Chemisches Praktikum für Studierende der Humanmedizin, der Zahnheilkunde und Biologie/Lehramt

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1 Chemisches Praktikum für Studierende der Humanmedizin, der Zahnheilkunde und Biologie/Lehramt Fachbereich Chemie der Philipps-Universität Marburg 1. Klausur zum 2. Praktikumsteil (OC) vom NME; VORNME. Matrikel-Nr.. (Druckbuchstaben) geboren am in HM ( )/ZHK ( )/B_L3 ( ) im..... Fachsemester (eigenhändige Unterschrift) Hinweise zur Klausur 1. Die Klausur besteht aus 11 Blättern. 2. Teilnahmeberechtigt sind nur Praktikumsteilnehmer des laufenden Semesters (siehe bschnitt D der Hinweise zum Praktikum). Zulässig sind nur zwei Wiederholungen. Weitere Wiederholungen können auch dann nicht gewertet werden, wenn die Teilnahmeberechtigung fehlerhaft als gegeben angesehen wurde. Die Teilnehmer müssen sich durch einen Lichtbildausweis ausweisen können (Praktikumsausweis, Personalausweis etc.). 3. Es dürfen nur die vorgedruckten Bögen genutzt werden. ntworten sind zu kennzeichnen, sonst werden sie nicht bewertet. 4. Täuschungen und Täuschungsversuche führen zum Nichtbestehen der Klausur. 5. Jede richtig beantwortete ufgabe wird mit 10 Punkten bewertet. Es können Teilpunkte gegeben werden. 6. Das Ergebnis von Berechnungen muss aus dem Rechenweg nachvollziehbar sein. 7. Verwendung von schwarzer bzw. blauer Kugelschreiber- oder Schreibtinte. (kein Bleistift oder rote bzw. grüne Farbe) Σ

2 (N a m e) 1. ufgabe Wichtige Biomoleküle in der belebten Natur sind Nukleinsäuren (), Peptide (B), Kohlenhydrate (C) und Fette (D). Ordnen Sie bitte die folgenden funktionellen Gruppen bzw. Strukturelemente zu, die in den entsprechenden Verbindungsklassen enthalten sind, indem Sie den entsprechenden Buchstaben hinter die Namen schreiben. - Carbonsäureester D 1.5 P - Carbonsäureamid B - Halbacetal und cetal C - Phosphorsäurediester 1.5 P - Glycerintriester D 1.5 P - Nukleobase 1.5 P

3 2. ufgabe a) Formulieren Sie den Mechanismus der Esterspaltung bei der alkalischen Hydrolyse für das gezeigte Molekül. b) Obwohl die ersten Schritte der basischen Esterhydrolyse Gleichgewichtsreaktionen sind, ist die Gesamtreaktion irreversibel. Warum ist dies so? Die starke Base lkoholat deprotoniert die Carbonsäure irreversibel. c) Wie viel Base muss verwendet werden, um einen vollständigen Umsatz zu erreichen? Es werden äquimolare Mengen an Base benötigt. 1 P d) Wieso ist die saure Esterhydrolyse des unten gezeigten Esters irreversibel? O O H OH HO O O Produkt "lkohol" ist Enol, tautomerisiert zum Keton.

4 3. ufgabe a) Zeichnen Sie die allgemeine Formel eines Tripeptids, das aus L-minosäuren besteht. b) Nennen Sie die zwei wichtigsten Rollen, die Peptide bzw. Proteine in der Natur spielen. 1. Enzyme (Katalysatoren) 1 P 2. Gerüstproteine 1 P c) Wieso ist die freie Drehbarkeit der mid-bindung eingeschränkt und was ist die strukturelle Folge daraus? Wegen der Mesomeriestabilisierung hat die C(O)-N-Bindung partiellen Doppelbindungscharakter, alle tome (-CONH-) liegen in einer Ebene (planar). d) Zeichnen Sie die Fischer Projektion von D-α-lanin in der Form, die im basischen Medium (ph = 12) überwiegend vorliegt. 1P wenn L statt D 1P wenn CH 3 -Rest falsch 1P wenn Protonierung falsch e) Definieren Sie den Begriff isoelektrischer Punkt einer minosäure (1-2 Sätze). Der isoelektrische Punkt ist der ph-wert, bei dem die Maximalkonzentration des Zwitterions vorliegt. 1 P

5 4. ufgabe a) Zeichnen Sie von der unten gezeigten Verbindung alle möglichen Stereoisomere und kennzeichnen Sie eindeutig in welcher stereochemischen Beziehung (enantiomer, diastereomer) die Isomere zueinander stehen. b) Wie verhalten sich Stereoisomere bezüglich ihrer physikalischen Eigenschaften (z. B. Schmelzpunkt, Siedepunkt, Dichte)? - Enantiomere besitzen identische physikalische Eigenschaften 1 P - Diastereomere besitzen unterschiedliche physikalische Eigenschaften 1 P

6 5. ufgabe a) Bestimmen Sie für die abgebildeten Verbindungen die Hybridisierung der mit den Pfeilen gekennzeichneten Kohlenstoffatome. b) Bennen Sie die eingekreisten funktionellen Gruppen. ) mid 1 P B) Vollacetal 1 P C) Keton 1 P D) lken 1 P c) Bestimmen Sie die absolute Konfiguration der Stereozentren der gezeigten Moleküle nach den CIP-Regeln und füllen Sie die zugehörigen Kürzel in die Kästchen ein.

7 6. ufgabe Lactose (Milchzucker) ist ein Disaccharid, also aus zwei Monosacchariden aufgebaut, die durch eine glycosidische Bindung verknüpft sind. a) Markieren Sie für beide Bausteine das anomere Zentrum (Pfeil) und geben Sie dessen Konfiguration (α oder β) an. b) Handelt es sich bei der Lactose um einen reduzierenden oder nicht-reduzierenden Zucker? reduzierender Zucker c) Benennen Sie die beiden Monosaccharide, aus der die Lactose besteht, und zeichnen Sie deren offenkettige Form in der Fischer-Projektion.

8 7. ufgabe a) Formulieren Sie den Mechanismus der elektrophilen ddition von HCl an Methylcyclohexen, Sie müssen dabei nur die Bildung des Hauptproduktes berücksichtigen. b) Wieso ist die ddition von HCl an Methylcyclohexen regioselektiv? Die nlagerung des Protons an die Doppelbindung führt zum energetisch günstigsten tertiären Carbokation, so dass regioselektiv das tertiäre Chlorid entsteht. 1 P c) Wie bezeichnet man ganz allgemein die Umkehrung der dditionsreaktion? Eliminierung 1 P d) Zeichnen Sie das Produkt, das man bei der Umsetzung des unten gezeigten mins mit dem Sulfonsäurechlorid erhält. Zu welcher Stoffklasse gehört das Produkt?

9 8. ufgabe a) Formulieren Sie den Mechanismus der durch Hydroxid-Ionen katalysierten ldol-ddition und ldol-kondensation zwischen den beiden unten gezeigten Molekülen. b) Zeichnen Sie die beiden möglichen Isomere der ldol-kondensation und bezeichnen Sie die Stereochemie der Produkte (in Klammern).

10 9. ufgabe Für die Reaktion R-X + Nu R-Nu + X findet man folgendes Reaktionsdiagramm: a) Vervollständigen Sie das Freie-Enthalpie-Diagramm der Reaktion, indem Sie den zutreffenden Buchstaben D in die leeren Kreise setzen: - Übergangszustand B - Freie Reaktionsenthalpie C - ktivierungsenergie D - Zwischenstufe b) Bei der obigen Reaktion handelt es sich um eine Reaktion erster Ordnung (S N 1, nucleophile Substitution). Geben Sie das Geschwindigkeitsgesetz der Reaktion für die bnahme an R-X an. d [R-X]/dt = k 1 * [R-X] c) Wird die Reaktion schneller ablaufen, wenn eine höhere Konzentration an Nucleophil (Nu) eingesetzt wird? Geben Sie eine kurze Begründung an (1 Satz). Nein, da die Konzentration von Nu nicht im Geschwindigkeitsgesetz auftaucht.

11 10. ufgabe a) Beschreiben Sie das Prinzip der Chromatographie und welche Voraussetzungen zur Trennung von Enantiomeren und Diastereomeren führen. Die chromatographische Trennung beruht auf einer steten Einstellung eines Gleichgewichts, bei dem sich die Substanz entweder in der mobilen oder auf der stationären Phase befindet. Substanz + stationäre Phase Substanz + mobile Phase Ist die Gleichgewichtslage für zwei Substanzen unterschiedlich, so kommt es zu einer räumlichen Trennung der beiden Substanzen im Verlauf der Chromatographie. Da sich Diastereomere in ihren physikalischen Eigenschaften unterscheiden, reicht eine achirale stationäre Phase. Um allerdings Enantiomere zu trennen, sollte die stationäre Phase chiral sein (diastereotope Wechselwirkungen). b) Definieren Sie den Begriff "Katalysator". Ein Katalysator ist eine Substanz, die die ktivierungsenergie einer Reaktion herabsetzt und damit die Gleichgewichtseinstellung beschleunigt. Sie geht unverändert aus der Reaktion hervor, verändert jedoch nicht die Thermodynamik der Reaktion. 3 P c) Beschreiben Sie die Rolle des TPs (denosintriphosphat) in der Zelle. TP ist ein Energiespeicher der Zelle. Freiwerdende Energie wird durch die Bildung von TP aus DP gespeichert und später durch die Hydrolyse zu DP wieder freigesetzt. 3 P