Klausur zum OC-Praktikum für Studierende der Lehrämter gleichzeitig Wiederholungsklausuren für Biologen 3. Sem., im WS 2002/03 M U S T E R L Ö S U N G

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1 Klausur zum -Praktikum für Studierende der Lehrämter gleichzeitig Wiederholungsklausuren für Biologen 3. Sem., im WS 2002/03 am Samstag, den 8. Februar 2003, 9 13 Uhr in den örsä1en 43/44 M U S T E R L Ö S U G ame:...vorname:... Matrikelnummer:... Bitte kreuzen Sie an: Lehramt Vertieft icht vertieft Biologie Wdh. aus früherem Semester Biologie Wdh. der 2. Semesterklausur Biologie Wdh. der Kurzklausur (in diesem Fall nur 1-5 bearbeiten, Bearbeitungszeit 2 h) Aufgabe r. Punkte max Punkte erhalten Summe Punkte: Bitte schreiben Sie mit Kugelschreiber oder Füller, nicht mit Bleistift oder in rot! Tragen Sie auf allen Blättern Ihren amen und Vornamen in die Kopfzeile ein! 1

2 Aufgabe 1: Vermischtes aus dem Praktikum a. 0,1 Mol Benzaldehyd und 0,1 mol K wurden in überschüssigem Essigsäureanhydrid erhitzt. Als Produkt erhielt man nach Aufarbeitung 8,88 g reine Zimtsäure ( = E-3-enylpropensäure). Zeichnen Sie die Strukturformel der Zimtsäure. Berechnen Sie die Produktausbeute in %, der Rechenweg muss klar erkennbar sein! (Atomgewichte: = 1; = 12; = 16) (2.5 P) Summenformel: => Molgewicht 148 g/mol Bei 0.1 mol eingesetzem Edukt können max. 0.1 mol Produkt entstehen g entspricht 60 mmol Zimtsäure => Ausbeute = 60 mmol/100 mmol = 0.6 = 60% der Theorie b. Was versteht man unter einem Azeotrop? Welche Anwendung eines Azeotrops wird in mehreren Praktikumsversuchen genutzt? (1.5 P) Ein Gemisch von zwei oder mehr Flüssigkeiten, die bei der Destillation einen gemeinsamen, konstanten Siedepunkt hat. Anwendung: Auskreisen von Wasser c. Zeichnen Sie alle Strukturen mit der Summenformel 2 4 und geben Sie jeweils eine zutreffende omenklatur an. (3 P) 3 Acetaldehyd Ethanal ydroxyethen Vinyalkohol Acetaldehyd-Enol xiran Ethenoxid Ethylenoxid 2

3 d. Die folgende Umsetzung liefert 2 Produkte. Geben Sie die Strukturen dieser Produkte an! (2 P) konz. 3 ( 2 ) ( 2 ) S 4 konz omoctan 3 ( 2 ) 6 2 Dioctylether 2 ( 2 ) 6 3 Wählen Sie aus den gegebenen 3 Warnsymbolen die für die eingesetzten Reagentien passenden aus! (1 P) und Schwefelsäure: jeweils! F Xi 1 Sonderpunkt wenn ctanol dem Symbol Xi zugeordnet wird! 3

4 Aufgabe 2: Stereochemie a. Die Droge Ephedrin (früher oft in ustensäften) ist in der FISER Projektion des aturstoffs abgebildet. Zeichnen Sie drei gestaffelte Rotamere um die mittlere --Bindung oder 3 alternativ drei verschiedene Sägebockdarstellungen. (6 P.) 3 (L)- Ephedrin oder usw. 3 a 3 b. Zeichnen Sie die weiteren Stereomeren des Ephedrins und kennzeichnen Sie Enantiomere und Diastereomere: (4 P.) Diastereomere Enantiomere 3 3 Enantiomere 4

5 Aufgabe 3: Substitutions- und Eliminierungsreaktionen Ergänzen Sie die fehlenden Edukte bzw. Produkte und geben Sie den Reaktionstyp (S 1, S 2 E1 oder E2) an: (je 2 P.) a. Aus welchen Edukten wurde der Ether zweckmäßig nach Williamson hergestellt? Williamson'sche Ethersynthese S 2 b l Ethanol wasserfrei Et S 1 c. Base E2 d. sehr starke Base 2 x E2 e. Ac etwas 2 Erhitzen E1 5

6 Aufgabe 4: Reaktionen von Aldehyden und Ketonen a. Im Praktikum wurde 4-itrobenzaldehyd mit 1,2-Ethandiol am Wasserabscheider zu einem Acetal umgesetzt. Geben Sie die einzelnen Schritten, die zum Reaktionsprodukt führen. (7 P.) Tos ( ) Wasserabscheider Ar Ar Ar albacetal - 2 Ar Ar Produkt b. Aldehyde und Ketone lassen sich auch mit primären Aminen R- 2 oder ydrazinen umsetzen. Mit dem speziellen Reagens 2,4-Dinitrophenylhydrazin erhält man stets kristalline Derivate. Zeichnen Sie die Strukturformel des Derivat von 3-itrobenzaldehyd mit dem genannten ydrazin. (3 P.)

7 Aufgabe 5: Reaktionen a. Geben Sie das Produkt der folgenden Reaktion an und skizzieren Sie den Reaktionsmechanismus: 3 3 a/ 3? 3 3 (4 P.) a 3 a 2 2 Enolation _ b. Geben Sie für die folgenden 3 Reaktionen die Produkte mit Struktur an: (3 x 2 P.) Benzoesäurechlorid Anilin Et 2 1 Sonderpunkt wenn angegeben wird, dass das entstehende l durch überschüssiges Anilin gebunden wird n Terephthalsäure n 1,2-Ethandiol (1,4-Benzoldicarbonsäure) n Buttersäuremethylester n-butylamin 7

8 Aufgabe 6: Regio- und Stereochemie von Additionsreaktion an Doppelbindungen Geben Sie bei den folgenden Aufgaben die fehlenden Produkte oder Reagentien an! a. (1.5 P.) (zon) reduktive Aufarbeitung (z.b. mit Me 2 S) b. (2 P.) A 2 B ( ) Ist das Endprodukt B chiral? Ja c. (1.5 P.) 3 D 2 (Deuterium) Katalysator (z.b. Pt) D 3 D d. (1 P.) KMn 4 Aceton, tiefe Temp. e. Beschreiben Sie den Reaktionsmechanismus der Reaktion d)! (2 P.) Wieviel xidationsäquivalente pro Molekül yclopenten werden benötigt? (1 P.) Welches modernes alternatives Elementoxid anstelle von KMn 4, kann man katalytisch mit preiswerten xidationsmittel verwenden? (1 P.) Mn 2 xidationsäquivalente werden benötigt alternatives Reagens: smiumtetroxid Mn 2 Mn 8

9 Aufgabe 7: a. Im Praktikum wird 4-Methoxyacetophenon mit alciumhypochlorit zu 4-Methoxybenzoesäure oxidiert. (wobei man in wässeriger das Gleichgewicht: alciumhypochlorit 2 < al 2 2 l 2 hat). Zeigen Sie, wie die Methylgruppe an der arbonygruppe abgebaut wird und wie schließlich nur die freie arbonsäure übrig bleibt. Wo bleibt das Kohlenstoff? (5 P.) 3 3 a(l) 2 2 l 3 Me 3 2 l-l 3 2 l l usw. bis 3 l 3 Verseifung 3 l 3 b. Mit der gleichen Verbindung wie oben, 4-Methoxyacetophenon, soll eine MAI- Reaktion durchgeführt werden. Reagenzien sind Formaldehyd, Diethylamin, Salzsäure sowie Ethanol als Solvent. Formulieren Sie den Mechanismus! (4 P.) 3 2 Et 2 2 l Keto Enol 3 3 I =Et Et 2 c. Welche Verbindung entsteht, wenn man Ethanol, K und Iod vereinigt? (ame oder Strukturformel! (1 P.) Iodoform (I 3 ) 9

10 Aufgabe 8: Ketonspaltung eines alkylierten Acetessigesters Acetessigsäureethylester (3-Ketobutansäureethylester) wird mit 1 Äquivalent atriumethanolat/ Ethanol und anschließend mit 1 Äquivalent ctylbromid in abs. Ethanol erhitzt (isolierbare Verbindung, Produkt 1). hne weitere Aufarbeitung wird die Mischung mit wässriger atronlauge alkalisch gemacht und für einige Zeit gerührt. Anschließend wird die Mischung mit 2 S 4 angesäuert und erhitzt, wobei deutlich Gasblasen auftreten, die am Ende der Reaktion ausbleiben. (Produkt 2 hat die Summenformel ) Schreiben Sie die entsprechenden Formelgleichungen: aet - a a Enolat 3 -( 2 ) a a Verseifung a Erstes Produkt A Protonierung 2 S 4 Decarboxylierung

11 Aufgabe 9: Redoxreaktionen Geben Sie bei den folgenden Reaktionen die Produkte (als gültigen amen oder Strukturformel) an: a. 1-Propanol hromsäure Propanal (1 P.) b. 1,4-Dihydroxybenzol hlorat p-benzochinon (1 P.) c. 1,4-Dimethylbenzol Kaliumpermangat Terephthalsäure (1.5 P.) d. (1 P.) Zn/l e. (1.5 P.) Lithiumaluminiumhydrid (Überschuss) f. Welches xidationsmittel ist allgemein geeignet für die xidation von primären Alkoholen zu Aldehyden ohne Weiterreaktion bis zur arbonsäure? (z.b. Zimtalkohol zu Zimtaldehyd) aktiver aunstein (Mn 2 ) (1 P.) g. yclohexan wird aus Benzol gewonnen: wieviel Reduktioneinheiten (Elektronen) müssen aufgebracht werden? (1.5 P.) 6 Reduktionseinheiten werden benötigt yclohexan wird weiter zu Adipinsäure (exandisäure) verarbeitet, wieviel xidationseinheiten werden benötigt? 10 xidationseinheiten werden benötigt (1.5 P.) 11

12 Aufgabe 10: Kaleidoskop a. Ergänzen Sie die fehlenden Produkte: (3 P.) 2 ( 3 ) b. Mit welcher Grignardreaktion könnte die Verbindung hergestellt werden: (2 P.) MgX oder XMg c. rdnen Sie die folgenden arbonsäuren nach ihrer Säurestärke (stärkste Säure (1) usw.): Propionsäure, hloressigsäure, Benzoesäure (1P.) d. rdnen Sie die folgenden ucleophile nach ihrer ucleophilie (stärkstes ucleophil (1) usw.): (1 P.), S, Se e. Welche der beiden Strukturen ist aromatisch? (1 P.) Aromatisch! f. Schreiben Sie die Strukturformel der Aminosäure L-Valin (1 P.) 2 nach FISER ( 3 ) 2 g. Zeichnen Sie einen kurzen Ausschnitt des Polymers ylon 6,6 (1 P.) n 12