Prüfungsvorbereitung organische Chemie

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1 Prüfungsvorbereitung organische hemie 2L Alle diese Aufgaben lehnen sich an Aufgaben zur gestreckten Abschlussprüfung für hemielaboranten Teil 1 an. Sie sind jedoch umformuliert und von den Stoffsystemen/Zahlenwerten modifiziert. Löst man die unten stehenden Aufgaben, so ist man auf die dazugehörigen riginalfragen bestens vorbereitet. 1. Geben Sie die vollen systematischen Namen (und wenn vorhanden, übliche Trivialnamen) an K Formulieren Sie die passende Reaktionsgleichung zu folgenden Reaktionen der Kohlenwasserstoffe und alogenkohlenwasserstoffe. Beschränken Sie sich ggf. auf auptprodukte a) 1-Buten reagiert mit omwasserstoff. b) Das Reaktionsprodukt aus a) reagiert mit Natriumhydroxid. c) Dehydrochlorierung von hlorethen. 3. Formulieren Sie die passende Reaktionsgleichung zum Themenkomplex Alkohole-Ether-arbonylverindungen und ihre Derivate. Beschränken Sie sich ggf. auf auptprodukte a) Williamson-Ethersynthese von 2-Propoxybenzol (Phenylisopropylether) b) 2-Butanol wird in sauer Umgebung mit Permanganationen umgesetzt. c) Reaktionsgleichung zur erstellung von Aceton mit beliebigen Ausgangsstoffen. d) Dehydrierung von ter. Butanol 4. Propan-1-ol mit Salzsäure zum alogenalkan umgesetzt. Welche Masse Sazsäure (w = 30%) müssen eingesetzt werden, um 100 g des alogenalkans herzustellen, wenn mit einem 15%igen l-überschuss gearbeitet wird? 5. Durch einen Flaschenbruch entweichen in einem Raum (10m * 8 m * 2,50 m) 500 ml Diethylether (ρ = 0,71 g/cm 3 ). a) Entscheiden Sie ob die untere Explosionsgrenze von 1,7 Vol-% überschritten wird. b) Selbst wenn die untere Explosionsgrenze nach a) nicht überschritten ist, kann es zur Explosion kommen. Warum? 6. Formulieren Sie die passende Reaktionsgleichung zum Themenkomplex arbonsäuren, Ester und ihre Derivaten. Beschränken Sie sich ggf. auf auptprodukte a) erstellung von Propansäureethylester b) ydrolyse von Ethansäurepropylester.

2 7. Formulieren Sie die passende Reaktionsgleichung zum Themenkomplex Metallorganische Verbindungen und ihre Reaktionen. Beschränken Sie sich ggf. auf auptprodukte a) Reaktion von Methanal mit Ethylmagnesiumbromid (incl. anschließender ydrolyse) b) Reaktion von Ethanal mit Methylmagnesiumbromid (incl. anschließender ydrolyse) c) Reaktion von Isopropylmagnesiumbromid (incl. anschließender ydrolyse) zu einer arbonsäure. 8. Formulieren Sie die passende Reaktionsgleichung zum Themenkomplex Aromaten. Beschränken Sie sich ggf. auf auptprodukte a) hlorierung, Sulfonierung b) Nitrierung von Benzen c) Vollständige ydrierung von Phenol 9. Folgende Edukte werden unter den jeweils geeigneten Reaktionsbedingungen (Katalysator, Lösungsmittel, Temperatur etc.) umgesetzt. Geben Sie die Reaktionsprodukte an. Beschränken Sie sich dabei jeweils auf die auptreaktion. a) b) c) d) 3 2 l 2 e) f) g) h) i) j) 3 k) N 2 2 l S 4 / N 3 K (aq) l (aq) 2. 2 m) n) o) p) q) l All N 3 2 Na 2 r) s) l 2 5 t) l u) 300 w) R v) Na x) Propin Wasser u l) 2 l 2 2

3 10. Notieren Sie die folgenden Reaktionsgleichungen in Strukturfromeln, und geben Sie wenn möglich, die notwendigen Reaktionsbedingungen an. Benennen Sie alle beteiligten Stoffe. Beschränken Sie sich dabei jeweils auf die auptreaktion(en). a) 1mol 1 mol 2-Methylhexa-1,3-dien m) Phenylisopropylether Williamson Ethersynthese b) c) Dehydratisierung(intramolekular) sauer ctan-2-ol n) yclohexanol KMn4 Grignard-Reaktion Butan-2-ol o) 1mol exa 1,3 dien 2 mol d) Fett... arbonsäuren... p) Isopropylmagnesiumchlorid e) 2 q) f) PropenBenzen r) Grignard-Reaktion ydrierung Pentanal tert. Butylalkohol Dehydratisierung (intermolekular) Butan-2-ol Kat:... Benzen... ( 65) 3 g) (Triphenylmethan) s) ydrolyse Phenylchlormethan h) Zn,l Nitronbenzen t) Reduktion R N vollständige ydrolyse i) Kaliumbutanolat (Kaliumbutoxid) u) Friedel-rafts 4-Methyl-Toluen j) Butanon (auf 3 verschiedenen Wegen) v) Phenol Na k) Ethansäureisopropylether w) Toluen... Nitrierung 2S4,0 ydrochlorierung l) 3 Methylbut 1 en x) R 1 R 2 R 3 -I

4 Lösungshinweise ohne Gewähr Zu 1-8 gibt es noch keine Musterlösungen. Nr. 9 a) b) c) d) 3 2 l 2 yclohexan GRIGNARD-Reagenz sek. Alkohol l 2 hlorbenzen l p) m) n) o) 2 l All 3 Toluen (S E ) 2 N basisch 2 Anilin reagiert 3 Na 2 2 Ethanolat 1,2-Dibrompropan (E A ) e) Methanol (technisch 2 wichtige Methanolsynthese) q) radikalische Substitution omethan) (z.b. f) GRIGNARD mit 2 r) Grignard mit Keton g) h) i) j) 3 N S 4 / N 3 K (aq) l (aq) Phenolat Nitrobenzol Verseifung de s Esters Ammoniumverbindung v) s) l t) l u) Na ydrolyse des 2 arbosäurechlorids zu l und arbonsäure. Ethanolyse des arbonsäurechlorids Alkoholat basisch WILLIAMSN Ethersynthese reagiert intramolekulare 2 l 2 ydrolyse eines k) 300 Kondensation zum Ring: Bernsteinsäureanhydrid w) R GRIGNARD-Reagenz zu 2, l -,., Alkan (!)

5 l) Nr. 10 u Enol, das aber zum Keton x) Propin 2 Primär entseht ein a) hier ist die Markownikow-Regel zu beachten. Letzten Endes entsteht hauptsächlich 2-om-2- Methyl-exa-3-en: Keton tautomerisiert. 2 3 b) Dehydratisierung(intramolekular) ctan-2-ol ier ist die Saytzeff-Regel zu beachten. Es bildet sich das Alken mit den meisten Substituenten an der Doppelbindung. Der Grund liegt darin, dass bei der Abspaltung des Protons der thermodynamisch stabilere Übergangszustand begünstigt ist. Dies ist derjenige, bei dem sich die sich ausbildende Doppelbindung möglichst gut durch viele anhängende Alkylsubstituenten stabilisieren kann Es entstehen 2 auptprodukte: (2E)-ct-2-en und (2Z)-ct-2-en c) Grignard-Reaktion Butan-2-ol Sekundäre Alkohole bilden sich aus dem Grignard-Reagenz und Alkanalen (außer Formaldehyd, das zu primärem Alkohol führt) d) es handelt sich um eine Fetthydrolyse: Fett arbonsäuren Glycerin Isopropylmagnesiumchlorid e) 2 Grignard-Reaktion mit Kohlenstoffdioxid führen zu arbonsäuren, hier zur 2-Methylpropansäure.

6 3 2 f) PropenBenzen ierbei handelt es sich um eine FRIEDEL-RAFTS-Alkylierung. Die Protonierung führt dazu, dass aus dem Propen ein sekundäres (!) arbokation ( - - ) entsteht, weil es stabiler ist als ein primäres. Dieses greift also mit seinem mittleren -Atom elektrophil den Aromaten an. Letzten Endes entsteht Isopropylbenzen ( 2-Propylbenzen, Phenylisopropan): g) Es handelt sich um eine FRIEDEL-RAFTS-Alkylierung mit Trichlormethan und Benzen als Ausgangsstoff. Als Katalysatoren dienen LEWIS-Säuren wie All 3 und Fel 3. 3 l l l All 3 3 l h) III -III II Zn,l Reduktion N 3Zn 6l - N 3 Zn l 2 Diese Bechamp-Reduktion ist ein in der Technik gängiges Verfahren zur erstellung von Anilin aus Nitrobenzon. Der aromatische Ausgangsstoff wird so unter miolden Bedingungen nur an den Seitenketten hydriert/reduziert, ohne dass der aromatsiche Kern hydriert wir. Im Labormaßstab wird meist Zink als Reduktionsmittel benutzt, in der Technik das billigere Eisen (Fe). i) K 2 K All Toluen 3l 4-Methyl-Toluen außerdem entsteht: 2-Methyl-Toluen u) 3 j) Die erstellung kann aus einem xidationsmittel (z.b. u, 2, KMn 4 etc.) und dem entsprechenden sekundären Alkohol erfolgen, hier aus Butan-2-ol: 0 II II 0 ( ) u ( ) u Eine weitere Darstellungsmöglichkeiten sind die ydratisierung von Alkinen, hier von Butin. Das durch die elektrophile Addition primär gebildete Enol tautomerisiert zu einem Keton (Keto-Enol-Tautomerie). Normalerweise liegt das Gleichgewichts auch auf Seite des Ketons:

7 3 Markownikow-Regel En-ol 3 Keton Auch mithilfe metallorganischer Reagenzien lassen sich Ketone herstellen. So kann das Methylrest des Methyllithium als (extrem starkes) Nucleophil an der arboxylgruppe von Lithiumpropanoat, dem Lithiumsalz der arbonsäure, angreifen. Es entsteht ein geminales Di-Alkoholat. Nach wässeriger Aufarbeitung entsteht daraus ein geminales Diol, das spontan unter Wasserabspaltung in ein Keton übergeht: Li - Li Li TF, Li - 2 Li uttogleichung: Li Li Li k) Ethansäure Isopropanol Ethansäureisopropylether 2 l l) 2 l Markownikow-Regel beachten m) Natriumphenolat 2-Iodpropan Phenylisopropylether Natriumiodid Williamson Ethersynthese Na NaI I n) Aufoxidation von yclohexanol zu yclohexanon, wobei aus KMn 4 zu Mn 2 reduziert wird. o) Bei der Addition an der terminalen (endständigen) Doppelbindung muss die Markownikow-Regel beachtet werden. auptprodukte: 2,3-dibromohexane 2,4-dibromohexane p) Tertiäre Alkohole entstehen aus dem GRIGNARD-Reagenz (hier: Methymagnsiumbromid) und einem Keton (hier: Propanon). q)

8 r) 2 Diisobutylether l 2 l s) t) Nitrile hydrolysieren zu arbonsäuren, wobei Ammoniak abgespalten wird. R N 2 R N vollständige 2 ydrolyse 3 u) Es handelt sich um eine Friedel-rafts-Alkylierung mit Toluen und einem alogenmethan als Ausgangsstoff. v) Phenol ist eine Säure (!) und reagiert in dieser Säure-Base-Reaktion unter Protonenabgabe. w) Der Methylsubstituent im Toluen ist ortho/para-dirigierend, so dass hier hauptsächlich para- Nitrotoluen und ortho-nitrotoluen entstehen. x) Die Grignard-Reaktion liefert ein tertiäres Alkohol.