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Chemisches Praktikum für Studierende der Humanmedizin, der Zahnheilkunde und Biologie/Lehramt Fachbereich Chemie der Philipps-Universität Marburg 2. Klausur zum 2. Praktikumsteil (OC) vom 25.07.17 NAME; VORNAME……………………………………………. Matrikel-Nr.…………………. (Druckbuchstaben) geboren am……………………… in…………………………………………………… HM ( )/ZHK ( )/B_L3 ( ) im …...….. Fachsemester ……………………………………… (eigenhändige Unterschrift) Hinweise zur Klausur 1. Die Klausur besteht aus 11 Blättern. 2. Teilnahmeberechtigt sind nur zugelassene Praktikumsteilnehmer des laufenden Semesters (siehe Abschnitt D der Hinweise zum Praktikum). Klausuren können dann nicht gewertet werden, wenn die Teilnahmeberechtigung fehlerhaft als gegeben angesehen wurde. Die Teilnehmer müssen sich durch einen Lichtbildausweis ausweisen können (Praktikumsausweis, Personalausweis etc.). 3. Es dürfen nur die vorgedruckten Bögen genutzt werden. Antworten sind zu kennzeichnen, sonst werden sie nicht bewertet. 4. Täuschungen und Täuschungsversuche führen zum Nichtbestehen der Klausur. 5. Jede richtig beantwortete Aufgabe wird mit 10 Punkten bewertet. Es können Teilpunkte gegeben werden. 6. Das Ergebnis von Berechnungen muss aus dem Rechenweg nachvollziehbar sein. 7. Verwendung von schwarzer bzw. blauer Kugelschreiber- oder Schreibtinte. (kein Bleistift oder rote bzw. grüne Farbe) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 S

Chemisches Praktikum für Studierende der Humanmedizin, der ... · (siehe Abschnitt D der Hinweise zum Praktikum). Klausuren können dann nicht gewertet werden, wenn die Teilnahmeberechtigung

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Chemisches Praktikum für Studierende der Humanmedizin, der

Zahnheilkunde und Biologie/Lehramt

Fachbereich Chemie der Philipps-Universität Marburg

2. Klausur zum 2. Praktikumsteil (OC) vom 25.07.17 NAME; VORNAME……………………………………………. Matrikel-Nr.…………………. (Druckbuchstaben) geboren am……………………… in…………………………………………………… HM ( )/ZHK ( )/B_L3 ( ) im …...….. Fachsemester ……………………………………… (eigenhändige Unterschrift)

Hinweise zur Klausur 1. Die Klausur besteht aus 11 Blättern. 2. Teilnahmeberechtigt sind nur zugelassene Praktikumsteilnehmer des laufenden Semesters

(siehe Abschnitt D der Hinweise zum Praktikum). Klausuren können dann nicht gewertet werden, wenn die Teilnahmeberechtigung fehlerhaft

als gegeben angesehen wurde. Die Teilnehmer müssen sich durch einen Lichtbildausweis ausweisen können (Praktikumsausweis, Personalausweis etc.).

3. Es dürfen nur die vorgedruckten Bögen genutzt werden. Antworten sind zu kennzeichnen, sonst werden sie nicht bewertet.

4. Täuschungen und Täuschungsversuche führen zum Nichtbestehen der Klausur. 5. Jede richtig beantwortete Aufgabe wird mit 10 Punkten bewertet. Es können Teilpunkte

gegeben werden. 6. Das Ergebnis von Berechnungen muss aus dem Rechenweg nachvollziehbar sein. 7. Verwendung von schwarzer bzw. blauer Kugelschreiber- oder Schreibtinte. (kein Bleistift oder rote bzw. grüne Farbe)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 S

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________________________ (N a m e) Aufgabe 1 – 10 Punkte Erläutern Sie anhand einer geeigneten Skizze des Ethens (H2C=CH2), aus welchen Bindungstypen die Kohlenstoff-Kohlenstoff und Kohlenstoff-Wasserstoff Bindungen aufgebaut sind (6 Punkte). Welche Hybridisierung liegt bei den C-Atomen des Ethens und welche bei den C-Atomen des Ethans vor (4 Punkte)? Anmerkung: Das Identifizieren der jeweiligen s- und π-Bindungen genügt für die zu vergebenden Punkte, selbst wenn die Orbitale, aus denen diese Bindungen aufgebaut werden, nicht explizit gekennzeichnet werden!

C–H-s-Bindungendurch Überlappung vonsp2-Orbitalen der C-Atome und s-Orbitalen der H-Atome(2P für alle s-Bindungen)

(2P für s-Bindung)

(2P für π-Bindung)

sp2 (1P) sp2 (1P)

sp3 (1P) sp3 (1P)C–H-s-Bindungendurch Überlappung vonsp2-Orbitalen der C-Atome und s-Orbitalen der H-Atome(2P)

(2P)

(2P)

sp2 (1P) sp2 (1P)

sp3 (1P) sp3 (1P)

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Aufgabe 2 – 10 Punkte Bitte geben Sie an, ob es sich bei den folgenden Verbindungspaaren um identische Moleküle, um Isomere oder um verschiedene Moleküle handelt. Geben Sie gegebenenfalls an, welche Art von Isomerie vorliegt!

HOHO HO

OH

1 1’

2 2’

CO2HHO2COH

OH HO

HO OH

O

O

OH

3 3’

4 4’

OHO

H

OHH

H

OHOHH H

OHHO

HO

OH

OH

OH

OH

tBu

MeMe

tBuMeMe

5 5’

OHMe Et

OH

Ph

(Isomere (1P), Diastereomere (1P))

(identisch (2P)

(verschieden (2P)

(Isomere (1P), Diastereomere (1P))

(Isomere (1P), Enantiomere (1P))

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Aufgabe 3 – 10 Punkte Welches der beiden Kationen 6 und 7 ist stabiler? Begründen Sie Ihre Antwort durch eine geeignete Skizze der jeweiligen Kationen und erläutern Sie stichwortartig, welche Orbitalwechselwirkungen sich in welchem Kation besonders stabilisierend auswirken.

CHH

H

6

CCH3H3C

CH3

7

C H σC–HHσC–H

HσC–H

keine Stabilisierung derpositiven Ladung durchbindende Orbitale

(2P für Skizze)

CC

H

HH

(4P für Skizze und 1P für mindestens eine Andeutung der Orbitalwechselwirkungen)

σC–H

H

H

HH

Stabilisierung der positiven Ladung durch 3 C–H-σ-Bindungen (3P)

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Aufgabe 4 – 10 Punkte

Bitte sagen das Produkt der unten skizzierten Reaktion von Benzol (8) unter den gegebenen Bedingungen vorher. Untermauern Sie Ihren Vorschlag durch eine detaillierte Zeichnung des Reaktionsmechanismus.

HNO3/H2SO4

8

Produkt ?

O N OH

OO S O

OOH H

O N OH2

O

–H2ONO

ONitroniumion

O2N H

mesomere Grenzstrukturen

NO2

–HNitrobenzol

±HSO4–

2P 2P 2P

2P (egal, ob eine oder alle Grenzstrukturen)

2P

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Aufgabe 5 – 10 Punkte

a) Skizzieren Sie alle mesomeren Grenzstrukturen des Anisols (9) und erläutern Sie anhand Ihrer Darstellung stichwortartig, an welchen Positionen vorzugsweise Elektrophile angreifen (8 Punkte).

b) Geben Sie mit einer kurzen Begründung an, ob die gezeigten Verbindungen 10 und 11 aus

der jeweiligen Reaktion von Anisol (9) unter den entsprechenden Bedingungen als Hauptprodukte entstehen können (2 Punkte).

9

OMe

2P 2P 2P

Für diese Punkte genügt es, nur die Grenzstrukturenzu zeichnen (auch ohne Mesomerie- und Elektronenpfeile)

Alle Positionen, die formal eine negative Ladung tragen,werden vorzugsweise durch Elektrophile angegriffen (2P)

Me Me Me Me

9

OMeH2SO4

10

OMe

SO3H

9

OMeHNO3, NaNO2

11

OMe

NO2

möglich, da OMe o/p-dirigiert (1P)

nicht möglich, da OMe o/p-dirigiert (1P)

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Aufgabe 6 – 10 Punkte Zeichnen Sie den Mechanismus der Reaktion von tert-Butylbromid (Me3CBr) mit Wasser (H2O) (7 Punkte). Um welchen Reaktionstyp handelt es sich (1 Punkt)? Würde die Reaktion schneller verlaufen, wenn Sie statt Wasser eine verdünnte wässrige NaOH-Lösung verwendeten? Begründen Sie in einem kurzen Satz Ihre Antwort (2 Punkte).

BrMe

MeMe

CH2C CH3CH3

tert-Butylkation(2P für Struktur)

langsamH O

Wasser(schwaches Nu)

+ schnell

–Br– OHMe

MeMe

1P (für korrekten Bindungsbruch)

1P (für nucleophilen Angriff)

2P (Produkt)

H

1Pfür Gegenion

Es handelt sich um eine SN1 Reaktion (1P)

SN1 Reaktionen hängen nur von der Elektrophilkonzentration ab (1P),sodass ein reaktivieres Nucleophil keinen Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit hat (1P).

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Aufgabe 7 – 10 Punkte Bitte benennen Sie die jeweilige funktionelle Gruppe (nicht die ganze Verbindung!) in den Strukturen 12-21.

Ph Me

SH

Me OH

O

Me O

MeMe Me

H

O

O

O

O

O

NH2

Me OHN MeMe

Me

Me Cl

O

Me Me

O

12 13

14 15

1617

18 19

20 21

Thiol oder Mercaptan (1P)

Ether (1P)

Anhydrid oderCarbonsäureanhydrid (1P)

Alkohol (1P)

Säurechlorid oderCarbonsäurechlorid (1P)

Carbonsäure (1P)

Aldehyd (1P)

Amid oderCarbonsäureamid (1P)

Amin (1P)

Keton (1P)

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Aufgabe 8 – 10 Punkte

a) Geben Sie den genauen, stereochemischen Verlauf der elektrophilen Addition von Brom an

die Alkene 22 und 23 an (6 Punkte)!

b) Wie viele und welche Art von Isomeren können jeweils in den oben gezeigten Reaktionen entstehen (3 Punkte). Aus Verbindung 22 können Enantiomere entstehen (2P), aus Alken 23 wird nur ein Produkt gebildet (1P)

c) Erläutern Sie kurz, ob aus beiden Reaktionen dasselbe Produkt entstehen könnte oder nicht (1 Punkte)? Nein, da die Reaktion stereospezifisch ist und folglich die Konfiguration der Edukte die der Produkte bestimmt (1P)

EtEt

EtEt

Br2

Br2

Produkt ?

Produkt ?

22

23

BrBrH H

Br

Br

BrBr

Et Et Et Et Et Et

BrBr

Et Et+

Enantiomere

gemäßgestrichelterPfeile

gemäßungestrichelterPfeile

BrBrEt H

Br

Br

BrBrEt

Et H Et Et Et

BrBr

Et Et+

identisch!

gemäßgestrichelterPfeile

gemäßungestrichelterPfeile

1P für Bromiraniumion

1P für elektrophilen Angriff

1P Produkte

1P für Bromiraniumion

1P für elektrophilen Angriff

1P Produkt

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Aufgabe 9 – 10 Punkte

a) Zeichnen Sie alle Stereoisomere des 1,2-Dimethylcyclohexans (24) in der jeweils energieärmsten Sesselkonformation. Geben Sie jeweils die Position (axial oder äquatorial) der Substituenten an (9 Punkte)!

b) Welches Stereoisomer ist das energetisch das ungünstigste und warum (1 Punkt)?

MeMe

24

Me

Me MeMe Me

Me

2P 2P 2P

äquatorial(0.5P)

äquatorial(0.5P)

äquatorial(0.5P)

äquatorial(0.5P)

äquatorial(0.5P)

axial(0.5P)

energetischam ungünstigsten1,3-diaxiale Spannung Me/Hgauche-Wechselwirkungen1P

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Aufgabe 10 - 10 Punkte

Handelt es sich bei den Strukturen 25-30 jeweils um eine chirale oder achirale Verbindung? Bitte bestimmen und kennzeichnen Sie die absolute Konfiguration mit R oder S an den stereogenen Zentren der chiralen Verbindungen.

25

(achiral)

26

(chiral)

27

(chiral)

28

(achiral)

29

(achiral)

30

(chiral)

HO tBu

CHO

HH

HOH OH

HOH Me

NH2

CO2H

HO OH H

OH

Et

Me

OMeHOOH

R

SS

S

1P 1P 1P

1P 1P 1P

1P

1P1P

1P