Strukturaufklärung organischer Moleküle 24/25
Selbststudium & follow up meetings mit Anmeldeschluss 11.11.2024 zu den Themen UV/Vis-Spektroskopie, Polarimetrie und Stereochemie, NMR, Massenspektrometrie und IR-Spektroskopie Dauer: Selbststudium mit über 25 h Videomaterial follow up meetings 2 …
Selbststudium & follow up meetings mit Anmeldeschluss 11.11.2024
zu den Themen UV/Vis-Spektroskopie, Polarimetrie und Stereochemie, NMR, Massenspektrometrie und IR-Spektroskopie
- Dauer:
Selbststudium mit über 25 h Videomaterial
follow up meetings 2 -4 h pro Einheit
- Sprache:
Deutsch
- Ort:
online (Präsenz in Planung)
- Material:
Lernvideos, Selbstüberprüfungsfragen, Übungsbeispiele, Übersichten
Im Selbststudium erweitert ihr über die bereitsgestellten Videos euer grundlegendes Verständnis der Materie in Eigenregie! In den jeweiligen follow up meetings, die zu Ende jedes Kapitels stattfinden, wiederholen wir gemeinsam das Wichtigste zur Theorie, üben miteinander und überprüfen euren Wissensstand mit einem Quiz.
Dabei habt ihr natürlich auch die Möglichkeit mich alles zum jeweiligen Kapitel zu fragen. Wenn ihr spezielle Anliegen oder Beispiele habt, könnt ihr mir diese vorab per Mail senden, sodass ich für euch ein anschauliches Beispiel vorbereiten kann!
Die zoom-meetings werden aufgezeichnet und im Anschluss über die Plattform zur Verfügung gestellt!
Die Links zum zoom meeting werden separat per Mail ein paar Tage vorm jeweiligen Meeting versendet!
- Montag, 14.10.2024: 14:00 UV/Vis
- Montag, 28.10.2024: 14:00 Stereochemie & Polarimetrie
- Montag, 11.11.2024: 14:00 NMR I
- MONTAG, 18.11.2024 14:00 – 18:00 NMR Übungstag (Vortragsaal 1. Stock der KHG, Leechgasse 24)
- Montag, 25.11.2024: 14:00 NMR II
- DIENSTAG, 26.11. 2024 14:00 – 22:00 Übungstag (Vortragsaal 1. Stock der KHG, Leechgasse 24)
- Montag, 09.12.2024: 14:00 Abschluss
- Montag, 13.01.2025: 14:00 MS
- + Donnerstag, 16.01.2025 11:30 – 16:30 MS Übungstag (Vortragsaal 1. Stock der KHG, Leechgasse 24)
- Freitag, 17.01.2025: 14:00 IR
- Montag, 27.01.2025: 14:00 Abschluss
Ebenso stehe ich für Fragen zu Bürozeiten auch per Mail zur Verfügung. Bedenkt dabei, dass es sich hierbei um keine Einzelnachhilfe über Mail handelt, sondern nur eine Ergänzung für schnelle Fragen ist!
In der modernen Pharmazie sind apparative Methoden der Strukturaufklärung essenziell, um Wirkstoffe und pharmazeutische Substanzen präzise zu analysieren und zu charakterisieren. Diese Methoden ermöglichen die genaue Bestimmung der chemischen Struktur, der räumlichen Anordnung sowie der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Molekülen. Sie liefern wichtige Erkenntnisse für die Entwicklung, Optimierung und Qualitätskontrolle von Medikamenten und helfen dabei, die Bindungsstellen und Wechselwirkungen von Molekülen mit biologischen Zielen zu verstehen, was für die Wirksamkeit und Sicherheit von Arzneimitteln entscheidend ist. Darüber hinaus tragen sie zur Identifizierung von Verunreinigungen und Nebenprodukten bei, die während der Herstellung und Lagerung von Arzneimitteln entstehen können, und sichern so die Reinheit und Qualität der pharmazeutischen Produkte.
Zu den apparativen Methoden zählen unter anderem die UV/Vis-Spektroskopie, die Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) und chiroptische Methoden wie Polarimetrie, optische Rotationsdispersion (ORD) und Zirkulardichroismus (CD). Techniken wie Infrarotspektroskopie (IR) und die Massenspektrometrie (MS), vervollständigen die Methoden. Jede dieser Techniken liefert spezifische Informationen zur molekularen Struktur und zu den Eigenschaften der Verbindungen, wodurch eine umfassende Charakterisierung möglich wird. Diese Techniken sind zentral für die analytische Chemie in der Pharmazie und finden Anwendung sowohl in der Grundlagenforschung als auch bei der Entwicklung neuer Wirkstoffe.
Ihr habt 104 Wochen, also zwei Jahre Zugriff auf diesen Kurs! Solltet ihr danach noch Zugang benötigen, meldet euch einfach!
Lehrplan
- 9 Sections
- 65 Lessons
- 104 Weeks
- UV/Vis SpektroskopieDie UV-Vis-Spektroskopie ist eine analytische Methode, die in der Chemie und Biochemie weit verbreitet ist. Sie basiert auf der Absorption von Licht durch Moleküle, insbesondere im ultravioletten und sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums (200-800 nm). Wenn Licht auf eine Probe trifft, absorbieren die Moleküle je nach ihren elektronischen Übergängen Energie und heben Elektronen auf höhere Energieniveaus. Diese Übergänge treten vor allem in organischen Molekülen auf, wie z.B. von π-Bindungen zu antibindenden π*-Orbitalen. Die erzeugten Absorptionsspektren geben Auskunft über die Struktur und Eigenschaften der Moleküle. Die UV-Vis-Spektroskopie wird sowohl für qualitative als auch quantitative Analysen verwendet, etwa zur Bestimmung von Konzentrationen oder zur Identifizierung von Substanzen. Dabei wird oft das Lambert-Beer-Gesetz angewendet, das den Zusammenhang zwischen Absorption, Konzentration und Schichtdicke beschreibt. In Laboranwendungen werden häufig Quarzküvetten verwendet, um den UV-Bereich zu messen, während Kunststoffküvetten nur für den sichtbaren Bereich geeignet sind. Trotz einiger Einschränkungen, wie der Empfindlichkeit gegenüber Verunreinigungen, bleibt die UV-Vis-Spektroskopie eine zentrale Technik in der Forschung und Qualitätssicherung.9
- 1.1Einführung in die UV/Vis Spektroskopie – Theorie 1
- 1.2Einführung in die UV/Vis Spektroskopie – Theorie 2
- 1.3Einführung in die UV/Vis Spektroskopie – Theorie 3
- 1.4Praktische Grundlagen und chromophore Übungen
- 1.5Bestimme die Basis!27 Questions
- 1.6Berechnungen und Anwendungen
- 1.7UV/Vis – Abschlussquiz21 Questions
- 1.8UV/Vis Kapitelabschluss
- 1.9Neue Chromophore Übung
- Stereochemie & PolarimetrieDie Stereochemie beschäftigt sich mit der räumlichen Anordnung von Atomen in Molekülen und deren Einfluss auf physikalische und chemische Eigenschaften, was insbesondere in der Pharmazie von großer Bedeutung ist. Die Wirksamkeit und Sicherheit von Arzneimitteln kann stark davon abhängen, welches Stereoisomer vorliegt, da spiegelbildliche Moleküle im Körper unterschiedlich wirken können. Ein Beispiel ist Thalidomid, bei dem ein Enantiomer wirksam, das andere jedoch schädlich war. Konzepte wie Chiralität, Enantiomere und Diastereomere sowie verschiedene Isomeriearten werden in diesem Bereich behandelt. Chiroptische Methoden, wie die Polarimetrie, untersuchen die Wechselwirkung von polarisiertem Licht mit Materie, insbesondere bei chiralen Molekülen. Polarimetrie misst die Drehung der Polarisationsebene von Licht, das durch eine Probe geht, um Informationen über die optische Aktivität und Konzentration chiraler Verbindungen zu gewinnen. Diese Methode wird in der chemischen und pharmazeutischen Analyse verwendet, um die Reinheit von Substanzen zu überprüfen und die Chiralität von Molekülen zu analysieren.10
- 2.0Theoretische Grundlagen
- 2.1Alles über Diastereomere
- 2.2Alles über Enantiomere und chirale Zentren
- 2.3Bestimmung der Konfiguration
- 2.4Spezialfälle der Stereochemie
- 2.5Andere Formen der Chiralität
- 2.6Einführung in die Polarimetrie
- 2.7Stereochemie – Abschlussquiz20 Questions
- 2.8Kapitelabschluss Stereochemie
- 2.9Abschlussquiz Polarimetrie & Stereochemie
- Kernspinresonanzspektroskopie - TheorieDie Kernspinresonanz (NMR)-Spektroskopie ist eine analytische Methode, die auf der Wechselwirkung von Atomkernen mit einem magnetischen Moment und einem äußeren Magnetfeld basiert. Bestimmte Atomkerne, wie Wasserstoff (^1H) und Kohlenstoff (^13C), besitzen einen Spin, der in einem Magnetfeld ausgerichtet wird. Durch die Absorption von Radiowellen können diese Kerne ihre Ausrichtung ändern und erzeugen dabei ein NMR-Signal. Diese Technik ermöglicht die Untersuchung der Struktur und Dynamik von Molekülen und spielt eine entscheidende Rolle in der pharmazeutischen Forschung, besonders bei der Strukturaufklärung und Reinheitsbestimmung von Wirkstoffen. NMR ist auch in der Lage, die Stereochemie von Molekülen zu analysieren und Verunreinigungen zu identifizieren, was es zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der Arzneimittelentwicklung macht. Die NMR-Spektroskopie liefert durch chemische Verschiebung und Spin-Spin-Kopplung wertvolle Informationen über die Struktur von Molekülen. Die chemische Verschiebung zeigt die chemische Umgebung der Kerne, während die Spin-Spin-Kopplung Informationen über benachbarte Kerne liefert. In der VU „Apparative Methoden“ ist das Verständnis der Theorie und die vollständige Analyse von 1H- und 13C-Spektren ein zentrales Lernziel.11
- 3.1Theoretische Grundlagen
- 3.2Die chemische Verschiebung
- 3.3Die Signalintensität
- 3.4Die Kopplung
- 3.5Aliphatische Kopplungsmuster
- 3.6Aliphatische Kopplungsmuster: Kopplungsmuster und Symmetrie
- 3.7Aromatische Kopplungsmuster
- 3.8NMR – Quiz24 Questions
- 3.9NMR erstes zoom meeting
- 3.10Kopplungsmuster Quiz39 Questions
- 3.11NMR zweites meeting
- Kernspinresonanzspektroskopie – Analyse aliphatischer StrukturenIn diesem Kapitel lernst du, wie die NMR-Spektren aliphatischer Verbindungen interpretiert werden. Es wird gezeigt, wie verschiedene funktionelle Gruppen und ihre Anordnung die chemischen Verschiebungen und Signalaufteilungen beeinflussen. Ein Schwerpunkt liegt auf der Analyse typischer 1H- und 13C-NMR-Signale und deren Zusammenhang mit der Struktur aliphatischer Moleküle. Du erfährst, wie Substituenten und funktionelle Gruppen die Verschiebungen verändern und wie Inkrementberechnungen genutzt werden, um die Position von Signalen vorherzusagen. Dieses Wissen ist entscheidend, um die Struktur und Reinheit von Verbindungen präzise zu bestimmen. Praktische Übungen helfen, das Gelernte anzuwenden und die molekulare Struktur aus den NMR-Spektren abzuleiten.9
- Kernspinresonanzspektroskopie – Analyse aromatischer StrukturenDieser Abschnitt konzentriert sich auf die NMR-Spektren aromatischer Verbindungen und zeigt, wie die Elektronenverteilung im aromatischen Ring die chemischen Verschiebungen beeinflusst. Du lernst, wie typische Signale im Bereich von 6 bis 9 ppm (für 1H-NMR) und höher (für 13C-NMR) erscheinen und wie diese Informationen zur Strukturaufklärung genutzt werden können. Außerdem erfährst du, wie Substituenten am aromatischen Ring die chemischen Verschiebungen und Kopplungsmuster beeinflussen, abhängig von ihrer Position (ortho, meta, para). Anhand von Beispielen lernst du, funktionelle Gruppen wie Aldehyde, Ketone oder Amide in aromatischen Systemen zu identifizieren. Dieses Kapitel vermittelt dir die nötigen Fähigkeiten, um die komplexen Spektren aromatischer Verbindungen präzise zu analysieren und ihre Struktur zu bestimmen.15
- Abschlussquiz erste Teilüberprüfung1
- MassenspektrometrieDie Massenspektrometrie ist eine Methode zur Bestimmung der Masse und Struktur von Molekülen, indem Ionen analysiert werden. Durch Ionisation, Beschleunigung und Detektion wird das Masse-zu-Ladungsverhältnis (m/z) bestimmt. Verschiedene Ionisierungsverfahren wie EI, ESI und MALDI ermöglichen die Analyse von Molekülen unterschiedlicher Größe und Empfindlichkeit. Die Methode findet Anwendung in der Chemie, Pharmazie und Umweltwissenschaften und bietet sowohl qualitative als auch quantitative Informationen. Massenspektren liefern wertvolle Einblicke in die Struktur und Fragmentierung von Molekülen. Die Analyse der dabei entstehenden Fragmente hilft, die molekulare Struktur und Bindungen zu bestimmen. Die hohe Empfindlichkeit der Massenspektrometrie macht sie zu einem wichtigen Werkzeug in der Forschung.10
- InfrarotspektroskopieDie IR-Spektroskopie ist eine Methode zur Analyse der Molekülstruktur durch Messung der Absorption von Infrarotstrahlung, die Schwingungen in den Molekülbindungen verursacht. Nur Moleküle mit einem veränderlichen Dipolmoment können IR-Strahlung absorbieren. Das Spektrum, das dabei entsteht, zeigt charakteristische Absorptionsbanden, die zur Identifizierung von Molekülen und funktionellen Gruppen dienen. Die Schwingungsarten umfassen Valenz- und Deformationsschwingungen, deren Frequenzen von der Bindungsstärke und Atommasse abhängen. Die IR-Spektroskopie bietet eine schnelle, zerstörungsfreie Analyse von festen, flüssigen und gasförmigen Substanzen. Sie wird zur Identifizierung von Molekülen, zur Untersuchung chemischer Reaktionen und zur Bestimmung von Bindungsstärken verwendet. Zu den Vorteilen zählen die Vielseitigkeit und die Fähigkeit, funktionelle Gruppen zu identifizieren. Einschränkungen sind, dass nur IR-aktive Moleküle analysiert werden können und überlappende Banden die Interpretation erschweren können.6
- Abschlussquiz zweite TÜ1
