WS 2014/2015, Übung 4

Lösungen zur vierten Übung vom 6. Februar 2015 Thema: Organische Verbindungen, Biochemie

Einschränkungen des Lernstoffs für die Klausur Tabellen mit Zahlenangaben sind nicht zum Auswendiglernen bestimmt. Atommassen und Ordnungszahlen stehen im Periodensystem der Elemente auf der letzten Seite im Skript, ebenso die Gaskonstante. Eine Kopie dieser Seite dürfen Sie zur Klausur mitbringen und benutzen. Wozu stehen die Zahlentabellen im Skript? Für viele Erläuterungen wird Zahlenmaterial benötigt. Betrachten Sie z. B. die Schmelzpunkte der Alkalimetalle, dann erkennen Sie einen Trend zu niedrigeren Schmelztemperaturen bei den schwereren Vertretern. Denken Sie dabei an die zunehmende Größe der Alkali-Kationen M+ im Metallgitter. Ein größeres Kation hat eine niedrigere Ladungsdichte und deshalb eine schwächere Wechselwirkung mit den Elektronen des Elektronengases (metallische Bindung). Vergleichen Sie nun die Schmelzpunkte der Erdalkalimetalle. Dort finden Sie den gleichen Trend, aber bei durchweg höheren Temperaturen. Hier liegen im Metallgitter Dikationen M2+ vor und das Elektronengas enthält zwei Elektronen pro Metallatom. Die Zahlentabellen geben Ihnen Material zum Betrachten und Überlegen. Haben Sie die Überlegungen angestellt und verinnerlicht, können Sie eine Auswahl von Alkali- und Erdalkalimetallen nach auf- oder absteigenden Schmelzpunkten ordnen, ohne eine Zahl auswendig gelernt zu haben. Ähnlich verhält es sich mit der Wasserlöslichkeit von Carbonsäuren (Tabelle 12, S. 47) und mit vielen anderen Tabellen. Kapitel 1 („Die chemischen Elemente – eine Vorschau“) ist als Vorbereitung auf das Kapitel „Atombau und Periodensystem“ gedacht. Entwickeln Sie eine bildliche Vorstellung von den dort vorgestellten chemischen Elementen. Jahreszahlen der Entdeckung und Namen der Entdecker werden nicht gefragt. Sie sollten aber anhand des Periodensystems die Aussagen über Wasserstoff- und Sauerstoffverbindungen der Elemente nachvollziehen, die dort zu finden sind. Danach können Sie für die Hauptgruppenelemente und für die frühen Übergangsmetalle (Gruppen 3 – 7) sowie für die Vertreter der Gruppe 12 selbst entsprechende Voraussagen treffen. Kapitel 2 („Bausteine der Materie“): Namen und Jahreszahlen werden nicht gefragt, auch keine Massen von Elementarteilchen oder andere Zahlenangaben. Das Kapitel enthält wichtige Grundlagen für das Verständnis der chemischen Bindung. Kapitel 3 („Chemische Bindung“): Wichtiges Grundlagenkapitel Kapitel 4 („Aggregatzustände“): Wichtiges Grundlagenkapitel. Nicht gefragt werden die sieben Kristallsysteme und die Erklärung für das Liesegang-Phänomen (S. 49/50). Kapitel 5 („Chemische Reaktionen“): Wichtiges Grundlagenkapitel. Kapitel 6 („Das chemische Gleichgewicht“): Wichtiges Grundlagenkapitel. Kapitel 7 („Die chemischen Elemente“) Vorkommen: Die drei häufigsten Elemente in der Erdkruste, auch im gesamten Planeten, sollten Sie kennen. Von den Mineralien zu einem bestimmten Element kann eines (können zwei/drei) gefragt werden, wenn bis zu drei (vier bis sechs/mehr als sechs) Mineralien im Skript genannt werden. Anwendungen: Wer sich eine oder bei vielseitiger Anwendung auch zwei Anwendungen eines Elements oder einer Verbindung merkt, liegt richtig. Die Ausführungen zu Übergangsmetallen der 4d- und 5d-Reihe sind für die Klausur nicht relevant. Die Verfahren zur Gewinnung der Tetrachloride der Metalle Titan, Zirconium und Hafnium, zur Reduktion der Tetrachloride und zur Reinigung der Metalle durch das Aufwachsverfahren werden zwar am Beispiel von Zirconium erläutert, gelten aber auch für Titan und sind damit klausurrelevant. Achtung: Diese Regelung beschränkt sich auf dieses Kapitel. Wenn also im folgenden Kapitel Wolframcarbid als bekanntes und im Baumarkt erhältliches Beispiel für ein metallisches Carbid behandelt wird, ist dies klausurrelevant – mit der Struktur, die dort angegeben ist.

Kapitel 8 („Anorganische Verbindungen“): Zur Chemie des Zements (S. 136) werden die in der Bauchemie üblichen Formeln nicht gefragt, Formel und Zeichnung des Sodaliths (S. 143) auch nicht. Kapitel 9 („Elektrochemie“): Nickel-Cadmium-Akkumulator und Metallhydrid-Akkumulator, Kalomelelektrode, pH-Elektrode und das Unterkapitel „Elektrodenprozesse“, entfallen. Aus dem Unterkapitel zur Strom/Spannungs-Kurve mit den Erläuterung dazu ab „Die meisten Elektrolyseprozesse… „ bis zum Ende des Unterkapitels auf Seite 224 oben brauchen Sie für die Klausur nur zu wissen, dass sich das unedle Metall Blei leichter an der Bleielektrode abscheidet als der edlere Wasserstoff. Merken Sie sich für diese Erscheinung den Begriff „Überspannung“ (für Wasserstoffionen bedeutet dies in diesem Zusammenhang, dass diese an Bleielektroden erst bei stärker negativem Potenzial als Wasserstoffgas abgeschieden werden). Kapitel 10 („Organische Verbindungen“): Wichtiges Kapitel für alle, die später eine Vorlesung „Organische Chemie“ hören. Stoffklassen, Bindungsverhältnisse, Nomenklatur, Isomerie, funktionelle Gruppen, einfache Reaktionen, Stoffbeispiele, Strukturformeln und Formelschreibweise sind die Hauptinhalte. Octan- und Cetanzahl werden nicht gefragt. Weitere Einschränkungen können bei der Zahl der Stoffbeispiele gemacht werden: Aus dem Unterkapitel „Kondensierte Aromaten“ (S. 185/186) sind nur Naphthalin und Anthracen klausurrelevant (Vorkommen, Gewinnung, Strukturformel). Von den besonders umweltgefährlichen chlororganischen Verbindungen auf S. 187 merken Sie sich bitte Namen und Formel von zwei Beispielen. Das Unterkapitel „Metallorganische Verbindungen (S. 193/194) wird nicht gefragt. Von den Carbonsäuren sollten Sie die vier einfachsten Vertreter (Ameisensäure bis Buttersäure), die wichtigsten Fettsäuren (Palmitin-, Stearin-, Öl, Linolsäure) sowie je einen Vertreter für die aromatischen, ungesättigten, Di- und Hydroxycarbonsäuren sowie ein Beispiel für eine Carbonsäure mit mehr als zwei Carboxylgruppen kennen. Die Ibuprofenformel ist nicht klausurrelevant, sondern sollte als Beispiel dienen. Beispiele für Ester: Aus der Fruchtester-Tabelle genügen zwei Beispiele, die ausführlicher behandelten Ester (z. B. Glycerintrintrat und die Fette) sollten Sie kennen. Aus dem Unterkapitel „Kohlenhydrate“ werden keine Strukturformeln von Stärke oder Zellulose gefragt. Von den Heterocyclen ist nur Pyridin als Prototyp dieser Substanzklasse für die Klausur relevant. Kapitel 11 („Biochemie“): Für jede Gruppe von Aminosäuren sollten Sie ein Beispiel anhand einer Strukturformel skizzieren können. Im Protein-Unterkapitel entfallen die Ausführungen zur NMR-Spektroskopie und zur Röntgenkristallographie der Proteine. Lipid-Unterkapitel: Zur Abschnittsüberschrift „Wachse“ genügt die Kenntnis des prinzipiellen Aufbaus, Formel und Name einer der langkettigen Carbonsäuren und des Cerylalkohols sowie zwei Anwendungsmöglichkeiten. Aus den beiden folgenden Abschnitten merken Sie sich bitte je ein Beispiel für ein Glycolipid und ein Phospholipid (Name, Formel, Vorkommen und/oder eine Anwendungsmöglichkeit). Formeln von Isoprenoidlipiden werden nicht gefragt, Namen könnten aber gefragt werden (Cholesterin, Carotin, Vitamin A). Nucleinsäuren: Aus Tabelle 26 entnehmen Sie lediglich, dass es eine eindeutige Codierung der Aminosäuren gibt, die mit 64 Codes für viele Aminosäuren mehr als einen Code, außerdem drei Stop-Codes enthält. Hier noch eine Hitliste der bislang am häufigsten gefragten Sachverhalte: Reaktionsgleichungen – versuchen Sie bitte, diese aus spärlichen Gedächtnisinhalten nach folgenden Kriterien selbst zu rekonstruieren: Alle Atome der Edukte müssen bei den Produkten wieder auftauchen. Bei Redoxreaktionen ist die getrennte Betrachtung von Reduktions- und Oxidations-Teilgleichung nützlich, beide müssen so formuliert werden, dass auch die Ladungen auf beiden Seiten gleich sind. Für die Gesamtgleichung muss der Elektronenfluss ausgeglichen werden: Das Reduktionsmittel muss genau so viele Elektronen abgeben wie das Oxidationsmittel aufnimmt. Bei komplexeren Gleichungen ist es empfehlenswert, diese in Teilgleichungen zu zerlegen. pH-Berechnung: Schwache Säure/Base in wässriger Lösung; Mischung von Säure und korrespondierender Base in Lösung; Reaktion einer schwachen Säure/Base mit einer starken Base/Säure. Berechnung der Stoffmenge in Mol und von Konzentrationen in mol/L oder mol/kg oder als Molenbruch.

Berechnung von Druck oder Volumen eines Gases nach dem Gesetz für ideale Gase. Berechnung eines Reduktionspotenzials nach der Nernst´schen Gleichung Mineralien: In jeder Klausur gab es dafür nicht viele, aber leicht erhältliche Punkte. Namen und Strukturformeln (vereinfachte Schreibweise) organischer Verbindungen Die beiden Reaktionsmechanismen aus dem Kapitel „Organische Verbindungen“ Für die Klausur ab acht Uhr am 11. März 2015 gilt folgende Raumaufteilung: Studierende der Studiengänge „Maschinenbau Diplom“ und „Maschinenbau Bachelor“ schreiben 90 Minuten zum Erwerb von bis zu 60 Punkten in der Mensa. Die KandidatInnen aus dieser Gruppe von Studierenden, die in einer zusätzlichen halben Stunde den OC- und BC-Teil mitschreiben möchten, sammeln sich bitte in Mensa 4. (Mehr Erläuterungen hierzu finden Sie auf der Webseite zu dieser Lehrveranstaltung). Alle anderen VorlesungsteilnehmerInnen bekommen in der Sporthalle 120 Minuten Zeit für bis zu 80 Punkte. In der Klausur erhalten alle das gleiche Aufgabenblatt. Um für das Korrekturteam ein Signal zu setzen, kennzeichnet die erstgenannte Gruppe (Studierende der Studiengänge „Maschinenbau Diplom“ und „Maschinenbau Bachelor“) die Klausur durch Ausmalen eines Kreises auf dem Aufgabenblatt und auf der ersten Seite des Klausurbogens in Blau. Wer freiwillig den OC/BC-Teil der Klausur mitschreiben möchte, fügt dort gut sichtbar den Vermerk „Mit OC/BC“ ein. 4a) Zeichnen Sie Valenzstrichformeln von Molekülen der folgenden Substanzen und geben Sie alter-native Namen an, falls möglich. Bei den Formeln ist die Kurzschreibweise erwünscht, die Kohlenstoff-atome als Ecken oder Knickpunkte und Bindungen als Striche darstellt und auf die Eintragung von C-H-Bindungen verzichtet. Kurzbezeichnungen wie Et für Ethyl oder Ph für Phenyl sind nicht erwünscht, auch sollen Nitrogruppen nicht etwa als NO2 angegeben werden, sondern aus drei Atomen mit Bindungen und nichtbindenden Elektronenpaaren bestehen. Propan, 3-Methyl-1-hexen, trans-2-Buten-1-ol, n-Butanal, iso-Butanal, Cyclodecin-4-carbaldehyd, Aceton, Propionaldehyd, Ameisensäure, Oxalsäure, Butandisäure, Methyl-tert.-butylether, Cyclohexylhexanoat, Tetrahydrofuran, Toluol, Phenol, Benzylalkohol, Benzaldehyd, Benzoësäure, Benzonitril, 3-Nitro-chlorbenzol, Pyridin, 2-Naphthylamin. Markieren Sie Chiralitätszentren und skizzieren Sie auch die für Carbonsäuren typische Anordnung im Kristallgitter anhand von zwei Molekülen Benzoësäure.

4b) Ordnen Sie folgende Radikale nach deren Stabilität: 2-Pentyl, 1-Pentyl, Methyl, 2-Methyl-2-propyl, Benzyl. Benzyl > 2-Methyl-2-propyl > 2-Pentyl > 1-Pentyl > Methyl (Der mesomere Effekt beim Benzylradikal ist stärker als die induktiven Effekte der Alkylgruppen am Radikal-C-Atom):

Dur

Jede Doppelbindung, die im Ring gezeichnet wurde, entspricht zwei -Elektronen. Jedes Ring-C-Atom

verfügt über ein solches -Elektron. Im Benzyl-Radikal kann das ungepaarte Elektron an der CH2-

Gruppe mit dem -Elektron des direkt benachbarten Ring-C-Atoms eine -Bindung ausbilden. Dann bleibt das Ring-C-Atom in ortho-Position mit einem ungepaarten Elektron zurück. Das gleiche Spiel

kann sich im Ring wiederholen: Ein -Elektron aus der benachbarten Doppelbindung kann mit dem

Radikalelektron am ortho-Ring-C-Atom eine -Bindung ausbilden, dann bleibt das Ring-C-Atom in para-Stellung mit einem ungepaarten Elektron zurück. Diese Verteilung („Delokalisierung“) des ungepaarten Elektrons auf vier Positionen stabilisiert das Benzylradikal. 4c) Ordnen Sie folgende Phenolderivate nach deren Säurestärke: Phenol, 2-Methylphenol, 3-Methylphenol, 2,4,6-Tri(tert.-butyl)phenol, 2-Nitrophenol, 3-Nitrophenol, 2,4,6-Trinitrophenol. 2,4,6-Trinitrophenol > 2-Nitrophenol > 3-Nitrophenol > Phenol > 3-Methylphenol > 2-Methylphenol > 2,4,6-Tri(tert.-butyl)phenol

Bitte denken Sie stets daran, dass die fünf Ring-C-Atome, die nicht an O gebunden sind, je ein H-Atom tragen. Deshalb ist jedes dieser fünf Kohlenstoffatome dann vierbindig, wenn drei Bindungen gezeichnet werden. (Die vierte ist die C-H-Bindung).

Aus einem nichtbindenden Elektronenpaar des O-Atoms des Phenolat-Anions kann eine -Bindung zum direkt benachbarten C-Atom des Sechsrings werden, indem ein Elektron und damit auch eine negative Ladung zu diesem C-Atom verschoben werden. Das eine am Sauerstoff verbleibende

Elektron bildet mit dem einen zum Kohlenstoff verschobenen Elektron eine -Bindung. Damit ist Sauerstoff jetzt über eine Doppelbindung mit dem Ring verknüpft. Damit wäre das betreffende Ring-

C-Atom (das „ipso“-C-Atom; lat. ipso: selbst) fünfbindig, wenn nicht das dort anliegende -Elektronenpaar ebenso verschoben werden könnte. Entweder in ortho- oder in para-Position muss aber ein Kohlenstoffatom die negative Ladung in ein nicht bindendes Atomorbital übernehmen, weil

das -Elektronensystem des Sechsrings nur drei bindende und drei antibindende Orbitale aufweist. Damit ist es für das siebente Elektron günstiger, in einem nichtbindenden als in einem antibindenden Orbital zu landen. Dieser Fall ist in der mittleren und in der rechten Formel schematisch dargestellt.

Dort landet dieses vom Sauerstoff in den Ring verschobene Elektron in einem nichtbindenden Orbital am para- oder am ortho-C-Atom.

(Falls Sie sich fragen, wieso diese negative Ladung nicht an einem der beiden meta-C-Atome residieren kann, probieren Sie es bitte aus. Es wird Ihnen nicht gelingen, die negative Ladung an einem meta-C-Atom unterzubringen, ohne ein sehr energiereiches Molekül abzubilden. Zwei solche „Möglichkeiten“ sollen hier gezeigt werden. Es handelt sich um rein hypothetische Formeln, deren Entsprechung in der Realität energetisch so ungünstig wäre, dass sie nicht gebildet wird. Diese Grenzformeln wurden durchgestrichen, damit niemand auf die Idee kommen kann, diese wären korrekt:

Diese nicht bekannten Grenzformeln zeigen hypothetische Bindungssituationen, die äußerst energiereich sein müssten und daher nicht gebildet werden. Für die nun zu leistende Überlegung brauchen wir noch drei Anhaltspunkte:

- Nitrogruppen sind elektronenziehend, weil sie negative Ladung delokalisieren. Sie können negative Ladung stabilisieren.

- Alkylgruppen sind elektronenschiebend und destabilisieren negative Ladung, indem sie die Anhäufung negativer Ladung an einem C-Atom noch vergrößern

- Diese Effekte sind besonders stark in ortho- und para-Position, wo die Ladung zum Vorschein kommt. In meta-Position ist der elektronenziehende oder –schiebende Effekt nur indirekt wirksam und daher abgeschwächt.

3d) Skizzieren Sie einen Reaktionsmechanismus für die Herstellung von Acetophenon („Methylphenylketon“, „Acetylbenzol“) aus Benzol. Vergleichen Sie die Tendenz zur Einführung eines zweiten Acetylsubstituenten mit der Einführung von Alkylgruppen nach dem analogen Verfahren. Welches Diacetylbenzol-Isomer wäre bei zweifacher Acetylierung zu erwarten? Das Elektrophil wird aus Acetylchlorid unter der Einwirkung von Aluminiumchlorid gewonnen. Wir können schreiben:

H3C-COCl + AlCl3 → H3C-CO+ AlCl4- . Diese Formulierung ist etwas übertrieben, weil keine salzartige Verbindung entsteht. Weil aber die Kohlenstoff-Chlor-Bindung durchaus im Sinn einer heterolytischen Spaltung gelockert wird, kann man dies vereinfacht so darstellen. Das Acyl-Kation

greift nun am π-Elektronensystem des Aromaten an und bildet einen π-Komplex, der sich zum -Komplex umlagert. Danach wird ein Proton auf dem umgekehrten Weg abgespalten: Es entsteht wieder ein π-Komplex, der diesmal das Proton in lockerer Bindung an das π-System enthält. Dieses Proton wird am Ende abgespalten, wobei das Produkt gebildet wird. Die Formelbilder entsprechen dem im Skript dargestellten Mechanismus, nur das Elektrophil ist ein anderes. Es gilt hier: R = H3C-CO+

-Komplex

-Komplex -Komplex

Bitte auf folgendes achten: Acetyl heißt der Me-CO-Rest der Essigsäure, Acyl bezeichnet die R-CO - Substituenten allgemein. Acylgruppen haben einen elektronenziehenden Effekt. Weil das doppelt gebundene O-Atom ein Elektronenpaar und damit eine negative Formalladung aufnehmen kann (siehe Abbildung), ist dies ein mesomerer und damit ein starker elektronenziehender Effekt. Acylgruppen wirken daher deaktivierend und hemmen die elektrophile Aromatensubstitution. Weil sich der elektronenziehende Effekt hauptsächlich in 2-, 4- und 6-Position bemerkbar macht, werden die 3- und 5-Position nicht so stark deaktiviert. Hier wäre also, falls die Reaktion überhaupt gelingt, ein meta-Isomer (1,3-Diacetylbenzol) zu erwarten. 4e) Geben Sie Reaktionsgleichungen an für die Herstellung von Ethanol (zwei Gleichungen für zwei verschiedene Herstellungsverfahren), 2-Propanol (Sequenz aus zwei Reaktionsgleichungen). Entwickeln Sie eine Reaktionsgleichung für die Herstellung von Adipinsäure (Hexandisäure) aus 1,6-Hexandiol durch Oxidation mit Kaliumpermanganat. Gehen Sie von der Reaktionsgleichung aus, die im Skript für einen einfachen Alkohol R-CH2OH beschrieben wurde. Diese Reaktion soll an beiden CH2OH-Endgruppen des 1,6-Hexandiols ablaufen. Aus dem kurzen Wikipedia-Artikel zur Adipinsäure können Sie entnehmen, dass diese aus Cyclohexen und Kaliumpermanganat hergestellt werden kann. Überzeugen Sie sich durch einen Vergleich der Valenzstrichformeln von Cyclohexen und Hexandiol davon, dass das Diol formal durch Addition von zwei Wassermolekülen an Cyclohexen konstruiert werden kann und schreiben Sie die entsprechend abgeänderte Reaktionsgleichung für die Kaliumpermanganat-Oxidation von Cyclohexen zur Adipinsäure.

C2H4 + H2O C2H5OHH3PO4

300 °C

C6H12O6 2 CO2 + 2 C2H5OH

+ H2SO4 OSO3H

H2O

OH

H

Adipinsäureherstellung Die folgende Gleichung ist schwieriger als die zu erwartenden Klausuraufgaben:

5 C6H12(OH)2 + 8 KMnO4 + 24 H+→ 5 HOOC-(CH2)4-COOH + 22 H2O + 8 Mn2+ + 8 K+ Man kommt nur dann leicht auf die korrekte Lösung, wenn man sich folgendes klarmacht, bevor man die Reaktionsgleichung aufstellt: Man muss zwei CH2(OH)-Gruppen Hexandiols jeweils zu –COOH oxidieren. In der COOH-Gruppe hat der Kohlenstoff die Oxidadionsstufe +III, weil die vierte Bindung eine C-C-Bindung ist und den Beitrag ±0 zur Oxidationsstufe leistet. Mit drei Bindungen an O-Atome (eine Einfach- und eine Doppelbindung) wird die Oxidationsstufe +III erreicht. Die –CH2OH-Gruppe startet mit der Oxidationsstufe -I, weil alle C-C-Bindungen keinen Beitrag leisten, die C-H-Bindung mit -I am Kohlenstoff und +I am H-Atom polarisiert ist und die C-O-Bindung umgekehrt mit +I am Kohlenstoff und -I am Sauerstoff. (Nicht irritieren lassen: Das O-Atom liegt natürlich in der Oxidationsstufe –II vor, die zweite negative Ladung am O wird jedoch durch das Wasserstoffatom der OH-Gruppe ausgeglichen). Insgesamt ergibt sich so -I als Oxidationsstufe für das Kohlenstoffatom der CH2OH-Gruppe. Daher gibt die CH2OH-Gruppe bei der Oxidation zu -COOH vier Elektronen ab. Kaliumpermanganat enthält Mangan in der Oxidationsstufe +VII und wird zu Mn(II) reduziert, nimmt also fünf Elektronen auf. Um zu ganzen Zahlen zu gelangen, müssen wir fünf Moleküle Cyclohexanol mit acht Formeleinheiten Kaliumpermanganat umsetzen. Die getrennten Redoxgleichungen lauten:

KMnO4 + 5 e- + 8 H+ ⇌ K+ + Mn2+ + 4 H2O / 8

C6H14O2 + 2 H2O ⇌ C6H10O4 + 8 H+ + 8 e- / 5 Der Rest ist nicht mehr schwer: Wir multiplizieren die beiden Gleichungen mit den angegebenen Faktoren und zählen alles zusammen:

8 KMnO4 + 40 e- + 64 H+ + 5 C6H14O2 + 10 H2O ⇌ 8 K+ + 8 Mn2+ + 32 H2O + 5 C6H10O4 + 40 H+ + 40 e-

Jetzt ziehen wir auf beiden Seiten alles ab, was verbraucht wird und wieder entsteht und deshalb überflüssig ist: - 40 e-; - 40 H+; - 10 H2O. Dann steht die korrekte Gleichung da:

8 KMnO4 + 24 H+ + 5 C6H14O2 ⇌ 8 K+ + 8 Mn2+ + 22 H2O + 5 C6H10O4 Nochmalige Kontrolle zeigt, dass alle Elemente rechts und links vom Reaktionspfeil in gleicher Anzahl vorhanden sind. Bei der Oxidation von Cyclohexen muss nur eine C-H-Bindung für die Bestimmung der Oxidationsstufe der beiden relevanten C-Atome im Cyclohexen betrachtet werden (diese beiden C-Atome tragen die Oxidationsstufe –I und werden zu +III oxidiert). Dass der Rest fast identisch ist mit der Cyclohexanol-Umsetzung, ergibt sich auch aus folgender Überlegung: Addition von zwei Molekülen Wasser an Cyclohexen ergibt Hexandiol und ist kein Redoxprozess, weil weder Wasserstoff- noch Sauerstoffatome ihre Oxidationsstufe ändern. Man muss also nur die Wasserbilanz ändern, alles andere (insbesondere das Verhältnis von organischer Ausgangsverbindung und Kaliumpermanganat) bleibt gleich:

8 KMnO4 + 24 H+ + 5 C6H10 ⇌ 8 K+ + 8 Mn2+ + 12 H2O + 5 C6H10O4 4f) Lesen Sie das Unterkapitel „Phospholipide“ im Skript. Beachten Sie besonders die Schemazeich-nung zum Aufbau der Phospholipide und das Formelbeispiel. Zeichnen Sie eine Valenzstrichformel für ein Phospholipid, dessen Fettsäurebestandteile aus Stearinsäure und Ölsäure sind. Für die zweite Esterbindung der Phosphorsäure verwenden Sie bitte die Aminosäure Serin. Nennen Sie zwei natürliche Vorkommen von Phospholipiden und zwei Anwendungsbeispiele.

O

O

O

O

O

O

P

O

HO

OH

O

H2N

Stearinsäure

Ölsäure

Serin

Phosphorsäure

Glycerin

Phospholipide sind in allen lebenden Organismen zu finden, beim Menschen treten sie besonders im

Zentralen Nervensystem und in den Myelinscheiden der Neuronen auf. Die Phosphatidylcholine

werden auch Lecithine genannt und in Mengen von ca. 180000 t/a aus Sojabohnen gewonnen. Sie

finden Verwendung als Emulgatoren für Soßen, Pudding, Eiscreme, Schokolade, Mayonnaise,

Margarine, erleichtern die Auflösung von Kakaopulver in Milch und den Mischvorgang bei der Teig-

herstellung, ergeben Backwaren mit feinen Poren und knuspriger Kruste, stabilisieren Emulsionen

wie Salben oder Kosmetika, senken die Gefahr von Staubexplosionen bei der Herstellung pulver-

förmiger Kraftfuttermischungen für die Viehhaltung, mindern das Risiko von Hühnern, an Fettleber

zu erkranken, verbessern die Futterverwertung bei der Forellenzucht u. v. a.

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