178 Organische Produkte Charakteristisch für das Benzol-Molekül ist das cyclische Elektronensextett, d.h. 6 p-Elektronen, die über einen Ring delokalisiert sind. Dieses Elektronensextett ist das typische Strukturmerkmal in den Molekülen der meisten aromatischen Verbindungen, auch in den Molekülen der kondensierten Aromaten sowie der heterocyclischen Aromaten. Kondensierte Aromaten Polycyclische kondensierte Aromaten sind aromatische Verbindungen, in deren Molekülen mehrere BenzolRinge über gemeinsame Kanten miteinander verknüpft sind (B1). Naphthalin und Anthracen sind solche kondensierten Aromaten, die man durch fraktionierte Destillation aus hochsiedenden Erdölfraktionen und aus Steinkohlenteer gewinnt. Sie sind wichtige Ausgangsstoffe für Farbstoffsynthesen. Benzpyren ist eine carcinogene (krebserzeugende) Verbindung, die bei vielen Verbrennungsprozessen entsteht. Weitere aromatische Verbindungen ER W EIT ER UN G· VE RT IEF UN G· AN W EN DU NG B1 Moleküle polycyclischer kondensierter Aromaten B3 Mesomere Grenzstrukturen von Pyrrol Naphthalin 1 2 3 45 6 7 8 Anthracen 1 2 3 45 6 7 8 10 9 1 2 3456 7 8 109 Phenanthren Benzpyren Pyrrol N H Furan O Thiophen S Pyridin N N H O N N N Guanin N H H H Cytosin N N O N H H H N N H N H N N Adenin H Thymin N N O CH3 O H H Heterocyclische Aromaten Als Hetero-Atome1 bezeichnet man in der organischen Chemie diejenigen Atome in einem Molekül, die weder Kohlenstoffnoch Wasserstoff-Atome sind. Heterocyc lische Aromaten sind aromatische Verbindungen, die aus ringförmigen Molekülen mit Hetero-Atomen bestehen (B2). Bei den fünfgliedrigen He te rocyclen Pyrrol, Furan und Thiophen ist jeweils ein freies Elektronenpaar des Stickstoff-, Sauerstoffbzw. Schwefel-Atoms Teil des aromatischen Elektronensextetts. Dadurch erhalten diese Moleküle einen aromatischen Charakter. Die Ein be zie hung des freien Elektronenpaars vom Stickstoff-Atom ins aromatische Elektronensextett wird in den mesomeren Grenzstrukturen deutlich. Sie erklärt auch die extrem geringe Basenstärke von Pyrrol (pKb = 13,6). N H N H N H N H N H Im Vergleich dazu ist Pyridin, ein sechsgliedriger heterocyclischer Aromat (B2), eine wesentlich stärkere Base (pKb = 8,8), da hier das freie Elektronenpaar des Stickstoff-Atoms nicht für das aromatische Elektronensextett benötigt wird und somit für die Bindung eines Protons zur Verfügung steht. Heterocyclische Aromaten spielen in der Technik und in lebenden Organismen entscheidende Rollen. So ist beispielsweise Pyrrol der Grundbaustein im Porphyrin, einem essentiellen Bestandteil der Chlorophylle aus grünen Blättern und des roten Blutfarbstoffs Hämoglobin. Von herausragender Bedeutung für die Biochemie sind auch die Heterocyclen Pyrimidin und Purin mit mehreren Stickstoff-Atomen im Molekül. Ihre Derivate, die Nucleinbasen Adenin, Thymin, Cytosin und Guanin sind in der Desoxyribonucleinsäure DNA die Träger der Erbinformation und die Verursacher der DoppelhelixStruktur der DNA-Moleküle. 1 von heteros (griech.) = verschieden B2 Moleküle heterocyclischer Aromaten mit technischer oder biologischer Bedeutung. A: Geben Sie eine weitere mesomere Grenzstruktur von Pyridin an. 3377_01_01_2012_Kap3_124_211 23.09.14 06:29 Seite 178 Nu r z u Pr üf zw ec ke n Ei ge nt um d es C .C . B uc hn er V er la gs