Datum Tid Anmärkning Lokal UndervTyp. 12/ F1 OW V:A Intro/grundläggande begrepp. 13/ F2 OW DC:lhö Termodynamik och jämvikt

Transkript

1 Medicin och Teknik 2012 LV1 Datum Tid Anmärkning Lokal UndervTyp 12/ F1 W V:A Intro/grundläggande begrepp 13/ F2 W DC:lhö Termodynamik och jämvikt 13/ F3 W Gen: Aula Kemisk binding 14/ F4 DS KC:A Kemisk binding 14/ Ö1 KC:, KC:I 15/ Ö1 KC:K1 KC:L1 ÖG 1-2 ÖG / F5 DS KC:C Alkaner 3-4 LV2 19/ F6 DS V:A Alkaner / F7 DS Gen: Aula Alkener, alkyner 11 21/ F8 DS KC:A Alkener, alkyner 12 22/ Ö2 KC:, KC:M 23/ Ö2 KC:K1-2 KC:L1-2 ÖG 1-2 ÖG 3-4 LV3 26/ Dugga 1 F9 DS V:A Stereokemi 27/ P1 KC:G Projektseminarium poster-intro 27/ F10 DS Gen: Aula Substitution på mättat kol 28/ F11 DS KC:A Substitution på mättat kol

2 29/ Ö3 KC:, KC:M 30/ Ö3 KC:K1-2 KC:L1-2 ÖG 1-2 ÖG 3-4 LV4 17/ F12 DS KC:C Elimination 18/ S1 UE KC:A Säk F. bligatorisk! 19/ F13 DS KC:C Aromater 19/ LAB 1 KC LG / F14 DS KC:C EAS LV5 23/ F15 DS V:A Krafter mellan molekyler 24/ Dugga 2 F16 DS KC:C Alkoholer, aminer och etrar 24/ F17 DS KC:A Karbonylföreningar 25/ LAB 1 KC LG / Ö4 KC:, KC:M 27/ Ö4 KC:K1-2 KC:L1-2 Grupp 1-2 Grupp 3-4 LV6 2/ F18 DS KC:A Karboxylsyror 2/ Ö5 KC:K1-2 KC:L1-2 ÖG 1-2 2/ LAB 1 KC:A LG 7-9 3/ F19 DS KC:C Enolatkemi 3/ LAB 2 KC:A LG 1-3 4/ Ö5 KC:K1-2 KC:L1-2 ÖG 3-4 4/ F20 DS KC:C Biologiska makromolekyler

3 LV7 8/ F21 DS KC:C 9/ Dugga 3 F22 SPAG KC:A Chemistry of bioimaging nanoparticles 9/ LAB 2 KC LG / Ö6 KC:, KC:K1 ÖG / LAB 2 LG / Ö6 KC:K1 KC:L1 ÖG 3-4 LV8 15/ P2 KC:C Posterseminarium F = Föreläsning Ö = Övning P = Posterprojekt S = Säkherhetsföreläsning ÖG = Övningsgrupp LG = Labbgrupp W = la Wendt DS = Daniel Strand UN = Ulf Nilsson UE = Ulf Ellervik

4 Läsanvisningar 2012 Kapitel 1 Repetition Kapitel 2 Kapitel 3 Till och med avsnitt 2.4. Avsnitt dyker upp i andra delar av kursen Allt. Kapitel 4 Ej material tillhörande Figur 4.6, eller avsnitt 4.5. Kapitel 5 Kapitel 6! Avsnitt 5.2, 5.3, 5.5.1, Delar av övrigt innehåll dyker upp i andra avsnitt av kursen. Allt. Kapitel 8 Ej 8.1.4, 8.2.1, PCC, 8.2.5, 8.3.2, 8.3.3, Kapitel 9 Endast 9.3, 9.5, 9.6. Nukleofilers reaktivitet i och är överkurs. Kapitel 10 Ej Kapitel 11 Exemplet i Fig behandlas efter kapitel 6. Ej , ozonolys, eller Kapitel 12 Endast , , Kapitel 13 Avsnitt , och läses i samband med aminkapitlet Kapitel 14 Ej , , 14.3, 14.4, eller Kapitel 15 Avsnitt 15.1 och 15.2 läses i samband med aminer och alkoholer. Ej 15.3, exemplet tillhörande Figur eller Kapitel 16 Ej , , eller Kapitel 17 Ej , 17.5, eller Kapitel 18 Ej , , exempel tillhörande Figur c) och d), exempel tillhörande Figur 18.22, Figur 18.24, eller

5 Kapitel 20 Figur 20.3 endast kunna glycin, alanin, lysin och tryptofan aktivt. I övrigt känna till de sju grupperna. Figur 20.9 endast kunna D-glukos och D-galaktos samt kunna rita L- analoger av dessa. Fig endast fruktos aktivt. Fig endast passivt. Ej detaljer I Figur Ej detaljer Figur Figur endast kunna principuppbyggnaden hos steroider. Ej detaljer Figur Figur kunna principuppbyggnaden hos prostagladiner. Tablell 20.2 passivt.

6 Övningar 2012 Övning 1 Kapitel 2: 2.1.1, 2.1.4, 2.1.5, , , 2.2.1, 2.2.2, 2.2.3, (diskutera rotationsbarriärer för de två bindningstyperna) Kapitel 3: Kapitel 4: 4.2.1, 4.2.8, Övning 2 Kapitel 2: Kapitel 3: Kapitel 4: 4.2.2, 4.2.4, Kapitel 6: Kapitel 11: , , Övning 3 Kapitel 12: (välj bland allyl-, fenyl-, vinyl-, metyl-, primär, sekundär och tertiär radikal) (välj bland allyl-, fenyl-, vinyl-, metyl-, primär, sekundär och tertiär karbokatjon) (ej kumulerade), Kapitel 6: 6.2.8, Kapitel 11: (a, b, c, d, f),

7 Övning 4 Kapitel 9: 9.1.4, 9.1.5, 9.1.6, (a, b, e, f, g), 9.2.4, Kapitel 10: , , , , , Kapitel 13: , Övning 5 Kapitel 14: Kapitel 8: , (endast halogenering, nitrering och Friedel-Craft alkylering), a (med mekanism), , 8.1.7, (ändra till t-butyl metyleter och använd Williamsonsetersyntes som syntesmetod), (a, b), (a, c) Kapitel 15: , , , (rangordna a, b, c) Övning 6 Kapitel 16: (d), , Kapitel 17: , , Kapitel 18: , (d, e), Till dessa övningar kommer även extrauppgifter

8 Extra uppgifter KKA05/ Övning 1. Kapitel 2, 3, 4.! 1.! Ange vilka av följande föreningar som är syror respektive baser! enligt Lewis definition:!! aceton vatten dimetylsulfid aluminiumtriklorid! 2.! Konstruera genom linjärkombination av ingående atom-orbitaler!!! molekylorbitaler för pi-systemet i formaldehyd. Tips: syre är mer!!! elektronegativt än kol.! 3.! Populera molekylorbitalerna för formaldehyd i grundtillstånd med!!! korrekt antal elektroner.! 4.! Vad menas med förkortningarna M, LUM och SM?! 5.! Ange vad som är LUM i formaldehyd. Ange vilken orbital som är!!! M för formaldehyd. Tips: orbitalen är inte en del av pi-systemet. Övning 2. Kapitel 5, 11.! 1.! Rita och namnge isomererna med summaformeln C36.! 2.! Rita strukturen för den mest stabila konformationen av cis-!!! respektive trans-1,3-dimetylcyklohexan. Använd gärna!!! molekylmodeller.! 3.! Namnge föreningarna nedan entydigt. Cl! 4.! Skriv en reaktionsformel för syntes av isopropanol (2-propanol) från! propen och vatten i starkt sur miljö.! 5.! Redogör för mekanismen för reaktionen i (4) och konstruera ett! reaktionsenergi-diagram. Markera vad som är!intermediärer,! övergångstillstånd och aktiverings-energier. Vilket är det

9 ! hastighetsbestämmande steget? Vilken biprodukt skulle man! anta bildas tilsammans med produkten vid denna syntes? Övning 3. Kapitel 12, 6! 1.! Vilken är huvudprodukten i följande reaktion vid förhöjd temperatur.!!! Ge mekanismen för reaktionen. Br +! 2.! Rita de båda enantiomererna av 2-brombutan. Ange vilken som! har S- respektive R-konfiguration. Rita strukturen med R-konfiguration! som Newmanprojektion längs C2-C3.! 3.! Vilka av följande föreningar är kirala? Markera samtiliga!!! stereogena centra. 2 N C 2 C 2 2 N C 2 C 2! 4.! Penicillin V är ett antibiotikum med ett brett användningsområde.!!! Molekylen har tre stereogena centra. Markera dessa med en *. Rita!!! alla stereoisomerer och ange R/S för ingående stereocenter en av!!! strukturerna: N N S C 2! 5.! Rita alla stereoisomerer av vinsyra och ange R/S för ingående!!! stereocenter: vinsyra

10 Övning 4. Kapitel 9, 10, 13! 1.! Markera huruvida substraten nedan kan förväntas reagera enligt SN1,! SN2 eller inte alls med den tänkta nukleofilen Nu -? Exemplifiera en! (eller flera) möjliga Nu -. Br I Cl 3 C Br Br! 2.! Välj från nedanstående lista den eller de alkylhalogenider (a-f) som! stämmer med respektive kriterium (1-7).!!!! a) 1-bromhexan!!!!!!!!!! b) 3-brom-3-metylpentan!!!!! c) 1-brom-2,2-dimetylbutan!!!!!!!!! d) 3-brom-2-metylpentan!!!! e) 2-brom-3-metylpentan!!!!!!!!! f) bromcyklohexan (1) är kiral; (2) finns som diastereomerer; (3) reagerar snabbast vid SN2- reaktion med natriummetoxid i metanol; (4) reagerar långsammast med vid SN2-reaktion med natriummetoxid i metanol; (5) endast ger en alken vid E2- eliminering; (6) ger E2-eliminering men inte SN2-substitution vid reaktion med natriummetoxid i metanol; (7) reagerar snabbast i en SN1-reaktion.! 3.! ur kan man framställa nedanstående molekyl med hjälp av en! E2-eliminering?!

11 ! 4.! Vilka av följande föreningar är aromatiska? (Motivera!) B Övning 5. Kapitel 14, 8, 15! 1.! Rita och namnge alla aromatiska föreningar med summaformeln!!!! C 8 10 som ger tre produkter vid elektrofil aromatisk!!!! monobromering.! 2.! ur kan följande föreningar separeras från varandra på ett enkelt sätt!!! genom extraktion?! 3.! a) Vad bildas i följande reaktion? Cr 3, +! 4.! Rangordna följande alkoholer efter ökande surhetsgrad! C 3 C 2 FC 2 C 2 ClC 2 C 2 C3CF!!5.! Bensylkatjonen är resonansstabiliserad. Rita dess! resonansstrukturer. Är aniliniumjonen stabiliserad på samma sätt? N 3

12 Övning 6. Kapitel 16,17,18, 20! 1.! Vilka olika funktionella grupper innehållande en karbonyl kan du finna i!! följande molekyler: C C C 3 vanillin retinal SCC 3 kalciumsparande diuretikum! 2.! Rita strukturformler för följande föreningar:!! a) bromaceton!! b) 2-metyl-3-heptanon!!!!!c) butandial!! d) 6,6-dimetyl-2,4-cyklohexadienon!!!! e) 3-fenylpropenal!! 3.! För att undersöka en reaktionsmekanism eller en substans! metabolisering kan man märka in ovanliga isotoper i molekyler av! intresse och sedan undersöka med t ex spektroskopiska metoder var! isotoperna hamnar i produkterna eller som metaboliter. Föreslå en! mekanism för hur vanlig aceton (i vilken syret är 16 ) kan inkorporera! 18 genom behandling med vatten i sur miljö ! 4.!! a) Vilka två isomera, cykliska acetaler kan i princip bildas i den!!!!! syrakatalyserade reaktionen mellan aceton och glycerol!!!!! (1,2,3-propantriol)?!! Endast av dem observeras som bildad produkt. Det visar sig att! produkten går att spaltas i rena enantiomerer. Vilken är produkten?! 5.! Komplettera följande reaktionsformel R C 2 SCl 2

13 ! 6.! Ange fyra olika karboxylderivat av formen C3CY? rdna dessa! enligt ökande hydrolyshastighet i vatten.! 7.! En blandning av fenylacetat (estern mellan ättiksyra och fenol) och! acetanilid (MeCNPh) hydrolyseras med kokande! natriumhydroxidlösning. ur kan man separera och isolera separat de! komponenter som finns i lösningen?! 8.! Formulera mekanismer för följande isomeriseringar. ur ligger! respektive jämvikt förskjuten? + +! 9.! ur förklarar man, att aceton föreligger företrädesvis i ketoformen,! medan 2,4-pentandion föreligger som enolform.! 10.! Reaktionen nedan är ett exempel på en intramolekylär! Claisenreaktion. Sådana kallas Dieckmanncykliseringar. Namnge! startmaterialet och ange ungefärliga pka-värden för startmaterial och! produkt, samt visa den detaljerade mekanismen för reaktionen. Vad! finns i reaktionsblandningen innan den surgjorts? Kunde en! vattenlösning av natriumhydroxid ha ersatt alkoxidlösningen? Me 2 C C 2 Me 1) NaMe, Me 2) 3 +! 11.! Nedanstående triketon kan undergå aldolkondensation i vilken! anjonen av acetylgruppen i sidokedjan är nukleofil. Skriv! strukturformler för produkterna som erhålles vid reaktion med var och! en av de två karbonylgrupperna i ringen. Är produkterna identiska?! m inte vilket är deras förhållande till varandra.! 12.! m man löser 1 g α-d-glukopyranos i vatten och genast mäter!! vridningen av planpolariserat ljus erhålles värdet [a] = Då!! man mäter på samma lösning efter en dag erhålles [α] = +55.!! Förklara varför och ange mekanismen bakom detta fenomen.

14 ! 13.! Betrakta strukturena A till nedan. Vilken eller vilka strukturer! a) som finns i steroider?! b) som finns i RNA?! c) som är maltos?! d) som finns i triglycerider?! e) som är sötningsmedlet aspartam?! f) som är L-socker?! g) som lösta i vatten ger en silverspegel vid reaktion med!! Tollens reagens?! h) som lösta som 1 mol i ett organiskt lösningsmedel som!! förbrukar 3 mol vätgas vid reaktionen med Pd/C? N 2 N 2 N - P - N N A N N B - P - N C D C C 2 2 N N C 2 E L I F C C 2 3 C( 2 C) 16 3 C( 2 C) 16 (C 2 ) 16 C 3 (C 2 ) 16 C 3 (C 2 ) 16 C 3 (C 2 ) 16 C 3 M J G 2 N N C C 2 K N

15 ! 14.! Ange rätt text i rätt ruta: α-d-glukopyranos, α-l Glukopyranos,!! α-d-glukopyranos, α-l-glukopyranos, Anomer, Enantiomer,!! Diastereomer.! 15.! Rita strukturen för peptiden DLE vid p = 7, p = 2 och p = 9.

16 Nyckelbegrepp 2012 Följande kompilering av begrepp är att betrakta som ett stöd vid självstudier, inte en komplett listning av kursinnehållet Kemisk bindning Alkaner, alkener alkyner Reaktionslära ktettregeln samt tillämpningar ybridisering (för kol, syre, och kväve) Molekylorbitalteori M, LUM och SM Förstå och rita Keckule- (streck) strukturer Grunderna för systematisk nomenklatur Genomgångna funktionella grupper α och β positioner Vicinala och geminala positioner Allyl, bensyl, och vinyl grupper Metyl, metylen, och metin kol Smält- och kokpunkters variation med antalet kolatomer för kolväten Enkel konformationsanalys: omolytisk samt heterolytisk klyvning av bindning Pilmekanismer Nukleofil, elektrofil Energidiagram Stereoelektroniska effekter Eten (pi-systemet) Allyl (pi-systemet) Etan Rotation kring C-C binding i etan Staggered, eclipsed Cyklohexan Axiell/ekvatoriell position Ringflip cyklohexan Fischerprojektion Newmanprojektion Etan 1,3-Diaxiella interaktioner Övergångstillstånd Energiprofil Intermediär astighetsbestämmande steg (kinetik) Induktiv effekt Resonans- (mesomer) effekt

17 Syra/bas Stereokemi Substitutionsreaktioner Eliminationsreaktioner Aromaticitet och konjugation Alkoholer, aminer, etrar, fenoler och aniliner Reaktiva intermediärer Brönsted syra/bas Lewis syra/bas pka för nyckelföreningar (se separat lista) Kiralitet Mesoförening R/S nomenklatur Konstitution, konfiguration, och konformation Alkengeometri (cis/trans och E/Z) Enantiomer, diastereomer Selektivitet SN1 vs SN2 Selektivitet substitution vs elimination SN1 och SN2 effekter av: Selektivitet E1 vs E2 Steriskt hindrade baser Zaytsefs regel Definitionen av aromaticitet Elektrofil aromatisk substitution Whelandintermediat Konjugerade dubbelbindingar Resonansbeskrivning Dipolmoment Sterisk effekt Karbokatjoner Radikaler Polära och opolära lösningsmedel protiska och aprotiska lösningsmedel Relativ nukleofilicitet Bra och dåliga lämnande grupper Allylsystemet Bensylsystemet Krafter mellan molekyler Van der Waals interaktioner Aromat-aromat interaktioner Dipol-dipol interactioner Dispersionskrafter Vätebindning

18 Karbonylgruppens kemi Biomolekyler Tetraedriska intermediat Kondensationsreaktioner Keto-enoltautomeri Relativ reaktivitet mellan olika acylderivat Definition av D/L socker Glykosid Enkla socker Komplexa socker Reducerade socker Fetter Aminosyror Proteiner DNA och RNA Monosackarider Aldohexoser och ketohexoser Disackarider Polysackarider Enkla fetter (fosfolipider, triglycerider, vaxer) Komplexa fetter (steroider, prostaglandiner, terpener) Syra/basegenskaper, zwitterjon Peptider Primär, sekundär och teritiär struktur ydrofil, hydrofob, Disulfidbrygga Principiell upppbyggnad Komplementära vätebindningsmotiv

19 Reaktioner 2012 Alkaners reaktioner 1 Förbränning 2 Radikalhalogenering mättade kolvätens reaktioner 3 Elektrofil addition av X till alken 4 Elektrofil addition av 2 till alken 5 Elektrofil addition av Br2 till alken 6 ydrogenering av alken/alkyn (ej mekanism) 7 Dihydroxylering av alken (ej mekanism) 8 Epoxidering av alken 9 Radikaladdition av Br till alken Substitution på mättat kol 10 SN2 11 SN1 Eliminationsreaktioner 12 E1 13 E2 14 E1cB Aromantiska föreningars reaktioner 15 Bromering av bensen 16 Nitrering av bensen 17 Friedel-Craft alkylering Alkoholer, etrar, tioler och aminer 18 Williamsons etersyntes 19 ydrolys av epoxid (sur/basisk) 20 xidation av alkohol Karbonylföreningar 21 Nukleofil addition med substitution av karbonylsyre 22 Natriumborohydridreduktion av aldehyd/keton 23 Syntes av amid från syraklorid 24 Alkalisk esterhydrolys 25 Fishers estersyntes 26 Sur hydrolys av amid Enloatkemi 27 Alkylering av enolat

20 28 Keto-enol tautomeri 29 Aldolreaktion 30 Aldolkondensation, (Claisen/Dieckmann-kondensation) Polymerisationsreaktioner 31 Radikalpolymerisation av alken 32 Katjonisk polymerisation av alken 33 Nukleofil polymerisation Konjugatadditioner 34 Michaeladdition (1,4-addition) Kolhydrater 35 Syrakatalyserad sockerinversion Trivialnamn att kunna 2012 Acetaldehyd Acetofenon Aceton Acetylen Akrylsyra Allylalkohol Anisol Anilin Bensaldehyd Bensen Bensoesyra Bensylalkohol Butyraldehyd Bärnstensyra Fenol Formaldehyd D-fruktos D-glukos D-glyceraldehyd Glycerol Glykol Imidazol Kinon (bensokinon) Kloroform Malonsyra Mjölksyra Naftalen xalsyra Propionaldehyd Propionsyra Purin Pyridin Pyrimidin Pyrrol D-ribos Smörsyra Styren Toluen Urinämne Vinsyra Xylen Ättiksyra

21 Bra att veta och goda råd 2012 bligatoriska moment på kursen är säkerhetsföreläsningen, godkänd laborationsdugga, godkänd laborationskurs samt godkänd tentamen. Säkerhetsduggan baseras på material från säkerhetsföreläsningen, säkerhetsförskriftsdelen i övningskompendiet och häftet Generella säkerhetsföreskrifter 2011 för Kemicentrum. Godkänd säkerhetsdugga är ett absolut krav för att få laborera. Innan laborationskursen börjar, läs igenom laboratorieteknikdelen av KKA05-kompendiet samt laborationsbeskrivningen i kompendiet för vartje laboration (2 st laborationer). Respektera sista inlämningsdag for laborationrapporterna. Trivialnamnslistan inläses av er själva senast innan tentamen. Kursboken är skriven för en mer omfattande kurs. Kursomfattningen av KKA05 definieras av föreläsningarna, övningarna, laborationerna och trivialnamnslistan. Endast motsvarande delar av kursboken Ellervik & Sterner ingår i kursen. Föreläsningarna, övningarna, laborationerna och kursboken är en hjälp för er inlärning av kursmaterialet. Lärandet måste ni själva stå för! Övningsexempelsamlingen i kompendiet är skriven för en mer omfattande kurs och endast de exempel som behandlas på övningarna ingår i kursen. Föreläsaren svarar tacksamt på alla frågor som ni kan ha! Tveka inte! Ingen fråga är för enkel! En aktiv kurs är en bra kurs! Övningsuppgifterna skall förberedas hemma till varje övningstillfälle! Det viktiga är inte att ni kommer fram till rätt svar hemma utan att ni har fått igång tankeprocessen genom att arbeta med uppgifterna. Detta är det enda sätt som ni kan få utbyte av övningstillfället annars blir det bara en övning i avskrivning! På SI-övningar hjälper SI-ledaren till med tex. frågor som uppkommer under förberedandet av övningsuppgifterna, saker som ni inte förstod i föreläsningarna och övningarna (Föreläsaren hjälper naturligtvis också till med detta) etc.. För att stimulera till kontinuerlig inlärning kommer tre DUGGR att genomföras. För varje DUGGA gäller följande: a kul 50-74% rätt ger 2p % rätt: ger 4p Det samlade resultatet från de tre DUGGRNA kommer att tillgodoräknas på tentamen (maxpoäng 80 och minst 40 p för godkänt) enligt följande: 2, 4, respektive 6p på DUGGRNA ger 2, 4, respektive 6 poäng tillgodo för betyget 3 på tentamen. 8,10,respektive 12p på DUGGRNA ger 2, 4, respektive 6 poäng tillgodo för betyget 3, 4 eller 5 på tentamen. Det vill säga maximalt 6 poäng får tillgodoräknas på tentamen för varje tentamensbetyg. DS