Pharmazeutische Chemie

Vorlesung: Chemie für Pharmazeuten

Sie müssen sich hier anmelden, um die Skripte der Vorlesung von Prof. Böckler aus dem Wintersemester 2019/20 ansehen zu können.

Der Inhalt ist ausschließlich für Studenten im Fach Pharmazie der Eberhard Karls Universität Tübingen bestimmt und nicht zur Weitergabe gedacht!

Zweck der Vorlesung:

Die Vorlesung "Chemie für Pharmazeuten" von Prof. Dr. F. Böckler legt die Grundlagen für das Verständnis der Chemie und ihrer Anwendung in den darauf aufbauenden Fächern und Modulen im Grundstudium Pharmazie.

Inhalte der Vorlesung:

· Atombau (Charakterisierung und Historie von Elekton, Proton und Neutron, Rutherford’sches Atommodell, Subatomare Teilchen, Isotope)

· Kernaufbau und Kernchemie (Kernbindungsenergie, Kernreaktionen, Radioaktivität, Stabilität von Isotopen, Charakteristika von radioaktiven Strahlungstypen, a-, b--,b+-,g-Strahlung, PET, Elektroneneinfang, Nachweis radioaktiver Strahlung, Kinetik, Aktivität, Radiocarbonmethode, Zerfallsreihen, Biologische Wirkung ionisierender Strahlung, Energiedosis, Äquivalentdosis, Effektive Dosis, Folgedosis, multiple Faktoren der Strahlungswirkung, Inkorporierung von Radionukliden, Natürliche Strahlungsquellen, Künstliche Strahlungsquellen, Radiopharmaceutika, Energie von Teilchenstrahlung, Kernspaltung)

· Elektronenstruktur der Atome (Welle-Teilchendualismus, Charakteristika von Wellen, Historische Serien: Balmer, Lymann, Paschen,..., Atomspektroskopie, Bohr’sches Atommodell, De Broglie’s Welle-Teilchen-Dualismus des Elektrons, Heisenberg’sche Unschärfetheorie, Schrödinger Gleichung, Schwingende Saite, Eigenwertproblem, Wellenfunktion des Wasserstoffatoms, Quantenzahlen, Radial- und Winkelfunktion, Atomorbitale, Elektronendichte, Aufbauprinzip, Pauli-Prinzip, Hund’sche Regel, Orbitalbesetzungen, PSE, Elektronenkonfiguration, magnetische Eigenschaften, Elemente mit besonderer Elektronenkonfiguration, Mehrelektronenzustände, Atomterme)

· Atomeigenschaften/PSE (Häufigkeit der Elemente, Haupt-/Nebengruppenelemente, Metalle/Nichtmetalle/Halbmetalle, Effektive Kernladung, Atomradien, Ionenradien, Ionisierungsenergien, Elektronenaffinität, Elektronegativität, Säure-Base-Eigenschaften von Oxiden/Hydroxiden, Aggregatzustände)

· Bindungsarten und Molekülstrukturen (Oktettregel, Valenzelektronen, Ionenbindung, Gitterenergie, Born-Haber-Zyklus, Nomenklatur von Ionenverbindungen, Atombindung, Polarisierung, Polarisierbarkeit, partiell ionischer Charakter, Formalladung, Partialladung, Mesomerie/Resonanz, Ausnahmen von der Oktettregel, VSEPR, Struktur von Verbindungen, Freie Elektronenpaare, Polarität und Dipolcharakter, Konzept der Hybridisierung, sp-, sp2-, sp3-, sp3d, sp3d2, dsp3, d2sp3-Hybride, s- und p-Bindungen, Linearkombination von Molekülorbitalen, bindende/antibindende MOs, Bindungsordnung, MO-Diagramme, Bindungslängen, Delokalisierung, Mehrzentrenbindungen, Metallische Bindung, stark polar kovalente Bindungen, hypervalente Bindungen, Koordinative Bindung, Wasserstoffbrücken, London Kräfte, van der Waals Wechselwirkungen)

· Aggregatzustände (Gase, Boyle-Mariotte, Gay-Lussac, Avogadro, Ideales vs. Reales Gas, Kinetische Gastheorie, Maxwell-Boltzmann-Verteilung, Molekülgeschwindigkeit in Gasen, Graham-Effusionsgesetz, Reale Gase, van der Waals Gleichung, Verflüssigung von Gasen, Phasenübergang, schwache Wechselwirkungen, Anomalie des Wassers, Clathrate, Flüssigkeiten, Dampfdruckkurve, Siedepunkt, Gefrierpunkt, kristalline und amorphe Feststoffe, Räumliche Ordnung von Molekülkristallen, Metallische Kristalle, Kristallstruktur, Kristallgitter, Elementarzelle)

· Strukturaufklärung (Röntgenkristallographie, Strukturbiologie, Auflösung in Kristallstrukturen)

· Lösungen (Auflösungsvorgang, Hydratisierung, Lösungsenthalpie, Temperaturabhängigkeit, Auflösung von Gasen, Le Chatelier, Konzentrationsangaben, Äquivalentstoffmenge, Raoult-Gesetz, reale Lösungen, Molalität, Siedepunktserhöhung, Gefrierpunktserniedrigung, Destillation, Azeotropes Gemisch, Osmose, osmot. Druck, Ostwald’sches Verdünnungsgesetz, Ionenstärke, Interionische Wechselwirkungen in Lösungen, van’t Hoff-Faktor, Kolloidale Lösungen, Grenzflächenaktivität)

· Chemische Formeln, Reaktionsgleichungen und chemische Gleichgewichte (Metathese, Massenwirkungsgesetz, Dynamischer Gleichgewichtszustand, Gleichgewichtskonstante, Le Chatelier, Löslichkeitsprodukt, Redoxreaktionen, Oxidation, Reduktion, Regeln zur Ableitung von Oxidationszahlen, Formulierung von Reaktionsgleichungen, Disproportionierung, Komproportionierung, Elektrochemische Spannungsreihe, Säure-Base-Theorie, Arrhenius, Bronsted-Lowry, amphotere Substanzen, Lewis-Konzept, Lewis-Säuren, HSAB-Konzept, Supersäuren, Lösungsmittelbezogene Säuren/Basen, Ionenprodukt des Wassers, pH-Wert, Dissoziationskonstanten, Säure-Base-Stärke, Oxoniumion, Zundel/Eigen-Ion, Grotthuss-Mechanismus, pH-Wert-Berechnung, Mehrprotonige Säuren, pH-Wert schwacher Säuren, Puffersysteme, Indikatoren, Titrationen)

· Energieumsatz bei chemischen Reaktionen (Energieübertragung, Formen von Energie, 1.Hauptsatz der Thermodynamik, Wärme, spezifische Wärme, Wärmekapazität, Kalorimetrie, Innere Energie, Volumenarbeit, Reaktionsenthalpie, Satz von Hess, Standard-Bildungsenthalpie, Bindungsenergie, Spontaner Prozess, Entropie, 2. Hauptsatz der Thermodynamik, Freie Reaktionsenthalpie, Molekulare Deutung der Entropie, Entropieänderungen, Standard-Entropien, Freie Standardbildungsenthalpie)

· Reaktionskinetik (Reaktionsgeschwindigkeit, Geschwindigkeitsgesetz, Reaktionsordnung, Reaktionsmechanismus, Zeitabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit, Prozess und Kinetik 1. Ordnung, Geradendarstellung, Reaktionen 2. und 0. Ordnung, Kollisionstheorie, Theorie des Übergangszustands, exotherme und endotherme Reaktionen, einstufige vs. mehrstufige Reaktionen, Katalysatoren, Mechanismen, Biokatalysatoren)

· Komplexe (Übergangsmetalle, Anwendungen, Elektronenkonfiguration, Oxidationszahlen, d-Orbitale, Eigenschaften der Übergangsmetalle, Atom-/Ionenradien, Koordinative Bindung, Definition: Komplexe, Historische Betrachtung, Eigenschaften von Komplexen, Nomenklatur, monodentate vs. Chelatliganden, Komplexstabilität, thermodynamische und kinetische Stabilität, Grundsätze der Stabilität, HSAB, Struktur und Isomerie von Komplexen, Konstitutionsisomerie, Stereoisomerie, Cis-Platin, Wirkungsweise, Koordinationszahlen, VB-Theorie, 18-Valenzelektronen-Regel, Hybridisierungstypen, Koordinationsgeometrie, Magnetismus, Low-Spin/High-Spin-Komplexe, Ligandenfeld-Theorie, Energieaufspaktung der Orbitale im Oktaederfeld, Stärke von Liganden, Spektrochemische Reihe der Liganden und Metallionen, Farbigkeit von Komplexen, tetrahedrale, quadratisch planare, trigonal und pentagonal bipyramidale Aufspaltung, MO-Theorie, Biokomplexe, Hämoglobin, Blutfarbe)