Organische Analytik

Organische Analytik 

• Vorlesung im Sommersemester 2011 

• zusammengestellt von Dr. P. Bisel 

Lehrstuhl für Pharmazeutische und Medizinische 

Chemie Tel. 0761 203-6334 

• Umfang: 12 Stunden 

email: philippe.bisel@pharmazie.uni-freiburg.de 

• Termine: Mittwochs 8-9 Uhr im HS P.I. 

• Beginn: 4. Mai 2011 

• Ende: 27. Juli 2011 

• Klausur: Fliest in die Instru. Klausur ein

• Einführung: Ablauf, Nachweis der Elemente in 

organischen Verbindungen, Elementaranalyse 

• Verbindungsklassen / Funktionelle Gruppen 

� KWS: Alkene, Alkine, Aromaten, halogenierte KWS 

� Hydroxylierte KWS: Alkohole, Enole, Phenole 

Ether, Peroxide, 1,2-Diole, 1,2-Aminoalkohole 

� Carbonylverbindungen: Aldehyde, Ketone, Chinone 

1,2-Diketone, Kohlenhydrate, �-Hydroxyketone 

�(Carbon)säure Derivate: Säuren, Ester, Amide, Lactame, Nitrile, 

Sulfonsäuren 

� Aminosäuren: 

� Amine: primär, sekundär, tertiär 

� Thiole: 


Inhalte 

� Verschiedenes: Kohlensäure, Nitroverbindungen, Heterocyclen

• Vorgehensweise in der Strukturaufklärung 

• Unentbehrliche Ergänzung zur „Instrumentellen Analytik“ 

• Keine „universelle“ Methode in der Analytik 

• Netzwerk von Methoden 


Lernziele 

• Auswahl der richtigen analytischen Methode für ein spezifisches Problem

Me 

OH 

Maitotoxin 

O 

OH 

O 

O 

O 

O 

O 

Me OH 

O 

O 

O O O 

O 

O 

Me OH 

O 

O O 

O 

HO Me H Me H 

H 

OH Me Me H O O OH 

O O 

O 

OH 

O O O 

O O O 

Me OSO3Na OH H 

H H H H H H H H H 

OH OH 

OH 

HO OH 

OH 

OH 

Me 

H 

OH 

H 

H 

Me 

Me 

Me 

Me 

Me 

H H 

H 

H 

Me 

H 

H 

H 

H H H H H 

Me 

H 

Me 

Maitotoxin 

OH 

H 

H H 

Me 

H 

Me Me Me H 

HO 

H 

HO 

NaO3SO H H H 

O 

H 

O 

H H 

O OH 

H 

O 

H H 

H 

HO O 

H H 

O OH OH 

H 

OH 

OH 

• C 146 H 256 Na 2 O 68 S 2; M R 3245,9 


Komplexität 

• Das stärkste bisher bekannte nichtproteinoge Gift: LD 50(Maus) = 50ng/kg 

• 98 STEREOZENTREN ! � 2 98 � 10 39 Stereoisomere ! 

• STRUKTURAUFKLÄRUNG ? !

H3C CH3 

N 

O 

O 

Br - 

S 

O 

OH 

S 

Tiotropiumbromid 

Tiotropium (Spiriva ® ): 


Substanzmenge 

H3C 

N 

O 

O 

O 

OH 

Scopolamin 

• Bronchodilator, zur Behandlung der chronisch obstruktiven Atemwegserkrankungen 

• Muscarinrezeptor-Antagonist 

• Quartäres Scopolamin-Derivat 

• Einzeldosis 18 �g (1 x täglich) ≈ 6.5 mg /Jahr

1. Vorproben 

Einführung - Ablauf 

2. Trennverfahren / Substanzgemisch 

Analytische Trennverfahren 

Präparative Trennverfahren 

(Prüfung auf funktionelle Gruppen) 

3. Charakterisierung und Identifizierung reiner Substanz 

- physikalische Konstanten 

- spektroskopische Verfahren 

- Vergleich

Einführung - Vorproben 

Farbe 

Geruch (Vorsicht!) 

Bestimmung der Löslichkeit 

Nachweis der Elemente 

(KEINE Geschmacksprüfung)

Farbige Verbindungsklassen : 

Nitro-, Azoverbindungen 

Chinone 

Konjugierte Systeme 

H 

O 2N C C 

OH 

HN 

H 

O 

CHCl 2 

OH 

Chloramphenicol 


HO 

HOOC COOH 

HO 

O 

N N OH 

Olsalazin 

O OH OH 

OH 

Amphothericin B 

OH 

OH OH O 

O 

O 

CH 3 

Vitamin K 1 

OH 

COOH 

O O OH 

NH 2 

HO 

CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 

CH 3

Geruch : 

Löslichkeit : 


- Terpenartig: Campher, tert-Butanol 

- niedere Alkohole: Methanol, Ethanol 

- Ameisensäure, Essigsäure 

- Propionsäure, Buttersäure, … 

- Ketone, Aldehyde (Benzaldehyd) 

- Phenolether (Anis-, Fenchelgeruch)) 

- Ester aliphatischer Alkohole (fruchtig) 

- Thiole, Thioether 

- Austesten verschiedener Lösungsmitteln 

- Austesten verschiedener pH-Werte 

� Achtung: Derivatisierung möglich

Nachweis der Elemente 


• Nachweis C: Oxidation zu CO 2 → BaCO 3 

• Nachweis H: Verbrennung → H 2 O → Karl-Fischer 

I 2 + SO 2 + H 2 O → H 2 SO 4 + 2 HI 

• Nachweis Halogene: Beilstein-Probe (Cu-Draht, Flamme): falsch positiv! 

• Nachweis P: als Phosphat nach Hydrolyse: + AgNO 3 → Ag 3 PO 4 (gelb) 

P nicht-Phosphat: Oxidation zu Phosphat, s.o. 

•Nachweis weitere Elemente: siehe Qualitative Analytik

Einführung - Trennverfahren 

Analytische Trennverfahren: 

- � Bestimmung der Anzahl und Art der Verbindungen durch 

Dünnschichtchromatographie (DC) 

High performance (pressure) liquid chromatogryphy (HPLC) 

Gaschromatographie (GC) 

Kapillarelektrophorese (CE) 

Gelelektrophorese

Einführung - Trennverfahren 

Präparative Trennverfahren 

� Gewinnung reiner Verbindungen zur weiteren Charakterisierung durch 

Chromatographie (präparativ) 

Kristallisation, Sublimation 

Extraktion 

Destillation 

(Filtration, Dialyse, Zentrifugation)

Einführung – Charakterisierung/Identifizierung 

Reinsubstanzen: 

• Physikalische Konstanten: Smp., Sdp., Brechungsindex, relative Dichte, Viskosität 

• Elementaranalyse (C, H, N) 

• Funktionelle Gruppen 

• Vergleich: RF (DC), Retentionszeiten (HPLC, GC, CE) 

• Spektroskopische Verfahren 

• UV-VIS, IR, Raman 

•Fluoreszenz 

•NMR ( 1 H, 13 C, 15 N, 19 F, 31 P, 2 H), 2D-NMR 

•[Elektronenspinresonanz (ESR, Radikale)] 

•Massenspektrometrie (MS), Hochauflösende MS (HRMS, Summenformel) 

•Röntgenstrukturanalyse (x-ray) 

•Polarimetrie (Drehwert [�]), Circulardichroismus (CD)

Einführung - Elementaranalyse 

Die Elementaranalyse auf Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff ist meist zur 

elementaranalytischen Beschreibung einer organischen Probe ausreichend. 

Eine Vielzahl von Verbindungen enthält außer den drei genannten Elementen 

nur noch Sauerstoff, der meist nicht eigens bestimmt wird. 

Meßprinzip: � Verbrennungsanalyse (ca. 900°C) 

2-3 mg Sz. werden in reiner O 2 -Atmosphäre verbrannt 

� CO 2 , H 2 O, NO x , 

Kolonne mit Kupfergranulat � CO 2 , H 2 O, N 2 

Auftrennung des Gasgemisches 

Detektion mit einem Wärmeleitfähigkeitsdetektor


Ermittlung der Summenformel (unbekannte Substanz) 

Erhaltenes Ergebnis: C 40.82 % H 8.63 % N 23.75 % 

C = 40.82 : 12 = 3.40 → : 1.69 = 2.04 

H = 8.63 : 1 = 8.63 → : 1.69 = 5.17 

N = 23.75 : 14 = 1.69 → : 1.69 = 1 

_____________________ 

Summe = 73.20 → O = 26.80 % 

O = 26.80 : 16 = 1.67 → : 1.69 = 0.99 

→ C 2n H 5n N n O n


2. Bestimmung der Molmasse (z. B. MS) 

M R = 59 g/mol → n = 1 

3. Strukturaufklärung: Essigsäureamid 

→ C 2 H 5 NO 

N-Methylformamid 

O 

H 3C NH 2 

H 

O 

N 

H 

CH 3

Einführung - Schmelzpunkt 

• starker Einfluss von Verunreinigungen 

• Kapillarmethode (Arzneibuch) 

• Mischschmelzpunkt (nicht immer Erniedrigung, Achtung!) 

• eutektische Temperatur, eutektische Mischung 

• enantiomerenreine Substanz im Vergleich zum Racemat 

OH OH 

OH 

rac-Hydrobenzoin 

OH 

(R,R)-Hydrobenzoin 

Smp. 121°C 147.5°C

• Luftdruckabhängig : � Korrektur auf 1013 mbar (= 101,3 kPa) 

k: Korrekturfaktor, Temperaturabhängig 

t 1 = t 2 + k●(101.3 – b) 

b: Luftdruck in kPa während der Destillation 

k = 0.3 < 100°C, 0.34 für 100-140°C, 0.38 für 140-190°C, 0.41 für 190-240°C, 

0.45 > 240°C 

• ‚Siedeintervall‘ 

• Azeotrop 

Einführung - Siedepunkt


Inhalte 

• Einführung: Ablauf, Nachweis der Elemente in 


• Verbindungsklassen / Funktionelle Gruppen 

� KWS: Alkane, Alkene, Alkine, Aromaten, halogenierte 

KWS 






Sulfonsäuren 



� Thiole: 

� Verschiedenes: Kohlensäure, Nitroverbindungen, Heterocyclen

Alkane 

Alkene 

Alkine 

Aromaten 

(Alkane: „Paraffine“ 

Verbindungsklassen - KWS 

gesättigte Kohlenwasserstoffe: Benzin, Vaseline 

sehr reaktionsträge 

Analytik auf Reinheit durch UV-Absorption)

KWS - Alkene 

� Nachweisreaktionen: - Entfärbung von Br 2 -Lösung 

- Entfärbung von KMnO 4 –Lösung 

- Epoxidierung 

- Löslichkeit in H 2 SO 4 konz. 

� Spektroskopie: IR: 1600-1680 cm -1 

1 H-NMR: 4.5-7.0 ppm 

13 C-NMR: 110-150 ppm 

UV: konjugierte Systeme

- anti-Addition über cyclisches Bromoniumion: 

HO 2C 

Cyclohexen 

CO 2H 

Fumarsäure 

+ 

Br Br 

Br 2 

KWS - Alkene 

Nachweisreaktionen – Entfärbung von Br 2 -Lösungen 

Violett 

Violett 

Br 

HO 2C Br 

Bromonium- 

Ion 

(meso) 

CO 2H 

Br + Br 

- anti-Selektivität auch für substituierte Doppelbindungen 

HO 2C 

HO 2C 

Maleinsäure 

Br 

Br 

(racemisch) 

Br 2 

HO 2C 

Br 

HO 2C Br 

(racemisch)

Olefine – Bromaddition 

Br 2 -Addition: - allylische Oxidation (� Quantifizierung problematisch) 

- konjugierte Doppelbindungen: � 1,4-Addition 

- -I und -M Substituenten erniedrigen Reaktivität 

- Amine entfärben Bromlösung ebenfalls 

Addition von Cl 2 - nicht unbedingt trans-selektiv 

I 2 

- thermodynamisch nicht möglich 

IBr - analog zu Br 2

• Identitätsprüfung von Sorbinsäure (Ph.Eur 5.0) 

H 3C 

Sorbinsäure 

H 

R 

Olefine – Bromaddition 

CO 2H 

R 

H 

Br 2 

+ IBr 

H 3C 

Br 

Br Br 

Br2 H3C CO2H CO 

(Überschuß) 

2H 

Br Br Br 

• Iodzahl: Identitäts- und Reinheitsprüfung für Fette und fette Öle 

Br 

Br 

+ I 2 + 

Überschüssiges Iodmonobromid mit KI zu I 2 und KBr 

Bestimmung von I 2 mit Natriumthiosulfat-Lsg. (Na 2 S 2 O 3 ) 

I 2 + 2 S 2 O 3 2- → 2 I - + S4 O 6 2- 

Br 

I

Reagenzien: - Kaliumpermangnat (Entfärbung): „Bayersche Probe“ 

+ KMn VII O 4 

Olefine – 

Dihydroxylierungen 

Violett 

Violett 

- Osmiumtetroxid 

O 

O 

Mn 

O 

O 

H 2O 

OH 

OH 

+ Mn V O 3 - 

im alkalischen Hauptprodukt 

H 3O + 

CO2H CO2H Probleme: - Überoxidation (Spaltung vicinaler Diole) 

- geringe Spezifität (falsch positiv: Phenole, Enole, 

Aldehyde u.v.m.)

K 2Os VI O 4 + O N 

Olefine – 

Dihydroxylierungen 

cis-vicinale-Dihydroxylierung mit Osmiumtetroxid: 

� Keine Überoxidation, selektive cis-Dihydroxylierung 

gängige Methode mit OsO 4 (giftig, hoher Dampfdruck) 

statt OsO 4 wird K 2 OsO 4 eingesetzt, welches in situ oxidiert wird mit NMO 

NMO 

O 

CH 3 

Os VIII O 4 + O N CH 3 

N-Methylmorpholin

+ 

HO 

O 

Olefine – Epoxidierung 

O 

MCPBA 

Cl 

O O 

H O 

� Saure Hydrolyse liefert das trans-Diol 

Ar 

H 3O + 

O + Ar CO 2H 

Weitere Reaktionen von Olefinen: Ozonolyse 

Cycloadditionen (Diels-Alder) 

Hydrierungen 

Hydroborierung 

Polymerisation, Oligomerisation 

OH 

OH

HO 

H 

H H 

OH 

Ethinylestradiol 

Alkine 

CH 

H3CO 

H 

H H 

Mestranol 

OH 

CH 

Erlotinib (Tarceva ® ): 

Tyrosinkinaseinhibitor 

Nicht-kleinzelliges Bronchialkarzinom (2005) 

Pankreaskarzinom (2007) 

Mycomycin /Isomycomycin: 

Diinallen – Dientriin 

Pilzmetabolit 

Antibiotische Eigenschaften

Alkine 

� Nachweisreaktionen: - C-H Acidität → Salze (Vorsicht- Explosionsgefahr!) 

- Umsetzung mit KMnO 4 

- Br 2 -Addition (elektrophile Addition) 

- Hg 2+( H + )-katalysierte Hydratisierung 

� Spektroskopie: IR: 2160-2100 cm-1 (w) 

1 H-NMR: 2.0-3.2 ppm (-C≡C-H) 

13 C-NMR: 70-110 ppm (-C≡C-H) 

UV: konjugierte Systeme

• C-H-Acidität 

R C C H 

pK S ~ 25 

Alkine 

+ Ag + 

OH - 

-H 2O 

R C C Ag 

nicht trocknen 

Ph.Eur 5.0.: Gehaltsbestimmung von Ethinylestradiol 

Zugabe von Silbernitrat 

Titration der freiwerdenden Salpetersäure

• Hg 2+ (H + )-katalysierte Hydratisierung: 

- mit nachfolgender NaBH 4 - Reduktion 

- „Onium“-Mechanismus über ein Mercurinium-Ion 

- auch an Doppelbindungen 

R 1 C C R 2 + H 2O 

Alkine 

Hg 2+ 

H 2SO 4 

OAc 

+ OAc 

+ Hg 

Hg OAc 

OAc 

OH 2 

R 1 

- H + 

R 2 

OH 

R 1 

HgOAc 

OH 

R 2 

O 

NaBH 4 

OH

Aromaten 

� Nachweisreaktionen: � elektrophile aromatische Substitutionen: 

- Nitrierung mit HNO 3 

- Sulfonierung mit H 2 SO 4 

- Chlorsulfonierung mit ClSO 3 H 

- Friedel-Crafts-Alkylierung, -Acylierung 

� mehrkernige Aromaten: 

- Oxidation zu Chinonen 

- basische Eigenschaft: Adduktbildung mit 

Pikrinsäure, Trinitrobenzol 

� Spektroskopie: IR: 1600, 1500, 710 – 810 cm -1 

charakteristisch für mono-, di-, trisubst. etc. 

1 H-NMR: 6.5-8.5 ppm 

13 C-NMR:95-165 ppm 

UV: 205-260 nm (DC: 254 nm)

• Elektrophile aromatische Substitution: 

R 

E + 

R 

Aromaten 

E 

H R 

�-Komplex 

E 

H R 

- Nitrierung mit HNO 3 / H 2 SO 4 (→ Nitriersäure → E = NO 2 + (Nitronium-Ion) 

→ ArNO 2 , Red. zum Amin, Diazoniumsalze) 

- Sulfonierung mit H 2 SO 4 (E = SO 3 , → Ar-SO 3 H) 

- Chlorsulfonierung (= Sulfochlorierung) mit ClSO 3 H → ArSO 2 Cl → 

ArSO 2 NR 2 Sulfonamide) 

- Friedel-Crafts-Alkylierung, - Acylierung, z.B. mit Phthalsäureanhydrid 

O 

R + O 

O 

AlCl 3 

R 

E 

O CO 2H 

H 

- H + 

R 

E

• Mehrkernige Aromaten: 

- Oxidation zu Chinonen 

- basische Eigenschaft: � Adduktbildung mit Pikrinsäure, 

� Adduktbildung mit Trinitrobenzol 

→ gut kristallisierende CT-Komplexe 

- Di- und Polynitroverbindungen nicht destillieren -Explosionsgefahr ! 

Anthracen 

CrO 3 

HOAc 

Aromaten 

O 

O 

Anthrachinon Phenanthren 

O 

O 

Phenanthrenchinon

Aromaten 

• Weitere Reaktionen: � elektrophile aromatische Substitution 

- Gattermann-Koch-Synthese 

- Vilsmeier-Synthese 

- Hydroxymethylierung, Aminomethylierung 

- Kolbe-Schmitt-Synthese (Salicylsäure) 

- Nitrosierung 

- Azokupplung 

� nukleophile aromatische Substitution 

� Reduktion 

(in Anwesenheit von -I, -M Substituenten) 

- Birch-Reduktion 

- Hydrierung

Halogenierte Kohlenwasserstoffe 

• Inhalationsanästhetika: - Halothan 

- Isofluran 

- Enfluran 

• Chloramphenicol: - Streptomyces-Arten 

- bakteriostatisch 

- Reserveantibiotikum 

Br 

H 

Cl 

H 

F 

F 

H 

O 

Cl 

F 

F F 

F 

F 

F 

rac-Haloethan rac-Isofluran 

• Lösungsmittel: - Methylendichlorid (Dichlormethan) CH 2 Cl 2 

- Chloroform CHCl 3 

- Tetrachlorkohlenstoff (Tetra) CCl 4 

• Reagenzien: - Säurechloride, Alkylierungsmittel MeI 

H 

HN 

O2N C 

OH 

C 

H 

OH 

Chloramphenicol 

H 

F 

F 

F 

O 

F 

F 

Cl H 

rac-Enfluran 

O 

CHCl 2


• Alkylhalogenide: 

•Allylhalogenide: 

•Benzylhalogenide 

•Vinylhalogenide 

•Arylhalogenide 

•Vicinale, geminale Dihalogenide 

R CH 2 X R 2 CH X R3 C X 

R 

R X 

R 

R 

R X 

R' 

X 

X 

R' 

R' 

X 

X 

X 

R2 C 

X 

R 

X 

X 

X


� Nachweisreaktionen: - Beilsteinprobe 

- NaOH → Alken, Alkohol, Aldehyd, Keton, Carbonsäuren 

- NaOH und AgNO 3 → AgX� 

- Darstellung S-Alkyl-thiouroniumpikrate 

- F - -Nachweis: H 2 O 2 , Alizarin S, Zr(NO 3 ) 4 → [ZrF 6 ] 2- 

� Spektroskopie: - MS Isotopenverhältnis (Cl [35, 37] 3:1, Br [79, 81] 1:1) 

- GC Vergleich mit Standard (flüchtige Substanzen)


• Umsetzung mit NaOH: 

H 

C C 

X 

R' 

R 

X 

X 

+ OH - 

� Alken, Alkohol, Aldehyd, Keton, Carbonsäure 

R' 

R 

S N 

O 

H 

OH 

+ H 2O + X - 

R CX 3 

Ag + 

AgX 

R CO 2H 

� nicht für Arylhalogenide, Vinylhalogenide und Tetrachlorkohlenstoff


• Reaktivität (für die Umsetzung mit NaOH): 

� hoch: - Allyl-, Benzyl- und tertiäre Alkylhalogenide 

Grund: Resonanzstabilisierung des intermediären Kations 

� mittel: - primäre, sekundäre und geminale 

Alkylhalogenide (erwärmen) 

� gering: - Vinyl- und Arylhalogenide 

Grund: Elektronen des Halogen-Atoms sind mit in das 

�-Elektronen-System des Olefins bzw. Aromaten 

einbezogen


• Darstellung S-Alkyl-thiouroniumpikrate: 

- nur für aliphatische R-X 

- Identifizierung über den Schmelzpunkt 

H2N R CH2 X + S 

H2N Thioharnstoff 

alkohol. 

Lsg. 

H 2N 

H 2N 

S 

H 2N 

H 2N 

S 

CH 2 R X 

- HX Pikrinsäure 

CH 2 R 

O 

O 2N NO 2 

NO 2


• Fluoridnachweis mit H 2 O 2 , Alizarin S, Zr(NO 3 ) 4 → [ZrF 6 ] 2- 

O 

O 

gelborange 

Alizarin S 

orange 

orange 

OH 

OH 

SO 3 Na 

Zr 4+ 

O 

O 

rotviolett 

Violett Violett 

Zr 

OH 

4 

OH 

SO 3 Na 

F - 

[ZrF 6] 2- + 

O 

O 

OH 

gelborange 

orange orange 

OH 

SO 3 

Na

Halogenierte Kohlenwasserstoffe


13 C-NMR: 140.3 (Cq ) ppm 

129.8 

128.7 

126.0 

13 C-NMR: 135.9 (Cq ) ppm 

134.3 (C q ) 

130.9 

129.0 

127.0 

126.5


Inhalte 

Einführung: Ablauf, Nachweis der Elemente in 


Verbindungsklassen / Funktionelle Gruppen 

� KWS: Alkane, Alkene, Alkine, Aromaten, 

halogenierte KWS 






Sulfonsäuren 



� Thiole: 

� Verschiedenes: Kohlensäure, Nitroverbindungen, 

Heterocyclen

• Primäre Alkohole: Methanol, Ethanol, n-Propanol, n-Butanol 

• Sekundäre Alkohole: 2-Propanol, sec.-Butanol, Menthol 

• Tertiäre Alkohole: tert.-Butanol 

• Allylalkohole: Retinol, Morphin 

• Benzylalkohol: Benzylalkohol 

• Enole: Warfarin, Ascorbinsäure (Endiol) 

H 3C 

CH 3 

CH 3 

(-)-Menthol 

OH 

Aliphatische Alkohole 

H 3C 

CH 3 

CH 3 

CH 3 

Retinol 

CH 3 

OH 

OH 

O O 

O 

CH 3 

Warfarin


� Nachweisreaktionen: - Mischbarkeit mit Wasser (Verteilungskoeffizient) 

- Reaktion mit Natrium 

- Urethanbildung 

- Xanthogenatbildung 

- Umsetzung mit Cer(IV)-nitrat 

- Umsetzung mit Fe(III)-chlorid (siehe Phenole) 

- Unterscheidung 1°, 2° und 3°-Alkohole 

- Derivatisierungen (Veresterungen) 

- Hydroxylzahl 

� Spektroskopie: - IR: 3700-3600, 1050 cm-1 

- 1 H-NMR: Signalabnahme in D 2 O (Austausch) 

- 13 C-NMR: 40-80 ppm (1° Alkohole) 

45-90 ppm (2° Alkohole) 

50-90 ppm (3° Alkohole)

Mischbarkeit mit Wasser: 


mischbar: MeOH, EtOH, 1-Propanol, 2- 

Propanol, tert.-BuOH 

nicht mischbar: n-Butanol (2-Phasensystem) 

n-Octanol/Wasser � log-P-Wert-Bestimmung 

H[ 

P = Verteilungskoeffizient 

� Abschätzung der Bioverfügbarkeit von 

Arzneistoffen


• Reaktion mit Natrium: 2 R-OH + 2 Na → 2 R-O - Na + + H 2 ↑ 

Alkoholat 

� VORSICHT H 2 ! 

• Umsetzung mit Phenylisocyanat: 

R OH + O C N 

Ph 

Phenylisocyanat 

O 

Ph 

R O N 

H 

Urethan (Carbaminsäureester) 

Für primäre und sekundäre Alkohole, sowie für Phenole 

� Urethane mit definierten Schmelzpunkten 

• Umsetzung mit 1-Naphthylisocyanat: 

fluoreszierende N-Naphthylcarbaminsäureester

• Umsetzung mit Kohlenstoffdisulfid: 

R OH + 

(1°/2°) 

Kohlenstoffdisulfid 

• Umsetzung mit Ce(IV)-nitrat 


CS 2 + NaOH - H 2O 

S 

R O S 

Xanthogenate 

Na 

+ Mo VI -Salze 

farbige Mo-Komplexe, 

löslich in CH 2Cl 2 

R-OH + Ce(NO 3 ) 6 2- � Ce(OR)(NO3 ) 5 2- + HNO3 

gelb 

gelb 

Orange/rot

• Unterscheidung primärer, sekundärer und tertiärer Alkohole 

1. ZnCl 2 /HCl (Lukas-Reagens) 


ZnCl 2 

R-OH R-Cl + H 2 O 

HCl 

1° Alkohole: werden gelöst, klare dunkel-gefärbte Lösung (bis C-5) 

2° Alkohole: werden zunächst gelöst, Lösung trübt sich mit der Zeit unter 

Abscheidung des Alkylhalogenids 

3° Alkohole: rasche Reaktion, Bildung von zwei Phasen

2. Phthalsäureanhydrid 

1° Alkohole: glatte Reaktion 



2° Alkohole: Reaktion beim Erhitzen 

O 

O 

O 

+ HO CH 2R 

O R 

3° Alkohole + sterisch anspruchsvolle 2° Alkohole: keine Reaktion 

O 

O 

OH

3. Oxidationen: 

1° Alkohole: � Aldehyde � Carbonsäuren 

2° Alkohole: � Keton 

3° Alkohole: � keine Reaktion 

4. Enzymatische Oxidation: 



OH 

R R' 

Enzym (ADH) 

NAD + NADH 

O 

R R' 

→ für primäre und sekundäre Alkohole

• Derivatisierungen durch Veresterungsreaktionen 

1. Schotten-Baumann-Reaktion: Umsetzung mit Benzoylchlorid (in H 2 O, NaOH) 

R OH + 


Cl - HCl O 

R 

O 

Freiwerdende Salzsäure muss abgefangen werden mittels Hilfsbase.........Warum? 

O

R OH 

+ 


• Derivatisierungen durch Veresterungsreaktionen 

2. Veresterung mit 4-Nitrobenzoylchlorid oder 3,5-Dinitrobenzoylchlorid 

Cl 

O 

NO 2 

NO 2 

� gut kristallisierende Verbindungen, Charakterisierung über Smp 

R 

O 

O 

NO 2 

NO 2

• Hydroxylzahl: 


Die OHZ dient zur quantitativen Bestimmung der in einem Stoff enthaltenen 

acylierbaren Hydroxylgruppen. 

Die Hydroxylzahl gibt an, wie viel mg KOH der von 1g Substanz 

bei der Acylierung gebundenen Säure äquivalent sind (� Ph.Eur. 5.0) 

Methode A: Acetylierung mit Ac 2 O/ Pyridin; Hydrolyse des Überschusses 

Ac 2 O; Titration des Pyridiniumacetats; Blindprobe! 

O O 

R OH + H 3C O CH 3 

H 2O 

H 3C 

Py 

O 

OH 

O 

R O CH 3 

Titration 

mit KOH 

+ 

O 

HO CH 3

Hydroxylzahl: 


Methode B: Acylierung mit Propionsäureanhydrid/p-TsOH (katalytisch); 

O O 

O 

+ H + 

- H + 

O OH 

Überschüssiges Säureanhydrid wird mit überschüssigem Anilin 

O 

CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 

zu Propionylanilid und Anilinpropionat umgesetzt 

→ Titration mit 0.1 M HClO 4 

NH 2 

+ 

H 3C 

H 3C 

O 

O 

O 

H 3C 

R OH 

O 

N 

H 

+ H 3C 

O 

H 3C 

H 3C 

+ 

O 

O R 

OH 

O 

Propionsäure 

+ 

OH 

NH 3 C 2H 5CO 2 

Titration 

mit HClO 4

CH 3 

5 

2 

H 3C CH 3 

1 

H3C CH3 OH 

Aliphatische Alkohole- (-)-Menthol 

H 3C 

HO 

� Analytik nach Arzneibuch 

1R, 2S, 5R 

= D-Menthol 

= (-)-Menthol 

Hauptbestandteil des Pfefferminzöls 

• Identität: 3,5-Dinitrobenzoesäurementhylester: Schmelzpunkt = 154-157°C 

Razemat = 130-131°C 

• Reinheit: Drehwert: [�] D -48 bis -51 

Prüfung auf C-1-Epimer GC auf Neomenthol 

Hydroxylzahl 

• Gehalt: (Hydroxylzahl) 

(GC)

R 1 

O 

R 2 

R 1 

OH 

R 2 

Keto-Form Enol-Form 

• Keto-Enol-Tautomerie: abhängig von Lösungsmittel, pH, T, Konstitution 

HO 

H 

O OH 

OH 

O 

OH 

Enole 

• Ascorbinsäure: L-Xylo-Ascorbinsäure (� Vitamin-C) 

pK s = 4,17 und 11,57 

HO 

HO OH 

H 

OH 

O 

O 

HO 

H 

O OH 

OH 

O 

O

Nachweise / Reaktivität 

� Olefin � Entfärbung von Br 2 - und KMnO 4 -Lösung 

� Carbonylverbindung 

� Veretherung mit Diazomethan 

R 1 

OH + CH 2N 2 

R 2 

� Fe(III)-Chlorid-Reaktion: � 

blau 

(bei Phenolen) 

blau 

Violett Violett 

R 1 

+ - 

H2C N N 

O FeCl 2 

R 2 

Enole 

- + 

H2C N N 

-N 2 

Me 

R 1 

O 

R 2

• Phenole: 

Phenol 

OH 

OH 

Resorcin 

OH 

OH 

OH 

OH 

Pyrogallol 

CH 3 

Kresol 

• Geminale Diole: � Hydrate (� Carbonylverbindungen) 

• Geminale Triole: � Orthosäuren (� Carbonsäuren) 

• 1,2-Diole 

• 1,2-Aminoalkohole 

• Peroxide 

• Ether 

Weitere Hydroxylierte KWST 

OH 

H 3C 

CH 3 

CH 3 

OH 

Thymol (p-Cymen-3-ol) 

R C 

OH 

OH 

OH 

Orthosäuren

Phenole 

� Nachweisreaktionen: - Farbreaktion mit FeCl 3 → Violettfärbung 

� Phenolether reagieren nicht 

� Entfärbung mit Isopropanol 

- leichte Oxidierbarkeit: 

- Phenolkupplung (über Radikale) 

- elektrophile Substitution (Br 2 ) 

- Gibbs-Reagenz (2,6-Dichlorchinon-chlorimid) 

- MBTH (3-Methylbenzthiazolin-2-on-Hydrazon) 

- Versterungen, Veretherungen 

- Acidität (pk s (Phenol) ≈ 10; pk s (Pikrinsäure) ≈ 0.8) 

� Spektroskopie: IR, UV: � Aromaten, Alkohole 

1 H-NMR: � Signalabnahme in D2 O 

13 C-NMR:� Aromaten, 

C ar -OH: ca. 140-170 ppm

• Leichte Oxidierbarkeit: - radikalischer Verlauf 

O 

O 

� Oxidative Phenolkupplung 

2 

O H 

Ox. 

- H + 

- e - 

O 

O 

2 

Phenole 

- resonanzstabilisierte Radikale 

� Folgereaktionen in o- oder p-Stellung 

- Verfärbung von Phenolkristallen 

- Pyrogallol-Lösung zur Entfernung von O 2 aus Gasen 

O O 

H H 

O O H O H 

OH OH 

+ 

OH 

OH

• Elektrophile aromatische Substitution (Br 2 ) 

OH 

+ 3 Br 2 

- 3HBr 

Br 

OH 

Br 

Br 

Smp. 95° C 

+ Br 2 

- Substitution wird durch OH-Gruppe erleichtert 

- +M-Effekt dirigiert in ortho- und para-Position 

- Ar-O - hat +M und –I-Effekt → noch stärker aktivierend 

KI 

Br 

O 

Br Br 

Br 

2,4,4,6-Tetrabromcyclohexa-2,5-dien-1-on 

- Koppe-Schaar-Methode nach Arzneibuch zur quantitativen Bestimmung von Phenolen 

(6 Äquivalente) 

Phenole

• Umsetzung mit 2,6-Dichlorchinon-chlorimid (Gibbs-Reagenz) 

Cl 

Cl 

O 

N 

Cl 

H 2O 

Cl 

O 

-HOCl - 2 H 

N 

H 

- Identifizierung von Phenolen mit freier p-Stellung 

- Oxidative Kopplung zum Indophenolfarbstoff 

- Oxidationsmittel ist das Reagenz selbst 

- Auch mit 2,6-Dibromderivat 

Phenole 

Cl 

H 

O - 

Cl 

O N 

- Anwendung: Nachweis von Pyridoxinhydrochlorid nach Arzneibuch 

Sprühreagenz (geringe Haltbarkeit!) 

Cl 

O - 

HO 

HO 

OH 

N CH 3

• Umsetzung mit MBTH (3-Methylbenzthiazolin-2-on-hydrazon) 

S 

N 

CH 3 

NH2 N 

S 

N 

Phenole 

CH 3 

NH 

N 

+ 

- Identifizierung von Phenolen mit freier o bzw. p-Stellung 

- Umsetzung in saurer und alkalischer Lösung möglich 

- Oxidationsmittel ist z. Bsp. Cer(IV)-sulfat 

S E 

O - 

S 

N 

CH 3 

N 

N O 

- Unterscheidung o- und p-substituierter Verbindungen über die Farbe

OH 

+ 

Cl - HCl O 

O 

Phenole 

• Veresterungsreaktionen (siehe aliphatische Alkohole) 

O 

OH + O C N 

Ph 

Phenylisocyanat 

O N 

H 

Ph 

O

• Veretherungsreaktionen 

- Darstellung von Aryloxyessigsäuren 

OH 

+ 

Cl 

O 

OH 

1-Naphthol Chloressigsäure 

- Veretherung mit 4-Nitrobenzylbromid 

Ar OH 

Br 

- Methylether mit Diazomethan 

+ 

Phenole 

NO 2 

Na 2CO 3 

NaOH 

Ar 

O 

O 

Smp. 192° C 

NO 2 

Mit Na 2 CO 3 als Base selektiv für Phenole 

O 

OH

• Analytik: 

H 3C 

CH 3 

CH 3 

OH 

5-Methyl-2-(methylethyl)phenol 

� Ph.Eur. 5.0 

- Keine Reaktion mit FeCl 3 (Löslichkeit in Wasser zu gering) 

� Reinheitsprüfung auf „fremde Phenole“ 

- Umsetzung mit Chloroform/Natronlauge 

- Nitrierung 

- GC (Reinheitsprüfung) 

Phenole - Thymol 

HO 

H 3C CH 3 

CH 3 

+ CHCl 3 

NaOH 

HO 

H 3C CH 3 

CH 3 

CHCl 2 

HO 

H 3C CH 3 

CH 3 

H 3C CH 3 

CH 3 

O

� Reaktivität: - allgemein: sehr reaktionsträge (� Paraffine) 

- Etherspaltung 

- Peroxidbildung 

Ether 

� Spektroskopie: - IR: -C-O-C- 1150-1070 cm -1 (C-O Valenzs.) 

Ar-O-CH 3 

R-O-CH 3 

1250 cm -1 

1150-1120 cm -1 

2830-2815 cm -1 

- 1 H-NMR: Alkyl-O-CH3 3.2-3.4 ppm 

Aryl-O-CH 3 

3.7-4.0 ppm (auch M.-ester) 

- 13 C-NMR: R-O-CH 3 40-60 ppm (auch M.-ester) 

R-O-CH 2 - 45-85 ppm 

R-O-CH- 50-90 ppm 

R-O-CR 3 

50-90 ppm

Ether 

Abb: IR-Spektrum von 4-Methoxyanilin 

• Spektroskopie: IR: - C-O-C- 1150-1070 cm -1 

- Ar-O-CH 3 

- R-O-CH 3 

1250 cm -1 

1150-1120 cm -1 

2830-2815 cm -1

Ether 

• Spektroskopie: - 1 H-NMR: - Alkyl-O-CH 3 3.2-3.4 ppm 

- Aryl-O-CH 3 

3.7-4.0 ppm

• Allgemeines: - aliphatische Ether / Phenolether 

- symmetrisch / unsymmetrisch 

- assoziieren nicht in flüssiger Phase � niedrige Siedepunkte 

� Dimethylether (-23°C) vs. Ethanol (78°C) 

�Diethylether (35°C ) vs. n-Butanol (118°C) 

- Stabil gegenüber verdünnten Säuren und starke Basen 

- Löslich in H 2 SO 4 konz � Oxoniumsalze 

R' O R 

Ether 

H + 

R' O + R 

H

• Etherspaltung: � aliphatische oder aromatische Ether 

Diarylether werden nicht gespalten 

C O C + 2 HI C OH + C I 

C O CH 3 

Ether 

C OH + H3C I 

� Nachfolgende Bestimmung der Alkohole z. B. nach Veresterung 

Ar O C + HI Ar OH + C I 

siehe 

Phenole

• Peroxidbildung: � radikalische Autoxidation zu Hydroperoxiden 

H 3C O CH 3 

Diethylether 

analog für THF: 

O 2 

� Vorsichtsmaßnahmen: 

•MTBE als Ersatz für Diethylether (bildet keine Peroxide) 

•Ether über KOH in braunen Flaschen lagern (→ Peroxid wird unlöslich) 

•Di-iso-propylether nach Möglichkeit nicht verwenden 

• Test auf Peroxide 

O 

O H 

Licht H 3C O CH 3 

explosiv 

O O OH 

Ether 

Ethanol, Acetaldehyd, Essigsäure

• organische Peroxide 

• Hydroperoxide 

• Peroxysäuren 

Peroxide 

• Peroxidnachweis: R-O-O-R + 2 KI + 2 H + → I 2 + 2 R-OH 

� Nachfolgende Titration des freigesetzten I 2 unter Zusatz von Stärke-Lösung 

Titration mit 0.01 M Na-thiosulfat-Lsg. 

R 

R O O R 

R O O H 

O 

O O H 

I 2 + 2 S 2 O 3 2- → S4 O 6 2- + 2 I - 

� Peroxidzahl (POZ, Ph.Eur.)

• Peroxidzahl (2.5.5. Ph.Eur. 5.0): 

Die Peroxidzahl (POZ) gibt die Peroxidmenge in Milliäquivalenten 

aktivem Sauerstoff an, die in 1000 g Substanz, gemäß den nachstehenden 

Methoden bestimmt, enthalten ist. 

� Bestimmung von peroxidisch gebundenem Sauerstoffen in Fetten / Ölen 

(radikalische Autoxidation Fettsäuren 

Aktivierte, leicht homolytisch abspaltbare H-Atome: 

O H 

Peroxide 

C 

O C 

H 

C C C H

�Diole, Triole, Tetrole, etc. 

� Reaktivität: - Glykolspaltung 

Mehrwertige Alkohole 

� Spektroskopie: � Alkohole 

- Glykol (Ethylenglykol, Ethan-1,2-diol): Sdp. 196-198° C 

� Schutzgruppe für Carbonylverbindungen (Acetalisierung) 

H 3C 

H 3C 

O 

HO 

- Glycerin (Glycerol, 1,2,3-Propantriol): Sdp. 290° C, Smp. 18° C 

Fette: Ester des Glycerins 

+ 

OH 

H 3C 

H 3C O 

(Triglyceride, Diglyceride, Monoglyceride) 

H + 

O 

O 

O 

O 

O 

O 

O 

R 

R 

R

• Glykolspaltung 1. NaIO 4 , H 2 O, MeOH (‚Malaprade‘-Reaktion) 

cis 

trans 


OH 

OH 

OH 

OH 

2. Pb(OAc) 4 , org. LM (‚Criegee-Reaktion‘) 

NaIO 4 

O 

MeOH, H 2O O 

NaIO 4 

O 

MeOH, H 2O O 

+ 7 

I 

I 

O 

O 

O 

O 

O 

O 

H 

H 

O 

O 

+ 5 

+ IO3 Iodat

Limitierung 

OH 

OH 

OH 

OH 

keine Spaltung mit NaIO 4 weil keine Ausbildung des Iod(VII)säureesters möglich 

Quantifizierung Glycerin + NaIO 4 


H 2CO + IO 3 - 

+ 

H O 

OH 

+ NaIO 4 

ACIDIMETRIE 

HO 

H 

H 2C 

O 

O 

O 

I O 

O 

HCO 2H + H 2CO + IO 3 -

R 2 

R 3 

R 1 

C 

C 

R 4 

OH 

OH 

+ Pb(OAc) 4 

org. LM 

(absolut) 

- 2 AcOH 

R 2 

R 3 

Spaltung von 1,2-Aminoalkoholen: 

R 2 

R 3 

R 1 

C 

C 

R 4 

OH 

N 

R 

R 

+ Pb(OAc) 4 



- AcOH 


R 2 

R 3 

R 1 

C 

C 

R 4 

O 

R 1 

C 

C 

R 4 

N R 

R 

O 

O 

Pb(OAc) 2 

+ 4 

Pb(OAc) 2 

O 

R 1 R 2 

O 

+ 2 

+ + Pb(OAc) 2 

R1 R2 O 

R3 R4 OAc R 

N 

R OAc 

+ + Pb(OAc) 2 

O 

R 3 R 4 

H 2O 

R 3 

R 4 

+ R 2NH + AcOH

OH 

OH 




OH 

OH 

Spaltung mit Pb(OAc) 4 möglich 

(� zweiter Mechanismus) 

O 

O


D-Sorbit (D-Sorbitol, D-Glucit, D-Glucitol, E420) 

• Zuckeraustauschstoff (60% Süßkraft von Rohrzucker) 

� beständiger gegen Säuren, Basen, Licht, Luft 

• Identifizierung: Schmelzpunkt (110-112°C), aber hygroskopisch 

Spez. Drehung zu gering 

Hexaacetat: Smp. 96-101° C 

Oxidation zur Hexose � Fehlingsche-Lösung 

•Reinheit: Mono- und Oligosaccharide � Reduktionsvermögen 

• Gehaltsbestimmung: HPLC (Ph.Eur. 5.0) 

früher: NaIO 4 → Ameisensäure-Titration 

H 

HO 

H 

H 

CH 2OH 

OH 

H 

OH 

OH 

CH 2OH

D-Mannit (D-Mannitol, E421) 

• Manna besteht zu ca. 40-60 % aus Mannit 

• Füllstoff für Pharmazeutika 

Smp. 165-170° C (nicht hygroskopisch) 

• Identifizierung: DC (Detektion mit NaIO 4 und Aminobenzoesäure) 

• Gehalt: HPLC 


Schmp., IR, spez. Drehung 

HO 

HO 

früher mit NaIO 4 → Ameisensäure-Titration 

H 

H 

CH 2OH 

H 

H 

OH 

OH 

CH 2OH

Organische Analytik

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