Übungsaufgaben zu den Teilen 1-4

Dr. C. Cabrele
I.
Naturstoffchemie-2004. Übungen
Heterocyclen
1. Schreiben Sie die chemischen Namen folgender Verbindungen:
H
N
S
O
N
H3COOC
1
2
3
4
2. Welches Produkt (Strukturformel und Name; auf die Stereochemie aufpassen!) entsteht aus der Reaktion von
trans-2-Buten mit Benzoepersäure? Zeichnen Sie den Reaktionsmechanismus.
3. Was ist Polyethylenglykol? Zeichnen Sie die Strukturformel.
4. Zeichnen Sie das SN2 Produkt folgender Reaktion:
CH3OH
O
H+
5. Glycerol, Phosphat, Linolsäure und Cholin sind die Bausteine wessen Moleküls? Schreiben Sie die Formel.
6. Der Neurotransmitter X kann im menschlichen Organismus aus den Aminosäuren Phenylalanin bzw. Tyrosin
synthetisiert werden. Im ersten Schritt der X-Biosynthese wird Tyrosin am C3-Atom der Phenylgruppe mit einer
zweiten Hydroxylgruppe ausgestattet und liegt damit als 3,4-Dihydroxyphenylalanin (DOPA) vor. Danach
decarboxyliert das Enyzm DOPA-Decarboxylase das entstandene Molekül zum biogenen Amin Dopamin. Durch
die Hydroxylierung der Seitenkette am Cβ mit Hilfe der Dopamin-Hydroxylase entsteht schließlich X; bei diesem
Reaktionsschritt ist Ascorbinsäure als Cofaktor beteiligt.
Zeichnen die Formel von DOPA, Dopamin und X, und benennen Sie X.
7. Warum sind Aflatoxine Krebserreger?
8. Zeichnen Sie die Strukturformel von (R)-Oxetan-2-carbonsäuremethylester (1), 3-(N-Methylamin)-azetidin (2) und
3-Ethylazetidin (3), und schlagen Sie eine Synthese für 3 vor.
9. Schreiben Sie die chemischen Namen folgender Verbindungen:
HO
OH
O
N
H
O
N
S
O
O
1
3
10. Welche proteinogene Aminosäure enthält einen Pyrrolidin-Ring? Zeichnen Sie die Strukturformel dieser
Aminosäure.
11. Furfural kann aus der Dehydratation (minus 3 Moleküle Wasser) von Xylose (einem Pentose) hergestellt werden.
Zeichnen Sie die Strukturformeln von Xylose und Furfural und beschreiben Sie den Reaktionsmechanismus.
12. Beschreiben Sie die Synthese von 2,3-Dimethyl-thiophen nach Paal-Knorr.
13. Reihen Sie die folgenden Verbindungen nach steigender Säurestärke (NH-Acidität) und begründen Sie Ihre
Zuordnung:
H
N
N
H
N
H
1
2
H
N
3
1
H
N
N
H
N
H
4
5
Dr. C. Cabrele
Naturstoffchemie-2004. Übungen
14. Warum ist die elektrophile Substitution auf Pyrrol in Position-2 bevorzugt?
15. Beschreiben den Säure-katalysierte Polymerisierungsprozess von Furan.
16. Mit welcher Verbindung (1a, 1b oder 1c) findet die folgende Diels-Alder Reaktion statt, und warum?
X
O
X
+
NH
90 °C
NH
O
O
O
1a: X=O
1b: X=N
1c: X=S
17. Die Strukturformel von Vitamin H (Biotin) ist folgende:
H
N
O
X
N
H
Biotin
COOH
Nennen Sie den Heteroatom X.
18. Wie ist Eisen (II) im Hämoglobin koordiniert?
19. Aus welchen Strukturelementen besteht Chlorophyll?
20. Beschreiben Sie den Mechanismus der Indolsynthese nach Fischer:
O
NH
NH2
OH
+
O
1-Phenylhydrazin
2-Oxopropionsäure
21. Die Verbindung 1 oxidiert in der Luft zu einem blauen Farbstoff. Welcher? Zeichnen Sie die Strukturformel.
OH
NaOH, Luft
N
H
1
22. Schreiben Sie die chemischen Namen folgender Verbindungen und schlagen Sie eine Synthese für 4 vor:
N
N
1
N
N
O
S
2
3
N
O
4
102
23. Beschreiben Sie den Mechanismus von der Peptidbindung-Hydrolyse bei der katalytischen Triade Asp
195
Ser in dem Enzym Chymotrypsin.
24. Benennen Sie ein Lactam-haltige Antibiotikum und zeichnen Sie seine Strukturformel.
25. Zeichnen Sie die Strukturformeln von Picolinsäure, Nikotinsäure und Isonikotinsäure.
II.Zucker
1. Zeichnen Sie D-Ribose in der offenen und α-furanosyl-Form.
2
57
, His ,
Dr. C. Cabrele
2. Zeichnen Sie α- und β-D-Glucopyranose in der Sessel-Konformation.
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3. Woraus bestehen Glykoside? Nennen Sie ein Beispiel.
4. Beschreiben Sie den Unterschied zwischen Maltose und Cellobiose und nennen Sie ihre Herkunft.
5. Glucose kann sowohl oxidiert wie auch reduziert werden. Beschreiben Sie die Ihnen bekannten Produkte.
6. Zeichnen Sie D- und L-Galaktose in der Fischer-Projektion.
7. Was versteht man unter den Begriff Mutarotation?
8. Wodurch unterscheiden sich Amylose und Cellulose, und welche Sekundärstrukturen bilden Sie?
9. Was ist Chitin? Aus welchen Monomeren ist es aufgebaut, wo kommt es vor?
10. Aus welchen Monomeren besteht Hyaluronsäure? Wo kommt sie vor?
III. Aminosäuren
1. Zeichnen Sie die Strukturformel von Glycin, L-Asparagin, D-Prolin, L-Isoleucin
2. Formulieren Sie das Dissoziationsgleichgewicht von Glutaminsäure: pK1(α-COOH), 2,2; pK2(γ-COOH), 4,3; pK3 (NH
),
2
9,7
3. Skizzieren Sie einen Weg zur Darstellung von L-Asparaginsäure
4. Zeichnen Sie die D- und L-Struktur von Alanin nach Fischer und CIP
5. Dansylchlorid ist ein fluoreszierendes Reagenz zur Markierung von primären und sekundären Amine. Skizzieren
Sie seinen Einsatz in der Aminosäuresequenz-Bestimmung von Peptiden.
6. Wie können Tyrosin- und Tryptophanreste in einem Peptid/Protein nachgewiesen werden. Wie kann man die
beiden Reste unterscheiden?
IV. Peptide
1. Zeichnen Sie die Struktur des folgenden Peptides: Ac – Ala – Leu - Asp(OtBu) – Phe – Lys(Boc) – NH2
2. Schlagen Sie eine Synthesemethode vor, um H – Ala – Lys – OH zu erhalten
3. Beschreiben Sie die Struktur folgendes Peptidtoxins und nennen Sie die vorhandenen Aminosäurereste:
4. Was ist ein Depsipeptid? Nennen Sie ein Beispiel.
5. Fmoc ist eine wichtige Schutzgruppe in der Peptidsynthese. Zum Schutz welcher Gruppen kann sie eingesetzt
werden und wie wird sie abgespalten?
6. Beschreiben Sie die Schritte der Festphasenpeptidsynthese und zeichnen Sie ein Synthese-Schema für das
Peptid Ac-Ala-Lys-Asp-Glu-Gly-OH
3