Bio Chemiker wie normale Menschen Karte

Bio Chemie ist eine Disziplin innerhalb der Chemie, die die wissenschaftliche Untersuchung der Struktur, Eigenschaften, Zusammensetzung, Reaktionen und Zubereitung (durch Synthese oder auf andere Weise) von kohlenstoffbasierten Verbindungen, Kohlenwasserstoffen und ihren Derivaten umfasst. Diese Verbindungen können eine beliebige Anzahl anderer Elemente enthalten, einschließlich Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Halogene sowie Phosphor, Silicium und Schwefel. Bio Verbindungen sind strukturell vielfältig, und das Einsatzspektrum Bio Verbindungen ist enorm. Sie bilden die Grundlage oder sind wichtige Bestandteile vieler Produkte (Kunststoffe, Drogen, Petrochemie, Lebensmittel, Sprengstoffe, Farben, um nur einige zu nennen) und bilden, abgesehen von wenigen Ausnahmen, die Grundlage aller irdischen Lebensprozesse. Bio Chemie entwickelt sich, wie alle wissenschaftlichen Bereiche, mit bestimmten Innovationswellen. Diese Innovationen werden sowohl durch praktische Überlegungen als auch durch theoretische Innovationen motiviert. Das Gebiet wird jedoch finanziell durch die sehr großen Anwendungen in der Biochemie, Polymerwissenschaft, Pharmachemie und Agrochemie untermauert. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts dachten Chemiker im Allgemeinen, dass Verbindungen, die von lebenden Organismen hergestellt werden, zu komplex sind, um sie synthetisch zu erhalten. Nach dem Vitalismus-Konzept wurde Bio Materie mit einer "lebenswichtigen Kraft" ausgestattet. Sie nannten diese Verbindungen "Bio" und lenkten ihre Untersuchungen auf anorganische Stoffe, die leichter zu untersuchen schienen. Während der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde erkannt, dass Bio Verbindungen tatsächlich im Labor synthetisiert werden konnten. Um 1816 begann Michel Chevreul eine Studie über Seifen aus verschiedenen Fetten und Alkali. Er trennte die verschiedenen Säuren, die zusammen mit der Alkali die Seife produzierten. Da es sich um alle einzelnen Verbindungen handelte, zeigte er, dass es möglich war, eine chemische Veränderung in verschiedenen Fetten herbeizuführen (die traditionell aus Bio Quellen stammen), die neue Verbindungen ohne "Vitalkraft" produzierten. 1828 produzierte Friedrich Wöhler aus dem anorganischen Ammoniumcyanat NH4OCN den Bio Harnstoff (Carbamid), einen Bestandteil des Urins, in der so genannten Wöhler-Synthese. Obwohl Wöhler sowohl zu dieser Zeit als auch danach mit der Behauptung zurückhaltend war, er habe damit die Theorie der lebenswichtigen Kraft zerstört, haben Historiker dieses Ereignis als Wendepunkt betrachtet. Ein großer nächster Schritt ereignete sich 1856, als William Henry Perkin, während er versuchte, Chinin herzustellen, aus Versehen den Bio Farbstoff herstellte, der heute Perkin's Lilve genannt wird, was durch die Erzeugung einer enormen Geldmenge das Interesse an Bio Chemie enorm erhöhte. Der entscheidende Durchbruch für die Bio Chemie war das Konzept der chemischen Struktur, das 1858 unabhängig und gleichzeitig von Friedrich August Kekule und Archibald Scott Couper entwickelt wurde. Beide Männer schlugen vor, Tetravalente Kohlenstoff-Atome zu einem Kohlenstoffgitter zu verbinden und die detaillierten Muster der atomaren Bindung durch geschickte Interpretationen geeigneter chemischer Reaktionen zu erkennen. Die Geschichte der Bio Chemie setzte mit der Entdeckung von Erdöl und seiner Trennung in Fraktionen nach kochenden Bereichen fort. Durch die Umwandlung verschiedener Mischformen oder einzelner Verbindungen durch verschiedene chemische Prozesse entstand die Petrochemie, die zur Entstehung der petrochemischen Industrie führte, die erfolgreich Kunstgumber, die verschiedenen Bio Klebstoffe, die eigentumsmodifizierenden Erdölzusatzstoffe und Kunststoffe herstellte. Die pharmazeutische Industrie begann im letzten Jahrzehnt des 19. Jahrhunderts, als die Acetylsalicylsäure (auch Aspirin genannt) in Deutschland von Bayer hergestellt wurde. Das erste Mal, dass ein Medikament systematisch verbessert wurde, war Arsphenamin (Salvarsan). Zahlreiche Derivate des gefährlich toxischen Atoxyls wurden von Paul Ehrlich und seiner Gruppe untersucht, und die Verbindung mit den besten Wirksamkeits- und Toxizitätsmerkmalen war für die Produktion ausgewählt. Obwohl die ersten Beispiele Bio Reaktionen und Anwendungen häufig glücklicherweise waren, wurde in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts eine sehr systematische Untersuchung Bio Verbindungen durchgeführt. Jh. ermöglichte der Fortschritt der Bio Chemie die Synthese hochkomplexer Moleküle durch mehrstufige Verfahren. Gleichzeitig wurden Polymere und Enzyme als große Bio Moleküle verstanden, und Erdöl erwies sich als biologisch hergestellt. Der Prozess der Suche nach neuen Syntheserrouten für eine bestimmte Verbindung nennt sich Totalsynthese. Die Gesamtsynthese komplexer natürlicher Verbindungen begann mit Harnstoff, erhöhte die Komplexität für Glucose und Terpineol, und 1907 wurde die Gesamtsynthese erstmals von Gustaf Komppa mit Kamphor vermarktet. Die pharmazeutischen Vorteile waren beträchtlich, so haben beispielsweise cholesterinbedingte Verbindungen Möglichkeiten zur Synthese komplexer menschlicher Hormone und ihrer modifizierten Derivate eröffnet. Seit Beginn des 20. Jahrhunderts nimmt die Komplexität der Synthesen insgesamt zu, beispielsweise Lysergsäure und Vitamin B12. Die heutigen Ziele umfassen Zehntel stereogener Zentren, die mit asymmetrischer Synthese korrekt synthetisiert werden müssen. Die Biochemie, die Chemie lebender Organismen, ihre Struktur und Wechselwirkungen in vitro und in lebenden Systemen, hat erst im 20. Jahrhundert begonnen und eröffnet ein neues Kapitel der Bio Chemie mit enormen Möglichkeiten. Die Biochemie konzentriert sich wie die Bio Chemie vor allem auf kohlenstoffhaltige Verbindungen. Da Bio Verbindungen häufig als Gemische existieren, wurden auch verschiedene Verfahren entwickelt, um die Reinheit zu beurteilen, besonders wichtig sind Chromatografie-Techniken wie HPLC und Gaschromatographie. Zu den traditionellen Methoden der Trennung zählen Destillation, Kristallisierung und Lösungsmittelextraktion. Bio Verbindungen waren traditionell durch eine Vielzahl chemischer Tests charakterisiert, die als "feuchte Methoden" bezeichnet werden, doch wurden derartige Tests weitgehend durch spektroskopische oder andere computerintensive Analysemethoden verdrängt. Die wichtigsten Analysemethoden sind: ・ Nukleare Magnetresonanzspektroskopie (NMR) ist die gebräuchlichste Technik, die oft die vollständige Zuordnung von Atomverbindungen und sogar Stereochemie unter Verwendung der Korrelationsspektroskopie ermöglicht. Die Hauptbestandteile Atome der Bio Chemie - Wasserstoff und Kohlenstoff - existieren natürlich mit NMR-reaktionsfähigen Isotopen, bzw. 1H und 13C. ・ Elementaranalyse: Eine destruktive Methode zur Bestimmung der elementaren Zusammensetzung eines Moleküls. Siehe auch Massenspektrometrie, unten. ・ Die Massenspektrometrie gibt das Molekulargewicht einer Verbindung und, aus den Fragmentierungsmustern, ihre Struktur an. Die Massenspektrometrie mit hoher Auflösung kann in der Regel die exakte Formel einer Verbindung identifizieren und wird anstelle der Elementaranalyse verwendet. In früheren Zeiten war die Massenspektrometrie auf neutrale Moleküle beschränkt, die eine gewisse Volatilität aufweisen, aber fortschrittliche Ionisierungstechniken erlauben es, die "Massenspektrometrie" praktisch jeder Bio Verbindung zu erhalten. ・ Die Kristallographie ist ein eindeutiges Verfahren zur Bestimmung der Molekülgeometrie, wobei die Single-Kristalle des Materials verfügbar sein müssen und das Kristall für die Probe repräsentativ sein muss. Hochautomatisierte Software ermöglicht die Bestimmung einer Struktur innerhalb von Stunden nach Erhalt eines geeigneten Kristalls. Traditionelle spektroskopische Methoden wie Infrarot-Spektroskopie, optische Rotation, UV/VIS-Spektroskopie liefern relativ unspezifische Strukturinformationen, bleiben aber für bestimmte Compoundklassen im Einsatz. Weitere Methoden sind in dem Artikel über analytische Chemie beschrieben. Die physikalischen Eigenschaften Bio Verbindungen, die typischerweise von Interesse sind, umfassen sowohl quantitative als auch qualitative Eigenschaften. Zu den quantitativen Informationen zählen Schmelzpunkt, Siedepunkt und Brechungsindex. Qualitative Eigenschaften beinhalten Geruch, Löslichkeit und Farbe. Schmelz- und Siedeeigenschaften Im Gegensatz zu vielen anorganischen Stoffen schmelzen Bio Verbindungen typischerweise und kochen häufig. In früheren Zeiten lieferten der Schmelzpunkt (p.m.) und der Siedepunkt (b.p.) entscheidende Informationen über die Reinheit und Identität Bio Verbindungen. Die Schmelz- und Siedepunkte korrelieren mit der Polarität der Moleküle und ihrem Molekulargewicht. Einige Bio Verbindungen, besonders symmetrische, erhabene, d. h. sie verdunsten ohne zu schmelzen. Ein bekanntes Beispiel für eine sublimierbare Bio Verbindung ist Para-Dichlorbenzol, der abwechslungsreiche Bestandteil von Mothballs. Bio Verbindungen sind bei Temperaturen über 300 °C in der Regel nicht sehr stabil, obwohl es einige Ausnahmen gibt. Löslichkeit Neutrale Bio Verbindungen sind tendenziell hydrophob, d. h. sie sind weniger wasserlöslich als Bio Lösungsmittel. Zu den Ausnahmen zählen Bio Verbindungen, die ionisierbare Gruppen enthalten, sowie niedermolekulare Alkohole, Amine und Carbonsäuren, wenn Wasserstoff gebunden wird. Bio Verbindungen lösen sich tendenziell in Bio Lösungsmitteln auf. Lösungsmittel können entweder reine Stoffe wie Äther oder Ethylalkohol oder Mischungen sein, wie z. B. paraffinhaltige Lösungsmittel wie die verschiedenen Mineralöläther und Weißbranntwein, oder die Palette reiner oder gemischter aromatischer Lösungsmittel, die aus Erdöl- oder Teerfraktionen durch physikalische Trennung oder chemische Umwandlung gewonnen werden. Die Löslichkeit in den verschiedenen Lösemitteln hängt vom Lösungstyp und gegebenenfalls von den Funktionsgruppen ab, wobei die Eigenschaften des Staat je nach Anwendungsfall von unterschiedlichen Spezialeigenschaften abhängen, z. B. thermo-mechanische und Electro-mechanische Eigenschaften wie Piezokie, elektrische Leitfähigkeit (siehe Bio Metalle) und Electro-optische (z. B. nichtlineare Optik) Eigenschaften. Aus historischen Gründen sind solche Eigenschaften hauptsächlich die Themen der Polymerwissenschaft und der Materialwissenschaft. Die Namen Bio Verbindungen sind entweder systematisch, folgen logisch einem Set von Regeln oder nicht systematisch, folgen verschiedenen Traditionen. Die systematische Nomenklatur wird durch Empfehlungen der IUPAC festgelegt. Die systematische Nomenklatur beginnt mit dem Namen einer übergeordneten Struktur innerhalb des Interessensmoleküls. Dieser übergeordnete Name wird dann durch Präfixe, Suffixe und Zahlen geändert, um die Struktur eindeutig zu vermitteln. Angesichts der Tatsache, dass Millionen Bio Verbindungen bekannt sind, kann die rigorose Verwendung systematischer Namen schwerfällig sein. Daher werden die IUPAC-Empfehlungen für einfache Verbindungen, aber nicht für komplexe Moleküle, genauer befolgt. Um die systematische Benennung zu verwenden, muss man die Strukturen und Namen der übergeordneten Strukturen kennen. Zu den Stammstrukturen zählen nicht rostete Kohlenwasserstoffe, heterozykle und monofunktionalisierte Derivate daraus. Eine nicht systematische Nomenklatur ist einfacher und eindeutig, zumindest für Bio Chemiker. Nicht systematische Namen geben nicht die Struktur der Verbindung an. Nicht systematische Namen sind bei komplexen Molekülen üblich, die die meisten natürlichen Produkte einschließen. So wird das informell bezeichnete lysergische Säurediethylamid systematisch (6aR,9R)-N,N-Diethyl-7-methyl-4,6,6a,7,8,9-hexahydroindolo-[4,3-fg] quinolin-9-carboxamid genannt. Mit dem verstärkten Einsatz von Computeranwendungen haben sich andere Namensmethoden entwickelt, die von Maschinen interpretiert werden sollen. Zwei beliebte Formate sind SMILES und InChI. Strukturzeichnungen Bio Moleküle werden häufiger durch Zeichnungen oder Strukturformeln, Zeichenkombinationen und chemische Symbole beschrieben. Die Linienwinkelformel ist einfach und eindeutig. In diesem System repräsentieren die Endpunkte und Schnittpunkte jeder Linie einen Kohlenstoff, und Wasserstoffatome können entweder explizit notiert oder als durch tetravalenten Kohlenstoff implizit vorhanden angesehen werden. Die Darstellung Bio Verbindungen mit Zeichnungen wird dadurch stark vereinfacht, dass Kohlenstoff in fast allen Bio Verbindungen vier Bindungen hat, Sauerstoff zwei, Wasserstoff eins und Stickstoff drei.