Tentamen i organisk kemi, KOKA05 Måndagen den 22 augusti 2011,

Transkript

1 Tentamen i organisk kemi, KKA05 Måndagen den 22 augusti 2011, Molekylmod och miniräknare får medtagas. Var vänlig besvara endast en uppgift per papper. Skriv namn och personnummer på varje blad. Markera på omslaget vilka uppgifter som har besvarats. Lycka till! DS Ange längst upp på omslaget ett referensnummer (6 tecken, t.ex. bilnummer) om du vill kunna se resultatet på kurshemsidan när rättningen är klar. 1. Kolvätens struktur a) Rita en konformer, en enantiomer samt en diastereomer av följande förening (3p): b) Vilka av följande föreningar bildar vätebindningar med sig själva (motivera): metanol, metylfluorid, etan, metylamin? (2 p) c) Varför har oktan en högre kokpunkt än pentan? (2 p) e) Ge ett exempel på keto-enol tautomeri. (3 p)

2 2. Kol-kol bindingsbildande reaktioner Reaktionssekvensen nedan är en klassisk, och fortfarande ofta använd, metod för att bilda 6-ringar. Reaktionen kallas Robinsson-annulering efter upptäckaren, nobelpristagaren Sir Robin Robinson. Man kan se bildandet av 5 som tre diskreta reaktioner, men intressant nog bildas 5 i högt utbyte i en reaktion via steg A, B, och C om man tillsätter Mea till en lösning av 1 och 2. a) Ge mekanismen för reaktionssteg A (3p) b) Ge mekanismen för reaktionssteg B (3p) c) Ge mekanismen för reaktionssteg C (3p) d) amnge reaktionstyperna i reaktion A, B och C (1p) 2 1 A 3 B C Reaktivitet Fyll i vad som saknas (startmaterial, reagens produkt) i nedanstående reaktioner. (2p per delfråga) a) 2 S C b) c) d) K D 2 (överskott) e)

3 4. Substitutionsreaktioner Ange vilken reaktion som går fortast i varje par av reaktioner nedan, samt förklara skillnaden i reaktionshastiget. (2.5p per delfråga) a) b) 2 2 c) d) Konformationsanalys-reaktivitet De tre isomera halohydrinerna nedan uppvisar sinsemellan väldigt olika reaktivitet. A bildar lätt en epoxid vid basbehandling. B kan bilda en epoxid vid basbehandling men det går långsamt. C bildar inte alls någon epoxid vid basbehandling. a) Identifiera vilken substans som är A, B respektive C. (3p) b) Visa mekanismen för epoxidbildningen av A. (2p) c) Varför reagerar C inte alls? (2p) d) Varför reagerar B långsammmare än A? (3p)

4 6. Polymerer och materialkemi Polymeren nedan är en så kallad co-polymer. Co-polymerer är polymerer tillverkade genom växelvis inkorporering av två ( flera) distinkta byggstenar. a) Visa strukturen för de ingående monomererna i polymeren. (2 p) b) Föreslå reagens för att tillverka polymeren. (5p) c) Visa mekanismen för propargeringssteget i polymerisationen med dina valda reagens. (3p) n 7. Mekanism Reaktionen mellan 2-klor-2-metylbutan och metanol studerades i metanol och man gjorde följande observationer: (i) ptiskt aktiv 2-klor-2-metylbutan gav racemisk 2-metoxi-2- metylbutan. (ii) Reaktionshastigheten fördubblades om man fördubblade koncentrationen av 2-klor-2-metylbutan. (iii) Reaktionshastigheten ändrades ej om man fördubblade koncentrationen av metanol a) Ge nu en detaljerad reaktionsmekanism som stöder observationerna ovan. Motivera! Var noggrann med att rita strukturerna av eventuella övergångsstillstånd (transition states) och intermediärer. (5 p) b) Rita det kvalitativa energi-reaktionskoordinatdiagrammet för reaktionen! Markera positionen för startmaterial, produkt samt eventuella övergångsstillstånd och intermediärer! Antag att startmaterialet har högre energi än produkten (3 p). c) Man byter ut metanol som lösningsmedel mot (,-dimetylformamid). Vad händer med reaktionshastigheten? Motivera! (2 p)

5 8. Biomolekyler Peptider är uppbyggda av aminosyror, föreningar som innehåller både en karboxylsyra och en amino-funktionalitet. De olika aminosyrorna är hopkopplade med amidbindningar a) edan visas ett exempel på en tetrapeptid. Rita upp de ingående aminosyrorna. (4p) 2 C b) Visa mekanismerna för basisk hydrolys av en valfri ester och en valfri amid. Förklara varför det är svårare att hydrolysera amiden. (6p) 9. Karbonylkemi Vanligt strösocker (sackaros) är en så kallad disackarid. m sackaros behandlas med syra i vatten kommer den att hydrolyseras till en blandning av glukos och fruktos. Denna blandning kallas för invertsocker och används ofta i exempelvis glögg och punsch eftersom den uppfattas som sötare än rent strösocker. Ge en mekanism för hydrolysen av sackaros. (10p) sackaros vatten syra fruktos glukos