Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003) FACIT

Transkript

1 Tentamen i rganisk kemi, 7.5 hp (K3003) 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). 1 2 C aromatisk ej aromatisk svagare bas, furan cyklooktatetraen pka 18 starkare bas, pka 25 svagare bas, pka starkare syra, pka 10 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): a) b) c) d) e) R 2 S N 2 cyklohexyl fenylsulfid anilin, fenylamin Ph 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) m 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) starkare bas, pka 20 svagare syra, pka 17 (Z)-1-fenyl-2- metyl-1-hexen starkare syra, pka 15 R 1 R 2 sekundär alkohol svagare syra, högt pka R 1 N R 3 tertiär amin

2 Tentamen i rganisk kemi, 7.5 hp (K3003) 1 A + B a) NC Mest C 3 3 C 1 3 Stabilast konformation b) 2 S 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 2 3 D C D C D S N 2 Även E2 är ok 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) ur gör man föreningen 3 från ketonen 2? Ange nödvändiga reagens. (2 p)

3 Tentamen i rganisk kemi, 7.5 hp (K3003) + och 4. (10 p) a) ur kan man framställa nitrilen 2 från alkoholen 1? Två reaktionssteg behövs för detta; ange reagens och mekanismer för dessa steg. (4 p)? 1 2 a) S 2 går också bra, även Ts + bas: 1 S Et 3 N S b) Vilken produkt bildas om man behandlar förening 3 med metoxid? Ge även mekanismen. (4 p) C 3 C 3 C 3? 3 C 3 C 3 C 3 C 3 C 3 3 C 3 Me + C 3 C 3 C 3 C 3 c) Vilken av föreningarna 4 och 5 är mest reaktiv mot nukleofiler? Motivera! (2 p) C 3 4 5

4 Tentamen i rganisk kemi, 7.5 hp (K3003) 5 mest positiv: C 3 ger och C 3 drar elektroner induktivt men C 3 donerar elektroner genom resonans. Den effekten överväger med. 5. (10 p) a-c) Ange nödvändiga reagens och mekanismer för bildandet av produkterna 1 & 2, samt mekanism & struktur för produkt 3. a) b) c) dihydroxylering; s 4 eller KMn 4 s - s 2 (R) (S) 1 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) a) 2 enantiomeren bildas också: 2 enantiomeren bildas också: (S) (R) syrakatalyserad addition av vatten - δ - δ + δ + δ - - ortho-subst para-subst

5 Tentamen i rganisk kemi, 7.5 hp (K3003) b) Al 3 Al 4 - ortho-subst Al 4 - para-subst Al 4 o,p gynnas pga att i en resonansform stabiliseras +-laddningen av metylgruppen. I princip gäller sama argument for och andra grupper som kan ge elektroner genom resonans. Se läroboken sid 1026, c) N 2 2 S 4 N 2 N N 2 N 2 missgynnad, se text N 2 N 2 N 2-1 N 2 N 2 missgynnad, se text N 2 N 2 Resonans i startmaterialet: Vid o-,p-attack kommer +-laddningen att hamna på kolet som bär den elektrondragande karbonylgruppen. Detta missgynnar starkt o,p attack. Samma gäller N 2 -gruppen, se sid 1028 i boken. Produkten blir alltså 1. Alternativt kan man se hur karbonyl eller nitrogruppen påverkar elektrontätheten i olika positioner på samma sätt som metoxy ovan.

6 Tentamen i rganisk kemi, 7.5 hp (K3003) 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) ur gör man förening 2 från 1 i två steg? Ange reagens och mekanism. (5 p) N a) N N + 2 Detaljerade mekanismer: se sid 1035, 1036 i boken N 2 N - N N N 2 b, Polyetylenglykol görs från eten via etylenoxid (oxiran). ur går polymerisationen till? Ge reagens och mekanism? (5 p) ( ) n b) SV 8. (10 p) Ge strukturen för föreningen C utifrån nedanstående spektra. bservera att alla spektran ska användas för tolkning. Endast topparna 77, 105 och 148 behöver redovisas i MS. Antal omättnader i C : 10-12/6+1=5 sannolikt aromat och = (1 p)

7 Tentamen i rganisk kemi, 7.5 hp (K3003) Protonspektra: (3 p) Skift Integral Koppling Tolkning d Ar- med en Ar--granne m Ar- (flera olika protoner) t C 2 med EWG (Ar) & C 2 -granne sextet C 2 m C 2 - & C 3 -granne t C 3 m C 2 -granne Kolpektra: (2 p) Skift DEPT Tolkning Skift DEPT Tolkning 200 C karbonyl 128 C Ar-C 137 C Ar-C 40 C 2 C 2 m EWG-granne 132 C Ar-C 18 C 2 vanlig C C Ar-C 15 C 3 vanlig C 3

8 Tentamen i rganisk kemi, 7.5 hp (K3003) Diskussion: 1 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) e - + C (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. bservera att alla spektran ska användas för tolkning. Endast topparna 30 och 103 behöver redovisas i MS. Antal omättnader okänt. MS visar att / saknas. jämn masstopp = ojämnt antal N ingår utgå från att ett N ingår till en början.

9 Tentamen i rganisk kemi, 7.5 hp (K3003) Protonspektra: (3 p) Skift Integral Koppling Tolkning 4.9 Ej given s 3 st utbytbara protoner;, N möjliga t C 2 med EWG (N?) & C 2 -granne t C 2 m EWG-granne pentett C 2 m 2 st C 2 -grannar Kolpektra: (2 p) Skift DEPT Tolkning Skift DEPT Tolkning 180 C karbonyl 35 C 2 C 2 m EWG-granne 40 C 2 C 2 m EWG-granne 22 C 2 vanlig C 2 Diskussion: (2 p) Utgå från att föreningen innehåller dessa 4 kol, lägg på känt antal protoner samt karbonylsyre, vad får man då för massa? C 4 9 =73. Dessutom 3 utbytbara protoner; skulle kunna vara en C samt en N 2 : C 4 9 N 2 =103. Ger bara en möjlig struktur som stämmer med skiften. BS: en hydroxylsubstituent skulle ge högre skift!

10 Tentamen i rganisk kemi, 7.5 hp (K3003) Rätt struktur: (2 p) Massfragmentation: (1 p) 2 N e - 2 N 2 N (10 p) Ge strukturen för föreningen C som ger upphov till nedanstående spektra. bservera 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 C : 9-10/6-2/2+1=4 sannolikt aromat (1 p)

11 Tentamen i rganisk kemi, 7.5 hp (K3003) Protonspektra: (3 p) Skift Integral Koppling Tolkning (t) Ar- med 2 grannar en bit bort (små kopplingar) (d) Ar- med 1 granne en bit bort (små kopplingar) heptett C med 2 st C 3 -grannar d 2 st C 3 m C-granne Kolpektra: (2 p) Skift DEPT Tolkning Skift DEPT Tolkning 152 C Ar-C 122 C Ar-C 132 C Ar-C 35 C vanlig C 129 C Ar-C 22 C 3 vanlig C 3 Diskussion: 3 st Ar- 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)

12 Tentamen i rganisk kemi, 7.5 hp (K3003) Massfragmentation: (2 p) + + Me 276/278/ /263/ /278/ /199 Totalpoäng: 95 p. För godkänt krävs 47.5 p. Lycka till!