Tentamen i rganisk Kemi 2 (3B1760) nsdagen den 23 maj 2007, kl. 08.00-13.00 Tillåtet hjälpmedel: molekylmodeller Periodiskt system och tabeller med bindingsstyrkor, pk a -värden och M-skift är bifogade efter frågorna. Totalt 10 uppgifter, vardera värd 10p (totalt 100p). För godkänt fordras minst 50p, för 4:a minst 66p och för 5:a minst 83p. För de som når upp till 45-49p kommer en kompletteringstentamen att äga rum måndagen den 4 juni 2007, kl. 10-12 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 tisdagen den 28 augusti, kl 08-13. 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 amström 1 a) amnge följande föreningar med gängse trivialnamn eller enligt IUPAC (3p): b) ita ut detaljerade strukturer för nedanstående funktionella grupper. Ange eventuella fria elektronpar och rimliga resonansformer (3p): - amid - nitro - karboxylat c) Förklara mycket kortfattat följande uttryck och ange ett exempel i varje fall (4p): - konjugerad addition - tautomeri - skyddsgrupp - transesterifiering 1 (10)
2 Ange reagensen A-E för syntes av karboxylsyran från respektive startmaterial nedan. bservera att det kan behövas flera reagens i per syntes. Inga mekanismer krävs. (2p per deluppgift). C A Br B C D 2 E 3 a) Ange var nästa substitution sker i nedanstående EAS-reaktioner och motivera varför den sker i just den positionen (4p). a E +? b 2 E +? b) Antag att du vill separera substanserna a och b i exemplet ovan med hjälp av extraktion. ur skulle du gå tillväga (2p)? c) ur går reaktionen nedan till? Ange vilken intermediär som först bildas (mekanism krävs ej) och redogör för mekanismen hur denna reagerar vidare (4p)? 2 a 2 Cl 2 2 (10)
4 a) Förklara varför pyrrolidin reagerar snabbt med ättiksyra, medan pyrrol inte är reaktiv under samma betingelser (2p). C 3 C pyrrolidin C 3 C pyrrol C 3 C ingen reaktion b) 1,3-Cyklopentadien har två relativt sura protoner. Varför är pk a så lågt (2p)? pk a =16 c) Cyklopentadienylanjonen kan användas som enolatanalog i kondensationsreaktioner. Ange vad som i huvudsak bildas i nedanstående reaktion och beskriv hur det går till med utförlig mekanism (6p). + aet? 5 Acetylsalicylsyra (ASA) är den verksamma substansen i flera smärtlindrande preparat (t ex aspirin, magnecyl, bamyl, treo). Substansen hydrolyseras efter upptag i tarmen till salicylsyra, som i sin tur ger upphov till den smärtstillande verkan genom bl a interaktion med enzymet cyklooxygenas. a) Föreslå en möjlig syntes av salicylsyra. Din syntessekvens ska starta med bensen och får gärna vara många steg. Inga mekanismer behövs, men reagens ska vara angivna. Påpeka också eventuella svagheter eller osäkerheter i syntesen (6p). Salicylsyra b) För att minska inverkan på magslemhinnan så acetyleras vanligtvis salicylsyran. Ange lämpligt reagens A och beskriv med en utförlig mekanism hur acetyleringen går till (4p). A Acetylsalicylsyra 3 (10)
6 a) Beskriv med ett orbitalresonemang hur addition av hydroxid till en karbonylgrupp går till. Ange vilka orbitaler som utgör M respektive LUM samt den tredimensionella geometrin för reaktionen (4p). b) Karbonyladditioner är ofta reversibla. Varför är det så (2p)? c) Beskriv utförligt hur en aldoladdition går till. Vilka orbitaler utgör M respektive LUM i själva additionen i det här fallet (4p)? 7 En spansk forskargrupp under ledning av F. A. Macías rapporterade 2005 den första syntesen av elibisabonol B, ett ämne med potentiell herbicidverkan som produceras i solrosor (elianthus sp.). En modifierad version av syntesen visas nedan. A B a C D b elibisabonol B ( = ) a) Ange namnen på de funktionella grupperna markerade med a och b (2p). b) Ange reagensen för stegen A, B, C och D (4p). c) Beskriv hur steg A och D sker med mekanismer (4p). 4 (10)
8 a) Ange substanserna A, B, C, och D i nedanstående reaktionssekvens. Summaformeln för A är C 4 8 2 och 1 -M-spektra med integralvärden för A, B och C är angivna under reaktionen (8p). Et Et aet A + B C 4 8 2 + Et +, 2 + D +, Δ a C + Et b) Beskriv mekanismen för steg a i sekvensen (2p). 5 (10)
9 Vilka slutprodukter bildas i var och en av nedanstående reaktioner? Inga mekanismer krävs (2p per deluppgift). 2 +? 2 2 K? KMn 4? ab 4? Δ? 10 onald Breslow, Paul A. Marks och medarbetare utvecklade i början av 1970-talet en serie substanser med aktivitet mot prostatacancer, den absolut vanligaste cancerformen hos män. En av de substanser som visade sig mest effektiv var suberoylanilidhydroxamsyra (SAA), en förhållandevis enkel molekyl som visade sig vara en effektiv inhibitor av enzymet histondeacetylas. SAA Antag att du fått i uppdrag att syntetisera SAA men bara har tillgång till bensen, 1,8-oktandiol och hydroxylamin som startmaterial. Du har annars tillgång till ett bra laboratorium med full tillgång till olika reagens. Utforma en effektiv syntesmetod till SAA utifrån dessa startmaterial. Försök undvika bireaktioner som försämrar utbytet, och ange eventuella problem som kan förutses i varje enskilt steg (10p). 2 bensen 1,8-oktandiol hydroxylamin 6 (10)
7 (10)
Average Bond Strengths Bond Dissociation Energies (BDE) Average Bond Dissociation Energies (kcal/mol) C F Si S Cl Br I 104 99 93 111 a 135 76 83 103 87 71 C 99 83 b 73 c 86 d 116 e 72 f 65 81 68 52 93 73 c 39 53 h 65 92 58 46 111 a 86 d 53 h 47 45 108 52 48 56 F 135 116 e 65 45 37 135 Si 76 72 f 92 108 135 53 91 74 56 S 83 65 58 60 61 52 Cl 103 81 46 52 91 61 58 Br 87 68 48 74 52 46 I 71 52 56 56 36 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 elease 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) 8 (10)
SME APPXIMATE pk a VALUES C -10 Strong Mineral Acids <0 F 3 C 12 (C) 3 C -5 Cl 14 C 3 2-2 2 0 2 2 15 15-16 CF 3 C 2 C 2 0 4-6 16-18 18 2 S 2 3 C 2 2 5 7 8 9 10 10 C 17 19-20 24-25 25 C 2 2 10 C C 25 S 11 2 ~30 9 (C 6 5 ) 3 PC 3 35 S 11 11 3 (I-Pr) 2 C 3 33 37 >50 2 2 12 13 9 (10)
CAACTEISTIC PT CEMICAL SIFTS* Type of Proton Structure Chemical Shift, ppm Tetramethylsilane (TMS) (C 3 ) 4 Si 0 Cyclopropane C 3 6 0.2 Primary -C 3 0.5-1 Secondary 2 -C 2 1-1.5 Tertiary 3 -C 1-2 Amino 2 1-5 ydroxylic -C- 1-6 Allylic C=C-C 3 1.5-2 Esters -C-C 2-2.5 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 2.5-4 Alcohols -C- 3-4 Ethers -C- 3-4 Chlorides -C-Cl 3-4 Esters C-C- 3.5-4.5 Vinylic C=C- 4-6 Fluorides -C-F 4-4.5 Phenolic Ar- 4-12 Aromatic Ar- 6-9 Aldehydic -(-)C= 9-10 Enolic C=C- 15-17 Carboxylic C 10-12 * Fritt modiferad från: http://wwwchem.csustan.edu/tutorials/nmrtable.htm 10 (10)