Stereochemie: Übungsaufgaben

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Übungsaufgaben zu bearbeiten ist langweilig. Ja, zugegeben, das ist es, aber es ist auch effektiv. Es ist wie mit Ernährungsratschlägen, man weiß, dass der Satz „Bewege Dich genug und ernähre Dich gesund“ richtig ist und es keine Alternative oder Abkürzung gibt. Die Wahrheit ist manchmal langweilig.

The key is not the will to win… everybody has that. It is the will to prepare to win that is important.“

Aufgaben

Stereozentren identifizieren und die R/S-Nomenklatur anwenden

Cocain

Strukturformel von Kokain

LSD

Strukturformel von LSD

THC

Strukturformel von Tetrahydrocannabinol

Heroin

Strukturformel von Heroin

Fischer-Projektion

Für jedes der folgenden Moleküle:

  • Ordne jedem chiralen Zentrum die richtige R/S-Nomenklatur zu.
  • Zeichne jedes Molekül in seiner Fischer-Projektion.
  • Zeichne alle möglichen Stereoisomere als Fischer-Projektionen
    • Welches dieser Stereoisomere ist das jeweilige Enantiomer?
    • Welche Stereoisomere sind Diastereomere?

2,3-Butandiol

Struktur von 2,3-Butandiol

Zusatzaufgabe: Die Meso-Form wird mit Naphthylen-1,5-diisocyanat zur Reaktion gebracht, um das Polyurethan „Vulkollan“ herzustellen. Zeichne einen möglichen Reaktionsmechanismus. Kleine Hilfe: Polyurethane entstehen durch die Polyadditionsreaktion von Polyisocyanaten mit Polyolen. Wird der Reaktionsmischung eine kleinere Menge Wasser zugefügt, so reagiert Wasser mit Isocyanatgruppen zur entsprechenden instabilen Carbamidsäure, die unter Abspaltung von Kohlenstoffdioxid (CO2) zum Amin zerfällt. Dieses Amin reagiert mit einer weiteren Isocyanatgruppe zum entsprechenden substituierten Harnstoff. Die Freisetzung von CO2 führt daher zu keinem Abbruch der Polymerisation. Das entstehende Kohlenstoffdioxid schäumt die Reaktionsmasse auf.

Strukturformel von Naphthylen-1,5-diisocyanat
Naphthylen-1,5-diisocyanat

3-Chlorbutan-2-on

https://i0.wp.com/upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/69/1-Chloroethyl_Methyl_Ketone.svg/1280px-1-Chloroethyl_Methyl_Ketone.svg.png?resize=178%2C128&ssl=1

Chiral oder achiral?

Welches der folgenden Moleküle ist chiral, welches achiral? (meso ebenfalls benennen!)

Enantiomere, Diastereomere und Konstitutionsisomere

Zocor

Simvastatin (in den Vereinigten Staaten von Amerika als Zocor bekannt) ist ein Arzneistoff aus der Gruppe der Statine, der als Cholesterinsenker eingesetzt wird. Wie bei fast allen Arzneistoffen ist die Stereochemie von Simvastatin entscheidend für den Wirkmechanismus.

Simvastatin.svg
  1. Identifiziere alle chiralen Zentren.
  2. Zeichne das Enantiomer.
  3. Wie viele Stereoisomere sind für Zocor möglich?

Molekülpaare unterscheiden

Für jedes Molekülpaar: Handelt es sich um Enantiomere, Diastereomere oder Konstitutionsisomere? Sind die Moleküle gleich? Würde ein 50:50-Gemisch dieser beiden Verbindungen das polarisiertes Licht drehen?


Cycloalkane

  • Zeichne die beiden achiralen Formen von 1,3,5-Trimethylcyclohexan. Welfe Form ist stabiler?

  • Zeichne das stabilste achirale Isomer eines Cyclohexans mit einem einzelnen Fluor- und einem einzelnen Brom-Substituenten am Ring.

  • Zeichne eine Version von 1,3-Dimethylcyclohexan, die chiral ist, und eine, die achiral ist.

Optische Aktivität

Eine 80:20-Mischung der (R,R)- und (S,S)-Enantiomere von 2,3-Dibrombutan dreht linear polarisiertes Licht um -30°.

[…]

Racemate

Mandelsäure

Mandelsäure wird industriell nach folgendem Schema hergestellt:

Preparation of mandelic acid.png

Dabei entsteht ein racematisches Produktgemisch.

  • Erkläre in möglichst einfacher Sprache, ohne dabei fachlich falsch zu werden, warum das so ist.
  • Du möchtest das Gemisch in seine beiden Enantiomere trennen. Da (+)Brucin ein großes chirales Molekül ist, entscheidest Du Dich das Racemat damit umzusetzen. Welche Produkte entstehen? Wie stehen sie miteinander in Beziehung? Wie können die Enantiomere nach der Reaktion getrennt werden? Beschreibe den Prozess kurz.
Brucine2.svg
Brucin
  • Brucin ist ein starkes Nervengift. Vergiftungsgefahr besteht nicht nur beim Verschlucken, sondern auch beim Einatmen und Kontakt mit der Haut. Verständlicherweise möchtest Du das Racemat damit nicht auftrennen. Welche ungefährlicheren Reagenzien könnten ebenfalls für diese Aufgabe herangezogen werden?

Chirales Stickstoff

Obwohl das Stickstoffatom von Molekül A vier verschiedene Substituenten hat ist es kein Stereozentrum. Warum nicht? Ist das Stickstoffatom im Molekül B ein Stereozentrum? Warum oder warum nicht?