Verwenden Sie keinen Bleistift für die Abgabe und heften Sie einzelne

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1 1 Lösung 6 AC/OC I, HS 2017 Name Assistent/in Verwenden Sie keinen Bleistift für die Abgabe und heften Sie einzelne 6.1 Konformationsanalyse a) Zeichnen Sie für 2-Methylbutan die Konformationen als Newman-Projektionen entlang der Bindung zwischen C2 und C3 für die Diederwinkel 0, 60, 120, 180, 240 und 300 in das Energiediagramm ein. Schätzen Sie die relativen Energien aller Konformationen ab. Erstellen Sie dazu ein Energiediagramm, auf dem die relativen potentiellen Energien der jeweiligen Konformationen gegen den Diederwinkel aufgetragen sind. destabilisierende Energie 4.9 kcal/mol 4.9 kcal/mol 4.2 kcal/mol 1.8 kcal/mol 0.9 kcal/mol 0.9 kcal/mo Diederwinkel Destabilisierende Wechselwirkungen ergeben sich durch die gauche-anordnung zweier Methylgruppen (0.9 kcal/ mol) oder die ekliptische Anordnung zweier Wasserstoffatome (1 kcal/mol), zweier Methylgruppen (2.5 kcal/mol) oder eines Wasserstoffatoms und einer Methylgruppe (1.4 kcal/mol). Die Gesamtenergie ergibt sich aus der Summe aller

2 2 Lösung 6 AC/OC I, HS 2017 Torsionsspannungen und gauche-wechselwirkungen. b) Zeichnen Sie jeweils eine Newman-Projektion von α-d-glucose entlang der Bindung zwischen C3 und C4 und entlang C1 und C2. OH HO HO O OH OH c) Einen Hinweis zur Stabilität von Bindungen erhält man, indem man den relativen Wärmegehalt eines Moleküls bestimmt. Dies erfolgt in der Regel durch Verbrennung. Diese Wärme wird als Verbrennungswärme ΔH bezeichnet. Jede CH 2 -Gruppe bringt ungefähr -658 kj/mol an Verbrennungswärme. Berechnet man mit diesem Wert die Verbrennungswärmen der Ringe und vergleicht mit den Messwerten sind die freigesetzten Wärmemengen oft grösser. C n H 2n O 2 n CO 2 + n H 2 O ΔH n Der Grund ist, dass die Moleküle gespannt sind, da sie vom idealen Bindungswinkel abweichen. i) Berechnen Sie die Spannungsenergie und die Spannungsenergie pro CH 2 - Gruppe. Ringgrösse ΔH in kj/mol (berechnet) ΔH in kj/mol (gemesen) Spannungsenergie In kj/mol Spannungsenergie Pro CH 2 -Gruppe in kj/mol

3 3 Lösung 6 AC/OC I, HS ii) Erklären Sie die Werte der Spannungsenergie für Cycloheptan, Cyclooctan und Cyclodecan. Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass die Spannung in den grösseren Ringen als Cyclohexan wieder zunimmt. Diese Spannung ergibt sich aus einer Kombination von Winkelspannung (Bayer-Spannnung), ekliptischer Stellung der Wasserstoffatomen (Pitzer- Spannung), gauche-wechselwirkungen und Abstossung von H-Atomen an gegenüberliegenden Seiten des Ringes. Die einzelnen Moleküle nehmen dann Konformationen an, in denen diese Spannung minimiert wird. Cycloheptan kann man sich al sein Cyclohexan in der Sesseform vorstellen, in dem eine Spitze um eine CH 2 -Gruppe erweitert ist. Dies ist jedoch nicht die stabiliste Konformation, da die Wasserstoffatome an C4 und C5 vollständig verdeckt stehen. Durch eine leichte Verdrehung um diese C-C binding entsteht eine günstigere Anordnung: Twist- Cycloheptan. Der Cyclooctan liegt überwiegend in einer Wannen-Sessel-Konformation, in geringerem Masse in der Kronenform vor: Der Cyclodecanring ist gross genug, um einige anti-konformationen zu ermöglichen. Trotzdem ist das Molekül, teilweise aufgrund von transannularen Wechelwirkungen zwischen Wasserstoffatomen, nicht spannungsfrei.

4 4 Lösung 6 AC/OC I, HS Nomenklatur aromatischer Strukturen a) Benennen Sie die folgenden Moleküle systematisch nach der IUPAC-Nomenklatur. b) Zeichnen Sie die folgenden Moleküle. 1,3,7-Trimethylnaphtalin

5 5 Lösung 6 AC/OC I, HS Brom-5-chloranthracen Laut IUPAC werden bei polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen die Lokanten für Substituenten, welche nur als Präfixe vorkommen, gemäss der alphabetischen Reihenfolge dieser Substituenten vergeben. 6.3 Nomenklatur polyzyklischer Strukturen a) Benennen Sie die folgenden Moleküle systematisch nach der IUPAC-Nomenklatur. b) Zeichnen Sie die folgenden Moleküle. Bicyclo[4.2.1]nonan

6 6 Lösung 6 AC/OC I, HS 2017 Tricyclo[ ,5 ]undecan Tetracyclo[ ,4.0 6,8 ]nonan