Prüfung 9 August 2010, Fragen und Antworten - (SS 2010) PDF

Preview

Summary

(SS 2010)...

Description

1 Institut für Organische Chemie der TU Braunschweig, Prof. Dr. Thomas Lindel

Klausur zur Vorlesung Grundlagen der Organischen Chemie (OC-1), SS 2010 9. August 2010 Name: Vorname: Matrikel-Nr.: Studienfach: Geplanter Abschluss: Unterschrift: Punkteverteilung

Aufg. 1

2

3

max. 10 10 10

4

5

10 10

6

7

10 10

8

9

10 11

10

10 10 10

12  10 120

erz. Schreiben Sie auf jede Seite oben Ihren Namen. Kein Bleistift. Sie benötigen mindestens 50 Punkte zum Bestehen der Klausur (Studierende der Fachrichtungen Chemie und Lebensmittelchemie: 60 Punkte). 13 Seiten inkl. Deckblatt, bitte nachzählen.

2 Aufgabe 1: a) Zeichnen Sie die Strukturformeln: (4R,5S,E)-5-Ethyl-4-propylnona-1,7-dien, (R,Z)5-((E)-Prop-1-enyl)non-2-en-6-in! (4 P)

b) Benennen Sie folgende Strukturen nach IUPAC, inkl. Stereochemie! (4 P)

c) Zeichnen Sie die Fischerprojektion der Furanose-Form von β-L-Ribose! Kommt LRibose als Baustein der RNA vor? (2 P)

3 Aufgabe 2: a) Zeichnen Sie das vollständige Epot-Diagramm aller Cyclohexan-Konformationen! Benennen Sie jeweils die an den Extremstellen befindlichen Konformationen. Nennen Sie den ungefähren Betrag einer der Energiedifferenzen. (5 P)

b) Zeichnen Sie die Vorzugskonformationen von Cyclopentan, Cyclohexen, 1,4Cyclohexadien, Cyclobutan! (4 P)

c) Existiert Cyclohexin? (1 P)

4 Aufgabe 3: a) Was passiert, wenn man (1R,4R)-4-tert.-Butylcyclohexyl-4-tosylat (ist dieses chiral?) mit Kaliumacetat in einem polar-aprotischen Lösungsmittel umsetzt? Formulieren Sie den Reaktionsmechanismus unter Beachtung der Stereochemie! Zeichnen Sie das Energiediagramm! Formulieren Sie das Geschwindigkeitsgesetz! (8 P)

b) Formulieren Sie die Arrhenius-Gleichung und benennen Sie die Parameter! (2 P)

5 Aufgabe 4: a) Nennen Sie Namen und Strukturen von 4 polar-protischen Lösungsmitteln! (2 P)

b) Durch welche Reaktion kann Diethylether Peroxide bilden? Welches entsteht bevorzugt? Durch welches Lösungsmittel kann Diethylether (meistens) ersetzt werden? (3 P)

c) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung (Summenformeln) der Verbrennung von Tetrahydrofuran zu Wasser und Kohlendioxid! (2 P)

d) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung (Summenformeln) der Verbrennung von Pyridin zu Wasser, Kohlendioxid und Stickstoffdioxid! (2 P)

e) Ist Pyridin unbegrenzt mit Wasser mischbar? (1 P)

6 Aufgabe 5: Vervollständigen Sie folgendes Reaktionsschema (10 P)!

O

AlCl 3

OH

TosCl, Pyr

NaI, Aceton

DBU

KMnO4

O3; PPh3 OH

OH

O

-

H2, Pd/C, rt NMe

7 Aufgabe 6: a) Zeichnen Sie die Strukturformeln: Zitronensäure, Äpfelsäure, Buttersäure, Ölsäure! (4 P)

b) Zeichnen Sie einen Harnstoff, ein Urethan, ein Guanidin! (3 P)

c) Formulieren Sie den Mechanismus der Umsetzung von Acetanhydrid mit Isopropanol! (3 P)

8 Aufgabe 7: Vervollständigen Sie folgendes Reaktionsschema (10 P)!

(ii) MeI

OsO4/H2O

O

OH

/ H+ OH

H2/PtO2, Druck

N

H2O/H+ NaIO 4

O OH MeMgB r

O

9 Aufgabe 8: a) Ordnen Sie folgende Einfachbindungen nach steigender Bindungsdissoziationsenergie: CH3-H, CH3-CH3, tBu-H, Cl-Cl, Ph-H, tBu-tBu, Bn-H Wie groß ist die BDE der CH-Bindung von Methan? (5 P)

b) Zeichnen Sie die Epot-Diagramme der Umsetzung von Isobutan mit F-Radikalen bzw. Br-Radikalen in der Gasphase. Welche Reaktion ist regioselektiver und warum? Was besagt das Hammond-Postulat? (5 P)

10 Aufgabe 9: Vervollständigen Sie folgendes Reaktionsschema (10 P)!

(i) BH3-THF

OH

O

OH

/H+

HO

O

NaBH4

O O

O

O O OAc NaOH/H2O

+

O O

+ Na +

11 Aufgabe 10: a) Was besagt die Regel von Markovnikov? (2 P)

b) Formulieren Sie den Mechanismus der Synthese von 1-Hexanol aus 1-Hexen durch Hydroborierung! (6 P)

c) Was passiert, wenn man eine Lösung von BH3-THF in Methanol gießt? Reaktionsgleichung! (2 P)

12 Aufgabe 11: a) Formulieren Sie den Mechanismus der Ozonolyse von Cyclopenten, Aufarbeitung mit PPh3! (6 P)

b) Formulieren Sie den Mechanismus der Reaktion von Cyclopenten mit KMnO4/H2O! (4 P)

13 Aufgabe 12: a) Was entsteht bei der Behandlung von Cyclohexanol mit 85proz. Phosphorsäure oberhalb von 120 °C? Formulieren Sie den Reaktionsmechanismus! (3 P)

b) Was entsteht bei der Behandlung von 1-Bromhexan mit Dicyclohexylethylamin bei 180 °C? Formulieren Sie den Reaktionsmechanismus! (4 P)

c) Was entsteht bei der Behandlung von (Chlormethyl)cyclohexan mit DBN (Struktur?)? (3 P)

1 Institut für Organische Chemie der TU Braunschweig, Prof. Dr. Thomas Lindel

Klausur zur Vorlesung Grundlagen der Organischen Chemie (OC-1), SS 2010 9. August 2010 Name:

MUSTER

Vorname: Margaret Matrikel-Nr.: Studienfach: Geplanter Abschluss: Unterschrift: Punkteverteilung

Aufg. 1

2

3

max. 10 10 10

4

5

10 10

6

7

10 10

8

9

10 11

10

10 10 10

12  10 120

erz. Schreiben Sie auf jede Seite oben Ihren Namen. Kein Bleistift. Sie benötigen mindestens 50 Punkte zum Bestehen der Klausur (Studierende der Fachrichtungen Chemie und Lebensmittelchemie: 60 Punkte). 13 Seiten inkl. Deckblatt, bitte nachzählen.

2 Aufgabe 1: a) Zeichnen Sie die Strukturformeln: (4R,5S,E)-5-Ethyl-4-propylnona-1,7-dien, (R,Z)5-((E)-Prop-1-enyl)non-2-en-6-in! (4 P)

b) Benennen Sie folgende Strukturen nach IUPAC, inkl. Stereochemie! (4 P)

(S)-6-Ethyl-5-methyl-5-propyloct-1-en, 3,3-Dimethylbicyclo[3.2.2]nonan

c) Zeichnen Sie die Fischerprojektion der Furanose-Form von β-L-Ribose! Kommt LRibose als Baustein der RNA vor? (2 P)

, nein. (1.5 P für Fischer-Projektion, 0.5 P für nein)

3 Aufgabe 2: a) Zeichnen Sie das vollständige Epot-Diagramm aller Cyclohexan-Konformationen! Benennen Sie jeweils die an den Extremstellen befindlichen Konformationen. Nennen Sie den ungefähren Betrag einer der Energiedifferenzen. (5 P)

b) Zeichnen Sie die Vorzugskonformationen von Cyclopentan, Cyclohexen, 1,4Cyclohexadien, Cyclobutan! (4 P)

klar, z. B. c) Existiert Cyclohexin? (1P) Nein.

4 Aufgabe 3: a) Was passiert, wenn man (1R,4R)-4-tert.-Butylcyclohexyl-4-tosylat (ist dieses chiral?) mit Kaliumacetat in einem polar-aprotischen Lösungsmittel umsetzt? Formulieren Sie den Reaktionsmechanismus unter Beachtung der Stereochemie! Zeichnen Sie das Energiediagramm! Formulieren Sie das Geschwindigkeitsgesetz! (8 P)

(2 Punkte für Mechanismus, 2 P für Diagramm, 1 P für chiral, je 1 P für Edukt, Produkt, Geschwindigkeitsgesetz) b) Formulieren Sie die Arrhenius-Gleichung und benennen Sie die Parameter! (2 P)

Parameter klar.

5 Aufgabe 4: a) Nennen Sie Namen und Strukturen von 4 polar-protischen Lösungsmitteln! (2 P) z. B. Wasser, Essigsäure, Ethanol, Methanol

b) Durch welche Reaktion kann Diethylether Peroxide bilden? Welches entsteht bevorzugt? Durch welches Lösungsmittel kann Diethylether (meistens) ersetzt werden? (3 P)

(0.5 P für Et2O-Struktur, 0.5 P für O2, 1 P für Peroxid) Ersetzung durch tert.-Butyl-methylether (1 P)

c) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung (Summenformeln) der Verbrennung von Tetrahydrofuran zu Wasser und Kohlendioxid! (2 P) klar.

d) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung (Summenformeln) der Verbrennung von Pyridin zu Wasser, Kohlendioxid und Stickstoffdioxid! (2 P) klar.

e) Ist Pyridin unbegrenzt mit Wasser mischbar? (1 P) Ja.

6 Aufgabe 5: Vervollständigen Sie folgendes Reaktionsschema (10 P)!

O EtCOCl AlCl 3

OH

TosCl, Pyr

OTos

NaBH4

NaI, Aceton

I

DBU

KMnO4

O3; PPh3 OH

OH

O

NaIO 4 - CH3CHO MeNH 2 H2, Pd/C, rt

NHMe

NMe

7 Aufgabe 6: a) Zeichnen Sie die Strukturformeln: Zitronensäure, Äpfelsäure, Buttersäure, Ölsäure! (4 P) klar.

b) Zeichnen Sie einen Harnstoff, ein Urethan, ein Guanidin! (3 P) klar.

c) Formulieren Sie den Mechanismus der Umsetzung von Acetanhydrid mit Isopropanol! (3 P) Edukt Acetanhydrid 1P, tetraedrisches Intermediat 1P, übriger Mech. 1P.

8 Aufgabe 7: Vervollständigen Sie folgendes Reaktionsschema (10 P)!

(i) LDA (ii) MeI

H2/Lindlar

OsO4/H2O

O OH

+

O

/H

O

OH

H2/PtO2, Druck

N

O O

H2O/H+

NH /H+ OH OH

O

NaIO 4

NaClO2 OH MeMgB r

O

OH

9 Aufgabe 8: a) Ordnen Sie folgende Einfachbindungen nach steigender Bindungsdissoziationsenergie: CH3-H, CH3-CH3, tBu-H, Cl-Cl, Ph-H, tBu-tBu, Bn-H Wie groß ist die BDE der CH-Bindung von Methan? (5 P) Cl-Cl (240 kJ/mol) < tBu-tBu (320 kJ/mol) < Bn-H (370 kJ/mol) < CH3-CH3 (375 kJ/mol) < tBu-H (400 kJ/mol) < CH3-H (440 kJ/mol) < Ph-H (470 kJ/mol)

b) Zeichnen Sie die Epot-Diagramme der Umsetzung von Isobutan mit F-Radikalen bzw. Br-Radikalen in der Gasphase. Welche Reaktion ist regioselektiver und warum? Was besagt das Hammond-Postulat? (5 P)

Hammond-Postulat: Exotherme Reaktionen verlaufen über Edukt-ähnliche Übergangszustände, endotherme über Produkt-ähnliche. Bromierung endothermer als Fluorierung (die sogar exotherm ist) => verschiedene Stabilitäten der 1- und 2-bromierten Produkte beeinflussen die potentiellen Energien der Übergangszustände stärker => verschiedenere Reaktionsgeschwindigkeiten => Bromierung selektiver zugunsten der 2-Position.

10 Aufgabe 9: Vervollständigen Sie folgendes Reaktionsschema (10 P)!

(i) BH3-THF

OH

(ii) H2O2, NaOH CrO3, H2SO4

DMSO, (COCl)2; NEt3

O

OH

/H+

HO

O

O

O

NaBH4

mCPBA

O O

O

Ac2O, Pyridin

O

O O OAc

O HO NaOH/H2O O O Na +

+

OH

O O

+ Na +

OH

11 Aufgabe 10: a) Was besagt die Regel von Markovnikov? (2 P)

b) Formulieren Sie den Mechanismus der Synthese von 1-Hexanol aus 1-Hexen durch Hydroborierung! (6 P) analog zu:

c) Was passiert, wenn man eine Lösung von BH3-THF in Methanol gießt? Reaktionsgleichung! (2 P) Bildung von B(OMe)3 + H2.

12 Aufgabe 11: a) Formulieren Sie den Mechanismus der Ozonolyse von Cyclopenten, Aufarbeitung mit PPh3! (6 P) analog zu:

b) Formulieren Sie den Mechanismus der Reaktion von Cyclopenten mit KMnO4/H2O! (4 P) analog zu:

13 Aufgabe 12: a) Was entsteht bei der Behandlung von Cyclohexanol mit 85proz. Phosphorsäure oberhalb von 120 °C? Formulieren Sie den Reaktionsmechanismus! (3 P)

Mechanismus: E1 (auszuformulieren)

b) Was entsteht bei der Behandlung von 1-Bromhexan mit Dicyclohexylethylamin bei 180 °C? Formulieren Sie den Reaktionsmechanismus! (4 P)

Mechanismus: E2 (auszuformulieren) c) Was entsteht bei der Behandlung von (Chlormethyl)cyclohexan mit DBN (Struktur?)? (3 P)

mit...