Substitutionsgrad

Der Substitutionsgrad bezeichnet in der organischen Chemie die Anzahl an Alkyl- oder Aryl-Gruppen an einem bestimmten Atom.[1] Die IUPAC definiert den Substitutionsgrad als Anzahl der Wasserstoffatome, die an einem Atom durch Kohlenwasserstoffe ersetzt wurden.[2] Im Gegensatz zum Substitutionsgrad umfasst die Bindungsordnung die Anzahl auch von anderen Gruppen.

Substitutionsgrad Primär Sekundär Tertiär Quartär
C-Atom organischer Verbindungen
Alkohole nicht existent
Amine
Phosphine
Amide (nicht IUPAC-konform) nicht existent

Eigenschaften

Substitution an Atomen

Die Alkyl- oder Arylgruppen werden als Substituenten eines Atoms bezeichnet. Ein Atom mit einem solchen Substituenten ist primär, eines mit zwei Substituenten ist sekundär, eines mit drei Substituenten ist tertiär und eines mit vier Substituenten ist quartär. Mit dem Substitutionsgrad mit Aryl- oder Alkylgruppen nimmt der induktive Effekt des jeweiligen Atoms zu.[3] Bei Atomen mit einem freien Elektronenpaar wie Stickstoff nimmt die Basizität mit dem Substitutionsgrad zu.

Substitution bei Polymeren
Substitutionsgrad (degree of substitution, DS) eines Polysaccharids, am Beispiel der Substitution einer Glucopyranose-Einheit

Die Bezeichnung wird auch auf Moleküle angewandt, z. B. der Substitutionsgrad an Wiederholungseinheiten von Polymeren. Die Anzahl wird dabei allerdings mit einfach, zweifach, dreifach usw. beschrieben. Der Substitutionsgrad (DS) eines Polymers ist die durchschnittliche Anzahl von Substituenten, die pro Basiseinheit oder pro Monomereneinheit gebunden sind. Der Begriff wird vor allem in der Cellulosechemie verwendet.[4][5]

Anwendungen

Bei Alkoholen wurde der Substitutionsgrad mit der Lucas-Probe bestimmt.

Einzelnachweise
  1. John E. McMurry: Fundamentals of Organic Chemistry. Cengage Learning, 2010, ISBN 978-1-4390-4971-6, S. 405.
  2. G. P. Moss, P. A. S. Smith, D. Tavernier: Glossary of class names of organic compounds and reactivity intermediates based on structure (IUPAC Recommendations 1995). In: Pure and Applied Chemistry. 67, 1995, doi:10.1351/pac199567081307.
  3. Francis A. Carey: Advanced Organic Chemistry. Springer Science & Business Media, 2000, ISBN 978-0-306-46243-6, S. 298.
  4. Degree of substitution. In: Herman F. Mark (Hrsg.): Encyclopedia of Polymer Science and Technology, 4. Ausgabe, Wiley, 2014. doi:10.1002/0471440264.pst445
  5. C.G. Lopez, S.E. Rogers, R.H. Colby, P. Graham, J.T. Cabral: Structure of Sodium Carboxymethyl Cellulose Aqueous Solutions: A SANS and Rheology Study. Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics, Bd. 53, Nr. 7, S. 492–501. doi:10.1002/polb.23657
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