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. Nachschreibklausur zum 2. Praktikumsteil (OC) vom NAME; VORNAME. 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 Abschnitt 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. Antworten sind zu kennzeichnen, sonst werden sie nicht bewertet. 4. Täuschungen und Täuschungsversuche führen zum Nichtbestehen der Klausur. 5. Jede richtig beantwortete Aufgabe 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. Aufgabe a) Zeichnen Sie die Struktur der Aminosäure L-Serin. 1 P Stereochemie falsch 1 P CH 2 OH falsch b) Zeichnen Sie die allgemeine Struktur eines Fettes. c) Aus welchen Untereinheiten sind die Bausteine (Nucleotide) der DNA aufgebaut? Phosphorsäure (-diester), 2-Desoxy-D-ribose (Zucker), Nucleobase 2 P 2 P 2 P

3 2. Aufgabe a) Formulieren Sie den Mechanismus der säure-katalysierten Esterspaltung für das gezeigte Molekül. b) Worin unterscheiden sich die saure und basische Esterhydrolyse bezüglich der Stöchiometrie der Reagenzien? sauer: Säure als Katalysator basisch: äquimolare Mengen an Base 1 P 1 P c) Wieso gelingt die basische Veresterung nicht? Die Umsetzung der Edukte mit Base führt zur irreversiblen Deprotonierung der Säure und das Carboxylat wird durch den Alkohol nicht mehr nukleophil angegriffen. 2 P

4 3. Aufgabe a) Zeichnen Sie die Formel eines Tripeptids, das nur aus D-Alanin besteht. b) Wieso ist die freie Drehbarkeit der Amid-Bindung eingeschränkt und was ist die strukturelle Folge daraus (1-2 Sätze)? Wegen der Mesomeriestabilisierung hat die C(O)-N-Bindung partiellen Doppelbindungscharakter, alle Atome (-CONH-) liegen in einer Ebene (planar). 2 P c) Zeichnen Sie die Fischer Projektion von L-Cystein in der Form, die im sauren Medium (ph = 1) überwiegend vorliegt. 1P wenn D statt L 1P wenn CH 2 -SH-Rest falsch 1P wenn Protonierung falsch d) Definieren Sie den Begriff isoelektrischer Punkt einer Aminosäure (1-2 Sätze). Der isoelektrische Punkt ist der ph-wert, bei dem die Maximalkonzentration des Zwitterions vorliegt. 1 P e) Was ist der Unterschied zwischen "essenziellen" und "nicht-essenziellen" Aminosäuren und welche Folgen hat dies für die Ernährung des Menschen (1-2 Sätze)? Essenzielle AS können nicht von unserem Körper synthetisiert werden und müssen daher über die Nahrung aufgenommen werden. 2 P

5 4. Aufgabe a) Zeichnen Sie von der unten gezeigten Verbindung alle möglichen Stereoisomere und kennzeichnen Sie eindeutig in welcher stereochemischen Beziehung (enantiomer, diastereomer, identisch) 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. Aufgabe a) Bestimmen Sie für die abgebildeten Verbindungen die Hybridisierung der mit den Pfeilen gekennzeichneten Kohlenstoffatome. b) Bennen Sie die eingekreisten funktionellen Gruppen. A) Ether 1 P B) Halbacetal 1 P C) tertiäres Amin 1 P D) Ester 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. Aufgabe Saccharose 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 Saccharose um einen reduzierenden oder nicht-reduzierenden Zucker? Nicht-reduzierender Zucker 1 P c) Aus welchen Monosacchariden besteht die Saccharose? D-Glucose 1 P D-Fructose 1 P d) Überführen Sie die Fischer-Projektion der gezeigten Kohlenhydrat-Derivate in die Sesselkonformation der α-pyranoseform. Welche Konfiguration weisen die beiden Zucker auf?

8 7. Aufgabe a) Formulieren Sie den Mechanismus der unten gezeigten Reaktion des primären Amins mit dem Aldehyd. b) Zeichnen Sie das Produkt, das man bei der Umsetzung des unten gezeigten Hydrazinderivats mit dem Keton erhält. Wie nennt man das gebildete Produkt?

9 8. Aufgabe a) Formulieren Sie den Mechanismus der durch Hydroxid-Ionen katalysierten Aldol-Addition und Aldol-Kondensation zwischen den unten gezeigten Molekülen. b) Welche Isomere können bei der abschließenden Kondensationsreaktion entstehen? E- und Z-Isomere der Doppelbindung 1 P c) Zeichnen Sie für die folgende Carbonylverbindung die stabilste Enolform. Wodurch wird diese Enolform stabilisiert?

10 9. Aufgabe Zeichnen Sie die folgenden funktionellen Gruppen, wobei sie organische Reste mit R, R', etc. abkürzen können. a) tertiärer Alkohol b) sekundäres Amin c) Sulfonamid d) Carbonsäurechlorid e) Vollacetal jede richtige Struktur 2 P

11 10. Aufgabe 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. 2 P 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). 2 P b) Definieren Sie den Begriff "Katalysator". Ein Katalysator ist eine Substanz, die die Aktivierungsenergie 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) Welche Biomoleküle fungieren in der belebten Natur als Katalysatoren? Proteine (Enzyme) 3 P