3. Mit Hilfe einer Synthese, die über mehrere Stufen geht, sollen aus Benzol folgende Produkte hergestellt werden:

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1 1. Reaktionsführung und Synthesetechniken 1. Es sollen mindestens 20 g Acetanilid aus Anilin und reinem Essigsäureanhydrid hergestellt werden. Das Anilin hat eine Reinheit von w(anilin) = 95 %. Aus Vorversuchen ist bekannt, dass der Umsetzungsgrad nach der Reinigung des Produktes durchschnittlich 65 % beträgt. Projektieren Sie die Reaktion. Welche Größe an Reaktionsgefäßen werden benötigt, wenn zusätzlich Essigsäure als Lösemittel eingesetzt wird und dazu das gleiche Volumen wie Anhydrid eingesetzt wird. 2. Beschreiben sie die Cyanhydrin-Reaktion am Beispiel des Methylethylketons. 3. Mit Hilfe einer Synthese, die über mehrere Stufen geht, sollen aus Benzol folgende Produkte hergestellt werden: 4-Nitroacetanilid 4-Bromacetanilid 1-Brom-3-Nitrobenzol 4-Nitrobenzoesäure Nitrobenzol Geben Sie alle Edukte an, deren Formeln, die Reaktionsgleichungen, die ungefähren Reaktionsbedingungen und geben Sie an, ob die Reaktionsschritte schnell und vollständig verlaufen. Welche Störungen können ggf. bei den Reaktionen ablaufen? Beschreiben Sie kurz die Apparaturen, die Sie bei den Reaktionen verwenden würden. 4. Beschreiben Sie eine Reinigung (Trennung) eines farblosen Produktes mit Hilfe der Säulenchromatographie. Wie können Sie die einzelnen Fraktionen unterscheiden? 5. Cyclohexen soll mit Bromwasserstoff umgesetzt werden. Geben Sie den Reaktionsmechanismus an und benennen Sie das entstehende Produkt. 6. Beschreiben Sie jeweils eine Additionsreaktion und eine Kondensationsreaktion mit einem beliebigen Aldehyd. 7. Beschreiben Sie kurz die folgenden Reinigungsmethoden: Vakuumdestillation Ausfrieren Zonenschmelzen Flüssig-Flüssig-Extraktion 8. Aus Anilin wurde Acetanilid hergestellt. Wie können Sie feststellen, ob als Produkt tatsächlich Acetanilid vorliegt (3 Methoden, darunter eine "nichtinstrumentelle" Methode)? 9. Was versteht man unter einem Fett? Formulieren Sie die Reaktionsgleichung zur Verseifung des Fettes und benennen Sie die Reaktionsprodukte. 10. Was versteht man unter einer Sandmeyer-Reaktion? Beschreiben Sie die Herstellung von Chlorbenzol mit der Reaktion. Wie sind die Reaktionsbedingungen? 11. Ein Produkt hat einen Siedepunkt von 280 o C ist wasserdampfflüchtig und mit Wasser nicht vermischbar. Beschreiben Sie eine ökologisch- und ökonomisch zu vertretende Reinigungsmethode. 12. Was versteht man unter einer Williamson-Synthese? Methyl-n-propylether (1-Methoxypropan) soll nach dieser Reaktion hergestellt werden. Formulieren Sie die Reaktionsgleichung. 13. Welchen Reaktionsweg würden Sie zur Herstellung von 3-Bromanilin aus Anilin vorschlagen? 14. Formulieren Sie die Reaktion eines Grignard-Reagenzes zu einer Carbonsäure am Beispiel der Propansäure und der Benzoesäure. 15. Formulieren Sie die Reaktion eines Grignard-Reagenzes mit Wasser! 16. Welche Bedingungen müssen herrschen, damit eine Grignard-Verbindung hergestellt werden kann? 17. Welches Lösemittel wird (meistens) für eine Grignard-Reaktion verwendet? Welche Eigenschaften muss das Lösemittel besitzen, wie können diese Eigenschaften erzeugt werden und wie kann darauf geprüft werden? Seite 1 von 9

2 18. Skizzieren Sie eine Apparatur, in der eine Grignard-Verbindung hergestellt werden kann! 19. Diphenylketon soll aus Diphenylmethanol hergestellt werden. Wie könnte das Produkt hergestellt werden? 20. o-,p- und m-xylol sollen jeweils unter Einwirkung von FeCl 3 am Kern chloriert werden. Welche Verbindungen entstehen jeweils? Bei welchem Edukt entsteht kein Isomerengemisch? 21. Phenyl-methylketon wird mit HCN umgesetzt. Wie heißt das Reaktionsprodukt? 22. Welche Bedingungen müssen herrschen, damit eine Seitenkettenhalogenierung von Toluol erfolgen soll? Nitrophenol wird mit 2 Mol Iod umgesetzt. Welche Verbindung entsteht (Formel, Name)? Begründen Sie Ihre Angabe! 2. Spektroskopie 1. Erläutern Sie das Lambert-Beersche Gesetz. Was versteht man unter dem Begriff "Grenzgesetz"? Welche Einheit hat der molare Extinktionskoeffizient? 2. Was ist der Unterschied zwischen einer "Spektroskopie" und einer "Spektrometrie" 3. Was versteht man unter Emissions-, was unter Absorptionsspektroskopie? Geben Sie Beispiele für beide Methoden an. 4. Wann werden folgende spektroskopische Methoden überwiegend eingesetzt und beschreiben Sie kurz das Prinzip der Messmethode. UV-Spektroskopie VIS-Spektroskopie NMR-Spektrometrie MS-Spektrometrie IR-Spektroskopie AAS 5. Eine Welle hat eine Wellenzahl von 2500 cm -1. Berechnen Sie von der Welle: die Wellenlänge in µm die Frequenz die Energie 6. Welche Küvettenmaterialien werden bei der VIS-, UV- und IR-Spektroskopie verwendet? Welche Fehler werden in der UV-Spektroskopie im Umgang mit Küvetten gemacht? 7. Skizzieren Sie im elektromagnetischen Strahlungsintervall den UV-, VIS und IR-Bereich. Welche Wellenlängen werden von den Methoden ausgenutzt? 8. Benennen Sie die Bauteile eines Zweistrahl - UV/VIS-Spektralfotometers und beschreiben Sie deren Aufgabe. 9. Nennen Sie jeweils zwei Beispiele für ein Linien- bzw. Bandenspektrum. 10. Eine Analyt hat in der UV-Spektroskopie ein lineares Verhalten im Extinktionsbereich von 0,1 bis 0,9. Er besitzt einen molaren Extinktionskoeffizient von (die Einheit enthält L, cm und mol). Planen Sie eine Kalibrierstrategie, die mindestens 5 Kalibrierlösungen umfasst. 11. Welche 4 hauptsächlichen Fehler können bei der Flammenabsorptions-Analytik auftreten? 12. Skizzieren Sie den prinzipiellen Aufbau einer Hohlkathodenlampe, die in der AAS verwendet wird. 13. Ordnen Sie die Begriffe Tetramethylsilan, -Hohlkathodenlampe, -Frakmentierung, -Nernst-Stift und -Deuteriumlampe den Methoden -UV-VIS, -MS, -AAS, -IR und -NMR zu. Seite 2 von 9

3 13. Das IR-, MS-und NMR-Spektrum einer Substanz ist wie folgt abgebildet. Versuchen Sie die Substanz zu identifizieren. Erklären Sie die a) wichtigsten Signale und b) die Intensitätsunterschiede im MS-Spektrum. Seite 3 von 9

4 14. Das IR-, MS-und NMR-Spektrum einer Substanz ist wie folgt abgebildet. Welche Informationen können Sie aus den 3 Spektren ablesen? Seite 4 von 9

5 15. Das NMR-, IR- und MS- Spektrum einer Substanz ist wie folgt abgebildet. Welche Informationen können Sie aus den 3 Spektren ablesen? Seite 5 von 9

6 16. Das NMR-, IR- und MS- Spektrum einer Substanz ist wie folgt abgebildet. Welche Informationen können Sie aus den 3 Spektren ablesen? Seite 6 von 9

7 3. Chromatografie 1. Warum sind nicht alle Analyten auf der DC-Platte mit Hilfe des UV-Licht nachweisbar? 2. Wie kann man folgende Substanzen auf einer DC-Platte nachweisen: - Eisenionen - Aminosäuren - Kupferionen 3. Ordnen Sie folgende Lösemittel nach ihrer Polarität: Wasser, Essigsäure, Petrolether, Ester, Methanol, Tetrachlormethan, Ethanol 4. Wann verwendet man eher polare, wann unpolare Laufmittel in der DC? 5. Was versteht man unter Konditionierung einer DC-Platte? 6. Was versteht man im Zusammenhang mit der HPLC/GC unter Totzeit, Bruttorentionszeit, Kapazitätsfaktor und Responsefaktor? Wie kann die Totzeit gemessen werden? 7. Was versteht man unter der theoretischen Trennstufenzahl N th "? Wie kann sie bestimmt und berechnet werden? 8. Skizzieren Sie ein beliebiges HPLC-Chromatogramm von 3 Peaks, davon einer als Totzeitpeak. Berechnen Sie aus dem Chromatogramm die mittlere, lineare Gasgeschwindigkeit u (25-cm-Säule mit je 5 cm Zuleitungen), den Kapazitätsfaktor k des 2. Peaks und den Trennfaktor α zwischen 2. und 3. Peak. 9. Ein Peak erscheint im Chromatogramm nach 4 Minuten. Die Peakbreite beträgt 9,3 Sekunden. Berechnen Sie die Trennstufenzahl N th und die Trennstufenhöhe H, wenn die Länge der Säule 30 m beträgt. 10. Skizzieren Sie das Funktionsbild eines GCs mit folgendem Aufbau: - Split-Injektor, - Kapillarsäule und - WLD-Detektor mit make-up-gas". 11. Wann verwendet man ein WLD, wann verwendet man einen FID und wann wird ein ECD als GC-Detektor verwendet? Skizzieren Sie kurz einen der Detektoren 12. Welche Anforderungen werden an Flüssigkeiten gestellt, die als stationäre Phase in der GC Anwendung finden? 13. Wann verwendet man ein Temperaturprogramm in der GC? Welche Einstellungen können mit dem Programm grundsätzlich gemacht werden? 14. Welchen Vorteil und welchen Nachteil hat ein Split-Injektor in der GC? Skizzieren Sie den Split-Injektor und zeichnen Sie die Gasströme ein! 15. Ein GC-Peak hat im Chromatogramm ein Fronting", ein anderer Peak ein Tailing". Welche Ursachen haben diese Fehler meistens und wie kann man diese Fehler beseitigen? 16. Ein Hochsieder soll mit Hilfe der GC, Methode des inneren Standards", quantifiziert werden. Welche Eigenschaft soll die eingesetzte Standardsubstanz besitzen? 17. Nennen Sie zwei Vorteile, die die Methode des inneren Standards" hat! 18. Bei einer GC mit Hilfe des äußeren Standards" wurden folgende Peakflächen in Abhängigkeit von der Masse eines Analyten in Kalibrierlösungen gefunden (immer gleiche Bedingungen). Masse Peakfläche 6,4 mg Counts 11,4 mg Counts Nach der Injektion einer Probe wurden Counts gefunden. Berechnen Sie die Masse an Analyt in der Probe. 19. Was versteht man unter Festphasenextraktion bei einer Probenvorbereitung? 20. Zwei Analyten werden nicht bis zur Grundlinie getrennt. Welche Maßnahmen können bei - einer HPLC - bei einer GC ergriffen werden, damit die Peaks doch noch getrennt werden? Seite 7 von 9

8 21. Bei Kalibrierläufen einer GC wurden die folgenden Daten ermittelt: Alkohol 1 0,9 mg Counts Alkohol 2 1,4 mg Counts Berechnen Sie für jeden Alkohol den Responsefaktor! Eine Probe, die aus beiden Alkoholen besteht, wurde in den GC injiziert. Man erhielt folgende Daten: Alkohol Counts Alkohol Counts. Berechnen Sie den Massenanteil an Alkohol Bei einer GC mit Hilfe der 100%-Normierung-Methode" wurden bei Kalibrierlösungen folgende Werte gefunden: Analyt Masse Peakfläche A 6,4 mg Counts B 5,4 mg Counts C 7,8 mg Counts In einer danach chromatografierten Probe wurde für A eine Peakfläche von Counts, für B von Counts und für C von Counts gefunden. Berechnen Sie den Massenanteil von B in %. 23. Skizzieren Sie das Funktionsbild eines HPLC-Systems mit Hochdruckgradient, Vorsäule und UV-Detektor und benennen Sie die Bauteile. 24. Wann wird in der HPLC ein RI-Detektor, wann ein Leitfähigkeitsdetektor, wann ein UV- Detektor eingesetzt? 25. Beschreiben Sie, wann in der HPLC Puffersysteme eingesetzt werden und wann es meistens nicht notwendig ist. Wovon ist der einzustellende ph-wert der Pufferlösung abhängig? 26. Was ist der prinzipielle Unterschied zwischen einer RP- und einer NP-HPLC? 27. Wann kann in der HPLC ein UV-Detektor eingesetzt werden? Welche Eigenschaften müssen die Analyten haben? 28. Welche Möglichkeiten hat der Analytiker, wenn er feststellt, dass die Matrix in der Analyse zu einer Peak-Interferenz führt? 4. Qualitätsmanagement 1. Welche Fehler können jeweils beim Umgang mit einer Pipette, Bürette und Analysenwaage gemacht werden? 2. Was versteht man unter Qualität" und unter Qualitätsmanagement"? 3. Welche Voraussetzungen müssen gegeben sein, damit eine x/r-regelkarte eingesetzt werden kann? 4. Geben Sie 3 außer statistischer Kontrolle" -Merkmale an, die bei einer x/r-regelkarte in der Messwert-Spur (x-spur) auftreten können. Wie machen sich diese Merkmale in der Karte bemerkbar (kurze Skizze)? 5. Wie berechnet man die obere und untere Eingriffsgrenze (UEG bzw. OEG) bei einer Regelkarte in der x-spur? 6. Berechnen Sie die Mittelwert, Median, und Standardabweichung für folgende Analysenwerte: 45,13 ml, 45,16 ml, 44,98 ml, 45,09 ml, 45,26 ml, 44,92 ml. Welche Einheit hat die Standardabweichung? 7. Berechnen Sie aus den folgenden 4 Analysenergebnissen: 114 ppm, 109 ppm, 120 ppm und 123,1 ppm als Maß für die Streuung die Standardabweichung s und den Variationskoeffizient VK. 8. Worin besteht der Unterschied zwischen Akkreditierung (EN 45000), Zertifizierung (ISO 9001) und GLP/GMP. Nennen Sie die Unterschiede hinsichtlich Ursprung, Zweck und Einsatzgebiet. 9. Wenn Daten aufgezeichnet werden, müssen unter GMP bzw. GLP einige Regeln eingehalten werden. Nennen Sie mind. 7 Regeln der Datenaufzeichnung! 10. Nennen Sie wichtige Anforderungen aus der DIN EN ISO/IEC für Einrichtungen und Umgebungsbedingungen. 11. Worin besteht der Unterschied zwischen Qualitätsplanung, -lenkung, -sicherung und -prüfung? 12. Was versteht man unter Validieren" einer Analysenmethode? Seite 8 von 9

9 13. Was versteht man unter Qualifizieren" eine Anlage? 14. Was versteht man unter Kalibrieren"? 15. Was versteht man unter Justieren"? 16. Was ist der Unterschied zwischen einem systematischen -, einem zufälligen - und einem groben Fehler. Wie machen sich die drei Fehler in einem Analyseergebnis bemerkbar und wie kann man sie verhindern bzw. beseitigen? 17. Nennen Sie die fünf Validierungsparameter. 18. Was versteht man unter einem Ringversuch, wie wird er durchgeführt? 19. Beschreiben Sie in einem Analysenverfahren die Prüfung auf - Richtigkeit - Robustheit - Präzision? 20. Was ist der Unterschied zwischen Vergleichs- und Wiederholpräzision? Welche Bedingungen müssen jeweils vorliegen? 21. Was versteht man unter der Signifikanz von Stellen hinter dem Komma"? Seite 9 von 9