Aufgaben zu Kap

1
Name ..................................
Matrikel-Nr. ..............................
Klausur zum 3. ten Teil des Pflichtmodul "Vertiefende Anorganische
Chemie"
12. Februar 2010 (9.00-10.00 Uhr, Kl. Hs + SR014)
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
3P
2
2P
5
3
3P
8
4
5
6
2.5P 2P
4P
10.5 12.5 16.5
7
4P
20.5
8
9
3P
1.5P Maximale Punktzahl = 25
23.5 25
Erreichte Punktzahl =
Viel Erfolg !
Teil III, Supramolekulare Chemie.............................................................................
2
1) Auf welche Effekte sind die Stabilitätsunterschiede der folgenden Kalium-Komplexe
im Wesentlichen zurückzuführen. Geben Sie jeweils an, ob die genannten Phänomene
eher entropischer oder enthalpischer Natur sind (3 P)?
O
O
O
O
O
O
O
K+
O
O
K+
O
O
N
K+
O
O
K/M–1
O
O
O
102.0
1
O
O
K+ O
O +K
N
O
O
O
106.1
O
1010.0
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
Komplextyp:
Podat
Coronat
Kryptat
K/M-1
102.0
106.1
1010.0
Effekt
Chelateffekt (0.5 P)
makrozyklischer Effekt (0.5 P)
makrobizyklischer E. (0.5 P)
Natur
entropisch (0.5 P)
enthalpisch (0.5 P)
enthalpisch (0.5 P)
2) Skizzieren Sie die Struktur eines 1:1-Komplexes zwischen einem Guanidinium-Ion
und einem Carboxylat-Anion. Welche nichtkovalenten Wechselwirkungen liegen vor?
(2 P).
eine ionische WW (0.5 P)
2 H-Brückenbindungen (0.5 P)
H2N
HN
NH
H
H
O
O
R
(1 P)
Teil III, Supramolekulare Chemie.............................................................................
3
3) Erläutern Sie, wie man nach Richman-Atkins, ausgehend von Diethylentriamin
und Diethylengylkol, den folgenden Aza-Kronenether synthetisieren kann. Geben Sie
alle Zwischenstufen und Reagentien an (3 P):
N
H
O
O
H
N
NH2
NLiTs
NHTs
TsCl
0.25
0.25
LiH
O
O
O
NH2
py
0.25
DMF
0.25
NLiTs
NHTs 0.25
A
OH
OTs
0.25
TsCl
O
B
O
py
0.25
OH
OTs
0.5
H , T
N
Ts
A+B
O
0.25
O
O
Ts
N
N
H
+
0.5
O
H
N
4) 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 Strategien, um eine starke und selektive
Bindung von Gast-Molekülen zu erreichen (2.5 P)?
--------------------------------------------------------------------------------------------------------- multiple und simultane Wirt-Gast-Wechselwirkungen (0.5 P)
- komplementäre Bindungsstellen von Wirt u. Gast (Übereinstimmung von Zahl, Art
und Anordnung) (0.5 P)
- Präorganisation von Wirtsmolekülen (0.5 P)
- Kombination von Wechselwirkungen (0.5 P)
- allosterische Effekte (0.5 P)
Teil III, Supramolekulare Chemie.............................................................................
5) Erklären Sie den Unterschied zwischen thermodynamischen und kinetischen
Templateffekt (2 P).
--------------------------------------------------------------------------------------------------------Thermodynamischer Templateffekt: Verschiebung eines Gleichgewichts (1 P).
Kinetischer Templateffekt: Organisation der Reaktanden (1 P).
6) Skizzieren Sie das Prinzip der metallionendirigierten Synthese von [2]-Catenanen (4
P).
Y
X
X
X
D
D
Y
Y
1P
D
D
X
1P
D
D
D
D
D
D
Y
1P
1P
7) Nennen Sie vier wichtige Typen nicht-kovalenter Wechselwirkungen, die bei
aromatischen Ringen auftreten können. Geben Sie jeweils ein Beispiel an (4 P).
--------------------------------------------------------------------------------------------------------CH...-Brücken
Aromat/Aromat
z.B.
H
1P
OH
OH...NH...-Brücken
H
z.B.
1P
K
Kation...Wechselwirkungen
1P
Charge-TransferWechselwirkungen
1P
z.B.
A
z.B.
D
A = Acceptor (z.B. F, NO2, CHO)
D = Donor (z.B. OMe, NMe2)
4
Teil III, Supramolekulare Chemie.............................................................................
5
8) Setzt man den Cyclophan-Rezeptor 1 mit den Verbindungen 2a und 2b in CDCl3 um,
bilden sich 1:1-Komplexe. Sagen Sie zunächst die Struktur der Verbindungen vorher.
Erklären Sie anschließend mit Ihrem Strukturmodell, welche Verbindung die stabilere
ist (3 P).
O
O
N
H
N
H
H
N
H
N
O
O
O
HN
O
O
NH
O
O
2a
2b
O
1
--------------------------------------------------------------------------------------------------------O
O
N
H
O
O
H
O
O
N
H
N
H
O
N
O
N
O
O
O
H
N
H
N
O
3a
N
H
H
N
H
O
H
N
O
3b
1P
Bei der Verbindung 3b können zusätzlich zu den vier NH...-Wasserstoffbrücken 1P
zwei NH...-H-Brücken 1P auftreten. Verbindung 3b sollte daher stabiler sein. Dies
wird durch das Experiment bestätigt.
9) Für die meisten H-Brücken wird oft eine lineare Vorzugsgeometrie gefunden.
Erklären Sie diese Beobachtung (Skizze) (1.5 P).
--------------------------------------------------------------------------------------------------------Bei der linearen Anordnung ist die elektrostatische Abstoßung am geringsten (1.5 P).