2. Klausur zur Vorlesung
„Einführung in die organische Chemie“
WS 03/04 16.02.2004
Vorname (bitte deutlich schreiben):
Nachname (bitte deutlich schreiben):
Matrikelnummer:
Studiengang:
o Chemie (Diplom) o Chemie (Lehramt) o BMC
o sonstiges: _____________
Semester:
Aufgabe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 gesamt
Erreichbare
Punkte 15 7 7 10 5 7 5 10 10 10 14 100
Erreichte Punkte
Die Antwort zu jeder Aufgabe bitte auf das jeweilige Blatt schreiben! Sie können auch die Rückseite mitbenutzen! Lösungen auf selbst mitgebrachten Blättern werden nicht akzeptiert. Schreiben Sie auf jedes Blatt Ihren Namen!
Erlaubte Hilfsmittel: Taschenrechner, Stift
Viel Glück!
Vor- und Nachname:
Musterlösung
Aufgabe 1 (15 Punke)
Wie kann man folgende Verbindungen ausgehend von Benzol darstellen?
a) m-Bromanilin
b) 4-Chlornitrobenzol c) p-Isopropylbenzolsulfonsäure
Geben Sie Zwischenprodukte, Reagenzien und – falls notwendig – Katalysatoren an!
(Keinen vollständigen Mechanismus!)
Lösung:
NO2 NO2
Br
NH2
Br HNO3
(H2SO4)
Br2 (FeBr3)
a)
Reduktion (Zn/ HCl)
Cl Cl
NO2 Cl2
(AlCl3)
HNO3 (H2SO4)
b)
SO3H Cl
(AlCl3)
H2SO4
c)
Vor- und Nachname:
Musterlösung
Aufgabe 2 (7 Punkte)
a) D-Galaktose wird mit Phenylhydrazin umgesetzt. Schreiben Sie die Reaktionsgleichungen der Phenylosazonbildung auf!
b) Geben Sie die Strukturformel der Hexose an, die das gleiche Phenylosazon wie D-Galaktose bildet!
Lösung:
a) Reaktionsgleichung:
b)
OH H
H O
H
H O
H
OH H
OH O H
C N H O
H
H O
H
OH H
OH C N
H N
H C6H5
NH C6H5 HO H H O
H
H O
H
OH H
OH O H
D-(+)-Galaktose
NH NH2
NH2
C N H O H
H O H
OH H
OH C N
H N
H C6H5 NH C6H5 OH
H H O H
H O H
OH H
OH O H
D-(+)-Galaktose
3
2 H2O NH3
+ +
+
+
Vor- und Nachname:
Musterlösung
Aufgabe 3 (7 Punkte)
Wie lässt sich das Dipeptid Phe-Ser gezielt darstellen? Formulieren Sie schematisch alle Einzelschritte der von Ihnen vorgeschlagenen Synthese inklusive Knüpfung der Peptid- Bindung!
N H2
O H OH
N H2 O H
O H OH
Phenylalanin Phe
Serin Ser Lösung:
1. Schutz der Aminogruppe durch Z-Schutzgruppe
H2N
OH
O
H
NH HO O
H
O O
2. Schutz der Carboxygruppe durch Veresterung
N H2 O H
O
H OH OH
N H2 O H
O H O
+
(H+)
3. Aktivierung der freien Carboxygruppe (DCC) und Knüpfung der Peptidbindung
HN
OH
H O O
+
O H2N
OH O
O
H
N C
+ N
- H
N C NH
O HN
HN
H O
O O
OH O
O
H
4. Abspaltung der Schutzgruppen ergibt das Dipeptid
Vor- und Nachname:
Musterlösung
Aufgabe 4 (10 Punkte)
Ordnen Sie die folgenden Gruppen nach abnehmender Carbonylreaktivität (R steht als Abkürzung für einen Alkylrest):
-CO2H, -CO2R, -CO2-, -C(O)Cl, -C(O)OC(O)R, -C(O)R, -C(O)NR2, -C(O)R Geben Sie eine Begründung für Ihre Reihenfolge!
Lösung:
O O O
O OR
O NR2
O OH
O O O
Cl
O
R
-
> > > > > >
Das C- Atom in Carbonylverbindungen ist umso reaktiver, je größer die Elektrophilie des C- Atoms ist. Der Rest am C-Atom übt folgenden Einfluß aus:
• -I, -M-Substituenten steigern die Reaktivität
• +I, +M-Substiuenten senken die Reaktivität
Säurechloride -I > +M Anhydride -I > +M
Ketone +I Ester +M > -I
Amide +M > -I Säure +M > -I
Säureanion +M, +I
Vor- und Nachname:
Musterlösung
Aufgabe 5 (5 Punkte)
Formulieren Sie die Cyclo-oxo-Tautomerie für D-Mannose mit Hilfe der Fischer- Projektionen. Wie werden die zwei Tautomere genannt?
Lösung:
H HO
H HO
OH H
CH2OH OH H
O H
H HO
H HO
OH H
CH2OH O H
H OH
H HO
H HO
OH H
CH2OH O H
HO H
α−Form β−Form
Vor- und Nachname:
Musterlösung
Aufgabe 6 (7 Punkte)
Ordnen Sie folgende Verbindungen nach steigender Reaktivität in einer aromatischen elektrophilen Substitution! Erklären Sie diese Unterschiede mit Hilfe der elektronischen Effekte!
a) Benzol b) Benzonitril c) Phenol d) Toluol e) Nitrobenzol
Lösung:
e) < b) < a) < d) < c)
Nitrobenzol (e) -M, -I stark desaktivierend Benzonitril (b) -M, -I deaktivierend
Benzol (a) Nullpunkt der Skala Toluol (d) +I aktivierend
Phenol (c) +M > -I stark aktivierend
Vor- und Nachname:
Musterlösung
Aufgabe 7(5 Punkte)
Zwei Milchsäuremoleküle bilden bei Wasserentzug cyclische Ester, die als Lactid bezeichnet werden.
a) Zeichnen Sie die Strukturformel von Lactid!
b) Kondensation von mehreren Milchsäure-Molekülen führt zu einem Polymer (Polylactid). Formulieren Sie die Reaktionsgleichung!
Strukturformel der Milchsäure:
Lösung:
O O
O O
OH
O 2 OH
- 2 H2O
OH O
HO
n
- n H2O O
O
n
OH
O
OH
Vor- und Nachname:
Musterlösung
Aufgabe 8 (10 Punkte)
Gibt man zu einer Lösung von Acetophenon (Methylphenylketon) und 4-tert. Butyl- benzaldehyd Natriumhydroxid, so findet eine Reaktion statt. Das Reaktionsprodukt ist ein hellgelber Feststoff (= großes konjugiertes System).
a) Erklären Sie anhand des Reaktionsmechanismus, welche Reaktion stattfindet!
b) Ein Pratikant hat in der Eile beim Ansetzen des Versuches das Acetophenon vergessen. Findet trotzdem eine Reaktion statt? Falls ja, welche (Gleichung)?
Falls nein, warum nicht?
Lösung zu a)
O
- NaOH, + H2O
O
Na
+
O H
O O Na
+ NaOH, - H2O
O
Lösung zu b)
Keine Aldolkondesation wie in a), sondern Cannizarro-Reaktion:
H O
2 2 NaOH
O
+
COO
+ 2 Na
Vor- und Nachname:
Musterlösung
Aufgabe 9 (10 Punkte)
Sie sollen in einer möglichst selektiven Reaktion 1-Pentylamin aus dem entsprechenden Bromid herstellen.
a) Warum können Sie das entsprechende Bromid nicht einfach mit Ammoniak umsetzen, um 1-Pentylamin zu bekommen?
b) Welches Verfahren wählen Sie stattdessen?
c) Erklären Sie dieses Verfahren anhand des Reaktionsmechanismus! Geben Sie zusätzlich den Namen aller an dieser Reaktion beteiligten (organischen) Edukte an!
Lösung:
a) NH3 wird mehrfach alkyliert. Man erhält ein Reaktionsgemisch.
b) Gabriel Synthese c)
NH O
O
+ KOH - H2O
N O
O
K
Br +
N O
O
4
- KBr
Hydrolyse oder Hydrazinolyse HOOC
HOOC +
NH2
Phthalimid
1-Brompentan
Vor- und Nachname:
Musterlösung
Aufgabe 10 (10 Punkte)
a) Welche(s) Produkt(e) erhält man, wenn man trans-1-Chlor-4-iso- propylcyclohexan längere Zeit mit Natriumethanolat erhitzt? Art der Reaktion?
b) Wie sehen der Mechanismus und das (die) Produkt(e) aus, wenn man statt des Ethanolats reines Ethanol verwendet?
Berücksichtigen Sie bei Ihren Antworten stereochemische Aspekte!
Lösung:
a) Eliminierung
Cl
+ 2 NaOEt
+
2 - 2 HCl
b) SN2
Cl H O H
Cl H
O H
H O
- Cl +
cis trans
δ+
δ−
H O H
- H
Vor- und Nachname:
Musterlösung
Aufgabe 11 (14 Punkte)
Vervollständigen Sie folgende Reaktionsschamata!
+ NBS, AIBN Br
HO
OH
OH
+ KMnO4
CO2 + H2O
O
N
O
+ H2N NH2
+
NH O
NH
O
H2N
Vor- und Nachname:
Musterlösung
Br
+
1.) +
2.) + H2O
Mg Br
+ H2O
H
OH O
Mg
Cl OH
NO2 O2N
NO2
+ 3 NO2 Cl
NO2 O2N
NO2
+ OH
