VIKTIGT ATT DU FYLLER I DETTA PÅ SAMTLIGA SIDOR SOM LÄMNAS IN!

Transkript

1 1 1. Nedanstående förening är askorbinsyra. Besvara följande frågor som rör föreningen: (3 1 p (a,b,g) p (c,d,e,f)) a) Ange hybridiseringstyp för atomerna a, b, c. sp 3, sp 3, sp 2 b) Vilken konfiguration har kolatomerna a och d enl. R/S-systemet (Cahn-Ingold-Prelog)? S, R c) Vilken konfiguration har kolatomen a enligt D/L-systemet (Fischer)? L d) Markera rätt svar: Föreningen är ett/en modifierad socker/nukleotid/lipid/peptid. socker e) Vad kallas den cykliska esterfunktionen som ingår i strukturen? lakton f) Askorbinsyra är ett vitamin. Vilken funktion har vitaminer och deras derivat oftast i kroppen? kofaktorer till enzymer g) När askorbinsyra utövar sin biologiska funktion omvandlas den till dehydroaskorbinsyra. Ange oxidationstal för de berörda kolatomerna före och efter reaktionen. Är askorbinsyra ett oxiderande eller ett reducerande reagens? I II, reducerande reagens b a d c dehydroaskorbinsyra askorbinsyra 2. Rita alla möjliga resonansstrukturer för nedanstående jon. (1 p) C 2 Svar: C 2 C 2 C 2

2 2 3. Rita strukturformler som visar den principiella uppbyggnaden av: (3 0.5 p) a) en dialkylsulfid/tioeter R1 S R2 b) en karboxylsyra R R c) en tertiär amin R' N R'' 4. Vad är Markovnikov s regel?. ur kan den förklaras? (2 p) In additions of X to unsymmetrical alkenes, the + of X goes to the double-bonded carbon that already has the greatest number of hydrogens - because it proceeds by way of the more stable carbocation. 5. m man ökar temperaturen, hur påverkas då jämvikten av en exoterm process respektive en endoterm process? (1 p) Svar: En exoterm process (Δ<0) drivs åt vänster vid höjd temperatur. En endoterm åt höger. 6. Ge tre möjliga vägar/metoder för syntes av alkoholer. (3 0.5 p) Svar: Alkyl halide plus hydroxide (nucleophilic substitution) Reduction of carbonyl compounds ydration of alkenes Grignard reactions (from aldehydes, ketones, esters, epoxides)

3 3 7. Följande frågorna gäller en reaktion som följer S N 2 mekanismen. a) Vilken av haliderna A-E bör reagera fortast? (0.5 p) b) Vilken/vilka av haliderna A-E bör reagera inte alls? Motivera ditt svar. (2 p) c) ur ser hastighetsekvationen ut för en S N 2 reaktion?(1 p) d) Varför är oftast protiska lösningsmedel sämre för S N 2 reaktioner? (0.5 p) A B C D E Svar: a) E = benzylic halide b) C = tertiary alkyl halides do not undergo S N 2 reactions D = halide atom is bound to a sp 2 -hybridized carbon do not undergo substitution reactions c) Reaction rate = k [substrate][nucleophile] d) solvates the nucleophile; decreases it s nucleophilicity 8. Vilka reagens och/eller reaktionsbetingelser A, B och C skulle du använda för att syntetisera 3-metyl-2-cyklohexen-1-on från 1,2-dimetyl-1-cyklopenten i tre steg? (3 p) (1) A (2) B C Svar: A= 3, B= Zn/Ac C= -, Δ

4 4 9. Ge strukturformler för huvudprodukten i följande reaktioner. (2 1 p) a) C 2 C 2 + överskott/excess Na C 2 -Na+ C 2 -Na+ b) C 3 - /C En biomedicinare studerade metabolism av korta karboxylsyror i leverhomogenat. I ett försök erhöll hon efter preparativ högtryckskromatografi 3 mg av den okända föreningen X. För att strukturbestämma X gjordes följande analyser: i) 0.5 mg sändes för elementaranalys vilket gav molekylformeln C ii) 1 mg behandlades med etanol/ + vilket gav föreningen Y. Denna förenings 1 NMR-spektrum ses nedan.

5 iii) Resten av X placerades i värmeskåp (140 o C) i två timmar vilket gav upphov till föreningen Z. Föreningen Z:s IR-spektrum, 1 NMR-spektrum samt masspektrum visas nedan. 5

6 6 Vilken är föreningen X, och vilka är föreningarna Y och Z (namn och formler)? Motivera dina slutsatser! (5 p) Facit: X = 4-methyl-3-oxopentanoic acid Y = ethyl 4-methyl-3-oxopentanoate Z = 3-methyl-2-butanone X Y Z

7 N Ange produkten/produkterna och mekanismen för följande reaktion. Visa resonansstrukturer. Antag att brom används i överskott. (4 p) Svar: N 2 N 2 δ δ N 2 N 2 N 2 N 2 N 2 (in the same way) The N 2 group is so activating that three bromines are simultaneously introduced.

8 8 12. rdna följande föreningar efter ökande syrastyrka (minst sur först). (2 p) C 3 Svar: C<B<D<A A B C D 13. Kommersiell bensaldehyd innehåller ca. 10 % bensoesyra. Ett enkelt sätt att rena bensaldehyden är att tvätta den med natriumkarbonatlösning i separertratten. (1 + 1 p) a) Beskriv vad som sker vid tvättningen. b) Ett TLC körs på den kommersiella bensaldehyden innan tvättningen (prov 1) och den renade bensaldehyden (prov 2) med en heptan/etylacetat blandning som mobil fas. Rita hur TLC plattan ungefär skulle se ut när den betraktas under UV ljus (antag att Rf värderna kommer att ligga i intervallen ). Identifiera fläckarna. Svar: a) The benzoic acid is deprotonated by the sodium carbonate solution and hence becomes negatively charged and water soluble. The benzoic acid is removed by separation of the organic phase (benzaldehyde) and the water phase (water, salts, benzoate). b) bensaldehyd bensoesyra 1 2

9 9 14. Sukros (vanligt strösocker) har strukturen nedan. a) Det finns två acetal- eller ketalfunktioner i sukros. Ringa in den centrala kolatomen i dessa. (1 p) b) Vad är de fullständiga namnen på de två monosackarider som ingår i sukros? Glöm inte att ange D eller L / pyranos eller furanos / α eller β. (2 p) c) Visa i detalj mekanismen för syrakatalyserad hydrolys av sukros till de två monosackariderna. (2 p) C 2 C 2 C 2 Svar B: α-d-glucopyranose & β-d-fructofuranose

10 Kemisk carcinogenes är en flerstegsprocess. Vad kallas de första stegen? (1 p) Svar: Initiering och promotion. 16. Ge strukturformler för huvudprodukten i följande reaktioner. (4 1 p) a) Cl b) Cl + (C 3 ) 2 CC 2 pyridine c) (C 3 ) 3 CC=C d) + Mg + eter (1) C 3 CC 3 (2) 3 +

11 (3E, 5E)ktadien bestrålas med UV-ljus varvid det bildas en cyklisk förening. Ange vilken substans som bildas, inklusive stereokemi, och förklara hur reaktionen sker samt varför just den produkten bildas! (3 p) Svar: hν cis-3,4-diethylcyclobutene (electrocyclic reaction 4 π electron system photochemical reaction p orbitals of the M π 3 * can only interact when disrotatory motion occurs) 18. En forskare bereder ett isotop-märkt prov och mäter dess radioaktivitet kl. 12:00 för första gången. on mäter 200 counts per minut. Kl. 15:00 mäter hon igen och konstaterar att radioaktiviteten har minskat till 25 counts per minut. Vad är halveringstiden för isotopen?(1 p) Svar: half life is 1 hour (1/8 decay in 3 hours) 19. ur kan du i ett electron impact masspektrum avgöra om en förening innehåller halogenerna klor eller brom? (2 p) Svar: Båda atomerna ger upphov till signaler med karakteristisk separation på 2 m/z med relativ signalstyrka 3:1 resp 1:1 återspeglande de relativa naturliga isotopsammansättningarna för klor 35/37 resp brom 79/81.

12 Frågor i anslutning till artikeln VB1-Al 2 3 -catalyzed one-pot condensation of aromatic ketone, aromatic aldehyde, and amide (M. Lei, L. Ma, L. u, Tetrahedron Letters 51, , 2010). (Totalt 10 p) 20. Beskriv kortfattat och med egna ord varför studie genomfördes och vad de viktigaste resultaten var när det gäller effekten av använda katalysatorer och lösningsmedel på utbytet i syntesen. (2 p) 12 Svar: To improve economy of the reactions by avoiding use of stoichiometric amounts of acetyl chloride; to make the syntheses more environment-friendly classical Lewis acid catalysts ineffective; VB1 alone ineffective; Al 2 3 effective but higher yield when in combination with VB1 Ethanol as solvent gave best results; CCl 4 or 2 gave no results 21. β-amido ketoner kan syntetiseras genom kondensation i närvaro av Lewis- eller ønstedsyra som katalysator. Vad är skillnaden mellan Lewis- och ønstedsyror? ur defineras Lewisresp. ønstedsyra? (1 p) A ønsted acid is a proton donor. A Lewis acid in an electron pair acceptor. 22. Författarna anger den elektron-attraherande effekten av ringsubstituenter i den aromatiska aldehyden som en orsak till oförmågan att få vissa produkter. a) ur förklarar du att den elektronattraherande effekten av nitro-gruppen förhindrar bildning av produkten 4d? (1 p) b) Vilket reagens skulle du använda för att införa en nitro-grupp i en bensenring? (1 p) Svar: a) no unshared pair of electrons on atom attached to the ring, cannot donate electrons by resonance; has instead a positive charge located on the nitrogen atom, withdraws electrons from the ring b) N 3 / 2 S 4 (nitriersyra), generates N 2 +

13 Vad kallas den typ av reaktion där förening 2 omvandlas till förening 6? (1 p) Svar: Keto-enol tautomerization 24. Ge detaljerad mekanism för omvandlingen av föreningarna 1 och 3 till förening 5 (ignorera närvaro av katalysatorn men anta p 3-4 för reaktionen). (3 p) 25. Produkternas identitet bestämdes bland annat med hjälp av 1 -NMR. Var i spektrat skulle du förvänta dig att se toppar för aryl protoner och varför? (1 p) Svar: Show peaks further downfield than alkyl protons (7-8 ppm) deshielding of ring protons due to ring current induced by external magnetic field