Basisprüfung Allgemeine Chemie (Teil OC) Montag, 3. September 2007

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1 Basisprüfung Allgemeine Chemie (Teil C) Montag, 3. September 2007

2 1. Nomenklatur (20 Pt) 1.1 (10Pt) Benennen Sie die Verbindungen A - D nach IUPAC inkl. stereochemischer Deskriptoren. A B C D N

3 1.2 (10 Pt) Zeichnen Sie die Strukturformeln folgender Verbindungen E) (R)-(1-Phenylprop-2-inyl)butanoat F) 2,5-Bis(tert-butyl)bicyclo[2.2.0]hexa-2,5-dien G) (S)-1,3-Dinitrobuta-1,2-dien ) 4-(Fur-3-yl)-4-methylpentanal

4 2. Symmetrieelemente, Punktgruppen und Topizität (17 Pt.) 2.1 (7 Pt) Bestimmen Sie die Symmetrieelemente und Punktruppen folgender Verbindungen: A) B) C) N 3 C C 3 C C 3 3 C N B Welche Moleküle(s) besitzen ein permanentes Dipolmoment? 2.2 (10 Pt) Geben Sie die Topizitäten fur die gefragten Wasserstoffatome in den folgenden Moleküle: sind sie ()omotop, (E)nantiotop, (D)iastereotop oder (V)erschieden? a b Br c a b c Moleküle A Moleküle B Moleküle A Moleküle B a zu b a zu b a zu c a zu c

5 c d b b c d a a Moleküle C Moleküle D Moleküle C Moleküle D a zu b a zu b a zu d a zu c b zu c d zu c

6 3. Konformationsanalyse und Stereochemie (20Pt) 3.1 (5 Pt) Erklären Sie am Beispiel von 1,2-Dichlorethan folgende 5 Begriffe mit ilfe von Newman-Projektionen: Ekliptisch Konformer Übergangszustand Pitzer-Spannung synperiplanar 3.2 (5 Pt) Zeichnen Sie beide Sessel -Konformere von cis-decalin (= cis-decahydronaphthalin) und geben Sie an, welches von beiden stabiler ist.

7 3.3 (3 Pt) Zeichnen Sie beide Konformere (C1, C2) von cis-1-chlor-3-fluorcyclohexan und berechnen Sie mittels den gegebenen A-Parametern die Gleichgewichtskonstante K bei T = 300 K (R = 2.0 cal K -1 mol -1 ). Welches Konformer ist stabiler? Substituent A [= ΔG (eq ax)] / kcal mol -1 F C1 C2 3.4 (3 Pt) Wiederholen Sie Aufgabe 3.3 für beide Konformere (T1, T2) von trans-1-chlor-3- fluorcyclohexan. T1 T2 3.5 (3 Pt) Zeichnen Sie in einem Energiediagramm alle 4 Konformere (C1, C2, T1, T2) inkl. relativer Energie in kcal/mol ein (stabilstes Konformer: E rel = 0 kcal/mol). E rel /kcalmol (1 Pt) Liefert die cis oder die trans-verbindung die höhere Verbrennungswärme?

8 4. ybridisierung und Aromatizität (20 Pt.) 4.1 (7.5 Pt) Eine der 20 natürlich vorkommenden Aminosäuren ist istidin: N N 2 N a) Geben Sie die ybridisierung aller Atome ausser Wasserstoff an. (2.5 Pt.) b) istidin ist in verschiedenen reaktiven Zentren von Biomolekülen präsent. So werden beispielsweise primäre Alkohole durch Zink-haltige Enzyme abgebaut (metabolisiert). Darin ist das Zn 2+ -Ion an ein Stickstoffatom des istidinheterocylus koordiniert. Markieren Sie in obigem Molekül das entsprechende Stickstoffatom, zeichnen Sie das freie Elektronenpaar ein und begründen Sie Ihre Antwort. (2 Pt.) c) Zeichnen Sie die ybridorbitale von einem sp, einem sp2 und einem sp3 hybridisiert Kohlenstoffatom (3 Pt.)

9 4.2 (6 Pt) Klassieren Sie folgende vier Moleküle nach ihrer Aromatizität. Verwenden Sie die Ausdrücke aromatisch, anti-aromatisch und nicht aromatisch. (Bei C können Sie davon ausgehen, dass das Molekül planar ist.) A B C D E F

10 4.3 (1.5 Pt) Wie lautet die Definition von Aromizität nach E. ückel? (ückel-regel) 4.4 (5 Pt) Phenyldiazomethan PhCN 2 ist ein relativ stabiler Vertreter der Diazoverbindungen. Im Gegensatz zum hoch explosiven Diazomethan C 2 N 2 zersetzt sich Phenyldiazomethan bei Raumtemperatur nicht schon durch Erschütterung. Zeichnen Sie alle Resonanzstrukturen von Phenyldiazomethan und erklären Sie den Stabilitätsunterschied zu Diazomethan anhand der Resonanzstrukturen. Vergessen Sie nicht eventuell auftretende Formalladungen anzugeben.

11 5. Thermodynamik: Resonanzenergien (8 Pt.) Pentansäure (1) besitzt 2 Resonanzstrukturen und ist deshalb stabiler als 5- ydroxypentanal (2), das zwar auch eine ydroxy- und Carbonylgruppe besitzt, diese aber im Gegensatz zu 1 räumlich getrennt sind. Ziel dieser Aufgabe ist die Berechnung der Stabilisierung von 1 gegenüber Da die Bildungsenthalpien von keinem dieser Moleküle bekannt ist, müssen wir die Resonanzstabilisierung anhand von isodesmischen Reaktionen an Essigsäure herausfinden. Dazu sind folgende Moleküle und deren Standardbildungsenthalpie [Δ f ] gegeben: -484 kj/mol -85 kj/mol -166 kj/mol -235 kj/mol kj/mol kj/mol

12 a) (3 Pt) Zeichnen sie eine isodesmische Reaktion zur Bestimmung der Resonanzstabilisierung von Essigsäure und berechnen sie anschliessend die Resonanzstabilisierungsenergie. b) (1 Pt.) Auch deprotonierte Essigsäure ist resonanzstabilisiert. Zeichnen sie die wichtigsten Lewis-Strukturen (Grenzstrukturen) auf. c) (3 Pt.) Berechnen sie nun die Resonanzstabilisierungsenergie von deprotonierter Essigsäure indem sie wiederum zuerst eine isodesmische Reaktion aufzeichnen und dann den Wert berechnen. d) (1 Pt.) Sowohl protonierte als auch deprotonierte Essigsäure besitzt mehrere Grenzstrukturen. Woher kommen die unterschiedlichen Stabilisierungsenergien dann?