zadania-syntezy11-03(1), chemia, 0, httpwww.chemia.uj.edu.pl~trzewik, 2009-2010, warsztaty
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Kraków, 11 III 2010 r.
ZADANIE 5
Cztery syntezy organiczne
Otrzyma
ę
podane ni
Ň
ej zwi
Ģ
zki ze wskazanych substratów jako jedynych
surowców organicznych:
a) 4,4'-dimetylobenzofenon z TOLUENU
b) dicykloheksyloamina (bez domieszek innych amin) z CYKLOHEKSENU
c)
p
-bromonitrobenzen z NITROBENZENU i CHLORKU ACETYLU
d) 4-fenylo-3-buten-2-on z IZOPROPANOLU i TOLUENU
ZADANIE 3
Identyfikacja sze
Ļ
ciu zwi
Ģ
zków organicznych
Zidentyfikowa
ę
zwi
Ģ
zki oznaczone literami. Poda
ę
ich wzory strukturalne oraz
równania (niekoniecznie stechiometryczne) przebiegaj
Ģ
cych reakcji. Poda
ę
produkty ozonolizy zwi
Ģ
zku
A2
.
1. Izomeryczne zwi
Ģ
zki
A1
i
A2
daj
Ģ
w wyniku addycji HBr w
Ļ
rodowisku
polarnym 1-bromo-1-metylocyklopentan. W wyniku ozonolizy (reakcja z
ozonem z nast
ħ
pcz
Ģ
redukcj
Ģ
cynkiem w
Ļ
r. kwa
Ļ
nym) zwi
Ģ
zku
A1
otrzymuje
si
ħ
5-oxoheksanal
2. Ka
Ň
dy ze zwi
Ģ
zków
B1
i
B2
daje w reakcji z jodem w wodnym roztworze
KOH dwa produkty: cykloheksanokarboksylan potasu i jodoform. Zwi
Ģ
zek
B1
mo
Ň
na przeprowadzi
ę
w zwi
Ģ
zek
B2
w reakcji utleniania za pomoc
Ģ
CrO
3
w
Ļ
r.
kwa
Ļ
nym.
3. Zwi
Ģ
zki
C1
i
C2
s
Ģ
nierozpuszczalne w wodzie. Oba zwi
Ģ
zki ulegaj
Ģ
rozpuszczeniu w wodnym roztworze NaOH na gor
Ģ
co, daj
Ģ
c t
ħ
sam
Ģ
sól sodow
Ģ
kwasu monokarboksylowego
D
i amoniak jako jedyne produkty reakcji.
Zwi
Ģ
zek
C1
pod wpływem ogrzewania z P
4
O
10
przechodzi w zwi
Ģ
zek
C2
. W
wyniku reakcji zwi
Ģ
zku
C1
z bromem w wodnym roztworze KOH otrzymuje si
ħ
mi
ħ
dzy innymi: anilin
ħ
i w
ħ
glan potasu.
- 1 -
ZADANIE 4
Budowa przestrzenna treoniny
Narysuj wszystkie mo
Ň
liwe stereoizomery (w rzucie Fischera, zgodnie z opisem
podanym poni
Ň
ej w „uwadze”) aminokwasu TREONINY (wzór sumaryczny
C
4
H
9
NO
3
).
1. Okre
Ļ
l konfiguracj
ħ
absolutn
Ģ
na ka
Ň
dym w
ħ
glu asymetrycznym (
R
lub
S
)
2. Wyst
ħ
puj
Ģ
ca w przyrodzie L-treonina swoj
Ģ
nazw
ħ
zawdzi
ħ
cza
konfiguracyjnemu pokrewie
ı
stwu z treoz
Ģ
. Opieraj
Ģ
c si
ħ
na tym stwierdzeniu
przedstaw poprawn
Ģ
konfiguracj
ħ
naturalnie wyst
ħ
puj
Ģ
cej treoniny uzupełniaj
Ģ
c
poni
Ň
sze wzory.
ZADANIE 4
Izomeria cis-trans w układach pier
Ļ
cieniowych
Jednym z przykładów zjawiska izomerii jest izomeria
cis-trans
w układach
pier
Ļ
cieniowych. Odkrycie wyst
ħ
powania tego typu izomerii w wielu zwi
Ģ
zkach
naturalnych, a tak
Ň
e lekach i innych zwi
Ģ
zkach aktywnych biologicznie
spowodowało dynamiczny rozwój metod w syntezie organicznej pozwalaj
Ģ
cych
na otrzymywanie zwi
Ģ
zków o
Ļ
ci
Ļ
le okre
Ļ
lonym sposobie rozmieszczenia
podstawników w stosunku do płaszczyzny pier
Ļ
cienia. Rozwa
Ň
opisane ni
Ň
ej
problemy,
Ļ
ci
Ļ
le zwi
Ģ
zane z tego typu izomeri
Ģ
i udziel poprawnych
odpowiedzi.
A.
Na
schemacie
przedstawiono
dwie
reakcje,
którym
poddano
3-
metylocykloheksen.
- 2 -
Polecenia:
a1.
(2 pkt.)
Narysuj wszystkie produkty które mog
Ģ
powsta
ę
w tych reakcjach,
bior
Ģ
c
pod
uwag
ħ
,
Ň
e
do
reakcji
wzi
ħ
to
mieszanin
ħ
racemiczn
Ģ
3-
metylocykloheksenu.
a2
. (1 pkt.)
Przypisz konfiguracj
ħ
absolutn
Ģ
wszystkim asymetrycznym atomom
w
ħ
gla wyst
ħ
puj
Ģ
cym w produktach.
a3.
(1
pkt.)
Narysuj
wzór
krzesłowy
produktu,
w
którym
wszystkie
asymetryczne atomy w
ħ
gla maj
Ģ
konfiguracje R.
a4.
(1 pkt.)
Narysuj produkty po
Ļ
rednie powstaj
Ģ
ce w obydwu reakcjach (w tym
podpunkcie zaniedbaj stereochemi
ħ
).
B.
Izomery geometryczne 3,4-dimetylocyklopentanonu
C
i
D
(Uwaga: jeden z
izomerów jest w postaci racematu) poddano reakcji z NaBH
4
w etanolu, a
powstałe zwi
Ģ
zki po
Ļ
rednie zhydrolizowano w
Ļ
rodowisku kwa
Ļ
nym. W widmie
protonowym NMR produktów redukcji izomeru
C
, otrzymano jeden zestaw
sygnałów. Z izomeru
D
powstała natomiast mieszanina dwóch produktów
rozró
Ň
nialnych przy u
Ň
yciu
1
H NMR.
Polecenia:
b1.
(3,0 pkt.)
Narysuj wzory strukturalne C i D oraz wzory odpowiadaj
Ģ
cych im
ko
ı
cowych produktów reakcji.
b2.
(2,0 pkt.)
Podaj, ile grup sygnałów b
ħ
d
Ģ
wykazywały w widmie protonowym
NMR zwi
Ģ
zki
C
i
D
. Na wzorach strukturalnych tych zwi
Ģ
zków zaznacz grupy
protonów wykazuj
Ģ
cych takie same przesuni
ħ
cia chemiczne.
C.
Izomeryczne zwi
Ģ
zki
E
i
F
, o podanych ni
Ň
ej wzorach, otrzymano w wyniku
reakcji
Dielsa -Aldera.
Polecenie:
c.
(2,0 pkt.)
Narysuj wzory strukturalne substratów pozwalaj
Ģ
cych na
otrzymanie zwi
Ģ
zków
E
i
F
.
- 3 -
ZADANIE 5
Grupy krwi
Je
Ň
eli zachodzi konieczno
Ļę
przeprowadzenia transfuzji krwi, nale
Ň
y zawsze
wcze
Ļ
niej oznaczy
ę
grup
ħ
krwi pacjenta, poniewa
Ň
zmieszanie ze sob
Ģ
krwi o
niezgodnych grupach powoduje sklejanie czerwonych ciałek krwi (aglutynacja),
co mo
Ň
e doprowadzi
ę
do zgonu.
Rozró
Ň
nia si
ħ
4 podstawowe grupy krwi: A, B, AB i 0. Rodzaj grupy zale
Ň
y od
składu oligosacharydu zwi
Ģ
zanego z białkiem błonowym czerwonych ciałek
krwi. Ła
ı
cuch cukrowy ró
Ň
ni si
ħ
w zale
Ň
no
Ļ
ci od grupy krwi, jednak zawsze
zawiera centraln
Ģ
cz
Ģ
steczk
ħ
galaktozy.
Galaktoza poł
Ģ
czona jest z:
– cukrem
C
wi
Ģ
zaniem
ŋ
-1,2’ we krwi grupy 0
– cukrem
C
wi
Ģ
zaniem
ŋ
-1,2’ oraz cukrem
A
wi
Ģ
zaniem
ŋ
-1,3’ we krwi grupy A
– cukrem
C
wi
Ģ
zaniem
ŋ
-1,2’ oraz cukrem
B
wi
Ģ
zaniem
ŋ
-1,3’ we krwi grupy B
Oznaczenie cukru
A
:
Wyizolowany cukier
A
dał pozytywny wynik próby srebrowej (próba Tollensa)
tworz
Ģ
c zwi
Ģ
zek:
Oznaczenie cukru
B
:
Cukier
B
poddany działaniu hydroksyloaminy utworzył zwi
Ģ
zek
X
, który
nast
ħ
pnie po ogrzewaniu z bezwodnikiem octowym w obecno
Ļ
ci octanu sodu
przeszedł w zwi
Ģ
zek
Y
. Hydroliza zasadowa zwi
Ģ
zku
Y
prowadzi do cukru
Z
(krótszego od wyj
Ļ
ciowego zwi
Ģ
zku o jeden atom w
ħ
gla), który poddany takim
samym reakcjom daje D-treoz
ħ
. Opisane przemiany przedstawione s
Ģ
na
poni
Ň
szym schemacie:
- 4 -
Skład procentowy zwi
Ģ
zku
Y
jest nast
ħ
puj
Ģ
cy: 49,6% C, 41,3% O, 3,6% N,
reszt
ħ
stanowi wodór.
Wiadomo te
Ň
,
Ň
e w wyniku utleniania cukru
B
kwasem azotowym(V) powstaje
produkt, który nie wykazuje czynno
Ļ
ci optycznej.
Oznaczenie cukru
C
:
Cukier
C
, zaliczany jest do szeregu konfiguracyjnego L i ma konfiguracj
ħ
absolutn
Ģ
R
na atomie w
ħ
gla C-3. Redukcja cukru
C,
przeprowadzona w takich
warunkach,
Ň
e grupa CHO przekształciła si
ħ
w grup
ħ
CH
3
, dała zwi
Ģ
zek o
konfiguracji mezo. Ponadto wiadomo,
Ň
e 1 mol cukru
C
w wyniku reakcji z
kwasem jodowym(VII) daje: 1 mol CH
3
CHO i 4 mole HCOOH.
Polecenia:
a.
na podstawie powy
Ň
szych informacji podaj wzory rzutowe Fischera:
a1
.
(0,5 pkt.)
cukru
A
;
a2
. (4,5 pkt.)
cukru
B
oraz pochodnych
X
,
Y
,
Z
;
a3
. (2,0 pkt.)
cukru
C
.
Uzasadnij podane struktury zwi
Ģ
zków
B
,
Y
oraz
C
.
b
.
wiedz
Ģ
c,
Ň
e jednostki monosacharydowe tworz
Ģ
pier
Ļ
cienie piranozowe,
podaj wzory Hawortha:
b1
.
(2,0 pkt.)
disacharydu wyst
ħ
puj
Ģ
cego we krwi grupy 0;
b2.
(1,5 pkt.)
trisacharydu wyst
ħ
puj
Ģ
cego we krwi grupy A;
b3
.
(
1,5 pkt.)
trisacharydu wyst
ħ
puj
Ģ
cego we krwi grupy B.
W obliczeniach nale
Ň
y przyj
Ģę
przybli
Ň
one warto
Ļ
ci mas molowych:
C – 12 g/mol; H – 1 g/mol; N – 14 g/mol; O – 16 g/mol.
- 5 -
[ Pobierz całość w formacie PDF ]