Tentamen i Organisk Kemi 2 (KD1100/3B1760) Onsdagen den 20 maj 2009, kl Tillåtet hjälpmedel: molekylmodeller

Transkript

1 Tentamen i rganisk Kemi 2 (KD1100/3B1760) nsdagen den 20 maj 2009, kl Tillåtet hjälpmedel: molekylmodeller Periodiskt system och tabeller med bindingsstyrkor, pk a -värden och MR-skift är bifogade efter frågorna. Totalt 10 uppgifter, vardera värd 10p (totalt 100p). Betygsgränser: KD1100 3B1760 A p p B 80-89p C 70-79p p D 60-69p E 50-59p p Fx 45-49p F 0-44p U 0-50p För de som når upp till 45-49p kommer en kompletteringstentamen att äga rum fredagen den 12 juni 2009, kl i Erdtmanrummet, rganisk kemi, Teknikringen 30, plan 7. Särskild anmälan behövs ej. bservera att det även då fordras att kraven för godkänt kan visas. mtentamen sker torsdagen den 27 augusti, kl Besvara varje fråga på separat papper Skriv namn och årskurs på varje inlämnat papper Motivera dina svar; oftast krävs både text och figur bservera att frågorna inte är ordnade efter ökande svårighetsgrad Lycka till! lof Ramström 1 a) amnge nedanstående föreningar med gängse trivialnamn eller enligt IUPAC. (4p) 2 a 2 b) Rita ut detaljerade strukturer för nedanstående substanser. (4p) o hemiacetalen från n-propanol och acetaldehyd o en α,β-omättad keton med 4 kolatomer o det mest stabila enolatet av pentan-2,4-dion o bensoesyra 1 (11)

2 c) Åt vilket håll är följande jämvikt förskjuten. Förklara varför utifrån pk a. (2p) a) Karbonylreaktioner har en tendens att bli lite röriga. ämn fyra olika produkter som bildas reversibelt i blandningen då acetaldehyd tillsätts till en basisk vattenlösning. Inga mekanismer krävs. (8p) a 2??? b) Ange ett exempel på en motsvarande reaktion från acetaldehyd som är irreversibel. Inga mekanismer krävs. (2p) 3 Den ursprungliga Friedel-Crafts-acyleringen kan inte enkelt användas för att introducera en formyl-grupp i en bensenring eftersom formylklorid är väldigt instabil och inte kan isoleras. formylklorid (instabil) Däremot går det att formylera bensen med den så kallade Gattermann-Koch-reaktionen där formylklorid bildas under reaktionen från C och under tryck. a) Beskriv med tydliga mekanismer hur Gattermann-Koch-reaktionen nedan går till (bildningen av formylklorid behöver inte redogöras). (6p) + C Al 3 b) Ange vad som är elektrofil och nukleofil i reaktionen. (2p) c) Förutom acylklorider fungerar aktiva estrar och karbonater också bra i Friedel-Crafts acyleringar. Ett sådant exempel är trifosgen som är ett säkrare alternativ till den giftiga gasen fosgen. Förklara vad som bildas när trifosgen reagerar med ett överskott av bensen i närvaro av Al 3. Inga mekanismer krävs. (2p) trifosgen fosgen 2 (11)

3 4 a) Beskriv med mekanism vad som händer när en cyanidjon reagerar med en aldehyd i vatten. Vad kallas produkten? (2p) b) Förklara med tydlig mekanism hur nedanstående reaktion går till. (3p) C C + Bas C C c) Försök reda ut mekanismen för den så kallade auser-kraus-annuleringen nedan. (5p) + Bas C 5 a) Förklara med ett tydligt exempel vad som menas med tautomeri. (2p) b) Produkten i fråga 4c tautomeriserar direkt till en mer stabil struktur. Förklara vilken och vad som driver reaktionen. (3p) c) Beskriv med utförlig mekanism nedanstående aisen-ester kondensation och förklara vad som driver den till högt produktutbyte (5p) aet Et 6 Komplettera följande reaktioner. Inga mekanismer krävs. (10p) 1) EtMgBr 2) + / 2 Cr 3, + A -, värme B C + / 2 D E 3 (11)

4 7 a) Vad bildas i följande reaktion? Inga mekanismer krävs. (3p) a 2? b) Reformatsky-reagens är användbara nukleofiler som görs från till exempel en α-bromoester och Zn. Br Et + Zn ZnBr Et Reformatskyreagens är följande reaktion genomförs bildas struktur K med summaformeln C MR analysen visas i spektrat nedan. Förklara med rimlig mekanism vad som bildas och ange vilka protoner som är vilka i MR-spektrat. (7p) 1) ZnBr Et K 2) + / 2 C (11)

5 8. a) Växter kan syntetisera glukos via en syntesväg som börjar med den så kallade glyoxatcykeln. I ett av stegen i cykeln bildas glyoxylat och succinat från isocitrat. Föreslå en tänkbar mekanism för reaktionen. (3p) C C C isocitratlyas C C + C isocitrat succinat glyoxylat b) Succinatet transformeras sedan till fumarat. Är detta en oxidation eller en reduktion? (1p) C C enzym C C succinat fumarat c) Derivatet av isocitrat nedan är känsligt för racemicering i basisk lösning. Förklara med tydlig mekanism varför. (3p) EtC CEt CEt Me d) Acetyl CoA är en tioester (=tiolester) som deltar i flera av stegen i glyoxylatcykeln. Är en tioester mer eller mindre stabil än en vanlig ester? Varför? (3p) 9. Serotonin 5-T 4 -receptorn är en så kallad G-protein-kopplad receptor (GPCR) som stimulerar produktionen av cykliskt AMP (camp) vid inbindning av transmittorsubstansen serotonin. Den förekommer i flera olika organ och vävnader och spelar en central roll vid flera sjukdomstillstånd såsom t ex Alzheimers sjukdom. Receptorn är därför viktig vid utvecklandet av nya läkemedel som antingen kan blockera serotonin-bindningen eller öka receptorsignalen. 2 2 P - serotonin camp a) Är serotonin aromatisk? Förklara varför. (2p) 5 (11)

6 yligen rapporterade en fransk forskargrupp en samling substanser som uppvisar lovande effekter mot 5-T 4 (J. Med. Chem. 2009, 52, ). En av dessa var substansen S nedan. 2 S b) Substansen S syntetiserades från de tre huvudfragmenten A, B, och C (PG = skyddsgrupp). Beskriv med tydlig mekanism hur fragmenten B och C kan kopplas ihop till mellanprodukten BC. (6p) 2 Br PG 2 A B C PG c) Fragment A kan i sin tur syntetiseras från fragmenten A1 och A2. Beskriv under vilka betingelser detta kan ske. Inga mekanismer krävs. (2p) BC* 2 Br A1 A2 6 (11)

7 10. Salbutamol är ett mycket använt läkemedel mot astma som marknadsförs under en rad olika namn (Ventoline, Sabufarm, Combivent, Airomir, etc.). ftast administreras läkemedlet som sulfatsalt med hjälp av inhalatorer och ger en direkt effekt på den glatta muskulaturen i bronkerna. Substansen verkar aktiverande mot β 2 -adrenoreceptorn som leder till relaxering av muskulaturen. Salbutamol Substans V nedan är mellanprodukt i den industriella syntesen av Salbutamol. Utforma en tänkbar syntes till V utifrån bensen och lämpliga reagens. Inga mekanismer krävs, men ange eventuella svagheter i de olika syntesstegen. (10p) C V 7 (11)

8 8 (11)

9 Average Bond Strengths Bond Dissociation Energies (BDE) Average Bond Dissociation Energies (kcal/mol) C F Si S Br I a C b 73 c 86 d 116 e 72 f c h a 86 d 53 h F e Si f S Br I a b c d e f Average value. Approximately 103 kcal/mol for alchols and 119 kcal/mol for water C=C 146 kcal/mol C C 200 kcal/mol C= 147 kcal/mol C 213 kcal/mol C= 176 kcal/mol for aldehydes and 179 kcal/mol for ketones C=Si 111 kcal/mol = 111 kcal/mol 226 kcal/mol Release of strain energy upon ring opening Cyclopropane 27 kcal/mol Cyclobutane 26 kcal/mol Epoxide 25 kcal/mol Aromatization energy Benzene 36 kcal/mol Pyridine 28 kcal/mol Delocalization of lone pair Carboxylic ester ~7 kcal/mol Carboxylic amide 17 kcal/mol ydrogen bonds 4-10 kcal/mol (usually) 9 (11)

10 SME APPRXIMATE pk a VALUES C -10 Strong Mineral Acids <0 F 3 C 12 (C) 3 C C CF 3 C 2 R C R S 2 3 C R R R C R C R C C 25 RS 11 R 2 ~30 9 (C 6 5 ) 3 PC 3 35 RS R (I-Pr) 2 R C > R R (11)

11 CARACTERISTIC PRT CEMICAL SIFTS* Type of Proton Structure Chemical Shift, ppm Tetramethylsilane (TMS) (C 3 ) 4 Si 0 Cyclopropane C Primary R-C Secondary R 2 -C Tertiary R 3 -C 1-2 Amino R ydroxylic R-C- 1-6 Allylic C=C-C Esters -C-CR Acids -C-C 2-3 Carbonyl Compounds -C-C= 2-3 Acetylenic C C- 2-3 Benzylic Ar-C- 2-3 Iodides -C-I 2-4 Bromides -C-Br Alcohols -C- 3-4 Ethers -C-R 3-4 Chlorides -C- 3-4 Esters RC-C Vinylic C=C- 4-6 Fluorides -C-F Phenolic Ar Aromatic Ar- 6-9 Aldehydic R-(-)C= 9-10 Enolic C=C Carboxylic RC * Fritt modiferad från: 11 (11)