15 Isomerie
15.2 Isomere (Seite 174 sorgfältig lesen)
Aufgabe 15.1 Recherchieren Sie für folgende Paarungen, ob es sich um Isomere, denselben Stoff oder verschiedene nicht isomere Stoffe handelt.
|
Konstitutions- und Konfigurationsisomere (siehe Seite 175)
Die Konstitutionen oder Verknüpfungen lassen sich am einfachsten an den rationellen Formeln vergleichen. Sie kennt keine Richtung oder Bindungswinkel. Sie enthält als Information nur welche Atome miteinander verbunden sind. Die Formeln können zum Vergleich beliebig gedreht oder verdreht werden ohne Bindungen zu brechen. Aufgabe 15.3 Erstellen Sie die Konstitutionsformel (Halbstrukturformel und Skelettformel) dreier Konstitutionsisomere für Verbindungen mit folgenden Zusammensetzungen. (a) C6H14 (b) C3H8O |
(c) C4H8
(d) C4H11N (e) C3H5-COOH (nur Carbonsäuren) (f) C5H10O2 (nur Carbonsäuren) Aufgabe 15.4 Folgende Paarungen haben jeweils dieselbe Zusammensetzung. Prüfen Sie ob sie dieselben oder verschiedene Konstitutionen haben.
|
Aufgabe 15.5 Bestimmen Sie für folgende Stoffpaare, ob es sich um denselben Stoff, verschiedene nicht isomere Stoffe, Konstitutionsisomere oder Konfigurationsisomere handelt. Das Flussdiagramm zeigt den Lösungsweg.
|
15.3 Konstitutionsisomere
siehe auch Seite 177
15.3.1 Funktionsisomere
Funktionsisomerie führt zu großen Unterschieden in den chemischen und physikalischen Eigenschaften. 15.3.2 Kettenisomere
Die chemischen Eigenschaften reiner Kettenisomerie sind ähnlich. Die physikalischen Eigenschaften ändern leicht mit dem Verzweigungsgrad der Kette. 15.3.3 Stellungsisomere
Die chemischen Eigenschaften reiner Stellungsisomere sind ähnlich. Die physikalischen Eigenschaften ändern leicht mit der Position auf der Kohlenwasserstoffkette.
Aufgabe 15.7
|
15.4 Konfigurationsisomere
Beispiel: siehe Seite 182 15.6 Chiralität Die Existenz von Enantiomeren stellt bestimmte Bedingungen an die Symmetrie des Moleküls. Diese wird durch den Begriff Chiralität umschrieben.
Der Begriff Chiralität kommt aus dem griechischen und bedeutet Händigkeit. Beispiele: siehe Seite 182 - 183
|
Aufgabe 15.9 Aufgabe 15.10
|
15.7 Erkennen von Enantiomeren
Beispiel: Butan-2-ol
(siehe Seite 185)
Beispiel: meso-Weinsäure
(Seite 185 lesen)
Aufgabe 15.12
15.8.1 CIP-Konvention und -Nomenklatur |
Die vier verschiedenen Substituenten des asymmetrischen Zentrums werden nach absteigenden Prioritäten (ⓐ, ⓑ, ⓒ, ⓓ) geordnet: 2. Bei identischen Atomen werden jeweils die als nächste an diese gebundenen Atome nach absteigender Ordnungszahl geordnet. Doppelt gebundene Atome werden zweimal und dreifach gebundene werden dreimal aufgelistet. Die Listen werden nach Rangfolge Atom für Atom verglichen. Für das erste Atom mit höherer Ordnungszahl erhält der Substituent die höchste verbleibende Priorität. 3. Bei identischen Listen wird mit Listen der als nächsten gebundenen Atome entsprechend Punkt zwei vorgegangen. Der Deskriptor wird dem Namen zwischen Klammern mit Bindestrich vorangesetzt. Wenn mehrere asymmetrischen Zentren vorhanden sind, werden die Positionen der Zentrums den Deskriptoren unmmittelbar vorangesetzt. Deskriptoren werden durch Kommata getrennt und zusammen in Klammern gesetzt. |
Aufgabe 15.13 Zeichnen Sie die Konstitutionsformel (rationelle Formel und Skelettformel) folgender Verbindungen und markieren Sie das chirale Zentrum. Geben Sie die Konfigurationsformeln der Enantiomere und die absolute Konfiguration nach CIP an. (a) Pentan-2-ol (b) 3-Methylhexan (c) 3-Brompentan (d) 3-Brom-3-methylhexan (e) 1-Chlor-3-methylpentan-3-ol (f) 3-Brom-2,2,3-trichlorpentan |
(g) 3-Brom-1-chlorpentan Aufgabe 15.15 Benennen Sie folgende Moleküle unter Berücksichtigung der absoluten Konfiguration.
15.9 Chiralität und optische Aktivität
In optisch aktiven Medien wird die Schwingungsebene des Lichtes gedreht. Mit normalem unpolarisiertem Licht fällt es nicht auf, weil vorher wie nachher alle Richtungen vertreten sind. |
Die Lösung eines chiralen Stoffes ist ein optisch aktives Medium.
Üblicherweise wird das gelbe Licht der Natriumdampflampe verwendet λ = 589 nm. Angabe: 589 oder D für Natrium-D-Linie. Häufig ist die Temperatur θ 20 oder 25 °C.
Beispiel
(siehe Seite 198)
|
Aufgabe 15.26 |
15.10 Reaktionen chiraler Verbindungen
Seite 200 - 202 durchlesen
15.11 Diastereomere
15.12 Erkennen von Diastereomeren
Seite 202 - 203 sorgfältig lesen
15.13 Nomenklatur geometrischer Isomere Beispiel
(siehe Seite 203 - 204)
Die uneingeschränkt anwendbaren und eindeutigen (E)-(Z)-Deskriptoren sind den cis-trans-Deskriptoren vorzuziehen. |
Aufgabe 15.30 Recherchieren Sie die Konfigurationsformeln von Maleinsäure und Fumarsäure und benennen Sie diese systematisch. Aufgabe 15.31 Zeichnen Sie die Konfigurationsformeln beider geometrischen Isomere von 1,2-Dibromethen und benennen Sie diese. Aufgabe 15.32 Zeichnen Sie die Konfigurationsformeln aller drei Isomere von C2H2F2, benennen Sie diese und geben sie die Isomeriearten aller Paarungen an. Aufgabe 15.33 Zeichnen Sie alle die Konfigurationsformeln aller drei Isomere von Butensäure, benennen Sie diese und geben sie die Isomeriearten aller Paarungen an. Aufgabe 15.34 Zeigen Sie welche Molekülpaare folgender Konfigurationsformeln keine geometrischen Isomere sind und benennen Sie alle Stoffe.
|
|
15.14 Moleküle mir mehreren chiralen Zentren (nicht auf dem Examensprogramm)
15.15 Zusammenfassung Isomerie (siehe Seite 208 - 209) Aufgabe 15.39 Myrcen (Seite 210) gehört zu den Terpenen und ist in ätherischen Ölen enthalten. Ätherische Öle werden aus Pflanzen gewonnen. Sie dienen zum Anlocken von Insekten oder der Abwehr von Schädlingen. (a) Zu welcher Stoffklasse gehört Myrcen? (b) Bestimmen Sie die Zahl der Konfigurationsisomere für Myrcen. Aufgabe 15.40 (DBCP) 1,2-Dibrom-3-chlorpropan ist ein Pflanzenschutzmittel, das bis in die 80er Jahre auf Fruchtplantagen in Latein- und Südamerika eingesetzt wurde. Es macht unfruchtbar und ist für die Vergiftung von tausenden Plantagenarbeitern verantwortlich. (a) Erstellen Sie die Konfigurationsformeln aller Konfigurationsisomere von 1,2-Dibrom-3-chlorpropan und benennen Sie diese. Benennen Sie jeweils die Art der Konfigurationsisomerie für alle Paarungen. (b) Benennen Sie das Gemisch dieser Konfigurationsisomere. (c) Finden und benennen Sie 10 weitere Isomere und benennen Sie die Art der Isomerie in Bezug auf DBCP. |
Aufgabe 15.41 Carvon (Seite 210) ist ein cyclisches Terpen und in ätherischen Ölen enthalten. Es gibt zwei Enantiomere, (R)- und (S)-Carvon. (a) Bestimmen Sie das Carvon mit Minzgeruch. (b) Bestimmen Sie welches Carvon das (+)-Carvon ist und erklären Sie die Bedeutung des (+)-Zeichens und die damit verbundene Eigenschaft. (c) Enantiomere haben mit Ausnahme der spezifischen Drehung die gleichen physikalischen Eigenschaften. Erklären Sie wie es zu dem unterschiedlichen Geruch dieser beiden Verbindungen kommen kann. Aufgabe 15.43 L-Leucin (Seite 211) ist ein Isomer von L-Isoleucin. (a) Bestimmen Sie die Isomerie dieser Paarung. (b) Erstellen Sie die Formel von (S)-Leucin und bestimmen Sie das Verhältnis der Paarung (S)- und L-Leucin. (c) Bestimmen Sie ob ohne weitere Informationen die Konfigurationen von (±)-Leucin, (+)-Leucin und (−)-Leucin festgelegt werden können. Aufgabe 15.44 β-Alanin (Seite 211) ist eine nicht proteinogene Aminosäure. Sie findet eine zunehmende Verbreitung als Nahrungsergänzungsmittel zur Stimulation des Muskelaufbaus. Es ist ein Edukt zur Synthese des Dipeptids Carnosin. (a) Bestimmen Sie die Zahl der Konfigurationsisomere von β-Alanin und erstellen Sie deren systematischen Namen. |
(b) Bestimmen Sie das Verhältnis der Paarung β- und α-Alanin. Aufgabe 15.45
Erstellen Sie die systematischen Namen von i. (−)-Norvalin ii. L-Isovalin iii. D-Valin |
Aufgabe 15.49 Vigabatrin ist ein krampfunterdrückender Arzneistoff, der für die Behandlung von Epilepsien eingesetzt wird. Die Präparate im Handel enthalten den Arzneistoff als rac-4-Aminohex-5-ensäure. Die pharmakologisch wirksame Substanz ist die (S)-4-Aminohex-5-ensäure. (a) Erstellen Sie die Konstitutionsformel des Arzneistoffes. (b) Erklären Sie die Bedeutung des Deskriptors rac. (c) Erstellen Sie die Konfigurationsformel der wirksamen Substanz. Erklären Sie welche die nicht wirksame Komponente des Arneistoffes ist. (d) Bestimmen Sie welchem Stoff die (±)-4-Aminohex-5-ensäure und die (−)-4-Aminohex-5-ensäure entspricht. |