Musterlösung OC 2

2. Klausur
1. Aufgabe
a) Formulieren Sie den Mechanismus der durch Hydroxid-Ionen katalysierten AldolAddition und Aldol-Kondensation zwischen den beiden unten gezeigten Molekülen.
1P
1P
O
O
H
O
OH
O
+
H2O
1P
O
H
OH
O
O
H
1P
1P
O
O
H2O
OH
1P
OH
b) Bei der abschließenden Eliminierung können zwei Produkte entstehen. Zeichnen Sie die
beiden möglichen Isomere und bezeichnen Sie die Stereochemie der Produkte.
1P
1P
O
O
1P
Stereochemie:
(E)
- Isomer
Stereochemie:
(Z)
- Isomer
1P
2. Klausur
2. Aufgabe
a) Zeichnen Sie von der unten gezeigten Verbindung alle möglichen Stereoisomere und
kennzeichnen Sie eindeutig in welcher stereochemischen Beziehung (enantiomer,
diastereomer, identisch) die Isomere zueinander stehen.
1P
1P
Cl
Cl
Cl
identisch
Cl
NH
1P
NH
Cl
NH
Cl
diastereomer
1P
diastereomer
Cl
diastereomer
1P
1P
Cl
Cl
NH
enantiomer
Cl
NH
1P
b) Wie nennt man ein 1:1 Gemisch von Enantiomeren ?
Racemat 1 Punkt
c)
Racemate kann man durch eine chemische Umsetzung trennbar machen. Welche
Eigenschaft muss das Reagenz für eine solche Umsetzung besitzen ?
- chiral, nur 1 Enantiomer 1 Punkt
d) Wie viele Stereoisomere existieren maximal für eine Verbindung, die n Stereozentren
aufweist ?
Es existieren maximal 2n Stereoisomere. 1 Punkt
2. Klausur
3. Aufgabe
a) Welche physikalische Eigenschaft ist für die Auftrennung von Aminosäuren bzw.
Proteinen durch Chromatographie an Kieselgel entscheidend ?
Polarität oder Hydrophilie/Hydrophobie. 2 Punkte
b) Wie berechnet man den Rf-Wert einer Substanz ?
Wegstrecke Substanz/Wegstrecke Laufmittelfront 2 Punkte
c)
Welche physikalische Eigenschaft ist für die Auftrennung von Aminosäuren bzw.
Proteinen durch Elektrophorese entscheidend ?
Ladung 2 Punkte
d) Definieren Sie den Begriff "Katalysator".
Ein Katalysator ist eine Substanz, die die Aktivierungsenergie einer Reaktion herabsetzt
und damit die Gleichgewichtseinstellung beschleunigt. Sie geht unverändert aus der
Reaktion hervor, verändert jedoch nicht die Thermodynamik der Reaktion 3 Punkte
e) Welche Biomoleküle fungieren in der belebten Natur als Katalysatoren ?
Proteine bzw. Enzyme 1 Punkt
2. Klausur
4. Aufgabe
a) Zeichnen Sie die allgemeine Formel eines Tripeptids, das aus L-Aminosäuren besteht.
O
H 2N
R
R
N
H
O
H
N
O
3P
OH
R
-1.5 P wenn Stereochemie falsch
b) Zeichnen Sie die mesomere Grenzstruktur der Amidbindung, die den partiellen
Doppelbindungscharakter verdeutlicht.
O
O
R'
R
N
H
c)
2P
R'
R
N
H
Zeichnen Sie die Fischer-Projektion von L-Phenylalanin
in der Form, die im sauren
Medium (pH = 1) überwiegend vorliegt.
COOH
H
NH3
CH2Ph
3P
Jeweils –1 Punkt wenn Seitenkette,
Protonierung oder Stereochemie falsch
d) Durch welches Reagenz lassen sich Aminosäuren
chromatographieplatten farbig nachweisen ?
Ninhydrin 2 Punkte
z.B.
auf
Dünnschicht-
2. Klausur
5. Aufgabe
a) Zeichnen Sie bitte die Produkte der folgenden Reaktionen und benennen Sie die im
Verlauf der Reaktionen neu gebildeten funktionellen Gruppen.
+
NH
NH2
O2N
O2N
O
NH
N
NO2
1P
NO2
Hydrazon
1P
H
O
(kat.)
+
HO
O
OH
O
1P
Vollacetal
O
1P
O
+
Cl
1P
H2N
N
H
1P
(Carbonsäure)amid
b) Markieren Sie bitte alle Stereozentren der folgenden Verbindungen mit einem Stern (*).
Bedenken Sie bei Ihren Antworten, dass jeder falsch zugeordnete Stern zu einem Punkt
Abzug führt.
N
H
N
Cl
OH
*
*
O
S
1P
H
*
N
O
S
*
N
OAc
O
H2 N
1P
O
COOH
2P
2. Klausur
6. Aufgabe
a) Markieren Sie für beide Bausteine der Saccharose das anomere Zentrum (Pfeil) und
geben Sie dessen Konfiguration ( oder ) an.
HO
HO
OH
O
HO
HO
O
O
HO
OH
OH
je 1 Punkt pro Pfeil und Konfiguration
b) Handelt es sich bei der Saccharose um einen reduzierenden oder nicht-reduzierenden
Zucker ?
nicht-reduzierend 1 Punkt
c)
c) Geben Sie eine chemische Nachweisreaktion an, durch die sich reduzierende von
nicht-reduzierenden Zuckern unterscheiden lassen.
Fehling- oder Tollens-Probe (Umsetzung mit Silber(I), Silberspiegel) 2 Punkte;
EINE Antwort genügt
d) Benennen Sie das reduzierende Disaccharid, das durch Hydrolyse des Stärkebestandteils
Amylose erhalten wird, sowie dessen Monosaccharid-Bausteine.
Maltose 2 Punkte
2 x Glucose 1 Punkt
2. Klausur
7. Aufgabe
Die Saccharose wird in unserem Körper zunächst in ihre beiden Monosaccharid-Bausteine
hydrolysiert. Die hieraus resultierende Glucose wird dann in der Glycolyse zunächst in
Fructose-1,6-bisphosphat umgewandelt, welches dann durch Aldolase B in zwei C3Bausteine aufgespalten wird.
2-
O PO3
2-
O
O PO3
HO
Glucose
O
HO
H
Dihydroxyacetonphosphat
H
OH
H
OH
OH
H
OH
O PO32-
O PO32-
O
OH
H
2P
O PO32-
Fructose-1,6-bisphosphat
Glycerinaldehyd3-phosphat
a) Dihydroxyacetonphosphat wird zur weiteren Verwertung in der Glycolyse in
Glycerinaldehyd-3-phosphat umgewandelt. Zeichnen Sie in das obige Schema das
Intermediat, das hierbei durchlaufen wird (Hinweis: Keto-Enol-Tautomerie).
b) Wie nennt man die chemische Reaktion, in der die Fructose unter C-C-Bindungsbruch in
die beiden C3-Bausteine gespalten wird ? (Hinweis: Die Rückreaktion, d.h. die Kupplung
von zwei Molekülen (Aldehyd und Keton) unter C-C-Bindungsbildung, wurde von Ihnen
im Praktikum durchgeführt)
Retro-Aldolreaktion 2 Punkte bei Aldolreaktion 1 Punkt
c)
Phosphoenolpyruvat ist ein sogenanntes "energiereiches" Phosphat, das in der Lage ist,
sein Phosphat auf ADP zu übertragen. Vervollständigen Sie bitte das unten gezeigte
Schema.
2P
2P
O
ADP
O P
O
O
ATP
OH
O
O
Phosphoenolpyruvat
O
O
O
O
O
Enolpyruvat
Pyruvat
d) Die Reaktion von Phosphenolpyruvat zu Pyruvat ist stark exotherm. Was ist die Ursache
für den großen Energiegewinn (1 Satz) ?
Nach Übertragung des Phosphats kann das Enol in die energetisch viel günstigere
Keto-Form tautomerisieren 2 Punkte
2. Klausur
8. Aufgabe
a) - Zeichnen Sie das Produkt der unten gezeigten Reaktion.
- Ergänzen Sie die Partialladungen der Aldehydfunktion.
- Geben Sie an, welcher der Reaktionspartner als Nucleophil bzw. als
Elektrophil reagiert.
1P
Elektrophil
1P
Nucleophil
H
- H2O
+
H
O
+
N
H2 N
-
2P
1P
Imin
b) Die temporäre Bildung eines Imins ist auch beim Sehprozess von großer Bedeutung.
Welcher Aldehyd wird an eine Lysin-Seitenkette des Rhodopsins gekuppelt ?
Retinal (Vitamin A)
c)
1 Punkt
Eine weitere biologisch wichtige Reaktion, die Sie im Verlauf der Vorlesung
kennengelernt haben, ist die Transaminierung, die z.B. für den Aminosäureabbau
genutzt wird. Vervollständigen Sie die Reaktionsgleichung.
O
R
O
O
OH
NH2
- H 2O
R
2P
Aminosäure
OH
N
HO
O
HO
R
OH
Isomerisierung
und
Hydrolyse
-Ketosäure
OH
O
NH2
Imin O
HO
O
OH
O
O
-Ketoglutarat
1P
OH
O
O
L-Glutamat
1P
2. Klausur
9. Aufgabe
a) Bennen Sie die eingekreisten funktionellen Gruppen des Oseltamivirs.
A) Ether
1 Punkt
B) Alken
1 Punkt
C) Carbonsäureester
1 Punkt
D) prim. Amin
1 Punkt
E)
1 Punkt
Carbonsäureamid
b) Zeichnen Sie die allgemeine Struktur eines Fettes.
O
O
R
O
O
O
c)
O
R
2P
R
Aus welchen Untereinheiten sind die Bausteine (Nucleotide) der RNA aufgebaut ?
Phosphorsäure (-diester) 1 Punkt
D-Ribose (Zucker) 1 Punkt
Nucleobase
1 Punkt
2. Klausur
10. Aufgabe
Für die Reaktion R-X + Nu
R-Nu + X findet man folgendes Reaktionsdiagramm:
A
jeweils 1 P
G
C
A
B
B
R
R-X
D
R-Nu
Reaktionskoordinate
a) Vervollständigen Sie das Freie-Enthalpie-Diagramm der Reaktion, indem Sie den
zutreffenden Buchstaben A – E in die leeren Kreise setzen:
A - Übergangszustand
B - Aktivierungsenergie
C - Zwischenstufe
D - Freie Reaktionsenthalpie
E - Gleichgewichtskonstante
b) Bei der obigen Reaktion handelt es sich um eine SN1-Reaktion (nucleophile Substitution).
Geben Sie das Geschwindigkeitsgesetz der Reaktion für die Abnahme an R-X an.
–d [R-X]/dt = k1 * [R-X] 1.5 Punkte
c)
Die Reaktion läuft in zwei
geschwindigkeitsbestimmend ?
Schritten
ab.
Welcher
dieser
Schritte
ist
Der erste Schritt ist geschwindigkeitsbestimmend. 1.5 Punkte
d) Wie verändert sich die Geschwindigkeit einer nucleophilen Substitution, die nach dem
SN2-Mechanismus abläuft, wenn Sie die Konzentration des Nucleophils verdoppeln ?
verdoppelt sich auch 1 Punkt