CEL I PARTIM ORGANISCHE CHEMIE 25-26.pdf

# Ruimtelijke structuur van koolstofskeletten De hybridisatietoestand van koolstofatomen (sp3, sp2, sp) bepaalt de ruimtelijke verdeling van atomen in organische moleculen, wat leidt tot verschillende koolstofskeletstructuren met unieke eigenschappen [9](#page=9). ### 1.1 Hybridisatietoestanden en ruimtelijke verdeling De ruimtelijke structuur van een koolstofskelet is direct gerelateerd aan de hybridisatietoestand van de koolstofatomen: * **sp3 hybridisatie**: Kenmerkt zich door vier -bindingen gericht naar de hoekpunten van een tetraëder. De onderlinge valentiehoeken bedragen ongeveer 109º [9](#page=9). * **sp2 hybridisatie**: Kenmerkt zich door drie -bindingen die in hetzelfde vlak liggen. De onderlinge valentiehoeken zijn ongeveer 120º [9](#page=9). * **sp hybridisatie**: Kenmerkt zich door twee -bindingen die langs eenzelfde lijn liggen. De onderlinge valentiehoeken zijn 180º [9](#page=9). De totale ruimtelijke vorm van een molecule is de som van de ruimtelijke verdelingen rondom elk koolstofatoom van het skelet. Verschillen in hybridisatie en plaatsing in het skelet leiden tot significante verschillen in fysicochemische eigenschappen, zoals geïllustreerd door stearinezuur (verzadigd) en oliezuur (onverzadigd), die een smeltpuntdifferentie van 55 ºC vertonen [10](#page=10) [9](#page=9). ### 1.2 Methaan Methaan, het eenvoudigste alkaan, heeft een tetraëdrische structuur met sp3 gehybridiseerde koolstofatomen [11](#page=11). > **Tip:** De wig-notatie is een handige manier om de driedimensionale structuur van moleculen zoals methaan weer te geven [11](#page=11). Het is belangrijk te onthouden dat bindingsafstanden en valentiehoeken fluctueren rondom hun evenwichtswaarden. Deze fluctuaties worden gedreven door kinetische energie die bij botsingen wordt omgezet in potentiële energie, en nemen toe met de temperatuur [11](#page=11). ### 1.3 Ethaan en conformationele isomerie De ruimtelijke structuur van ethaan, bestaande uit twee sp3 gehybridiseerde koolstofatomen, is niet eenduidig. Er is vrijheid van rotatie rond de C-C enkelvoudige binding, wat leidt tot verschillende ruimtelijke arrangementen van de waterstofatomen ten opzichte van elkaar [12](#page=12). * **Geëclipseerde conformatie**: C-H bindingen van het ene koolstofatoom staan precies tegenover C-H bindingen van het naburige koolstofatoom [12](#page=12). * **Geschrankte conformatie**: C-H bindingen zijn zo geplaatst dat ze de hoek tussen twee C-H bindingen op het naburige koolstofatoom in het midden doorsnijden [12](#page=12). Deze verschillende ruimtelijke vormen van eenzelfde molecuul, die ontstaan door rotatie rond een enkelvoudige binding zonder bindingen te breken, worden **conformeren** genoemd [12](#page=12). #### 1.3.1 Opbouw van een Newmanprojectie De Newmanprojectie is een methode om conformeren op papier voor te stellen: 1. De molecule wordt zo bekeken dat de waarnemer langs de rotatie-as van de binding kijkt [13](#page=13). 2. Het voorste koolstofatoom wordt voorgesteld als het snijpunt van de drie bindingen. Het achterste koolstofatoom wordt voorgesteld als een cirkel [13](#page=13). 3. De bindingen worden symmetrisch verdeeld in het vlak van het papier [13](#page=13). Voor ethaan zijn dit de Newmanprojecties van de geëclipseerde en geschrankte conformeren. Het verschil tussen deze conformeren wordt gekenmerkt door de **torsiehoek** ($\theta$), die de hoek aangeeft tussen C-H bindingen op naburige koolstofatomen [13](#page=13) [14](#page=14). Chemische bindingen van het $\sigma$-type vertonen vrije draaibaarheid rondom de bindingsas. De verschillende conformeren van ethaan hebben een variërende inwendige energie. De geschrankte vorm is energetisch het meest gunstig, terwijl de geëclipseerde vorm het meest energetisch is. Dit energieverschil ontstaat door elektrostatische afstoting tussen de elektronenwolken van de $\sigma$(C-H) bindingen. In de geëclipseerde vorm staan deze dichter bij elkaar, wat leidt tot **sterische hinder** [14](#page=14) [15](#page=15). > **Conformationele isomeren:** Isomeren van een molecule die verschillen in hun inwendige energie door rotatie van één of meerdere vrij draaibare chemische bindingen [15](#page=15). Het energiediagram voor ethaan toont de variatie in inwendige energie als functie van de torsiehoek $\theta$. De geschrankte vormen (bij $\theta$ = 60º, 180º, 300º) vertegenwoordigen energiedips, terwijl de geëclipseerde vormen (bij $\theta$ = 0º, 120º, 240º) energiebarrières vormen. Bij kamertemperatuur wordt de energiebarrière van de geëclipseerde vorm meer dan 10^6 keer per seconde overwonnen [15](#page=15) [16](#page=16). ### 1.4 Propaan De conformationele analyse van propaan is analoog aan die van ethaan, waarbij naast C-H bindingen ook een C-C binding wordt beschouwd in de Newmanprojecties. De energiebarrière voor de overgang tussen twee geschrankte vormen is iets hoger dan in ethaan (14 kJ.mol-1) door de repulsie tussen geëclipseerde C-H en C-C bindingen [16](#page=16). Het energiediagram voor propaan kent, net als bij ethaan, verschillende minima en maxima. De "anti" conformatie (bij $\theta$ = 180º) is het meest stabiel. De "gauche" conformeren (bij $\theta$ = 60º en -60º) zijn energetisch iets minder stabiel (ongeveer 3.5 kJ.mol-1 hoger) dan de anti conformatie, maar stabieler dan de geëclipseerde vormen [17](#page=17). ### 1.5 Butaan Voor butaan wordt de centrale C2-C3 binding geanalyseerd. Er ontstaan drie geschrankte en drie geëclipseerde conformeren, wat leidt tot een complexer energiediagram dan voor ethaan en propaan [18](#page=18). * **Anti conformatie** ($\theta$ = 180º): De twee methylgroepen staan 180º van elkaar af en zijn beide geschrankt ten opzichte van de C-H bindingen op het naburige koolstofatoom. Dit is de meest stabiele conformatie [18](#page=18). * **Gauche conformeren** ($\theta$ = 60º en 300º / -60º): De methylgroepen staan 60º van elkaar af. Er is sterische hinder tussen de methylgroepen en de waterstofatomen, wat de energie met ongeveer 3.5 kJ.mol-1 verhoogt ten opzichte van de anti-conformatie [18](#page=18). * **Geëclipseerde conformeren** ($\theta$ = 0º, 120º, 240º): Deze zijn energetisch het minst stabiel. De maximaal geëclipseerde vorm ($\theta$ = 0º), waar beide methylgroepen elkaar eclipseren, is het meest energetisch (19 kJ.mol-1 hoger dan anti) [18](#page=18). Bij kamertemperatuur bestaat butaan voor ongeveer 64% uit anti conformeren en 18% uit elk van de gauche conformeren. De analyse van butaan kan worden geëxtrapoleerd naar langere, niet-cyclische alkanen, waarbij de meest stabiele conformaties gekenmerkt worden door anti-georiënteerde C-C bindingen, hoewel gauche conformeren ook significant aanwezig zijn [19](#page=19). ### 1.6 De ruimtelijke structuur van alkenen en alkynen #### 1.6.1 Etheen en buteen als representatieve voorbeelden van alkenen Bij alkenen leidt de sp2 hybridisatie van de koolstofatomen en de aanwezigheid van een $\pi$-binding tot een planair molecuul. In etheen liggen alle atomen in hetzelfde vlak [20](#page=20). Er is geen vrije draaibaarheid mogelijk rondom een dubbele binding, omdat rotatie de overlap van p-orbitalen en daarmee de $\pi$-binding zou verbreken. Het breken van de $\pi$-binding vereist aanzienlijke energie [20](#page=20). Bij alkenen met substituten aan de dubbel gebonden koolstofatomen die elk twee verschillende substituenten dragen, kunnen er twee isomere vormen ontstaan: cis- en trans-isomeren [20](#page=20) [21](#page=21). * **cis-isomeer**: De substituenten staan aan dezelfde zijde van de dubbele binding [21](#page=21). * **trans-isomeer**: De substituenten staan aan tegenovergestelde zijden van de dubbele binding [21](#page=21). Dit is een vorm van **cis-trans diastereoisomerie**, ook wel geometrische isomerie genoemd. Het trans-isomeer is stabieler dan het cis-isomeer, wat verklaard wordt door minder ongunstige sterische interacties tussen de substituenten in de trans-vorm [21](#page=21). > **Voorbeeld:** Cis-trans isomerie speelt een rol in het biologische proces van nachtzicht, waarbij 11-cis-retinal door licht wordt omgezet naar het trans-isomeer, wat een signaal doorgeeft in de hersenen [22](#page=22). #### 1.6.2 Alkynen Bij alkynen zorgt de sp hybridisatie van de koolstofatomen ervoor dat alle bindingen waarin deze koolstofatomen betrokken zijn, lineair zijn (180º valentiehoeken). Ethyn (acetyleen) is een voorbeeld van een lineair alkyn. Vanwege de lineaire structuur is er weinig variatie in de ruimtelijke structuur van alkynen [22](#page=22) [23](#page=23). ### 1.7 De ruimtelijke structuur van cyclische verbindingen De aanwezigheid van een gesloten keten in cyclische verbindingen beperkt het aantal mogelijke conformeren, omdat rotaties rond C-C bindingen de ringstructuur moeten behouden [23](#page=23). #### 1.7.1 De conformatie van cyclopropaan: Bayer- en Pitzerspanning Cyclopropaan (C3H6) heeft een ringstructuur waarbij de drie koolstofatomen de hoekpunten van een gelijkzijdige driehoek vormen. De koolstofatomen zijn coplanair [23](#page=23). * **Bayerspanning (hoekspanning)**: De valentiehoek tussen de C-C bindingen in de ring is gedwongen tot 60º, wat een grote afwijking is van de ideale sp3 tetraëdrische hoek van 109º. Dit veroorzaakt spanning en verhoogt de inwendige energie van de molecule [23](#page=23) [24](#page=24). * **Pitzerspanning**: Alle naburige C-H bindingen in cyclopropaan zijn noodgedwongen geëclipseerd, wat leidt tot elektrostatische afstoting en een verdere verhoging van de inwendige energie [24](#page=24). Deze spanningen verklaren de hoge reactiviteit van cyclopropaan [24](#page=24). #### 1.7.2 Cyclobutaan en cyclopentaan Bij cyclobutaan en cyclopentaan vermindert de Bayerspanning ten opzichte van cyclopropaan. Een ideale vlakke structuur zou valentiehoeken van respectievelijk 90º en 108º vereisen [25](#page=25). Echter, de Pitzerspanning (afstoting tussen geëclipseerde C-H bindingen) neemt toe in vlakke cyclische structuren met toenemende ringgrootte. Om deze spanning te vermijden, wijken cyclobutaan en cyclopentaan af van een vlakke ring [26](#page=26): * **Cyclobutaan**: Neemt een "vlinderconformatie" aan [26](#page=26). * **Cyclopentaan**: Neemt een "envelop" conformatie aan, waarbij één koolstofatoom iets uit het vlak van de andere vier steekt [26](#page=26). Deze niet-vlakke structuren verminderen de Pitzerspanning aanzienlijk, wat bijdraagt aan de stabiliteit. De stabiliteit van cyclopentaan is groter dan verwacht op basis van Bayerspanning alleen, en de trend van afnemende stabiliteit met toenemende ringgrootte is minder uitgesproken dan verwacht [25](#page=25). #### 1.7.3 Cyclohexaan: het cyclisch basismotief voor de meeste biochemisch relevante cyclische verbindingen Cyclohexaan kan een conformatie aannemen waarin zowel de Bayerspanning als de Pitzerspanning afwezig zijn: de **stoelconformatie** [27](#page=27). * In de stoelconformatie zijn alle C-C bindingen geschrankt ten opzichte van elkaar [27](#page=27). * Alle valentiehoeken zijn 109º, wat de ideale sp3 hoek is [27](#page=27). * Dit resulteert in een totale afwezigheid van ring-spanning, wat blijkt uit een verbrandingswarmte per CH2 groep die identiek is aan die van lineaire alkanen [27](#page=27). In de stoelconformatie zijn de waterstofatomen verdeeld in twee groepen: * **Equatoriale waterstofatomen**: Gericht in het "vlak" van de zesring [28](#page=28). * **Axiale waterstofatomen**: Gericht loodrecht op het "vlak" van de zesring, afwisselend naar boven en beneden [28](#page=28). Elk koolstofatoom draagt één axiale en één equatoriale C-H binding [28](#page=28). #### 1.7.4 Conformationele inversie van de stoelvorm van cyclohexaan Cyclohexaan kan overgaan in een andere stoelvorm door middel van **conformationele inversie** of "omklappen". Hierbij wisselen de axiale en equatoriale bindingen van positie. Bij kamertemperatuur gebeurt dit snel en beide stoelvormen komen in een 50:50 verhouding voor [28](#page=28) [29](#page=29). #### 1.7.5 De conformatie van mono-gesubstitueerde cyclohexaanderivaten Bij mono-gesubstitueerde cyclohexanen (bv. methylcyclohexaan) kunnen substituenten in axiale of equatoriale positie staan [29](#page=29). * **Axiale positie**: De substituent staat dicht bij de axiale waterstofatomen op dezelfde zijde van de ring. Dit veroorzaakt **gauche-butaaninteracties** (sterische hinder) [30](#page=30) [31](#page=31). * **Equatoriale positie**: De substituent heeft minder sterische interacties en neemt een anti-butaan-achtige conformatie aan [31](#page=31). Hierdoor is de equatoriale vorm energetisch gunstiger. In methylcyclohexaan komt de methylgroep bij kamertemperatuur voor 95% in de equatoriale oriëntatie voor. Dit principe geldt voor alle mono-gesubstitueerde cyclohexanen: de substituent prefereert de equatoriale oriëntatie, en hoe groter de substituent, hoe sterker deze voorkeur [32](#page=32). Verbindingen die slechts in één conformatie kunnen voorkomen, worden **conformationeel homogeen** genoemd [32](#page=32). #### 1.7.6 Di-gesubstitueerde cyclohexaanderivaten Bij di-gesubstitueerde cyclohexanen ontstaan verschillende isomeren, afhankelijk van de positie (cis/trans) en de oriëntatie (axiaal/equatoriaal) van de substituenten [32](#page=32). --- # Stereo-isomerie en naamgeving Stereo-isomerie beschrijft moleculen met dezelfde constitutionele formule maar een verschillende ruimtelijke rangschikking van atomen, wat leidt tot unieke chemische en biologische eigenschappen. ### 2.1 Stereo-isomerie: inleiding Moleculen zoals aminozuren en suikers vertonen stereo-isomerie als gevolg van de ruimtelijke verdeling van substituenten rondom een sp³-gehybridiseerd koolstofatoom. Een koolstofatoom dat gebonden is aan vier verschillende substituenten, wordt een stereogeen koolstofatoom of stereogeen centrum genoemd. Deze centra vormen de basis voor het ontstaan van stereo-isomeren. Het tragische voorbeeld van Softenon illustreert het belang van stereo-isomerie, waarbij het ene isomeer therapeutisch werkte en het andere teratogene eigenschappen had [38](#page=38) [39](#page=39) [40](#page=40). ### 2.2 Wanneer is een koolstofatoom stereogeen? Een koolstofatoom is stereogeen indien het voldoet aan twee voorwaarden: 1. Het moet een sp³-hybridisatie vertonen, wat een tetraëdrische omringing impliceert. Koolstofatomen met sp²-hybridisatie, zoals in ethanal, kunnen geen stereo-isomeren vormen, zelfs niet met drie verschillende substituenten, omdat de moleculen vlak zijn en identiek na 180° rotatie [38](#page=38) [40](#page=40). 2. Het sp³-koolstofatoom moet gebonden zijn aan vier *verschillende* substituenten. Als twee substituenten identiek zijn, zoals in glycine, kan het koolstofatoom niet leiden tot de vorming van stereo-isomeren [40](#page=40) [41](#page=41). ### 2.3 Moleculen met 1 stereogeen centrum zijn chiraal en vormen een enantiomeer paar Moleculen met één stereogeen centrum leiden tot twee stereo-isomeren die elkaars spiegelbeeld zijn maar niet op elkaar overlappen. Deze eigenschap wordt chiraliteit genoemd, en het paar stereo-isomeren wordt een enantiomeer paar genoemd. Het woord 'chiraal' komt van het Griekse 'cheir' voor hand; handen zijn een goed macroscopisch voorbeeld van enantiomeren [41](#page=41) [42](#page=42). Een achiraal object is identiek aan zijn spiegelbeeld en kan een spiegelvlak bevatten. Een chiraal object heeft geen spiegelvlak en bestaat als een enantiomeer paar. Enantiomeren interageren verschillend met hun omgeving, wat van groot belang is in de chemie van het leven, vergelijkbaar met hoe een rechterhandschoen anders aanvoelt bij het dragen door de linker- of rechterhand [43](#page=43). ### 2.4 Optische activiteit Enantiomeren delen de meeste fysische eigenschappen (dichtheid, smeltpunt, etc.), maar verschillen in hun interactie met vlak gepolariseerd licht. Normaal licht heeft elektrische veldvectoren in alle richtingen; vlak gepolariseerd licht heeft deze vectoren in één vlak. Achirale verbindingen draaien het polarisatievlak niet, terwijl chirale verbindingen dit wel doen. De mate van draaiing wordt gemeten met een polarimeter en is gerelateerd aan de specifieke rotatie [$\alpha$] [44](#page=44) [45](#page=45). ### 2.5 Een geschikte voorstelling van stereo-isomeren: de Fisherprojectie De Fisherprojectie is een tweedimensionale weergave die de ruimtelijke configuratie van substituenten rond een stereogeen centrum ondubbelzinnig weergeeft, met name voor suikers en aminozuren [45](#page=45). #### 2.5.1 Opstellen van een Fisherprojectie Bij het opstellen van een Fisherprojectie worden de substituenten zo georiënteerd dat de twee horizontale substituenten naar de waarnemer toe wijzen, en de twee verticale substituenten van de waarnemer af wijzen. De centrale koolstof wordt niet getoond, en de horizontale bindingen stellen naar voren gerichte bindingen voor, terwijl verticale bindingen naar achter gerichte bindingen voorstellen. Bij aminozuren en suikers wordt de keten verticaal geplaatst met de meest geoxideerde groep (vaak de carboxyl- of carbonylgroep) bovenaan [46](#page=46) [47](#page=47). #### 2.5.2 Het lezen van een Fisherprojectie Horizontale lijnen in een Fisherprojectie wijzen naar voren, en verticale lijnen naar achteren [49](#page=49). #### 2.5.3 Eigenschappen van Fisherprojecties 1. Het verwisselen van twee willekeurige substituenten in een Fisherprojectie resulteert in de projectie van het enantiomeer, waarbij de absolute configuratie verandert [49](#page=49). 2. Twee opeenvolgende permutaties (of een rotatie van 180° in het vlak) herstellen het oorspronkelijke stereo-isomeer, met behoud van de absolute configuratie. Bij moleculen met één stereogeen centrum leidt een oneven aantal permutaties tot het enantiomeer, en een even aantal permutaties wijzigt de structuur niet [50](#page=50). Fisherprojecties zijn nuttig voor eenvoudige moleculen zonder cyclische structuren, maar worden complexer bij meer stereogene centra of ringen [50](#page=50). ### 2.6 Een geschikte naamgeving voor stereo-isomeren De R,S-nomenclatuur (ook bekend als CIP-nomenclatuur naar Cahn, Ingold en Prelog) kent een stereodescriptor (R of S) toe aan elk stereogeen centrum, wat een unieke naamgeving mogelijk maakt. Een permutatie van twee substituenten op een R-vorm leidt bijvoorbeeld tot de S-vorm. Deze nomenclatuur is universeel toepasbaar op alle verbindingen met stereogene centra [51](#page=51). ### 2.7 De R,S -nomenclatuurregels voor de weergave van de absolute configuratie in stereo-isomeren De R,S-nomenclatuur bepaalt de absolute configuratie door middel van een prioriteitsvolgorde van de substituenten rond het stereogeen centrum [52](#page=52). 1. **Prioriteitsrangschikking:** * De atomen die direct aan het stereogeen koolstofatoom gebonden zijn, worden gerangschikt op basis van afnemend atoomgetal (hoogste atoomgetal = prioriteit 1, laagste = prioriteit 4). Een algemene rangorde is I > Br > Cl > S > P > F > O > N > C > H [52](#page=52). * Bij gelijke atoomgetallen worden de atomen van de volgende 'laag' in de substituenten vergeleken [52](#page=52). * Dubbele bindingen worden 'ontdubbeld' (bijvoorbeeld C=O wordt behandeld als C gebonden aan twee O's, en O gebonden aan C en C) en drievoudige bindingen worden 'ontdriepeld' voor prioriteitsbepaling [52](#page=52) [53](#page=53). 2. **Oriëntatie:** De molecule wordt zo georiënteerd dat de substituent met de laagste prioriteit naar achteren wijst. Dit wordt vergeleken met een stuurwiel waarbij de stuurkolom naar achteren wijst [4](#page=4) [53](#page=53). 3. **Configuratiebepaling:** De volgorde van de rangnummers 1 → 2 → 3 wordt gevolgd. Een rotatie met de klok mee (rechtsdraaiend) resulteert in de R-configuratie (rectus), terwijl een rotatie tegen de klok in (linksdraaiend) de S-configuratie (sinister) oplevert [53](#page=53). ### 2.8 Moleculen met meerdere stereogene centra: chiraliteit, enantiomerie en diastereomerie Moleculen met meer dan één stereogeen centrum kunnen een complexer geheel van stereo-isomeren vormen. Bij $n$ stereogene centra verwacht men in principe $2^n$ stereo-isomeren, die ingedeeld kunnen worden in $2^{n-1}$ enantiomere paren [54](#page=54) [56](#page=56). * **Enantiomeren:** Twee stereo-isomeren die elkaars spiegelbeeld zijn en niet op elkaar overlappen. Bij moleculen met meerdere stereogene centra, ontstaat een enantiomeer door aan *alle* stereogene centra één permutatie uit te voeren [54](#page=54) [55](#page=55). * **Diastereomeren:** Stereo-isomeren die geen spiegelbeeld van elkaar zijn, maar wel een verschillende ruimtelijke configuratie hebben. Dit type isomerie ontstaat vanaf twee stereogene centra. Diastereomeren ontstaan wanneer een permutatie aan *elk* stereogeen centrum afzonderlijk wordt uitgevoerd (in tegenstelling tot tegelijkertijd, wat een enantiomeer oplevert). Diastereomeren verschillen van elkaar in ten minste één, maar niet alle, stereogene centra [55](#page=55). Een bijzonder geval is de **mesovorm**, die optreedt bij moleculen met symmetrie, zoals wijnsteenzuur. Een mesovorm is een achiraal molecuul dat stereogene centra bevat; het is identiek aan zijn spiegelbeeld en kan in zichzelf worden omgezet door rotatie [57](#page=57). ### 2.9 Fysische en chemische eigenschappen van stereo-isomeren van een verbinding * **Enantiomeren:** Vertonen identieke fysische eigenschappen zoals kookpunt, smeltpunt en dichtheid. Hun interactie met gepolariseerd licht is tegengesteld [45](#page=45) [57](#page=57) [58](#page=58). * **Diastereomeren:** Hebben verschillende fysische eigenschappen [58](#page=58). * **Racemaat:** Een 1:1 mengsel van twee enantiomeren. Racematen hebben specifieke eigenschappen die verschillen van die van de individuele enantiomeren en zijn vaak moeilijk te scheiden. Veel medicijnen worden als racemaat op de markt gebracht vanwege de kosten van scheiding [58](#page=58). ### 2.10 Chemische, biochemische en biomedische relevantie van stereo-isomerie Verschillen in ruimtelijke configuratie zijn cruciaal in de biologie en geneeskunde. Chirale moleculen interageren verschillend met biologische receptoren, wat leidt tot verschillende fysiologische responsen [43](#page=43) [59](#page=59). * **Chiraal en achiraal interactie:** Een chiraal molecuul kan op dezelfde manier interageren met zowel enantiomeren van een achiraal molecuul [60](#page=60). * **Chiraal en chiraal interactie:** De interactie tussen twee chirale moleculen is afhankelijk van hun specifieke configuratie. Een rechterhandschoen past goed op de rechterhand, maar niet op de linkerhand. Chemische reacties waarbij chirale moleculen betrokken zijn, kunnen stereoselectief zijn, wat betekent dat één specifieke stereo-isomeer bij voorkeur wordt gevormd [59](#page=59) [60](#page=60). --- # Organische reactiviteit en reactiemechanismen ```markdown ## 3 Organische reactiviteit en reactiemechanismen Dit deel introduceert de concepten van organische reactiviteit, de energetische aspecten van chemische reacties, en de verschillende reactietypes zoals substitutie, eliminatie en additie, met hun bijbehorende mechanismen (SN1, SN2, E1, E2). ### 3.1 Inleiding Organische chemie kent twee hoofdaspecten: chemische structuur en reacties. Chemische reacties zetten reagentia om in reactieproducten door het breken en vormen van bindingen, onder invloed van omstandigheden zoals temperatuur, solvent, druk, licht en katalysatoren. Deze transformaties vinden ook continu plaats in levende organismen, gereguleerd door enzymen. Hoewel het aantal reacties groot lijkt, keren in het moleculaire verloop van reacties steeds dezelfde gebeurtenissen terug. Het reactiemechanisme is de gedetailleerde beschrijving op moleculaire schaal van deze gebeurtenissen. Inzicht in reactiemechanismen vereenvoudigt de studie van organische chemische reacties en helpt de moleculaire processen te begrijpen [67](#page=67) [68](#page=68). ### 3.2 Energetische aspecten van chemische reacties De vraag of een chemische transformatie optreedt, hangt af van twee aspecten: * **Energetische gunstigheid:** Dit wordt behandeld door de chemische thermodynamica [68](#page=68). * **Reactiemechanisme:** Dit maakt de transformatie effectief mogelijk op moleculair vlak en is onderwerp van de chemische kinetiek [68](#page=68). Voor een hypothetische modelreactie A + B → C + D [r.1 worden de energetische aspecten bestudeerd [68](#page=68). ### 3.3 Reactiemechanismen: terminologie #### 3.3.1 Reactietypes Er zijn drie algemene types organische reacties: * **Substitutiereacties:** Breken van een $\sigma$-binding met vorming van een nieuwe $\sigma$-binding. Dit kan gelijktijdig of in opeenvolgende stappen gebeuren, waarbij een reactief intermediair kan ontstaan [69](#page=69). * **Additiereacties:** Breken van één $\pi$-binding met vorming van twee nieuwe $\sigma$-bindingen, doorgaans via een reactief intermediair [69](#page=69). * **Eliminatiereacties:** Breken van twee $\sigma$-bindingen met vorming van een nieuwe $\pi$-binding. Dit gebeurt meestal in opeenvolgende stappen met vorming van een tussenliggend reactief intermediair [69](#page=69). Deze reactietypes worden verder ingedeeld in elektrofiele, nucleofiele en radicalaire reacties, afhankelijk van het type reagens dat de reactie initieert [69](#page=69). #### 3.3.2 Soorten reagentia Reagentia worden geclassificeerd als nucleofiel, elektrofiel en radicalair [70](#page=70). * **Nucleofielen en elektrofiele reagentia** leiden tot polaire reacties [70](#page=70). * **Nucleofielen (Nu:⁻):** Elektronenrijke reagentia die hun elektronenpaar ter beschikking stellen aan een elektronenarme site. Voorbeelden: H⁻, HO⁻, RO⁻, R₃C⁻, RMgBr [70](#page=70). * **Elektrofielen (E⁺):** Elektronenarme reagentia die een elektronenpaar opnemen van een nucleofiel. Voorbeelden: H⁺, H₃O⁺, R₃C⁺, AlCl₃ [70](#page=70). * Elektrofiele of nucleofiele reagentia kunnen *in situ* uit een precursor geproduceerd worden; bijvoorbeeld, de behandeling van een keton met een zuur verhoogt de elektrofiele eigenschap van het koolstofatoom. Het onttrekken van een H⁺ van een $\alpha$-koolstofatoom van een keton met een sterke base levert een door mesomerie gestabiliseerd nucleofiel reagens [70](#page=70). * **Vrije radicalen:** Verbindingen met een ongepaard elektron. Ze zijn doorgaans zeer reactief en kortlevend, en worden gevormd uit precursormoleculen [71](#page=71). #### 3.3.3 Breken en vormen van chemische bindingen in organische verbindingen Chemische bindingen kunnen op twee manieren verbroken worden: * **Homolytisch splitsen:** Het elektronenpaar wordt symmetrisch verdeeld, waarbij elk atoom één elektron behoudt. Dit leidt tot de vorming van neutrale, zeer reactieve radicalen [71](#page=71). X–Y → X• + Y• [r.8 De pijl met een dubbele 'vishaak' geeft homolytische splitsing aan [71](#page=71). * **Heterolytisch splitsen:** De binding wordt asymmetrisch verbroken, waarbij beide elektronen naar één atoom gaan. Dit resulteert in de vorming van een geladen elektrofiel en nucleofiel [71](#page=71). X–Y → X⁺ + Y⁻ De enkele pijl geeft de verplaatsing van het gehele elektronenpaar aan [71](#page=71). De vorming van covalente bindingen kan ook symmetrisch (kenmerk van radicalaire reacties) of asymmetrisch (kenmerk van polaire reacties) gebeuren. De manier waarop een binding gesplitst wordt, wordt bepaald door de polarisatie van die binding [72](#page=72). Bindingen kunnen simultaan of in opeenvolgende stappen gebroken en gevormd worden. Bij polaire reacties valt het nucleofiel aan op het partieel positieve atoom en reageert het nucleofiele atoom met het elektrofiel [72](#page=72) [73](#page=73). ### 3.4 Nucleofiele substitutie (SN1 en SN2) Nucleofiele substitutie is een fundamentele reactie in de organische chemie waarbij een nucleofiel een vertrekkende groep (leaving group) vervangt. De reactie verloopt via twee hoofdmechanismen: SN1 en SN2 [80](#page=80) [82](#page=82). #### 3.4.1 Het SN2 mechanisme * **Kenmerken:** * **Bimoleculair:** De reactiesnelheid is afhankelijk van de concentratie van zowel het substraat als het nucleofiel. Snelheid = $k$[Nu⁻][R–X [84](#page=84). * **Eén stap:** De reactie verloopt via een overgangstoestand waarbij de $\sigma$-binding met het nucleofiel gedeeltelijk gevormd is en de $\sigma$-binding met de leaving group gedeeltelijk verzwakt is [83](#page=83). * **Achterwaartse aanval:** Het nucleofiel valt aan vanaf de tegenovergestelde zijde van de leaving group [83](#page=83). * **Walden-inversie:** Bij reacties aan stereogene koolstofatomen treedt inversie van de configuratie op, vergelijkbaar met het omklappen van een paraplu. Dit leidt tot stereoselectieve vorming van één enantiomeer of diastereomeer [83](#page=83) [84](#page=84). * **Factoren die SN2 bevorderen:** * Goede nucleofielen (sterke Lewis basen) [85](#page=85). * Goede leaving groups met hoge affiniteit voor elektronenparen [85](#page=85). * Minimale sterische hinder rond het reactieve koolstofatoom [85](#page=85). * Reactiesnelheid neemt af bij toenemende substitutiegraad van het koolstofatoom (methyl > primair > secundair >> tertiair) [86](#page=86). #### 3.4.2 Het SN1 mechanisme * **Kenmerken:** * **Unimoleculair:** De reactiesnelheid wordt enkel bepaald door de concentratie van het alkylhalogenide. Snelheid = $k$[R–X [87](#page=87). * **Meerdere stappen:** 1. Trage, snelheidsbepalende heterolytische splitsing van de C–X binding, met vorming van een planaire carbokation en de leaving group (#page=87, 88) [87](#page=87) [88](#page=88). R–X → R⁺ + X⁻ 2. Snelle nucleofiele aanval op het carbokation [88](#page=88). 3. Eventuele deprotonering (indien het nucleofiel water of een alcohol is) [88](#page=88). * **Racemisatie:** Het planaire carbokation kan aan beide zijden aangevallen worden door het nucleofiel, wat leidt tot een mengsel van stereoisomeren (vaak een racemisch mengsel indien er één stereogeen centrum was) [89](#page=89). * **Factoren die SN1 bevorderen:** * **Substraatstructuur:** Tertiaire en benzylische/allylische substraten stabiliseren het carbokation intermediair (#page=87, 90). Stabiliteit van carbokationen: tertiair > secundair > primair > methyl (#page=87, 90) [87](#page=87) [90](#page=90). * **Leaving group:** Goede leaving groups die gemakkelijk heterolytisch kunnen splitsen [90](#page=90). * **Solvent:** Polaire, protische solventen stabiliseren het carbokation intermediair [90](#page=90). * **Nucleofiel:** Minder sterk nucleofiel is bevoordeeld voor SN1, omdat een sterk nucleofiel de SN2-reactie kan bevorderen [90](#page=90). #### 3.4.3 Welk mechanisme geniet voorkeur? * **Sterische hinder:** Hoge sterische hinder belemmert SN2, terwijl het carbokation stabiliteit bevordert voor SN1 [90](#page=90). * **Leaving group:** Goede leaving groups zijn gunstig voor beide mechanismen [90](#page=90). * **Solvent:** Polaire, protische solventen bevorderen SN1; polaire, aprotische solventen bevorderen SN2. * **Nucleofiel:** Sterke nucleofielen/basen bevorderen SN2 en eliminatie; zwakke nucleofielen/basen bevorderen SN1 [90](#page=90). ### 3.5 Eliminatie (E1 en E2) Eliminatiereacties leiden tot de vorming van een dubbele binding door de verwijdering van twee groepen uit aangrenzende atomen [92](#page=92). #### 3.5.1 Het E2 mechanisme * **Kenmerken:** * **Bimoleculair:** Tweede orde kinetiek, afhankelijk van substraat en base. Snelheid = $k$[Base][R–X [92](#page=92). * **Eén stap:** De C–H binding wordt gebroken door de base en de C–X binding wordt verbroken door de leaving group simultaan [93](#page=93). * **Coplanariteit:** De vier betrokken groepen (twee op het $\alpha$-koolstof, twee op het $\beta$-koolstof) worden coplanair om de $\pi$-binding te vormen [93](#page=93). * **Stereoselectiviteit:** Vaak stereoselectief, met de voorkeur voor anti-periplanare configuratie [93](#page=93). * **Regel van Zaytseff:** Bij eliminatie wordt bij voorkeur het meest stabiele, meest gesubstitueerde alkeen gevormd [94](#page=94). * **Factoren die E2 bevorderen:** * Sterke, sterisch gehinderde basen (bv. kalium-tert-butoxide) (#page=92, 90) [90](#page=90) [92](#page=92). * Hoge temperaturen. * Substraten met een goede leaving group [93](#page=93). #### 3.5.2 Het E1 mechanisme * **Kenmerken:** * **Unimoleculair:** Eerste orde kinetiek, snelheidsbepalende stap is unimoleculair. Snelheid = $k$[R–X [94](#page=94). * **Meerdere stappen:** 1. Trage, heterolytische splitsing van de C–X binding, vorming van een carbokation (identiek aan de eerste stap van SN1) [94](#page=94). 2. Snelle deprotonering van een naburig koolstofatoom met vorming van de $\pi$-binding [94](#page=94). * **Niet stereoselectief:** Kan leiden tot verschillende stereoisomeren [94](#page=94). * **Factoren die E1 bevorderen:** * Vergelijkbaar met SN1: stabiele carbokationen (tertiaire substraten), goede leaving groups, polaire solventen [95](#page=95). * Hoge temperaturen. * Afwezigheid van sterke basen. ### 3.6 Additie aan de $\pi$-binding Alkenen zijn reactiever dan alkanen vanwege de aanwezigheid van de $\pi$-binding. Additiereacties verbreken de $\pi$-binding en vormen twee nieuwe $\sigma$-bindingen . #### 3.6.1 Additie van zuren (HX) * **Mechanisme:** Elektrofiele additie in twee stappen . 1. Elektrofiele aanval van H⁺ op de $\pi$-binding, vorming van een carbokation . 2. Nucleofiele aanval van X⁻ op het carbokation . * **Regel van Markovnikov:** Bij additie van een niet-symmetrisch reagens HX aan een niet-symmetrisch alkeen, komt het waterstofatoom (H⁺) op het koolstofatoom met het grootste aantal waterstoffen (minste alkylsubstituenten), en X⁻ op het koolstofatoom met de minste waterstoffen (meeste alkylsubstituenten). Dit komt doordat de additie leidt tot de vorming van het meest stabiele carbokation intermediair . * Stabiliteit carbokationen: tertiair > secundair > primair > methyl . #### 3.6.2 Additie van water (H₂O) * **Mechanisme:** Vergelijkbaar met additie van HX, via een zuur-gekatalyseerd carbokation intermediair. Volgt de regel van Markovnikov . * Zuur (bv. H₂SO₄) activeert de carbonylgroep, water (nucleofiel) valt aan, gevolgd door deprotonering . * **Reversibel:** De reactie is omkeerbaar (dehydratatie), en het evenwicht kan verschoven worden met Le Châtelier's principe . * **Industriële toepassing:** Veelgebruikt voor de synthese van alcoholen . #### 3.6.3 Additie van waterstof (H₂) * **Mechanisme:** Katalytische hydrogenatie met Pt, Pd of Ni . * **Syn-additie:** Beide waterstofatomen reageren aan dezelfde zijde van de dubbele binding. Dit leidt tot stereoselectieve synthese bij de vorming van nieuwe stereogene centra . * **Toepassing:** 'Harden' van plantaardige oliën voor margarine . #### 3.6.4 Chemische eigenschappen van diënen * **Geïsoleerde diënen:** Beide dubbele bindingen reageren onafhankelijk . * **Geconjugeerde diënen:** Vormen gestabiliseerde carbokation intermediairen via mesomerie/resonantie, wat leidt tot 1,2- en 1,4-additieproducten (#page=108, 109) . ### 3.7 Radikaalreacties Radicalen ontstaan door homolytisch splitsen van bindingen, onder invloed van licht, warmte of een ander radicaal. Ze zijn energetisch ongunstig en zeer reactief . #### 3.7.1 Halogenering van alkanen * **Mechanisme:** Fotochemische radicaalketenreactie . 1. **Initiatie:** Homolytische splitsing van Cl₂ door licht . 2. **Propagatie:** Kettingreacties waarbij netto geen radicalen verbruikt worden, bv. R• + Cl₂ → RCl + Cl• en Cl• + RH → R• + HCl . 3. **Terminatie:** Verdwijning van radicalen door combinaties . * **Nadelen:** Levert mengsels van isomeren en polychloorderivaten op . #### 3.7.2 Ketenreacties Radicalen kunnen ook polymerisatie-reacties initiëren, leidend tot grote moleculen . #### 3.7.3 Stabiliteit van C-radicalen Radicalen worden gestabiliseerd door elektron-donerende groepen (alkylgroepen) via inductief effect en delokalisatie, vergelijkbaar met carbokationen (#page=114, 115) . ### 3.8 Nucleofiele additie aan de carbonylgroep De gepolariseerde carbonylgroep is een doelwit voor nucleofiele reagentia . #### 3.8.1 Additie van water (hydratatie) * **Reactie:** Aldehyden en ketonen vormen geminale diolen (gem-diolen) in waterig milieu . * **Stabiliteit:** Gem-diolen zijn over het algemeen onstabiel . * **Mechanisme:** Zuur- of base-gekatalyseerde nucleofiele additie van water (#page=120, 121) . #### 3.8.2 Additie van alcoholen (vorming van hemi-acetalen/ketalen) * **Reactie:** Alcoholen reageren met aldehyden tot hemi-acetalen en met ketonen tot hemi-ketalen . * **Mechanisme:** Zuur-gekatalyseerde additie-eliminatie reactie . * **Verdere reactie:** Hemi-acetalen/ketalen kunnen met een tweede alcoholmolecuul stabielere acetalen/ketalen vormen onder zure katalyse. Dit is reversibel in zuur waterig milieu, maar stabiel in basisch/neutraal milieu . #### 3.8.3 Additie van amines (vorming van imines) * **Reactie:** Amines reageren met aldehyden/ketonen tot imines (Shiffse basen) . * **Mechanisme:** Eerst een additie van het amine, gevolgd door eliminatie van water, die door H⁺ gekatalyseerd wordt. Amines zijn sterker nucleofiel dan alcoholen en vereisen geen initiële carbonylactivatie . #### 3.8.4 Keto-enol tautomerie en aldolcondensatie * **Keto-enol tautomerie:** Aldehyden en ketonen met een $\alpha$-waterstofatoom kunnen isomeriseren tussen een keto- en een enol-vorm, die in evenwicht zijn. Dit verloopt via een enolaat anion, gestabiliseerd door mesomerie . * **Aldolcondensatie:** Onder invloed van basen reageren aldehyden/ketonen met elkaar, waarbij een nieuwe C–C binding wordt gevormd tussen het $\alpha$-koolstofatoom van het ene molecuul en het carbonylkoolstofatoom van het andere. Dit leidt tot $\beta$-hydroxy-aldehyden/ketonen, die bij verwarming kunnen elimineren tot $\alpha,\beta$-onverzadigde aldehyden/ketonen . ### 3.9 Reactiviteit van carbonzuren en hun derivaten #### 3.9.1 Carbonzuren * **Eigenschappen:** Sterkste organische zuren in de natuur, met pKₐ rond 5. Zuursterkte wordt verklaard door mesomere stabilisatie van het carboxylaat-anion en inductieve effecten . * **Reactie met basen:** Vormen carboxylaatzouten . * **Derivaten:** Esters, amiden, anhydriden, zuurchloriden, thioesters . #### 3.9.2 Derivaten van carbonzuren * **Acyleringsreacties:** Overdracht van de acylgroep (RCO–) . * **Reactiviteit:** Zuurchloriden en zuuranhydriden zijn zeer reactief; esters en amiden zijn minder reactief . * **Hydrolyse:** Alle carbonzuurderivaten hydrolyseren tot het overeenkomstige carbonzuur . * **Fisher-verestering:** Zuur-gekatalyseerde reactie van een carbonzuur en een alcohol tot een ester en water. Het mechanisme is additie-eliminatie . * **Esters:** Vormen belangrijke geur- en smaakstoffen. Hydrolyse kan in zuur of basisch milieu plaatsvinden (verzeping) . * **Amiden:** Minder basisch dan amines door mesomerie; hebben dubbelbindingskarakter rond de C–N binding (#page=163, 164). Vormen waterstofbruggen . #### 3.9.3 Fosforzuurderivaten (fosfo-esters en fosfo-anhydriden) * **Fosforzuur:** Meerbasisch zuur (H₃PO₄), voorkomt in geïoniseerde vormen (H₂PO₄⁻, HPO₄²⁻) bij fysiologische pH . * **Fosfo-anhydriden:** Gevormd door condensatie van fosforzuurmoleculen (bv. pyrofosfaat, trifosfaat). Vergelijkbaar met zuuranhydriden . * **Fosfo-esters:** Gevormd door reactie van fosforzuurderivaten met alcoholen . * **Biomedische relevantie:** Fosfo-anhydriden in ATP/ADP slaan chemische energie op, die vrijkomt bij hydrolyse . ### 3.10 Oxidatie en reductie reacties Oxidatie en reductie zijn transformaties waarbij het oxidatiegetal van koolstofatomen verandert (#page=167, 168) . #### 3.10.1 Oxidatie van alcoholen * **Primaire alcoholen:** Geoxideerd tot aldehyden, die verder tot carbonzuren kunnen oxideren (#page=168, 170, 172) . * **Secundaire alcoholen:** Geoxideerd tot ketonen (#page=168, 170) . * **Tertiaire alcoholen:** Kunnen niet geoxideerd worden omdat er geen C–H binding op het $\alpha$-koolstofatoom aanwezig is . * **Biologische oxidatie:** Gebruikt enzymen zoals alcoholdehydrogenase en aldehyde-dehydrogenase (#page=170, 171). NAD⁺ is een belangrijke biologische oxidant . #### 3.10.2 Reductie van carbonylfunctie * **Reactie:** Carbonylgroepen worden gereduceerd tot alcoholen met behulp van reductiemiddelen zoals H₂/katalysator (Pt, Ni, Pd) . * **Producten:** Aldehyden geven primaire alcoholen, ketonen geven secundaire alcoholen . ### 3.11 Suikers (koolhydraten) * **Definitie:** Polyhydroxyaldehyden (aldosen) of polyhydroxyketonen (ketosen) . * **Indeling:** Monosachariden, oligosachariden, polysachariden . * **Cyclische structuur:** Monosachariden komen voornamelijk voor in cyclische vormen (furanose of pyranose) door intramoleculaire hemi-acetaal/hemi-ketaal vorming . * **Mutarotatie:** Verandering van specifieke rotatie in oplossing door evenwicht tussen lineaire en cyclische vormen . * **Anomeer koolstofatoom:** Het nieuwe stereogene koolstofatoom gevormd bij cyclisatie (C1 in aldosen, C2 in ketosen). De hydroxylgroep hieraan gebonden is de glycosidische hydroxylgroep . * **Reacties:** * **Reductie:** Aldosen en ketosen kunnen gereduceerd worden tot polyalcoholen (suikerkristallen) . * **Oxidatie:** Aldosen zijn reducerende suikers en kunnen geoxideerd worden tot carbonzuren . ``` --- # Reactitiviteit van specifieke functionele groepen Oké, hier is je studiehandleiding voor "Reactitiviteit van specifieke functionele groepen", gebaseerd op de verstrekte documentatie. ## 4. Reactiviteit van specifieke functionele groepen Dit topic behandelt de reactiviteit van belangrijke functionele groepen zoals de carbonylgroep, de carboxylgroep en fosforverbindingen, inclusief hun afgeleiden en hun rol in biochemische processen. ### 4.1 Radicaalreacties van alkanen Alkanen zijn over het algemeen weinig reactieve verbindingen, vroeger aangeduid als paraffines. Onder invloed van ultraviolet licht kunnen ze echter radicaalreacties ondergaan. Een typisch voorbeeld is de fotochemische chlorering van alkanen, die verloopt via een ketenmechanisme . #### 4.1.1 Mechanisme van radicaalchlorering Het ketenmechanisme bestaat uit drie stappen: 1. **Initiatiestap:** Homolytische splitsing van een $\text{Cl}_2$ molecule onder invloed van UV-licht, wat resulteert in de vorming van twee chloorradicalen (Cl·) . $$ \text{Cl-Cl} \xrightarrow{h\nu} \text{Cl}\cdot + \text{Cl}\cdot $$ 2. **Propagatiestap:** Twee opeenvolgende reacties die de keten in stand houden. Een chloorradicaal reageert met een alkaan (bv. methaan) om een alkylradicaal en HCl te vormen, waarna het alkylradicaal reageert met $\text{Cl}_2$ om het alkylhalogenide en een nieuw chloorradicaal te vormen. $$ \text{CH}_4 + \text{Cl}\cdot \rightarrow \text{CH}_3\cdot + \text{HCl} $$ $$ \text{CH}_3\cdot + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{CH}_3\text{Cl} + \text{Cl}\cdot $$ Bij deze stap wordt netto geen chloorradicaal verbruikt, waardoor de concentratie ervan constant blijft en één initieel gevormd radikaal duizenden moleculen kan omzetten . 3. **Terminatiestap:** Verdwinjng van radicalen uit het reactiemidden door de combinatie van twee radicalen, wat leidt tot de vorming van een covalente binding. * $\text{Cl}\cdot + \text{Cl}\cdot \rightarrow \text{Cl}_2$ * $\text{CH}_3\cdot + \text{CH}_3\cdot \rightarrow \text{CH}_3\text{CH}_3$ * $\text{CH}_3\cdot + \text{Cl}\cdot \rightarrow \text{CH}_3\text{Cl}$ Omdat de radicaalconcentratie laag is, zijn deze reacties minder waarschijnlijk dan de propagatiestappen . #### 4.1.2 Beperkingen van alkaanhalogenering De chlorering van alkanen is om twee redenen zelden praktisch voor de synthese van alkylhalogeniden : * **Mengsels van isomeren:** Bij hogere alkanen (vanaf propaan) ontstaan mengsels van verschillende mono-gechloreerde isomeren . * **Vorming van polychloorderivaten:** Meervoudige substitutie kan optreden, wat leidt tot de vorming van dichloor-, trichloor- en tetrachloorderivaten . #### 4.1.3 Ketenreacties bij onverzadigdheden Vrije radicalen kunnen gemakkelijk splitsen bij onverzadigdheden, wat leidt tot de vorming van nieuwe sigma-bindingen en ongepaarde elektronen. Dit principe wordt uitgebreid gebruikt in de polymeerindustrie, bijvoorbeeld bij de polymerisatie van polyvinylchloride (PVC), waarbij zeer grote moleculen met molecuulgewichten tot $10^6$ tot $10^7$ g/mol kunnen ontstaan . #### 4.1.4 Stabiliteit van koolstofradicalen De stabiliteit van koolstofradicalen neemt toe met de mate van substitutie door elektrondonerende groepen zoals alkylgroepen . * Primair < Secundair < Tertiair Deze stabilisatie treedt op door gedeeltelijke overlap van het orbitaal met het ongepaarde elektron met een $\sigma$-binding op het naburige atoom, wat de elektronendeficiëntie verspreidt. Stabilisatie via delokalisatie, zoals bij het radikaal uit propeen, is nog efficiënter . #### 4.1.5 Natuurlijke radicalen en antioxidanten Sommige verbindingen, zoals stikstofoxiden ($\text{NO}$, $\text{NO}_2$), chloordioxide en dizuurstof, bestaan als radicalen. Vitamine E (tocoferolen en tocotriënolen) is een belangrijke antioxidant die voedsel beschermt tegen ongewenste radicaalreacties door stabilisatie via delokalisatie en alkylgroepen. Glutathion is een krachtige lichaamseigen antioxidant die reactieve zuurstofdeeltjes neutraliseert door elektronenoverdracht. Synthetische bewaarmiddelen zoals BHA en BHT werken ook als radicaleninhibitoren . ### 4.2 Reactiviteit van de carbonylgroep De carbonylgroep ($\text{C=O}$) in aldehyden en ketonen is sterk gepolariseerd, waardoor het koolstofatoom elektronarm ($\delta+$) is en gevoelig voor nucleofiele aanval. De reactiviteit kan worden verhoogd door activatie van de carbonylzuurstof met een elektrofiel. Nucleofiele additiereacties aan de carbonylgroep zijn cruciaal in de biochemie voor de vorming en afbraak van complexere verbindingen, en vinden plaats in het energie-metabolisme. Na additie ontstaat een $\text{sp}^3$ koolstofatoom, wat kan leiden tot de vorming van stereoisomeren . #### 4.2.1 Additie van water: hydratatie van aldehyden en ketonen Aldehyden en ketonen ondergaan additie met water, wat leidt tot geminale diolen (gem-diolen), waarbij twee hydroxylgroepen op hetzelfde koolstofatoom gebonden zijn . * Gem-diolen zijn over het algemeen weinig stabiel en ontbinden bij waterverwijdering . * De evenwichtsconstante voor hydratatie neemt af in de reeks formaldehyde > aldehyden > ketonen, wat verklaard wordt door de afnemende positieve polarisatie van het carbonylkoolstofatoom door het aantal elektronenduwende substituenten . ##### Mechanisme van hydratatie De hydratatiereactie kan in neutraal, zuur of basisch milieu verlopen. * **Zure katalyse:** Het zuur protondeert de carbonylzuurstof, wat de polarisatie van de $\text{C=O}$-binding verhoogt en het koolstofatoom meer elektrofiel maakt. Water nucleofiel aanvalt, gevolgd door deprotonering . $$ \text{R}_2\text{C=O} + \text{H}^+ \rightleftharpoons [\text{R}_2\text{C=OH}]^+ $$ $$ [\text{R}_2\text{C=OH}]^+ + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{R}_2\text{C}(\text{OH})(\text{OH}_2^+) $$ $$ \text{R}_2\text{C}(\text{OH})(\text{OH}_2^+) \rightleftharpoons \text{R}_2\text{C}(\text{OH})_2 + \text{H}^+ $$ * **Basische katalyse:** Het hydroxylion ($\text{OH}^-$), een sterk nucleofiel, valt het carbonylkoolstofatoom aan, vormend een alkoxidaatanion. Dit onttrekt vervolgens een proton aan water, waarbij een nieuw hydroxylion wordt gevormd en het gem-diol ontstaat . $$ \text{R}_2\text{C=O} + \text{OH}^- \rightleftharpoons \text{R}_2\text{C}(\text{O}^-)(\text{OH}) $$ $$ \text{R}_2\text{C}(\text{O}^-)(\text{OH}) + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{R}_2\text{C}(\text{OH})_2 + \text{OH}^- $$ #### 4.2.2 Additie van alcoholen: vorming van (hemi-)acetalen en (hemi-)ketalen Alcoholen kunnen nucleofiel aan de carbonylgroep additieren, wat leidt tot de vorming van hemi-acetalen (bij aldehyden) of hemi-ketalen (bij ketonen) . * **Hemi-acetal/ketal:** Bevat zowel een hydroxylgroep als een alkoxy- of aryloxygroep gebonden aan hetzelfde koolstofatoom. * Deze reacties zijn evenwichten en verlopen sneller in de aanwezigheid van een spoor zuur dat de carbonylgroep activeert. Basische katalyse is hier niet mogelijk . ##### Mechanisme van (hemi-)acetal/ketal vorming 1. **Activatie:** Het zuur protondeert de carbonylzuurstof, waardoor het carbonylkoolstofatoom elektronarmer wordt . 2. **Nucleofiele aanval:** Het alcohol valt aan op het carbonylkoolstofatoom, waarbij de $\pi$-binding van de carbonylgroep wordt verbroken . 3. **Deprotonering:** Een proton wordt afgesplitst, waardoor de katalysator wordt geregenereerd en het neutrale hemi-acetal/ketal ontstaat . **Vorming van acetalen/ketalen:** Hemi-acetalen en hemi-ketalen kunnen verder reageren met een tweede molecuul alcohol onder zure katalyse, wat leidt tot de vorming van stabielere acetalen of ketalen en een molecuul water. Acetalen en ketalen zijn stabiel in basisch en neutraal milieu, maar worden in zuur waterig milieu weer gehydrolyseerd . **Biochemische relevantie:** Intramoleculaire vorming van hemi-acetalen/ketalen is de basis voor de vorming van vijf- en zesringstructuren in suikermoleculen (bv. glucose) . #### 4.2.3 Additie van amines: vorming van imines Amines zijn sterkere nucleofielen dan alcoholen en kunnen nucleofiel aan de carbonylgroep additieren zonder voorafgaande activatie. De reactie met amines verloopt in twee stappen : 1. **Additie:** Nucleofiele aanval van het amine op het carbonylkoolstofatoom, zonder katalyse . $$ \text{R}_2\text{C=O} + \text{R'}_2\text{NH} \rightarrow \text{R}_2\text{C}(\text{OH})(\text{NR'_2}) $$ 2. **Eliminatie:** Eliminatie van een watermolecuul, wat een $\text{C=N}$ dubbele binding (imine) vormt. Deze stap vereist zure katalyse . $$ \text{R}_2\text{C}(\text{OH})(\text{NR'_2}) \xrightarrow{\text{H}^+} \text{R}_2\text{C=NR'_2} + \text{H}_2\text{O} $$ Imines worden ook wel Schiffse basen genoemd . #### 4.2.4 Keto-enol tautomerie en aldolcondensaties Aldehyden en ketonen met ten minste één $\alpha$-waterstofatoom op een $\alpha$-koolstofatoom kunnen in twee tautomere vormen voorkomen: de keto-vorm en de enol-vorm . * **Tautomerie:** Een proces waarbij een atoom (meestal waterstof) wordt verplaatst door het breken en vormen van chemische bindingen. Keto-enol tautomerie verloopt via het enolaatanion en is basegekatalyseerd . * De evenwichtsconstante K = [enol]/[keto is doorgaans klein, waardoor de enolvorm in kleine hoeveelheden aanwezig is . ##### Mechanisme van keto-enol tautomerie (basegekatalyseerd) 1. **Deprotonering:** Een base (bv. $\text{OH}^-$) onttrekt een $\alpha$-waterstofatoom, wat leidt tot de vorming van een enolaatanion . $$ \text{RCH}_2\text{C(O)HR'} + \text{OH}^- \rightleftharpoons [\text{RCH}_2\text{C(O}^-)\text{HR'}]^- + \text{H}_2\text{O} $$ 2. **Protonering:** Het enolaatanion wordt geprotoneerd door water om de keto-vorm te vormen, of door het zuurstofatoom van het oorspronkelijke carbonyl om de enolvorm te vormen . ##### De aldolcondensatie Aldehyden en ketonen met ten minste één $\alpha$-H kunnen onder invloed van basen (bv. $\text{OH}^-$) onderlinge additiereacties ondergaan, waarbij een nieuwe $\text{C-C}$-binding wordt gevormd . * **Reactie:** Het enolaatanion van één molecuul valt nucleofiel aan op het carbonylkoolstofatoom van een ander molecuul. * **Producten:** Dit leidt tot de vorming van $\beta$-hydroxy-aldehyden of $\beta$-hydroxy-ketonen . * **Verdere reactie:** De $\beta$-hydroxylgroep kan leiden tot eliminatiereacties onder verwarming, wat resulteert in $\alpha,\beta$-onverzadigde aldehyden/ketonen door de vorming van een geconjugeerd $\pi$-systeem . * **Retro-aldol condensatie:** In de glycolyse (afbraak van suikers) treden retro-aldol condensaties op, waarbij een molecuul wordt gesplitst in twee aldehyden/ketonen . ### 4.3 De Carboxylgroep en afgeleide functionele groepen De carboxylgroep ($\text{-COOH}$) in carbonzuren is cruciaal in de biochemie en komt veelvuldig voor in de natuur, bijvoorbeeld in de citroenzuurcyclus, vetzuurcyclus, aminozuren, eiwitten, vetten en oliën . #### 4.3.1 Nomenclatuur en eigenschappen van carbonzuren * **Nomenclatuur:** Carbonzuren worden benoemd als alkaan-carbonzuur (het $\text{C}$ van de carboxylgroep telt niet mee voor de ketenlengte) of alkaanzuur (het $\text{C}$ van de carboxylgroep telt wel mee). De gedissocieerde vorm eindigt op "-oaat" . * **Triviale namen:** Voor veel carbonzuren en hun derivaten worden triviale namen gehanteerd . * **Fysische eigenschappen:** Carbonzuren vertonen vergelijkbare eigenschappen als alcoholen door waterstofbruggen en de polariteit van de carboxylgroep. Ze vormen dimeren, hebben hoge kookpunten en oplosbaarheid in water die afneemt met toenemende alkylketenlengte. Zouten van carbonzuren zijn beter oplosbaar dan de zure vorm . #### 4.3.2 Zuursterkte van carbonzuren Carbonzuren zijn zwakke zuren in vergelijking met minerale zuren, maar zijn de sterkste organische zuren die in de natuur worden aangetroffen . * **Ka en pKa:** De zuursterkte wordt gekwantificeerd met de evenwichtsconstante $K_a$ (pKa $\approx$ 5) . * **Oorzaken van zuursterkte:** * **Mesomere stabilisatie:** De negatieve lading van het carboxylaatanion wordt gedelokaliseerd over drie atomen (twee bindingen), wat leidt tot stabilisatie van de geconjugeerde base . * **Inductief effect:** De carbonylgroep werkt als een elektronzuiigende groep die de negatieve lading op het zuurstofatoom verder stabiliseert . #### 4.3.3 Reacties van carbonzuren * **Vorming van zouten:** Carbonzuren reageren met sterke basen (bv. $\text{NaOH}$) of zwakkere zuren (bv. $\text{NaHCO}_3$) om de overeenkomstige zouten te vormen. De reactie met $\text{NaHCO}_3$ leidt tot de vorming van $\text{CO}_2$ en $\text{H}_2\text{O}$, wat het evenwicht naar rechts verschuift. De gevormde natriumzouten zijn goed oplosbaar in water door de aanwezigheid van een negatieve lading . #### 4.3.4 Derivaten van carbonzuren Carbonzuren kunnen worden omgezet in diverse derivaten zoals esters, amiden, zuurchloriden, zuuranhydriden en thioesters. De algemene formule is $\text{R-C(O)-Y}$, waarbij Y de aard van de groep bepaalt . * **Hydrolyse:** Alle carbonzuurderivaten kunnen door hydrolyse met water worden omgezet in het overeenkomstige carbonzuur . * **Acylering:** Reacties waarbij de acylgroep wordt overgedragen, worden acyleringreacties genoemd . * **Reactiviteit:** De reactiviteit om een acylgroep over te dragen neemt af in de reeks: zuurchloride > zuuranhydride > thioester > ester > amide. Zuurchloriden en zuuranhydriden zijn zeer reactief en behoeven geen katalyse, terwijl esters en amiden katalyse vereisen . #### 4.3.5 Fisher-verestering De Fisher-verestering is de zuur-gekatalyseerde reactie tussen een carbonzuur en een alcohol om een ester te vormen . * **Mechanisme:** Het verloopt via een additie-eliminatie mechanisme: 1. **Zuur gekatalyseerde nucleofiele additie:** Het zuur activeert de carbonylgroep, waardoor het alcohol nucleofiel kan aan vallen . 2. **Eliminatie van water:** Een interne H$^{+}$ transfer en eliminatie van een watermolecuul leidt tot de vorming van de ester en regeneratie van de katalysator . * **Evenwicht:** De reactie is een evenwichtsreactie ($K \approx 1$) en moet worden verschoven door het verwijderen van water of het gebruiken van een overmaat van één reactant (principe van Le Châtelier). De reactie kan ook gebruikt worden voor de hydrolyse van esters in zuur milieu . #### 4.3.6 Fosfo-esters en fosfo-anhydriden Fosforverbindingen zijn essentieel voor energietransport, activeren van verbindingen in metabole processen en dienen als energiebron, bijvoorbeeld in ADP/ATP . * **Vormen van fosforzuur:** Fosforzuur ($\text{H}_3\text{PO}_4$) is een meerbasisch zuur dat afhankelijk van de pH in verschillende ionisatietoestanden voorkomt, voornamelijk als $\text{H}_2\text{PO}_4^-$ en $\text{HPO}_4^{2-}$ (gezamenlijk aangeduid als $\text{Pi}$) . * **Fosfo-anhydriden:** Fosforzuurmoleculen kunnen onderling condenseren met waterverlies tot pyrofosfaat (difosfaat) en trifosfaat. Deze zijn te vergelijken met zuuranhydriden en hydrolyseren met water tot fosfaatmoleculen . * **Esters van fosforzuur (Fosforylering):** Net als bij carbonzuren kunnen fosforzuren met alcoholen fosfo-esters vormen. Directe reactie is niet efficiënt; reactievere fosfo-anhydriden zoals pyrofosfaat of trifosfaat worden gebruikt om een fosfaatgroep over te dragen. Fosforylering verhoogt de oplosbaarheid en reactiviteit van moleculen . * **Pyrofosfaat-esters:** Adenosinedifosfaat (ADP) en adenosinetrifosfaat (ATP) zijn bekende pyrofosfaat- en trifosfaat-esters. ATP is een belangrijke energiedrager in de cel . * **Biomedische relevantie van fosfo-anhydride bindingen:** Fosfo-anhydridebindingen kunnen gehydrolyseerd worden met vrijstelling van aanzienlijke energie. In het lichaam gebeurt dit traag zonder enzymatische katalyse. De energie uit de anhydridebinding komt vrij door tussenkomst van specifieke enzymen. ATP, met twee fosfo-anhydridebindingen, is de meest energierijke molecule en fungeert als fosforyleringsreagens . #### 4.3.7 Decarboxylatie reacties Reacties waarbij de carboxylgroep als koolstofdioxide ($\text{CO}_2$) uittreedt bij verhitting . * **Gemakkelijke decarboxylatie:** Gesubstitueerde carbonzuren met een carbonylgroep op de $\beta$-positie decarboxyleren gemakkelijk bij matige verwarming, bijvoorbeeld $\beta$-ketocarbonzuren. Dit proces is vaak enzymatisch gekatalyseerd in biologische systemen . #### 4.3.8 Hydroxycarbonzuren Verbindingen die zowel een carboxyl- als een hydroxylgroep bevatten, zoals melkzuur, citroenzuur, appelzuur en wijnsteenzuur . * **Lactonvorming:** Intramoleculaire verestering in $\gamma$- en $\delta$-hydroxycarbonzuren leidt tot de vorming van energetisch gunstige vijf- of zesringige cyclische esters, lactonen genoemd . #### 4.3.9 Aminocarbonzuren Deze groep omvat de twintig natuurlijke aminozuren, die een amine- en een carbonzuurfunctie op hetzelfde $\alpha$-koolstofatoom hebben . * **Zwitterionen:** Door de aanwezigheid van zowel zure als basische groepen, kunnen aminozuren in verschillende ionisatietoestanden voorkomen afhankelijk van de pH . * **Chiraliteit:** Alle $\alpha$-aminozuren (behalve glycine) zijn chirale verbindingen. In eiwitten worden enkel L-aminozuren aangetroffen . * **Lactamvorming:** Net als bij hydroxycarbonzuren kunnen aminocarbonzuren onderling reageren om amidebindingen te vormen. Cyclische structuren die ontstaan worden lactamen genoemd . #### 4.3.10 Esters en amiden * **Chemische eigenschappen van esters:** * **Hydrolyse:** Esters kunnen in zuur of basisch milieu hydrolyseren tot het oorspronkelijke alcohol en carbonzuur. Basische hydrolyse (verzeping) is aflopend en leidt tot de vorming van een zout van het carbonzuur . * **Rol in de samenleving:** Veel esters zijn geur- en smaakstoffen in fruit en planten en vormen complexe mengsels die bijdragen aan aroma's . * **Chemische eigenschappen van amiden:** * **Basiliciteit:** Amiden zijn veel minder basisch dan amines doordat het vrije elektronenpaar van stikstof gedeeltelijk gedelokaliseerd is door mesomerie met de carbonylgroep . * **Dubbele bindingskarakter:** Er ontstaat een zekere dubbele bindingskarakter tussen het carbonylkoolstof en de stikstofbinding, wat draaien rond deze binding energetisch kostbaar maakt en leidt tot cis-trans isomerie. Alle atomen rond deze binding liggen in één vlak . * **Waterstofbruggen:** Amiden kunnen onderlinge waterstofbruggen aangaan, waarbij een molecuul zowel als donor en acceptor kan optreden. Dit heeft belangrijke gevolgen voor de structuur van eiwitten . ### 4.4 Derivaten van koolzuur (ter informatie) Koolzuur heeft diverse organische derivaten, waarvan ureum het meest bekend is . * **Ureum:** Het diamine van koolzuur, een afbraakproduct van aminozuurmetabolisme, is een stabiele verbinding . * **Dialkylcarbonaten:** Ontstaan door reactie van fosgeen (het zuurchloride van koolzuur) met alcoholen . * **Alkylcarbamaten:** Gevormd door reactie van een chloroformiaatester met ammoniak . * **Ureïden:** Acylering van ureum leidt tot ureïden. Barbituraten, zoals veronal, zijn cyclische ureïden die slaapverwekkende eigenschappen hebben . --- # Structuur en reactiviteit van koolhydraten Dit topic beschrijft de indeling, chemische structuur en reactiviteit van koolhydraten, met specifieke aandacht voor monosachariden, hun lineaire en cyclische vormen, en hun belangrijkste reacties zoals reductie en oxidatie. ### 5.1 Koolhydraten: definities en indeling Koolhydraten, ook wel sacchariden genoemd, zijn de meest verspreide organische moleculen in de natuur en spelen een cruciale rol als energiebron, bouwstenen, en in cel-cel interacties. Oorspronkelijk werd de brutoformule vaak weergegeven als $(CH_2O)_n$, wat leidde tot de naam 'koolhydraten' als hydraten van koolstof. Saccharide is afgeleid van het Latijnse woord voor suiker . Koolhydraten zijn opgebouwd uit één of meerdere monosachariden . #### 5.1.1 Monosachariden Monosachariden zijn de kleinste eenheden met suikereigenschappen, zoals een zoete smaak. Ze zijn te classificeren als aldosen (polyhydroxyaldehyden) of ketosen (polyhydroxyketonen). De naamgeving is gebaseerd op het aantal koolstofatomen: triosen (C3), tetrosen (C4), pentosen (C5), hexosen (C6) en heptosen (C7). De meest voorkomende suikers zijn hexosen en pentosen, zoals ribose, glucose en fructose . ##### 5.1.1.1 Chemische structuur van monosachariden: aldosen Het eenvoudigste aldose is glyceraldehyde, een triose. Glyceraldehyde heeft een stereogeen koolstofatoom, wat leidt tot twee enantiomeren: D-glyceraldehyde en L-glyceraldehyde. De D,L-nomenclatuur, ontwikkeld door Emil Fischer, wordt nog steeds gebruikt en is gebaseerd op de configuratie van de hydroxylgroep ten opzichte van de carbonylkoolstof. Bij D-glyceraldehyde staat de hydroxylgroep rechts in de Fisherprojectie, en bij L-glyceraldehyde staat deze links . Voor tetrosen, pentosen en hexosen, met respectievelijk 2, 3 en 4 stereogene koolstofatomen, zijn er 4, 8 en 16 stereoisomeren mogelijk. De familie van D-suikers kan worden afgeleid van D-glyceraldehyde. Het toevoegen van een CHOH-eenheid aan een Fisherprojectie verdubbelt het aantal mogelijke isomeren. Triviale namen zijn vaak in gebruik voor deze suikers, zoals Allose, Altrose, Glucose, Mannose, Gulose, Idose, Galactose en Talose voor hexosen . Twee monosachariden die enkel verschillen in configuratie rond één stereogeen centrum worden epimeren genoemd. In de natuur komt voornamelijk de D-vorm van monosachariden voor . ##### 5.1.1.2 Chemische structuur van monosachariden: ketosen Ketosen zijn polyhydroxyketonen en belangrijke intermediairen in biochemische processen. Het eenvoudigste ketose is dihydroxyaceton, een isomeer van glyceraldehyde. Dihydroxyaceton heeft geen stereogeen centrum en dus geen D,L-vorm. De belangrijkste ketosen hebben de carbonylfunctie op C2 en kunnen afgeleid worden van dihydroxyaceton. Het toevoegen van een H–C–OH eenheid introduceert een stereogeen koolstofatoom, wat leidt tot stereo-isomeren, zoals erythrulose . #### 5.1.2 Oligosachariden en Polysachariden Oligosachariden zijn opgebouwd uit 2 tot 10 monosachariden, zoals disachariden (bv. sucrose, lactose) en trisachariden. Polysachariden bestaan uit 10 of meer monosachariden. Ze kunnen homogeen (één type monosacharide, bv. cellulose) of heterogeen (verschillende types monosachariden, bv. zetmeel) zijn . #### 5.1.3 Gefunctionaliseerde suikers Suikers kunnen gefunctionaliseerd zijn met groepen anders dan hydroxylgroepen, zoals amine- of carbonzuurfuncties. Deoxysuikers hebben een hydroxylfunctie vervangen door een waterstofatoom, zoals deoxyribose in DNA . ### 5.2 De cyclische structuur van monosachariden Monosachariden kunnen naast een lineaire vorm ook een cyclische vorm aannemen door inwendige hemiacetal- of hemiketalvorming. Dit leidt tot de vorming van een nieuw stereogeen koolstofatoom, het anomeer koolstofatoom, met twee mogelijke diastereomeren: de $\alpha$- en $\beta$-vorm . #### 5.2.1 Mutarotatie De specifieke rotatie van een vers bereide oplossing van een zuiver sacharide verandert met de tijd totdat een evenwicht is bereikt. Dit fenomeen heet mutarotatie en is het gevolg van de omzetting tussen de lineaire en cyclische vormen . #### 5.2.2 Pyranose en Furanose vormen Aldopentosen en aldohexosen kunnen vijfringen (furanose) of zesringen (pyranose) vormen. De pyranose vorm is de meest voorkomende bij aldohexosen. Bij D-glucose komt in water de $\alpha$-D-pyranose vorm voor in 36%, de $\beta$-D-pyranose vorm in 64%, en de lineaire vorm slechts in 0.01%. De $\beta$-D-vorm is energetisch stabieler dan de $\alpha$-D-vorm door de equatoriale positie van de glycosidische hydroxylgroep. De furanose vorm van aldohexosen is energetisch minder gunstig en komt in waterige oplossingen zelden voor (<1%) . Aldopentosen, zoals D-ribose, vormen voornamelijk furanose derivaten door hemiacetalvorming met de C4-OH . Ketohexosen, zoals D-fructose, kunnen pyranose vormen (met C6-OH en keton op C2) of furanose vormen (met C5-OH en keton op C2). De furanose vorm wordt vaker aangetroffen in complexere sachariden . #### 5.2.3 Voorstellingswijzen Lineaire monosachariden worden vaak weergegeven met Fisherprojecties. Cyclische vormen kunnen worden weergegeven met Fisherprojecties, Haworth projecties, en stoelconformaties . * **Fisherprojectie:** Toont de ruimtelijke verdeling van substituenten rond stereogene koolstofatomen . * **Haworth projectie:** Een vereenvoudigde, vlakke weergave van de cyclische structuur. Bij D-sachariden is de glycosidische hydroxylgroep naar onder gericht in de $\alpha$-vorm en naar boven in de $\beta$-vorm . * **Stoelconformatie:** Geeft de werkelijke driedimensionale structuur van de zesring weer . ##### 5.2.3.1 Het anomeer koolstofatoom en de glycosidische hydroxylgroep Het anomeer koolstofatoom is het koolstofatoom in de ring dat met twee zuurstofatomen is verbonden en correspondeert met de carbonylkoolstof in de lineaire vorm. De hydroxylgroep gebonden aan het anomeer koolstofatoom wordt de glycosidische hydroxylgroep genoemd. Deze groep heeft afwijkende chemische eigenschappen en is afwezig in de lineaire vorm . ### 5.3 Reacties van koolhydraten Monosachariden, die voornamelijk in cyclische vormen voorkomen, kunnen reacties vertonen die kenmerkend zijn voor hemiacetalen/hemiketalen, aldehyden/ketonen, en hydroxylgroepen . #### 5.3.1 Reductie van suikers Aldosen en ketosen kunnen gereduceerd worden tot polyalcoholen. De gereduceerde suikers krijgen de uitgang "-itol". Zo worden hexosen gereduceerd tot hexitolen . * D-mannose wordt gereduceerd tot mannitol . * D-glucose wordt gereduceerd tot sorbitol (in plaats van glucitol). Sorbitol is zoeter dan sucrose en minder schadelijk voor het gebit . * De reductie van D-fructose kan leiden tot twee diastereomeren: sorbitol en mannitol . De katalytische hydrogenatie met $\text{H}_2$ gas en een katalysator (Pt, Ni, Pd) is een veelgebruikte methode voor de reductie van carbonylfuncties . #### 5.3.2 Oxidatie van suikers Suikers met een aldehyde groep (aldosen) zijn gemakkelijk te oxideren tot carbonzuren. Deze reactie wordt gebruikt in de Tollens- en Fehlings-testen voor aldehyden . * D-glucose wordt geoxideerd tot D-gluconzuur . Suikers die deze oxidatiereactie kunnen ondergaan, worden reducerende suikers genoemd . > **Tip:** Het is belangrijk om de verschillende vormen van monosachariden (lineair, cyclisch $\alpha$/$\beta$, pyranose/furanose) te kunnen herkennen en hun onderlinge omzettingen te begrijpen, aangezien deze de reactiviteit van koolhydraten bepalen. > **Voorbeeld:** De omzetting van D-glucose naar $\alpha$-D-glucopyranose illustreert hoe de lineaire vorm cycliseert om een zesring te vormen, waarbij het anomeer koolstofatoom ontstaat en de hydroxylgroep op C1 in $\alpha$/$\beta$ positie kan staan. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Hybridisatie | Een concept in de chemie waarbij atoomorbitalen worden gemengd om nieuwe hybride orbitalen te vormen die geschikter zijn voor de vorming van chemische bindingen. | | Conformationele isomerie | Verschillende ruimtelijke vormen van eenzelfde molecuul die ontstaan als gevolg van rotatie rondom een enkelvoudige binding, zonder dat bindingen gebroken worden. | | Newmanprojectie | Een projectietechniek in de organische chemie om de ruimtelijke structuur rond een enkelvoudige binding weer te geven, waarbij de voorste atoom als een punt en de achterste atoom als een cirkel worden voorgesteld. | | Sterische hinder | De ruimtelijke afstoting tussen substituenten die dicht bij elkaar in een molecuul liggen, wat de stabiliteit en reactiviteit van het molecuul beïnvloedt. | | Stereochemie | Het studiegebied dat zich bezighoudt met de driedimensionale structuur van moleculen en hoe deze structuur de chemische en fysische eigenschappen beïnvloedt. | | Stereo-isomeren | Moleculen die dezelfde brutoformule en sequentie van gebonden atomen hebben, maar verschillen in de driedimensionale rangschikking van hun atomen in de ruimte. | | Chiraliteit | Een eigenschap van moleculen waarbij een molecuul niet identiek is aan zijn spiegelbeeld, vergelijkbaar met de linker- en rechterhand. | | Enantiomeren | Een paar stereo-isomeren die elkaars spiegelbeeld zijn en niet op elkaar te projecteren zijn. | | Diastereomeren | Stereo-isomeren die geen spiegelbeelden van elkaar zijn, en die verschillen in de configuratie van ten minste één stereogeen centrum. | | Fisherprojectie | Een tweevoudige weergave van stereochemische structuren, waarbij het centrale stereogeen koolstofatoom niet expliciet wordt getoond en horizontale lijnen naar voren wijzen. | | R,S-nomenclatuur | Een systeem voor het benoemen van de absolute configuratie van stereogene centra in moleculen, gebaseerd op de prioriteit van substituenten. | | Carbokation | Een molecuul of ion met een positief geladen koolstofatoom dat slechts zes valentie-elektronen bezit. | | Nucleofiel | Een chemische species die een elektronenpaar kan doneren om een chemische binding te vormen, vaak aangetrokken tot een positief geladen atoomkern. | | Elektrofiel | Een chemische species die een elektronenpaar kan accepteren om een chemische binding te vormen, vaak aangetrokken tot een negatief geladen atoomkern. | | SN2-reactie | Een bimoleculaire nucleofiele substitutiereactie die in één stap verloopt met inversie van configuratie aan het stereogeen centrum. | | SN1-reactie | Een unimoleculaire nucleofiele substitutiereactie die in meerdere stappen verloopt via een carbokation intermediair, zonder stereoselectiviteit. | | E2-eliminatie | Een bimoleculaire eliminatiereactie die in één stap verloopt, waarbij een base een proton onttrekt en de leaving groep tegelijkertijd wordt uitgestoten. | | E1-eliminatie | Een unimoleculaire eliminatiereactie die in meerdere stappen verloopt via een carbokation intermediair. | | Carbonylgroep | Een functionele groep in organische chemie bestaande uit een koolstofatoom dubbel gebonden aan een zuurstofatoom (C=O). | | Carboxylgroep | Een functionele groep bestaande uit een carbonylgroep en een hydroxylgroep (–COOH). | | Aldehyde | Een organische verbinding met een carbonylgroep aan het einde van een koolstofketen (RCHO). | | Keton | Een organische verbinding met een carbonylgroep tussen twee koolstofatomen (RCOR). | | Hemiacetaal | Een verbinding die ontstaat door de reactie van een aldehyde of keton met één molecuul alcohol, waarbij een hydroxylgroep en een alkoxygroep aan hetzelfde koolstofatoom gebonden zijn. | | Acetaal | Een verbinding die ontstaat door de reactie van een aldehyde of keton met twee moleculen alcohol, waarbij twee alkoxygroepen aan hetzelfde koolstofatoom gebonden zijn. | | Imine | Een verbinding met een C=N dubbele binding, gevormd door de reactie van een aldehyde of keton met een primair amine. | | Tautomerie | Het fenomeen waarbij twee of meer isomere vormen van een molecuul in evenwicht zijn en elkaar kunnen omzetten door de verschuiving van een proton en een dubbele binding. | | Aldolcondensatie | Een reactie waarbij twee moleculen van een aldehyde of keton met een -waterstof met elkaar reageren, onder vorming van een -hydroxyaldehyde of -keton, dat vervolgens kan dehydrateren tot een ,-onverzadigd carbonyl. | | Fotosynthese | Het proces waarbij planten zonlicht gebruiken om kooldioxide en water om te zetten in suikers en zuurstof. | | Monosacharide | De eenvoudigste vorm van een koolhydraat, die niet verder gehydrolyseerd kan worden tot kleinere eenheden. | | Aldose | Een monosacharide met een aldehyde functionele groep. | | Ketose | Een monosacharide met een keton functionele groep. | | Pyranose | Een zesringige cyclische vorm van een koolhydraat, afgeleid van pyraan. | | Furanose | Een vijfringige cyclische vorm van een koolhydraat, afgeleid van furaan. | | Mutarotatie | Het verschijnsel waarbij de optische rotatie van een vers bereide oplossing van een zuiver sacharide met de tijd verandert als gevolg van de evenwichtsvorming tussen verschillende cyclische en lineaire vormen. | | Glycosidische hydroxylgroep | De hydroxylgroep die gebonden is aan het anomeer koolstofatoom in de cyclische vorm van een koolhydraat. | | Oxidatiegetal | Een getal dat de mate van oxidatie van een atoom in een molecuul aangeeft, berekend op basis van een conventie over elektronegativiteit. | | Radikaal | Een molecuul of atoom met een ongepaard elektron, wat het zeer reactief maakt. | | Homolytische splitsing | Het symmetrische breken van een covalente binding, waarbij elk atoom één elektron uit het bindingspaar behoudt. | | Heterolytische splitsing | Het asymmetrische breken van een covalente binding, waarbij één atoom beide elektronen uit het bindingspaar behoudt. | | Acylgroep | Een groep die wordt afgeleid van een carbonzuur door het verwijderen van de hydroxylgroep (RCO–). | | Ester | Een organische verbinding die ontstaat door de reactie van een carbonzuur met een alcohol, waarbij de hydroxylgroep van het carbonzuur wordt vervangen door een alkoxygroep. | | Amide | Een organische verbinding die ontstaat door de reactie van een carbonzuur met een amine, waarbij de hydroxylgroep van het carbonzuur wordt vervangen door een aminogroep. | | Fosforylering | De reactie waarbij een fosfaatgroep aan een molecuul wordt toegevoegd. | | Fosfoanhydride | Een binding tussen twee fosfaatgroepen, vergelijkbaar met een zuuranhydride, die veel energie bevat en kan worden gehydrolyseerd. | | ATP | Adenosinetrifosfaat, een energierijke molecule die essentieel is voor veel biologische processen. | | Citraatzuurcyclus | Een reeks chemische reacties die plaatsvindt in de mitochondriën van aerobe organismen, waarbij acetyl-CoA wordt geoxideerd tot kooldioxide, waarbij energie wordt vrijgegeven. | | Vetzuurcyclus | Een serie reacties die betrokken zijn bij de afbraak van vetten tot energie. | | Vetten en oliën | Triglyceriden, esters van glycerol met langeketenvetzuren, die dienen als energieopslag in organismen. | | Glyceriden | Esters van glycerol met vetzuren. | | Celmembranen | Dunnen barrières die de inhoud van een cel omringen en reguleren. | | Fosfaatester | Een ester gevormd tussen fosforzuur en een alcohol. | | Fosfoanhydridebinding | Een chemische binding tussen twee fosfaatgroepen die veel energie bevat. | | Decarboxylatie | Een reactie waarbij een carboxylgroep (–COOH) van een organische verbinding wordt verwijderd in de vorm van kooldioxide (CO2). | | Lacton | Een cyclische ester, gevormd door intramoleculaire verestering van een hydroxycarbonzuur. | | Lactam | Een cyclische amide, gevormd door intramoleculaire amidatie van een aminocarbonzuur. | | Proteïne | Een complex biomolecuul dat bestaat uit een keten van aminozuren, essentieel voor de structuur en functie van cellen en organismen. | | Peptidebinding | De amidebinding die de aminozuren in een proteïne verbindt. | | Hydrolyse | Een chemische reactie waarbij water wordt gebruikt om een verbinding te splitsen. | | Saponificatie | De hydrolyse van een ester in basisch milieu, wat resulteert in een carbonzuurzout en een alcohol. | | Zeep | Een zout van een vetzuur met een lange koolwaterstofketen, met amfifiele eigenschappen. | | Vetzuren | Carbonzuren met lange, alifatische ketens. | | Geur- en smaakstoffen | Vluchtige organische verbindingen die bijdragen aan de aromatische en smaakprofielen van voedsel en dranken. | | Aroma | Het geheel van vluchtige componenten dat verantwoordelijk is voor de geur van een stof. | | Ureum | Een organische verbinding (diamide van koolzuur) die een afbraakproduct is van aminozuurmetabolisme en wordt uitgescheiden via urine. | | Barbituraten | Een klasse van verbindingen afgeleid van barbituurzuur, die gebruikt worden als kalmeringsmiddelen en slaapmiddelen. | | Kation | Een positief geladen ion. | | Anion | Een negatief geladen ion. | | Orthofosfaat | Het anion van fosforzuur (H3PO4). | | Pyrofosfaat | Het anion van pyrofosforzuur (H4P2O7), gevormd door de condensatie van twee orthofosfaatmoleculen. | | Trifosfaat | Het anion van trifosforzuur, gevormd door de condensatie van drie orthofosfaatmoleculen. | | Fosforyleringsreactie | Een reactie waarbij een fosfaatgroep wordt overgedragen op een ander molecuul. | | Glycolyse | Een metabolisch proces waarbij glucose wordt afgebroken tot pyrodruivenzuur, waarbij energie wordt vrijgegeven. | | ADP | Adenosinedifosfaat, een molecule die betrokken is bij energietransport in cellen. | | DNA | Desoxyribonucleïnezuur, de drager van genetische informatie. | | RNA | Ribonucleïnezuur, betrokken bij eiwitsynthese en andere cellulaire processen. | | Furanosevorm | De vijfringige cyclische vorm van een monosacharide. | | Pyranosevorm | De zesringige cyclische vorm van een monosacharide. | | Anomeer koolstofatoom | Het koolstofatoom in de cyclische vorm van een koolhydraat dat verbonden is met twee zuurstofatomen; het is het oorspronkelijke carbonylkoolstofatoom. | | Reducerende suiker | Een suiker die in staat is om een reducerend middel te reduceren, typisch door de aanwezigheid van een aldehyde- of ketongroep die kan oxideren. | | Hexitol | Een suiker die gereduceerd is tot een polyalcohol, met zes koolstofatomen. | | Mannitol | Een hexitol verkregen door reductie van mannose. | | Galactitol | Een hexitol verkregen door reductie van galactose. | | Sorbitol | Een hexitol verkregen door reductie van glucose. | | Tollens test | Een kwalitatieve chemische test die wordt gebruikt om de aanwezigheid van aldehyden aan te tonen. | | Fehlingstest | Een kwalitatieve chemische test die wordt gebruikt om reducerende suikers aan te tonen. | | Lipiden | Een diverse groep van water-onoplosbare organische verbindingen, waaronder vetten, oliën, wassen, steroïden en fosfolipiden. | | Cellulose | Een polysacharide dat de belangrijkste structurele component van plantencellen vormt. | | Chitine | Een polysacharide dat de belangrijkste component van de exoskeletten van insecten en schaaldieren vormt, en ook in de celwanden van schimmels. | | Zetmeel | Een polysacharide dat wordt gebruikt als opslag van glucose in planten. | | Suiker | Een koolhydraat dat oplosbaar is in water en een zoete smaak heeft, zoals glucose, fructose en sucrose. | | Adenosine | Een nucleoside dat bestaat uit adenine gebonden aan ribose. | | Fosforzuur | Een anorganisch zuur met de formule H3PO4, dat een belangrijke rol speelt in biochemische processen. | | Koolzuur | Een zwak zuur met de formule H2CO3, dat ontstaat wanneer kooldioxide in water wordt opgelost. | | Fosgeen | Een kleurloos gas met de formule COCl2, dat zeer giftig is en wordt gebruikt als chemisch reagens. | | Ureïden | Verbindingen die worden gevormd door de acylering van ureum. | | Barbituurzuur | Een organische verbinding die de basis vormt voor de klasse van barbituraat-geneesmiddelen. | | Veronal | Een barbituraat dat werd gebruikt als slaapmiddel. | | Luminal | Een barbituraat dat werd gebruikt als kalmeringsmiddel en slaapmiddel. | | Phanodorm | Een barbituraat dat werd gebruikt als slaapmiddel. | | Lignine | Een complex polymeer dat voorkomt in plantencelwanden en zorgt voor stevigheid en weerstand tegen afbraak. | | Acetylgroep | Een functionele groep met de formule CH3CO-. | | Acylering | Een reactie waarbij een acylgroep wordt overgedragen op een ander molecuul. | | Thioester | Een ester waarbij het zuurstofatoom in de carbonylgroep is vervangen door een zwavelatoom. | | Zuurchloride | Een organische verbinding waarin de hydroxylgroep van een carbonzuur is vervangen door een chlooratoom. | | Zuuranhydride | Een verbinding die wordt gevormd door de condensatie van twee carbonzuurmoleculen met afsplitsing van een watermolecuul. | | Ester | Een organische verbinding die ontstaat uit de reactie van een carbonzuur met een alcohol. | | Amiden | Een klasse van organische verbindingen die worden gekenmerkt door de aanwezigheid van een aminogroep gebonden aan een carbonylgroep. | | Chloroformiaat | Een ester van chloormierenzuur, die zowel een ester- als een zuurchloridegroep bevat. | | Dialkylcarbonaat | Een ester van koolzuur waarin beide hydroxylgroepen van koolzuur zijn vervangen door alkylgroepen. | | Alkylcarbamaten | Esters van carbaminezuur, gevormd door de reactie van chloroformiaten met ammoniak. | | Ureïden | Verbindingen gevormd door de reactie van ureum met acyl- of alkylgroepen. | | Barbituraten | Geneesmiddelen die afgeleid zijn van barbituurzuur, gebruikt als sedativa, hypnotica en anticonvulsanten. | | Malonzuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-CH2-COOH. | | Barbituurzuur | Een organische verbinding die de basis vormt voor de klasse van barbituraat-geneesmiddelen. | | Veronal | Een barbituraat dat werd gebruikt als slaapmiddel. | | Luminal | Een barbituraat dat werd gebruikt als kalmeringsmiddel en slaapmiddel. | | Phanodorm | Een barbituraat dat werd gebruikt als slaapmiddel. | | Ketocarbonzuur | Een molecuul dat zowel een keton- als een carbonzuurgroep bevat. | | Succinaat | Het zout of ester van barnsteenzuur. | | Glutamaat | Het zout of ester van glutaminezuur. | | Formiaat | Het zout of ester van mierenzuur. | | Acetaat | Het zout of ester van azijnzuur. | | Butyraat | Het zout of ester van boterzuur. | | Methaanzuur | Mierenzuur, het eenvoudigste carbonzuur. | | Ethaanzuur | Azijnzuur, het tweede eenvoudigste carbonzuur. | | Propaanzuur | Propionzuur, het derde eenvoudigste carbonzuur. | | Butaanzuur | Boterzuur, het vierde eenvoudigste carbonzuur. | | Pentaanzuur | Valeriaanzuur, het vijfde eenvoudigste carbonzuur. | | Hexaanzuur | Capronzuur, het zesde eenvoudigste carbonzuur. | | Heptaanzuur | Het zevende eenvoudigste carbonzuur. | | Octaanzuur | Caprylzuur, het achtste eenvoudigste carbonzuur. | | Dodecaanzuur | Laurinezuur, het twaalfde eenvoudigste carbonzuur. | | Hexadecaanzuur | Palmitinezuur, het zestiende eenvoudigste carbonzuur. | | Octadecaanzuur | Stearinezuur, het achttiende eenvoudigste carbonzuur. | | Icosaanzuur | Arachidonzuur, het twintigste eenvoudigste carbonzuur. | | Oxaalzuur | Het eenvoudigste dicarbonzuur. | | Malonzuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-CH2-COOH. | | Barnsteenzuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-(CH2)2-COOH. | | Glutaarzuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-(CH2)3-COOH. | | Adipinezuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-(CH2)4-COOH. | | Palmitoleïnezuur | Een onverzadigd vetzuur. | | Oliezuur | Een onverzadigd vetzuur. | | Linolzuur | Een meervoudig onverzadigd vetzuur. | | Linoleenzuur | Een meervoudig onverzadigd vetzuur. | | R-configuratie | De configuratie van een stereogeen centrum volgens de R,S-nomenclatuur, afgeleid van het Latijnse 'rectus' (rechts). | | S-configuratie | De configuratie van een stereogeen centrum volgens de R,S-nomenclatuur, afgeleid van het Latijnse 'sinister' (links). | | Mesovorm | Een achirale stereo-isomeer van een molecuul met meerdere stereogene centra, die een intern spiegelvlak bezit. | | Racemaat | Een equimolair mengsel van twee enantiomeren. | | Ibuprofen | Een niet-steroïdaal anti-inflammatoir geneesmiddel (NSAID). | | Naproxen | Een niet-steroïdaal anti-inflammatoir geneesmiddel (NSAID). | | L-aminozuren | Amino's waarvan de -koolstofatoom de L-configuratie heeft, en die de bouwstenen zijn van eiwitten. | | D-suikers | Monosachariden waarvan het voorlaatste stereogeen koolstofatoom de D-configuratie heeft. | | L-suikers | Monosachariden waarvan het voorlaatste stereogeen koolstofatoom de L-configuratie heeft. | | L-Dopa | Levogyratory DOPA, een precursor van dopamine, gebruikt bij de behandeling van Parkinson. | | Parkinson | Een neurodegeneratieve ziekte die voornamelijk wordt gekenmerkt door tremor, stijfheid en bradykinesie. | | Thalidomide | Een sedatief medicijn dat in de jaren 1960 werd voorgeschreven aan zwangere vrouwen, maar teratogene effecten had. | | Softenon | De merknaam van Thalidomide in Nederland. | | DNA | Desoxyribonucleïnezuur, het molecuul dat genetische informatie draagt. | | Limoneen | Een cyclisch monoterpeen met twee enantiomeren, die kenmerkende geuren hebben. | | Receptor | Een molecuul op het celoppervlak dat specifieke signalen bindt en doorgeeft. | | Vitamine E | Een groep in vet oplosbare verbindingen met antioxidante eigenschappen. | | Tocopherolen | Een klasse van vitamine E-verbindingen. | | Tocotriënen | Een klasse van vitamine E-verbindingen. | | -tocoferol | De meest actieve vorm van vitamine E. | | RRR--tocoferol | De natuurlijke, biologisch actieve vorm van -tocoferol. | | all-rac-alfa-tocoferol | Een racemisch mengsel van alle acht enantiomeren van -tocoferol. | | Antioxidant | Een stof die cellen beschermt tegen schade veroorzaakt door vrije radicalen. | | Gluthathion | Een tripeptide die fungeert als een belangrijk antioxidant in het lichaam. | | Gereduceerd glutathion (GSH) | De actieve, gereduceerde vorm van glutathion. | | Gereduceerd glutathion (GSSG) | De geoxideerde vorm van glutathion. | | NADPH | Nicotinamide-adenine-dinucleotide-fosfaat, een co-enzym dat betrokken is bij reductie reacties. | | Glutathionreductase | Een enzym dat de reductie van GSSG tot GSH katalyseert. | | Vrije radicalen | Moleculen met een ongepaard elektron, die zeer reactief zijn en cel schade kunnen veroorzaken. | | Oxidatieve ademhaling | Het proces waarbij cellen energie vrijmaken uit voedselmoleculen. | | Succinaat | Het zout of ester van barnsteenzuur. | | Glutamaat | Het zout of ester van glutaminezuur. | | Formiaat | Het zout of ester van mierenzuur. | | Acetaat | Het zout of ester van azijnzuur. | | Butyraat | Het zout of ester van boterzuur. | | Methaanzuur | Mierenzuur, het eenvoudigste carbonzuur. | | Ethaanzuur | Azijnzuur, het tweede eenvoudigste carbonzuur. | | Propaanzuur | Propionzuur, het derde eenvoudigste carbonzuur. | | Butaanzuur | Boterzuur, het vierde eenvoudigste carbonzuur. | | Pentaanzuur | Valeriaanzuur, het vijfde eenvoudigste carbonzuur. | | Hexaanzuur | Capronzuur, het zesde eenvoudigste carbonzuur. | | Heptaanzuur | Het zevende eenvoudigste carbonzuur. | | Octaanzuur | Caprylzuur, het achtste eenvoudigste carbonzuur. | | Dodecaanzuur | Laurinezuur, het twaalfde eenvoudigste carbonzuur. | | Hexadecaanzuur | Palmitinezuur, het zestiende eenvoudigste carbonzuur. | | Octadecaanzuur | Stearinezuur, het achttiende eenvoudigste carbonzuur. | | Icosaanzuur | Arachidonzuur, het twintigste eenvoudigste carbonzuur. | | Oxaalzuur | Het eenvoudigste dicarbonzuur. | | Malonzuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-CH2-COOH. | | Barnsteenzuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-(CH2)2-COOH. | | Glutaarzuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-(CH2)3-COOH. | | Adipinezuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-(CH2)4-COOH. | | Palmitoleïnezuur | Een onverzadigd vetzuur. | | Oliezuur | Een onverzadigd vetzuur. | | Linolzuur | Een meervoudig onverzadigd vetzuur. | | Linoleenzuur | Een meervoudig onverzadigd vetzuur. | | R-configuratie | De configuratie van een stereogeen centrum volgens de R,S-nomenclatuur, afgeleid van het Latijnse 'rectus' (rechts). | | S-configuratie | De configuratie van een stereogeen centrum volgens de R,S-nomenclatuur, afgeleid van het Latijnse 'sinister' (links). | | Mesovorm | Een achirale stereo-isomeer van een molecuul met meerdere stereogene centra, die een intern spiegelvlak bezit. | | Racemaat | Een equimolair mengsel van twee enantiomeren. | | Ibuprofen | Een niet-steroïdaal anti-inflammatoir geneesmiddel (NSAID). | | Naproxen | Een niet-steroïdaal anti-inflammatoir geneesmiddel (NSAID). | | L-aminozuren | Amino's waarvan de -koolstofatoom de L-configuratie heeft, en die de bouwstenen zijn van eiwitten. | | D-suikers | Monosachariden waarvan het voorlaatste stereogeen koolstofatoom de D-configuratie heeft. | | L-suikers | Monosachariden waarvan het voorlaatste stereogeen koolstofatoom de L-configuratie heeft. | | L-Dopa | Levogyratory DOPA, een precursor van dopamine, gebruikt bij de behandeling van Parkinson. | | Parkinson | Een neurodegeneratieve ziekte die voornamelijk wordt gekenmerkt door tremor, stijfheid en bradykinesie. | | Thalidomide | Een sedatief medicijn dat in de jaren 1960 werd voorgeschreven aan zwangere vrouwen, maar teratogene effecten had. | | Softenon | De merknaam van Thalidomide in Nederland. | | DNA | Desoxyribonucleïnezuur, het molecuul dat genetische informatie draagt. | | Limoneen | Een cyclisch monoterpeen met twee enantiomeren, die kenmerkende geuren hebben. | | Receptor | Een molecuul op het celoppervlak dat specifieke signalen bindt en doorgeeft. | | Vitamine E | Een groep in vet oplosbare verbindingen met antioxidante eigenschappen. | | Tocopherolen | Een klasse van vitamine E-verbindingen. | | Tocotriënen | Een klasse van vitamine E-verbindingen. | | -tocoferol | De meest actieve vorm van vitamine E. | | RRR--tocoferol | De natuurlijke, biologisch actieve vorm van -tocoferol. | | all-rac-alfa-tocoferol | Een racemisch mengsel van alle acht enantiomeren van -tocoferol. | | Antioxidant | Een stof die cellen beschermt tegen schade veroorzaakt door vrije radicalen. | | Gluthathion | Een tripeptide die fungeert als een belangrijk antioxidant in het lichaam. | | Gereduceerd glutathion (GSH) | De actieve, gereduceerde vorm van glutathion. | | Gereduceerd glutathion (GSSG) | De geoxideerde vorm van glutathion. | | NADPH | Nicotinamide-adenine-dinucleotide-fosfaat, een co-enzym dat betrokken is bij reductie reacties. | | Glutathionreductase | Een enzym dat de reductie van GSSG tot GSH katalyseert. | | Vrije radicalen | Moleculen met een ongepaard elektron, die zeer reactief zijn en cel schade kunnen veroorzaken. | | Oxidatieve ademhaling | Het proces waarbij cellen energie vrijmaken uit voedselmoleculen. | | Succinaat | Het zout of ester van barnsteenzuur. | | Glutamaat | Het zout of ester van glutaminezuur. | | Formiaat | Het zout of ester van mierenzuur. | | Acetaat | Het zout of ester van azijnzuur. | | Butyraat | Het zout of ester van boterzuur. | | Methaanzuur | Mierenzuur, het eenvoudigste carbonzuur. | | Ethaanzuur | Azijnzuur, het tweede eenvoudigste carbonzuur. | | Propaanzuur | Propionzuur, het derde eenvoudigste carbonzuur. | | Butaanzuur | Boterzuur, het vierde eenvoudigste carbonzuur. | | Pentaanzuur | Valeriaanzuur, het vijfde eenvoudigste carbonzuur. | | Hexaanzuur | Capronzuur, het zesde eenvoudigste carbonzuur. | | Heptaanzuur | Het zevende eenvoudigste carbonzuur. | | Octaanzuur | Caprylzuur, het achtste eenvoudigste carbonzuur. | | Dodecaanzuur | Laurinezuur, het twaalfde eenvoudigste carbonzuur. | | Hexadecaanzuur | Palmitinezuur, het zestiende eenvoudigste carbonzuur. | | Octadecaanzuur | Stearinezuur, het achttiende eenvoudigste carbonzuur. | | Icosaanzuur | Arachidonzuur, het twintigste eenvoudigste carbonzuur. | | Oxaalzuur | Het eenvoudigste dicarbonzuur. | | Malonzuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-CH2-COOH. | | Barnsteenzuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-(CH2)2-COOH. | | Glutaarzuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-(CH2)3-COOH. | | Adipinezuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-(CH2)4-COOH. | | Palmitoleïnezuur | Een onverzadigd vetzuur. | | Oliezuur | Een onverzadigd vetzuur. | | Linolzuur | Een meervoudig onverzadigd vetzuur. | | Linoleenzuur | Een meervoudig onverzadigd vetzuur. | | R-configuratie | De configuratie van een stereogeen centrum volgens de R,S-nomenclatuur, afgeleid van het Latijnse 'rectus' (rechts). | | S-configuratie | De configuratie van een stereogeen centrum volgens de R,S-nomenclatuur, afgeleid van het Latijnse 'sinister' (links). | | Mesovorm | Een achirale stereo-isomeer van een molecuul met meerdere stereogene centra, die een intern spiegelvlak bezit. | | Racemaat | Een equimolair mengsel van twee enantiomeren. | | Ibuprofen | Een niet-steroïdaal anti-inflammatoir geneesmiddel (NSAID). | | Naproxen | Een niet-steroïdaal anti-inflammatoir geneesmiddel (NSAID). | | L-aminozuren | Amino's waarvan de -koolstofatoom de L-configuratie heeft, en die de bouwstenen zijn van eiwitten. | | D-suikers | Monosachariden waarvan het voorlaatste stereogeen koolstofatoom de D-configuratie heeft. | | L-suikers | Monosachariden waarvan het voorlaatste stereogeen koolstofatoom de L-configuratie heeft. | | L-Dopa | Levogyratory DOPA, een precursor van dopamine, gebruikt bij de behandeling van Parkinson. | | Parkinson | Een neurodegeneratieve ziekte die voornamelijk wordt gekenmerkt door tremor, stijfheid en bradykinesie. | | Thalidomide | Een sedatief medicijn dat in de jaren 1960 werd voorgeschreven aan zwangere vrouwen, maar teratogene effecten had. | | Softenon | De merknaam van Thalidomide in Nederland. | | DNA | Desoxyribonucleïnezuur, het molecuul dat genetische informatie draagt. | | Limoneen | Een cyclisch monoterpeen met twee enantiomeren, die kenmerkende geuren hebben. | | Receptor | Een molecuul op het celoppervlak dat specifieke signalen bindt en doorgeeft. | | Vitamine E | Een groep in vet oplosbare verbindingen met antioxidante eigenschappen. | | Tocopherolen | Een klasse van vitamine E-verbindingen. | | Tocotriënen | Een klasse van vitamine E-verbindingen. | | -tocoferol | De meest actieve vorm van vitamine E. | | RRR--tocoferol | De natuurlijke, biologisch actieve vorm van -tocoferol. | | all-rac-alfa-tocoferol | Een racemisch mengsel van alle acht enantiomeren van -tocoferol. | | Antioxidant | Een stof die cellen beschermt tegen schade veroorzaakt door vrije radicalen. | | Gluthathion | Een tripeptide die fungeert als een belangrijk antioxidant in het lichaam. | | Gereduceerd glutathion (GSH) | De actieve, gereduceerde vorm van glutathion. | | Gereduceerd glutathion (GSSG) | De geoxideerde vorm van glutathion. | | NADPH | Nicotinamide-adenine-dinucleotide-fosfaat, een co-enzym dat betrokken is bij reductie reacties. | | Glutathionreductase | Een enzym dat de reductie van GSSG tot GSH katalyseert. | | Vrije radicalen | Moleculen met een ongepaard elektron, die zeer reactief zijn en cel schade kunnen veroorzaken. | | Oxidatieve ademhaling | Het proces waarbij cellen energie vrijmaken uit voedselmoleculen. | | Succinaat | Het zout of ester van barnsteenzuur. | | Glutamaat | Het zout of ester van glutaminezuur. | | Formiaat | Het zout of ester van mierenzuur. | | Acetaat | Het zout of ester van azijnzuur. | | Butyraat | Het zout of ester van boterzuur. | | Methaanzuur | Mierenzuur, het eenvoudigste carbonzuur. | | Ethaanzuur | Azijnzuur, het tweede eenvoudigste carbonzuur. | | Propaanzuur | Propionzuur, het derde eenvoudigste carbonzuur. | | Butaanzuur | Boterzuur, het vierde eenvoudigste carbonzuur. | | Pentaanzuur | Valeriaanzuur, het vijfde eenvoudigste carbonzuur. | | Hexaanzuur | Capronzuur, het zesde eenvoudigste carbonzuur. | | Heptaanzuur | Het zevende eenvoudigste carbonzuur. | | Octaanzuur | Caprylzuur, het achtste eenvoudigste carbonzuur. | | Dodecaanzuur | Laurinezuur, het twaalfde eenvoudigste carbonzuur. | | Hexadecaanzuur | Palmitinezuur, het zestiende eenvoudigste carbonzuur. | | Octadecaanzuur | Stearinezuur, het achttiende eenvoudigste carbonzuur. | | Icosaanzuur | Arachidonzuur, het twintigste eenvoudigste carbonzuur. | | Oxaalzuur | Het eenvoudigste dicarbonzuur. | | Malonzuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-CH2-COOH. | | Barnsteenzuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-(CH2)2-COOH. | | Glutaarzuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-(CH2)3-COOH. | | Adipinezuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-(CH2)4-COOH. | | Palmitoleïnezuur | Een onverzadigd vetzuur. | | Oliezuur | Een onverzadigd vetzuur. | | Linolzuur | Een meervoudig onverzadigd vetzuur. | | Linoleenzuur | Een meervoudig onverzadigd vetzuur. | | R-configuratie | De configuratie van een stereogeen centrum volgens de R,S-nomenclatuur, afgeleid van het Latijnse 'rectus' (rechts). | | S-configuratie | De configuratie van een stereogeen centrum volgens de R,S-nomenclatuur, afgeleid van het Latijnse 'sinister' (links). | | Mesovorm | Een achirale stereo-isomeer van een molecuul met meerdere stereogene centra, die een intern spiegelvlak bezit. | | Racemaat | Een equimolair mengsel van twee enantiomeren. | | Ibuprofen | Een niet-steroïdaal anti-inflammatoir geneesmiddel (NSAID). | | Naproxen | Een niet-steroïdaal anti-inflammatoir geneesmiddel (NSAID). | | L-aminozuren | Amino's waarvan de -koolstofatoom de L-configuratie heeft, en die de bouwstenen zijn van eiwitten. | | D-suikers | Monosachariden waarvan het voorlaatste stereogeen koolstofatoom de D-configuratie heeft. | | L-suikers | Monosachariden waarvan het voorlaatste stereogeen koolstofatoom de L-configuratie heeft. | | L-Dopa | Levogyratory DOPA, een precursor van dopamine, gebruikt bij de behandeling van Parkinson. | | Parkinson | Een neurodegeneratieve ziekte die voornamelijk wordt gekenmerkt door tremor, stijfheid en bradykinesie. | | Thalidomide | Een sedatief medicijn dat in de jaren 1960 werd voorgeschreven aan zwangere vrouwen, maar teratogene effecten had. | | Softenon | De merknaam van Thalidomide in Nederland. | | DNA | Desoxyribonucleïnezuur, het molecuul dat genetische informatie draagt. | | Limoneen | Een cyclisch monoterpeen met twee enantiomeren, die kenmerkende geuren hebben. | | Receptor | Een molecuul op het celoppervlak dat specifieke signalen bindt en doorgeeft. | | Vitamine E | Een groep in vet oplosbare verbindingen met antioxidante eigenschappen. | | Tocopherolen | Een klasse van vitamine E-verbindingen. | | Tocotriënen | Een klasse van vitamine E-verbindingen. | | -tocoferol | De meest actieve vorm van vitamine E. | | RRR--tocoferol | De natuurlijke, biologisch actieve vorm van -tocoferol. | | all-rac-alfa-tocoferol | Een racemisch mengsel van alle acht enantiomeren van -tocoferol. | | Antioxidant | Een stof die cellen beschermt tegen schade veroorzaakt door vrije radicalen. | | Gluthathion | Een tripeptide die fungeert als een belangrijk antioxidant in het lichaam. | | Gereduceerd glutathion (GSH) | De actieve, gereduceerde vorm van glutathion. | | Gereduceerd glutathion (GSSG) | De geoxideerde vorm van glutathion. | | NADPH | Nicotinamide-adenine-dinucleotide-fosfaat, een co-enzym dat betrokken is bij reductie reacties. | | Glutathionreductase | Een enzym dat de reductie van GSSG tot GSH katalyseert. | | Vrije radicalen | Moleculen met een ongepaard elektron, die zeer reactief zijn en cel schade kunnen veroorzaken. | | Oxidatieve ademhaling | Het proces waarbij cellen energie vrijmaken uit voedselmoleculen. | | Succinaat | Het zout of ester van barnsteenzuur. | | Glutamaat | Het zout of ester van glutaminezuur. | | Formiaat | Het zout of ester van mierenzuur. | | Acetaat | Het zout of ester van azijnzuur. | | Butyraat | Het zout of ester van boterzuur. | | Methaanzuur | Mierenzuur, het eenvoudigste carbonzuur. | | Ethaanzuur | Azijnzuur, het tweede eenvoudigste carbonzuur. | | Propaanzuur | Propionzuur, het derde eenvoudigste carbonzuur. | | Butaanzuur | Boterzuur, het vierde eenvoudigste carbonzuur. | | Pentaanzuur | Valeriaanzuur, het vijfde eenvoudigste carbonzuur. | | Hexaanzuur | Capronzuur, het zesde eenvoudigste carbonzuur. | | Heptaanzuur | Het zevende eenvoudigste carbonzuur. | | Octaanzuur | Caprylzuur, het achtste eenvoudigste carbonzuur. | | Dodecaanzuur | Laurinezuur, het twaalfde eenvoudigste carbonzuur. | | Hexadecaanzuur | Palmitinezuur, het zestiende eenvoudigste carbonzuur. | | Octadecaanzuur | Stearinezuur, het achttiende eenvoudigste carbonzuur. | | Icosaanzuur | Arachidonzuur, het twintigste eenvoudigste carbonzuur. | | Oxaalzuur | Het eenvoudigste dicarbonzuur. | | Malonzuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-CH2-COOH. | | Barnsteenzuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-(CH2)2-COOH. | | Glutaarzuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-(CH2)3-COOH. | | Adipinezuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-(CH2)4-COOH. | | Palmitoleïnezuur | Een onverzadigd vetzuur. | | Oliezuur | Een onverzadigd vetzuur. | | Linolzuur | Een meervoudig onverzadigd vetzuur. | | Linoleenzuur | Een meervoudig onverzadigd vetzuur. | | R-configuratie | De configuratie van een stereogeen centrum volgens de R,S-nomenclatuur, afgeleid van het Latijnse 'rectus' (rechts). | | S-configuratie | De configuratie van een stereogeen centrum volgens de R,S-nomenclatuur, afgeleid van het Latijnse 'sinister' (links). | | Mesovorm | Een achirale stereo-isomeer van een molecuul met meerdere stereogene centra, die een intern spiegelvlak bezit. | | Racemaat | Een equimolair mengsel van twee enantiomeren. | | Ibuprofen | Een niet-steroïdaal anti-inflammatoir geneesmiddel (NSAID). | | Naproxen | Een niet-steroïdaal anti-inflammatoir geneesmiddel (NSAID). | | L-aminozuren | Amino's waarvan de -koolstofatoom de L-configuratie heeft, en die de bouwstenen zijn van eiwitten. | | D-suikers | Monosachariden waarvan het voorlaatste stereogeen koolstofatoom de D-configuratie heeft. | | L-suikers | Monosachariden waarvan het voorlaatste stereogeen koolstofatoom de L-configuratie heeft. | | L-Dopa | Levogyratory DOPA, een precursor van dopamine, gebruikt bij de behandeling van Parkinson. | | Parkinson | Een neurodegeneratieve ziekte die voornamelijk wordt gekenmerkt door tremor, stijfheid en bradykinesie. | | Thalidomide | Een sedatief medicijn dat in de jaren 1960 werd voorgeschreven aan zwangere vrouwen, maar teratogene effecten had. | | Softenon | De merknaam van Thalidomide in Nederland. | | DNA | Desoxyribonucleïnezuur, het molecuul dat genetische informatie draagt. | | Limoneen | Een cyclisch monoterpeen met twee enantiomeren, die kenmerkende geuren hebben. | | Receptor | Een molecuul op het celoppervlak dat specifieke signalen bindt en doorgeeft. | | Vitamine E | Een groep in vet oplosbare verbindingen met antioxidante eigenschappen. | | Tocopherolen | Een klasse van vitamine E-verbindingen. | | Tocotriënen | Een klasse van vitamine E-verbindingen. | | -tocoferol | De meest actieve vorm van vitamine E. | | RRR--tocoferol | De natuurlijke, biologisch actieve vorm van -tocoferol. | | all-rac-alfa-tocoferol | Een racemisch mengsel van alle acht enantiomeren van -tocoferol. | | Antioxidant | Een stof die cellen beschermt tegen schade veroorzaakt door vrije radicalen. | | Gluthathion | Een tripeptide die fungeert als een belangrijk antioxidant in het lichaam. | | Gereduceerd glutathion (GSH) | De actieve, gereduceerde vorm van glutathion. | | Gereduceerd glutathion (GSSG) | De geoxideerde vorm van glutathion. | | NADPH | Nicotinamide-adenine-dinucleotide-fosfaat, een co-enzym dat betrokken is bij reductie reacties. | | Glutathionreductase | Een enzym dat de reductie van GSSG tot GSH katalyseert. | | Vrije radicalen | Moleculen met een ongepaard elektron, die zeer reactief zijn en cel schade kunnen veroorzaken. | | Oxidatieve ademhaling | Het proces waarbij cellen energie vrijmaken uit voedselmoleculen. | | Succinaat | Het zout of ester van barnsteenzuur. | | Glutamaat | Het zout of ester van glutaminezuur. | | Formiaat | Het zout of ester van mierenzuur. | | Acetaat | Het zout of ester van azijnzuur. | | Butyraat | Het zout of ester van boterzuur. | | Methaanzuur | Mierenzuur, het eenvoudigste carbonzuur. | | Ethaanzuur | Azijnzuur, het tweede eenvoudigste carbonzuur. | | Propaanzuur | Propionzuur, het derde eenvoudigste carbonzuur. | | Butaanzuur | Boterzuur, het vierde eenvoudigste carbonzuur. | | Pentaanzuur | Valeriaanzuur, het vijfde eenvoudigste carbonzuur. | | Hexaanzuur | Capronzuur, het zesde eenvoudigste carbonzuur. | | Heptaanzuur | Het zevende eenvoudigste carbonzuur. | | Octaanzuur | Caprylzuur, het achtste eenvoudigste carbonzuur. | | Dodecaanzuur | Laurinezuur, het twaalfde eenvoudigste carbonzuur. | | Hexadecaanzuur | Palmitinezuur, het zestiende eenvoudigste carbonzuur. | | Octadecaanzuur | Stearinezuur, het achttiende eenvoudigste carbonzuur. | | Icosaanzuur | Arachidonzuur, het twintigste eenvoudigste carbonzuur. | | Oxaalzuur | Het eenvoudigste dicarbonzuur. | | Malonzuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-CH2-COOH. | | Barnsteenzuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-(CH2)2-COOH. | | Glutaarzuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-(CH2)3-COOH. | | Adipinezuur | Een dicarbonzuur met de formule HOOC-(CH2)4-COOH. | | Palmitoleïnezuur | Een onverzadigd vetzuur. | | Oliezuur | Een onverzadigd vetzuur. | | Linolzuur | Een meervoudig onverzadigd vetzuur. | | Linoleenzuur | Een meervoudig onverzadigd vetzuur. |