TENTAMEN I ALLMÄN OCH ORGANISK KEMI

Transkript

1 KALISKA ISTITUTET Biomedicinutbildningen TETAME I ALLMÄ GAISK KEMI FAIT FEDAGE DE 13 JAUAI 2006, och Tentamen är uppdelad i två pass med en uppsättning frågor för varje pass. Dessa skrivs under tiderna och Frågorna i denna mapp hör till det första passet och skall inlämnas senast BS! Texta tydligt! Efternamn:... Mappnr:... Förnamn:... Personnr:... esultatsammanställning: Totalsumma: esultat: BS! MYKET VIKTIGT!! FÖSE VAJE SIDA MED MAPPUMME! Besvara frågorna direkt i det utdelade materialet. Använd helst inte andra lösa blad, och var i så fall noga med att skriva namn och mappnummer på alla inlämnade papper! Lägg in samtliga blad i den bifogade mappen. Inga blad får plockas bort! Poängen står angiven vid varje fråga. Skrivningar får ej tas med ut från skrivsalen. Tillåtna hjälpmedel: Molekylmodeller, periodiskt system, kalkylator. Betyg (preliminärt): 30 p = G, 45 p = VG.

2 1. Följande frågor rör föreningen till höger. (2 p) a) Ange i vilken typ av orbital det fria elektronparet befinner sig i! Svar: p-orbital b) Ange hybridiseringstyp för atomen! Svar: sp 2 c) Ange oxidationstalet för atomen! Svar: -III d) Föreningen bör uppvisa kraftig absorption inom UV-området (J/) Svar: Ja (Föreningen är L-tryptofan) 2. Illustrera med formler den principiella uppbyggnaden av (4 p) a. En epoxid b. En acetal c. En oxim d. En imin

3 3. Ge strukturformeln för a) naftalen; b) pyridin, och svara på om molekylerna är aromatiska, om de är sura och om de är basiska. Ange också om de deltar i substitutionsreaktioner. (3 p) a) Aromatisk. eutral. Undergår EAS. b) Aromatisk. Basisk. Undergår EAS mycket trögt (kräver hög temp.) Derivaten undergår nukleofil AS. 4. Dimetylestern av pimelinsyra (7-kols dikarboxylsyra) refluxas i två timmar med natriumetoxid i etanol. Ange vad som bildas (visa alla ingående delsteg). Vad kallas denna reaktionstyp? (4 p) a) Snabb transesterifiering till dietylestern på båda sidorna: / b) Långsammare intramolekylär laisen-kondensation, kallad Dieckmann-cyklisering : / 3 2 (upparbetad)

4 5. En toxikolog har isolerat föreningen X från ett födoämne och vill säkerställa dess identitet. an skickar en del av provet för elementaranalys och en annan del till masspektrometri se provsvaren nedan. esten av X utsätter han för katalytisk hydrogenering vilket leder till föreningen Y. Av denna skickas prov för undersökning med masspektrometri se resultat nedan. Det som sedan återstår av Y refluxkokar han sex timmar med utpädd saltsyra och erhåller därvid föreningen Z. Detta prov skickas för analyser med I, M och masspektrometri se resultat. Vilken är föreningen X och vilka är de från X bildade föreningarna Y och Z? Tolka spektrana och motivera svaren! (6 p) Elementaranalys av X: Empiriska formeln är 3 5 X Y = + M + M + Z M + -= 3 2 c c b a b Svar: X = akrylamid 2 a 2

5 6. Du har fått stänk i ögonen när du kokar en 1 M a-lösning. Vad gör du, och varför? (1 p) Svar: Spolar omedelbart med stora mängder vatten, helst ögondusch, i minst 15 min. Kontaktar akuten och åker dit. isk för frätskador på hornhinnan. 7. ita resonansstrukturerna för koldioxid och ange bindningsvinkeln! Förklara! (2 p) Svar: Bindningsvinkel 180, kolet sp-hybridiserat och bildar π-orbitaler (π y och π z ) till syrena som är sp 2 -hybridiserade. 8. Vilka isotoper av väte och kol är stabila? Ange beteckning, namn och kärnans sammansättning. (2 p) Väte: Kol: Protium (1 proton), 1 Deuterium (1 proton, 1 neutron), 2 12 (6 protoner, 6 neutroner) 13 (6 protoner, 7 neutroner) 9. ita ewmanprojektionen för den mest stabila konformationen för 1,2-etanolamin! (1 p) rdna följande föreningar efter basstyrka! Förklara. (2 p) + mellan starkast svagast i pyridin (vänstra) sp 2 -hybridiserat, mer lik s-orbital, närmare kärnan än s sp 3 - hybridorbital i piperidin (mitten). Tetraetylammoniumjonen till höger har inget fritt elektronpar och är därför ingen bas.

6 11. Ange reagens för följande omvandlingar: (3 p) persyra, t ex perbensoesyra + / 2 3 l + All 3 3

7 KALISKA ISTITUTET Biomedicinutbildningen TETAME I ALLMÄ GAISK KEMI FAIT FEDAGE DE 13 JAUAI 2006, och Tentamen är uppdelad i två pass med en uppsättning frågor för varje pass. Dessa skrivs under tiderna och Frågorna i denna mapp hör till det andra passet och skall inlämnas senast BS! Texta tydligt! Efternamn:... Mappnr:... Förnamn:... Personnr:... BS! MYKET VIKTIGT!! FÖSE VAJE SIDA MED MAPPUMME! Besvara frågorna direkt i det utdelade materialet. Använd helst inte andra lösa blad, och var i så fall noga med att skriva mappnummer på alla inlämnade papper! Lägg in samtliga blad i den bifogade mappen. Inga blad får plockas bort! Poängen står angiven vid varje fråga. Skrivningar får ej tas med ut från skrivsalen. Tillåtna hjälpmedel: Molekylmodeller, periodiskt system, kalkylator. Betyg (preliminärt): 30 p = G, 45 p = VG.

8 12. 4-Brombutanol behandlas med K i etanol och det bildas en cyklisk förening. edogör för hur det går till och vad reaktionstypen kallas. ita en graf över hur den fria energin förändras under reaktionen (fri energi versus reaktionskoordinat ), och förklara relationen till reaktionsförloppet, samt ange i diagrammet vad i detta som är relaterat till reaktionens hastighet respektive jämvikt! (3 p) Br - S 2 + Br Alkoholgruppen protolyseras av - -överskottet. Fri energi reaktionskoordinat Aktiveringsenergi, bestämmer hastighet Skillnad i fri energi, bestämmer jämvikt Maximum på energikurvan = aktiverat complex (transitionstate): Br 13. ur skulle man kunna syntetisera 2,3-dimetyl-2-butanol från aceton och inga andra organiska föreningar (annat än som lösningsmedel)? edogör för alla steg. (2 p) 3 3 ab 4 3 Br Br eter + MgBr / eduktion, substitution och Grignardreaktion. Mg MgBr

9 14. 3E,5Z,7E-Dekatrien värms till 300 och produkten behandlas med vätgas över platina. G/MS av produkten visar att den har sammansättningen Ange strukturen (inklusive eventuell stereokemi) för den bildade produkten och förklara hur reaktionerna sker samt varför just den produkten bildas! (4 p) Disrotatoriskt, 4n + 2 pi-elektroner: Blir cis. 2 / Pt

10 15. Ge strukturformel för huvudprodukten i följande reaktioner och förklara varför just denna produkt dominerar: (8 p) a) I 3 + Substitution kan bara ske på 3 eftersom varken S 1 eller S 2 kan ske på sp 2 -kol. 3 I b) I I Markovnikovs regel: vätet går till kolet som redan har flest väte. P g a bildas stabilast karbokatjon. c) 2 3 / 2 S itrogruppen är metadirigerande för att är positivt i nitrogruppen, hindrar positiv laddning på kolet som binder nitrogruppen, och ingen sådan resonansstruktur uppträder vid meta-substitution. d) 3 3 l/ ukleofilen metanol attackerar det kol som är mest positivt, vilket är det mest substituerade Beräkna p i följande vattenlösningar: (3 p) a) 0,1 M l Svar: p = 1 b) en blandning av lika delar 0,4 M ättiksyra och 0,2 M natriumacetat. pk a för ättiksyra är 4,75. Svar: p = 4,75 + log 0,2/0,4 = 4,45

11 Frågor i anslutning till artikeln "Facile Synthesis of ighly Functionalized -Methyl Amino Acid Esters without Side-hain Protection" (Kimberly. White and Joseph P. Konopelski, rganic Letters 7, (2005)). (Totalt 10 p) Förkortningar: Bn = bensyl, Boc = t-butoxykarbonyl, Z = bensyloxykarbonyl; DIEA = diisopropyletylamin; LDA = litiumdiisopropylamid; TF = tetrahydrofuran; DMAP = 4-(dimetylamino)pyridin 17. På vilket sätt skiljer sig den beskrivna metoden från tidigare metoder att bilda - metylderivat av aminosyraestrar? (1 p) I tidigare metoder har man skyddat sidokedjan, vilket leder till lägre utbyte. 18. I det första enskilda steget i Scheme 1 reagerar Ph med aminosyraester i metanol. edogör detaljerat för denna reaktion med samtliga delsteg och eventuella resonansstrukturer. (3 p) Svar: Aminosyraestern =

12 19. I ett senare steg tillsätts fast paraformaldehyd, (- 2 --) n. edogör för hur denna förening omvandlas till metanal! (Ledtråd: Utgå från den omvända reaktionen i närvaro av vatten.) (2 p) Svar: Formaldehyd bildar hydratet formalin, som kan bilda hemiacetal med karbonylformen: På så sätt kan långa kedjor bildas, och alltså brytas upp genom att först protoneras. 20. Ange strukturformler för de intermediärer som bildas efter behandling med reagensen i Scheme 1, dvs efter 1), 2), 3) och 4). (3 p) Efter 1): 3 Efter 2): Efter 3): Efter 4): Vad är fel i Scheme 3? (1 p) Svar: I första steget står inte att man använt deutererad paraformaldehyd, det står () n där det borde vara ( 2 2 ) n.