M U S T E R L Ö S U N G

Transkript

1 Prof. Dr.. Reiser Prof. Dr. A. Geyer 1. Klausur zum Praktikum rganische Chemie I für Studierende der Chemie und der Biochemie im SS 00 am Dienstag, dem 14. Mai 00 Name:...Vorname:... Matrikelnummer:... Assistent:...Platz:... M U S T E R L Ö S U N G Aufgabe Punkte Summe der erreichten Punkte: 100 von 100 möglichen Punkten Beginn: Uhr, Bearbeitungszeit: Stunden Diese Seite bitte als Deckblatt für die Klausur verwenden. Jede Seite bitte mit Namen versehen! Um die Klausur zu bestehen, muss eine Mindestpunktzahl von 50 Punkten erreicht werden. Bitte verwenden Sie zur Bearbeitung Füller oder Kugelschreiber (keine rote Tinte, keinen Bleistift!). Lesen Sie bitte die Aufgabenstellung gründlich und beantworten Sie NUR das, was auch wirklich gefragt ist, unter Beachtung der Vorgaben! Machen Sie kenntlich, wenn ein Teil einer Aufgabe an anderer Stelle, etwa auf der Rückseite des Blattes, beantwortet wird. Schreiben Sie ordentlich und deutlich! Kurze Begründungen, die erkennen lassen, dass Sie den Sachverhalt verstanden haben, sind ausreichend. Bitte keine Romane als Antworten! Nur die Ruhe und viel Glück!!!

2 1. Klausur C, Ch/BC, SS 00 Name: Seite von 10 Aufgabe 1. (10 Punkte) Diskutieren Sie ausführlich (Art der Reaktionen, Triebkraft) den chanismus der Reaktion von 1 zu. 1 - gute Abgangsgruppe, tert. Carbeniumion 1. Schritt von S N 1-Subst. - 1,-Alkyl-shift + Minimierung der Ringspannung Angriff von als Nucleophil Eine S N -Substitution kann ausgeschlossen werden: ist nur ein mäßiges Nucleophil, sterische inderung am tert. Kohlenstoff

3 1. Klausur C, Ch/BC, SS 00 Name: Seite von 10 Aufgabe. (0 Punkte) a) Welches Substrat reagiert schneller in einer S N 1 Reaktion (kurze Begründung nötig). (10 P.) b) Welches Substrat reagiert schneller in einer E Reaktion (kurze Begründung nötig).(10 P.) Tip: -D Abbildungen der Startmaterialien sind hilfreich für die Diskussion). 4 ungünstige WW 4 4 Allgemein: Die equatoriale Lage der tert-butylgruppe ist energetisch stark bevorzugt! a) S N 1-Reaktion: In der bevorzugten Konformation bedingt die axiale Position von om in eine ungünstige WW (sterisch) in 4 ist keine sterische Spannung vorhanden => ist energetisch ungünstiger als 4, es muss also weniger Energie zum Carbeniumion aufgebracht werden (die C--Bindung ist geschwächt) => wird in einer S N 1-Reaktion rascher reagieren. b) E-Reaktion: E-Reaktionen laufen nur anti-periplanar ab! In der bevorzugten Konformation besitzt bereits die anti-anordnung von und 4 muss erst in die hochenergetische Konformation umgewandelt werden (ungünstig!) => wird auch in E-Reaktionen rascher reagieren.

4 1. Klausur C, Ch/BC, SS 00 Name: Seite 4 von 10 Aufgabe. Ausgehend von Cyclohexan, entwickeln Sie unter Angabe konkreter Reagenzien (keine Angabe von chanismen nötig) und Zwischenprodukten eine Synthese von: a) omcyclohexan b) -Cyclohexenol c) -thoxycyclohexen (15 Punkte) z.b. NBS, AIBN, T radikalische omierung A Base, z.b. K/Et z.b. NBS, AIBN, T radikalische omierung Allylstellung bevorzugt z.b. Chloramin T NaC / Cl 1. LiNR. + / oder 1.PhMg Na/ B Alternativer Weg: Summe 6 Punkte 1. Na. I C

5 1. Klausur C, Ch/BC, SS 00 Name: Seite 5 von 10 Aufgabe 4. Erklären Sie folgende Reaktionen anhand von chanismen unter besonderer Berücksichtigung von stereochemischen Sachverhalten. (15 Punkte) a) S Cl S Nachbargruppeneffekt: S N i, Inversion S Rückseitenangiff von S N, Inversion b) Cl (Racemat) Solvolyse: S N 1, kein Nachbargruppeneffekt möglich zu schwaches Nucleophil für S N planares sek. Carbeniumion => Racemat c) Cl Na - ist ein starkes Nuclephil => S N unter Inversion Pro Teilaufgabe 5 Punkte

6 1. Klausur C, Ch/BC, SS 00 Name: Seite 6 von 10 Aufgabe 5. (10 Punkte) Schlagen Sie eine zweistufige Synthese unter Angabe von konkreten Reagenzien, Reaktionsmechanismen und Zwischenverbindungen für die Umwandlung von Cyclohexenoxid (5) zu 1- thylcyclohexen (6) vor. 5 6 C 1.Li oder MgX. + / Nucleophiler Rückseitenangriff von " + " => trans! C (Racemat) T S 4 (kat) oder Ts oder saurer Ionenaustauscher -Eliminierung unter E1-Bedingungen (E wegen trans-stellung nicht möglich!) Bildung des thermodynamisch stabilsten Alkens

7 1. Klausur C, Ch/BC, SS 00 Name: Seite 7 von 10 Aufgabe 6. (10 Punkte) Geben Sie die Produkte an, die in einer E-Eliminierung von (S, 4R)--brom-4-methyl-hexan entstehen können (inkl. kurzer Begründung durch geeignete Formeln) E-Eliminierung: anti-eliminierung! Elimierung von -: Elimierung von -4: mögliche Konformationen für die Eliminierung Et Et Nur eine Konformation für die Eliminierung möglich! Stereozentrum an C-4 bleibt intakt

8 1. Klausur C, Ch/BC, SS 00 Name: Seite 8 von 10 Aufgabe 7. (0 Punkte) a) Wieviele Normalschwingungen haben die Moleküle, CS, CCl 4 und C 6? ( P.) linear: N-5 Normalschwingungen: : 1 (0.5 P) CS : 4 (0.5 P) gewinkelt: N-6 Normalschwingungen: CCl 4 : 9 (0.5 P) C 6 : 18 (0.5 P) b) Gezeigt sind die IR-Spektren von drei Isomeren mit der Summenformel C 6. Darunter ist für ausgewählte Absorptionsbanden die Durchlässigkeit (Transmittance) tabellarisch angegeben. Über welchen Frequenzbereich (in z) wurden die Spektren aufgenommen? Berechnen Sie den Maximal- und den Minimalwert. (Lichtgeschwindigkeit cm/s). ( P.) Frequenzbereich: 4000 cm -1 bis 400 cm -1 (1 P.) (Formel: c = ν λ) => = z bis z (1 P.) (1 P.) Identifizieren Sie in jedem Spektrum die intensivste Bande ausserhalb des Fingerprintbereichs und berechnen Sie die Wellenlänge einer dieser Absorptionsbanden ( P.) Spektrum 1: 1746 cm -1 entspricht cm bzw. 5.7 µm (1 P.) Spektrum : 400 cm -1 (abgeschätzt) entspricht cm bzw..9 µm (1 P.) Spektrum : 1716 cm -1 entspricht cm bzw. 5.8 µm (1 P.) rdnen Sie die IR-Spektren dem zugehörigen Molekül zu und begründen Sie Ihre Entscheidung anhand charakteristischer Absorptionsbanden. (1 P.) Spektrum 1 Je 1 Punkt für richtige Zuordnung, je Punkte für korrekte Begründung (siehe Seite 10!)

9 1. Klausur C, Ch/BC, SS 00 Name: Seite 9 von 10 Spektrum 1 Spektrum

10 1. Klausur C, Ch/BC, SS 00 Name: Seite 10 von 10 Spektrum Spektrum 1: C -Valenz: ca. 000 cm -1 C -Valenz: 1746 cm -1 (Ester) keine -Valenzschwingung => kann nur der Ester sein! Spektrum : Spektrum : -Valenz: ca. 400 cm -1 (Alkohol) C -Valenz: cm -1 keine C=-Valenzschwingung => muss der Alkohol sein! -Valenz: ca. 000 cm -1 (Säure) C=-Valenz: 1716 cm -1 (Säurecarbonyl) => kann nur die Carbonsäure sein!