Tentamen i organisk kemi, KOKA05, 5 hp, Måndagen den 1 juni 2009,

Transkript

1 Tentamen i organisk kemi, KKA05, 5 hp, Måndagen den 1 juni 2009, Molekylmodeller 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! 1. edan ges strukturen av ibuprofen, den verksamma beståndsdelen i smärtlindrande medicin såsom Ipren och Ibumetin. C 2 a) Rita (S)-formen av ibuprofen! (2 p) b) Ibuprofen är ett derivat av propionsyra. Ge nu ett rationellt namn på (S)- ibuprofen! (2 p) c) Man vill från en racemisk blandning av ibuprofen få fram ren (R)-form. Till sitt förfogande har man: a (1 M), Cl (1 M), (S)-1-amino-1- fenyletan, dietyleter och vatten. Man har även tillgång till separertratt, filtrertratt med filtrerpapper och rullindunstare. m du inte kan strukturen av (S)-1-amino-1-fenyletan, använd (S)-R 2! Beskriv i detalj hur man gör! Visa med kemiska reaktionsformler så mycket som möjligt av vad som händer! (6 p)!

2 2. Avgör vilken av föreningarna som är surast i var och en av följande triad! Rita svaret i ditt svarspapper! (10 p) a) 3 C C 3 b) Cl 2 c) C 2 C 2 Cl C 2 d) e) C 3 C 2 (C 3 ) 3 C 2 C 2 (C 3) 2 C 2 C 2 3. edan visas π-allylsystemet a) Rita av figuren på ditt svarspapper och markera de spegelplan som finns! (1 p) b) Konstruera nu π-allylsystemets molekylorbitaler från de tre ingående C(2p) atomorbitalerna beaktande ett för saken relevant spegelplan som finns hos π-allylsystemet! Man ska för varje molekylorbital (M) kunna se de ingående p-orbitalerna och deras faser. Sätt in molekylorbitalerna korrekt på en vertikal energiskala och motivera den relativa energiordningen. (3 p) c) Populera nu energinivådiagrammet korrekt med elektroner för allylradikalen, allylanjonen och allylkatjonen. Visa för respektive fall vilken M som är M, LUM och SM (3 p) d) Rita de relevanta resonansformerna för allylkatjonen. (1 p)

3 e) Kemiska reaktioner kan vara under laddnings- eller frontorbitalkontroll. Betrakta nu allylkatjonen! Vilket kol kommer en godtycklig nukelofil (u ) att attackera om reaktionen är under laddnings- respektive frontorbitalkontroll? Motivera! Rita också strukturen på respektive produkt. (2 p) 4. Reaktionen mellan 2-klorbutan och cyanid (C ) studerades i aceton och man gjorde följande observationer: (i) ptiskt aktiv 2-klorbutan gav optiskt aktiv 2-cyanobutan (ii) Reaktionshastigheten fördubblades om man fördubblade koncentrationen av cyanid. (iii) Reaktionshastigheten fördubblades om man fördubblade koncentrationen av 2-klorbutan. a) Ge nu en detaljerad reaktionsmekanism som stöder observationerna ovan. Var noggrann med att rita strukturena av eventuella övergångsstillstånd (transition states) och intermediärer! (5 p) b) Rita det kvalitativa energi-reaktionskoordinatdiagammet för reaktionen! Markera positionen för startmaterial, produkt samt eventuella övergångsstillstånd och intermediärer! Antag att bindningsenergin C-C är högre än för C-Cl! Anjonerna antas ha samma energi! (3 p). c) Varför går reaktionen ovan långsammare i etanol än i aceton? (2 p) 5. Rita strukturen av den organiska huvudprodukten som bildas när a) tertiärbutylbromid får reagera med natriumetoxid i etanol. (2 p) b) propylenoxid (C 3 6 ) får reagera med vatten under sura betingelser. (2 p) c) acetaldehyd behandlas med en vattenlösning av natriumhydroxid under värmning. (2 p) d) dipeptiden ala-asp får reagera med en vattenlösning av koncentrerad saltsyra under värmning. (ala = C 3 (C 2 )C 2 ) och asp = 2 CC 2 (C 2 )C 2 ) (2 p) e) styren får reagera med vätebromid. (2 p)

4 6. Betrakta följande reaktion! + 2 Et 3 Et Et + 2 a) Ge en detaljerad mekanism för reaktionen! (5 p) b) Jämviktskonstanten är inte speciellt hög för reaktionen. Vilken/vilka av förjande åtgärder ökar utbytet av den organiska produkten? (1 p) (i) Öka koncentrationen av syra (ii) Öka koncentrationen av etanol (iii) Ta bort vatten från reaktionsblandningen c) Den organiska produkten isoleras och behandlas med ab 4 i etanol. Rita strukturen av produkten! (1 p) d) Den organiska produkten isoleras och behandlas med KMn 4 i utspädd saltsyra. Rita strukturen av produkten (1 p) e) Produkten från d) löses i etanol och en droppe svavelsyra tillsätts. Rita strukturen av produkten som bildas! (1 p) f) Produkten från e) hettas upp med etylamin. Rita strukturen av produkten som bildas! (1 p) 7. Polymerer är viktiga material. Det finns tre huvudtyper av polymeriseringsreaktioner med avseende på vilken reaktiv intermediär som deltar. a) amnge de tre polymeriseringsreaktionerna och för var och en ge ett exempel på strukturen på en polymer som kan framställas med metoden samt strukturen på den monomer som använts! (5 p) b) Välj en av polymeriseringsreaktionerna ovan och visa fullständiga mekanismer för bildandet av en stabil dimer! amnge också huvudstegen! (5 p)

5 8. a) Vilken/vilka av följande anjoner är aromatisk/aromatiska? Rita ditt svar i svarspapperet! (2 p) b) Rita strukturen av produkterna som bildas då toluen får reagera med FeBr 3 /Br 2! (2 p) Betrakta strukturena A till nedan. Vilken eller vilka strukturer c) finns i steroider? (1 p) d) finns i RA? (1 p) e) är en triglycerid (1 p) f) är laktos (1p) g) är ett L-socker? (1p) h) lösta som 1 mol i ett organiskt lösningsmedel som förbrukar 3 mol vätgas vid reaktionen med Pd/C? (1 p)

6 - P - 2 C - P - C 2 A B C D 2 C 2 C C 2 C 3 (C 2 ) 16 (C 2 ) 16 C 3 (C 2 ) 16 C 3 E F G I J C C 2 K L C 3 (C 2 ) 5 C=C(C 2 ) 7 M (C 2 ) 7 C=C(C 2 ) 5 C 3 (C 2 ) 7 C=C(C 2 ) 5 C 3 2