Aufgaben zu Kap

1
Teilklausur Nr. 1 zur Vorlesung
„Nanochemie“
2. Semester Masterstudiengang Chemie
Vorlesungsteil „Supramolekulare Chemie“
Modulnummer 13-121-0223
7. Juni 2011, 10.15-11.00 Uhr, R. 015
Name (in Druckbuchstaben) ................................................
Eingelegte Zusatzblätter .....................................................
Ich bestätige hiermit, dass keine Gründe für einen Rücktritt von der Prüfung bestehen.
Unterschrift …………………………………………………
Matrikel-Nr. (Bitte deutlich schreiben) ..............................
Schreiben Sie sauber und ordentlich! Für nicht lesbare Ausdrücke können leider
keine Punkte vergeben werden. Tragen Sie zur Sicherheit auf jeden Klausurbogen Ihren
Namen und Ihre Matrikelnummer ein. Taschenrechner dürfen verwendet werden. Für
Überlegungen und Berechnungen können die Rückseiten der Klausurbögen verwendet
werden.
1
5
5
2
5
10
3
5
15
4
2
17
5
5
22
6
4
26
7
6
32
8
6
38
Viel Erfolg !
9
8
46
10
4 Maximale Punktzahl 50
50 Erreichte Punktzahl
Teil 1, Nanochemie........................................................................................................
1) Die Hauptziele bei der Erforschung der molekularen Erkennung sind die Steuerung
der Selektivität von Wirtmolekülen und die Maximierung der Bindungsenergien von
Wirt-Gast-Komplexen. Nennen Sie fünf Designstrategien, um eine starke und selektive
Bindung von Gast-Molekülen zu erreichen (5 P)!
2) Geben Sie jeweils ein typisches Beispiel für folgende Wirt-Typen an: Carcerand,
Cryptophan, Calixaren, Resorcaren, Spherand (5 P).
2
Teil 1, Nanochemie........................................................................................................
3
3) Vervollständigen Sie folgende Schemata (5 P).
HO
O
O
TsCl
OH
O
Pyridin
TsCl
NH2
N
H
NH2
0.5 P
A
2 NaH
Pyridin
B
0.5 P
A + B
0.5 P
HBr
DMF
CH3CO2H
0.5 P
0.5 P
TsCl, Py
0°C
OTs
OH
N
H
HO
O
2
0.5 P
1
0.5 P
3
TsCl, Py
O
OTs
0°C
4
O
O
OTs
5
0.5 P
1. NaH/DMF
3
2.
O
OTs
O
O
OTs
1P
Teil 1, Nanochemie........................................................................................................
4
4) Welche nichtkovalenten Wechselwirkungen eignen sich zur Bindung von Anionen (2
P)?
5) Wie wird Cucurbit[6]uril hergestellt (3.5 P)? Welche nichtkovalenten
Bindungswechselwirkungen liegen in 1:1-Komplexen mit ,-Diaminen in saurer
Lösung vor (1.5 P)?
O
N
O
N
N
N
N
N
O
N
N
N
N
N
N
N
O
O
N
N
N
N
O
O
O
O
O
N
N
N
N
N
N
N
O
O
Teil 1, Nanochemie........................................................................................................
6) Erklären Sie die im Vergleich zu Diethylentriamin beobachtbare Erniedrigung bzw.
Erhöhung der pKb1- bzw. pKb2-Werte von Triazacyclononan (4 P). (pKB: NHMe2 = 4.23,
NH2Me = 4.37, NMe3 = 5.18, NH3 = 5.72)!
H2 N
H
N
H
N
NH2
HN
NH
Erniedrigung
pKb1 = 1.40
pKb1 = 4.16
pKb2 = 4.98
Erhöhung
pKb2 = 6.45
7) Mit welchen der folgenden Moleküle bildet Wasser keine Clathrate: He, Ne, H2, Ar,
Kr, Xe, Cl2, Br2, CO2, Ethan, Propan, n-Heptan, Ethanol, MeNH2? Geben Sie jeweils
eine kurze Begründung an (6 P).
5
Teil 1, Nanochemie........................................................................................................
8) Schlagen Sie ausgehend von 4-tert-Butyl-Calixaren eine Synthese für folgende
Verbindung vor. Verwenden Sie vereinfachte Molekülformeln wie gezeigt (6 P).
SH
SH
SH
SH
HS
9) Schlagen Sie eine Synthese für folgendes Molekül vor (8 P)!
H
4
6
Teil 1, Nanochemie........................................................................................................
7
10) Käfigmoleküle können Reaktionen beschleunigen. Nennen Sie mindestens vier
Faktoren, die dabei eine wesentliche Rolle spielen (4 P)?