Tentamen i Organisk kemi AK 2/6 2005,

Transkript

1 Tentamen i rganisk kemi AK 2/6 2005, Tentamen består av 9 frågor. Varje fråga ger maximalt 10p. Följande betygsgränser gäller: 3:a minst 40 poäng 4:a minst 55 poäng 5:a minst 75 poäng Skriv resultatet från duggorna på omslagets framsida (UK, GK, +5p, +10p). Poängavdrag görs för slarviga motiveringar och formler. Besvara varje fråga (1-9) på separat papper och skriv namn och årskurs på varje papper. Tillåtna hjälpmedel är molekylmodeller och miniräknare. Glad sommar och lycka till! /Ulf 1. a) Rita två homologa alkylbromider. (2p) Rita en allylisk radikal och förklara varför den är relativt stabil. (2p) Ange två olika reaktionstyper där karbokatjoner spelar en väsentlig roll. (2p) Rita en förening med summaformeln C 5 12 som ger en enda signal i 1 -NMR och två signaler i 13 C-NMR. (2p) e) Visa minst två föreningar som bildas om man reducerar butansyra? (2p) 2. Rita ut vilket startmaterial, huvudprodukt eller reagens som saknas i nedanstående reaktioner. m inget annat anges sker samtliga reaktioner vid rumstemperatur och nödvändiga reagens finns i överskott. Tänk på eventuell stereokemi. (2p per reaktion, inga motiveringar krävs) 1) 3 a) 2) Zn, Ac Br NaB 4 Cr 3, 2 e) 1) Mg 2) propylacetat

2 3. Stilben är trivialnamnet för 1,2-difenyl-eten. a) Stilben kan behandlas med meta-klorperoxybensoesyra () Visa mekanismen för denna reaktion. (3p) Två flaskor med ren cis-stilben respektive trans-stilben hade förväxlats på laboratoriet. För att ta reda på vilken som var vilken behandlades innehållet med. Flaska A gav en produkt (C) medan flaska B gav två produkter (D+). Visa produkterna C, D och samt ange vilken flaska som innehöll cis-stilben. (4p) Na A C F+G Na B D+ För att vara helt säker behandlades produkterna med Na (1 M). Produkt C gav två nya produkter (F+G) medan blandningen (D+) bara gav en produkt (). Visa produkterna F, G och samt mekanismen för denna reaktion. (3p) 4. a) Vilket reagens används för klorering genom elektrofil aromatisk substitution? (2p) Vilken är huvudprodukten om nedanstående förening monokloreras? Förklara med hjälp av mekanismer. (5p) Topparna i 1 -NMR kommer vid olika så kallade kemiska skift som beror på elektrontätheten på de atomer vätena sitter på. Använd informationen nedan och förklara med resonansteori vilken aromatisk proton som hör till vilket skift för fenol. Fenol har tre olika toppar i 1 -NMR: 6.70 ppm, 6.80 ppm och 7.14 ppm. (3p) N ppm samtliga protoner 7.26 ppm 7.64 ppm 7.52 ppm

3 5. Du har tillgång till trans-2-metyl-cyklopentanol och du vill nu använda denna för att syntetisera både cis- och trans-2-metyl-cyklopentylacetat (se figur nedan). Separation av racemiska blandningar är inte tillåtna! trans-2-metyl-cyklopentanol a) Visa mekanismen för ett valfritt sätt att göra trans-2-metyl-cyklopentylacetat. (4p) Visa hur du gör cis-2-metyl-cyklopentylacetat. (6p) 6. I närvaro av lämpliga baser kan samtliga nedanstående föreningar betraktas som syror. Visa inom varje par vilken förening som är surast, markera den suraste protonen i denna förening och förklara varför den är surast. (10 p) F a) F N 2 e)

4 7. a) m förening A nedan behandlas med syra i vatten bildas förening B. Visa med mekanismer hur detta går till. (8 p) 3 A B Varför sker denna reaktion? (2 p) 8. Visa med mekanismer hur nedanstående reaktion går till. (10p) 1) stark bas CMe 2) vatten CMe 9. Med hjälp av bara kemikalierna nedan ska du göra fem valfria organiska reaktioner. Följande restriktioner gäller: syra-bas reaktioner får göras men räknas ej in bland de fem stegen, sekvenser av typen A B A är förbjudna. Produkten från ett steg ska användas i nästa reaktion, dvs det får bara bli en slutprodukt. Både linjära och konvergenta synteser är godkända: A B C D F Linjär A B C G Konvergent D F Följande kemikalier och ett välutrustat laboratorium finns att tillgå: aluminium(iii)klorid, ammoniak (gas), brom, dietyleter, fenol, jod, järn(iii)bromid, kaliumpermanganat, magnesium, natrium, palladium, propionsyra, salpetersyra, saltsyra, svavelsyra, tionylklorid, toluen, vatten, vätgas. (10p)

5 1. a) ex: Br Br resonans: ex: S N 1 och addition till alkener e) red. red. 2. a) 1) 3 2) Zn, Ac Br ljus eller peroxider Br NaB 4 ingen reaktion Cr 3, 2 e) 1) Mg 2) propylacetat

6 3. a) = Na A C F+G Na B D+ = 2

7 4. a) 2 /Fe 3 ydroxylgruppen är mest elektrondonerande vilket gör denna ring mest reaktiv och resulterar i orto-produkt enligt mekanismen nedan: mycket gynnade Nitrogruppen är elektrondragande vilket gör orto- och para-positionerna elektronfattiga (vilket ger höga NMR skift) enligt figuren nedan: N 2 N 2 För fenol är det tvärtom (orto- och para-positionerna blir elektronrika och får låga skift) enligt figuren nedan: Följande skift hör ihop med respektive positioner: 6.70 ppm 6.80 ppm 7.14 ppm

8 5. a) N N N Gör först om hydroxylgruppen till en bättre lämnande grupp och gör sedan en S N 2- reaktion enligt nedan: pts NaAc pyridin Ts DMF 6 a) F F fluoratomerna är elektrondragande karbonylkolet drar elektroner två karbonylgrupper N 2 nitrogruppen är elektrondragande e) sp 2 -hybridisering

9 7. a) 3 2 Femringar är mer stabila än sjuringar. 8. Bas CMe Me Me Me = Bas- CMe CMe CMe 9. Förslag: C C KMn 4 N N 3 2 /Pd 2 S 4 N 2 N 2