TENTAMEN I ALLMÄN OCH ORGANISK KEMI: FACIT

Transkript

1 KALINSKA INSTITUTET Biomedicinutbildningen TENTAMEN I ALLMÄN C GANISK KEMI: FACIT MÅNDAGEN DEN 12 JANUAI 2004, 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! MYCKET VIKTIGT!! FÖSE VAJE SIDA MED NAMN C MAPPNUMME! 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. Ange kolatomernas hybridisering, bindningar och bindningsvinklar i metan, koldioxid och etyn. (3 p) Metan tetraedrisk C 4 sp 3 -hybridiserat 109,5 Koldioxid linjär =C= sp-hybridiserat 180 Etyn C C sp-hypridiserat Vilka risker finns vid användning av metalliskt natrium? ur ska man hantera natrium så att det är riskfritt? (1 p) Explosiv reaktion med vatten, bildas vätgas som kan antändas och Na som skadar ögonen. Skyddsglasögon! anteras under organiskt opolärt lösningsmedel. ester av natrium kan förstöras med långsam tillsats av etanol.

3 3. Skriv strukturformeln för (4 p) a. En tioeter -S- b. En nitril -C N c. En imin -C=N- d. En lakton cyklisk ester, t ex C 4. Pyridin (kokpunkt 115,5 C) och vatten bildar en azeotrop som innehåller 57 % pyridin. Azeotropen har kokpunkten 92,6 C. Vad får detta för effekt när man destillerar pyridin som innehåller 10 % vatten? (1 p) Destillatet i förlaget kommer att ha azeotropens sammansättning tills vattnet försvunnit från destillationskolven, som därefter innehåller torr pyridin.

4 5. En doktorand analyserade smakämnen i rödvin med hjälp av gaskromatografi och kunde en dag påvisa en dittills inte beskriven ester "X". Masspektrum för "X" kunde registreras med GC-MS (jonisation: EI), se nedan. Med hjälp av preparativ PLC kunde därefter 3.7 mg av ämnet "X" isoleras i ren form, vilket möjliggjorde I- och proton-nm-spektrometri. Elementaranalys gav molekylformeln C Vilken var X:s struktur? Beskriv ditt resonemang! (5 p) Svar: propylacetat

5 6. Ange reagens för följande reaktioner (flera steg kan krävas): (5 p) (a) C SCl 2 eller PCl 3 C Cl C 3 N 2 C 3 (b) C C N LiAl 4 (c) C 3 C C 3 C 3 C 2 (d) C, + C 1. CN / CN - (e) 2. + / 2 alt. - följt av + C

6 7. Ge fullständig reaktionsmekanism och produkt för följande reaktion (inklusive pilar, elektronpar och resonansstrukturer i alla steg. (6 p)

7 8. (3Z)-3,4-Dimetyl-3-hepten hydrogeneras med vätgas över platina. Vilka produkter bildas? Förklara, och redovisa stereokemin med formel och namn på produkterna. (3 p) Väteatomerna adderas från samma sida, även om det sker stegvis: eller (3,4S)-3,4-dimetylheptan (3S,4)-3,4-dimetylheptan 9. 1-Metyl-1-cyklopenten behandlas med Cl. edogör för reaktionsförlopp med energidiagram och formler på intermediärer och huvudsaklig slutprodukt. Förklara! (2 p) Cl Cl - Cl Markownikovs regel: binds till minst substituerade, ger stabilast karbokatjon. energi ts 1 ts 2 Första transition state är när binds. Andra när Cl binds. Däremellan den stabila karbokatjonen. intermediär karbokatjon reaktionskoordinat

8 KALINSKA INSTITUTET Biomedicinutbildningen TENTAMEN I ALLMÄN C GANISK KEMI MÅNDAGEN DEN 12 JANUAI 2004, 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! MYCKET VIKTIGT!! FÖSE VAJE SIDA MED NAMN C MAPPNUMME! 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.

9 10. Ge formler för huvudprodukter och intermediärer A - G för följande reaktioner: (7 p) (a) Br 2 FeBr 3 A Br Br 3 C C Cl AlCl 3 A = B = B C 3 1. C 3 C 2 MgBr / dietyleter (b) C = / 2 (c) Na + C 3 C 2 - D Br E 3 + / 2 D = E = G värme F F = G = Efternamn:... Mappnr:...

10 11. Vid uppvärming av trans-3,4-dietylcyklobuten bildas en acyklisk produkt. Ge strukturen för denna, inklusive stereokemi, och förklara resultatet! (3 p) värme värme konrot. Produkt: (3E,5E)-3,5-oktadien 12. Beskriv hur en gaskromatograf är uppbyggd och förklara hur den fungerar. (2 p) Principen är fördelningskromatografi. Stationär fas olja, ofta silikonolja bunden till insidan av ett tunt kvartsrör (kapillär). Inert bärgas, t ex kväve. Prov förgasas i injektionsport, kolonnen i termostaterad ugn, detektorn ofta en falmjonisationsdetektor där provet brinner i en vätgaslåga och då leder ström som kan förstärkas och ledas till en dator eller skrivare.

11 Efternamn:... Mappnr: ydroxylradikalen är oerhört reaktiv. Beskriv dess struktur och hur den kan bildas (minst ett sätt) och hur den reagerar (minst två sätt). (2 p) - dvs syre har 5 elektroner som inte deltar i bindning, en av dessa är oparad. Generering: 1. adiolys av vatten ger Fentonreaktionen ( Fe Fe 3+ ). 3. aber-weiss-reaktionen ( ). 4. Från ozon. eaktioner: 1. Väte-eliminering, tar en väteatom från en molekyl som då blir en radikal. 2. Addition, t ex till aromatiska ringar. 3. Elektronupptag, dvs oxidation, t ex av Cl - till Cl. 14. Ange för följande isotoper om de är stabila eller radioaktiva, och vilken strålning som i så fall avges: (2 p) 11 C radioaktiv, avger positron (β + ) som kolliderar med elektron och bildar två γ 12 C stabil 13 C stabil 14 C radioaktiv, avger β - (elektron)

12 15. ita upp en anläggning för vakuumdestillation och beskriv hur den används på ett säkert sätt. (2 p) Bygg upp apparaten, vätskan i destillationskolven. Sätt på magnetomrörning. Sätt på vakuum, om vattensug se till att denna är helt öppen och försedd med backventil och helst fälla emellan. Värm därpå försiktigt. Fraktionerad destillation vid vakuum (lägre än atmosfärstryck). Magnetomröming är här nödvändigt. Termometer med NS 10/14 slip skall härvid ersätta termometer/ screwcap enl. fig. Med den roterbara tuppfoten upptages olika fraktioner under destillationen. Stativbordet är en smidig support för tuppfoten. 16. Vilka av följande föreningar är aromatiska? (2 p) S - aromatisk aromatisk ej aromatisk aromatisk

13 Efternamn:...Mappnr:... Frågor i anslutning till artikeln "A New, Lipophilic p-alkoxybenzyl Ether Protecting Group and Its Use in the Synthesis of a Disaccharide" (Vince Pozsgay, rganic Lett. 1, (1999)). (Totalt 10 p) Förkortningar: CSA = kamfersulfonsyra; DTBMP = 2,6-di-tert-butyl-4-metylpyridin; i NM: s = singlett, d = dubblett, t = triplett, m = multiplett 17. Förklara med egna ord varför man utvecklade den nya lipofila skyddsgruppen. (2 p) Man vill göra ett derivat som kan isoleras på en opolär kolonn, så att den kan renas från t ex polära reagens etc. 18. edogör för vad som sker i de två delstegen i reaktionen 1 2. För andra delsteget krävs också reaktionsmekanismen. (2 p) Cs 2 C 3 neutraliserar syran så att det blir en anjon. Det är den som kan reagera i en S N 2-reaktion: C - Cl C C 3 + Cl Vad finns det i 1 -NM av 3 som visar att reaktionen 2 3 har skett? (1 p) singlett med 2 (4,61) visar ϕ-c 2 -Cl 20. Vilka skillnader i 1 -NM-spektra av 3 och 4 visar att reaktionen 3 4 har skett? (1 p) singlett med 1 (1,62) i 3 men ej 4 visar C 2 -

14 21. edovisa den fullständiga reaktionsmekanismen (med intermediärer, pilar, resonansformer) för reaktionen 7 8! (3 p) ' ' ' + ' C 3 C 3 C 3 ' - + C 3 ' + ' 2 C 3 C 3 C 3 ' - + C 3 C 3 C Enligt artikeln skulle man kunna använda metoden för att göra lipofila derivat av karboxylsyror. Föreslå hur man skulle göra det! (1 p) Ett sätt kan vara att använda metoden i Scheme 1, reaktionen 1 2, med DBnCl i stället för MeI.