Molekülstruktur

Die Molekülstruktur bestimmt die Eigenschaften organischer Stoffe. Dazu gehören der Aufbau des Kohlenstoffatomgerüsts (kettenförmig normal oder verzweigt, ringförmig oder netzartig), die Bindungsarten (einfache, mehrfache oder aromatische Bindung, also die Frage der Elektronenverteilung im Molekül), die vorhandenen funktionellen Gruppen (die weitgehend das chemische Verhalten der Verbindung bestimmen) und die gegenseitige räumliche Anordnung der Molekülteile (Stereochemie).

Die Strukturermittlung kann durch schrittweisen Abbau zu Verbindungen bekannter Konstitutionen oder durch eine im Mechanismus überschaubare Synthese erfolgen. Aus den chemischen und physikalischen Eigenschaften kann auf das Vorhandensein (bzw. Fehlen) bestimmter funktioneller Atomgruppen im Molekül geschlossen werden.

In neuerer Zeit werden zur Aufklärung der Konstitution physikalische Methoden angewandt, deren Messwerte mit der Molekülstruktur zusammenhängen. Durch Lichtabsorption im Infrarotbereich werden Schwingungen der Atomkerne angeregt, während die Absorption im sichtbaren und ultravioletten Bereich zur Anregung der Valenzelektronen führt. Das Infrarotspektrum gibt Hinweise auf die im Molekül vorhandenen Atomgruppen und Bindungen. Aus den Absorptionsbanden im sichtbaren und ultravioletten Gebiet erhält man Auskunft über ungesättigte oder aromatische Gruppen (chromophore Gruppen). Messungen der Dielektrizitätskonstante, Brechungszahl und Dichte zeigen die Polarisierbarkeit der Moleküle. Das Verhalten einer Substanz im Magnetfeld erlaubt Aussagen über die Bindungsarten. Auch die elektronen- und kernmagnetische Resonanz, Röntgen-, Elektronen- und Neutronenbeugung werden zur Konstitutionsaufklärung herangezogen. Die Strukturbestimmung komplizierter Moleküle ist schwierig und langwierig; sie erfordert ein Zusammenwirken vieler Methoden.