Musterlösung - Institut für Organische Chemie

Universität Regensburg
Institut für Organische Chemie
Prof. Dr. B. König
Prof. Dr. O. Reiser
Kurzklausur zum OC-Praktikum
für Studierende der Biologie, 3. Sem. (WS 2003/04)
am Samstag, dem 20. Dezember 2003, 9 – 11 Uhr
im Hörsaal H 15
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Vorname: ....................................................
Matrikelnummer: .................................
MUSTERLÖSUNG
Aufgabe
Nr.
1
2
3
4
5
Punkte
10
10
10
10
10
Punkte
erhalten
Punkte gesamt: ____________________________ (max. 50 Punkte)
Bearbeitungszeit: 2 Stunden
Zum Bestehen der Klausur müssen mindestens 25 Punkte (50%) erreicht werden.
Bitte schreiben Sie mit Kugelschreiber oder Füller, nicht mit Bleistift oder in rot!
Tragen Sie auf allen Blättern Ihren Namen und Vornamen in die Kopfzeile ein!
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Aufgabe 1: Arbeitsmethoden und Allgemeines
a)
Eine Mischung aus Triethylamin (Sdp. 90 °C) und Isopropylacetat (Essigsäureisopropylester, Sdp. 88-90 °C) soll getrennt werden. Geben Sie eine geeignete Methode zur
Trennung der beiden Substanzen an und beschreiben Sie kurz die Vorgehensweise.
(3 Punkte)
a) Ansäuern der Mischung, Extraktion mit einem geeignetem Lösungsmittel:
Triethylamin wird protoniert und geht in die wässrige Phase,
Isopropylacetat bleibt in der organischen Phase.
b) Trennung der wässrigen und organischen Phase,
Org. Phase: abdestillieren des Lösungsmittels => Isopropylacetat
c) Wässrigen Phase alkalisch machen, Extraktion mit einem geeignetem Lösungsmittel,
abdestillieren des Lösungsmittels => Triethylamin
b) 12.2 g Benzoesäure werden mit 6.6 g 1-Propanol umgesetzt.
+
(C7H6O2)
122 g/mol
O
O
CO2H
OH
(C3H8O)
60 g/mol
(C10H12O2)
164 g/mol
Berechnen Sie die Molekulargewichte der angegebenen Edukte und Produkte (gerundete
Atomgewichte: C: 12, H: 1; O: 16)
(1.5 Punkte)
Die Reaktion benötigt noch einen Katalysator. Welchen würden Sie verwenden?
(1 Punkte)
Es wird ein saurer Katalysator benötigt, z.B. 4-Toluolsulfonsäure
Welches Lösungsmittel würden Sie für die Reaktion verwenden? Welche Apparatur erscheint
Ihnen geeignet, warum?
(2 Punkte)
Das Gleichgewicht der Reaktion muss auf die rechte Seite verschoben werden, am einfachsten
durch Entfernung des gebildeten Wassers aus der Reaktionsmischung durch azeotrope
Destillation.
Geeignetes Lösungsmittel: Cyclohexan, Benzol etc.
Apparatur: Wasserabscheider
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Aufgabe 1 (Fortsetzung)
Wieviel Produkt (in g) erwarten Sie bei quantitativer Umsetzung?
(1 Punkt)
12.2 g Benzoesäure entspricht 0.10 mol
6.6 g 1-Propanol entspricht 0.11 mol
=> Benzoesäure im Unterschuss,
maximal 0.10 mol Produkt können gebildet werden, also 16.4 g
Das destillierte Produkt wiegt 8,2 g. Wie hoch ist die Ausbeute in % der Theorie? (Der
Rechenweg muss klar erkennbar sein!
(1.5 Punkte)
8.2 g Produkt entspricht 0.05 mol, maximal 0.10 mol möglich
=> 0.05 mol / 0.10 mol = 0,5 oder 50% der Theorie
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Aufgabe 2: Addition, Stereochemie
(Z)-3-Hexen wird mit Brom in Cyclohexan umgesetzt
a) Formulieren Sie den Reaktionsmechanismus der Reaktion.
(5 Punkte)
b) Ist das Produkt / die Produkte (A) einheitlich, (B) ein diastereomeres Gemisch oder (C)
ein Racemat? Zeichnen Sie das Endprodukt / produkte mit der maximalen
stereochemischen Information und benennen Sie die Stereozentren nach der R/SNomenklatur.
(3 Punkte)
c) Welches (Neben)-Produkt würden Sie erwarten wenn als Lösungsmittel Wasser
verwendet wird?
(2 Punkte)
Rückseitenangriff
+ Br2
+ Br
Br
cyclisches Bromoniumion
Bromoniumion:
1 P.
mit Stereochemie 1 P
Rückseitenangriff: 2 P.
Produkt:
1 P.
Br
Korrekte Sterochemie:
1 P.
Korrekte R/S-Nomenklatur: 1 P.
Racemat: 1 P.
Br
H
H
H
Br
(S)
(R)
(R)
H
Br
(S)
Racemat: Enantiomerengemisch (1:1)
Wasser als Lösungsmittel:
Konkurrenz bei Öffnung des Bromoniumions:
OH
H
+ OH2
H
(+ Enantiomer)
Br
Br
2 Punkte
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Aufgabe 3: Carbonyl-Reaktionen
a) Acetessigsäureethylester A wird mit Ethylenglycol (1,2-Ethandiol) in Cyclohexan in
Gegenwart von 4-Toluolsulfonsäure am Wasserabscheider umgesetzt. Welches Produkt B
wird gebildet? Geben Sie den Mechanismus der Reaktion an!
(4 Punkte)
O
O
TsOH
+ Ethylenglycol
O
A
OH
+H
OH
B
Cyclohexan
∆T
OH
HO
O
OH
HO
-H
OH O
+H
O
OEt
OEt
OEt
0.5 P
0.5 P
0.5 P
OH
O
OH O
OH
- H2O
OH2 O
O
O
O
OH
O
-H
O
OEt
0.5 P
OEt
B
OEt
OEt
O
O
1P
0.5 P
0.5 P
b) Das Produkt B wird mit 2 Äquivalenten Butylmagnesiumbromid zu C umgesetzt. Nach
Hydrolyse mit NH4Cl/H2O erhält man D mit der Summenformel C12H24O2.
Formulieren Sie den Mechanismus der Reaktion B à C.
(4 Punkte)
Geben Sie die Struktur von D an.
(2 Punkte)
MgBr
O
O
B
MgBr
O
O
+
O
O
O
O
O
Ph
OEt
OEt
Ph
1P
1P
MgBr
Korrekturhinweis:
Wird D als Eliminierungsprodukt (H3C(CO)-CH=CPh2)
formuliert wurde: auch 2 P.
2P
O
2P
OH
D
Ph
Ph
[H ]
H2O
O
O
OH
Ph
Ph
H
O
O
H2O
C
O
MgBr
Ph
Ph
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Vorname: ....................................................
Aufgabe 4:
a)
2-Phenylethanal wird mit verdünnter Natronlauge bei Raumtemperatur umgesetzt. Geben
Sie die einzelnen Schritte dieser Reaktion an und benennen Sie alle Zwischenstufen.
Wie heißt diese Reaktion?
(7 Punkte)
+ OH
- H2O
O
Ph
O
Ph
O
Ph
H
H
1 P.
H
1 P.
Enolat
1 P.
Aldoladdition
1 P.
O
Ph
Mit Gleichgewichtspfeilen formuliert: 0.5 P.
H
O
Ph
1 P.
O
Ph
H
+ H2O
HO
- OH
Ph
H
O
1 P.
Ph
Alkoholat
0.5 P.
b) Was geschieht, wenn man das Reaktionsprodukt aus a) mit Schwefelsäure erhitzt?
(3 Punkte)
O
Ph
O
H
HO
Ph
H
H2SO4
E/Z-Gemisch
Erhitzen
Ph
Ph
Korrekturhinweis:
Wenn der Eliminierungsschritt bereits unter a) (im alkalischem) formuliert wurde:
2 Punkte
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Aufgabe 5: Synthese
Geben Sie die Strukturformeln der fehlenden Produkte in den folgenden Synthesen an:
(je 2 Punkte)
a)
CH3
CH3
NaOEt
Cl
EtOH
Erhitzen
Korrekturhinweis:
SN2-Produkt
gibt 1 Punkt
A
b)
OH
Ph
Korrekturhinweis:
Cl
HCl konz.
Ph
Ph
Ph
Ph
Ph
Ph3C+ auch 2 P.
B
c)
OH
H3PO4
Erhitzen
C
d)
Br
Br2
C
Br
D
e)
Überschuss KOH
D
H
EtOH / Erhitzen
E (C8H6)
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