Musterlösung OC 1

1. Klausur
1. Aufgabe
Für die Reaktion R-X + Nu → R-Nu + X findet man folgendes Reaktionsdiagramm:
a) Vervollständigen Sie das Freie-Enthalpie-Diagramm der Reaktion, indem Sie den
zutreffenden Buchstaben A – D in die leeren Kreise setzen:
A - Zwischenstufe
B - Freie Reaktionsenthalpie
C - Übergangszustand
D - Aktivierungsenergie
b) Bei der obigen Reaktion handelt es sich um eine SN1-Reaktion (nucleophile Substitution).
Bitte geben Sie das Geschwindigkeitsgesetz der Reaktion für die Abnahme an R-X an.
–d [R-X]/dt = k1 * [R-X]
c)
Die SN1-Reaktion läuft in
geschwindigkeitsbestimmend?
1.5 Punkte
zwei Schritten
ab.
Welcher dieser
Schritte ist
Der erste Schritt ist geschwindigkeitsbestimmend. 1.5 Punkte
d) Welche Größe im oben gezeigten Reaktionsdiagramm beeinflusst direkt die
Gleichgewichtskonstante K einer Reaktion ?
Freie Reaktionsenthalphie oder ∆G°
1 Punkt
1. Klausur
2. Aufgabe
a) Zeichnen Sie die Formel eines Dipeptids, das nur aus L-Serin besteht, sowie die
mesomere Grenzstruktur dieses Dipeptids, die die Amidresonanz verdeutlicht.
b) Zeichnen Sie die Fischer-Projektion von D-Phenylalanin
COOH
in der Form, die im sauren
H
NH3
CH2Ph
Medium (pH = 1) überwiegend vorliegt.
2P
1 P wenn Seitenkette
oder Stereochemie
oder Protonierung
falsch
c) Welche physikalische Eigenschaft ist für die Auftrennung von Aminosäuren bzw.
Proteinen durch Elektrophorese bestimmend?
Gesamtladung
1.5 Punkte
d) Bei
welchem
pH-Wert
wandern
elektrophoretischen Auftrennung nicht?
isoelektrischer Punkt
e)
Aminosäuren/Peptide/Proteine
bei
der
1.5 Punkte
Was ist der Unterschied zwischen "essenziellen" und "nicht-essenziellen" Aminosäuren
(1-2 Sätze)?
Essenzielle AS können nicht von unserem Körper synthetisiert werden und
müssen daher über die Nahrung aufgenommen werden. 2 Punkte
1. Klausur
3. Aufgabe
Die Isomaltose ist ein Disaccharid, also aus zwei Monosacchariden aufgebaut, die durch eine
glycosidische Bindung verknüpft sind.
HO
HO
OH
O
α
β
HO
O
HO
HO
O
OH
HO
a)
Markieren Sie für beide Bausteine das anomere Zentrum (Pfeil) und geben Sie dessen
Konfiguration (α oder β) an.
je 1 Punkt pro Pfeil und Konfiguration
b) Nennen Sie ein Biopolymer, das als Baustein die Isomaltose aufweist.
Stärke ( Amylopektin) oder Glycogen 1 Punkt
c)
Handelt es sich bei der Isomaltose um einen reduzierenden oder nicht-reduzierenden
Zucker ?
reduzierend 1 Punkt
d) Wie heißen die beiden Bausteine der Saccharose?
Glucose und Fructose 2 Punkte
e)
Welche enzymatische Reaktion findet bei Menschen, die Lactoseintoleranz zeigen, nur in
sehr geringem Ausmaß statt?
Hydrolyse der Lactose zu Glucose und Galactose 2 Punkte
1. Klausur
4. Aufgabe
a)
Formulieren Sie den Mechanismus der basischen Esterspaltung für das gezeigte Molekül.
O
+ OH
1P
HO O
O
O
1P
O
+ H
O
irreversibel
O
O
O
+
O
2P
1P
1 Punkt für:
H
O
H
O
H
+
O
als einzige korrekte Strukturen
b) Obwohl die ersten Schritte der basischen Esterhydrolyse Gleichgewichtsreaktionen sind,
ist die Gesamtreaktion irreversibel. Warum ist dies so?
Die starke Base Alkoholat deprotoniert die Carbonsäure irreversibel. 2
Punkte
c)
Worin unterscheiden sich die saure und basische Esterhydrolyse bezüglich der
Stöchiometrie der Reagenzien?
sauer: katalytische Mengen Säure 1.5 Punkte
basisch: stöchiometrische Mengen an Base 1.5 Punkte
1. Klausur
5. Aufgabe
a)
Zeichnen Sie von der unten gezeigten Verbindung alle möglichen Stereoisomere und
kennzeichnen Sie eindeutig, in welcher stereochemischen Beziehung (enantiomer,
diastereomer) die Isomere zueinander stehen.
O
OH
enantiomer
O
O
1P
0.5 P
1P
O
Ph
O
Ph
O
OH
Ph
OH
diastereomer
1P
diastereomer
diastereomer
1P
1P
O
O
O
OH
Ph
O
enantiomer
Ph
OH
0.5 P
b) Was ist ein Racemat ?
1:1-Gemisch aus 2 Enantiomeren 1 Punkt
c)
Unter welchen Bedingungen lassen sich Racemate mittels Chromatographie trennen?
bei Verwendung einer chiralen festen Phase 1 Punkt
d) In der Vorlesung haben Sie eine chemische Methode zur Racematspaltung kennengelernt,
die die unterschiedlichen Eigenschaften von Enantiomeren und Diastereomeren ausnutzt.
Erklären Sie die Vorgehensweise (1 – 2 Sätze).
Überführung des Racemats in ein Gemisch aus Diastereomeren durch Umsetzung mit einer
enantiomerenreinen Verbindung, dann Auftrennung der Diastereomere und Spaltung
2 Punkte
1. Klausur
6. Aufgabe
Die Phenylketonurie (PKU) war die erste Erbkrankheit, die man mit einem ursächlich
biochemischen Defekt in Verbindung bringen konnte. Namensgebend für die Krankheit ist
das Phenylpyruvat (B), das bei PKU-Erkrankten akkumuliert und mit dem Urin
ausgeschieden wird.
2P
O
PKU
O
OH
OH
O
NH2
A
Phenylpyruvat (B)
Name der Aminosäure ?
2P
Phenylalanin
normaler
Abbauweg
2P
O
1P
O
OH
H2 N
NH2
HO
C
D
Name der Aminosäure ?
Tyrosin
NH2
1P
Stickstoffhaltiges Endprodukt
des Aminosäureabbaus
Harnstoff
2P
Bitte beantworten Sie folgende Fragen, indem Sie das oben gezeigte Schema
vervollständigen.
a)
Bitte zeichnen und benennen Sie die Aminosäure A, die von Menschen mit PKU nicht
auf normalen Weg abgebaut wird, sondern durch eine Transaminierungsreaktion in
Phenylpyruvat (B) umgewandelt wird.
b) Phenylpyruvat (B) tritt bei gesunden Menschen nicht im Urin auf, da die Aminosäure A
hier zunächst in para-Stellung zur Aminosäure C hydroxyliert wird. Bitte zeichnen und
benennen Sie diese Aminosäure.
c)
Im Verlauf des Aminosäureabbaus im Körper wird intermediär Ammoniak gebildet.
Dieser wird nicht direkt ausgeschieden, sondern zunächst in einem weiteren Molekül D
fixiert. Bitte zeichnen und benennen Sie dieses stickstoffhaltige Endprodukt D des
Aminosäureabbaus.
1. Klausur
7. Aufgabe
a) Formulieren Sie den Mechanismus der unten gezeigten Reaktion des primären Amins mit
dem Aldehyd. Wie nennt man das gebildete Produkt ?
1P
1P
H
+
H2N
H2 N
H
O
O
H -shift
0.5 P
- H2O
H
H
N
H
N
1P
0.5 P
OH
Imin
1P
1P
b) Zeichnen Sie das Produkt, das man bei der Umsetzung des unten gezeigten
Hydrazinderivats mit dem Keton erhält. Wie nennt man das gebildete Produkt?
OMe
OMe
H2N
+
HN
N
NH
O
2P
Hydrazon
2P
1. Klausur
8. Aufgabe
a)
Zeichnen Sie bitte die Produkte der folgenden Reaktionen und benennen Sie jeweils die
im Verlauf der Reaktionen neu gebildeten funktionellen Gruppen.
O
O
+
S Cl
H
S N
1P
NH2
O
O
1P
Sulfon(säure)amid
O
O
O
OH
+
H
1P
Br
Br
Olefin od. Alken
1P
H
(kat.)
O
+
H
HO
O
1P
OH
O
H
1P
Vollacetal
b) Markieren Sie bitte alle Stereozentren der folgenden Verbindungen mit einem Stern (*).
1P
1P
*
H
N
O
N
CH3
N
Nicotin
*
* *
S
N
O
O
2P
O
Penicillin G
* COOH
1. Klausur
9. Aufgabe
a) Ergänzen Sie bitte den unten gezeigten Teilausschnitt aus dem Citratcyclus, indem Sie
die Buchstaben, die den jeweiligen chemischen Reaktionen entsprechen, in die Kästen
einfügen.
O
SCoA
Acetyl-CoA
O
O 2C
HO
CO2
CO2
O2C
CO2
F
Citrat (2)
Oxalacetat (1)
A
HO
O 2C
E
CO2
H
CO2
CO2
O2C
CO2
A: Eliminierung
B: Decarboxylierung
cis-Aconitat (3)
Isocitrat (4)
C: Oxidation
NAD+
4
D
5
D: Reduktion
NADH
C
O
O2C
Mg2+
O
CO2
H
CO2
E: Hydratisierung
O
O2C
H
F: Aldol-Reaktion
O
CO2
G: Keto-EnolTautomerie
Magnesium-Komplex von 5
Oxalsuccinat (5)
- CO2
B
je 1 Punkt
G
2+
O Mg
O
O2C
CO2
α-Ketoglutarat (7)
O2C
CO2
6
b) Beschreiben Sie die Rolle des ATPs (Adenosintriphosphat) in der Zelle (1-2 Sätze).
ATP ist ein Energiespeicher der Zelle. Freiwerdende Energie wird durch die Bildung von
ATP aus ADP gespeichert und später durch die Hydrolyse zu ADP wieder freigesetzt. 3
Punkte
1. Klausur
10. Aufgabe
a)
Zeichnen Sie die allgemeine Struktur eines Fettes.
O
O
R
O
O
O
O
R
2P
R
b) Zeichnen Sie in die Kästen die beiden Verbindungen, die als Zwischenprodukte bei der
Metabolisierung von Ethanol auftreten.
Oxidation
Ethanol
Oxidation
O
1P
H
c)
O
1P
OH
AcetylCoA
Worauf beruht die giftige Wirkung des Methanols (1 Satz)?
Methanol wird nur bis zur Ameisensäure umgesetzt, diese reichert
sich im Körper an und verursacht eine Azidose 2 Punkte
d) Benennen Sie die eingekreisten funktionellen Gruppen.
A)
(Carbonsäure-)Amid 1 Punkt
B)
Vollacetal 1 Punkt
C)
Thiol 1 Punkt
D)
Keton 1 Punkt