Bücher der Reihe Teubner Studienbucher Chemie

Das Chemische Praktikum stellt fur Studierende der Medizin und der Zahnmedizin einen wichtigen Abschnitt in ihrer vorklinischen Ausbildung dar. In ihm werden praktische Kenntnisse uber experimentelles Arbeiten vermittelt. Die Versuche umfassen chemische Umsetzungen und analytische Verfahren, die die Grundlagen biochemischer und physiologischer Laborarbeiten bilden. Gleichzeitig fuhrt die praktische Beschaftigung mit der Chemie auch zur Vertiefung der in Vorlesungen und Ubungen erarbeiteten theoretischen Kenntnisse. In 65 Aufgaben an elf Kurstagen werden Gesetze und Modellvorstellungen der Chemie exemplarisch erarbeitet. Dabei wird auch auf den sicheren Umgang mit Gefahrstoffen und deren Entsorgung aus der Sicht der Gefahrstoffverordnung und des Umweltschutzes eingegangen.

Geruch.

Biopolymeren-Forschung ebenso wie Struktur-Umwandlungen.

Wegen der praktisch unbegrenzten Menge der chemischen Verbindungen ist auch die Anzahl der möglichen chemischen Reaktionen unendlich groß. Jede von ihnen hat individuelle Reaktions-und Aktivierungsparameter sowie einen charakteristischen Mechanismus. Im vorliegenden Buch erfolgt eine Beschränkung auf die wichtigsten Typen der organisch-chemischen Reaktionen. Es wird versucht darzulegen, wie die Struktur der Edukte und die Reaktionsbedingungen den Reaktionsmechanismus (Reaktionsablauf, Reaktionsweg) und damit die Struktur der Produkte determinieren. Die Aufklärung des Mechanismus der Reaktionen bildet somit die wesentlichste Voraussetzung für die Planung von regio- und stereokontrollierten Synthesewegen, die 50 und mehr Syntheseschritte umfassen können. Die Ausarbeitung derartiger Synthesen ist eine der gegenwärtigen Hauptentwicklungsrichtungen der organischen Chemie. Für Studenten ist die Kenntnis der Mechanismen der wichtigsten Reaktionstypen deswegen von großer Bedeutung, weil dadurch der Einblick in Zusammenhänge zwischen ganz unterschiedlichen Reaktionen ermöglicht wird, z.B. zwischen Cycloadditionen und sigmatropen Umlagerungen. Andererseits sind die Reaktionen organischer Verbindungen so zahlreich, und laufend werden noch neue entdeckt, daß ihr Mechanismus als Ordnungsprinzip für die organische Chemie allein nicht ausreichend ist. In diesem Buch wird zuerst die Sonderstellung des Elementes Kohlenstoff erklärt. Davon ausgehend werden im Abschnitt 2 die Grundbegriffe der elektronischen Struktur organischer Verbindungen behandelt. Es folgen im Abschnitt 3 die Grundbegriffe der Reaktionen organischer Verbindungen. Im Abschnitt 4, dem Hauptteil des Buches, werden die Mechanismen der wichtigsten Reaktionstypen beschrieben. Im Abschnitt 5 schließlich wirddie Aufklärung des Mechanismus einiger ausgewählter Reaktionen detailliert erläutert.

Der Autor versucht, die Vielfalt der Strukturen und Daten so zu ordnen, daß bestimmte Molekülgruppen gut aufzufinden sind. Mancher Abschnitt wurde zum ersten Mal in dieser Form zusammengestellt oder erscheint erstmals in deutscher Sprache.

vorliegen.

"Within some archaeological artefacts there is a record to which an archaeologist is blind but which a physicist can hope to read. " CM. J. Aitken in Physics Reports 1978) Archäometrie macht SpaK Dies liegt an der bes onderen Plazierung dies es Arbeitsfeldes zwischen Geistes- und Naturwissenschaften. Denn die Ar­ chäometrie umfa~t das gesamte Gebiet des Einsatzes naturwissenschaft­ licher Methoden in der kulturhistorischen Forschung, besonders in der Archäologie. Neueste Technologien und komplizierte Me~methoden wer­ den heute herangezogen, urn Ergebnisse zu erzielen, die mit rein geisteswis­ senschaftlichen Methoden nicht oder nicht so eindeutig gewonnen werden können. Ziel dies es Buches ist, eine Einführung und einen Überblick über diese in der Archäometrie einsetzbaren Methoden zu geben, sie a11gemeinverständ­ lich zu erklären und auch aufzuzeigen, welche erstaunlichen Informationen heute über längst vergangene Zeiten aus einzelnen erhaltenen Fundstücken oder aus geringsten Sp uren im Boden abgeleitet werden können. Ein näheres Verständnis der Methoden macht aber auch klar, wo ihre Grenzen liegen und wann auch die aufwendigsten naturwissenschaftlichen Verfahren kei­ nen Erfolg versprechen können.

Dieses Buch vermittelt dem nicht-spezialisierten Anwender von Molecular-Modelling-Paketen die notwendigen Konzepte, um ihn in die Lage zu versetzen, Meldungen des Programms richtig einzuordnen und zu entscheiden, ab welchem Moment er sich mit einem Spezialisten in Verbindung setzen sollte.

Eine kompakte Einführung in das Studium anorganischer und metallorganischer Reaktionsmechanismen für Studierende nach dem Besuch chemischer Grundvorlesungen. Im Vordergrund stehen methodische Ansätze, die kritische Bewertung von Experimentalbefunden und der häufig erforderliche Wandel in ihrer Deutung. Eine Vielzahl von Fallbeispielen dient der Vermittlung dieser Themen, eine Aufgabenstellung deren Vertiefung.

Ein ganzes Buch uber nur ein einzelnes Element zu schreiben, scheint auf den ersten Blick etwas ubertrieben, zumal es nicht das erste zum Thema Kohlenstoff ist und vermutlich auch nicht das letzte bleiben wird. Jedoch verdient der Kohlenstoff unsere ganz spezielle Aufme- samkeit, ist er doch eines der bedeutsamsten Elemente auf dieser Erde und essentiell fur das Leben auf ihr. Die Chemie des Kohlenstoffs hat ein eigenes Fachgebiet, die Organische C- mie begrundet. Diese wird im vorliegenden Buch aber nur dort eine Rolle spielen, wo Or- nische Chemie an neuen Kohlenstoffmaterialien stattfindet. Dieses Lehrbuch soll einen Uberblick uber die Entwicklungen auf dem Gebiet des Kohl- stoffs liefern, die in den letzten zwanzig Jahren fur eine geradezu explosionsartige Ausw- tung der Forschung an neuen Kohlenstoffmaterialien sorgten. Ausgehend von der Ent- ckung der Fullerene hat sich ein vollig neues Arbeitsfeld zwischen Chemie, Physik und Ma- rialwissenschaften eroffnet, welches sich ausschlielich mit diesem einen, dabei aber stets faszinierenden Element und seinen Eigenschaften und Anwendungen beschaftigt. Das vorliegende Buch basiert auf einer einsemestrigen Vorlesung, die ich bereits mehrfach an der Universitat Kiel gehalten habe. Der Stoff ist so ausgewahlt, dass sowohl Studierende der Chemie und Physik im Hauptstudium als auch angehende Materialwissenschaftler aus den angebotenen Themenbereichen fur sie Nutzliches auswahlen konnen. Dabei ist das Lehrbuch gleichermaen zum Selbststudium wie auch als vorlesungsbegleitendes Material geeignet.

Angesichts des immer mehr anwachsenden Kenntnisstands auf allen na- turwissenschaftlichen Gebieten erscheint es unumganglich, die Wissensver- mittlung auf generelle Prinzipien und Gesetzmaigkeiten zu konzentrieren und Einzeldaten auf wichtige Beispiele zu beschranken. Ein Lehrbuch soll einen angemessenen, dem Studierenden zumutbaren Umfang haben, ohne wesentliche Aspekte eines Fachgebiets zu vernachlassigen, es soll traditio- nelles Grundwissen ebenso wie moderne Entwicklungen berucksichtigen. Diese Einfuhrung macht den Versuch, die Anorganische Strukturchemie in diesem Sinne darzubieten. Dabei sind Kompromisse unvermeidbar, manche Teilgebiete werden kurzer, andere vielleicht auch langer geraten sein, als es dem einen oder anderen Fachkollegen angemessen erscheinen mag. Chemiker denken uberwiegend in anschaulichen Modellen, sie wollen Strukturen und Bindungen "e;sehen"e;. Die moderne Bindungstheorie hat sich ihren Platz in der Chemie erobert, sie wird in Kapitel 9 gewurdigt; mit ihren aufwendigen Rechnungen entspricht sie aber mehr der Denkweise des Physikers, auerdem ist sie oft noch unbefriedigend, wenn es darum geht, strukturelle Details zu verstehen oder gar vorauszusagen. Fur den Alltags- gebrauch des Chemikers sind einfache Modelle, so wie sie in den Kapiteln 7, 8 und 12 behandelt werden, nutzlicher: "e;Der Bauer, der zu Lebzeiten ernten will, kann nicht auf die ab-initio-Theorie des Wetters warten. Che- miker, wie Bauern, glauben an Regeln, verstehen aber diese listig nach Bedarf zu deuten"e; (H.G. von Schnering [86]).

Alkaloide sind pharmakologisch vielseitig aktive und entsprechend anwendbare Wirkstoffe uberwiegend pflanzlicher Herkunft. Mit diesem Buch erhalt der Leser einen umfassenden Einblick in die Materie - vor allem eine geordnete Ubersicht der bekanntesten Alkaloide, ihres Vorkommens und auch ihrer Wirkungen auf den Organismus.

Dieses Buch ist hervorgegangen aus einer zweistundigen Vorlesung uber Toxikologie, die am Fachbereich Chemie der Philipps-Universitat Marburg seit 1980 gehalten wird. Es ist das Anliegen dieser kurzgefaten Einfuhrung in die Allgemeine Toxikologie, dem Chemiker eine Vorstellung zu geben, wie toxische Substanzen auf den menschlichen Korper einwirken konnen. Dabei spielt die Natur der korpereigenen Aufnahmeflachen wie Haut, Lungen, Verdauungs- und Darmtrakt, sowie ganz allgemein der Aufbau der Zellmembranen eine bedeutende Rolle. Durch die Einteilung des Menschen in verschiedene Kompartimente konnen die Bewegungen von toxischen Substanzen in dem offenen dynamischen System des menschlichen Korpers auch mathematisch nachvollzogen werden, wobei die Metabolisierung, Bindung und Ausscheidung des Stoffes von Bedeutung sind. Es wird Wert darauf gelegt, dem Nichtmediziner die wichtigsten Prinzipien der Toxikologie auch ohne eingehende anatomische und physiologische Grundkenntnisse nahezubringen. Weiterhin sollen insbesondere Chemiker, die sich primar mit der Synthese und der Anwendung von chemischen Substanzen befassen, uber die allgemeinen Gesundheitsaspekte sowie uber die Elemente der Bewertung der Gesundheitsgefahrlichkeit informiert werden. Fur Hinweise und Anregungen wahrend der Abfassung des Manuskripts danke ich sehr herzlich den Herren Priv. Doz. Dr. Wolf gang Legrum, Dr. Hans-Jorg Martin, Priv. Doz. Dr. Eckhard Muller und Professor Dr. Karl Joaehim Netter. Herrn Dr. Legrum verdanke ich auerdem viele Anregungen bei der Bildgestaltung. Meinem Sohn Jens Christian, stud. ehern., danke ieh fur das erste Korrekturlesen und fur viele gute Tips aus der Sicht des Studenten. Auerdem hat er mir beim Ausarbeiten der Abbildungen geholfen. Beim Erstellen des Stichwortverzeichnisses ist mir Herr Dr. Martin eine groe Hilfe gewesen.

Die Bedeutung "e;anorganischer"e; Elemente in Lebensprozessen wird auf dem gegenwartigen Wissensstand beschrieben, besonderer Wert wird dabei auf ein Erkennen der Funktion bestimmter Elemente in ihren spezifischen Verbindungen fur chemisch-biochemische Prozesse gelegt.

In anschaulicher Form - unterstutzt durch zahlreiche Abbildungen - fuhrt dieses Lehrbuch in die Kristallstrukturbestimmung ein. Die kristallographischen Grundlagen und einzelne praktische Schritte der modernen Kristallstrukturbestimmung werden verstandlich und nachvollziehbar erklart.

Das Basiswissen der Physikalischen Chemie wird in klarer und kompakter Weise dargestellt. Angesichts des Umfangs traditioneller Lehrbucher der Physikalischen Chemie soll der hier dargebotene Stoff das Lernen fur Prufungen und Klausuren erleichtern. Ziel des Buches ist es, fur die fortgeschrittene und spezielle Ausbildung in diesem Fach ein tragfahiges - mathematisch fundiertes - Fundament zu legen. Neben der makroskopischen, phanomenologischen Beschreibungsweise kommt der molekularen theoretischen Deutung der Begriffe und Gesetzmaigkeiten eine zentrale Rolle zu. Wichtige Aspekte der quantenmechanischen Darstellung molekularer Eigenschaften werden ebenfalls besprochen.In der 3. Auflage wurden kleinere Verbesserungen und Ergnzungen vorgenommen.

Dieses seit Jahren auf dem englisch-sprachigen Markt sehr erfolgreiche Buch bietet eine Einführung in die organische Retrosynthese und damit in die Syntheseplanung. Anhand von ca. 400 Lernschritten kann der Leser sich im Selbststudium die Grundlagen der Retrosynthese aneignen.

Durch eine Vielzahl an Aufgaben und Beispielen vertieft dieses Übungsbuch Kenntnisse und Fähigkeiten auf dem Gebiet der präparativen Organischen Chemie. Jede der Aufgaben enthält ein Reaktionsschema, in dem sowohl Strukturen als auch Reagenzien ausgelassen sind und ergänzt werden müssen. Die Aufgaben sind als Herausforderung für Chemiestudenten und Chemiker auf verschiedenen Ausbildungsniveaus konzipiert. Der Leser soll aktiv an den vorgestellten Synthesen arbeiten und Lösungen vorschlagen, um dadurch sein Vokabular der organischen Synthesechemie zu erweitern.

Im Zentrum dieser Einführung in die kombinatorische Chemie stehen die Grundlagen und Konzepte der kombinatorischen Chemie sowie deren Methodik. Einen weiteren Schwerpunkt bilden die vielfältigen Anwendungen kombinatorischer Verbindungsbibliotheken in der biomedizinischen Forschung und Arzneimittelentwicklung. Insofern ist das Buch kein reines Chemie-Lehrbuch, sondern berücksichtigt den interdisziplinären Charakter dieses Gebietes, wodurch es gleichermaßen Studierende der Fächer Chemie, Biologie und Pharmazie anspricht.

"Chemie für Biologen" enthält ein anspruchsvolles chemisches Praktikum, das auf biologische Denk- und Arbeitsweisen zugeschnitten ist. Es weckt Interesse und Spaß an der Chemie. Neben etwa 100 Versuchen, die von den Verfassern alle im Unterricht erprobt und oft individuell variierbar sind, stehen jeweils kompakte theoretische Einführungen sowie viele praktische Hinweise, Übungsaufgaben und Tabellen.

Neben den elementaren Grundlagen der Bioanorganischen Chemie werden Inhalte vermittelt, die sich sonst nur in der wachsenden Flut von Spezialliteratur finden lassen. Die Bedeutung anorganischer Elemente in Lebensprozessen wird auf dem gegenwärtigen Wissensstand beschrieben - besonderer Wert wird dabei auf das Erkennen der Funktion bestimmter Elemente in ihren spezifischen Verbindungen für chemisch-biochemische Prozesse gelegt.

Ziel dieser Darstellung ist es, eine Übersicht über die wichtigsten Reaktionen von Schadstoffen in der Umwelt und deren Bedeutung für Atmosphäre, Wasser und Boden sowie für Lebewesen zu geben. Hierzu werden die wichtigsten Abbau- und Entgiftungsreaktionen einiger Schadstoffe kurz skizziert und neben natürlichen Abbaureaktionen auch technische Reinigungsverfahren angesprochen. Die vorgestellten Schadstoffe und deren Reaktionen werden wiederholt in Beziehung zu toxikologischen und ökologischen Aspekten gesetzt, um den interdisziplinären Charakter des Wissensgebietes "Umweltbelastung" zu verdeutlichen.

Die Untersuchung nichtlinearer Systeme, speziell die Chaosforschung, hat in sehr vielen Lebensbereichen zu vollig neuen Ansatzen gefUhrt. Verhal­ tensweisen komplexer Systeme, die zunachst innerhalb der Physik studiert wurden, werden auf v6llig neue Situationen iibertragen. Hier sei etwa die Wettervorhersage, Verkehrsplanung, die Wirtschaft und das Management genannt. Physikalische Forschung wird hier in einem starken Mafie in­ terdisziplinar wirksam und hat zum Verstandnis sehr komplexer Systeme beigetragen. Jedoch miissen die Grundlagen der Anwendbarkeit der nichtli~ nearen Dynamik fUr solche Gebiete noch besser untersucht werden. Zweifel­ los sind die Untersuchungen komplexer Systeme aus vielen Teilchen, etwa Cluster oder mesoskopische Strukturen, fUr die weitere Forschung in der Physik, der Materialwissenschaft, der Chemie und Biologie von grofier Be­ deutung. Nichtlineare Systeme werden nicht nur bei der Anwendung phy­ sikalischer Phanomene in der Technik, bei der Behandlung der Turbulenz, derPhysik der Atmosphareund anderen eine wichtige Rolle spielen. Auch fUr allgemeine Fragen der Umwelt, der Medizin und der Gesellschaft wer­ den Ergebnisse der Forschung zu dieser Thematik eine wichtige Auswirkung haben. Fundierte Kenntnisse der physikalischen Grundlagen sind eine unabdingba­ re Voraussetzung, um die explosionsartige Entwicklung der Wissenschafts­ gebiete Nichtlineare Dynamik, Chaostheorie, Fraktale Strukturen und Syn­ ergetik zu verfolgen. Dazu eignen sich neben den entsprechenden Lehrbii­ chern insbesondere Aufgabensammlungen. Das eigenstandige Losen physi­ kalischer Problemstellungen vertieft die praktischen Fertigkeiten und schult das Verstandnis fUr nichtlineare Phanomene.

Eine praxisnahe und systematische Einführung in die Strukturanalytik mittels spektroskopischer Methoden. Anhand von vielen Übungsaufgaben mit ausführlichen Lösungswegen wird dem Studierenden der Einsatz spektroskopischer Methoden klar und verständlich vermittelt.

"e;Warum mussen wir diese Namenreaktionen uberhaupt lernen, einige von ihnen sind doch schon uber hundert Jahre alt?"e; lautet eine von Anfangern haufig gestell- te Frage. Die Antwort darauf ist einfach: Namenreaktionen sind Kurzel oder Chiffren, mit deren Hilfe sich ein groer Teil der praktischen und gelegentlich auch der theoretischen Chemie in uberaus kompakter Weise ausdrucken lat, dem (eingeweihten) Gesprachspartner sofort signalisierend, wovon die Rede ist. So wie fur die Eiskunstlauferin "e;alles klar ist"e; wenn ein Doppelter Rittberger gesprungen wird, der Mathematiker wei worum es geht, wenn die Mordellsche Vermutung diskutiert wird oder der Schachspieler mit der Spanischen Eroffnung beginnt, kann die Chemikerin einen Syntheseweg ohne weitere Worte nachvollziehen, der durch eine Friedel-Crafts-Acylierung eingeleitet und durch eine Wittig-Reaktion, an die sich eine Sharpless-Epoxidierung anschliet, fortgesetzt wurde. Es soll zwar Falle geben, in denen der Entdecker einer Reaktion diese auch gleich (oder ein wenig spater) mit seinem Namen versehen hat -die Regel ist das keines- falls. Die Taufe erfolgt vielmehr durch die Nutzerinnen und Nutzer, die somit die allgemeine Anwendbarkeit und Bedeutung einer bestimmten Reaktion zum Aus- druck bringen wollen. Allerdings behaupten bose Zungen, da ein Satz oder Effekt, der den Namen einer Person tragt, von einer anderen stamme (sog. Nullter Hauptsatz der Wissenschaftsgeschichte). l) Jeder Autor eines Buches uber Namenreaktionen wird sich dem Konflikt zwischen der Zahl der behandelten Begriffe und der jeweiligen Diskussionstiefe nicht ent- ziehen konnen.

Biomaterialien ersetzen verloren gegangene Körperfunktionen, entweder allein oder in Kombination mit elektrischen oder elektronischen Bauteilen. Künstliche Haut, künstliche Adern, künstlicher Knochen, Hüftprothesen, Herzschrittmacher, Implantate, Zahnersatz: Alle diese Errungenschaften der modernen Medizin beruhen letztlich auf geeigneten Werkstoffen, die sowohl biologischen als auch chemischen und mechanischen Ansprüchen genügen müssen. Zur Entwicklung bedarf es der gemeinsamen Kompetenz von Medizinern, Chemikern, Physikern, Biologen und Ingenieuren. Das Buch soll in die notwendigen Grundlagen in einer für alle diese Ausbildungsrichtungen verständlichen Weise einführen.