Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003) 2012-02-14 FACIT ________________________________________________________________________ 1. (10 p) a) Ange om molekylerna 1 och/eller 2 är aromatiska. (1 p) b) Namnge föreningarna 1 och 2. (1 p) c) Vilken förening är starkast bas av 3 och 4? (2 p) d) Vilken förening är är starkast bas av 5 och 6? (2 p). e) Vilken av föreningarna 7 och 8 är starkast syra? (2 p) f) Vilken av föreningarna 9 och 10 är starkast syra? (2 p). Motivering till svaren krävs: använd utdelade regler för aromaticitet samt resonans, elektronegativitets- och induktionseffekter för att förklara syra/bas-frågorna. Förening 9 blir aromatisk vid deprotonering, därav det ovanligt låga pKa-värdet. 2. (5 p) Namnge följande föreningar inklusive stereokemiska beteckningar (cis/trans, E/Z, R/S): d) Rita strukturen på en valfri sekundär alkohol och ange dess namn. Se ovan. e) Rita strukturen på en valfri tertiär amin och ange dess namn. Se ovan. ________________________________________________________________________ 3. (10 p) a) Om man behandlar föreningen 1 med t-butoxid bildas två alkener, A & B. Ange strukturerna för dessa produkter och visa med hjälp av Newmanprojektioner vilken förening som är huvudprodukt. (4 p) O 1 2 O 3 4 5 6 OCH 3 O O OH OH 7 8 9 10 O aromatisk ej aromatisk svagare bas, pKa 18 starkare bas, pKa 20 svagare bas, pKa 20 starkare bas, pKa 25 starkare syra, pKa 10 svagare syra, pKa 17 svagare syra, högt pKa starkare syra, pKa 15 furan cyklooktatetraen S NH 2 Ph a) b) c) cyklohexyl fenylsulfid anilin, fenylamin (Z)-1-fenyl-2- metyl-1-hexen R 1 R 2 OH sekundär alkohol tertiär amin N R 1 R 2 R 3 d) e)
12
Embed
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003) 2012-02-14 FACIT/menu... · 2012-02-16 · Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003) 2012-02-14 FACIT Genom resonansritande i startmaterialet
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14 FACIT
________________________________________________________________________ 1. (10 p) a) Ange om molekylerna 1 och/eller 2 är aromatiska. (1 p) b) Namnge föreningarna 1 och 2. (1 p) c) Vilken förening är starkast bas av 3 och 4? (2 p) d) Vilken förening är är starkast bas av 5 och 6? (2 p). e) Vilken av föreningarna 7 och 8 är starkast syra? (2 p) f) Vilken av föreningarna 9 och 10 är starkast syra? (2 p).
Motivering till svaren krävs: använd utdelade regler för aromaticitet samt resonans, elektronegativitets- och induktionseffekter för att förklara syra/bas-frågorna. Förening 9 blir aromatisk vid deprotonering, därav det ovanligt låga pKa-värdet. 2. (5 p) Namnge följande föreningar inklusive stereokemiska beteckningar (cis/trans, E/Z, R/S):
d) Rita strukturen på en valfri sekundär alkohol och ange dess namn. Se ovan. e) Rita strukturen på en valfri tertiär amin och ange dess namn. Se ovan. ________________________________________________________________________ 3. (10 p) a) Om man behandlar föreningen 1 med t-butoxid bildas två alkener, A & B. Ange strukturerna för dessa produkter och visa med hjälp av Newmanprojektioner vilken förening som är huvudprodukt. (4 p)
O1 2
O3 4
5 6
OCH3
O O OH OH
7 8 9 10
O
aromatisk ej aromatisk svagare bas,pKa 18
starkare bas, pKa 20
svagare bas,pKa 20
starkare bas, pKa 25
starkare syra, pKa 10
svagare syra, pKa 17
svagare syra, högt pKa
starkare syra, pKa 15
furan cyklooktatetraen
S NH2
Ph
a) b) c)
cyklohexyl fenylsulfid anilin,fenylamin
(Z)-1-fenyl-2-metyl-1-hexen
R1 R2
OH
sekundär alkohol tertiär amin
NR1
R2
R3
d) e)
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14 FACIT
b) Vilken konfiguration har 1? (1 p) Se ovan c) Vilken produkt bildas om man reagerar föreningen 3 med t-butoxid? Ange struktur och mekanism för product C. (2 p)
d) Varför gör man först föreningen 3 innan reaktionen med t-butoxid? Vad skulle hända om man reagerade 2 med t-butoxid? (1 p) Deprotonering vid karbonylen, sedan kondensationer och cyklisering e) Hur gör man föreningen 3 från ketonen 2? Ange nödvändiga reagens. (2 p)
H ClCN
HO
1A + B
Cl
H
H
CH3
CN
Cl
H3C
H
H
CN
O
H
CN NC
H
Mest
Stabilast konformation
Cl
CN
1
2
3
S
a)
b)
O Br H
D
OBr H
D
OO
2 3C
O Br
HDO
O
O
DH SN2
Även E2 är okC
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14 FACIT
_______________________________________________________________________ 4. (10 p) a) Hur kan man framställa nitrilen 2 från alkoholen 1? Två reaktionssteg behövs för detta; ange reagens och mekanismer för dessa steg. (4 p)?
b) Vilken produkt bildas om man behandlar förening 3 med metoxid? Ge även mekanismen. (4 p)
c) Vilken av föreningarna 4 och 5 är mest reaktiv mot nukleofiler? Motivera! (2 p)
H+ ochHO
OH
OH CN
1 2
OH CN
1 2
OH2
H + Cl
Cl
Cl
CN
SOCl2 går också bra, även TsCl + bas:
S Cl
O
OS
O
O O
CN
a)
1 Et3N
O
H3CO OCH3
O CH3O?
3
O
H3CO OCH3
O CH3O
3 O
H3CO OCH3
O
OCH3
OOCH3O
OCH3
O
OCH3
OOO
CH3OHOMe +
4 5OCH3
O O
O
O O
O
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14 FACIT
5 mest positiv: CH3 ger och CH3O drar elektroner induktivt men CH3O donerar elektroner genom resonans. Den effekten överväger med O. 5. (10 p) a-c) Ange nödvändiga reagens och mekanismer för bildandet av produkterna 1 & 2, samt mekanism & struktur för produkt 3.
d) Ange relativ stereokemi (cis/trans) för föreningarna 1 och 3. (1 p) 1: cis; 3: trans e) Vilken absolutkonfiguration har 1? (1 p) Se ovan. ________________ 6. Ange mekanismer och produkter i följande reaktioner. (10 p)
(S)(S)(R)(R)
OH
OHH
OH
Br-Br
a)
b)
c)
1
2
3
dihydroxylering; OsO4 eller KMnO4
OsO
OO
OOs
OO
OOH
HOH2
Br
Br
Br
HBr
syrakatalyserad addition av vatten
H
OH2
Br
HBr
enantiomeren bildas också:
(R)(R)(S)(S)
OH
OHH
enantiomeren bildas också:
OHOH
HOH
HBr Br
OH
BrH
OHBr
H- H
OHBr
OH
BrH
OH
BrH
- H
OH
Br
a)
δ+δ-
Br Brδ+ δ-
ortho-substpara-subst
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14 FACIT
o,p gynnas pga att i en resonansform stabiliseras +-laddningen av metylgruppen. I princip gäller sama argument for OH och andra grupper som kan ge elektroner genom resonans. Se läroboken sid 1026, 1027.
Vid o-,p-attack kommer +-laddningen att hamna på kolet som bär den elektrondragande karbonylgruppen. Detta missgynnar starkt o,p attack. Samma gäller NO2-gruppen, se sid 1028 i boken. Produkten blir alltså 1. Alternativt kan man se hur karbonyl eller nitro-gruppen påverkar elektrontätheten i olika positioner på samma sätt som metoxy ovan.
b)Cl
O
O AlCl4
OH
OH
O
O
O AlCl4AlCl3
- H
O AlCl4
- H
ortho-subst
para-subst
c)
O
HO NO2H2SO4 O NO2H
HH2ONO2 +
O
NO2H
O
O
NO2
NO2H
H
O
NO2H
O
NO2
H
O
NO21
O O O
NO2
- H
missgynnad, se text
missgynnad, se text
O
NO2
O
NO2
Resonans i startmaterialet:
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14 FACIT
Genom resonansritande i startmaterialet ser man att elektroner dras bort mest från o, p. Dessutom drar karbonylen induktivt från hela ringen, dvs låg reaktivitet men lägst i o,p. Således m-produkt. ______________________________________________________________________ 7. (10 p) a) Hur gör man förening 2 från 1 i två steg? Ange reagens och mekanism. (5 p)
b, Polyetylenglykol görs från eten via etylenoxid (oxiran). Hur går polymerisationen till? Ge reagens och mekanism? (5 p)
________________________________________________________________________ 8. (10 p) Ge strukturen för föreningen C10H12O utifrån nedanstående spektra. Observera att alla spektran ska användas för tolkning. Endast topparna 77, 105 och 148 behöver redovisas i MS. Antal omättnader i C10H12O: 10-12/6+1=5 sannolikt aromat och = (1 p)
NH2 Br
1 2
a) HO NO HNO + H2O
NH2 NOHN NO
-H N2
BrBr
Detaljerade mekanismer: se sid 1035, 1036 i boken
HO O ( O )n
OHO
b)O
HO
HO OHO O O OSVO
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14 FACIT
Protonspektra: (3 p) Skift Integral Koppling Tolkning 8.0 2 d Ar-H med en Ar-H-granne 7.5 3 m Ar-H (flera olika protoner) 3.0 2 t CH2 med EWG (Ar) & CH2-granne 1.8 2 sextet CH2 m CH2- & CH3-granne 1.0 3 t CH3 m CH2-granne
Kolpektra: (2 p) Skift DEPT Tolkning Skift DEPT Tolkning 200 C karbonyl 128 CH Ar-C 137 C Ar-C 40 CH2 CH2 m EWG-granne 132 CH Ar-C 18 CH2 vanlig CH2 129 CH Ar-C 15 CH3 vanlig CH3
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14 FACIT
Diskussion: 1H NMR indikerar en propylgrupp som har en karbonyl som elektrondragande substituent i ena änden, samt en monosubstituerad fenylgrupp (4 kol varav 1 kvartenär). Strukturen nedan föreslås: (2 p)
Massfragmentation: (2 p)
(Toppen vid 120 kommer från en McLaffertyomlagring till enolen, ingår ej i kursen). 9. (10 p) Ge strukturen för föreningen som ger upphov till nedanstående spektra. Observera att alla spektran ska användas för tolkning. Endast topparna 30 och 103 behöver redovisas i MS. Antal omättnader okänt. MS visar att Cl/Br saknas. Ojämn masstopp = ojämnt antal N ingår – utgå från att ett N ingår till en början.
Oe-
O
148
O
105+ CO
77
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14 FACIT
Protonspektra: (3 p) Skift Integral Koppling Tolkning 4.9 Ej given s 3 st utbytbara protoner; OH, NH möjliga 3.0 2 t CH2 med EWG (N?) & CH2-granne 2.3 2 t CH2 m EWG-granne 1.9 2 pentett CH2 m 2 st CH2-grannar
Kolpektra: (2 p) Skift DEPT Tolkning Skift DEPT Tolkning 180 C karbonyl 35 CH2 CH2 m EWG-granne 40 CH2 CH2 m EWG-granne 22 CH2 vanlig CH2 Diskussion: (2 p) Utgå från att föreningen innehåller dessa 4 kol, lägg på känt antal protoner samt karbonylsyre, vad får man då för massa? C4H9O=73. Dessutom 3 utbytbara protoner; skulle kunna vara en COOH samt en NH2: C4H9NO2=103. Ger bara en möjlig struktur som stämmer med skiften. OBS: en hydroxylsubstituent skulle ge högre skift!
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14 FACIT
Rätt struktur: (2 p)
Massfragmentation: (1 p)
10. (10 p) Ge strukturen för föreningen C9H10Br2 som ger upphov till nedanstående spektra. Observera att alla spektran ska användas för tolkning. Endast topparna 197/199, 261/263/265 och 276/278/280 behöver redovisas i MS. Antal omättnader i C9H10Br2: 9-10/6-2/2+1=4 sannolikt aromat (1 p)
H2N OH
Oe- H2N OH
OH2N30
OH
O
103
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14 FACIT
Protonspektra: (3 p) Skift Integral Koppling Tolkning 7.5 1 (t) Ar-H med 2 grannar en bit bort (små kopplingar) 7.3 2 (d) Ar-H med 1 granne en bit bort (små kopplingar) 2.8 1 heptett CH med 2 st CH3-grannar 1.2 6 d 2 st CH3 m CH-granne
Kolpektra: (2 p) Skift DEPT Tolkning Skift DEPT Tolkning 152 C Ar-C 122 C Ar-C 132 CH Ar-CH 35 CH vanlig CH 129 CH Ar-CH 22 CH3 vanlig CH3 Diskussion: 3 st Ar-H varav 2 är lika ger en symmetrisk aromat; detta framgår även av att bara 4 Ar-C finns: sannolikt 1,3,5-substitutionsmönster med en isopropylsubstituent och två brom. (1,2,3-substitutionsmönster är mindre sannolikt pga så små kopplingskonstanter, men det ingår inte i kursen, så även den strukturen ger full poäng). Rätt struktur: (2 p)
Br
Br
Br
Br
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14 FACIT
Massfragmentation: (2 p)
Totalpoäng: 95 p. För godkänt krävs 47.5 p. Lycka till!