B 1 Pflanzliche Abwehrstoffe

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B 1 Pflanzliche Abwehrstoffe

Manche Pflanzen reagieren auf Bedrohungen aus ihrer Umwelt mit spezifischen Abwehrstoffen. Eine Klasse dieser Stoffe bilden die Terpene. Eine andere Klasse sind aromatische Verbindungen. Hierzu gehören Salicylsäuremethylester (Winter- grünöl) und Nicotin.

1 Die Terpene leiten sich formal vom Isopren (2-Methylbut-1,3-dien) ab.

1.1 Zur Beurteilung der Reaktivität von Isopren kann der Energieumsatz dienen, der bei der Hydrierung der Verbindung auftritt.

Für die Hydrierwärmen der Verbindungen But-1-en, Isopren und Pent-1,4- dien kommen folgende Werte in Frage:

a) -126 kJ/mol, b) -236 kJ/mol, c) -253 kJ/mol.

Ordnen Sie diese Werte den Verbindungen zu und begründen Sie Ihre

Aussage! [6 BE]

1.2 Bei der Addition von Hydrogenchlorid (HCl) an Isopren wird von

verschiedenen möglichen Produkten bevorzugt 3-Chlor-3-methylbut-1-en gebildet.

Formulieren Sie den Reaktionsmechanismus, der zur Bildung dieses Produktes führt, und erläutern Sie unter Mitverwendung von Grenzstruktur- formeln den experimentellen Befund, dass 3-Chlor-3-methylbut-1-en

bevorzugt gegenüber 1-Chlor-3-methylbut-2-en gebildet wird! [10 BE]

2 Wintergrünöl wird als Geruchsstoff in der Parfümindustrie verwendet.

OH

CH₂OH

OH

COOH

OH

COOCH₃

Salicylalkohol Salicylsäure Salicylsäuremethylester Abb.1: Strukturformeln von Salicylalkohol, Salicylsäure und Salicylsäure-

methylester

2.1 Industriell kann Salicylsäuremethylester in zwei Stufen aus Salicylalkohol hergestellt werden. Nach einer Synthesevorschrift von 1838 wird dabei zunächst Salicylalkohol mit saurer Kaliumdichromat-Lösung oxidiert und das Oxidationsprodukt in einem zweiten Schritt zu Salicylsäuremethylester umgesetzt.

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Formulieren Sie die Strukturformelgleichungen für die oben beschriebene Bildung von Salicylsäuremethylester! Bei Redoxgleichungen sind die Teilgleichungen zu berücksichtigen. Nicht an der Reaktion beteiligte

Molekülbestandteile können abgekürzt werden. [8 BE]

2.2 Salicylsäure dient als Ausgangsstoff für die Gewinnung des Medikaments Acetylsalicylsäure. In einem bereits 1885 entwickelten Verfahren zur

technischen Herstellung des Anions der Salicylsäure wird Kohlenstoffdioxid mit Natriumphenolat bei 120-140 °C unter hohem Druck umgesetzt. Die dabei stattfindende Carboxylierung kann als elektrophile Substitution am Phenolat-Ion beschrieben werden. Hierbei wirkt Kohlenstoffdioxid als Elektrophil.

Formulieren Sie unter Verwendung von Strukturformeln den Reaktions-

mechanismus für die beschriebene Synthese! [7 BE]

2.3 Salicylsäure gehört zur Gruppe der Hydroxybenzoesäuren. Das bei der Deprotonierung von Salicylsäure entstehende Anion wird durch Ausbildung einer intramolekularen Wasserstoffbrücke stabilisiert.

Zeigen Sie dies mithilfe einer Strukturformel des Anions und vergleichen Sie die Acidität von Salicylsäure mit der von 4-Hydroxybenzoesäure!

Begründen Sie Ihre Aussage! [4 BE]

3 Tabakpflanzen erzeugen in den Wurzeln das Alkaloid Nicotin. Es wird in den Blättern eingelagert und dient dort der Abwehr von Fraßinsekten.

Neben dem natürlich vorkommenden (-)-Nicotin kommt das isomere

Alkaloid (-)-Anabasin im Tabak vor. Synthetisch lässt sich auch (+)-Nicotin herstellen.

N N CH₃

H

N

N H H

Abb. 2: Strukturformeln von Nicotin (links) und Anabasin (rechts) Erläutern Sie an diesen drei Verbindungen die vorliegenden Isomerietypen!

[5 BE]

_______

[40 BE]