Tuyển Chọn Bài Tập Hóa Hữu Cơ Đề Thi Quốc Gia & Đề Thi Quốc Tế Qua Các Năm

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

PHẦN I: ĐỀ THI QUỐC GIA Bài 1: (KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2002) Hợp chất hữu cơ A có công thức phân tử C 7H9N. Cho A phản ứng với C2H5Br (dư), sau đó với NaOH thu được hợp chất B có công thức phân tử C 11H17N. Nếu cũng cho A phản ứng với C 2H5Br nhưng có xúc tác AlCl3 (khan) thì tạo ra hợp chất C có cùng công thức phân tử với B (C 11H17N). Cho A phản ứng với H 2SO4 (đặc) ở 180oC tạo hợp chất D có công thức phân tử C 7H9O6S2N, sau khi chế hoá D với NaOH ở 300oC rồi với HCl sẽ cho sản phẩm E (E có phản ứng màu với FeCl 3). Mặt khác, nếu cho A phản ứng với NaNO 2 trong HCl ở 5oC, rồi cho phản ứng với β-naphtol trong dung dịch NaOH thì thu được sản phẩm có màu G. Xác định công thức cấu tạo của A, B, C, D, E, G và viết các phương trình phản ứng (nếu có) để minh hoạ. BÀI GIẢI: Hợp chất hữu cơ A có công thức phân tử C7H9N, số nguyên tử C lớn hơn 6 và gần bằng số nguyên tử H. Vậy A có vòng benzen. A phản ứng với NaNO2 trong HCl ở 5oC, rồi cho phản ứng với β-naphtol trong dung dịch NaOH thì thu được sản phẩm có màu G, chứng tỏ A có nhóm chức amin bậc I và A còn có nhóm metyl. A phản ứng với H2SO4 (đặc) ở 180oC tạo hợp chất D có công thức phân tử C 7H9O6S2N, đây là phản ứng sunfo hoá nhân thơm, có 2 nhóm -SO 3H nên nhóm metyl sẽ ở vị trí para và ortho so với nhóm amin. Sau khi chế hoá D với NaOH ở 300 oC rồi trung hoà bằng HCl sẽ cho sản phẩm có nhóm chức phenol E (E có phản ứng màu với FeCl3). A phản ứng với C2H5Br nhưng có xúc tác AlCl 3 (khan) tạo ra hợp chất C có cùng công thức phân tử với B (C11H17N), là sản phẩm thế vào nhân benzen, và ở vị trí para so với nhóm -NH2 đã có nhóm -CH3 nên nhóm -C2H5 sẽ thế vào vị trí ortho. Các amin bậc I rất dễ tham gia phản ứng thế ở nguyên tử nitơ bằng các dẫn xuất halogen để tạo ra các amin bậc II hoặc bậc III (sau khi đã xử lý bằng kiềm). A phản ứng với C 2H5Br (dư) nên sản phẩm B có công thức phân tử C11H17N sẽ là N,N-dietylanilin. C«ng thøc cÊu t¹o cña A, B, C, D, E, G vµ çc ph¬ng tr×nh ph¶n øng: H 3C

1) C2H5Br(d) 2) NaOH

H5C2 NH2

CH3 (A)

NH2 C2H5 (C)

C2H5Br AlCl3 khan

H2SO4 ®Æc 180OC

N(C2H5)2 (B)

HO3S

CH3 NH2 SO3H 1) NaOH, 300OC HO

NH2 OH

2) H +

CH3 (D) NaNO2 + HCl, 5OC β-naphtol/NaOH

H3 C

CH3 (E)

ONa

N=N (G)

1 WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


Bài 2: KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2002: Thuỷ phân một protein (protit) thu được một số aminoaxit có công thức và pKa như sau: Ala CH3CH(NH2)COOH (2,34; 9,69); Ser HOCH2CH(NH2)COOH (2,21; 9,15); Asp HOOCCH2CH(NH2)COOH (1,88; 3,65;9,60); Orn H2N[CH2]3CH(NH2)COOH (2,10; 8,90; 10,50); Arg H2NC(=NH)NH[CH2]3CH(NH2)COOH (2,17; 9,04; 12,48); Pro N H

COOH

(1,99; 10,60) 1. Viết tên IUPAC và công thức Fisơ ở pHI của Arg, Asp, Orn. Trên mỗi công thức đó hãy ghi (trong ngoặc) giá trị pKa bên cạnh nhóm chức thích hợp. Biết nhóm -NHC(=NH)NH 2 có tên là guanidino. 2. Ala và Asp có trong thành phần cấu tạo của aspactam (một chất có độ ngọt cao hơn saccarozơ tới 160 lần). Thuỷ phân hoàn toàn aspactam thu được Ala, Asp và CH 3OH. Cho aspactam tác dụng với 2,4-dinitroflobenzen rồi thuỷ phân thì được dẫn xuất 2,4-dinitrophenyl của Asp và một sản phẩm có công thức C 4H9NO2. Viết công thức Fisơ và tên đầy đủ của aspactam, biết rằng nhóm α-COOH của Asp không còn tự do. 3. Arg, Pro và Ser có trong thành phần cấu tạo của nonapeptit bradikinin. Thuỷ phân bradikinin sinh ra Pro-Pro-Gly ; Ser-Pro-Phe ; Gly-Phe-Ser ; Pro-Phe-Arg ; Arg-Pro-Pro ; Pro-Gly-Phe ; Phe-Ser-Pro. a) Dừng kí hiệu 3 chữ cái (Arg, Pro, Gly,...), cho biết trình tự các aminoaxit trong phân tử bradikinin.

b) Viết công thức Fisơ và cho biết nonapeptit này có giá trị pH I trong khoảng nào? (≈ 6; <6; << 6; > 6; >> 6). BÀI GIẢI: 1. Aminoaxit sinh ra từ protein đều có cấu hình L COO-(2.17) (9.04) H2N

COO-(2.17)

+

H

+ (9.60) H3N

[CH2]3-

N H

C

H CH2COOH (3.65)

NH2

NH2

(1.88)

Axit (S)-2-amino-butandioic

(12.48) Axit (S)-2-amino-5guanidinopentanoic

COO-(2.10) (8.90) H2N

H [CH2]3 NH3+(10.50)

Axit (S)-2,5-diamino pentanoic

2. Aspactam H2N-CH(CH2COOH)− CO− NH − CH(CH3)-COOCH3



COOCH3 C

O H2 N

H

NH H

CH3

CH2COOH

Metyl N-(L-α-aspactyl) L-alaninat 3. Bradikinin Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg pHI >> 6 và phân tử chứa 2 nhóm guanidino, ngoài ra còn có 3 vòng piroliddin COOH CO-NH−H CO-NH−H [CH2]3NHC(=NH)NH2 CO-N −H CH2C6H5 CO-NH−H CO-NH-CH2-CO-NH−H CH2OH CO−N −H CH2C6H5 CO-N −H NH2−H [CH2]3NHC(=NH)NH2

Bài 3: (KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2002) 1. Oxi hoá 150 mg amilozơ bởi NaIO4 thu được 0,0045 mmol axit fomic. (a) Tính số lượng trung bình các gốc glucozơ trong phân tử amilozơ; biết rằng khi oxi hoá 1 mol amilozơ bằng NaIO4, số gốc glucozơ đầu mạch tạo ra 1 mol axit fomic, số gốc glucozơ cuối mạch tạo ra 2 mol axit fomic. (b) Viết sơ đồ các phương trình phản ứng xảy ra. 2. Viết sơ đồ các phương trình phản ứng chuyển D-glucozơ thành L-gulozơ có công thức bên. BÀI GIẢI: 1. (a) Số lượng trung bình các gốc glucozơ trong phân tử amilozơ :

CHO OH H OH H CH2OH L-guloza

H HO H HO

4 (C6H10O5)n HIO  → 3HCOOH 1 0,0045 = 0,0015(mmol ) ⇒ n amiloz¬ = n HCOOH = 3 3

⇒ M amiloz¬ = ⇒ n=

150 = 100000 0,0015

100000 ≈ 617 162

(b) Phương trình phản ứng: CH2OH O OH OH

OH

CH2OH O OH O

OH

O n-2

CH2OH O OH OH OH

+ (n+4) HIO4 - 3 HCOOH HCHO (n+4) NaIO3

OHC

CH2OH O OHC

CH2OH O O

CH HC O O

CHO O n-2

CHO

2. Sơ đồ chuyển hóa :



H HO H H

CHO OH H + HNO3 OH OH CH2OH

- H2O

O

COOH OH H OH OH COOH

H HO H H

CH2OH H OH H H OH H OH CO

CO CH2OH H OH H OH O HO H + Na(Hg) HO H H H OH H OH H OH COOH COOH

- H2O

H HO H H

+ Na(Hg) pH = 7

CH2OH OH H OH OH CHO

Bài 4: (KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2003) 1. Khi có mặt enzim aconitaza, axit aconitic bị hidrat hóa tạo thành axit A không quang hoạt và axit B quang hoạt theo một cân bằng: B (C6H8O7) 6%

COOH

HOOC

H2O

H2O

A

C

C

(C6H8O7) 90%

CH2COOH H Axit aconitic 4%

a) Viết công thức cấu tạo của A và B, ghi tên đầy đủ của chúng và của axit aconitic theo danh pháp IUPAC. Axit A có pKa: 3,1 ; 4,8 ; 6,4. Ghi các giá trị pKa bên cạnh nhóm chức thích hợp. b) Viết sơ đồ điều chế A từ axeton và các chất vô cơ cần thiết. 2. Ozon phân một tecpen A (C10H16) thu được B có cấu tạo như sau: . Hidro hóa A với xúc tác kim loại tạo ra hỗn hợp CH3 C CH2 CH CH CH2 CH O sản phẩm X gồm các đồng phân có công thức C phân tử C10H20. O H3 C

CH3

a) Xác định công thức cấu tạo của A. b) Viết công thức các đồng phân cấu tạo trong hỗn hợp X. c) Viết công thức lập thể dạng bền của các đồng phân trong hỗn hợp X. BÀI GIẢI: 1. a) HOOC CH CH CH2COOH OH COOH

COOH

HOOC C

H2O

C

(3,1) COOH

HOOC-CH 2 C CH2COOH 4,8(6,4) OH 6,4(4,8) (B) Axit (Z)-3-cacboxipentendioc (A) Axit-3-cacboxi-2-hidroxipentadioic Axit-3-cacboxi-3-hidroxipentadioic

b)

CH3 C O CH3

2.a)

Cl2 CH3COOH

H2O

CH2Cl C O CH2Cl

HCN

H

CH2Cl HO C CN

CH2COOH

KCN

CH2CN HO C CN

CH2Cl

H3O+

CH2COOH HO C COOH CH2COOH

CH2CN

b) +2H2

;

;



(vòng 7 cạnh kém bền hơn vòng 6 cạnh) c) Đồng phân lập thể dạng bền: 4

3

3

; 1

1

1 (e e > a a) 4

(e e > a a) 3

;

1

(e e > a a) 3

1 (a e > e a)

1 (a e > e a)

(a e > e a)

Bài 5: (KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2003) 1. Hợp chất A (C5H11O2N) là một chất lỏng quang hoạt. Khử A bằng H2 có xúc tác Ni sẽ được B (C5H13N) quang hoạt. Cho B tác dụng với axit HNO 2 thu được hỗn hợp gồm ancol C quang hoạt và ancol tert-amylic (2-metyl-2-butanol). Xác định công thức cấu tạo của A. Dùng công thức cấu tạo, viết phương trình các phản ứng tạo thành B, C và ancol tert-amylic từ A. 2. Hợp chất A (C5H9OBr) khi tác dụng với dung dịch iot trong kiềm tạo kết tủa màu vàng. A tác dụng với dung dịch NaOH tạo ra 2 xeton B và C cùng có công thức phân tử C 5H8O. B, C đều không làm mất màu dung dịch kalipemanganat ở lạnh, chỉ có B tạo kết tủa màu vàng với dung dịch iot trong kiềm. Cho B tác dụng với CH3MgBr rồi với H2O thì được D (C6H12O). D tác dụng với HBr tạo ra hai đồng phân cấu tạo E và F có công thức phân tử C6H11Br trong đó chỉ có E làm mất màu dung dịch kali pemanganat ở lạnh. Dùng công thức cấu tạo, viết sơ đồ phản ứng từ A tạo thành B, C, D, E, F. Viết tên A và D theo danh pháp IUPAC. BÀI GIẢI: 1. * CH CH * CH CH * CH CH * CH CH CH3 CH CH CH CH CH CH CH 2 3 3

CH2NO2

H2/ Ni

2

CH2NH2

(A)

*

CH3 CH CH2 CH3 CH2

+

chuyển vị

3

3

HNO2

CH3

+ C

2

CH2

3

+

CH2 CH3

3

H2O

H2O

CH3

2

3

CH2OH

OH CH3 C

CH2 CH3

CH3

2.



CH3

C

H2O

CH2 CH2 CH2

O

CH3

OH

Br

C

CH

O

CH2

C

CH3 C

CH3

O

(C)

Br

Br

O CH3

H2O

C

CH3

HBr

OH

(B )

O

CH2 CH2 CH2

CH3

2) H2O

CH3 C

Br

O 1) CH3MgBr

Br

CH2 CH2

(E )

C Br

(D ) +

CH3 CH3 C

CH

(F )

CH2 CH2 Br

OH CH3

H2O

C

CH3

+ H+

CH3

Tên gọi :

Br

+ C

CH3 C

CH3 chuyển vị

A : 5-brom – 2 – pentanol ;

CH2 CH2

CH

CH3

Br

D : 2 – xiclopropyl – 2 – propanol

Bài 6: (KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2003) 1. Hãy đề nghị sơ đồ phản ứng với đầy đủ điều kiện để: a) từ etylen và các chất vô cơ tổng hợp các hợp chất sau và sắp xếp chúng theo thứ tự tăng dần nhiệt độ sôi: C2H5OCH2CH2OCH2CH2OH (Etylcacbitol) ; O O O NH b) Từ benzen hoặc toluen và các chất vô cơ tổng Dioxan hợp được các dược chất sau: Axit 4-aminoMopholin 2hidroxibenzoic; axit 5-amino – 2,4 – dihidroxibenzoic. 2. a) Dùng công thức cấu tạo, hãy hoàn thành sơ đồ tổng hợp sau đây: NH3 C6 H5 NH 2 HOSO 2 Cl COCl2 + CH3OH  → C2H3O2Cl  → B  → C8H8O4NSCl  →D +

H 3O  → C6H8O2N2S.

b) Giải thích hướng của phản ứng tạo thành C8H8O4NSCl và C6H8O2N2S. BÀI GIẢI: H O, H + ,

2 → C2H5OH 1. a) CH2=CH2  t 0 ,p

CH2

2

CH2

O2/Ag t0

CH2

CH2 O

CH2

CH2 O

H3O+

C2H5OH H3O+

CH2CH2OH C2H5O

HOCH2CH2OCH2CH2OH

CH2 CH2 O H3O+

CH2CH2OCH2CH2OH

(A)

C2H5O

H2SO4 t0

O

O

(B)



2

CH2

CH2 O

Nhiệt độ sôi:

NH3

1) H2SO4

HOCH2CH2NH-CH2CH2OH

H2O

NH ( C)

O

2) Na2CO3

A > C > B.

COOH

NO2

HNO3

NH2

Sn/ HCl

OH

HNO2

OH

CO2,OH0

H2SO4, t0

t ,p

NO2

b)

NH2

NH2

COOH NH2

OH

HNO2

NH2

NH2 COOH

COOH OH

OH

OH Sn /HCl

CO2,HO

HNO3

t 0, p

H2SO4, t

0

OH

H2 N

O 2N

OH

OH

OH

hoặc

CH3

CH3

COOH

COOH

NO2

NO2

K2Cr2O7 H+

HNO3 H2SO4, t0

COOH NH2

Sn / HCl

NO2

OH HNO2

NO2

NH2

OH

COOH

COOH OH

HNO3

OH

Sn / HCl

H2SO4

O2N

H2N OH

OH

2. a) COCl2 + CH3OH  → CH3O-COCl

NHCOOCH 3 C6H5NH2

CH3OCOCl

NHCOOCH 3

HOSO2Cl

NHCOOCH 3

NH3

NH2

H3O+

d

SO2Cl

SO2NH2 SO2NH2 (B) (C) (D) (E) b) –NHCOOCH3 định hướng o, p; do kích thước lớn, tác nhân lớn nên vào vị trí p. –NHCOOCH3 este-amit thủy phân thành CO2↑ , còn – SO2NH2 bền hơn. Bài 7: (KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2003) TRF là tên viết tắt một homon điều khiển hoạt động của tuyến giáp. Thủy phân hoàn toàn 1 mol TRF thu được 1 mol mỗi chất sau:



N NH3 ; N

COOH

CH2-CH-COOH

; HOOC-CH 2-CH2-CH-COOH ; NH2 (Glu)

(Pro)

NH2 N

(His) H H Trong hỗn hợp sản phẩm thủy phân không hoàn toàn TRF có dipeptit His-Pro. Phổ khối lượng cho biết phân tử khối của TRF là 362 đvC. Phân tử TRF không chứa vòng lớn hơn 5 cạnh. 1. Hãy xác định công thức cấu tạo và viết công thức Fisơ của TRF. 2. Đối với His người ta cho pKa 1 = 1,8 ; pKa2 = 6,0 ; pKa3 = 9,2. Hãy viết các cân bằng điện ly và ghi cho mỗi cân bằng đó một giá trị pKa thích hợp. Cho 3 biểu thức: pHI = (pKa1+pKa2+pKa3) : 3 ; pHI = (pKa1+pKa2) : 2 ; pHI = (pKa2+pKa3) : 2 ; biểu thức nào đúng với His, vì sao? 3. Hãy đề nghị sơ đồ phản ứng với đầy đủ điều kiện để tổng hợp axit (D, L) – glutamic từ hidrocacbon chứa không quá 2 nguyên tử cacbon trong phân tử.

BÀI GIẢI: 1. *Từ dữ kiện thủy phân suy ra 2 công thức Glu-His-Pro và His-Pro-Glu (đều có 1 nhóm –CO – NH2) * Từ M = 362 đvC suy ra có tạo ra amit vòng (loại H2O) * Từ dữ kiện vòng ≤ 5 cạnh suy ra Glu là aminoaxit đầu N và tạo lactam 5 cạnh, còn Pro là aminoaxit đầu C và tạo nhóm – CO – NH2. Vậy cấu tạo của TRF: HN CH CO-NH CH CO N CH CO-NH2 CH2

O N

NH

Công thức Fisơ:

NH2

CO N

CO NH

CO NH O

H

H

H CH2

N NH

2. Cân bằng điện ly của His:



COOH +

COO +

H

H3 N

+

-H

CH2

(1)

+

HN

+

H

H3 N

H

H3 N

+

-H

CH2

CH2

(2)

+

HN 1,8

H

H2N CH2 N

NH

(+2)

+

-H

(3)

N

NH

COO

COO

NH

NH

(+1)

6,0

(-1)

(0)

(hoặc viết 3 cân bằng riêng rẽ; không cần công thức Fisơ) * pHI = (pKa2 + pKa3) : 2 là đúng, vì phân tử His trung hòa điện (điện tích = 0) nằm giữa 2 cân bằng (2) và (3) 3. Tổng hợp axit (D,L)-glutamic HC ≡ CH

HCN  →

N

C

2 HCN, NH3 → NC – CH2– CH2– CH=O  NC – CH = CH2  → xt, t 0

CO, H

CH2 CH2 CH

C N

1) H2O, OH 2) H3O+

HOOC CH2 CH2 CH

COOH

NH2 NH2 Bài 8: (KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2003) Disaccarit X (C12H22O11) không tham gia phản ứng tráng bạc, không bị thủy phân bởi enzim mantaza nhưng bị thủy phân bởi enzim emulsin. Cho X phản ứng với CH3I rồi thủy phân thì chỉ được 2,3,4,6-tetra-O-metyl-D-gulozơ. Biết rằng: D-gulozơ là đồng phân cấu hình ở C 3 và C4 của D-glucozơ; mantaza xúc tác cho sự thủy phân chỉ liên kết α -glicozit, còn emulsin xúc tác cho sự thủy phân chỉ liên kết β -glicozit. 1. Viết công thức lập thể cña X. 2. Deoxi- D-gulozơ A (C6H12O5) được chuyển hóa theo 2 hướng sau: HIO4

A

C

1) LiAlH4 2) H2O

+

CH3OH, H

D

H3O+

Glixerin, 3-hidroxipropanal

B HBr

C6H11BrO4 (E)

KOH

C6H10O4 (F)H2O/ DCl hh

G

a) Xác định công thức cấu tạo của A. b) Viết công thức cấu tạo của B, C, D, E, F. c) Xác định công thức cấu tạo các chất có trong hỗn hợp G, biết phân tử khối của chúng đều lớn hơn 160 và nhỏ hơn 170 đvC. BÀI GIẢI: 1. *Từ D-glucozơ suy ra cấu hình của D-gulozơ. X không khử nên có liên kết 1,1-glicozit. * Sù thủy phân chỉ bởi emulsin chứng tỏ tồn tại liên kết 1 β -1 β ’-glicozit. CH2OH

O

HO

O

OH HO

HO

HOCH 2 O OH

OH



HO

CH2OH

OH O

HO

O

CH2OH

O OH

OH OH hoặc 2. *a) b) Từ hướng chuyển hóa thứ nhất xác định được công thức cấu tạo của A. CH2OH

O CH2OH

CH2OH

O

HO

OH

CH3OH

HIO4

O

HO

HOC

OCH3

+

H

OH

(C)

CH2OH O

HBr HO

OH

Br

(B)

(A)

O OCH3

HOC HOC

O

LiAlH4

OCH3

HOCH2 HOCH2

(C)

CH2OH

H3O+

CH2OH CHOH

CHO + CH2

CH2OH

(D)

CH2OH

CH2OH

O Br

O

HO

KOH

H2O/ DCl

(E)

OH

(E)

OH

CH2OH

CH2OH

HO

OH

HOC

(G)

(F)

OH

c) H2O + DCl → HOD + HCl Vì H+ hoặc D+ đều có thể tấn công electrophin, sau đó H2O hoặc HOD tấn công nucleophin nên thu được cả 4 chất: CH2OH

CH2OH O

HO

O

HO

CH2 OH

(G1) 164

O

HO OH

OH

(G2) 165

O

HO

OD

OD

CHD OH

CH2OH

CH2OH

CH2 OH

(G3) 165

CHD OH

(G4) 166

Bài 9: (KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2004 (Bảng A)) 1. 3-metylbuten-1 tác dụng với axit clohidric tạo ra các sản phẩm, trong đó có A là 2-clo-3metylbutan và B là 2-clo-2-metylbutan. Bằng cơ chế phản ứng, hãy giải thích sự tạo thành hai sản phẩm A và B.



2. 2-metylbuten-2 phản ứng với axit clohidric. Trình bày cơ chế của phản ứng, cho biết sarn phẩm chính và giải thích? 3. Trong phản ứng clo hoá nhờ chất xúc tác FeCl 3 , khả năng phản ứng tương đối ở các vị trí khác nhau trong các phân tử biphenyl và benzen như sau: 0

250

250

0

790

1 790

0

250

250

1

1

0

1 1

1

a) Trình bày cơ chế phản ứng clo hoá biphenyl theo hướng ưu tiên nhất. b) Tốc độ monoclo hoá biphenyl và benzen hơn kém nhau bao nhiêu lần? c) Trong một phản ứng clo hoá biphenyl thu được 10 gam 2-clobiphenyl, sẽ thu được bao nhiêu gam 4-clobiphenyl? BÀI GIẢI: CH3 1. CH3

+ CH3-CH-CH2-CH2 (I)

H+

CH3-CH-CH=CH2

CH3

CH3

chuyÓn vÞ

CH3-CH-CH-CH3 (II) + Cl CH3

CH3-C-CH2-CH3 (III) + ClCH3

CH3-CH-CH-CH3

CH3-C-CH2-CH3

Cl 2-Clo-3-metylbutan

Cl 2-Clo-2-metylbutan

Do cacbocation bậc hai (II) có khả năng chuyển vị hidrua tạo thành cacbocation bậc ba (III) nên tạo thành hai sản phẩm A, B.

2. CH3 CH3 CH3-C=CH-CH3

H

CH3-C-CH2-CH3 +

+

(I)

CH3

Cl-

CH3-C-CH2-CH3 Cl

CH3 CH3-C-CH-CH3 +

(II)

2-Clo-2-metylbutan

CH3 CH3-CH-CH-CH3 Cl 2-Clo-3-metylbutan

Cl-

2-Clo-2-metylbutan là sản phẩm chính. Do cacbocation bậc ba (I) bền hơn cacbocation bậc hai (II), mặt khác do cacbocation bậc hai (II) có khả năng chuyển vị hidrua tạo thành cacbocation bậc ba (I) nên sản phẩm 2-clo-2-metylbutan là sản phẩm chính. 3.

a) Cơ chế SE2 , ưu tiên vào vị trí cacbon số 4. Cl2 + FeCl3 +

Cl+

chËm

Cl+FeCl4H +

nhanh

+ -H Cl WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Cl

11


b)

(250 × 4) + (790 × 2) 1×6

kbiphenyl kbenzen

430 1

Tốc độ monoclo hoá của biphenyl hơn benzen 430 lần.

c) Đặt x là số gam 4-clobiphenyl, ta có: x 790.2 790.2.10 = = 15,8( g ) ⇒x= 10 250.4 1000

Bài 10:

(KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2004 (Bảng A):) 1. Từ etilen và propilen có xúc tác axit, platin và điều kiện cần thiết, hãy viết sơ đồ tổng hợp isopren. 2. Cho sơ đồ sau: O

Xiclohexanol HBr

A

1. Li 2. CuI 3.

Br

CH2

C

CH2

C

NBr

O N H /O B (NBS) C 2 4 2

D

KOH C2H5OH

Viết công thức các sản phẩm hữu cơ A, B, C và D. 3. Từ axetilen và các hoá chất vô cơ cần thiết, hãy viết các phưong trình phản ứng tạo ra p(dimetylamino)azobenzen: CH3 N

N

N

CH3

BÀI GIẢI: 1. CH2=CH2 + CH3-CH2

H+

CH2=CH-CH3

+

CH3-CH2

cacbocation này alkyl hóa propen

+ CH3-CH2-CH2-CH-CH3 + CH3-CH2-CH-CH2 CH3

- H+ - H+

CH3-CH2-CH=CH-CH3 CH3-CH2-C=CH2 (II) CH3



H+

CH3-CH=CH2

+ CH3-CH2-CH2

CH2=CH2

+ CH3-CH2-CH2-CH-CH2

+ CH3-CH-CH3

CH2=CH2

+ CH3-CH-CH2-CH2 CH3

+ CH3-CH2-CH2-CH-CH2

- H+

+ CH3-CH-CH2-CH2 CH3

- H+

CH3-CH2-CH2-CH=CH2 CH3-CH-CH=CH2 CH3

(IV)

Tách (II) và (IV) ra khỏi hỗn hợp: CH3-CH2-C=CH2 CH3

(II)

CH3-CH-CH=CH2 CH3

(IV)

Pt , to

CH2=CH-C=CH2 CH3

- H2

(Nếu học sinh làm theo cách khác cũng ra sản phẩm thì cho nửa số điểm theo biểu điểm) 2. Br Br

A

B

Br

C

D

3. NH2

NO2 6000C, XT

3 CH CH

HNO3 + H2SO4 ®

; (I)

CH CH

H2O Hg

2+

CH3CHO CH4

Fe/HCl

(II)

Ag2O/NH3 Cl2, a.s

CH3COOH CH3Cl

NaOH

(III)

CH3COONaCaO.NaOH t0

CH4

+ HCl

(IV)

Cho (III) ph¶n øng víi (IV) NH2

CH3 N

CH3

+ 2CH3Cl 2NaOH

NH2

+

NaNO2 HCl

2NaCl

+

2 H2O

N2+

0-50C N2+

Bài 11:

CH3 N CH3

C6H5 N=N-C6H4 N(CH3)2

(KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2004 (Bảng A))



Monosaccarit A (đặt là glicozơ A) có tên là (2S,3R,4S,5R)–2,3,4,5,6–pentahidroxihexanal. Khi đun nóng tới 1000C, A bị tách nước sinh ra sản phẩm B có tên là 1,6– anhidroglicopiranozơ. D–glucozơ không tham gia phản ứng này. Từ A có thể nhận được các sản phẩm E (C5H10O5) và G (C5H8O7) theo sơ đồ phản ứng: Br2 H2O

A

C

CaCO3

H2O2

D

E

HNO3

G

1. Viết công thức Fisơ của A và B. 2. A tồn tại ở 4 dạng ghế (D-glicopiranozơ). Viết công thức của các dạng đó và cho biết dạng nào bền hơn cả? 3. Dùng công thức cấu dạng biểu diễn phản ứng chuyển hoá A thành B. Vì sao D–glucozơ không tham gia phản ứng tách nước như A? 4. Viết công thức cấu trúc của E và G. Hãy cho biết chúng có tính quang hoạt hay không?

BÀI GIẢI: 1. CHO HO

CH HO

OH

OH

1000C

HO

HO

OH

+ H2O

O

CH2OH

O-CH2

HO OH OH O

OH

2

C1 - β HO

OH

HO

HO

HO

HO

1 C - α Bền nhất vì số liên kết e – OH nhiều nhất O

OH 1000C

O

OH OH 1C-α

O

HO

C1 - α

OH

OH 1 C - β

HO

HO OH OH O

3.

O

HO

OH

OH

OH

O

HO

OH

+ H2O

HO

HO

D- Glucozơ không phản ứng tách nước vì các nhóm – OH ở C1 và C6 luôn ở xa nhau. CHO OH

4.

COOH OH HO

HO OH CH2OH

Quang hoạt

OH COOH

Không quang hoạt

Bài 12:

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2004 (Bảng A)) 1. Từ nhựa thông người ta tách được xabinen và chuyển hoá theo sơ đồ sau:



1) O3 ; 2) Zn/HCl

(1) H2N

A OH (4)

KMnO4 ,H+

(2)

H2/ Ni , t0

B P2O5

D

(5)

C1 , C2 , C3

(3)

E

A có công thức C9H14O. a) Viết công thức cấu tạo của các sản phẩm hữu cơ: A , B , C 1 , C2 , C3 , D , E . b) Sản phẩm nào có tạo thành đồng phân và chỉ rõ số lượng đồng phân của mỗi sản phẩm. 2. Pirol là một hợp chất dị vòng với cấu trúc nêu trong hình vẽ. Pirol phản ứng với axit nitric khi có mặt anhidrit axetic tạo thành sản phẩm X với H H hiệu suất cao . a) Viết phương trình phản ứng tạo thành X . H H N b) Phản ứng này thuộc loại phản ứng gì ? Giải thích dựa trên cấu tạo của pirol. H

c) Giải thích vị trí của pirol bị tấn công khi tiến hành phản ứng này bằng các chất trung gian và độ bền của chúng. d) So sánh phản ứng nêu trên với phản ứng nitro hóa của benzen và toluen bằng hỗn hợp HNO3 /H+.

BÀI GIẢI: 1. O

B

C1

COOH COOH

C2

COOH COOH

C3

O C O

COOH COOH

O

HON

D

C

A

COOH COOH

E

C3 có 2 đồng phân quang học. C2 có 4 đồng phân quang học. D có đồng phân E, Z.



2. a) Anhidrit axetic HNO3

NO2 + CH3COOH

H N

N H

b) Đây là phản ứng thế electrophin vì pirol là một hợp chất dị vòng có tính thơm do có 2 cặp electron π và cặp electron chưa tham gia liên kết của nitơ.

N H

N H

N H

H N

H N

c) Phản ứng thế electrophin của pirol về vị trí ortho đối với nguyên tử nitơ, tức là ở cacbon cạnh nguyên tử nitơ do cacbocatron trung gian bền hơn nhờ 3 cấu trúc liên hợp NO2 N H H

NO2 N

NO2 N

H

H

H

H

Nếu nhóm NO2+ tấn công ở cacbon số 3 so với nitơ chỉ có 2 cấu trúc liên hợp kém bền và không ưu tiên. H

H

NO2

N

N

H

H

NO2

d)

NO2 + HNO3 + H+ CH3

CH3

CH3 +

HNO3 + H

+

NO2 HoÆc NO2

Do hiệu ứng liên hợp của đôi electron không liên kết trên nitơ của pirol nên vòng pirol có mật độ electron cao hơn so với vòng benzen vì vậy phản ứng thế electrophin của pirol dễ hơn của benzen. Vòng benzen của toluen có thêm nhóm –CH3 đẩy electron định hướng nhóm NO2 vào vị trí ortho như pirol hoặc có thể định hướng vào para. Bài 13: (KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2004 (Bảng A))



1. Các aminoaxit phản ứng với nhau tạo thành polipeptit. Hãy cho biết cấu trúc của các dipeptit tạo thành từ leuxin (CH3)2CHCH2CH(NH2)COOH và histidin (hình bên).

NH2

N

CH2

N

CH

COOH

Histidin

H

2. Gọi A, B là các α-aminoaxit ở môi trường axit, bazơ tương ứng với X là ion lưỡng cực. a) Xác định tỉ số nồng độ của A và B ở điểm đẳng điện. b) Vết alanin chuyển về cực nào khi pH < 5 và pH > 8?

c) Xác định hàm lượng tương đối của ion lưỡng cực X của alanin ở điểm đẳng điện, biết rằng hằng số axit của alanin: pK1 = 2,35 đối với cân bằng A X + H+ pK2 = 9,69 đối với cân bằng X B + H+ . BÀI GIẢI: 1. Cấu trúc của các dipeptit : ( CH3)2CH - CH2 - CH(NH2) - CO - NH - CH - CH2 HN

COOH

H - Leu - His - OH

N

CH2 - CH(NH2) - CO - NH - CH - CH2 - CH(CH3)2

N NH

H - His - Leu - OH

COOH

H N

O CH2

N

CH2 CH CH3 CH3 O

N H

NH

His-Leu

Leu - Leu ( CH3)2CH - CH2 - CH - CO - NH - CH - CH2 - CH(CH3)2 NH2

N His - His

COOH

CH2 - CH - CO - NH - CH - H2C N H

NH2

COOH

N HN

2. a) Vết của aminoaxit ở điểm đẳng điện không dịch chuyển về phía catot cũng như anot nên nồng độ các ion trái dấu phải bằng nhau : [A] [A] = [B] nên tỉ số bằng đơn vị; [B] = 1 (1) b) Lập biểu thức tính các hằng số axit

[ X ][ H + ] [ A]

K1 =

; [H+] =

[H+]2 =

pHI =

pK1 + pK 2 2

;

K1 [ A] [ X ] (2)

K1K 2 [ A][ X ] [ X ][ B ]

K2 =

[ B ][ H + ] [X]

; [H+] =

K2[ X ] [ B]

(3)

từ (1) , (2) , (3) có [H+] = (K1K2)1/2

Đối với alanin: pHI =

2,35 + 9,69 = 6,02 2

Vì điểm đẳng điện của alanin là 6,02 nên vết di chuyển về phía cực âm khi pH <



5, và theo hướng cực dương khi pH > 8 c) Từ (2):

[ X] = [ A]

K1 10 −2,35 = = 4680 K2 10 −9,69

Như vậy nồng độ tương đối của [X] là:

[X] 1 = = 0,9996 [ A] + [ B ] + [ X ] 2 [ A] + 1 [X]

~1

Bài 14:

(KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2004 (Bảng B)) Phân tích nguyên tố một hợp chất hữu cơ A chỉ chứa C, H và O có 70,97% C và 10,12% H. a) Xác định công thức phân tử của A, biết khối lượng mol của A là 340 gam. b) Thực nghiệm cho biết: A tác dụng với axit tạo este; hidro hoá A có xúc tác Pd tạo hợp chất X; X cũng tác dụng với axit tạo este; oxi hoá X bằng KMnO 4 tạo thành CO2 và một axit dicacboxylic mạch dài. Dựa vào các tính chất hoá học trên, hãy đưa ra một cấu tạo phù hợp có thể có của X, A với cấu trúc đối xứng và mạch cacbon không phân nhánh. Viết các phương trình phản ứng (dùng công thức thu gọn). để giải thích. BÀI GIẢI: a) Lượng C chiếm 70,97%, trong 340 g A có ∼ 241,3 g → Số nguyên tử C ∼ 20 Lượng H chiếm 10,12%, trong 340 g A cã ∼ 34,4 g → Số nguyên tö H ∼ 34 Lượng O trong 340 g A có ∼ 64,3 g → Số nguyên tử O ∼ 4. Vậy công thức phân tử gần đúng của A là: C20H34O4 (M = 338) b) A và X tác dụng với axit tạo este. Suy ra A và X trong phân tử có nhóm OH. Hidro hoá A có xúc tác Pd tạo hợp chất X. Suy ra A trong phân tử có liên kết bội. Oxi hoá X bằng KMnO4 tạo thành CO2 và một axit dicacboxylic mạch dài. Suy ra A và X trong phân tử có 4 nhóm –OH, hoặc 2 nhóm OH và 2 nhóm CHO, hoặc 2 nhóm OH và 2 nhóm C=O. Cấu tạo phù hợp có thể có của A, X là: A: HOCH2-CH(OH)-C16H24-CH(OH)-CH2OH X: HOCH2-CH(OH)-C16H32-CH(OH)-CH2OH (hoặc A: HOCH2-CO-C16H24-CO-CH2OH ; OHC-CHOH -C16H24-CHOH-CHO. Có thể viết công thức cấu tạo của mạch cacbon - C16H24- trong đó có các liên kết bội phân bố đối xứng). Các phương trình phản ứng: Thí dụ: A là HOCH2-CH(OH)-C16H24-CH(OH)-CH2OH H+ A: HOCH2-CH(OH)-C16H24-CH(OH)-CH2OH + 4 CH3COOH (CH3COO)CH2-CH(OCOCH3)-C16H24-CH(OCOCH3)-CH 2(OOCCH3) H+ X: HOCH2-CH(OH)-C16H32-CH(OH)-CH2OH + 4 CH3COOH (CH3COO)CH2-CH(OCOCH3)-C16H32-CH(OCOCH3)-CH2(OOCCH3) A: HOCH2-CH(OH)-C16H24-CH(OH)-CH2OH

+

Pt

3 H2

HOCH2-CH(OH)-C16H32KMnO4

CH(OH)-CH2OH X: HOCH2-CH(OH)-C16H32-CH(OH)-CH2OH

Bài 15:

HOOC-C 16H32- COOH + 2 CO2 (KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2004 (Bảng B))



1. Hãy gọi tên các sản phẩm tạo thành khi ankyl hoá benzen bằng 1-dodexen với xúc tác axit. 2. Atropin có trong cây Atropa belladonna. Nó kết tinh dưới dạng hình lục lăng, nóng chảy ở 1150C. Nhờ có tác dụng làm giãn đồng tử nên nó được dùng trong khoa mắt. Atropin là một este có cấu trúc như hình vẽ. a) Hãy đánh dấu sao (*) vào nguyên tử cacbon bất đối và cho biết số đồng phân lập thể. b) Khi thủy phân atropin trong môi trường axit nhận được tropin và axit (R, S)–tropic. Viết phương trình phản ứng. BÀI GIẢI: 1. C6H6 + CH2=CH-(CH2)9-CH3 (I): 1-Phenyldodecan (hoặc dodexylbenzen) 2. N

N

CH3 H OCOCH

Atropin

C6H5

CH2OH

C 6H5-CH2-(CH2)10-CH3

(I)

C 6H5-∗CH(CH3)-(CH2)9-CH3

(II)

; (II): (R,S)-2-phenyldodecan

CH3 H OCOCH

Atropin

C6H5

Atropi n cã 3 cacbon bÊt ®èi, cã 2 ®å ng p h©n quang häc.

CH2OH

Thuû ph©n atropin trong m«i trêng axit N

CH3 H

+

HOOC-CH-CH2OH C6H5

OH Tropin

Bài 16:

Axit (R,S)-tropic

(KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2004 (Bảng B))

Một disaccarit A không có tính khử. Khi thuỷ phân trong môi trường axit, A cho sản phẩm duy nhất là pentozơ B. Cũng có thể thủy phân A nhờ enzim α-glicozidaza song không dùng được βglicozidaza. Từ B có thể tạo ra D-glucozơ bằng cách cho tác dụng với HCN rồi thuỷ phân (xúc tác axit) và khử. 1) Viết công thức Fisơ và gọi tên B theo danh pháp hệ thống. 2) Viết sơ đồ các phản ứng chuyển hoá B thành D-glucozơ. 3) Viết công thức cấu trúc của A ở dạng vòng 6 cạnh phẳng. 4) Để khẳng định cấu trúc vòng 6 cạnh của A, người ta cho A tác dụng với CH 3Br trong môi trường bazơ rồi thủy phân (xúc tác H+). Dùng công thức cấu trúc, viết sơ đồ các phản ứng. BÀI GIẢI: 1) B có 3C bất đối giống như 3C bất đối cuối cùng ở D – glucozơ



Từ

H HO H H

CHO OH H OH OH CH2OH

Suy ra

CHO HO H H OH H OH CH2OH B

(2S, 3R, 4R)-tetrahidroxipentanal

D-Glucozơ

2)

HO H H

H HO H H

CHO H OH OH CH2OH

HO HO H H

CN H H OH OH CH2OH

H HO H H

CN OH H OH OH CH2OH

HCN

COOH OH H OH OH CH2OH

-H2O

O C H OH HO H H OH H O CH2OH

H2O/H+

khử

H HO H H

COOH H OH HO H H OH H OH CH2OH CHO OH H OH OH CH2OH

3) Từ các dữ kiện của đề bài, suy ra A do hai phân tử B liên kết α-1,1 glycozit nên: OH

O OH OH

O OH

O O

OH

hay OH

OH

O O

OH

OH OH

OH

OH

4)



OCH3

OH O

CH3Br baz

OH

O

OH OH

OH

O

O OCH3

OCH3

OCH3

O

OCH3

O

OCH3

OH

H3O+

O 2 OCH3

H3CO H H

OCH3 OH

OCH3

CHO H OCH3 OCH3 CH2OH

Bài 17:

(KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2005 (Bảng A)) 1. Viết sơ đồ điều chế các axit sau đây: a) Axit: benzoic, phenyletanoic, 3-phenylpropanoic từ benzen và các hóa chất cần thiết khác. b) Axit:xiclohexyletanoic, 1-metylxiclohexan-cacboxylic từ metylenxiclohexan và các hóa chất cần thiết khác. 2. Sắp xếp (có giải thích) theo trình tự tăng dần tính axit của các chất trong trong dãy sau: a) Axit: benzoic, phenyletanoic, 3-phenylpropanoic, xiclohexyletanoic, 1-metylxiclohexan-cacboxylic. COOH

N

;

COOH

(A)

;

;

N

CH2COOH

COOH

b)

(D)

(C)

(B)

3. Sắp xếp (có giải thích) theo trình tự tăng dần nhiệt độ nóng chảy của các chất sau: COOH ;

S

COOH

COOH

;

N

(A)

(C)

(B)

BÀI GIẢI: 1. a) C6H6

Br2 /Fe

C6H5Br Mg

C6H5MgBr

CH3Br Zn 1. CO2 2. H3O+

C6H5CH3

Br2/h

C6H5CH2Br

[O]

KCN

C6H5CH2CN

CH2(COOC2H5)2/NaOEt

H3O+

C6H5COOH C6H5CH2CH(COOC2H5)2 1. OH2. H3O+ 3. to

C6H5CH2COOH

C6H5CH2CH2COOH b)

CH3

CH2

Br

HBr

CH3

MgBr H3O+

1. KCN 2. H3O+

COOH

1. CO2

Mg/ ete

CH2Br HBr/peoxit

CH3

CH2COOH

(hoÆc 1. Mg/ ete ) 2. CO2 3. H3O+

2. a)



+I2

H3C COOH

CH2COOH

+I1

<

-I1CH2CH2COOH

<

CH2COOH

-I2

<

COOH

-I3

<

< -I2 < -I3 -I1 +I1 +I2 Các gốc hidrocacbon có hiệu ứng +I lớn thì Ka giảm và -I lớn thì Ka tăng b) CH COOH COOH -I1 2 -I2 C O < < < -C3 N -I3 O H <

(D) (A) (C) - I1 < - I2 nên (C) có tính axit lớn hơn (D). (A) và (B) có N nên tính axit lín hơn (D) và (C) (A) có liên kết hidro nội phân tử làm giảm tính axit so với (B).

Vì:

COOH -I4 N -C4 (B)

3. Tăng dần nhiệt độ nóng chảy của các chất: COOH

COOH <

<

S (A)

(C)

COOH N (B)

Vì MC < MA. (B) có thêm liên kết hidro liên phân tử với N của phân tử khác.

Bài 18:

(KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2005 (Bảng A)) L-Prolin hay axit (S)-pirolidin-2-cacboxylic có pK 1 = 1,99 và pK2 = 10,60. Pirolidin (C4H9N) là amin vòng no năm cạnh. 1. Viết công thức Fisơ và công thức phối cảnh của L-prolin. Tính pHI cña hợp chất này. 2. Tính gần đúng tỉ lệ dạng proton hoá H2A+ và dạng trung hoà HA của prolin ở pH = 2,50. 3. Tính gần đúng tỉ lệ dạng deproton hoá A− và dạng trung hoà HA của prolin ở pH = 9,70. 4. Từ metylamin và các hoá chất cần thiết khác (benzen, etyl acrilat, natri etylat và các chất vô cơ), hãy viết sơ đồ điều chế N-metyl-4-phenylpiperidin. BÀI GIẢI: 1. COOH NH H COOH pHI = 1,99 + 10,60 = 6,30 2 H N H 2. ÁpCOOH dụng phương trình Henderson COOH - Hasselbalch

NH

HK1 H2A

H

+

lg

HA + H

[ HA]

[H

2

A+

+

N

]

⇒

K1 =

[ HA][ H + ]

[H

2

A+

]

= pH H – pK1 = 2,50 – 1,99 = 0,51



[ HA]

[H

⇒

2

A+

]

= 3,24

Vậy ở pH = 2,50, dạng trung hoà chiếm nhiều hơn dạng proton hóa 3,24 lần. Hay tỉ lệ giữa dạng proton hóa và dạng trung hoà là 1/3,24 = 0,309 3. K2 [ A− ] − + HA H +A ⇒ lg = pH − pK2 = 9,70 − 10,60 = − 0,90 ⇒

[ HA]

[ A ] = 0,126 ≈ 1/8 −

[ HA]

Vậy ở pH = 9,7 tỉ lệ giữa dạng deproton hoá và dạng trung hoà là 1/8

2 CH2=CH-COOC2H5

4.

CH2-CH2-COOC2H5

CH3NH2

CH3-N CH -CH -COOC H 2

2

2

5

C2H5ONa

O

O -

COOC2H5

O

N

CH3

CH3

N 1. C6H5MgBr

N CH3

2. H3O+

2. H3O+, to

N

+Br2/Fe, to COOC2H5 O

1. OH

OH CH3

C6H5 N CH3

Br

Mg ete

MgBr

C6H5

C6H5 H2, Ni, to

H2SO4, 170 o C

N

N

CH3

CH3

Bài 19:

(KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2005 (Bảng A)) Hợp chất hữu cơ A chứa 79,59 % C; 12,25 % H; còn lại là O chỉ chiếm một nguyên tử trong phân tử. Ozon phân A thu được HOCH2CH=O ; CH3[CH2]2COCH3 và CH3CH2CO[CH2]2CH=0. Nếu cho A tác dụng với brom theo tỉ lệ mol 1:1 rồi mới ozon phân sản phẩm chính sinh ra thì chỉ thu được hai sản phẩm hữu cơ, trong số đó có một xeton. Đun nóng A với dung dịch axit dễ dàng thu được sản phẩm B có cùng công thức phân tử như A, song khi ozon phân B chỉ cho một sản phẩm hữu cơ duy nhất. 1. Xác định công thức cấu tạo và gọi tên A. 2. Tìm công thức cấu tạo của B và viết cơ chế phản ứng chuyển hóa A thành B. BÀI GIẢI: 1. 79,59 12,25 8,16 : : = 13 : 24 : 1 12 1 16



A có công thức phân tử C13H24O. Từ sản phẩm ozon phân tìm ra 2 công thức cấu tạo có thể phù hợp:

CH3CH2CH2C=CH CH2CH2C=CHCH2OH CH3 CH2CH3 (A1)

CH3CH2CH2C = CCH2CH2CH=CHCH2OH H3C CH2 CH3 (A2)

Từ phản ứng brom hóa rồi ozon phân suy ra (A1) phù hợp, vì: CH3CH2CH2C=CH CH2CH2C=CHCH2OH (A1) CH3 CH2CH3

Br2 1:1

CH3CH2CH2CBrCHBrCH2CH2C=CHCH2OH ozon phân CH3 CH2CH3

xeton + O=CHCH2OH

Br2

CH3CH2CH2C = CCH2CH2CH=CHCH2OH (A2) H3C CH2CH3 CH3CH2CH2CBrCBrCH2CH2CH=CHCH2OH H3C CH2CH3

1:1 ozon phân

andehit + O=CHCH2OH

Tên của A: 3-Etyl-7-metyldeca-2,6-dien-1-ol 2. B phải là hợp chất mạch vòng có chứa 1 nối đôi trong vòng. B sinh ra từ A do phản ứng đóng vòng:

CH2OH

H+, to - H2O

HOH - H+

+ CH2 +

(A)

Bài 20:

OH

(B)

(KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2005 (Bảng A))

1. D-Galactozơ là đồng phân cấu hình ở vị trí số 4 của D-glucozơ. Trong dung dịch nước D-galactozơ tồn tại ở 5 dạng cấu trúc khác nhau trong một hệ cân bằng. Hãy dùng công thức cấu hình biểu diễn hệ cân bằng đó và cho biết dạng nào chiếm tỉ lệ cao nhất.

2. D-Galactozơ là sản phẩm duy nhất sinh ra khi thủy phân hợp chất A (C 12H22O11). Để thực hiện phản ứng này chỉ có thể dùng chất xúc tác là axit hoặc enzim β-galactozidaza. A không khử được dung dịch Fehling, song tác dụng được với CH 3I trong môi trường bazơ cho sản phẩm rồi đem thủy phân thì chỉ thu được 2,3,4,6-tetra-O-metyl-D-galactozơ. Hãy tìm cấu trúc của A, viết công thức vòng phẳng và công thức cấu dạng của nó. O 3. Đun nóng D-galactozơ tới 165oC sinh ra một hỗp hợp sản OH phẩm, trong đó có một lượng nhỏ hợp chất B. Cho B tác O dụng với CH3I (có bazơ xúc tác) rồi thủy phân sản phẩm B sinh ra thì thu được hợp chất C là một dẫn xuất tri-O-metyl cña D-galactozơ. Hãy giải thích qúa trình hình thành B và HO viết công thức Fisơ của C. OH BÀI GIẢI: 1. 5 dạng cấu trúc của D-galactozơ:



CH2OH O OH

HO

OH

O OH

OH OH CH=O OH HO HO OH

OH

β-Galactopiranozơ CH2OH HO

O

CH2OH

β-Galactofuranozơ O OH

CH2OH

OH

OH

OH

OH

OH OH

OH

CH2OH

∝-Galactopiranozơ

∝-Galactofuranozơ

Chiếm tỉ lệ cao nhất là β-Galactopiranozơ. 2. Các dữ kiện lần lượt cho biết A là disaccarit do 2 đơn vị D-galactozơ liên kết β-1,1 với nhau, cả hai đều ở dạng vòng piranozơ. Từ đó viết công thức vòng phẳng: CH2OH HO

O

CH2OH

O

OH

HO

HO HOCH2

O OH

O

OH

hoÆc

OH OH

O

OH OH HO

HOCH2

O OH

Công thức cấu dạng: HO

OH O

HO

HO

HO O

OH

HO

OH

hoÆc

O

HO

OH

OH

OH O

O

O HO

HO

OH

3. 4

O OH

O

1

4

2

OH OH OH 5 HO CH2OH 3

5

OH

1 2

3

HO 6

OH OH

O

O 4

- H2O HO

5

1

OH 3

OH

O

2

HO O

5

4

OH

6

1

HO

3 2

OH Từ công thức cấu trúc trên suy ra rằng 3 nhóm -OH bị metyl hoá là ở các vị trí 2, 3, 5. Do đó công thức Fisơ của C: CH=O CH(OH) OCH3 OCH3 O CH3O CH3O HO OCH3 OCH3 6

CH2OH

Bài 21:

6

CH2OH

2, 3, 5-Tri-O-metyl-D- galactozơ. (KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2005 (Bảng A))



2-(1-Hidroxipentyl)xiclopentanon (A) là chất trung gian trong quá trình tổng hợp một chất dùng làm hương liệu là metyl (3-oxo-2-pentylxiclopentyl)axetat (B). 1. Viết công thức cấu tạo của A và sơ đồ các phản ứng tổng hợp A từ axit adipic (hay axit hexandioic) với các chất không vòng và các chất vô cơ khác. 2. Viết công thức cấu tạo của B và sơ đồ các phản ứng tổng hợp B từ A và các hóa chất cần thiết khác. 3. B có tất cả bao nhiêu đồng phân cấu hình? Hãy viết công thức lập thể của đồng phân có cấu hình toàn là R. BÀI GIẢI: 1. 1. Ca(OH)2

2.

HOOC COOH Axit a®ipic

2. t

CH2[CH2]3CH=O OH-

o

CH[CH2]3CH3

O

B:

O

OH

(A)

COOCH3

O H+ - H2O

O OH (A)

H+ ChuyÓn vÞ

O CH(COOC2H5)2

NaOEt

O CH2COOH

H3O+/ to - CO2

O

CH2(COOC2H5)2

COOCH3

CH3OH H+

O

O

(B)

3. B chứa 2 nguyên tố Cnên có 4 đồng phân quang học. Đồng phân có cấu hình toàn R là: COOCH3 H

CH3 H O Bài 22: (KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎICOOCH QUỐC3GIA NĂM 2005 (Bảng B)) 1. Dùng cơ chế phản ứng để giải thích các kết quảHthực nghiệm sau: 3 etanol lớn hơn dung môi phân a) Hằng số tốc độ dung môi phân 3-metylbut-2-enyl clorua CH trong anlyl clorua 6000 lần. H b) Sau khi hoà tan but-3-en-2-ol trong dungOdịch axit sunfuric rồi để yên một tuần thì thu được cả but-3-en-2-ol và but-2-en-1-ol. c) Xử lý but-2-en-1-ol với hidro bromua thì thu được hỗn hợp 1-brombut-2-en và 3-brombut-1-en.

d) Xử lý but-3-en-2-ol với hidro bromua cũng thu được hỗn hợp 1-brombut-2-en và 3-brombut-1-en. 2. Cho biết sản phẩm nào là sản phẩm chính trong mỗi hỗn hợp sau khi xử lý but-2-en-1-ol, but3-en-2-ol với hidro bromua ở trên? Vì sao? BÀI GIẢI:



1. a) Dung môi phân (CH3)C=CHCH2Cl trong etanol xảy ra theo cơ chế SN1 và tạo cacbocation trung gian: (CH3)C=CHCH2Cl

Cl-

(CH3)2C=CH-CH2+

(CH3)2C+-CH=CH2

+ C+ bậc ba bền hơn C+ bậc một CH2-CH=CH2 nên hằng số tốc độ lớn hơn. b) Có sự chuyển vị anlylic nên tồn tại 2 sản phẩm:

CH2=CH-CH-CH3 OH

H2SO4

OH 2

3

CH2=CH - CH-CH3

- H2O

+

+

H2O - H+

CH2-CH=CH-CH3 OH c) Có sự chuyển vị anlylic nên tồn tại 2 sản phẩm: H+ + CH3- CH=CH-CH2OH CH - CH=CH-CH H2O

+

CH2=CH-CH-CH3

- H2O

CH2-CH=CH-CH3 +

CH3- CH-CH=CH2

2

Br-

Br-

CH3- CH=CH-CH2Br

CH3- CH-CH=CH2

d) Tương tự c): CH3- CHOH-CH=CH2

Br

H+

+

+

CH3- CH-CH=CH2

- H2O

CH3- CH=CH-CH2

Br-

Br-

CH3-CH-CH=CH2

CH3-CH=CH-CH2Br

Br 3. Sản phẩm chính là CH3-CH=CH-CH2Br vì: dẫn xuất bậc mét cân đối hơn dẫn xuất bậc hai và dẫn xuất bậc một là anken có nhiều nhóm thế hơn nên bền hơn anken đầu mạch.

Bài 23:

(KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2005 (Bảng B)) 1. Viết công thức chiếu Fisơ của dạng mạch hở các chất sau: HOCH2

O

OH OH

H2C

O

(A)

OH

O

OH H3C

OH

OH

OH

CH2 OH

OH

(B)

OH

OH HO OH

(C)

O HO

CH2OH

OH HO OH

(D)

2. Trong các chất (A), (B), (C), (D) trên, chất nào: a) thuộc dãy L? b) là đường deoxi? c) là đường có mạch nhánh? d) thuộc loại xetozơ? e) có dạng furanozơ? g) có cấu hình α ở nhóm anomeric? BÀI GIẢI: Công thức chiếu Fisơ của (A), (B), (C), (D):



CH2OH

CHO HO HO

CHO

OH

HO CH2OH (A)

CHO

OH OH OH

H3C HO

CH2OH (B)

C=O

OH OH

OH OH OH OH

CH2OH

CH2OH (D)

(C)

2. Trong các chất (A), (B), (C), (D) trên: a) (A), (C) là đường thuộc dãy L b) (B) là đường deoxi. c) (C) là đường có mạch nhánh. d) (D) thuộc loại xetozơ. e) (B) có dạng furanozơ. f) (D) có cấu hình α ở nhóm anomeric. Bài 24: (§Ò thi dù bÞ quèc gia n¨m 2005) Hi®rocacbon thiªn nhiªn A khi t¸c dông víi brom cã chiÕu s¸ng t¹o thµnh s¶n phÈm h÷u c¬ B chøa 55,8 % C; 7,01 % H cßn l¹i lµ Br chØ chiÕm mét nguyªn tö trong ph©n tö. C¶ A vµ B ®Òu bÒn, kh«ng lµm mÊt mµu dung dÞch KMnO4 vµ kh«ng quang ho¹t. 1. H·y x¸c ®Þnh c«ng thøc ph©n tö cña A vµ B. 2. ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o vµ c«ng thøc lËp thÓ cña A vµ B. 3. Dù ®o¸n tr¹ng th¸i tån t¹i (r¾n hay láng) cña A vµ kh¶ n¨ng thÕ Br vµ t¸ch HBr ë B. Bài giải 1. C«ng thøc ®¬n gi¶n nhÊt cña B: %C . %H . %Br = 55,8 . 7,01 . 37,1 = 4,65 : 7,01: 0,46 = 10 : 15 : 1 12 1 80 12 1 80 ta cã c«ng thøc C10H15Br. V× trong ph©n tö chØ cã 1 nguyªn tö brom nªn c«ng thøc ph©n tö cña B còng lµ c«ng thøc ®¬n gi¶n nhÊt. C«ng thøc ph©n tö cña A lµ C10H16. 2. Theo çc d÷ kiÖn ®Çu bµi, A vµ B ®Òu kh«ng chøa liªn kÕt béi, kh«ng chøa vßng 3 hoÆc 4 c¹nh, kh«ng cã tÝnh quang ho¹t. Ph¶n øng brom ho¸ lµ ph¶n øng cã tÝnh chän läc cao (chØ thÕ vµo C bËc cao h¬n) do ®ã çc nguyªn tö C bËc cao ë A vµ B chØ chøa vßng no, bÒn, vµ cã tÝnh ®èi xøng cao. C«ng thøc cÊu t¹o vµ c«ng thøc lËp thÓ cña chóng:

(A)

; Br

(B)

Br

4. Thêng th× hi®rocacbon C5-C16 ë tr¹ng th¸i láng. Nhng A cã cÊu t¹o rÊt gän gµng (4 "mÆt ghÕ", kiÓu d¹ng kim c¬ng) nªn sÏ s¾p xÕp ®îc chÆt khÝt v× thÕ cã nhiÖt ®é nãng ch¶y cao: A ë tr¹ng th¸i r¾n. B khã tham gia ph¶n øng thÕ Br theo S N1 v× kh«ng t¹o ®îc cacbocation ph¼ng, khã theo SN2 v× ¸n ng÷ kh«ng gian, khã t¸ch HBr v× khã t¹o ra çc tiÓu ph©n trung gian vµ anken cã cÊu t¹o ph¼ng.

Bài 25:

(§Ò thi dù bÞ quèc gia n¨m 2005)



1. Ph©n tö C12H4Cl4O2 cã t©m ®èi xøng, t¬ng ®èi bÒn víi nhiÖt, víi axit, baz¬ vµ chÊt oxi ho¸. H·y viÕt c«ng thøc cÊu t¹o phï hîp vµ gi¶i thÝch v× sao chóng cã tÝnh bÒn nh ®· nªu. 2. ViÕt c«ng thøc çc ®ång ph©n lËp thÓ cña (CHCl=CH)2C=CHCH(OH)CH3 vµ gäi tªn mét trong çc ®ång ph©n ®ã. Bài giải: 1. Cl

Cl

O

Cl

Cl

O

Cl

Cl O

Cl

O

Cl

O

Cl Cl

O

Cl

Cl

O

O O

Cl

Cl

Cl

Cl Cl

Cl

Cl O

Cl

Gi¶i thÝch: Vßng th¬m, vßng 5 vµ 6 c¹nh, ete: t¬ng ®èi bÒn víi nhiÖt, chÊt oxi hãa. Cl liªn hîp víi nh©n th¬m bÒn víi baz¬; O. ete liªn hîp víi nh©n th¬m bÒn víi axit. 2. Cl H H Cl

C

C

C

C

H C

C

C H

Cl

H CH3

Cl

C

OH

H

OH

H

(I)

CH3

Cl C Cl

(II)

Cl Cl

CH3

C

OH

H

OH

H

(III)

CH3

(IV)

4 ®ång ph©n h×nh häc + 4 ®èi quang, vËy cã 8 ®ång ph©n lËp thÓ. (I): (R), (5E)-4-[(E)-2-clo etenyl]-hexa-3,5-®ien-2-ol

Bài 26:


ViÕt s¬ ®å ph¶n øng tæng hîp çc dîc chÊt sau tõ benzen vµ çc hi®rocacbon chøa kh«ng qu¸ 3 C. 1. Cl(CH3)3NCH2CH(OH)CH2COOH Vitamin BT 2. C6H5CH(CH3)NHCH3 Ephe®rin

3. C6H5 HO

Bài giải 1. Vitamin : CH2=CHCH3

Cl O

500 C (CH3)2 NH

CH2=CHCH2Cl

(CH3)2NCH2CHCH2CN OH

H3O o

t

4.

KCN

N

C6H5

O

H3C

NH

Xiclo®ol

C6H5 HO

Mepholin

N

(CH3)2NCH2CHCH2COOH OH

C H5CO3H CH3Cl

O

HC

NH

3 o CH2 - CHCH2CN Mepholin

6 Xiclo®ol CH2=CH-CH 2N

+

C6H5

+

Cl(CH3) 3NCH2CHCH2COOH OH

2. Ephe®rin: 3. Xiclo®ol:



C6H6

Br2 Fe

C6H5Br

H2 /Ni o

t

CO2

Mg

C6H11Br

H3O+

PCl3

C6H11COCl

ete

OH CH3

C6H5C-C6H11 O CH=CH

+

CH=CH

xt, to

o

xt, t

N C6H5COC6H11

H3O+

ClCH2CH2Cl

H2

C6H5

1:1

NH

Mg ete

N

CH2CH2MgCl

C6H11

HO

CH2CH2

N

4. Mepholin C6H5

OH

H3C

NH2

+ O

CH2 CH2

t

o

- H2O

C6H5

O

H3C

N H

Bài 27:


§un vá trÊu hoÆc lâi b¾p ng« víi axit sunfuric, ngêi ta thu ®îc hîp chÊt h÷u c¬ X cã thµnh phÇn khèi lîng 62,5 % C ; 4,17 % H vµ 33,33 % O. X ph¶n øng víi thuèc thö Sip vµ víi phenylhi®razin. Khi oxi ho¸ X b»ng dung dÞch KMnO 4 t¹o ra axit h÷u c¬ A, ®ecacboxyl ho¸ thu ®îc hîp chÊt B. B bÞ khö bëi hi®ro cã xóc t¸c cho s¶n phÈm D tan ®îc trong H2SO4 ®Æc,l¹nh vµ kh«ng lµm mÊt mµu dung dÞch KMnO4. Phæ hång ngo¹i cho biÕt D kh«ng cã nhãm chøc -OH, D t¸c dông víi HCl (d) thu ®îc hîp chÊt ®ihalogen E. Khi thÕ S N2 chÊt E bëi KCN t¹o ra chÊt F. Thuû ph©n F sinh ra s¶n phÈm G cã thÓ ngng tô víi 1-6-®iaminohexan cho t¬ nilon-6,6. H·y viÕt s¬ ®å çc ph¶n øng tõ X t¹o thµnh nilon-6,6 díi d¹ng çc c«ng thøc cÊu t¹o theo çc d÷ kiÖn trªn. Bài giải: 1. C«ng thøc ph©n tö cña X: %C . %H . %O = 62,5 12 12 1 80

4,17 . 1

33,33 . 16

≅ 5 : 4: 2

C«ng thøc ®¬n gi¶n nhÊt cña X lµ C5H4O2. S¶n phÈm thuû ph©n chÊt F cã thÓ ngng tô víi 1,6®iamino hexan t¹o t¬ nilong 6,6 lµ axit a®ipic HOOC-(CH2)4-COOH(C6H10O4). Qu¸ tr×nh tõ X ®Õn chÊt nµy kh«ng cã sù thay ®æi nhiÒu sè nguyªn tö cacbon nªn c«ng thøc ph©n tö cña X lµ C5H4O2. - Tõ E ®Õn F t¨ng thªm 2 nguyªn tö cacbon vµ m¹ch cña E, F gièng axit a®ipic cho thÊy: F lµ dÉn xuÊt xianua NC-(CH2)4-CN vµ E lµ Cl-(CH2)4-Cl. - ChÊt E ®îc ®iÒu chÕ tõ D khi t¸c dông víi HCl d (2 clo thay thÕ 1 O), ®ång thêi D cã mét nguyen tö oxi kh«ng thuéc chøc ancol (OH) vµ kh«ng bÒn víi H2SO4 ®Æc,l¹nh, suy ra D lµ mét ete vßng no. B kh«ng no t¹o ra bëi sù ®ecacboxyl A nªn B lµ mét dÞ vßng 5 c¹nh chøa oxi vµ A cã nhãm chøc COOH ®Ýnh vµo dÞ vßng ®ã. - ChÊt X cã nhãm cacbonyl v× cã ph¶n øng víi thuèc thö Sip vµ phenylhi®razin ®ång thêi bÞ oxi ho¸ t¹o ra axit, suy ra X lµ fufural. KÕt qu¶, cÊu t¹o cac chÊt ®îc biÓu diÔn theo s¬ ®å sau:



O

KMnO4

CHO

O

H2

t

O

COOH

O (A)

(X) H3O+

HCl d

xt

O

(B) H2N-(CH2)6-NH2

HOOC-(CH2)4-COOH

Cl

CN

Cl

(D)

(E)

CN

(F)

T¬ nilong-6,6

Bài 28:

(§Ò thi dù bÞ quèc gia n¨m 2005) 1. D-Arabinoz¬ lµ ®ång ph©n cÊu h×nh ë C2 cña Driboz¬. §Ó x¸c ®Þnh cÊu tróc vßng 5 hay 6 c¹nh cña nã, ngêi ta thùc hiÖn chuçi ph¶n øng sau: D-Arabinoz¬

CH3OH

HIO4

A - HCOOH

1. H3O+ B 2. Br , H O 2 2

HOOC-COOH + HOCH2COOH + + CH3OH H·y x¸c ®Þnh cÊu tróc d¹ng vßng cña α- vµ β-D-arabinoz¬. HCl

2. D-Apioz¬ cã c«ng thøc chiÕu Fis¬ nh sau: CHO H OH HOCH2 OH CH2OH

a) Khi khö D-apioz¬ thµnh an®itol th× an®itol cßn tÝnh quang ho¹t kh«ng? b) D-Apioz¬ cã bao nhiªu ®ång ph©n cÊu h×nh ë d¹ng vßng furanoz¬? 3) ViÕt c«ng thøc chiÕu Fis¬ cña çc ®ång ph©n xetopentoz¬. Bài giải: 1. NÕu D-arabinoz¬ ë d¹ng vßng 5 c¹nh th×: OH

CHO HO H H

H OH OH

HO H H

OCH3

CH3OH H O OH HCl

HO H H

CH2OH

CH2OH

COOH

OCH3

H OH O

HIO4

CHO CHO

+

1) H3O

O 2) Br2/H2O COOH

H CH2OH

COOH

CH -OH CH2OH

CH2OH

D- Arabinoz¬ KÕt qu¶ tr¸i víi gi¶ thiÕt vì vậy D- arabinoz¬ cã cÊu t¹o vßng 6 c¹nh : HO H H

H OH OH CH2OH

OCH3

OH

CHO HO H H

H OH OH

CH3OH

O

HCl

HO H H

H OH OH

OC H3 HIO4

O

+

CHO CHO

CH2

CH2

COOH 1) H3O

O 2) Br2/H2O

COOH COOH CH2OH

CH2

D- Arabinoz¬ CÊu t¹o vßng cña D- arabinoz¬: O HO

HO

O OH OH

OH

2. a)

α--D-Arabinopiranoz¬

Vµ

HO

HO OH

β-D-Arabinopiranoz¬



1

1

CHO

H HOCH2

2

OH OH

3

CH2OH

NaBH4

H HOCH2

4

CH2OH

2 3

OH OH

4

CH2OH

D-apioz¬

D-A®itol An®itol cßn cacbon bÊt ®èi nªn cßn quang ho¹t.

b) Vßng furanz¬ cã 3 cacbon bÊt ®èi vµ cã 4 cÆp ®ång ph©n ®èi quang: H 4

H

OH

H

5

4

CHO

CH2OH

1

H

2

3

5

OH (H)

O

1

CH2OH 3

2

H

CH2

H (OH)

CHO 1

2

3

OH OH

OH OH

OH 5

OH (H)

O

5

H OH 3

1

2

H (OH)

HOCH2 OH

HOCH2 OH

4

4

3. Cã 7 ®ång ph©n: 4 ®ång ph©n 2-xetopentoz¬ vµ 3 ®ång ph©n 3-xetopentoz¬.

Bài 29: (§Ò thi quèc gia n¨m 2006). 1. H·y cho biÕt çc s¶n phÈm cña sù thñy ph©n trong m«i trêng axit cña çc chÊt O CH3COOCH3 , CH3CONH2 , . O

N O

CH3

2. Gäi tªn çc ®ång ph©n ®èi quang nhËn ®îc khi monoclo ho¸ metylxiclohexan díi t¸c dông cña ¸nh s¸ng, gi¶ thiÕt r»ng vßng xiclohexan ph¼ng. 3. Axit m-RC6H4COOH vµ axit p-RC6H4COOH cã tØ lÖ h»ng sè ph©n li Kmeta/Kpara nh sau: R : H CH3S CH3O Kmeta/Kpara : 1 1,87 2,50 Dùa vµo çc sè liÖu trªn, h·y so s¸nh (cã gi¶i thÝch): a. HiÖu øng ®Èy electron cña çc nhãm CH3S- và CH3O- . b. Tèc ®é ph¶n øng thuû ph©n CH3SCH2Cl và CH3OCH2Cl. c. Tèc ®é ph¶n øng céng HCN vào p-CH3SC6H4CHO và p-CH3OC6H4CHO. Híng dÉn gi¶i: 1.

CH3-COOCH3 CH3-CONH2 O

O O

N

H2O +

H , tO H2O +

H , tO H2O +

CH3

H , tO

CH3-COOH

+

CH3OH

CH3-COOH

+

NH4+

+ CH3-NH2-CH2-COOH

+

HOCH2COOH

2. Cã 8 ®ång ph©n:



CH3 Cl

Cl

CH3

CH3

(1R, 2S)

(1S, 2R) CH3 Cl

Cl

(1R, 2R)

CH3

CH3

Cl

CH3

(1S, 2S) CH3

Cl

Cl (1S, 3S)

Cl

(1S, 3R)

(1R, 3R)

(1R, 3S)

3. a. Çc nhãm CH3S vµ CH3O ë vÞ trÝ meta cã hiÖu øng c¶m øng ©m lµ chÝnh, ë vÞ trÝ para chóng cã hiÖu øng liªn hîp d¬ng. HiÖu øng +C cµng m¹nh Kmeta : Kpara cµng lín. Suy ra hiÖu øng ®Èy electron cña CH3O- m¹nh h¬n CH3S- . b. Nhê hiÖu øng +C cña CH3O- m¹nh h¬n CH3S- , tèc ®é ph¶n øng thuû ph©n cña CH3OCH2Cl lín h¬n CH3SCH2Cl (dï theo c¬ chÕ SN1 hay SN2). c. Do hiÖu øng +C cña p-CH3O- m¹nh h¬n cña p-CH3S- , tèc ®é céng nucleophin HCN vµo pCH3SC6H4CH=O lín h¬n p-CH3OC6H4CH=O. Bài 30: (§Ò thi quèc gia n¨m 2006). Cho s¬ ®å chuyÓn ho¸ çc chÊt sau: 1. (CH3)2CHCH2COOH 2. (CH3)2CHCOCOOH Cl O HOO Z

B

NH3

E

C6H5CO3H

3. CH2=CH-CH=CH2 4.

Br2, P

H

AlCl3

+

- HCl HO

O

NH3

D

H2, Pt to,

H2

X

G

LiAlH4

Cl

K H2SO4

Y -HO 2

Z

O ; Z

L +

+

H3O+

I

MnO4-

Cl

M1 M2

ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o çc s¶n phÈm h÷u c¬ B, D, E, G, H, I, K, X, Y vµ vÏ cÊu tróc kh«ng gian cña Z, L, M1, M2. Híng dÉn gi¶i:



1. (CH3)2CHCH2COOH 2. (CH3)2CHCOCOOH

Br2, P

(CH3)2CHCHBrCOOH (B)

NH3

NH3

(CH3)2CHCHCOOH (D) NH2

H2, Pt

(CH3)2CHCCOOH

(CH3)2CHCHCOOH (G) NH2

(E) NH2 3. CH2 = CH - CH = CH2 C6H5CO3H O

H3O+

CH2

4.

(X) H

HOCH2CH2CH2CH2OH (K) CH2

C O

(Y)

C C

H

CH2

(I)

C C

OH

H H

H

H

H

(Z)

OH

HO H

O

O

to, H2

CH2 = CH - CH CH2 (H) O

(Z)

HO

(M2)

OH

(M1)

Bài 31:

(§Ò thi quèc gia n¨m 2006). 1. Tõ h¹t tiªu ngêi ta t¸ch ®îc hîp chÊt A (C17H19NO3) lµ chÊt trung tÝnh. Ozon ph©n A thu ®îc çc hîp chÊt: eta®ial, B, D. Thuû ph©n B thu ®îc OHC-COOH và hîp chÊt dÞ vßng 6 c¹nh piperi®in (C5H11N). Cho D t¸c dông víi dung dÞch HI ®Æc thu ®îc 3,4-®ihi®roxibenzan®ehit. H·y x¸c ®Þnh c«ng thøc cÊu t¹o cña A, B, D. Cã bao nhiªu ®ång ph©n lËp thÓ cña A? 2. Hai hîp chÊt th¬m ®a vßng X vµ Y cã cïng c«ng thøc ph©n tö l à C 14H10. Oxi ho¸ X b»ng K2Cr2O7 /H2SO4 cho s¶n phÈm D (C14H10O4), oxi ho¸ X b»ng oxi cã xóc t¸c V 2O5 vµ nhiÖt ®é 340oC ®Õn 390oC cho s¶n phÈm E (C14H8O2). Khi oxi ho¸ Y gièng nh X (b»ng K2Cr2O7 /H2SO4 hoÆc oxi cã xóc t¸c V2O5 vµ nhiÖt ®é 340oC ®Õn 390oC) th× thu ®îc G (C14H8O2). H·y x¸c ®Þnh c«ng thøc cÊu t¹o cña X, Y, D, E, G. Híng dÉn gi¶i: 1. Ozon ph©n A thu ®îc eta®ial chøng tá trong A cã nhãm =CH-CH= . Thuû ph©n B thu ®îc OHC-COOH vµ piperi®in, suy ra B cã liªn kÕt O=C-N- vµ N n»m trong vßng 6 c¹nh. D ph¶n øng víi HI thu ®îc 3,4-®ihi®roxibenzan®ehit. VËy cã çc c«ng thøc cÊu t¹o: C

OHC

N

O

O

O

(B) O

CHO (D)

CH CH CH CH C O

(E)

N

O

Trong A cã 2 liªn kÕt ®«i, sè ®ång ph©n h×nh häc lµ 4: ZZ , EE , ZE , EZ. 2.



K2Cr2O7/H2SO4

HOOC

COOH

(D) C14H10O4

O2 , V2O5

(X) C14H10

o

340-390 C

(E) C14H8O2 O

O O

K2Cr2O7/H2SO4

O2 , V2O5

(Y) C14H10

o

O

340-390 C

Bài 32:

(§Ò thi quèc gia n¨m 2006). 1. Khi ®un nãng β-D-i®opiranoz¬ tíi 165oC víi axit lo·ng t¹o ra anhi®ro (1,6) víi hiÖu suÊt cao h¬n nhiÒu so víi β-D-glucopiranoz¬. H·y gi¶i thÝch ®iÒu ®ã và biÓu diÔn cÊu d¹ng cña hai hîp chÊt anhi®ro trªn.

HO H HO H

(G) C14H8O2

CHO H OH H OH CH2OH

β-D-I®opiranoz¬

2. Khi cho D-glucoz¬ ph¶n øng víi hi®razin hi®rat, ®Çu tiªn glucozylhi®razon tån t¹i ë d¹ng m¹ch hë, song ë pH ≤ 7 nã dÔ dµng chuyÓn thµnh d¹ng vßng glucozylhi®razin. H·y viÕt c«ng thøc cÊu tróc çc d¹ng chuyÓn ho¸ cña glucozylhi®razin và gäi tªn. Híng dÉn gi¶i: 1. HO H HO H

CHO H OH H OH CH2OH

OH CH2

CH2OH OH O

OH

H+ , to

O β-D-Idopiranozơ

1C-I

6

O

O

5

1

O

≈

3 4

2

5

6

4

O

1

2

3



HO

CHO OH

CH2OH OH O

OH

CH2OH H+ , to

O

OH OH CH2OH

β-D-Glucopiranozơ 6

O

5

1C-G

1

O 4

3

O 5

6

≈

4

O

2

1

2

3

ë cÊu d¹ng t¸ch 1C–I bÒn h¬n 1C–G do çc nhãm OH ë çc vÞ trÝ 2,3,4 lµ liªn kÕt equatorial. 2.

OH O

HO HO

HO

HO

H

HO

NHNH2

∝-D-Glucopiranozylhidrazin

HO

CH2OH HO H O OH

OH O

CH=N-NH2 OH OH OH CH2OH

NHNH2

OH

β-D-Glucopiranozylhidrazin

CH2OH HO H

O

NHNH2

OH NHNH2 OH

OH

∝-D-Glucofuranozylhidrazin

β-D-Glucofuranozylhidrazin

Bài 33: KhÝ tæng hîp (CO vµ H2) cã thÓ thu ®uîc tõ ph¶n øng cña h¬i níc (H2O (k)) vµ metan. Metanol (CH3OH) ®îc s¶n xuÊt trong c«ng nghiÖp tõ khÝ tæng hîp nµy. Toµn bé qu¸ tr×nh s¶n xuÊt liªn tôc ®îc minh häa theo s¬ ®å díi ®©y: Bíc A ®iÒu chÕ khÝ tæng hîp vµ Bíc B ®iÒu chÕ metanol. 8 1 Bé phËn Bé phËn Bé phËn ®iÒu 6 Bé phËn ®iÒu chÕ 3 4 ngng tô ngng tô khÝ tæng hîp chÕ metanol 2 (257oC) (255oC) (Bíc A) (Bíc B) Nguyªn liÖu n¹p vµo bé phËn ®iÒu chÕ khÝ tæng hîp (Bíc A) gåm khÝ metan tinh khiÕt (1) t¹i ¸p suÊt 250 kPa, nhiÖt ®é 25°C vµ h¬i níc (2) t¹i ¸p suÊt 200 kPa, nhiÖt ®é 100°C (gi¶ thiÕt r»ng h¬i níc còng tinh khiÕt). Tèc ®é n¹p nguyªn liÖu cña (1) vµ (2) lÇn lît b»ng 55,0 lÝt/gi©y vµ 150,0 lÝt/gi©y. (1 atm = 101,3 kPa). Tho¸t ra khái Bíc A lµ mét hçn hîp gåm khÝ tæng hîp vµ lîng d çc chÊt ph¶n øng; hçn hîp nµy qua (3) vµo bé phËn ngng tô, chÊt ngng tô sÏ t¸ch ra theo (5) t¹i 25°C. Nh÷ng chÊt kh«ng ngng tô qua (4) vµo bé phËn ®iÒu chÕ metanol (Bíc B). Metanol t¹o thµnh vµ çc chÊt tham gia ph¶n øng cßn d qua (6) vµo bé phËn ngng tô t¹i 25°C, metanol tinh khiÕt t¸ch ra theo (7), çc chÊt d t¸ch riªng theo (8). Gi¶ thiÕt r»ng çc khÝ ®Òu coi lµ khÝ lÝ tëng; çc ph¶n øng trong Bíc A, B vµ sù t¸ch riªng çc chÊt ®Òu x¶y ra hoµn toµn. Cho çc sè liÖu sau: Hîp chÊt

Khèi lîng mol ph©n tö (g.mol-1)

NhiÖt ®é nãng ch¶y (°C)

NhiÖt ®é s«i (°C)

Khèi lîng riªng t¹i 25°C



CH4 (k)

16,04

-183

-161

H2O (l)

18,02

0

100

CO (k) H2 (k) CH3OH (l)

28,01 2,016 32,04

-205 -259,2 -98

-191,5 -252,8 64,7

0,718 g.L-1 1,000 g.mL-1 1,250 g.L-1 ----0,791 g.mL-1

1. ViÕt çc ph¬ng tr×nh ho¸ häc trong Bíc A vµ Bíc B. 2. TÝnh sè mol çc chÊt d sau Bíc A vµ sau Bíc B. 3. TÝnh tèc ®é chuyÓn çc chÊt t¹i çc vÞ trÝ (5), (7), (8) ë 25°C vµ 101,3 kPa. Híng dÉn gi¶i: 1. Bíc A: CH4 + Bíc B:

CO

+

H2O 2 H2

CO

+

3 H2

CH3OH

2. Çc khÝ ®Òu coi lµ lÝ tëng nªn trong 1 gi©y sè mol çc chÊt d sau Bíc A vµ sau Bíc B lµ: n 4 = = 5,551 mol ; n = H=2O9,676 CH n CH = = 0,57 ⇒ n < nCH4 . H2O n H O4 Trong Bíc A cßn d H22O do ph¶n øng x¶y ra hoµn toµn vµ theo tØ lÖ mol 1 : 1 Bíc B: Ph¶n øng ë bíc A x¶y ra hoµn toµn nªn tØ lÖ CO : H2 = 1:3. Ph¶n øng ë bíc B x¶y ra theo tØ lÖ CO : H2 = 1 : 2 nªn d H2. - TÝnh sè mol níc d trong Bíc A: XÐt trong 1 gi©y: CH4 + H2 O → CO + 3 H2 Tríc ph¶n øng: 5,551 mol 9,676 mol Sau ph¶n øng: 0 4,125 mol 5.551 mol 3 × 5,551 mol nH O d = 9,676 – 5,551 = 4,125 (mol) 2 - TÝnh sè mol hi®ro d trong Bíc B: XÐt trong 1 gi©y: CO + 2 H2 → CH3OH Tríc ph¶n øng: 5,551 mol 3 × 5,551 mol Sau ph¶n øng: 0 5.551 mol 5,551 mol n2 d = 16,653 – 11,102 = 5,551(mol) H 3. - Tèc ®é chuyÓn níc t¹i vÞ trÝ (5) ë 25°C vµ 101,3 kPa. VH2O (láng) =

4,125 × 18,02 = 74,33 (ml) 1.000

VËy tèc ®é chuyÓn H2O láng b»ng 74,33 ml/gi©y. - Tèc ®é chuyÓn metanol t¹i vÞ trÝ (7) ë 25°C vµ 101,3 kPa. VCH3OH (láng) = 5,551 × 32,04= 224,85 (ml) 0,791 VËy tèc ®é chuyÓn CH3OH láng b»ng 74,33 ml/gi©y. - Tèc ®é chuyÓn hi®ro t¹i vÞ trÝ (8) ë 25°C vµ 101,3 kPa. H2 d = V

5,551 × 22,4 × 298 × 101,3 = 135,73 (lÝt) 273 × 101,3



VËy tèc ®é chuyÓn H2 b»ng 135,73 l/gi©y.

PHẦN II: ĐỀ THI CHỌN ĐỘI TUYÊN ĐI THI QUỐC TẾ Năm 2005: Bài 34: 1. Hîp chÊt A cã c«ng thøc ph©n tö CHNO, ë thÓ khÝ, ®é dµi liªn kÕt CN b»ng 121 pm (1 pm = 10 m), ®é dµi liªn kÕt CO b»ng 117 pm. A tan trong níc t¹o thµnh dung dÞch axit víi K a = 1,2 . 10-4. ë 00C, A tù biÕn ®æi thµnh chÊt r¾n X kh«ng tan trong çc dung m«i th«ng thêng, ®é dµi liªn kÕt CN b»ng 140 pm. Trong dung dÞch ®Æc, A tù biÕn ®æi thµnh chÊt r¾n Y cã vßng 6 c¹nh víi ®é dµi liªn kÕt CN b»ng 135 pm. BiÕt ®é dµi liªn kÕt trung b×nh ë çc hîp chÊt nh sau: -12

Liªn kÕt

C–C

C–N

C–O

C=N

C=O

§é dµi, pm

154

147

143

130

123

C≡C 116

cacbon oxit 112

a. H·y viÕt c«ng thøc cÊu t¹o çc ®ång ph©n øng víi c«ng thøc ph©n tö CHNO. C«ng thøc nµo phï hîp víi A ë thÓ khÝ, v× sao ? b. ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o vµ ph¬ng tr×nh ph¶n øng ®iÖn li cña A trong dung dÞch. c. H·y ®Ò nghÞ ph¬ng tr×nh ph¶n øng t¹o thµnh X, Y vµ c«ng thøc cÊu t¹o cña chóng. 2. ViÕt c«ng thøc çc s¶n phÈm cã thÓ t¹o thµnh khi thùc hiÖn qu¸ tr×nh ®ång ph©n ho¸ B (cã c«ng thøc cÊu t¹o cho díi) trong m«i trêng axit. Gäi tªn cÊu h×nh (nÕu cã) cña çc chÊt vµ cho biÕt ®ång ph©n nµo cã tÝnh quang ho¹t. CH3

B

§¸p ¸n 1. 3,0 ®iÓm a. Çc ®ång ph©n O

HO – C ≡ N

HN=C=O (I)

(II)

HO N

HC≡N→O H C

C

(III)

(IV)

N

(V)

ë A, dCN = 121 pm, trung gian gi÷a liªn kÕt C = N (130 pm) vµ C ≡ N (116 pm); dCO = 117 pm, trung gian gi÷a liªn kÕt C=O (123 pm) vµ C ≡ O (112 pm). VËy c«ng thøc (I) lµ phï hîp h¬n c¶ (cacbon ë tr¹ng th¸i lai ho¸ sp), c«ng thøc (IV) vµ (V) kh«ng phï hîp víi gi¸ trÞ pKa. b. Gi¸ trÞ Ka = 1,2. 10-4, lín h¬n c¶ axit axetic, chøng tá ph©n li theo kiÓu axit oxi (-O-H) chø kh«ng chØ kiÓu axit nit¬ (-N -H) do cã c©n b»ng hç biÕn vµ céng hëng cÊu t¹o H H+

N

C

O

N C

O

N

N

C

O H

C

O

H+



c. HN

* n HN=C=O →

C O

(X): ®ã lµ polime kiÓu poliamit nªn khã tan.

n

§é dµi liªn kÕt CN (140 pm) lµ trung gian gi÷a liªn kÕt ®«i (130 pm) vµ liªn kÕt ®¬n (147 pm). O 3H N

C

O

C HN

NH C O

HO

C=O

C N

NH (Y ,)

N C

OH

C

3N

N

C

OH

(Y)

OH

t¹o ra tõ dung dÞch ®Æc nªn kÕt tña thµnh chÊt r¾n Y. §é dµi liªn kÕt CN (135 pm) lín h¬n CN c« lËp (kh«ng th¬m, 130 pm) nh vËy Y phï hîp h¬n Y`. 2. 1,0 ®iÓm Cã 4 ®ång ph©n

R, S

cis, trans

Quang ho¹t

Bài 35:

1. Polime X cã thÓ ®îc tæng hîp theo s¬ ®å sau 2A AlCl3

Y

E,

B (C14H10O4)

KMnO4

O C

COOH

HOOC

CONH

C (C10H6O8)

nhanh

t O

NH n

0

D (C10H2O6)

X, (C22H10N2O5) n

a. ViÕt s¬ ®å ph¶n øng tæng hîp Y tõ benzen vµ çc chÊt v« c¬ cÇn thiÕt. b. Hoµn thµnh s¬ ®å ph¶n øng tæng hîp X. ViÕt mét ®o¹n m¹ch cña X gåm 2 m¾t xÝch. 2. Dïng mòi tªn cong chØ râ sù t¹o thµnh çc s¶n phÈm sau: 300 0C

a. 2-Metyl-5-isopropenylxiclohexanon 1,7,7-trimetyl bixiclo [2.2.1] heptan-2-on (Campho). hν b. Benzen + metyl 3-phenylpropiolat X + Y Víi X lµ metyl 2-phenylxiclooctatetraencacboxylat vµ Y cã c«ng thøc nh sau C6H5 COOCH3

§¸p ¸n



1. 2,50 ®iÓm a. Tæng hîp Y Y

H2N

NO2

O CH3CONH

NH2

CH3CONH

CH3CONH

CH3CONH

NH2

+

N N

NH2

NH2

I ONa

(I) Y

NH2

b. Tæng hîp X O

COCl COCl

O

O

OH OH

HO HO O

O

O

E

t0

O

O O

O

B

Y

O

O

C

N

O

D

O

O

O

O

N

X

n

C«ng thøc cÊu t¹o mét ®o¹n m¹ch cña X gåm 2 m¾t xÝch lµ: O N

O

O

N

N O

O

O

O

O

O

O

N

2. 1,25 ®iÓm a. O

O H

O



O

O

O

H

b. C6H5

C

C6H5

C6H5 COOCH3

COOCH3

H

COOCH3

H

COOCH3 H

C6H5

hv

C +

H

C6H5

H

C6H5 COOCH 3 COOCH3

H

Bài 36:

Axit lysergic ®îc t×m thÊy trong mét sè loµi nÊm. Ngêi ta cã thÓ tæng hîp toµn phÇn axit ( ± ) lysergic theo ba giai ®o¹n lín sau ®©y: Giai ®o¹n 1: Hexandial

2

cacbetoxixiclopentanon

( A)

COOC2H5 O

C6H5N=N

(B)

COOH NH ( D )

(C)

H·y viÕt s¬ ®å ph¶n øng thùc hiÖn çc chuyÓn ho¸ A → B vµ B → C. Giai ®o¹n 2

D

H2/Ni

E

1 :1

-

C6H5COCl/OH

F

SOCl2

G

AlCl3

H

Br2/CH3COOH

J

a. H·y viÕt c«ng thøc cÊu t¹o cña E, F, G, H vµ J. b. Tr×nh bµy c¬ chÕ cña ph¶n øng G → H. Giai ®o¹n 3 (CH3)2CO

Br2/CH3COOH 1:1

K

HOCH2CH2OH H+

L

CH3NH2

M HOOC

H N

J

M

N

H2O/ H+

H

P

HO-

Q

natri arsenat W Ni / _ H2

H

CH3

N

axit (±) lysergic



a. H·y viÕt c«ng thøc cÊu t¹o cña K, L, M, N, P vµ Q. b. Gi¶i thÝch t¹i sao ph¶i chuyÓn K thµnh L vµ nªu b¶n chÊt cña ph¶n øng P → Q. c. ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o cña W vµ nªu çch tæng hîp W tõ Q. §¸p ¸n 1. 1,0 ®iÓm A→B CHO COOH A

oxi ho¸

an®ol ho¸

este ho¸

OH

O

B→C C6H5NH2

+

NaNO2

+

B

O 0C

HCl

+

C6H5N2 Cl

COOC2H5 C6H5N2+ Cl -

B

C

OH

2. 1,25 ®iÓm a. COOH E

COOH

F

NH

N O

COCl

COC6H5

O Br

G

J

H

N COC6H5

C6H5CO

C6H5CO

N

N

b. C¬ chÕ ph¶n øng G → H lµ SE 2Ar +

CO

N COC6H5

O

O Cl

_ Cl _

H _

H+ N

N OC

COC6H5

C6H5

3/ 2,0 ®iÓm a. K

CH3COCH2Br

L CH3 C CH2Br O O

M

CH3 C CH2NHCH3 O O



O

O

CH3

N CH2

N CH2 C CH3 O O

N

C

CH3

O

N

Q

P

CH3

N

N OC

O

CH3

OC

C6H5

C6H5

HN

b. ChuyÓn K thµnh L ®Ó b¶o vÖ nhãm chøc C=O B¶n chÊt cña ph¶n øng P → Q lµ ngng tô croton néi ph©n tö (®ãng vßng) vµ thuû ph©n amit. c. COOH

N

CH3

W HN

ChuyÓn ho¸ Q → W cã thÓ lµm nhiÒu çch, miÔn sao hîp lÝ. ThÝ dô : khö CO → ancol → dÉn xuÊt halogen → c¬ magie→ cacbonyl ho¸ b»ng CO2 → thuû ph©n.

Bài 37: Cho 2-cabetoxixiclopentanon ph¶n øng víi 1,3-®ibrompropan khi cã mÆt NaH trong DMF. S¶n phÈm A nhËn ®îc ®îc ®un nãng víi mét ®¬ng lîng NaH trong hçn hîp benzen - DMF cho phÐp thu ®îc dÉn xuÊt bixiclic B, C11H16O3. B chÞu t¸c dông cña etan®ithiol khi cã mÆt BF3 vµ Ni Raney trong metanol ®Ó h×nh thµnh s¶n phÈm C. Xµ phßng ho¸ C b»ng NaOH, sau ®ã thuû ph©n råi xö lÝ víi thionyl clorua vµ cuèi cïng b»ng NaN3 trong axeton. §un håi lu hçn hîp trªn khi cã mÆt vÕt axit H + sÏ thu ®îc D, C8H15N. B»ng t¸c dông cña foman®ehit trong axit fomic ë 1000C, D chuyÓn thµnh E. Sau khi xö lÝ E b»ng metyl io®ua, sau ®ã b»ng Ag2O trong níc, ®un s¶n phÈm thu ®îc ë 2000C khi cã mÆt 1,3®iphenylisobenzofuran ngêi ta sÏ nhËn ®îc hai ®ång ph©n C28H26O lµ (I) vµ (II) víi hiÖu suÊt thÊp. 1. H·y x¸c ®Þnh c«ng thøc cÊu tróc cña çc hîp chÊt trªn. 2. Tr×nh bµy c¬ chÕ cña qu¸ tr×nh A → B vµ D → E. 3. H·y ®a ra çch tæng hîp 2-cacbetoxixiclopentanon b»ng ph¬ng ph¸p ng¾n nhÊt vµ kh¸c víi çch ®· dïng ë c©u 3. §¸p ¸n 1. 2,50 ®iÓm O

O COOEt

(CH2)3Br

1. NaH 2. Br(CH2)3Br

O HS

NaH

S

S

BF3

COOEt A

SH

COOEt

COOEt

B



Ni Raney CH3OH

COOEt

1. NaOH 2. H3O+

SOCl2

COCl

COOH

1. NaN3 2. H3O+

NH2 D

C

Ph O 200 0C

1. CH3I . N(CH3)2 2 Ag2O

HCHO HCOOH

+

N(CH3)3 OH O

Ph Ph

Ph

I

O

Ph

Ph

II

2. 1,0 ®iÓm C¬ chÕ Tõ A t¹o thµnh B Br O

OBr

NaH

B

COOEt

COOEt

A

Tõ D t¹o thµnh E RNH2

HCHO

H+ - H2O

RNHCH2OH

RN = CH2

H C O H O

RNH CH3

+

CO2

3. 0,5 ®iÓm O

O OEt

-O

OEt

CH3ONa

-

OEt COOEt

O COOEt

COOEt

COOEt

Bài 38:

1. Cho 8-metylnona-5,8-®ienal t¸c dông víi xiclohexan-1,3-®ion (theo tØ lÖ mol 1 : 1) trong m«i trêng kiÒm ®îc chÊt A, C16H22O2. §un nãng A thu ®îc hçn hîp B gåm çc chÊt lµ ®ång ph©n cña nhau cã c«ng thøc ph©n tö C16H22O2. a. ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o cña A vµ çc chÊt trong B. b. ChØ râ çc trung t©m bÊt ®èi trong ph©n tö çc chÊt trªn 2. Tõ metyl xiclopropyl xeton vµ hîp chÊt c¬ magie tuú ý chän, viÕt s¬ ®å ph¶n øng ®iÒu chÕ 2,6®imetyl-9-bromnona-2,6-®ien. 3. Thùc hiÖn d·y chuyÓn ho¸ sau: OH

1 . NaOH 2 . CH3COCl AlCl3

A

+

B

(A cã liªn kÕt hi®ro néi ph©n tö).



Cl BF3

B

C

OH , HC

C C(CH3)2

DMF

OH

H2 Pd Lindla

D

E

200 0C

F

§¸p ¸n 1. 1,75 ®iÓm O Hçn hîp B1, B2, B3, B4 A

O

O *

O

* *

O

O

O

O

* * *

O

O

O

O * * O

O

O

O * *

O

O

2. 1,0 ®iÓm O C

. 2. CH3

. . 3 3. CH3MgBr 1 Mg 2 H O+

1 CH3MgBr

OH C CH 3 CH3

H2O

OH C

CH2CH2CH=C CH3

+ HBr - H2O

Br CH2CH2CH=C

CH3 HBr CH3

CH3 CH3

Br CH2CH2CH=C CH2CH2CH=C CH3

CH3 CH3

3. 1,25 ®iÓm



H- - - O

OH

C

O

OH

CH3 +

COCH3

A

B O-

OH HO

OH

+O

COCH3

NaOH

H

CH3 O-

Cl Me2C C

COCH3

COCH3

- BF 3

O

CH3

CH

200 0 C

COCH3 D

COCH3

OH

O C CH=CH2

COCH3

COCH3

F

E

Năm 2006: Bài 39: Sulcatol (C8H16O) lµ chÊt pheromon do mét loµi c«n trïng tiÕt ra díi d¹ng 2 chÊt ®èi quang lµ (R)-sulcatol (chiÕm 65 %) vµ (S)-sulcatol (chiÕm 35 %). 1. Cho sulcatol t¸c dông víi ozon råi xö lÝ s¶n phÈm b»ng H 2O2 th× thÊy sinh ra mét hçn hîp gåm propanon vµ hîp chÊt A tù ®ãng vßng thµnh hîp chÊt A (C 5H8O2). Ngêi ta cã thÓ khö A thµnh s¶n phÈm m¹ch vßng lµ B (C5H10O2). a. X¸c ®Þnh cÊu t¹o cña sulcatol vµ viÕt tªn hÖ thèng cña nã. b. ViÕt c«ng thøc çc ®ång ph©n lËp thÓ cña B, trªn ®ã cã ghi kÝ hiÖu cÊu h×nh R, S. 2. Ngêi ta tæng hîp (R)-sulcatol ®i tõ 2-®eoxi-D-riboz¬ vµ çc ho¸ chÊt kh¸c, trong sè ®ã cã CH3SO2Cl vµ H2/Ni Raney (®Ó khö C - I thµnh C- H). H·y dïng c«ng thøc lËp thÓ, viÕt s¬ ®å çc ph¶n øng. Híng dÉn gi¶i: 1. a. Sulcatol (C8H16O) cã ®é bÊt b·o hoµ lµ 1, cã tÝnh quang ho¹t, khi t¸c dông víi ozon råi xö lÝ s¶n phÈm b»ng H2O2 th× nhËn ®îc (CH3)2CO , vµ A nªn sulcatol lµ mét ancol kh«ng no, OH cã thÓ ë C2, C3, C4. A tù ®ãng vßng thµnh A (C5H8O2), tøc dÔ ®ãng vßng γ-lacton (5 c¹nh bÒn) nªn OH ë C2. VËy cÊu t¹o cña sulcatol vµ tªn hÖ thèng nh sau: OH 6-Metylhept-5-en-2-ol b. H H3C

(R)

O

(R)

H3C

H OH

H

(S)

O

(S)

OH H

H H3 C

(R)

O

(S)

OH

H3 C

H

H

(S)

O

(R)

H OH

2.



O

HO

O

I OH

OCH3

I

O

OCH3 2MsCl MsO

OCH3

- 2HCl

HO

HO 2KI - 2MsOK

O

OH MeOH/H+ HO

MsO

H3C

2H2/Ni - I2

O

OCH3

H2O/H+

H3C

O

OH

- CH3OH

OH O

Ph3P=CMe2

(MsCl: CH3SO2Cl)

(R)-Sulcatol

Bài 40:

Anlylmagie bromua (A) ph¶n øng víi acrolein t¹o thµnh chÊt B, sau khi thuû ph©n B sÏ ®îc s¶n phÈm C duy nhÊt. §un nãng C nhËn ®îc chÊt D. Cho D ph¶n øng víi C6H5Li thu ®îc s¶n phÈm E. §un nãng E khi cã vÕt iot th× ®îc F cã c«ng thøc C12H14. 1. Hoµn thµnh s¬ ®å d·y ph¶n øng trªn (viÕt c«ng thøc cÊu tróc cña çc chÊt h÷u c¬ tõ C ®Õn F). 2. Ghi kÝ hiÖu c¬ chÕ çc giai ®o¹n cña ph¶n øng díi çc mòi tªn trong s¬ ®å, trõ giai ®o¹n t¹o thµnh F. 3. Cho biÕt cÊu h×nh cña F. Híng dÉn gi¶i:

+ CH2=CH-CH2-MgBr AN céng 1, 4

 + CH2 = CH-CH = O thuû ph©n

CH2=CH-CH2-CH2-CH=CH2-OMgBr

H3O+

B

CH2=CH-CH2-CH2-CH=CH-OH

tautome ho¸

C

CH2=CH-CH2-CH2-CH2-CH=O D

HoÆc CH2=CH-CH2-MgBr AN H2O + CH2=CH-CH2-CH-CH=CH2 CH2=CH-CH2-CH-CH=CH2 céng 1, 2 -MgBr(OH) CH2=CH-CH=O B OMgBr C OH Hç biÕn

o

C

OH

t ChuyÓn vÞ 3, 3

C6H5 H OLi

OH H2O

H

xeto-enol

D C6H5 H E OH

O

C6H5Li AN

VÕt iot, to - H2O

F

C6H5

, F cã cÊu h×nh (E) bÒn h¬n. Tuy vËy, ph¶n øng còng t¹o thµnh mét lîng nhá F cã cÊu h×nh (Z).

Bài 41: Khi nhiÖt ph©n çc hîp chÊt (A), (B), (C), (D) ngêi ta thu ®îc çc s¶n phÈm kh¸c nhau. H·y viÕt c«ng thøc vµ tªn s¶n phÈm; gi¶i thÝch (dïng mòi tªn cong) v× sao cã sù t¹o thµnh çc s¶n phÈm ®ã. 1. (A) CH3CH2COOCH2CH2CH2CH3 2. (B) CH3[CH2]5CH(OH)CH2CH=CH[CH2]7COOH 3. (C) (CH3)3CCH(CH3)OCSSCH3 4. (D) CH3[CH2]3C(OH)(CH3)CH2CH=CH[CH2]3COOCH(CH3)[CH2]3CH3 Híng dÉn gi¶i: to 1. CH3CH2COOCH2CH2CH2CH3 C2H5COOH + CH2=CHCH2CH3 Axit propanoic But-1-en



C¬ chÕ vßng trung gian 6 c¹nh, t¸ch syn Hβ. O

C2H5 C

to

CH2

O

CH

H

C2H5COOH + CH2=CHCH2CH3

C2H5

to 2. CH3[CH2]5CH(OH)CH2CH=CH[CH2]7COOH CH3[CH2]5CHO Heptanal C¬ chÕ vßng trung gian 6 c¹nh, t¸ch Hβ-OH. CH 3 CH2 5 HC O

CH2 H

CH CH

to

CH2=CH[CH2]8COOH Axit un®ex-10-enoic

CH3 CH2 5CH=O

CH2 7COOH

o 3. (CH3)3CCH(CH3)OCSSCH3 t

+

+ CH2=CH CH2 8COOH

(CH3)3CCH=CH2 + OCS + CH3SH 3,3-§imetylbut-1-en Cacbonsunfuaoxit Metanthiol

C¬ chÕ vßng trung gian 6 c¹nh, t¸ch Hβ H2C (CH3)3C HC

H O

S CH2

to

C=S

(CH3)3CCH=CH2 + OCS + CH3SH

4. CH3[CH2]3C(OH)(CH3)CH2CH=CH[CH2]3COOCH(CH3)[CH2]3CH3 O CH3[CH2]3C Hexan-2-on

+ CH2=CH[CH2]4COOH Axit hept-6-enoic

+

to

CH3CH=CH[CH ] CH3 + Hex-2-en 2 2

CH3 + C¬ chÕ 2 vßng trung gian 6 c¹nh, t¸ch Hβ-OH vµ Hβ-C3 hoÆc Hβ-C1.

CH2=CH[CH2]3CH3 Hex-1-en

CH2 CH O H CH3 CH2 3 C CH CH2 3 C H H 3C O O CH CH2 2CH3 CH o t CH3 CH2=CH CH3 CH2 3C=O + CH2 4COOH + CH=CH CH2 2CH3 + CH CH2 3CH3 CH3 CH2 CH3

S¶n phÈm hex-2-en lµ chÝnh v× ®é bÒn nhiÖt ®éng cao h¬n hex-1-en

khi t¸ch Hβ-C1

Bài 42:

Ala, Val, Leu lµ ch÷ viÕt t¾t tªn çc aminoaxit thiªn nhiªn, c«ng thøc lÇn lît lµ CH3CH(NH2)COOH, (CH3)2CHCH(NH2)COOH, (CH3)2CHCH2CH(NH2)COOH. 1. ViÕt çc ph¬ng tr×nh ph¶n øng tæng hîp tripeptit Leu-Ala-Val tõ çc chÊt: Ala, Val, Leu, photpho pentaclorua, Boc-Cl (tert-butyloxicacbonyl clorua), ancol benzylic, DCC (®ixiclohexylcacbo®iimit), axit trifloaxetic, axit axetic, hi®ro, pala®i vµ cacbon. 2. Cã bao nhiªu tripeptit ®îc t¹o thµnh mµ mçi tripeptit cã ®ñ 3 aminoaxit trªn, nÕu kh«ng sö dông nhãm b¶o vÖ. 3. BiÓu diÔn c«ng thøc phèi c¶nh cña tripeptit Leu-Ala-Val. 4. Ghi gi¸ trÞ pKa vµo nhãm t¬ng øng vµ tÝnh pHI cña tripeptit nµy, biÕt r»ng pKa1 = = 3,42; pKa2 = 7,94. Híng dÉn gi¶i:



1. • (CH3)2CHCH(NH2)COOH + PCl5 Val

(CH3)2CHCH(NH2)COCl + POCl3 + HCl

°(CH3)2CHCH(NH2)COCl + HOCH2C6H5

(CH3)2CHCH(NH2)COOCH2C6H5 + + HCl BocNHCH(CH3)COOH + HCl

• CH3CH(NH2)COOH + BoC-Cl Ala

DCC

°BOCNHCH(CH3)COOH + (CH3)2CHCH(NH2)COOCH2C6H5 BOCNHCH(CH3)CONHCH[CH(CH3)2]COOCH2C6H5 + H2O CF3COOH °BOCNHCH(CH3)CONHCH[CH(CH3)2]COOCH2C6H5 DCC NH2CH(CH3)CONHCH[CH(CH3)2]COOCH2C6H5 + (CH3)2C=CH2 + CO2 • (CH3)2CHCH2CH(NH2)COOH + BOC-Cl BOCNHCH[CH2CH(CH3)2]COOH + Leu

+ HCl

°BOCNHCH[CH2CH(CH3)2]COOH + NH2CH(CH3)CONHCH[CH(CH3)2]COOCH2C6H5 BOCNHCH[CH2CH(CH3)2]CONHCH(CH3)CONHCH[CH(CH3)2]COOCH2C6H5 + H2O

DCC

CF3COOH

°BOCNHCH[CH2CH(CH3)2]CONHCH(CH3)CONHCH[CH(CH3)2]COOCH2C6H5DCC

NH2CH[CH2CH(CH3)2]CONHCH(CH3)CONHCH[CH(CH3)2]COOCH2C6H5 + BOC+ P®/C °NH2CH[CH2CH(CH3)2]CONHCH(CH3)CONHCH[CH(CH3)2]COOCH2C6H5 + H2 NH2CH[CH2CH(CH3)2]CONHCH(CH3)CONHCH[CH(CH3)2]COOH + C6H5CH3 Leu-Ala-Val 2. Sè tripeptit lµ: 3 ! = 6 3.

H

CH2CH(CH3)2

O

H

NH

+ H3N

CH(CH3)2 O-

NH O

H3C

O

H

4. D¹ng axit cña Leu-Ala-Val: + 7,94

CH3

3,42 NH3CHCONHCHCONHCHCOOH CH2CH(CH3)2

CH(CH3)2

pHI3,42 = + 7,94 2

Bài 43:

= 5,68

Lin (Linamarin) vµ Lac (lactrin) lµ çc xiano glucozit thiªn mhiªn. Khi thuû ph©n Lin, Lac trong m«i trêng axit th× Lin t¹o ra D-glucoz¬, axeton vµ HCN; cßn Lac t¹o ra D-glucoz¬, HCN vµ benzan®ehit. X¸c ®Þnh cÊu tróc cña Lin vµ Lac ë d¹ng bÒn nhÊt. ViÕt c¬ chÕ ph¶n øng thuû ph©n Lin, Lac. Híng dÉn gi¶i: Linamarin

H3O+

D-glucoz¬

+

axeton

+

HCN



OH O

VËy Lin cã cÊu tróc: HO HO

CH3 C CH3

O OH

H3O+

Lactrin

CN

D-glucoz¬ + benzan®ehit + HCN OH

VËy Lac cã cÊu tróc:

O

HO HO

O OH

CH

C6H5

CN

Ph¶n øng thuû ph©n çc glucozit nµy theo c¬ chÕ SN1, thÝ dô: OH

OH

O

HO

O CH C6H5 CN OH O

HO OH

HO

HO

OH HO

OH

O

HO OH

H2O

+

HO

+

H3O

H O+ CH C6H5 CN

HO OH

+

O=CH C6H5 OH

HO

+

HCN OH

O + OH2

HO

+

.. O

OH

O

HO

- H+

HO OH

OH

glucopiranoz¬ bÒn h¬n α-D-glucopiranoz¬

Bài 44:

β-D-

Tamiflu ®îc coi lµ chÊt kh¸ng sinh ®iÒu trÞ ngêi bÖnh l©y cóm gia cÇm h÷u hiÖu nhÊt hiÖn nay. Tamiflu ®îc ®iÒu chÕ tõ axit (-)-sikimic cã trong qu¶ håi theo s¬ ®å ph¶n øng sau: HO

COOH

HO OH

Axit (-)-sikimic

F

C

A

BH3/CH2Cl2 (4)

KHCO3, C2H5OH 96o (5)

Pd/C,H2NCH2CH2OH, to (7)

o I CH2=CHCH2NH2, t

(10)

O

(C2H5)2CO, p-CH3-C6H4-SO3H (2)

C2H5OH, SOCl2 (1)

G

K +L

Pd/C,H2NCH2CH2OH, to (14)

D

P

E

C6H5CHO, (CH3)3COCH3 (8)

Dung dÞch HCl (11) H3PO4, C2H5OH (15)

M

CH3SO2Cl, (C2H5)3N (3)

CH2=CHCH2NH2, MgBr2, (C2H5)2O (6) CH3SO2Cl, (C2H5)3N (9)

H

Dung dÞch HCl (12)

O

B

N

(CH3CO)2O, CH3COOH (13)

C F I O

COOC2H5

CH3CONH

NH2.H3PO4 Tamiflu

1. §iÒn çc kÝ hiÖu cÊu h×nh R, S vµo çc nguyªn tö cacbon bÊt ®èi cña axit (-)-sikimic, tamiflu vµ viÕt tªn ®Çy ®ñ cña chóng theo tªn hÖ thèng. 2. ViÕt c«ng thøc cÊu tróc cña çc hîp chÊt h÷u c¬ tõ A ®Õn P vµ ghi râ tªn cña ph¶n øng díi mçi mòi tªn trong s¬ ®å.



Híng dÉn gi¶i: 1.

Axit (-)-sikimic HO

Tamiflu

COOH R S

HO

O R R S

R

CH3CONH

OH

Axit (3R, 4S, 5R)-3,4,5-trihi®roxixiclohex-1-en cacboxylic HO

COOH

HO OH Axit (-)-sikimic O

COOC2H5

HO

O

COOC2H5 (B)

O

CH3SO2Cl, (C2H5)3N (3) Metylsufo ho¸

O

COOC2H5

96o

(5) Epoxit ho¸

OSO2CH3

O

COOC2H5 o (F) 1. Pd/C,H2NCH2CH2OH, t

O HO

O HN

(E)

O

(7) N-§Ò anlyl ho¸

HN

BH3/CH2Cl2 (4) Khö xetal

OSO2CH3

(D) KHCO3, C2H5OH

HO

(C)

O

COOC2H5

O

COOC2H5

(C2H5)2C

OH

HO

(C2H5)2CO, p-CH3-C6H4-SO3H (2) Xetal ho¸

(A) OH

(C2H5)2C

O

NH2.H3PO4

2-axetami®o-5-(etyloxicacbonyl)-3-(pentan-3-yloxi) xiclohex-4-en-1-yl amoni ®ihi®rophotphat 2. HO

C2H5OH, SOCl2 (1) Este ho¸

COOC2H5

CH2=CHCH2NH2, MgBr2, (C2H5)2O (6) Më vßng epoxit

COOC2H5 (G) C6H5CHO, (CH3)3COCH3

HO

(8) Azometin ho¸

N H2 O

COOC2H5 (H) N=CH- C6H5

CH3SO2Cl, (C2H5)3N (9) Metylsufo ho¸

CH3SO2O

COOC2H5 o (I) CH2=CHCH2NH2, t

(10) Arizi®in ho¸

N=CH- C6H5

O COOc2H5 Dung dÞch HCl (K) + (L) CH2=CHCH2N=CHC6H5 (11) Më vßng arizi®in C6H5CH=N

COOC2H5 (M) NHCH2CH=CH2



(M)

O

Dung dÞch HCl (12) §Ò azometin ho¸

(N)

H2N

(O)

Pd/C,H2NCH2CH2OH, to (14) N-§Ò anlyl ho¸

O

COOC2H5

COOC2H5 (P)

CH3COHN

(O)

CH3COHN

NHCH2CH=CH2

O

COOC2H5

(CH3CO)2O, CH3COOH (13) N-Axetyl ho¸

H3PO4, C2H5OH (15) Photphat ho¸

N H2

NHCH2CH=CH2

O

COOC2H5

CH3CONH

NH2.H3PO4

Đề chuẩn bị thi quốc tế của Việt Nam Bài 45: Iso-octan (hay 2,2,4-trimetylpentan) ®îc quy íc cã chØ sè octan b»ng 100. Hîp chÊt nµy ®îc ®iÒu chÕ tõ 2-metylpropen theo hai bíc. Bíc thø nhÊt cã sö dông xóc t¸c axit m¹nh. 1) ViÕt ph¬ng tr×nh ®iÒu chÕ 2,2,4-trimetylpentan tõ 2-metylpropen vµ cho biÕt tÊt

c¶ çc s¶n phÈm cã thÓ cã cña ph¶n øng nµy. ViÕt c¬ chÕ ph¶n øng cña bíc thø nhÊt.

2) Híng dÉn gi¶i: Bíc thø nhÊt gåm t¬ng t¸c gi÷a hai ph©n tö trong m«i trêng axit: CH3

CH3 C

CH3

CH3 CH3 C

CH2

+ CH3 C

CH2

CH3

CH2 C

CH2

CH3

H+

CH3 CH3 C

CH3 CH

C

CH3

CH3

Bíc thø hai: hidro hãa CH3

CH3 C

CH3 CH2 + H2

CH2 C

CH3

Ni, to

CH3 CH3 C

CH3 CH

C

CH3 CH3 C

CH3 CH2 CH

CH3

CH3

CH3 + H2

CH3

C¬ chÕ ph¶n øng cña bíc thø nhÊt: CH3 CH3 C

CH2

H+

CH3

CH3 CH3 C

+

CH3

CH2 C

CH3

CH3 CH3 C

CH3 +

CH2 C

CH3

CH3



CH3 CH3 CH3 C

CH3 C

CH3 CH2 C

+

−H

CH3

+

CH3 CH2 C

CH3 CH3

CH3

CH2

CH3 C

CH3 CH

C

CH3

CH3

3) ViÕt c«ng thøc cÊu tróc cña s¶n phÈm thÕ monoclo chÝnh cña 2,2,4-

trimetylpentan.

Híng dÉn gi¶i: Ph¶n øng thÕ clo vµo ankan u tiªn x¶y ra trªn cacbon bËc cao: CH3

CH3 C

CH3

CH2 CH

CH3

CH3

Cl2

CH3 C

CH3

CH3

CH2 C

CH3

Cl

CH3

4) Cã thÓ cã hîp chÊt nµo mµ chØ sè octan lín h¬n 100 kh«ng? NÕu cã, h·y nªu mét

vÝ dô. Híng dÉn gi¶i: ChØ sè octan lµ mét sè t¬ng ®èi (so s¸nh) nªn cã thÓ lín h¬n 100, nh metanol (CH3OH), metyl tert-butyl ete (MTBE), çc hîp chÊt th¬m, … Bài 46: Axit 5-amino-2,4-dihidroxibenzencacboxylic ®îc dïng trong tæng hîp dîc phÈm. H·y viÕt çc ph¬ng tr×nh ph¶n øng cÇn thiÕt ®Ó chuyÓn toluen thµnh hîp chÊt trªn theo s¬ ®å díi ®©y vµ nªu râ c«ng thøc cÊu t¹o cña çc chÊt tõ A ®Õn F. Cã thÓ t¹o thµnh bao nhiªu ®ång ph©n kh¸c nhau cña E vµ gi¶i thÝch v× sao chØ thu ®îc mét s¶n phÈm E duy nhÊt. CH3

A (C7H6N2O4) B C D (C7H6O4) E F Híng dÉn gi¶i: Häc sinh viÕt çc ph¬ng tr×nh ph¶n øng theo s¬ ®å sau CH3

CH3

COOH NO2

HNO3, H2SO4

NO2

Na2Cr2O7, H+

NO2

A

COOH NH2

NH2

B

COOH

C

COOH OH

1. NaNO2, HCl

NH2

Sn / HCl

NO2

2. H2O NH2

COOH

COOH OH

HNO3, H2SO4

OH

Sn / HCl

O2 N

H2N

OH

OH

OH

D

E

F



CH3

CH3

+ 2HNO3

NO2

H2SO4 ®®

+ 2H2O NO2 COOH

CH3

NO2

NO2 + Cr2O72- + 8H+

+ 2Cr3+ + 5H2O NO2

NO2

COOH

CH3

NO2

NO2

(hay:

+ 5H2O )

+ 3[O] NO2

NO2 COOH

COOH NO2

NH2 + 4H2O

+ 12[H] (Sn / HCl) NO2

NH2

NaNO2 + HCl → HNO2 + NaCl

COOH

COOH

OH

NH2 + 2HNO2

+ 2N2 + 2H2O OH

NH2 COOH

COOH OH + HNO3

OH

H2SO4 ®®

+ H2 O O2N

OH

OH

Nhãm nitro -NO2 cßn cã thÓ híng vµo vÞ trÝ sè 3 cña axit 2,4dinitrobenzencacboxylic, tuy nhiªn, do ¸n ng÷ kh«ng gian (chíng ng¹i lËp thÓ) nªn khã t¹o thµnh s¶n phÈm nµy. COOH

COOH

OH

OH + 6[H] (Sn / HCl)

O2N OH

2H2O H2N OH



Bài 47:

Gluxit lµ çc hîp chÊt cã nhiÒu trong tù nhiªn vµ rÊt quan träng cho sù sèng. Monosaccarit ®îc biÕt ®Õn nhiÒu nhÊt lµ D-glucoz¬ víi c«ng thøc cÊu tróc cho díi ®©y: a) ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o d¹ng vßng ph¼ng cña CHO

H

glucoz¬ khi nhãm hidroxyl t¹i cacbon sè 4 hoÆc sè 5 céng hîp víi nhãm cacbonyl. b) VÏ c«ng thøc cÊu tróc kh«ng gian (hay c«ng thøc cÊu d¹ng) cña d¹ng vßng 6 c¹nh bÒn nhÊt. c) ViÕt mét ph¬ng tr×nh ph¶n øng ®Æc trng cña mçi läai nhãm chøc trong ph©n tö glucoz¬. d) X¸c ®Þnh cÊu h×nh R, S cña nh÷ng nguyªn tö cacbon bÊt ®èi trong ph©n tö glucoz¬.

OH

HO

H

H

OH

H

OH CH2OH

Híng dÉn gi¶i: CH2OH H

a)

HO

H OH H

OH

H OH

OH

CH2OH H HO

H OH

O OH

H

H

CH2OH

CH2OH HO

H

H

OH

H O

C

H

OH H H

OH

HO

C H

OH

D-glucoz¬ D-glucoz¬ D-glucoz¬ b) D¹ng vßng s¸u c¹nh bÒn nhÊt lµ -D-glucoz¬ d¹ng ghÕ:

H O

OH

OH H H

H

OH

D-glucoz¬

OH

H HO

CH2

HO

H

O OH

OH

H

H

H

c) Nhãm hidroxyl: ph¶n øng este hãa víi anhidrit axetic (CH3CO)2O hoÆc t¸c dông víi Cu(OH)2 cho dung dÞch xanh thÉm. Nhãm –CHO: ph¶n øng víi níc Fehling hoÆc ph¶n øng tr¸ng g¬ng. d) CÊu h×nh R, S cña nh÷ng nguyªn tö cacbon bÊt ®èi trong ph©n tö glucoz¬: CHO

H HO H H

R S R R

OH H OH OH

CH2OH

1) D¹ng α cña D-(+)-glucoz¬ cã thÓ t¸ch biÖt vµ kÕt tinh. Gãc quay cùc cña d¹ng tinh thÓ nµy khi võa hßa tan lµ [α]D = + 112°. Gi¶i thÝch t¹i sao gãc quay cùc sau mét thêi gian l¹i gi¶m xuèng chØ cßn + 52°? Híng dÉn gi¶i: D¹ng D-glucoz¬ khi hßa tan trong níc sÏ chuyÓn mét phÇn thµnh d¹ng D-glucoz¬ (cã gãc quay cùc []D = +19° < +52°) qua trung gian cña d¹ng andehit, do ®ã gãc



quay cùc trung b×nh cña hçn hîp sÏ thay ®æi. 2) Khi khö D-glucoz¬ víi NaBH4 thu ®îc D-sorbitol, ®îc dïng nh chÊt lµm ngät nh©n t¹o. ViÕt s¬ ®å chuyÓn hãa. Hîp chÊt thu ®îc cã quang häat hay kh«ng? H·y gi¶i thÝch v× sao sù khö cña pentoz¬ D-riboz¬ thu ®îc rîu kh«ng lµm quay mÆt ph¼ng ph©n cùc cña ¸nh s¸ng. Híng dÉn gi¶i: Víi D-glucoz¬: CHO

H

CH2OH

OH

HO

H NaBH4

H

HO

OH H

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

CH2OH

CH2OH

D-glucoz¬

Víi D-riboz¬:

D-sorbitol bÊt ®èi

CHO

CH2OH

H

OH

H

OH

H

OH

NaBH4

H

OH

H

OH

H

OH

CH2OH

CH2OH

D-riboz¬

D-ribitol kh«ng bÊt ®èi

3) Glucoz¬ cã vÞ ngät nhê t¬ng t¸c víi çc ®Çu tiÕp nhËn cña protein. Çc ph©n tö cña chÊt cã vÞ ngät t¬ng t¸c víi çc ®Çu tiÕp nhËn gièng nhau. VÝ dô chÊt aspactam ngät h¬n ®êng 200 lÇn. Tham sè nµo cã thÓ ®îc dïng ®Ó ®Æc trng cho ®é ngät? Híng dÉn gi¶i: H»ng sè ph©n li cña t¬ng t¸c gi÷a ligand víi ®Çu tiÕp nhËn Bài 48: Tªn hãa häc cña aspactam lµ este metyl cña L-aspactyl-L-phenylalanin (axit Laspartic lµ mét amino axit trong tù nhiªn, cã tªn theo IUPAC lµ axit 2-aminoetan-1,2dicacboxylic). ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o cña aspactam vµ nã ®îc xÕp vµo läai hîp chÊt h÷u c¬ nµo? Aspactam cã gi¸ trÞ dinh dìng kh«ng? Híng dÉn gi¶i: Aspactam lµ mét peptit vµ cã thÓ cã gi¸ trÞ dinh dìng: H2N

CH

CO

CH2COOH

NH

CH

COOCH3

CH2C6H5

Hoa qu¶ nhiÖt ®íi chøa nhiÒu protein vÞ ngät, vÝ dô nh monelin. T¹i sao trµ nãng kh«ng ngät khi thªm monelin? Híng dÉn gi¶i: Monelin lµ mét protein nªn bÞ biÕn tÝnh ë nhiÖt ®é cao, do ®ã chØ ngät trong trµ l¹nh.

D-glucoz¬ kh¬i mµo sù tiÕt insulin. T¹i sao çc hîp chÊt cã vÞ ngät kh¸c kh«ng kh¬i mµo qu¸ tr×nh nµy? Híng dÉn gi¶i:



Çc ®Çu tiÕp nhËn kh¸c kh¬i mµo sù tiÕt insulin

Ph©n tö insulin gåm hai chuçi polipeptit, gäi lµ A vµ B, lÇn lît cã chøa 21 vµ 30 amino axit. Gi÷a hai chuçi tån t¹i liªn kÕt nµo? Thø tù çc amino axit ®îc x¸c ®Þnh nhê ph©n c¾t mét gèc tõ ®Çu N råi nhËn biÕt phÇn Êy. CÇn ph¶i lµm g× tríc khi x¸c ®Þnh thø tù çc amino axit trong insulin? Híng dÉn gi¶i: Gi÷a hai chuçi tån t¹i liªn kÕt disunfua (cÇu nèi disunfua –S–S–). CÇn ph¶i khö cÇu nèi disunfua S–S. Bài 49: Mét häc sinh ph¶i tæng hîp mét hîp chÊt cã d¹ng m¹ch t¬ng tù isopren. Häc sinh dù kiÕn s¬ ®å tæng hîp nh sau: A B C D 5) X¸c ®Þnh cÊu cña hîp chÊt A, biÕt A cã khèi lîng ph©n tö b»ng 165, chøa hai

dÞ nguyªn tö cã khèi lîng nguyªn tö theo tØ lÖ 1:5 vµ hai dÞ nguyªn tö nµy çch nhau bèn nguyªn tö cacbon. A t¹o kÕt tña mµu vµng khi t¸c dông víi dung dÞch ièt trong kiÒm. Híng dÉn gi¶i: Ph¶n øng iodofom cho thÊy hîp chÊt A lµ metyl xeton hoÆc metyl ancol, nghÜa lµ mét dÞ nguyªn tö ph¶i lµ oxi. TØ lÖ khèi lîng nguyªn tö 1:5 cho thÊy dÞ nguyªn tö thø hai ph¶i cã khèi lîng nguyªn tö b»ng 80, chÝnh lµ brom. Ngßai ra, hai dÞ nguyªn tö çch nhau 4 nguyªn tö cacbon nªn cÊu t¹o cña chÊt A ph¶i lµ: O

Br

Ph¶n øng A → B lµ ph¶n øng thÕ nucleophin cña mét dÞ nguyªn tö v¸ s¶n phÈm thu ®îc chØ cßn l¹i mét dÞ nguyªn tö. H·y x¸c ®Þnh t¸c nh©n nucleophin trong ph¶n øng nµy vµ viÕt c«ng thøc cÊu tróc cña hîp chÊt B, biÕt B còng cho ph¶n øng iodofom.

6)

Híng dÉn gi¶i: Do hîp chÊt B chØ chøa mét dÞ nguyªn tö nªn t¸c dông cña A víi NaOH ph¶i lµ ph¶n øng thÕ nucleophin néi ph©n tö: O

O

O

Br

Br

−Br

OH−

H

B

T¸c nh©n nucleophin trong ph¶n øng nµy lµ nguyªn tö oxi cña ion OH 7) Cã thÓ t¹o thµnh hai hîp chÊt trong giai ®äan ph¶n øng thø nhÊt. Tuy nhiªn, häc

sinh chØ thu ®îc mét s¶n phÈm. H·y cho biÕt cÊu tróc cña s¶n phÈm thø hai? Híng dÉn gi¶i: Cã thÓ cã hai híng diÔn tiÕn ph¶n øng:

O

O

O

Br

Br H

−Br

OH−

hoÆc:



O O

O −Br

Br

OH− H

Br

Tuy nhiªn, phÐp thö iodofom ®· läai kh¶ n¨ng ph¶n øng theo híng nµy.

Năm 2003 Bài 50: Pirol là một hợp chất dị vòng với cấu trúc nêu trong hình vẽ. Pirol phản ứng với axit nitric khi có mặt anhidrit axetic tạo thành sản phẩm X với hiệu suất cao a) Xác định X. Viết và cân bằng phương trình phản ứng tạo thành X Hướng dẫn giải:

Anhidrit axetic

b) Phản ứng này thuộc loại gì? Giải thích dựa trên cấu tạo điện tử của pirol. Hướng dẫn giải: Phản ứng thuộc loại thế electrophin (ái điện tử). Pirol là một hợp chất thơm, giàu electron, có 6 electron π (4n+2 electron π) với các cấu trúc liên hợp sau:

c) Vị trí nào bị tấn công khi tiến hành phản ứng này? Giải thích bằng các chất trung gian và giải thích độ bền của chúng.

So sánh phản ứng của pirol nêu trên với hai phản ứng sau của A và B:

và Hướng dẫn giải: Phản ứng thế electrophin diễn ra tại vị trí octo (đối với nguyên tử nitơ) nghĩa là ở C2 do cacbocation trung gian bền hơn nhờ có ba cấu trúc liên hợp:



Nếu tấn công trên C3, chỉ có hai cấu trúc liên hợp, kém bền và không ưu tiên:

d) Phản ứng nào trong hai phản ứng trên tương tự với phản ứng của pirol hơn? Giải thích kết quả. Hướng dẫn giải: Do hiệu ứng liên hợp của đôi electron không liên kết trên nitơ của pirol nên cacbon trong pirol giàu electron hơn so với benzen và phản ứng thế electrophin dễ hơn, tương ứng với trường hợp phản ứng của A, trong đó benzen có thêm nhóm đẩy electron (kích hoạt) và hướng sản phẩm vào octo (hoặc para) như pirol. B có nhóm –NO2 hút electron (giảm hoạt) và định hướng sản phẩm thế vào meta, không phù hợp với hướng phản ứng của pirol.

Bài 51: Phân tích nguyên tố một hợp chất A chỉ chứa C, H và O cho thấy có 70,97% C và 10,12 % H. a) Xác định công thức ph©n tö của A. BiÕt ph©n tö khèi cña A lµ 340. Hướng dẫn giải: Công thức phân tử là C20H34O4 c) Để xác định cấu trúc của A, người ta tiến hành các thí nghiệm sau: 1. A tác dụng với axit tạo este. 2. A có thể hidro hóa xúc tác Pd tạo hợp chất X. X cũng tác dụng với axit tạo một este. 3. Kali pemanganat cắt đứt phân tử X, tạo thành CO2 và một axit dicacboxylic mạch dài. Tuy chưa đủ để xác định cấu tạo đúng của các chất, dựa vào các thí nghiệm trên hãy ®a ra một cấu tạo phù hợp có thể có của X , A với phân tử đối xứng. Viết các phương trình phản ứng để giải thích.



Hướng dẫn giải: Theo giả thiết: 1. A và X có nhóm –OH. 2. A có thể céng hidro nên chưa no, có liên kết πC–C. 3. Phản ứng oxi hóa X với KMnO4 cho thấy có chứa α,β-diol. Do tạo thành CO2 và một axit dicacboxylic, các nhóm –OH của α,β-diol phải gắn ở hai đầu của hidrocacbon không no (hợp chất A) và hidrocacbon no (hợp chất X). Cấu tạo phù hợp có thể có của X , A với phân tử đối xứng: A: HOCH2–CH(OH)–C16H24–CH(OH)–CH2OH X: HOCH2–CH(OH)–C16H32–CH(OH)–CH2OH Các phản ứng: 1. Este hóa A: HOCH2–CH(OH)–C16H24–CH(OH)–CH2OH (CH3COO)CH2–CH(OCOCH3)–C16H24–CH(OCOCH3)–CH2(OCOCH3) 2. Hidro hóa A tạo thành X: HOCH2–CH(OH)–C16H24–CH(OH)–CH2OH HOCH2–CH(OH)–C16H32–CH(OH)–CH2OH 3. Oxi hóa: HOCH2–CH(OH)–C16H32–CH(OH)–CH2OH HOOC–(CH2)16–COOH + CO2

Bài 52: Cấu tạo của histidin nêu ở hình bên. Đề nghị các chất ban đầu cần thiết để điều chế histidin bằng phương pháp tổng hợp t?

Hướng dẫn giải:

và

c) Các amino axit phản ứng với nhau tạo thành polipeptit. Hãy cho biết cấu trúc của các dipeptit có mặt đồng thời leucin và histidin trong phân tử. Hướng dẫn giải: Cấu trúc của peptit:

d) Các amino axit phản ứng với nhau tạo thành polipeptit. Hãy cho biết cấu trúc của các dipeptit có mặt đồng thời leucin và histidin trong phân tử.



Hướng dẫn giải: Cấu trúc của peptit:

Bài 53: 2-metylbuten-2 phản ứng vớ axit clohidric tạo thành 2-cloro-2-metylbutan. a) Viết phương trình phản ứng. Hướng dẫn giải:

b) Trình bày cơ chế của phản ứng. Trên nguyên tắc có thể có sự tạo thành một sản phẩm khác. Sản phẩm này là gì và vì sao không thể là sản phẩm chính? Hướng dẫn giải: Có 2 khả năng:

Bước 1:

chậm, quyết định tốc độ

cacbocation I (bền hơn II)

Bước1:

chậm, quyết định tốc độ

cacbocation II (kém bền so với I)

Cacbocation càng bền càng dễ tạo thành, do đó sản phẩm chính thu được là:

Cacbocation I Bước II:

nhanh

2-cloro-2-metylbutan (sản phẩm chính)

c) Xác định các hợp chất X và Y trong phản ứng sau:




d) 3-metylbuten-1 tác dụng với axit clohidric tạo 2-cloro-3-metylbutan và 2-cloro-2-metylbutan. Bằng cơ chế phản ứng, hãy giải thích sự tạo thành hai dẫn xuất trên. Hướng dẫn giải:

chuyển vị hidrua

2-clo-3-metylbutan

2-clo-2-metylbutan

Cacbocation bậc 2 trung gian chuyển thành cacbocation bậc 3 bền hơn nhờ chuyển vị hidro. Cacbocation bậc 3 này dẫn đến sự tạo thảnh 2-clo-3-metylbutan. e) Từ một hidrocacbon không no, nêu cách điều chế hợp chất sau




Năm 2004: Bài 54:

α-dihidroxibenzen phản ứng với benzoyl clorua có cùng số mol:

A phản ứng với diazometan tạo thành B. Trong dung dịch nước của kali hidroxit B chuyển thành C và muối benzoat:

a) Xác định A, B, C và X, Y. Viết các phương trình phản ứng. Hướng dẫn giải:

b) Hãy cho biết lí do sử dụng benzoyl clorua trong quá trình phản ứng này. Hướng dẫn giải:



Benzoyl clorua là nhóm bảo vệ cho nhóm –OH

Bài 55: Tổng hợp este malonat là phương pháp rất tốt để điều chế axit cacboxylic có nhánh theo sơ đồ sau:

este dietyl malonat

RX = ankyl halogenua

a) Viếtcông thức cấu trúc của A và giải thích diễn tiến phản ứng. Hướng dẫn giải:

Este malonat có tính axit mạnh hơn nhiều hợp chất cacbonyl khác (pKa=13) vì các nguyên tử Hα của nó bị hút mạnh bởi hai nhóm cacbony liền kề. Este malonat dễ chuyển thành cacbanion tương ứng khi tác dụng với natri etylat trong etanol. Cacbanion này là tác nhân nucleophin mạnh, tác dụng dễ dàng với ankyl halogenua. b) Este ankyl malonat bị thủy phân và decacboxyl hóa khi đun nóng với dung dịch axit:

Tiến hành tổng hợp leucin thông qua tổng hợp este malonat được trình bày trong sơ đồ dưới đây. Hãy xác định công thức của X, Y, Z2, Z3 và Z4.

Leucin + 2Z2 + Z3 + Z4.




c) Dung dịch leucin thu được theo cách tổng hợp này có thể quay mặt phẳng phân cực của ánh sáng hay không? Hướng dẫn giải: Không, do tạo thành hỗn hợp raxemic d) Đề nghị các chất ban đầu cần thiết để điều chế histidin bằng phương pháp tổng hợp este malonat?

N

CH2 N H


NH2 CH COOH Histidin

và

Bài tập chuẩn bị IChO của nước đăng cai Bài 56:

Năm 1998-Australia:

“Chất ong chúa” Q chứa 65,2% cacbon và 6,75% hydro và không có nguyên tố nào thêm nữa trừ oxy. Q được biết có tính chất axit và chuẩn độ 43,7mg chất này cần 23,7mL dung dịch nước của natri hydroxit 0,0100M để đạt đến điểm tương đương. Khối lượng phân tử của Q nhỏ hơn 200.

a) Công thức phân tử của Q là gì và những nhóm chức nào gây nên tính axit của hợp chất?



Q phản ứng với hydro có mặt bột mịn platin tạo thành hợp chất mới A. Khử A với natri bohydrua trong etanol cho chất B. Hợp chất B dễ dàng loại nước khi đun nóng với axit sunfuric để tạo anken C. Phổ NMR 13C của C cho thấy sự có mặt của một nhóm metyl gắn vào liên kết đôi. b) Những nhóm chức nào phù hợp với những phản ứng trên? Phản ứng ozon phân chất C rồi oxy hóa kế tiếp chỉ cho hai phần là axit etanoic và một axit dicacboxylic mạch thẳng D. Sự phân chia tương tự của Q tạo thành axit oxalic (axit etandioic) và chất E có chứa một nhóm chức axit cacboxylic.

c) Suy ra cấu tạo của D và E, từ đó hãy xác định công thức cấu tạo có thể có của Q. BÀI GIẢI: Công thức thực nghiệm: C10H16O3 (M = 184,13). Do MQ xấp xỉ 200 nên công thức phân tử của Q trùng với công thức thực nghiệm (C10H16O3). Q có tính axit nên có thể chứa một nhóm –CO2H (do chỉ có 3 nguyên tử oxy trong phân tử). Vậy Q là axit đơn chức, phản ứng với NaOH theo tỉ lệ mol 1:1 R – CO2H + NaOH = R – CO2-Na+ + H2O 43,7mg ≡ 43,7.10-3g Q phản ứng với 23,7mL dung dịch NaOH 0,0100M Vậy nNaOH = 23,7.10-3.0,0100 (mol) Nếu 43,7.10-3g Q phản ứng với 23,7.10-3.0,0100mol NaOH thì 43,7.10-3.(103/23,7.0,01)g Q phản ứng với 1 mol NaOH, nghĩa là 184,3g Q phản ứng với 1 mol NaOH. Điều này chứng tỏ rằng 1 mol Q phản ứng với 1 mol NaOH và như thế cho phép ta kết luận Q là axit đơn chức dạng R – CO2H. Kế tiếp ta cần xác định nguyên tử oxy còn lại trong C10H16O3. (hay C9H15O – CO2H) Có thể là: ete: R – O – R. rượu: R – O – H. xeton: R – CO – R’. andehit: R – CHO. Số liên kết đôi trong Q = 3. Rõ ràng chưa xác định được hai trong số ba liên kết đôi đó nhưng đã xác định được 1 (của nhóm –CO2H). Mặt khác, theo các thí nghiệm: +

/∆ 2 / Pt 4 / EtOH Q H → A NaBH  → B H → C + H 2O

C là một anken nên B là rượu vì B loại nước cho ra anken C khi đun nóng với H + Ngoài ra, C còn có một nhóm metyl gắn vào nối đôi cho nên ta dự đoán: H3C

H C

H2 C

H3C

R

OH

C

C

H

H

R

Nếu điều này đúng thì A phải là một xeton H3C

C

H2 C

R

NaBH4

H3C

H C

H2 C

R

OH

O

A

B

H3C

C

C

H

H

C

R

Cần biết rằng nhóm andehit và xeton bị khử bằng NaBH4 để cho rượu bậc 1 và rượu bậc hai. Nếu A chứa nhóm xeton và nhóm chức axit cacboxylic thì A có công thức cấu tạo: H3C

C

H2 C

(CH2)7 CO2H

O

và giải thích được 2 trong số các liên kết đôi tương đương. Một trong nhóm chức axit và một trong nhóm xeton.



Có nghĩa là trong Q còn một liên kết đôi nữa và do Q phản ứng cộng với hydro nên đặc điểm cấu tạo còn lại phải là một liên kết đôi. Vấn đề là vị trí của liên kết đôi trong Q. H3C

H2 C

C

H2 C

H C

H3C

(CH2)7 CO2H

(CH2)7 CO2H

CH3CH=CH(CH2)6CO2 OH

O

C

B

A

và giả thiết được xác nhận do C bị phá vỡ bởi ozon và một chất oxy hóa tạo thành axit axetic và một axit dicacboxylic mạch không nhánh. H3C

CH3CH=CH(CH2)6CO2H

C

O

C(CH2)6CO2H

O

+

OH

OH

Điều này cho phép khẳng định C duy nhất và từ đó khẳng định A Q này chắc chắn chỉ đơn giản là một phân tử có chứa nhóm chức xeton (tương tự A) và axit cacboxylic (tương tự A) và một liên kết đôi. Nhưng Q khi ozon phân và oxy hóa tạo thành HOOC – COOH cùng với E. Không quan tâm đến E vì một mảnh nhỏ chỉ có thể xuất phát từ phân tử có dạng tổng quát: R

R - CH=CH - CO2H

C

O

+

O

OH

C

C

OH

OH

O

Như vậy xác định được Q duy nhất là: H3C

C

(CH2)5C H

C H

CO2H

O

Vấn đề cuối cùng còn lại là sự đồng phân hóa cis – trans của liên kết đôi: H3C

H3C

C

C O

O

(H2C)5

CO2H

H

(H2C)5

H

H

H

trans

cis

CO2H

Vấn đề này không thể kết luận được với các giả thiết đã cho. Bài 57: OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1998: Axit crisophanic có trong sắc tố antraquinon thiên nhiên cô lập được từ rễ cây đại hoàng với cấu tạo dưới đây. Một phương pháp tổng hợp phân tử này do Khoa Nghiên Cứu Hóa Học thuộc Đại Học Quốc Gia Australia đề nghị: OH

O

OH

CH3 O

axit crisophanic

a) 3-metylanisol (3-metyl-metoxybenzen) được khử bằng kim loại liti trong hỗn hợp amoniac hóa lỏng khan nước, tetrahydrofuran và t-butanol để tạo B (C8H12O). Xử lý B với kali amidua



trong amoniac lỏng khan nước rồi xử lý tiếp trong dung dịch nước dẫn đến sự đồng phân hóa B thành C. Hãy viết ba công thức cấu tạo có thể có của C. b) Phổ NMR 1H của C cho thấy có hai proton của liên kết đôi không kế cận nhau. Ngoài ra, còn cho biết có hai nhóm metylen cạnh nhau, một trong hai nhóm này ở kế cận một proton của liên kết đôi. Hãy viết các công thức cấu tạo của C thoả mãn điều kiện trên. c) Phản ứng của C với 5-hydroxi-naphtalen-1,4-dion tạo sản phẩm ghép Diels – Alder D(C18H18O4). Phổ NMR 1H của D cho thấy một cộng hưởng δ10,5 thống nhất với một proton và là chỉ định của một nhóm hydroxyl liên kết nội phân tử. Hãy đề nghị ba công thức cấu tạo có thể có của hợp chất D. d) Enol hóa D bằng cách xử lý với kali cacbonat trong metanol nóng rồi oxy hóa kế tiếp với kali nitrosodisunfonat (muối Fremy) tạo một sản phẩm kiểu quinon màu vàng E (C18H16O4). Phổ NMR 13C của E chứa tổng cộng 9 cộng hưởng có thể quy cho những cacbon bậc 4. Nhiệt phân E tại 180oC trong 15 phút lại phóng thích eten bằng phản ứng ngược Diels – Alder đồng thời tạo thành F (C16H12O4). Phổ NMR 1H của F cho thấy ba vạch đơn, mỗi vạch tương ứng với một proton (vạch thấp nhất tại δ11,00) và hai vạch đơn 3 proton, một vạch tại δ4,01 và một vạch tại δ2,25ppm. Căn cứ trên các chứng cứ này, đề nghị các công thức cấu tạo có thể có của các hợp chất E và F. e) Khi cho F tác dụng với bo triclorua trong diclometan tại –10oC rồi xử lý tiếp thu được một chất rắn màu cam, khối phổ cho m/e = 245. Trị số này giống như axit crisophanic thiên nhiên. Viết toàn bộ công thức cấu tạo của qúa trình tổng hợp axit crisophanic. BÀI GIẢI: Toàn bộ qúa trình tổng hợp axit crisophanic của câu hỏi diễn ra như sau:



OCH3

OCH3

OCH3

OH

CH3

B

OH

C

OH

O

O

OH

OH

OH

OCH3

O

OCH3

CH3

CH3 O

OH

OH

O

D

OCH3

OH

O

OCH3

CH3 OH

OH O

OCH3

O

O

E

F

OH O

axit crisophanic

• Hợp chất B là sản phẩm khử Birch dự kiến • C là một đồng phân liên hợp (tiếp cách) của B, có thể có bất cứ cấu tạo nào: C1; C2; C3.



CH3

OCH3

OCH3

CH3

CH3

CH3

C1 C2 C3 Trong những cấu tạo này, chỉ có hai cấu tạo C1 và C2 thoả các số liệu NMR. Như vậy loại C3.

• Bất kỳ ba sản phẩm Diels – Alder nào xuất phát từ C1 đến C3 cũng chấp nhận được cho lời giải của phẩn thứ ba do chúng đều chứa nhóm hydroxyl có liên kết hydro nội phân tử. Tuy nhiên phải nghĩ cẩn thận để xác định lời giải đúng. Ở thời điểm này, chưa thể xác định C1 hay C2 là cấu tạo đúng của C. Tuy nhiên ở phần cuối có thể thấy rõ lời giải xuất phát từ D1 hoặc D11, sản phẩm cộng vòng của C1 là không thể chấp nhận được do không bị khử metyl với BCl3. Ở -10oC đây là tác nhân chọn lọc để cắt nhóm ete peri với một nhóm cacbonyl; về mặt này thì BCl3 chọn lọc hơn BBr3 OH

O

OH

O

CH3

OH

OCH3 O

D1

CH3

O

D11

Tuy nhiên ngay cả ở đây có thể có một kết qủa khác nhưng không phải chất có thể tạo axit crisophanic. Hóa học vùng của sự cộng vòng nêu trên thực tế có thể có được, nhưng phản ứng cộng Diels-Alder có thể tiếp diễn để tạo một đồng phân khác nêu dưới đây. Đồng phân này không dẫn đến axit crisophanic và do cấu tạo này được cho trong câu hỏi nên có thể dễ dàng đoán được lời giải. Cũng cần thiết để thấy rằng xét về mặt tổng hợp chất thì đây cũng không thực sự là cách không có sai lầm và đã không thể dùng như là một chứng cớ cho cấu tạo của axit crisophanic. Với chi tiết ấy, đã có thể trả lời câu hỏi d với hóa học vùng của sự cộng vòng C2 và 5hidroxinaphtalen-1,4-dion. OH

O

OH

O

OH

O

Bài 58:

CH3

CH3

O

OH

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1998:

Phản ứng chuyển vị kiểu Claisen (Claisen type rearrangement) là một công cụ thuận lợi cho các nhà hóa học trong tổng hợp chất hữu cơ. Tuy nhiên với học sinh thì phản ứng này thường khó nhận biết và đòi hỏi suy nghĩ. Một ví dụ điển hình của phản ứng được ghi dưới đây:



R

R

∆ O

O

OMe

OMe

Năm 1977 một sesquiterpen furan (K) được tách từ một loại san hô mềm ở Australia là Sinularia gonatodes. Hợp chất này có khả năng vô hiệu hóa nọc độc của ong và sự kiện một chất đơn giản như thế lại phản ứng được như một tác nhân chống viêm gây chú ý đáng kể đến các nhà hóa tổng hợp. Một qúa trình tổng hợp như thế được mô tả dưới đây. Axit (A) được este hóa với 2(-trimetylsilyl)etanol [Me3SiH2CH2OH] và xeto-este sinh ra được khử một cách chọn lọc tại nhóm cacbonyl của xeton với NaBH4/CeCl3 để tạo một hợp chất B (C14H22O4Si). HO2C

O

A

O

Xử lý B với 1,1,1 – trimetoxyetan với sự có mặt của một vết (lượng rất nhỏ) axit khan nước tạo một chất trung gian C có thể chuyển vị kiểu Claisen khi nung nóng để tạo chất C. Phân tích phổ của C cho thấy sự hiện diện của một nhóm este trimetylsilyletyl và một nhóm este metyl a) Suy lụân các cấu tạo của các hợp chất B và C và chất trung gian dẫn đến C. Khử C với liti bo hydrua tạo thành rượu bậc nhất D(C16H26O4Si) có thể bị oxy hóa với pyridin clocromat chuyển thành F. Phản ứng của F với tác nhân Wittig G tạo thành hai đồng phân H và I. Sản phẩm chính H có hóa học lập thể E.

Ph3P

G

CHO

b) Nêu cấu tạo của các hợp chất D – I, cẩn thận để chỉ rõ hóa học lập thể chính xác của các đồng phân H và I. Phản ứng Wittig sau cùng với ylid chuyển hóa từ metyl triphenylphotphoni iodua tạo thành J. Chất này sau khi cắt este trmetylsilyletyl với tetra – n – butyl amoniflorua tạo hợp chất mong muốn K.

c) Nêu các cấu tạo để hoàn chỉnh sơ đồ của qúa trình tổng hợp.

BÀI GIẢI: Lưu ý: • Không cần qúa quan tâm đến có chế phản ứng do câu hỏi đã có gợi ý khá cụ thể.

• Sự oxy hóa với pyridin clocromat đáng chú ý ở chỗ trong điều kiện khan nước rượu bậc 1 chỉ bị oxy hóa thành andehit chứ không tạo thành axit cacboxylic.



• Sự chuyển đổi C thành D phải gồm có sự khử este metyl do D vẫn còn chứa silic. Nếu như este trimetylsililetyl bị khử sẽ không còn silic. • Cuối cùng, cũng cần lưu ý rằng bài này sử dụng cách kí hiệu cho tác nhân Wittig, nghĩa là cấu tạo với một liên kết đôi hình thức thay vì cấu tạo lưỡng cực thường dùng cho ylid. Mặt khác tác nhân G cũng cho phép làm tăng mạch cacbon của một andehit. Các phản ứng xảy ra như sau: Me3H2SiH2CCO2C

Me3H2SiH2CCO2C

O

O

A

O

B

OH

Me3H 2SiH2CCO2C

Me3H2SiH 2CCO2C

CH2OH

O

CO2Me

O

OH

C

D

Me3H2SiH2CCO2C

OH

Me3H2SiH2CCO2C

CHO

O

O

OH

OH

F

H

CH

HO2C Me3H2SiH2CCO2C

O O OH

K

OH

J

Các sản phẩm và qúa trình trung gian:



Me3H2SiH2CCO2C CHO

O

I

Me3H2SiH2CO2CC

Me3H2SiH2CO2CC

O

CH3

H H3CO

O

H+

CH3

H

OCH3

CH3 CH3

OCH3

Me3H2SiH2CO2CC

Me3H2SiH2CO2CC

O

O

CH3 OCH3

H3C

O H

CHẤT TRUNG GIAN CHO PHẢN ỨNG KIỂU CHUYỂN VỊ CLAISEN

Bài 59:


SỰ KHỬ:



(vi)

Li/NH3/t-BuOH

(i) OCH3

(vii)

Na/NH3/EtOH

(ii)

CO2Me

HN NH

Ghi chú: Di-imit: NH=NH được tạo thành do sự oxy hóa hydrazin O

LiAlH4/AlCl3 CO2H O (viii)

Zn-Hg/H+

(iii)

O NaBH4

(iv)

CHO

NH2NH2/OH-

(v)

CO2Me

H2/Pd

SƯ OXY HÓA: (ix)

(xiv) axit m-clopebenzoic CH2Cl2

KMnO4/H2O/OHto (xv) (x) H+/Cr2O72-/axeton

(i) B2H6 (ii) H2O2/OH-

(xvi) OsO4/Me3NO

OH (xi)

OH

piridin clocromat(PCC) CH2Cl2

(xii) (i) O3 (ii) Me2S (xiii)

(i) O3 (ii) KMnO4

CÁC PHẢN ỨNG KHÁC:



(xvii)

(xviii)

CO2H

t

O

(xxiii)

o

+

O

CO2H

O

CO2H

HO2C (xix)

to

t

o

CHO

(xxiv)

Ph3P CH2CH3

OH

CH3C O CCH3/piridin O O

(xxv) OH

(xx) O

axit axetic/H+

(xxvi)

HPh3P+ C CO2Me

PhS-

O

(xxi) CHO

OCH3

(EtO)2PCH2CO2Et/NaH

(xxvii)

OCH3O

CO2Me

(xxii) + O

BBr3/CH2Cl2

to CO2Me

OCH3 (xxviii)

H3C

CO2H

anhydrit axetic/to

CO2H

Ghi chú thêm: Trừ trường hợp (xiii), (xvi), còn lại học sinh phải biết được tên của chất ban đầu theo danh pháp IUPAC. Trừ trường hợp (xiii), (xiv), (xx), (xxii), (xxiii), (xvii) còn lại thì học sinh phải biết được tên của sản phẩm cũng theo IUPAC. BÀI GIẢI: SƯ KHỬ: (i)

(ii)

CO2H

OCH3 (iii)

(v)

(iv)

CO2Me

(vi) CO2Me

Nhớ: Chất khử XS có thể khử anken phân cực (vii)

(viii)

OH

SỰ OXY HÓA:



(ix)

(x)

COOH

CO2H

COOH (xi)

H

(xii)

O

CHO

+

O H

(xiv)

(xiii) O

O + CO2 (xvi) HO HO

(xv)

H H

OH

CÁC PHẢN ỨNG KHÁC: (xvii)

O O O

(xviii): Không phản ứng trừ khi ở nhiệt độ rất cao CO2Me (xix)

(xx)

(xxi)

(xxii)

O

CO2Me

CO2Me

CO2Me (xxiii)

H

(xxiv)

O O

H

O O C CH3

O

(xxv)

(xxvi) O

CH3 O OH

(xxvii)

OH O

(xxviii)

O O

H3C OH

Bài 60:

O

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1999-Thái Lan



a) Xystin (C6H12N2O4S2) là một axit diamino – dicacboxylic, là sản phẩm nhị hợp của L – xystein. Sản phẩm nhị hợp này có thể được tách đôi khi xử lý với một thiol như mercaptoetanol (HOCH2CH2SH) để cho L – xystein (C3H7NO2S). (i) Viết công thức cấu tạo của xystin với cấu hình tuyệt đối (ii) Vai trò của mercaptoetanol trong phản ứng này là gì? 1 mol xystin có thể được tách đôi nhờ xử lý với axit pefomic HCOO2H tạo thành 2 mol axit xysteic C3H7NO5S là một axit mạnh. (iii) Viết cấu tạo của axit xysteic tại điểm đẳng điện (iii) Khi một peptit gồm 2 mạch A và B liên kết nhờ một liên kết đơn disunfua giữa hai gốc xystein trong mỗi mạch được xử lý với axit pefomic thu được hai peptit mới A’ và B’ tại pH 7,0 với điện tích tổng cộng theo thứ tự bằng +5 và -3. Hãy tính điện tích tổng cộng của peptit ban đầu tại cùng pH. b) Khi peptit C (M = 465) được thuỷ phân hoàn toàn bằng dung dịch HCl trong nước thì trong dung dịch sau thủy phân thu được các lượng có số mol bằng nhau của glyxin (Gly), phenylalanin (Phe); axit aspactic (Asp), axit Glutamic (Glu) và một đương lượng amoniac (NH3). Khi xử lý C với enzym cacboxipeptidaza thu được axit glutamic và một tripeptit. Thuỷ phân một phần tripeptit trong axit cho một hỗn hợp sản phẩm, trong đó có hai chất được xác định là axit glyxilaspactic (Gly – Asp) và aspactilphanylalanin (Asp – Phe). (i) Từ các thong tin trên hãy suy ra trật tự của toàn bộ peptit C. (ii) Điểm đẳng điện gần đúng của peptit C (pH < 7; pH ≈ 7; pH > 7) là bao nhiêu? BÀI GIẢI: a) (i) NH3+ CO2-

S -

O2C

S NH3+

(ii) tác nhân khử (iii) Công thức cấu tạo NH3+ SO3HO2C

(iv) +4 b) (i) Gly – Asp – Phe – Glu. (iii) pH < 7 Bài 61: OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1999: a) Đề nghị một hay nhiều cấu tạo vòng với hóa lập thể có thể có của (D) – Tagalozơ trong dung dịch bằng công thức chiếu Harworth:



CH2OH O HO

H

HO

H

H

OH CH2OH

(D) – Tagalozơ b) Hai sản phẩm với cùng công thức phân tử C6H10O6 thu được khi D – arabinozơ được cho tác dụng với natri xianua trong môi trường axit rồi thủy phân kế tiếp cũng trong môi trường axit. Viết cấu tạo kèm hóa học lập thể có thể có của hai hợp chất và chúng được tạo thành như thế nào? CHO HO

H

1) NaCN / H+

HO

H

2) H3O+/to

H

?

+

?

OH CH2OH

(D) - arabinozơ c) Khi một disaccarit (có tính khử) là turanozơ được đem thủy phân, thu được D – glucozơ và D – fructozơ với số mol bằng nhau và bằng số mol saccarit đã dùng. Metyl hóa turanozơ với metyl iodua có mặt bạc oxit rồi thuỷ phân kế tiếp tạo thành 2,3,4,6 – tetra – O – metyl – D – fructozơ. Hãy đề xuất cấu tạo có thể có của turanozơ mà không cần xác định hóa học lập thể tại các vị trí anome.

BÀI GIẢI: a) Các công thức chiếu Harworth có thể có của Tagalozơ: CH2OH OH

O

CH2OH (OH) OH

H H

H

OH (CH2OH)

O

và

OH

OH (CH2OH)

OH CH2OH (OH)

OH

H

H

b) Các phản ứng xảy ra:



CHO HO H 1) NaCN/H+ H OH H OH CH2OH

H HO H H

H HO H H

CHO OH H OH OH CH2OH + CHO OH H OH OH CH2OH

H HO H H

CHO OH H OH OH CH2OH

+

COOH OH H OH OH CH2OH + COOH OH H OH OH CH2OH

H HO H H H3O+/to H HO H H

HO HO H H

CHO H H OH OH CH2OH

-H2O

H

CH2OH O H H OH

O

OH H

-H2O

H

OH

CH2OH O H OH OH

O

OH H

H

c) Công thức cấu tạo có thể có của turanozơ (không chú ý đến mặt lập thể tại các vị trí anome): O HO

OH(CH2OH)

HOH2C

CH2OH(OH)

OH O

HO

HO

O OH

Bài 62:

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1999: a) Hãy cho biết cách tổng hợp các hợp chất được đánh dấu bằng cách dùng bất kỳ vật liệu hữu cơ nào nếu ban đầu không đánh dấu. Được phép dùng bất kỳ chất vô cơ cần thiết nào dù có đánh dấu hay không (i) 1 – D – etanol (ii) (S) – CH3CHDCH2CH3 b) Clobenzen phản ứng với dung dịch NaOH đậm đặc trong nước dưới nhiệt độ và áp suất cao (350oC, 4500psi), nhưng phản ứng của 4 – nitroclobenzen xảy ra dễ dàng hơn (NaOH 15%, 160oC). 2,4 – Dinitroclobenzen thuỷ phân trong dung dịch nước của natri cacbonat tại 130oC và 2,4,6 – trinitroclobenzen thuỷ phân chỉ cần nước đun nóng. Sản phẩm của tất cả các phản ứng trên là các phenol tương ứng. (i) Xác định loại phản ứng trên và chỉ rõ cơ chế tổng quát của phản ứng này. (ii) 3 – nitroclobenzen phản ứng với dung dịch hydroxit trong nước nhanh hơn hay chậm hơn so với 4 – nitroclobenzen? (iii) 2,4 – Dinitroclobenzen phản ứng với N – metylanilin cho một amin bậc ba, hãy viết công thức cấu tạo của amin này. (iv) Nếu 2,4 – dinitroflobenzen phản ứng với các chất có tính nucleophin nhanh hơn 2,4 – dinitroclobenzen thì có thể thêm chi tiết gì vào cơ chế phản ứng trên? BÀI GIẢI: a)



(i) OH

O C H3C

H

1) LiAlD4 hay NaBD4 2) H3O+

H3C

D

1 - D - etanol

axetandehit

(ii)

C H

H

D

1) C6H5SO2Cl/piridin 2) LiAlD4 3) H3O+

C

H3C

CH2CH3

HO

C

H3C

CH2CH3

H

(S) - 2 -deuterobutan

(R) - 2 - butanol

b) (i) Phản ứng thế nucleophin trên nhân thơm Cơ chế tổng quát: X

X + Nu-

(1)

Nu-

Nu (2)

-

E

+ XE

E

X = Cl E = NO2 (1 – 3 nhóm) (ii) Chậm hơn (iii) Công thức cấu tạo: NO2 CH3 N O2N

(iv) Theo cơ chế phản ứng ở câu (i), bước (1) chậm hơn bước (2) nên bước (1) là bước quyết định tốc độ phản ứng.

Bài 63:

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1999: a) Xét hai phản ứng cộng dươi đây: Z R

I)

H+

(CH2)n

?

Nu: Z = O; Nu: = C; N; O; S; n = 2, 3, 4

Z

II) (CH2)n

H+

?

Nu: Z = N; Nu: = C; N; O; S; n = 2, 3, 4

(i)

Từ hai phản ứng có thể thu được các đồng phân lập thể nào của sản phẩm?



(ii)

Trong phản ứng (I), nếu Z = O và Nu: = NH2 thì cấu tạo của sản phẩm cuối cùng như thế nào? b) Dự đoán (một hay nhiều) sản phẩm từ phản ứng: HO

HCHO NHCH3

BÀI GIẢI: a) (i) Z-

ZH

R

R

(CH2)n Z

Nu R

I)

(CH2)n

+

(CH2)n

Nu Z

-

H+

+

ZH

R

Nu:

R

(CH2)n

(CH2)n

Nu

Nu

Đồng phân đối quang (ảnh) hay anome

H Z

Z

C

C

(CH2)n

(CH2)n

Nu

Z

Z-

+

II) (CH2)n

Nu

H+

C

Nu:

Z-

+ C

(CH2)n

H

(CH2)n

Nu

Nu

Đồng phân không đối quang (syn & anti) (ii)



OH R

(CH2)n O

NH

R

+

H+

(CH2)n

R

OH

NH2

+ H2O

(CH2)n

R

N

(CH2)n NH

b) HCHO HO

HO

N

NHCH3

+

N

CH3

CH3

OH

Bài 64:

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1999: a) Tính bazơ của một số hợp chất chứa nitơ có cấu tạo tương quan được nêu như sau: Hợp chất Cấu tạo pKa Hợp chất Cấu tạo NH2 Piridin 5,17 Anilin

pKa 4,58

Pirol

N H N

0,40

Xiclohexylamin

NH2

10,64

Pirolidin

H N

11,20

p-Aminopiridin

NH2

9,11

NH2

6,03

N

Morpholin Piperidin

O

NH

NH

8,33

mAminopiridin

N

11,11

So sánh và giải thích sự khác biệt trong tính bazơ của mỗi cặp sau: (i) Piperiđin / piridin (ii) Piridin / pirol (iii) Anilin / xiclohexylamin (iv) p – aminopiridin / piridin (v) morpholin / piperidin b) Sự khác biệt trong tính chất vật lý của hỗn hợp triệt quang (raxemic) axit cis – 2 – aminoxiclohexan – 1 – cacboxylic và axit 2 – aminobenzoic được nêu trong bảng Axit cis-2-aminoxiclohexan-1Axit – 2 - aminobenzoic cacboxylic Điểm nóng chảy (oC) 240 146 – 147 Tính tan trong: nước (pH = 7) tan Không tan HCl 0,1M rất dễ tan Không tan rất dễ tan Không tan Không tan rất dễ tan -1 Dải hấp thụ IR (thể rắn, cm ) 1610 - 1550 1690 pKa1 3,56 2,41 pKa2 10,21 4,85



(i)

Đề nghị các cấu tạo hợp lý của axit cis – 2 – aminoxiclohexan -1 – cacboxylic và axit 2 - aminobenzoictại các pH axit, trung tính và bazơ. (ii) Nếu điểm đẳng điện được định nghĩa là pH mà tại đó phân tử có điện tích tổng cộng bằng 0 thì hãy tính điểm đẳng điện gần đúng của axit – 2 – aminoxiclohexan – 1 – cacboxylic. BÀI GIẢI: a) (i) Piridin có tính bazơ yếu hơn piperidin vì đôi electron gây tính bazơ của piridin thuộc obitan sp2; nó bị giữ chặt và không sẵn sang để cho cặp electron như trường hợp piperidin với obitan sp3. (ii) Piridin có đôi electron (thuộc obitan sp2) sẵn sang để dùng chung với axit; trong khi pirol chỉ có thể kết hợp với proton khi đánh đổi tính thơm của vòng. (iii) Có hai lý do. Thứ nhất, nguyên tử nitơ trong anilin liên kết với nguyên tử cacbon ở trạng thái lai sp2 của vòng thơm, nguyên tử cacbon này có độ âm điện mạnh hơn nguyên tử cacbon ở trạng thái lai sp3 của xiclohexylamin. Thứ hai, các electron không liên kết có thể được phân tán trên vòng thơm. Các công thức cộng hưởng chỉ ra rằng có sự giảm mật độ electron tại nitơ. Vì vậy xiclohexylamin có tính bazơ mạnh hơn anilin: NH2

NH2

(iv)

(v)

NH2

Có thể xảy ra sự phân tán các electron không liên kết của nhóm –NH2 vào nhân. Hệ qủa là có sự tăng mật độ electron trên nguyên tử nitơ của dị vòng, do đó có sự tăng tính bazơ ở vị trí này. NH2

NH2 N

NH2

N

NH2

NH2

N

N

Piperidin có tính bazơ mạnh hơn morpholin. Nguyên tử oxy trong morpholin có độ âm điện lớn hơn nhóm metylen (ở cùng vị trí) của piperidin, vì thế mật độ electron trên nguyên tử nitơ của morpholin sẽ nhỏ hơn so với piperidin.

b) (i) CO2H NH3+

Tính axit

CO2NH3

+

trung tính

CO2NH2

tính bazơ

(ii) CO2H NH3+

(iii)

CO2NH3

+

Tính axit trung tính Điểm đẳng điện = (pKa1 + pKa2)/2 = 6,88

CO2NH2

tính bazơ

Bài 65:

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2000: (-)-Atractyligenin là một hợp chất hoạt động sinh học được cô lập từ cây gọi là Thistle chết choc. Người Zulu dùng nó để chữa bệnh nhưng thường gây hiểm họa chết người. Để có thể tạo một hợp chất tương đương có độc tính kém hơn, nay đã có nhiều phương pháp tổng hợp hóa học:



HO OH COOH (-)-Atractyligenin Br A

B C5H10O

C C5H8O

D

E

O

G

H C7H12O

Trong sự tổng hợp chất tương đương của (-) – Atractyligenin, hơp chất A đuợc dùng làm nguyên liệu đầu. Trước hết cho chất A tác dụng với dung dịch natri hydroxit trong nước tạo thành B (C5H10O). a) Hãy viết công thức cấu tạo của hơp chất B Khi cho hợp chất B tác dụng với kali dicromat trong dung dịch nước của axit sunfuric thu được C (C5H8O). b) Hãy viết công thức cấu tạo của hợp chất C Hoà tan hợp chất C trong toluene rồi sục khí hydro bromua qua dung dịch cho đến khi toàn bộ C phản ứng hết thu được hợp chất D. c) Hãy viết công thức cấu tạo của hợp chất D d) Hợp chất D có đồng phân lập thể không? Nếu có, hãy cho biết có bao nhiêu đồng phân lập thể? Cho hợp chất D tác dụng với dung dịch natri hidroxit trong etanol tạo thành hợp chất E, khi đun nóng sẽ chuyển vị thành chất F e) Hãy viết công thức cấu tạo của hợp chất E. f) Hợp chất F có đồng phân lập thể không? Nếu có, hãy cho biết có bao nhiêu đồng phân lập thể? Dung dịch hợp chất F tác dụng với kali pemanganat cho hợp chất G. Cuối cùng G được đun nóng hồi lưu trong etanol có mặt xúc tác axit sunfuric tạo thành hợp chất H. g) Hãy cho biết tên IUPAC của H Hợp chất H được cho tác dụng với 2 – metylbutylmagie bromua. Sau khi axit hóa, thu được một hỗn hợp các sản phẩm đồng phân I. h) Hãy viết công thức cấu tạo sản phẩm I (không xét đồng phân) i) Hãy trả lời các câu hỏi sau (i) Số đồng phân lập thể cô lập được của sản phẩm I là 2, 4, 6 hay 8? (ii) Tất cả các đồng phân lập thể cô lập được của sản phẩm I được tạo thành với số lượng bằng nhau, hay một phần có số lượng khác nhau hay tất cả có số lượng khác nhau? (iii) Trong các đồng phân lập thể cô lập được của sản phẩm I thì tất cả có cùng điểm nóng chảy hay tất cả có điểm nóng chảy khác nhau hay một số có điểm nóng chảy giống nhau? BÀI GIẢI: Công thức cấu tạo các chất như sau:



Br

O

OH

O

D

O

E

F * OH

O

OH

O

G

O

*

Br

C

B

A

O

H

* I

Chất D có 2 đồng phân đối quang Chất F có hai đồng phân hình học (i) Chất I có 4 đồng phân lập thể riêng biệt (ii) Cặp đồng phân không đối quang có lượng khác nhau. Cặp đối quang có lượng bằng nhau (iii) Cặp đồng phân không đối quang có điểm nóng chảy khác nhau. Cặp đồng phân đối quang có điểm nóng chảy bằng nhau. Bài 66: OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2000: Trong sự điều chế một dược chất, có ba chất trung gian được điều chế trong các phản ứng riêng biệt mô tả dưới đây: a) Hãy viết công thức và tên IUPAC của sản phẩm thu được trong phản ứng sau: NH2

1) HNO2 + H2SO4 2) CuCN + KCN

NO2

b) Hãy viết công thức theo cách không thể nhầm lẫn về mặt hóa lập thể và tên IUPAC đầy đủ của sản phẩm thu được khi (2S) – 2 – clorobutan phản ứng với natri metoxit trong một phản ứng kiểu SN2. c) Hãy viết các công thức của các sản phẩm thu được trong ba giai đoạn phản ứng sau đây và cho biết số đồng phân lập thể thu được ở giai đoạn cuối: O

1) H+ + HOCH2CH2OH

O O

2) Dư CH3MgI trong ete, rồi thêm nước 3) H3O+

BÀI GIẢI: a) NH2

HNO2 + H2SO4

NO2

N2+

CuCN + KCN

NO2

CN NO2

b) CH3 Cl CH2CH3 H

Na+OCH3-

CH3 H3CH2C OCH3 H (2R) - 2 - Metoxibutan

c)



O

O

H++ HOCH2CH2OH

O

O

O

CH3MgI (du)

O

OMgI H O 2

O

O

OH

ete

O

O

O

O

OH

H3O+

Chỉ một cấu tạo lập thể duy nhất Bài 67: OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2000: Một thành phần S của dầu hoa hướng dương có cấu tạo sau: H2C

OOC(CH2)7

C H

HC

OOC(CH2)7

C H

H2C

cis cis

C H

(CH2)7CH3 H2 C

C H

C H

cis

C H

(CH2)4CH3

OOC(CH2)18CH3

a) Có bao nhiêu đồng phân đối quang của S? Dùng dấu hoa thị (*) để chỉ ra các tâm đối xứng gương của phân tử, nếu có. b) S tác dụng với natri metoxit cho hỗn hợp 3 este metyl. Đề nghị tên của 3 este này. Dùng cách ghi Z, E nếu cần. c) Cho các este metyl chưa no tác dụng với ozon rồi với kẽm để xác định vị trí của các liên kết đôi trong phân tử. Viết công thức cấu tạo của 4 hợp chất có nhóm chức andehit. Viết tên IUPAC của chúng. Chỉ số xà phòng hóa của một chất béo được định nghĩa là số miligam kali hydroxit cần để thuỷ phân 1g chất béo. Chỉ số này được dùng để so sánh các khối lượng phân tử tương đối của chất béo. d) Hãy tính thể tích của kali hydroxit 0,996M cần dùng để xà phòng hóa 10,0g chất béo S e) Chỉ số xà phòng hóa của S là bao nhiêu? Chỉ số iot của chất béo được định nghĩa là số gam iot (I2) có thể tham gia phản ứng cộng với 100g chất béo. f) Hãy tính chỉ số iot của chất S. BÀI GIẢI: a) Các phân tử của chất thành phần S có hai đồng phân đối quang H2C HC* H2C

OOC(CH2)7

C H

OOC(CH2)7

C H

cis cis

C H C H

(CH2)7CH3 H2 C

C H

cis

C H

(CH2)4CH3

OOC(CH2)18CH3

b) Các công thức cấu tạo và tên gọi của este metyl là: O (Z) - metyloctadec-9-enoat

O O

(9Z;12Z) - metyloctadec-9,12-dienoat

O O O

metyl octadecanoat

c) Ozon phân S rồi tác dụng với Zn cho các andehit sau:



nonal

O

hexanal

O O metan dicacbadehit

O

O O metyl nonalat

O

d) Số mol KOH đã dùng nhiêu gấp 3 lần số mol triglixerit S n(S) = 10,0/885.402 = 11,29 (mmol) V(KOH) = 3 . n/V = 34,0mL e) Chỉ số xà phòng hóa = 3,40(mmol/g).56,11(g/mol) = 191 f) 112,9mmol S có chứa 3 . 112,9mmol liên kết đôi C = C Vậy m(I2) = 0,3388(mol) . 253,8(g/mol) = 85,98g ⇒ Chỉ số iot = 86 Bài 68: OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2001: Axit xitric (axit-2-hydroxy-1,2,3-propantricacboxylic) là axit sơ cấp của các loại cây thuộc họ cam, chanh và cũng góp phần làm nên vị chua đặc trưng của nó. Cách sản xuất thủ công nhất của nó là lên men mật mía hay tinh bột, họ sử dụng loại nấm Aspergillus niger tại pH = 3,5. Axit xitric được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, sản xuất nước ngọt và làm thuốc cắn màu trong công nghiệp phẩm nhuộm. Ngoài ra nó cũng là một chất trung gian quan trọng trong các qúa trình sinh hóa. a) Chất nào được sinh ra khi ta đun nóng axit xitric với axit sunfuric đặc ở 45 – 50oC. Hãy viết công thức cấu tạo và đọc tên của sản phẩm tạo thành theo IUPAC. Loại axit hữu cơ nào tham gia được phản ứng trên? Sau khi đun nóng axit xitric với axit sunfuric, người ta thêm vào anisol (metoxybenzen) vào hỗn hợp phản ứng và nhận được chất A(C12H12O5). • A tạo anhydrit khi đun nóng với anhydrit axetic • Để trung hoà 118mg A cần 20mL dung dịch KOH 0,05N • Cùng một lượng chất A như trên có thể phản ứng hết được với 80mg brom để tạo thành sản phẩm cộng b) Xác định công thức cấu tạo A c) Xác định các đồng phân có thể có của A sinh ra trong phản ứng trên, hãy xác định cấu dạng và viết tên IUPAC của chúng. d) Trong phản ứng brom hóa thì có bao nhiêu đồng phân lập thể của A được sinh ra. Hãy vẽ công thức chiếu Fischer của chúng. e) Xác định cấu hình tuyệt đối của các trung tâm bất đối trong các sản phẩm ở câu d Nếu trong phản ứng hình thành A ta thay anisol bằng chất khác như phenol hay resoxinol thì tương ứng ta thu được các chất B và C. B không cho phản ứng màu khi tác dụng với FeCl 3 nhưng C thì có. Trong cùng điều kiện phản ứng tạo thành 2 chất B, C thì hiệu suất tạo thành C cao hơn. f) Xác định công thức cấu tạo của B và C g) Phản ứng tạo thành A và B khác nhau ở điểm cơ bản nào? h) Lý do tại sao hiệu suất tạo thành C cao hơn tạo thành B BÀI GIẢI: a) Phản ứng

HO

H2C

COOH

C

COOH

H2C

COOH

H2C

H2SO4

C H2C

COOH O

+

H2O

+

CO

COOH

axit-1,3-pentadioic

Chỉ có các axit α - hydroxy cacboxylic mới tham gia phản ứng này



b) Khối lượng phân tử A = 236 20mL KOH 0,05M phản ứng đủ với 118mg A 1000mL KOH 1M phản ứng đủ với 118g A ⇒ A phải là axit 2 chức Khối lượng phân tử A = 236 80mg Br2 phản ứng đủ với 118mg A 160mg Br2 phản ứng đủ với 236mg A ⇒ A có chứa một liên kết đôi Trong phân tử A có chứa vòng anisol Nó lại được hình thành từ axit HOOC – CH2 – CO – CH2 – COOH Và có công thức phân tử C12H12O5 Do có sự cản trở không gian của các nguyên tử hydro trong anisol nên nhóm thế buộc phải nằm ở vị trí para so với nhóm –OCH3. Như vậy công thức cấu tạo của chất A sẽ như sau: COOH H3CO

COOH

Vì A tạo được anhydrit nên hai nhóm -COOH buộc phải ở cùng phía so với liên kết đôi. c) Các đồng phân của A OCH3

COOH

COOH axit-(E)-3-(2-metoxyphenyl)-2-pentendioic OCH3 COOH

COOH axit-(Z)-3-(2-metoxyphenyl)-2-pentendioic HOOC H3CO

COOH axit-(Z)-3-(4-metoxyphenyl)-2-pentendioic

d) Hai sản phẩm khi cho A tác dụng với brom H HOOCH2C

COOH Br Br

COOH Br H Br CH2COOH

OCH3

OCH3 2

1

Hai chất này là enantiome e) Cấu hình tuyệt đối tại các trung tâm lập thể COOH S H Br R HOOCH2C Br

COOH R Br H S Br CH2COOH

OCH3

OCH3 2

1

f) Công thức cấu tạo các chất B và C



CH2COOH

B

O

CH2COOH

O

HO

O

C

O

g) Trong sự hình thành chất A từ anisol thì hướng tấn công là vị trí para so với nhóm – OCH3. Tuy nhiên trong phản ứng tạo thành chất B từ phenol thì vị trí tấn công là ortho so với nhóm –OH. Sự khác nhau này là do sự cản trở không gian của các nguyên tử hydro trong nhóm –OCH3. Như vậy sự tấn công có thể xảy ra ở hai vị trí ortho và para nhưng hướng tấn công ortho được ưu tiên hơn do sản phẩm trung gian có thể vòng hóa được để tạo sản phẩm bền B. h) Phenol chỉ có 1 nhóm –OH trong vòng phenyl còn resoxinol thì lại có đến 2 nhóm –OH trong vòng phenyl mà hai nhóm này lại ở vị trí meta. Điều này dẫn đến vị trí 4 trong resoxinol có mật độ electron lớn đối với resoxinol. 5

OH

HO

6

4

1

3 2

OH

Như vậy thì trong cùng điều kiện phản ứng thì lượng sản phẩm C luôn nhiều hơn B Bài 69: OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2001: Etylen có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong việc sản xuất polyme và các monome quan trọng khác. Nó được sản xuất một lượng lớn bằng phương pháp crackinh nhiệt và crackinh xúc tác các ankan nhận được từ khí thiên nhiên và dầu mỏ. Trong sự có mặt của xúc tác bạc, etylen phản ứng với oxy để tạo thành chất P. Chất P khi đun nóng với H3O+ sẽ chuyển thành chất Q. Phổ cộng hưởng từ proton của P chỉ có duy nhất một tín hiệu còn Q thì lại cho 2 tín hiệu a) Xác định và hãy vẽ công thức cấu tạo hai chất P và Q Chất R nhận được khi P và Q phản ứng với nhau. R phản ứng được với SOCl2 để thu được chất S. Khi đun nóng với KOH trong ancol thì S tạo thành T. b) Xác định công thức cấu tạo của ba chất R, S và T Một hợp chất khác là benzen-1,4-bis(axetat) có thể được tổng hợp từ p – xylem. Qúa trình tổng hợp benzen-1,4-bis(axetat) đi qua nhiều hợp chất trung gian khác nhau và sử dụng nhiều tác nhân khác nhau và được cụ thể ở sơ đồ dưới đây: CH 3

CH 3 p - xilen

COOH CH 2

CH 2CN

CH 2Br ?

?

?

?

?

?

CH 2Br

CH 2CN

CH 2 COOH

COOCH3 CH 2 ? ? CH 2 COOCH3 Dimetybenzen-1,4bisaxetat

c) Xác định các tác nhân sử dụng trong qúa trình tổng hợp trên d) Có bao nhiêu pic mà ta có thể nhận ra được trong phổ 1H – NMR của dimetylbenzen – 1,4 – bisaxetat. Khi dỉetylbanzen – 1,4 – bisaxetat (được tổng hợp từ p – xylen) và hợp chất R (nhận được từ etylen) được đun nóng cùng nhau thì một polyme mới được hình thành. e) Vẽ công thức của polyme mới này f) Khi xử lý polyme này với các chất: i) KOH(aq); to, sau đó H+/H2O; ii) LiAlH4 thì chuyện gì sẽ xảy ra?



g) Khi vô tình đun nóng lượng dư dimetylbenzen – 1,4 – bis(axetat) với glyxerol thì ta thu được một polyme khác. Xác định công thức cấu tạo của polyme này và cho biết nó có thể dùng để kéo sợi được không?

BÀI GIẢI: a) H 2 C CH 2

+ 1/2O2

H 2C CH 2 O

+ H2 O

xt Ag 250 oC H+

H 2C CH 2 O P OH

HO Q

b) H 2C CH 2 + O P

O

CH2 Br

KOH/ancol

EtOH/H 2O CH2 Br

O S

Cl

O T COOH CH2

COOCH 3 CH2

H +/H 2O, t o

CH3OH, t o

hay: i) NaOH/H2O ii) H+ / H 2O CH2CN CH2

H+

KCN

peroxit CCl4

Cl

CH2CN

NBS

CH3

SOCl2

Cl

S

c)

OH

R

OH

R

Cl

O

HO

Q O

HO

CH3

OH

HO

COOH

p - xilen

CH2 COOCH 3 Dimetybenzen-1,4-bisaxetat

b) Ba tín hiệu: của nhóm –CH3; -CH2 và proton của vòng thơm c) Cấu trúc của polyme: H3C

C

O H2 H2 H2 C C O C C O

H2 C

H2 H2 C C O H

O

n

d) Các phản ứng: Polyme

Polyme

i) KOH/H 2O/t o ii) H + / H 2O LiAlH4

HOOCH 2C

CH2 COOH + HO

HOH2 CH 2 C

CH 2CH2 OH + HO

O

O

OH

OH

e) Nếu ta sử dụng glyxerol (một triol) sốthì liên kết giữa các mạch tăng lên. Nhóm hydroxyl bậc hai sẽ tạo nên một hệ mạng không gian ba chiều với cấu trúc có thể như sau:



H2 C

OH

HC

OH

H2 C

OH

Glyxerol O H2 C C

C H2

H H2 O C C

H2 C O

O

O C

C H2

C O CH2

CH2 C O O

Polyme này không thể sử dụng để kéo sợi được do cấu trúc của nó có qúa nhiều liên kết giữa các đoạn mạch. Tính chất đặc trưng của nó là tính chất kháng. Bài 70: OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2001: Một trong số những vấn đề nan giải của hóa hữu cơ là sự tổng hợp các dẫn xuất benzen hai lần thế thông qua phản ứng thế electrophin vào dẫn xuất benzen một lần thế. Bài này sẽ đề cập đến sự tổng hợp Tramadol, một loại dược phẩm dùng để giảm đau được mô tả dưới đây. Bước đầu tiên của qúa trình này là: HSbF6

Phenol

A

halogen

A cho hai pic có cường độ như nhau ở điểm có khối lượng phân tử tương ứng là 172 và 174 trong phổ khối lượng. Nó tạo ra một hỗn hợp ba dẫn xuất mononitro đồng phân khi ta nitrat hóa trong những điều kiện êm dịu. a) Viết công thức cấu tạo A. Đâu là sự chọn lọc hướng phản ứng trong phản ứng chuyển từ phenol thành A? Đâu là điểm mấu chốt của phản ứng? CH ) so / NaOH THF / toluen Xét chuỗi phản ứng sau: A (   → B Mg /  → C Phổ khối lượng của B chỉ ra hai pic có cường độ như nhau ở điểm có khối lượng phân tử tương ứng là 186 và 188. b) Xác định công thức cấu tạo của B và C. Khả năng phản ứng của chất B thay đổi như thế nào khi nó chuyển thành chất C? Một chất trung gian D cần thiết trong qúa trình tổng hợp Tramadol đã nhận được qua sơ đồ sau: 3 2

Xiclohexanon

4

parafomandehit dimetylamin

D (C 9H 17 NO) (tan trong HCl)

thủy phân C

+

D

[E]

Tramadol

c) Cho biết công thức của chất D và sản phẩm Tramadol d) Cho biết cấu hình ở các trung tâm lập thể có thể có của Tramadol BÀI GIẢI: a) Từ các thông tin về phổ khối lượng mà đề bài đã cho thì sản phẩm nhận được khi halogen hóa phenol với xúc tác HSbF6 là m – bromphenol. Sự brom hóa trực tiếp vào phenol sẽ cho các dẫn xuất ở vị trí ortho và para vì nhóm –OH là nhóm thế loại I



b)

Các phản ứng xảy ra: OCH 3

OH

OH

(CH 3 )2 SO 4

xt HSbF6 Br 2

Mg/THF/toluen

NaOH

Br

OCH3

Br

MgBr

Hợp chất B có thể tham gia được phản ứng thế nucleophin ở cacbon mang nguyên tử brom. Còn hợp chất C thì lại có sự tồn tại của cacbanion nên sẽ tham gia phản ứng thế electrophin. Như vậy sự chuyển hợp chất B sang hợp chất C sẽ dẫn đến sự nghịch đảo lại khả năng phản ứng. c) O

O CH 2O

N

(CH 3 )2 NH

CH3 CH3

D OH

O

OH

N

+ MgBr C

CH 3 OH

CH 3

N

D

CH3 CH3

Tramadol

d) HO

PhOCH3 N(CH3 )2 H

HO

PhOCH3 H N(CH3 )2

HO

PhOCH3 H N(CH3 )2

HO

PhOCH3 N(CH3 )2 H

Tramadol có hai nguyên tử cacbon bất đối nên có hai cặp đồng phân lập thể Bài 71: OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2001: Các xetoeste là những phân tử có hai nhóm chức cực kỳ hoạt động và là những tác nhân quan trọng trong sự tổng hợp các hợp chất có tính đặc thù lập thể cũng như các hợp chất dị vòng. a) Xetoeste có công thức phân tử C5H8O3 có hai đồng phân X và Y. Xác định các công thức phân tử có thể có của chúng. Mỗi este này đều đầu tiên cho phản ứng với benzoyl bromua trong sự có mặt của CH 3ONa và sản phẩm thu được được đun nóng với 1 hay 2 đương lượng bazơ mạnh (ví dụ như liti diisopropylamit LDA) và tiếp theo là một đương lượng CH3I Sản phẩm của bước thứ hai này đều được thủy phân trong môi trường HCl b) Viết các phản ứng xảy ra c) Sản phẩm cuối của xetoeste X là một hợp chất trung tính (có công thức phân tử C 11H14O) còn xetoeste Y cho một xetoaxit (có công thức phân tử C12H14O3). Hãy giải thích sự khác nhau này. d) Xetoeste X cho các phản ứng khác nhau tùy thuộc vào lượng LDA sử dụng. Hãy giải thích kết qủa thu được khi: (i) Sử dụng một đuơng lượng LDA (ii) Sử dụng hai đương lượng LDA BÀI GIẢI:



a) Công thức phân tử của các xetoeste là C5H8O3. Vì X và Y là xetoeste nên chúng buộc phải có nhóm chức xeton (C – CO – ) và nhóm chức este (C – COO – ). Tổng số nguyên tử của cả hai đơn vị này là C4O3. Như vậy chỉ có thể có hai nhóm đính với đầu este : metyl hoặc etyl. Như vậy xetoeste ban đầu có thể có một trong ba công thức cấu tạo sau: H2 C

H3 C

O

O

C

C

O O

CH3

H3 C

I

O H2 C

C

C

O

CH 3

II

H3 C

O

O

C

C

O

H2 C

CH 3

III

b) Phản ứng của các xetoeste tương ứng: H 3C

H2 C

O

O

C

C

O

CH3

I

CH 3ONa PhCH 2Br

H C

H3 C

O

O

C

C

O

CH 3

CH 2Ph

Xetoeste C12H 14O3 CH 3

1 equiv LDA H3 C MeI

C

O C

O C

O

CH 3

H +/H

o 2O/t

H3 C

CH 2Ph

CH 3

O

O

C

C

C

O

H

H2 C

CH3

CH 2Ph

Xetoaxit C12H14O3

H 3C

O

O

C

C

H2 C

O

CH 3

III

CH3ONa PhCH2Br

H2 C

O

O

C

C

H2 C

O

CH3

CH2 Ph CH3

1 equiv LDA HC MeI

O C

O C

CH3 O

H2 C

CH3

H+/H2O/t o

CH2 Ph

HC

O

O

C

C

O

CH2 Ph

Xetoeste C11H 12O3

Đối với chất II:



O H3 C

C

O H2 C

NaOMe

H3 C

C

O

CH3

O

CH 3

PhCH2Br

O

2 equiv LDA MeI

C

O H C

C

1 equiv LDA MeI

CH 2Ph O H2 C

C

CH 3

O H C

C

O

CH 3

H3 C

O

CH 3

O

C

C

C

CH 2Ph

H2 C

C

CH 3

H+/H2O/to

O H C

C

O

H

H 3C

O

CH3

O

C

C

C

β-xetoaxit - CO2

- CO2

O C

H2 C

H2 C

O

CH2 Ph

CH 2Ph

β-xetoaxit

H2 C

CH 3

CH 2Ph

H+/H2O/to O

O

Ph

CH 3

(C11H14O)

H 3C

O

CH3

C

C H

H2 C

Ph

(C11H14O)

• Chất I cho sản phẩm cuối cùng là một xetoaxit có công thức phân tử là C 12H14O3 ứng với công thức của xetoaxit nhận được từ chất Y. Vậy công thức cấu tạo của chất Y là công thức I. • Chất II cho sản phẩm cuối cùng là một chất có tính chất trung tính với công thức phân tử là C11H14O ứng với công thức của chất nhận được từ X. Vậy công thức cấu tạo của chất X là công thức II. • Chất III cho sản phẩm cuối cùng là một xetoaxit có công thức C11H12O3 không hề ứng với một trong các công thức nào ở trên.


H


c) Chất β - xetoeste nhận được dễ bị thủy phân trong môi trường axit ra β - xetoaxit, chất này dễ tham gia phản ứng decacboxyl hóa qua trạng thái chuyển tiếp vòng 6 trung tâm cho ra sản phẩm trung tính. H

H2 C

O

O

C

C

H2 C

H

C

C

CH2 Ph

O

CH

CH3

H3 C

O

+ CO2

H

CH2 Ph

O H 3C

H2 C

C

H2 C

CH 2Ph

d) i) Khi sử dụng một đương lượng LDA thì hợp chất X sẽ tạo ra monoanion như hình vẽ: O H3 C

O H2 C

C

C

O O

CH3

1 equiv LDA

H3 C

C

O H C

C

O

CH 3 i

O

CH 3

i) Khi sử dụng hai đương lượng LDA thì sẽ tạo ra dianion như hình vẽ: O H3 C

O H2 C

C

C

O O

CH 3

Bài 72:

2 equiv LDA

H 2C

C

O H C

C

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2002: Lactozơ (đường sữa) được sản xuất ở hầu hết các trang trại trên khắp đất nước Hà Lan, nó được sản xuất từ váng sữa (sản phẩm phụ trong qúa trình sản xuất phomát). Lactozơ có nhiều ứng dụng rộng rãi trong thức ăn cho trẻ em và trong các loại dược phẩm. Nó là một disaccarit được hình thành từ một đơn vị D – galactozơ và D – glucozơ. Công thức chiếu Haworth của nó được chỉ ra dưới đây. Phía bên trái của công thức là đơn vị D – galactozơ. CH 2OH O OH OH

OH O

OH

OH O

OH

OH

1) Hãy vẽ công thức chiếu Fischer cho D – galactozơ và D – glucozơ Sự thủy phân lactozơ trong môi trường axit dẫn đến sự tạo thành D – galactozơ và D – glucozơ. 2) Dựa vào công thức của lactozơ hãy chỉ ra: a) Nguyên tử oxy mà ở đó sẽ có thêm proton sau khi lactozơ bị thuỷ phân b) Liên kết C- O nào bị phá vỡ trong phản ứng thuỷ phân c) Nguyên tử cacbon nào sẽ bị khử khi phản ứng với thuốc thử Fehling Sự thủy phân lactozơ có thể kết hợp được với phản ứng hydro hóa khi ta sử dụng xúc tác kim loại, điều này dẫn đến sự tạo thành ancol đa chức là sorbitol và galactitol, chúng cũng đã được biết dưới hai cái tên tương ứng là gluxitol và dulcitol. 3) Hãy vẽ công thức chiếu Fischer của hai ancol đa chức này và cho biết chúng có hoạt động quang học hay không? Trong công nghiệp, qúa trình sản xuất lactozơ chịu phản ứng đồng phân hóa thành lactolozơ, đây là một loại dược phẩm dùng để chữa các bệnh về ruột. Sự hydro hóa lactozơ dẫn



đến lactitol, một poliol – C12 với ít calori và có độ ngọt cao. Cả hai qúa trình này đều được thực hiện ở Hà Lan. 4) a) Vẽ công thức Haworth của lactolozơ (lưu ý rằng phần glucozơ trong lactozơ đã bị đồng phân hóa thành fructozơ). b) Vẽ công thức chiếu Haworth của lactitol. BÀI GIẢI: 1) Công thức cấu tạo của D – galactozơ và D – glucozơ là: CHO

CHO H HO H H

OH H OH OH CH 2OH

D – glucozơ

H HO HO H

OH H H OH CH 2OH

D – galactozơ

2) a CH 2OH O OH

c OH

O

OH

OH b

OH

3)

OH O

OH CH 2OH

CH 2OH H HO H H

H HO HO H

OH H OH OH CH 2OH

OH H H OH CH 2OH

Sorbitol (hoạt động quang học) Galactitol (không hoạt động quang học) 4) CH 2OH O OH

OH O

OH

OH

CH 2 OH O OH CH 2OH

O

OH

OH

OH OH

OH

OH

Lactitol CH 2OH O OH OH

O

OH OH

OH O

CH 2OH

CH 2 OH

Lactolose (f uranose) OH CH2 OH O

OH Lactolose (pyranose)

Bài 73:

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2002: Sự phát triển của các loại dược phẩm mới phụ thuộc chủ yếu vào tổng hợp hữu cơ. Phương pháp chỉnh lại phân tử (fine-tuning) được sử dụng để có thể nhận được các tính chất như mong muốn. Sau đây là qúa trình tổng hợp thuốc gây mê cục bộ proparacaine (còn được gọi là proxymetacaine), chất này được sử dụng để điều trị các bệnh về mắt. 1. Hoàn thành qúa trình tổng hựop bằng cách viết công thức cấu tạo các chất A, B, C, D và E



O OH HNO3

n-C 3H 7 Cl

A

baz

HO

B

SOCl2

C

HOCH 2CH2 N(C 2H 5) 2

D

H 2 /Pd(C)

E

Tất cả đều là các sản phẩm chính 2. Khi ta nitro hóa axit - m – hydroxybenzoic thì thu được những sản phẩm nào? 3. Khi t – C4H9Cl được sử dụng ở bước 2 thay cho C3H7Cl thì điều này sẽ dẫn tới: a) Một sản phẩm tương tự B (nếu điều này đúng hãy viết CTCT sản phẩm) b) Không có phản ứng c) Sự phân hủy t – C4H9Cl d) Một phản ứng thể SE Hãy chọn câu trả lời đúng BÀI GIẢI: 1) Công thức cấu tạo các chất từ A đến E: O

O O 2N

O 2N

OH

H3 CH 2 CH 2CO

HO A

O O2 N

OH

H 3CH2 CH 2 CO

B

O O2 N

C O

H 2N

OCH2 CH 2N(C 2 H5 )2

H 3 CH 2CH 2CO

Cl

H3 CH2 CH 2 CO

D

OCH 2CH2 N(C2 H 5) 2 E

2) Công thức cấu tạo các sản phẩm: NO2 O

O OH

OH

+ O2 N

OH

OH

3) c

Bài 74:

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2002: Protein hiện diện trong hầu hết các tế bào sống và đóng một vai trò quan trọng trong hóa học của sự sống. Nó được tạo thành từ các đơn vị cấu trúc là các axit - α - aminocacboxylic. Peptit là cac protein “thu nhỏ” với một vài aminoaxit. Liên kết peptit là các liên kết amit được hình thành từ sự ngưng tụ của nhóm amin của aminoaxit này với nhóm cacboxyl của aminoaxit kế cận. 1. Peptit nào nhận được từ phenylalanine F và alanin A? Chỉ ra cấu trúc của chúng. Ph H2 N

F

COOH

CH3 H 2N

A

COOH

H 2N

G

COOH

H 2N

L

COOH

Trong phương pháp phân tích cấu trúc peptit thì việc nhận diện aminoaxit đầu N và đuôi C đóng vai trò cực kỳ quan trọng. Phương pháp Sanger giúp ta nhận diện được aminoaxit đầu N bằng cách xử lý aminoaxit với 2,4-dinitroflobenzen trong môi trường kiềm yếu, sau đó là thuỷ phân toàn bộ chuỗi peptit với xúc tác axit. Aminoaxit đầu N sẽ tạo ra kết tủa màu vàng và dễ



dàng được nhận diện bằng phương pháp sắc ký giấy. Sanger đã được trao giải thưởng Nobel năm 1958 và 1980. 2. Viết phản ứng xảy ra khi ta sử dụng tác nhân Sanger (để cho gọn ta viết aminoaxit đầu N có công thức là H2NR) để nhận diện aminoaxit đầu N. Với aminoaxit đuôi C, chứa nhóm chức –COOH tự do trong peptit được phân lập bằng cách sử dụng enzym cacboxipeptidaza để thủy phân, enzym này chỉ thủy phân aminoaxit ở cuối mạch. Đối với một tetrapeptit chứa cac aminoaxit F, A, glyxin G và leuxin L thì phương pháp thủy phân bằng enzym cacboxipeptidaza thì aminoaxit đuôi C được nhận diện là F. phương pháp Sanger cho biết aminoaxit đầu N được nhận diện là G. 3. Đề nghị công thức cấu tạo của peptit. Hãy viết các công thức cấu tạo của chúng. BÀI GIẢI: 1. Công thức của các peptit nhận được: Ph H N

H2 N

O OH

H N

H 2N O AF

O FA

Ph

O OH

H N

H 2N O FF

Ph

O OH

H 2N

Ph

2. Phản ứng xảy ra: F

O OH

O AA

NO 2

NO 2 O 2N

H N

+

2H 2NR

O 2N

NHR +

RNH 3+F-

3. Không thể biết được thứ tự hai aminoaxit giữa là AL hay LA nên peptit ban đầu có có thể có cấu tạo như sau: GALF hoặc GLAF.

Bài 75:

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2003: Coniin là hợp chất rất độc được tìm thấy trong cây độc sâm (conium maculatum). Triết gia cổ đại người Hy Lạp Socrates đã bị giết bởi chất này. Coniin là một hợp chất chứa nitơ và là một ancaloit. Xác định hóa tính và hóa lập thể của coniin bằng cách hoàn thành các chuỗi phản ứng sau. Vẽ CTCT A, B, C.

Hofmann exhaustive methylation: sư metyl hóa triệt để theo Hofmann Optically active: hoạt động quang học BÀI GIẢI:



Bước oxy hóa bằng KMnO4 tham khảo trong tài liệu: A. M. Castano, J.M. Cuerva, A. M. Echavarren, Tetrahedron Letters, 35, 7435-7438 (1994) Bài 76: OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2003: Hợp chất Cistus L có mùi thơm, có trong các nhánh cây bụi và là thành phần chính của hoa Hy Lạp. Nó hay được tìm thấy ở đồi và các sườn dốc đá, ngoài ra nó còn được tìm thấy ở các rừng thông. Trong y học dân gian, nhánh hoa của Citrus monospeliensis được dùng để trị bệnh suyễn còn lá được dùng thay thế trà. Flavonoid được phân lập rất rộng rãi từ thực vật dưới dạng glycozit hay dạng tự do aglycon (hợp chất sinh ra khi thuỷ phân glycozit). Chúng có một ứng dụng rộng rãi trong các tính chất dược lý bao gồm: kháng vi sinh vật, kháng u, kháng độc, ức chế enzym và tăng cường các hoạt động mạch máu. Apigenin là một loại flavonoid hay gặp và có công thức cấu tạo như sau:



1) Viết công thức cấu tạo của các sản phẩm B và C

excess: lượng dư 2) Apigenin có tạo thành một liên kết hydro giữa nhóm hydroxyl phenolic của C5 và nhóm cacbonyl của C4. Phổ 1H – NMR của proton phenolic ở C5 sẽ bị dịch chuyển do liên kết hydro về phía: a) trường yếu b) trường mạnh c) không bị dịch chuyển 3) Khi đun nóng với dung dịch NaOH 2M, apigenin sinh ra hai sản phẩm D và E. Hợp chất D (C6H6O3) cho phản ứng dương tính với FeCl3 và phổ 1H – NMR chỉ gồm một pic duy nhất của hệ thơm (phổ I). Hợp chất E (C9H12O2) cũng cho phản ứng dương tính với FeCl3. Trong phổ 1H – NMR thì phần không thơm cho hai vân ba và một pic nhiều vân trong khi đó phần không thơm chỉ gồm một vân đôi (phổ II). Viết công thức cấu tạo của D và E 4) Sử dụng mũi tên hãy chỉ ra ba nguyên tử cacbon ở công thức C sẽ cho ra ba pic đặc trưng trong phổ 13C – NMR khác với phổ 13C – NMR của B.



BÀI GIẢI:



1)

2) Trường yếu, bởi vì phổ 1H – NMR của proton phenolic luôn dịch chuyển về phía trường yếu khi proton này chịu ảnh hưởng của liên kết hydro. 3) Công thức cấu tạo của các chất như sau:

4) Các nguyên tử cacbon thoả mãn yêu cầu đề bài là:

Bài 77:

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2003: Peptit là các polyamit mạch thẳng sinh ra bằng các liên kết “đuôi nối với đuôi” của các aminoaxit có cấu hình L (tức S). 1) Các dipeptit nào có thể được tạo thành bằng cách ngưng tụ L – alanin và L – phenylalanin? Sử dụng các công thức lập thể trong câu trả lời. 2) Sự kéo dài từng phần mạch peptit hầu hết luôn bắt đầu từ nguyên tử C của các aminoaxit bậc ba (sử dụng ở dạng este) liên kết với mỗi đơn vị aminoaxit kế tiếp (sử dụng ở dạng dẫn xuất



thế ở Nitơ) dẫn đến sự thay thế nguyên tử N - thế trước khi đơn vị kế tiếp được gắn vào. Dẫn xuất thế thường được sử dụng là các nhóm ankoxy cacbonyl ROCO – và dẫn xuất cacbamat của nó. Hãy giải thích lý do tại sao sự hiện diện của nhóm thế (nhóm bảo vệ) của nguyên tử nitơ amin làm trở ngại việc tạo liên kết amit với nhóm cacboxyl. a) Vì nitơ bây giờ chỉ còn có 1H b) Vì nhóm bảo vệ có mật độ electron ít hơn nguyên tử nitơ. c) Vì nhóm bảo vệ chắn sự tấn công của nhóm cacbonyl d) Vì sự kháng tĩnh điện e) Vì nó vốn đã là một amit. 3) Vẽ các công thức cộng hưởng của một nửa nhóm amit. Sử dụng các ký hiệu lập thể và các mũi tên để chỉ rõ sự chuyển dịch electron. 4) Tác nhân nào dưới đây sẽ được sử dụng để gắn nhóm benzylcacbamat vào một amin (nhóm Bergmann – Zervas). Viết phản ứng. a. C6H5CH2OCONH2, b. C6H5CH2OCO2CH3, c. C6H5CH2OCO2C(CH3)3, d. C6H5CH2OCOCl, e. C6H5OCOCl 5) Việc loại nhóm bảo vệ ankoxycacbonyl thường kèm theo phản ứng cắt mạch dưới tác dụng của các axit theo sơ đồ:

Xếp khả năng tăng dần tính hoạt động của các cacbamat sau đây dưới tác dụng của axit:

BÀI GIẢI: 1. Công thức cấu tạo các peptit có thể có:



Các dipeptit vòng (dixeto piperazin) cũng được chấp nhận:

2. Câu trả lời tốt nhất là 5 và 2 3.

4. Tác nhân e (benzylclofomiat) sẽ phản ứng với amin theo sơ đồ sau: 5. Nếu chúng ta giả thiết trạng thái chuyển tiếp có tạo thành ion cacboni thì chất nào tạo thành ion cacboni dễ dàng nhất thì tính bền cũng tỉ lệ thuận với khả năng đó. Trong chất D thì có sự giải toả electron mạnh nhất:

và khó nhất ở A:

Giải thích tương tự ta thấy cation tạo thành từ B bền hơn C. Như vậy thứ tự sẽ là: D>B>C>A

Bài 78:

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2003: Oleuropein (A) có công thức cấu tạo như sau với R là nhóm ankylpolyphenolic:



1) Sự thuỷ phân có xúc tác axit của oleuropin cho ra glucozơ và hai hợp chất khác gồm: polyphenolic (A1) và một monoterpenoid (A2). Hãy sử dụng mũi tên để chỉ vào công thức của oleuropin. a) Nguyên tử oxy sẽ bị proton hóa trong phản ứng thuỷ phân xúc tác axit để tạo ra polyphenolic A1. b) Liên kết C – O bị phân cắt để tạo ra glucozơ. 2) Ở phổ khối của A1, pic tương ứng với ion phân tử có m/z = 154. Phổ 1H – NMR của (A1) cho dưới đây. Nhóm proton hydroxyl đã tham gia phản ứng trao đổi nên không có mặt trong các pic trên.

Với những thông tin trên hãy chỉ ra A1 là chất nào trong ba chất sau?

3) Từ công thức cấu tạo của A1 hãy chỉ ra proton nào của A1 phù hợp với các tín hiệu trên phổ 1H – NMR.

BÀI GIẢI:



Công thức cấu tạo đúng là C Bài 79: OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2003: Người ta cho biết rằng sự cộng hợp brom vào nối đôi xảy ra theo hướng lập thể anti Viết sản phẩm phản ứng khi ta tiến hành phản ứng cộng brom vào các anken sau. Hãy sử dụng công thức chiếu Fischer để viết cấu tạo sản phẩm. Đánh dấu * vào các nguyên tử cacbon bất đối:

BÀI GIẢI:



Yes: có tính quang hoạt No: không có tính quang hoạt

Bài 80:

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2003: Một ankin A quang hoạt có %C = 89,5% và 10,4%H. Sau khi đã hydro hóa hoàn toàn bằng Pd/C thu được 1 – metyl – 4 – propylxiclohexan. Khi cho A phản ứng với CH 3MgBr ta không thu được sản phẩm khí. Hydro hóa A trên xúc tác Lindlar tiếp theo là ozon phân và phản ứng với KMnO4 sinh ra B, chất này cho một pic ở 207ppm trong phổ 13C – NMR. Sản phẩm B phản ứng với I2/NaOH cho ra kết tủa màu vàng. Lọc kết tủa, axit hóa dịch lọc thu được sản phẩm C quang hoạt không có pic ở 175ppm trong phổ 13C – NMR. Xác định công thức cấu tạo A, B, C. BÀI GIẢI:



Bài 81:

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2003: Lipaza là các enzym thuỷ phân các liên kết este trong phân tử triaxylglyxerol trong khi các proteaza chỉ thuỷ phân các liên kết amin trong protein và peptit. Hợp chất hạn chế được sự thuỷ phân các triaxylglyxerol và peptit có thể có ích trong việc điều trị nhiều loại bệnh tật khác nhau. Chúng ta sẽ tiếp cận sự phát triển của việc hạn chế hiệu qủa của enzym serin proteaza bao gồm sự thay thế liên kết amit bị đứt bằng nhóm cacboxyl đã được hoạt hóa. Kết qủa là nhóm hydroxyl ở phía hoạt hóa của enzym sẽ phản ứng với nhóm cacbonyl đã được hoạt hóa sinh ra sản phẩm cộng bền vững axyl enzym và chất này không bị thuỷ phân tiếp nữa. 1. Sắp xếp các nhóm sau đây theo thứ tự giảm dần hoạt tính phản ứng với nhóm hydroxyl của serin

2. Tetrahydrolipsatin là một chất kháng protein của loại enzym lipaza tiêu hóa (trong y học nó được sử dụng để chống béo phì). Chỉ ra bằng mũi tên nhóm cacbonyl của tetrahydrolipsatin bị tấn công bởi tâm hoạt động của serin lipaza.

3. Este và amit có thể bị thuỷ phân dưới tác dụng của axit hay bazơ. Xếp khả năng thuỷ phân của hợp chất này theo thứ tự giảm dần khi ta thuỷ phân trong môi trường bazơ.



BÀI GIẢI:

Bài 82:

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2004: Loại dược phẩm được sử dụng nhiều nhất trong tất cả mọi thời đại là axit axetylsalixilic (ASS), nó được bày bán rộng rãi trên thị trường dưới tên thương mại là aspirin để làm thuốc chống nhức đầu. Cái tên aspirin là do một công ty ở Đức đề xuất năm 1899. ASS có thể được tổng hợp bằng con đường sau đây:

1) Viết công thức cấu tạo của A, B, C và ASS. 2) Xác định các mệnh đề sau có liên quan đến axit salixilic là đúng, sai hay không đủ cơ sở để kết luận? a) ASS tan nhiều trong nước có pH = 2 hơn là pH = 9 b) Phản ứng thế electrophin có thể xảy ra ở vị trí ortho của nhóm –COOH c) Bazơ liên hợp của nó khó tan trong nước hơn axit. d) Phổ NMR của hợp chấ này chỉ cho ta thấy được hai tín hiệu của nhóm –CH vòng thơm. e) Phổ 1H – NMR trong D2O/DMSO cho ta một hỗn hợp gồm 5 tín hiệu. Một trong những loại dược phẩm đầu tiên được tổng hợp là phenacetin, chất này trở nên thông dụng bắt đầu từ năm 1888 là một loại thuốc giảm đau nhẹ. Do có phản ứng phụ nên nó đã bị cấm lưu hành trên thị trường từ năm 1986. Phenancetin E có thể được tổng hợp từ sơ đồ sau:



Phổ 1H – NMR của E có dạng như sau:

3) Viết công thức cấu tạo các chất từ A đến E và chỉ ra các proton nào của E tương ứng với các vạch phổ đã cho. 4) Bây giờ chúng ta sẽ so sánh axit axetylsalixilic ASS và phenancetin E, các mệnh đề sau đây là đúng hay sai hay không đủ cơ sở để quyết định? a) Ở pH = 9 thì phenacetin phân cực hơn ASS. b) Cả hai chất này đều có thể bị deproton hoá bằng NaHCO3 c) Không có chất nào quang hoạt cả. d) Trong phương pháp sắc ký bản mỏng bằng silicagel với dung môi là 5% axit axetic trong etyl axetat thì gía trị Rf của phenacetin lớn hơn so với ASS.

BÀI GIẢI: 1) Phản ứng đầu tiên là phản ứng Kolbe – Schmidt, tiếp theo là phản ứng proton hóa, sau phản ứng này thì axit salixilic B được hình thành. Phản ứng với anhydrit axetic sẽ dẫn đến việc tạo thành axit axetylsalixilic ASS.



2) a.; b.; c.; d.: sai; e: đúng 3) Các phản ứng xảy ra như sau: khử nhóm nitro thành amin (A), axyl hóa (B) và tiến hành phản ứng sunfo hóa ở vị trí para thu được C (dựa trên phổ NMR thì sản phẩm tạo thành không phải là thế ở ortho vì điều đó sẽ dẫn đến 4 tín hiệu CH (xem phổ). Phản ứng với NaOH dưới điều kiện khắc nghiệt sẽ dẫn đến sự hình thành phenol D và sự ete hóa theo Williamson sẽ dẫn đến sự tạo thành chất E.

Phổ NMR:

4) a,b: sai;

c, d, e: đúng Bài 83: OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2004: Nhóm cacbonyl C=O là một nhóm chức có khả năng tham gia nhiều phản ứng hóa học. Nó có thể tham gia các phản ứng hình thành liên kết C – C. Phản ứng tách loại proton ở vị trí α dẫn đến sự tạo thành enolat và sự tấn công của một nhóm nucleophin vào nguyên tử C của nhóm cacbonyl là hai phản ứng quan trọng nhất của nhóm C=O.

Một số lượng lớn các phản ứng chọn lọc lập thể và chọn lọc vùng đã được nghiên cứu dựa trên hai phản ứng này, đặc biệt là khi nhóm cacbonyl không đối xứng. Trong phản ứng ankyl hóa chọn lọc vùng của 2 – metylxiclohexan (chỉ xem xét phản ứng monoankyl hóa).

LDA: liti diisopropylamit; Pr2NLi: một bazơ mạnh nhưng không mang tính nucleophin Room temperature: nhiệt độ phòng 1) Viết công thức cấu tạo của A, B, A‘, B’ (không cần chú ý đến mặt lập thể) và dưới các điều kiện phản ứng đã cho hãy giải thích kết qủa thu được.



2) Tại sao ta không thể sử dụng butylliti (BuLi) để làm tác nhân loại proton. Phản ứng ankyl hóa trực tiếp các enolat thì thường không được sử dụng để ankyl hóa hợp chất cacbonyl vì dẫn đến các sản phẩm phụ là các dẫn xuất hai hay ba lần thế. Chính vì vậy các enamin đã được sử dụng.

3) Viết cơ chế phản ứng hình thành C và hãy chỉ ra sự chọn lọc hướng phản ứng ở đây. 4) Hãy giải thích lý do enamin phản ứng với các tác nhân electrophin bằng các cấu trúc cộng hưởng. 5) Viết công thức cấu tạo của chất D (không cần chú ý đến mặt lập thể) Đây là phản ứng tổng hợp dẫn xuất của cumarin với xúc tác axit

6) Hãy viết công thức cấu tạo E BÀI GIẢI: 1)

Sự deproton hóa là thuận nghịch, chịu sự khống chế nhiệt động học và tạo nên dẫn xuất enolat nhiều lần thế.

Sự deproton hóa không thuận nghịch, khống chế động học, proton nào có tính axit cao hơn bị loại ra và tạo nên dẫn xuất ít lần thế hơn. 2) BuLi cũng có thể phản ứng như là một tác nhân nucleophin vào nguyên tử C của nhóm cacbonyl, chính vì vậy một bazơ không có tínnh nucleophin như LDA đã được chọn. 3) – 5) Sự hình thành của enamin:

Enamin có tính nucleophin do cặp electron không liên kết trên nguyên tử nitơ có thể đẩy electron sang nguyên tử cacbon - β (xem cấu trúc cộng hưởng)



chịu ảnh hưởng không gian = không tồn tại ở dạng phẳng

6)

Bài 84:

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2004: A tạo thành B khi cho A phản ứng với một bazơ mạnh mà không có tính nucleophin, B phản ứng với brom để tạo thành raxemic C. Sản phẩm cuối S (sản phẩm chính) và E (sản phẩm phụ) được tạo thành bởi phản ứng giữa C với một bazơ mạnh mà không có tính nucleophin

1) Viết công thức lập thể của A ở cấu dạng bền nhất. Hãy khoanh tròn các nguyên tử có thể chuyển hóa thành B 2) Viết công thức cấu tạo B 3) Viết công thức lập thể của C (chỉ cần vẽ một đối quang) ở cấu dạng bền nhất. Khoanh tròn các nguyên tử có thể chuyển hóa thành D và E. 4) Viết công thức cấu tạo của D và E BÀI GIẢI: 1) Dạng ghế là cấu dạng bền nhất của vòng xiclohexan. Kích thước nhóm thế lớn là thuận lợi cho phản ứng tách. Trong các phản ứng tách kiểu E2 thì các nhóm bị tách ra buộc phải không cùng ở trên một mặt phẳng và không cùng hướng về một phía. Điều này chỉ có thể xảy ra đối với cấu dạng ghế nếu mỗi nhóm chức đều ở vị trí axial.



2 - 4:

Bởi vì các nhóm gây ra hiệu ứng cảm ứng âm là brom nên nguyên tử hydro của nguyên tử cacbon liên kết trực tiếp với nguyên tử brom trở nên có tính axit. Proton này dễ dàng bị tách ra dưới tác dụng của bazơ nên D sẽ là sản phẩm chính. Bài 85: OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2004: Có nhiều hợp chất có công thức phân tử C4H8O nhưng một số ít trong chúng mới có hoạt tính quang học. 1) Chất nào có ít nhất một trung tâm bất đối? Hãy vẽ cấu trúc không gian của chúng với các trung tâm bất đối được đánh dấu *. 2) Vài chất trong số chúng cho cấu hình (S) ở hầu hết các trung tâm bất đối. Vẽ cấu dạng tương ứng. 3) Nếu có hợp chất meso ứng với công thức này thì hãy vẽ ra cấu dạng của nó. BÀI GIẢI: Có 5 phân tử ứng với điều kiện đã cho, ba trong số chúng có một trung tâm bất đối và hai chất còn lại có hai trung tâm bất đối. Một trong số chúng là đối xứng nên có hợp chất meso tồn tại 1)

2)

3)



Bài 86:

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2004: Một monosaccarit A có khối lượng phân tử là 150Da. Khi xử lý A với NaBH4 thì sinh ra hai đồng phân lập thể B và C không có tính quang hoạt. 1. Vẽ công thức cấu tạo của A, B và C bằng cách sử dụng công thức chiếu Fischer. 2. Xác định cấu hình cấu hình tuyệt đối của các chất từ A đến C bằng cách sử dụng hệ danh pháp CIP (Cahn – Ingold – Prelog). 3. Hãy xác lập mối quan hệ về mặt lập thể giữa các đồng phân quang học của B.

BÀI GIẢI: 1 – 2.



Một monosaccarit có công thức chung là Cn(H2O)n. Tất nhiên, với khối lượng phân tử là 150Da thì công thức chỉ có thể là C5(H2O)5. Sau phản ứng khử thì B và C là hai đồng phân duy nhất không hoạt động quang học. Hai sản phẩm này có thể được coi là tiền chất của A. Nếu hai nhóm chỉ khác nhau ở khả năng quang học thì đồng phân R sẽ có khả năng hình thành cao hơn đồng phân S 3.

Bài 87:

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2004: Epibatidin là một hoạt chất được phân lập từ một loại cóc nhiệt đới và có hiệu lực giảm đau gấp 200 lần so với morphin và không gây nghiện. Trong qúa trình tổng hợp epibatidin thì A sẽ chuyển hóa thành B bằng phản ứng SN2 nội phân tử.



B là tiền chất của epibatidin 1) Đánh dấu * vào các trung tâm bất đối của phân tử A 2) Xác định cấu hình tuyệt đối của những vị trí đó bằng danh pháp CIP. 3) Vẽ công thức lập thể của A và hãy chỉ ra hướng phản ứng bằng mũi tên giữa các trung tâm phản ứng. 4) Vẽ công thức lập thể của B BÀI GIẢI: 1 – 2. 3 4

Trong phản ứng thế nucleophin nội phân tử (SN2), sự tác nhân nucleophin tấn công vào trung tâm phản ứng từ phía sau ngược với phía của nhóm đi ra. Để có thể tiếp cận được trung tâm phản ứng thì nhóm nucleophin (nhóm amino) phải có vị trí axial và phải tấn công vào nguyên tử brom ở phía xa nhất so với nhóm nucleophin. Bài 88: OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2004: Aminoancol B là một chất trung gian quan trọng để tổng hợp Crixvan, chất này có khả năng ức chế tiềm tàng proteaza của HIV. Các nhà hóa học của Merck muốn sử dụng epoxit A như là vật liệu ban đầu trong qúa trình tổng hợp.

major: sản phẩm chính minor: sản phẩm phụ 1) Sau khi xử lý A với benzyl amin trong sự có mặt của axit yếu làm chất xúc tác, họ nhận được sản phẩm chính là aminoancol C cùng với sản phẩm phụ D, chất này có thể sử dụng như là tiền chất của B. Viết công thức cấu tạo C và hãy đề nghị cơ chế của phản ứng này. Hãy chỉ ra hướng phản ứng và hóa lập thể của nó. 2) Sau khi xử lý A với H2SO4 đặc và CH3CN dưới các điều kiện khống chế nhiệt động học, chỉ có E sinh ra và sau đó ta thuỷ phân E thu được B. Viết công thức cấu tạo E và cơ chế tạo thành chất này. Hãy chỉ ra hướng phản ứng và hóa học lập thể của nó. BÀI GIẢI: 1)



Sự hình thành chất C (cơ chế SN2): sự tấn công từ phía sau đối với nhóm benzyl; điện tích dương ở trạng thái chuyển tiếp của trung tâm phản ứng được ổn định hóa nhờ nhóm phenyl. Sự hình thành C và D (cơ chế SN1): hướng phản ứng lúc này phụ thuộc vào nhóm benzyl do các công thức cộng hưởng chỉ ra sự ổn định của cacbocation bởi nhóm phenyl. 2)

Chất F không thể được tạo thành vì điều đó dẫn đến sự biến dạng vòng Bài 89: OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2004: Năm 2001, giáo sư R. Noyori nhận được giải thưởng Nobel cho các công trình về sự khử hóa chọn lọc lập thể của các nối đôi C=C và C=O. Bây giờ chúng ta sẽ xem xét các phản ứng đơn giản để hiểu ra một số các nguyên tố cơ bản có thể điều khiển được sự hydro hóa chọn lọc lập thể như thế nào. Ví dụ: β - xetoeste A (raxemic) có thể bị khử bằng hydro để tạo thành raxemic B với khả năng chọn lọc sự tạo thành đồng phân dia (diastereoselectivity) cao trong sự có mặt của xúc tác kim loại chỉ với phản ứng chọn lọc hóa học tấn công vào liên kết C=C. Đồng phân tinh khiết quang học β - xetoeste C bị khử chọn lọc lập thể để tạo ra raxemic B. Thêm vào một đương lượng LiCl cực kỳ quan trọng để hướng phản ứng theo hướng tạo ra đồng phân lập thể đã chọn.



1. Viết công thức cấu tạo của raxemic B 2. Có hai đồng phân lập thể không đối quang của hợp chất đã cho ở câu 1 có thể tạo thành hợp chất raxemic B’ trong điều kiện này. Hãy viết công thức cấu tạo của chúng. 3. Xây dựng cơ chế cho thấy rằng phản ứng mô tả ở trên chỉ tạo ra B (không sinh B’) BÀI GIẢI: 1. Các đồng phân đối quang của B:

2. Các đồng phân đối quang của B’

3 Sự chọn lọc lập thể của phản ứng dehydro hóa

A và C phải bị khử bởi một trạng thái chuyển tiếp không đối xứng, chỉ C bị raxemic hóa trong qúa trình này. Sự raxemic hóa C có thể được hiểu là do sự tạo thành enolat D 1 có khả năng tồn tại lâu hơn D2 do hiệu ứng tạo phức chelat cao ở Li+ hiện diện trong hỗn hợp phản ứng. Sự nhận nguyên tử hydro bằng kim loại bằng cách này (cộng syn) từ đỉnh hay từ đáy của chất D 1 dẫn đến sự tạo thành hỗn hợp raxemic E1/E2 như là các đồng phân dia đơn nhất. Sự thủy phân chúng dẫn đến việc hình thành raxemic B. Bài 90: OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2005: Cacbocation là các trạng thái trung gian của phản ứng, chúng mang điện tích +1 trên nguyên tử cacbon trung tâm. Trung tâm cacbocation là trung tâm thiếu electron và có cấu tạo phẳng. Cộng hưởng từ proton (H-NMR) là một trong những phương pháp công cụ đầu tiên được dùng để xác định cấu trúc và tính chất của cacbocation. Trong môi trường axit mạnh, như là SbF 5, cacbocation bền có thể hình thành và được trực tiếp theo dõi bằng NMR. SbF 5 là một axit Lewis mạnh mà có thể tạo phức với một bazơ yếu như là F- để hình thành SbF6-.



1) Cho biết sản phẩm A trong phản ứng sau đây? F H3C H3C

2)

SbF5 CH3

A

Hai phổ H-NMR của (CH3)3CF được thu được khi lần lượt dùng (CH 3)3CF tinh khiết và (CH3)3CF trong SbF5. Một phổ, kí hiệu là phổ I, cho thấy một vạch đơn tại δ 4.35, và phổ kia (phổ II), cho thấy một vạch đôi tại δ 1,30 với hằng số tương tác J = 20 Hz. Phổ nào là của (CH3)3CF trong SbF5?

3) Ion tropylium B là một trong những cacbocation bền nhất. Có bao nhiêu electron π trong ion tropylium? H

H H

H

+

H

H H B

4)

Ion tropylium B có phải là cấu trúc thơm hay không? Giải thích.

5)

Độ dịch chuyển hóa học của benzen trong phổ 1H NMR là δ 7.27. Phổ H-NMR của B sẽ là:

6)

(a)

Một vạch đơn tại δ 9.17.

(b)

Một vạch đơn tại δ 5.37

(c)

Một vạch ba tại δ 9.17.

(d)

Một vạch ba tại δ 5.37.

4-Isopropyltropolon C là ví dụ đầu tiên của một hợp chất thơm không giống benzen. Nó được giáo sư T. Nozoe, trường Đại Học Quốc Gia Đài Loan tách từ các cây bách tại Đài Loan do vào năm 1938. Vẽ cấu trúc cộng hưởng để minh họa tính thơm của C. O OH

C

7)

Proton của nhóm OH trong tropolon có tính axit. Ba mol tropolon C có thể tác dụng với một mol tris(2,4-pentanedionato) sắt(III) [Fe(acac)3] để hình thành một phức có màu đỏ D. Cho biết cấu trúc của D?

BÀI GIẢI: 1) (CH3)3C+SbF62) Phổ 1: (CH3)3CF trong SbF5 3) 6e 4) Có tính thơm 5) A 6)



7) Công thức cấu tạo chất D:

Bài 91:


1,3,5-Hexatrien trải qua quá trình khép vòng quang hóa hình thành 1,3-xyclohexadien. Phản ứng quang hóa này thuận nghịch và có đặc thù lập thể. Vì vậy, chiếu sáng (2E,4Z,6E)octatrien (A) bằng tia cực tím thì hình thành nên xyclohexadien (B). Sự lựa chọn độ dài sóng ánh sáng phụ thuộc vào cực đại hấp thụ của hợp chất được chiếu sáng, và cực đại hấp thụ có liên quan đến số liên kết đôi liên hợp trong một mạch. chiÕu s¸ng H3C

CH3

H3C

A

CH3

B

1) Cho biết tên gọi của hợp chất trien ban đầu (C) trong phản ứng dưới đây? chiÕu s¸ng

C

H3C

CH3

D

Một cơ chế phản ứng tương tự liên quan đến quá trình tổng hợp các phân tử hoạt động sinh học. Ví dụ, dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời, 7-dehydrocholesterol (E) trải qua phản ứng mở vòng điện vòng để tạo ra tiền vitamin D 3 (F), chất này sau đó chuyển hóa qua [1,7]-hydrogen để tạo ra vitamin D3 (G). H3C H 3C

CH2)3 (

H3C

CH3 CH3 ¸nh s¸ng

H

H

H3C H3C tiÒn vitamin D3 (F)

[1,7] H-shift

CH2)3 (

CH 3 CH3

H

HO 7-dehydrocholesterol (E)

vitamin D3 (G) HO



2)

Trong hai hợp chất 7-dehydrocholesterol (E) và vitamin D3 (G), hợp chất nào bạn nghĩ rằng sẽ hấp thụ ánh sáng với năng lượng cao hơn? (E hay G)

3 Cho biết cấu trúc hóa học của F? Nguyên lý này được nghiên cứu kỹ lưỡng để phát triển những vật liệu thay đổi màu theo ánh sáng. Ví dụ, chiếu sáng hợp chất không màu H với tia cực tím tạo nên hợp chất có màu. Sự biến đổi màu diễn ra ngược lại dưới tác dụng của ánh sáng khả kiến. 4)

Cho biết cấu trúc của hợp chất màu I. CH3 CH3 H3C O

I hîp chÊt cã mµu

O

H

tia tö ngo¹i ¸nh s¸ng kh¶ kiÕn

O

kh«ng mµu

Các hydrocacbon thơm thường phát huỳnh quang mạnh. Tuy nhiên, một nhóm thế amino lân cận có thể làm tắt hình quang này. Cơ chế sự dập tắt này dựa vào sự chuyển electron khử quang (PET - Photoinduced Electron Transfer) mà nó được minh họa rõ ràng bởi các giản đồ obitan phân tử chỉ ra dưới đây. Dựa vào sự chiếu sáng với ánh sáng có độ dài sóng thích hợp (bước 1) thì nhóm mang màu thơm ban đầu (trạng thái a) sẽ đẩy một electron từ HOMO đến LUMO (trạng thái b). Khi có mặt một nhóm amoni lân cận, một trong số các electron tự do trên nguyên tử niơ sẽ di chuyển đến HOMO của nhóm mang màu bị kích thích (bước 2), và như vậy sẽ khóa con đường phát huỳnh quang thông thường (trạng thái c). Sự phối trí của các electron tự do amin đến proton hoặc các ion kim loại, đủ ngăn cản quá trình PET và tái lập huỳnh quang của nhóm mang màu thơm (bước 3). (a)

(b)

LUMO

LUMO

HOMO

amine lone-pair electrons

(c) LUMO

hν

PET

(1)

(2)

HOMO

HOMO

N

no fluorescence M+

(3)

(d) LUMO

HOMO N M

Nhiều bộ cảm biến huỳnh quang các ion kim loại hoặc proton nhạy và rất đáng quan tâm đã được phát triển dựa trên sự vận dụng quá trình PET. Ví dụ, hợp chất J được dùng làm bộ cảm biến pH.



N

Cl

J

5) Theo bạn thì hợp chất J có phát huỳnh quang trong dung dịch kiềm (pH = 10.0) hay không? BÀI GIẢI: 1) (2E, 4Z, 6Z) – octatrien 2) E 3) Cấu trúc hóa học của F:

4) Cấu trúc hóa học của I:

5) Không

Bài 92:

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2005: Người ta dùng công thức chiếu Fischer để mô tả sự sắp xếp không gian ba chiều của các nhóm có liên kết với một tâm cacbon trên không gian hai chiều. Trong loại công thức này, giao điểm của hai đường thẳng vuông góc biểu thị một tâm sp 3. Đường nằm ngang nối liền B và D qua tâm cacbon thể hiện liên kết ngoài mặt phẳng giấy (gần người quan sát). Đường thẳng đứng nối hai điểm A và C qua tâm cacbon thể hiện liên kết nằm trong mặt giấy (xa người quan sát). A D

into plane

A B

D

C

B

out of plane

C

1) Giáo sư Kagan đã phát triển hợp chất ChiraPhos, một chất có nhiều ứng dụng trong tổng hợp bất đối. Dựa trên công thức chiếu Fisher dưới đây, hãy cho biết cấu hình tuyệt đối R/S của các trung tâm bất đối trong ChiraPhos theo quy tắc hơn cấp Cahn-Ingold-Prelog. H Ph2P

CH3 2 PPh2 3 H CH3

ChiraPhos

2) Một trong những đồng phân lập thể của ChiraPhos là một hợp chất meso. Xác định X và Y trong công thức chiếu Fischer dưới đây. H X H3C

2 3

Y PPh2

H meso-ChiraPhos



Lập thể của các hợp chất cacbohydrat thường được biểu thị bằng các công thức chiếu Fischer. Ví dụ, công thức chiếu Fischer dưới đây biểu thị cấu trúc của D-glucozơ. Một điều thú vị là glucozơ mạch hở có thể chuyển hóa thành cấu trúc vòng qua sự hình thành hemiaxetal giữa hai nhóm C5-OH và C1-andehit. H

OH

HO C H OH HO H H OH H O CH2OH

H C H OH HO H H OH H O CH2OH

O CH 2 OH 3 H 4 OH 5 OH CH2OH

H HO H H

or

α-anomer

D-glucose

(open chain)

β-anomer

(cyclic structures)

Sự hình thành hemiaxetal sinh ra hai đồng phân lập thể, được gọi là các “anome”. α anome nguyên chất của D-glucozơ có góc quay cực riêng là +112.2 o, trong khi β -anome có góc quay cực riêng là +18.7o. Trong nước thì α -anome hay β -anome đều tạo ra một hỗn hợp cân bằng với góc quay cực riêng bằng +52.6o. 3)

Tính phần trăm các đồng phân α -anome trong hỗn hợp cân bằng của D-glucozơ trong nước.

4)

Giữa α -anome và β -anome, anome nào bền hơn trong nước? (α hay β)

5)

Vẽ cấu dạng ghế của đồng phân β-anome.

6)

Cho biết hợp chất trung gian thông thường của sự chuyển hóa lẫn nhau giữa α - và β anome?

Phản ứng cộng HCN vào một andehit tạo ra một xyanohydrin, chất này sau đó có thể bị khử thành một α -hydroxyandehit. O R

OH

HCN H

R

OH

reduction

CN

H

R

cyanohydrin

O

Các đồng đẳng cao của cacbohydrat, như là D-talos, có thể được tổng hợp từ Dglyxerandehit bằng sự lập lại ba lần điều kiện phản ứng giống như dưới đây. CHO H OH CH2OH D-glixerandehit

1. HCN 2. reduction

CHO HO H H OH CH2OH vµ ®èi quang

HO HO HO H

CHO H H H OH CH2OH

D-talose + ®èi quang

7)

Trong hỗn hợp sản phẩm cuối cùng có bao nhiêu cặp chất đồng phân đối quang?

Enzim là một chất xúc tác sinh học rất đáng quan tâm, chúng kiểm soát mô hình chuyển hóa hóa học trong cơ thể sống. Bởi vì khả năng và đặc trưng xúc tác tốt của chúng, nên ứng dụng enzim trong tổng hợp hữu cơ trở thành một trong những lĩnh vực lớn mạnh nhanh nhất cho sự phát triển của phương pháp tổng hợp mới. Sau đây là dữ liệu cho phân giải động học xúc tác men của raxemic xiclohexanon chứa nhóm thế ở vị trí số 2 theo các phản ứng Baeyer Villiger (Bảng 1).



Bảng 1. Phân giải động học xúc tác men của raxemic xiclohexanon chứa nhóm thế ở vị trí số 2 theo các phản ứng Baeyer - Villiger O

O R

men

O O

R

+ R

hçn hîp raxemic

O

O R

O R

STT

R

Hiệu suất (%)

ee%

Hiệu suất (%)

ee%

1

Et

79

95

69

98

2

n-Pr

54

97

66

92

3

Allyl

59

98

58

98

ee: lượng dư đồng phân đối quang 8) 9)

Cho biết tỷ lệ đồng phân (R)/(S) của 6-allycaprolacton trong dữ kiện số 3? AMCPB (axit meta-cloperbenzoic) là một tác nhân oxi hóa thông thường cho các phản ứng Baeyer Villiger. Sử dụng AMCPB như một tác nhân oxi hóa cho phản ứng trên, thay vì men. Cho biết phần trăm lượng dư của sản phẩm caprolacton?

BÀI GIẢI: 1) (2S, 3S) 2) X = CH3; Y = PPh2 3) 36% 4) β 5) Công thức cấu trúc:

6) Công thức chiếu Fischer: 7) Không 8) 99:1 9) 0

Bài 93:




Một trong những yêu cầu ban đầu cho sự phát triển các diot phát xạ ánh sáng hữu cơ (OLED) là sự tìm kiếm vật liệu phát quang có hiệu quả cao mà có thể là những phân tử nhỏ hoặc những hợp chất cao phân tử. Ví dụ như floren, một biphenyl cầu nối metylen, có hiệu suất lượng tử huỳnh quang cao hơn biphenyl. 5

6

4

3 2

7 8

1 9 Biphenyl

Fluoren

Nhiều dẫn xuất floren đã được phát triển, chúng có tiềm năng ứng dụng trong công nghệ màn hình phẳng. Để tránh sự tương tác giữa các phân tử, các nhóm thế lớn được đưa vào vị trí C9 của fluoren. Một ví dụ của trường hợp này là hợp chất C, một phát minh về vật liệu phát xạ ánh sáng xanh có hiệu quả cao rất thú vị và bổ ích. Dưới đây là giản đồ phản ứng tổng hợp chất này. NH2

1) NaNO2, HCl 0-5 oC 2) KI

A

1) Mg, Et2O

B

2) 3) H2O

HOAc, HCl ngîc dßng

C (C25H16)

O

1) Xác định cấu tạo của A, B, và C. Tinh thể lỏng đã trở thành một phần cuộc sống hàng ngày của chúng ta, từ những đồng hồ đeo tay, máy tính bỏ túi, đến màn hình phẳng màu. Các phân tử tinh thể lỏng thường chứa một trung tâm cứng nhắc và đuôi là một mạch ankyl linh hoạt như được trình bày dưới đây. CN phÇn m¹ch ankyl linh ho¹t

trung t©m cøng nh¾c

Biphenyl và terphenyl là những cấu trúc cơ bản cho trung tâm cứng nhắc của các tinh thể lỏng. Đây là loại cấu trúc có thể được tổng hợp có hiệu quả qua phản ứng ghép một aryl bromua hoặc iodua với axit arylboronic có xúc tác paladi (phản ứng ghép mạch Suzuki).

Terphenyl

Một ví dụ đặc trưng của phản ứng ghép mạch Suzuki được biểu diễn dưới đây. Brombenzen tác dụng với axit phenylboronic có mặt xúc tác paladi để tạo ra biphenyl. Br

+

B(OH)2

Pd(0) catalyst

Dưới đây sơ đồ tổng hợp hai phân tử tinh thể lỏng, 4-xyano-4’-pentylbiphenyl và G.



NC

C5H11 CuCN DMF

Br2

D

C4H9COCl AlCl 3

E

NH2NH2 KOH, t

F F

F

C8H17O

B(OH)2

Pd(PPh3)4 Na2CO3 MeOCH2CH2OMe, H2O G

2) Cho biết cấu trúc của D, E, F, và G? BÀI GIẢI: 1) Công thức cấu tạo của A, B, C: 2) Công thức cấu tạo của D, E, F và G

Bài 94:


Các polyme hữu cơ có ảnh hưởng rất lớn đối với cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Hàng nghìn tấn các loại cao phân tử khác nhau được sản xuất mỗi năm. Tổng hợp các polime hữu cơ được sử dụng trên nhiều lĩnh vực, từ nguyên liệu dệt cho đến các con chip máy tính, và đến cả van tim nhân tạo. Chúng được sử dụng rộng rãi như chất dẻo, keo dán, vật liệu xây dựng, chất dẻo có khả năng phân hủy và sơn. Poly (vinyl ancol) (PVA) là một ví dụ quan trọng của một polyme có khả năng hòa tan trong nước. Giản đồ 1 dưới đây tóm tắt một phương pháp tổng hợp PVA.

Gi¶n ®å 1 Monome A

polyme hãa

Polyme B

Poly(vinyl ancol) (PVA)

Polyme B trên cũng là thành phần chính trong kẹo cao su. Phân tích nguyên tố chất A cho tỉ lệ C:H:O = 56:7:37. Thêm vào đó, phân tích nguyên tố chất B cho ra thành phần C, H và O gần giống như vậy. Dưới đây là phổ IR và 1H NMR của monome A.



Phổ 1H NMR của Monome A 110 100 3503

1434

3094

849

Transmittance (%T)

90

977 1295

951 876

80

1021 1372

70

1648

60

1138

50

1761

1217

40 30 4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

-1

wavenumber (cm )

Phổ IR của Monome A

1)

Cho biết công thức phân tử của A?

2)

Nhóm chức nào cho dải hấp thụ IR ở 1761 cm-1?

3)

Cho biết cấu tạo của A?



4)

Vẽ một phần polyme B. Biểu diễn ít nhất ba mắt xích.

5)

Đề nghị một phương pháp chuyển hóa B thành PVA.

6)

Có bao nhiêu cặp đồng phân đối quang sẽ thu được từ polyme B có khối lượng phân tử 8600, giả sử rằng polyme đó được tắt mạch bởi sự hấp thụ hidro và bỏ qua khối lượng các nhóm cuối mạch.

5 Hợp chất C, một đồng phân của A, cũng là một monome quan trọng trong việc tổng hợp các polime. Dựa vào phổ 1H NMR và phổ IR được cung cấp dưới đây, lập luận xác định cấu tạo C.

Phổ 1H NMR của Monome C



100 2697 2587 3107

2062

2856

35533445

1945

Transmittance (%T)

3632

80 2999 662

854

60 2955

1634

40 988

812

1069

1439 1404

1279 1205

1731

20

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

-1

wavenumber (cm )

Phổ IR của Monome C Polyme D là một phân tử lớn nhạy axit. Khi xử lý D với một axit thì giải phóng khí E, F và hình thành một polyme mới G. Khí E làm đục dung dịch Ca(OH) 2, còn khí F tác dụng với brom tạo ra một dung dịch không màu H. H+

n

O

E

+

dung dÞch Ca( OH)2

O

+

G

Br2

vÈn ®ôc

O

F

H (kh«ng mµu)

D

8)

Xác định cấu tạo E, F, G và H?

Trộn polyme D với chất quang sinh axit (PAG - a photo acid-generator) tạo vật liệu quang ảnh. Sau khi được phủ lên trên chất nền và đem ra ngoài sáng, PAG sinh proton làm xúc tác cho phản ứng hóa học trong khuôn polyme. Nếu chiếu sáng qua một tấm mạng tạo hình (Hình 1), một ảnh của tấm mạng sẽ hình thành trên khuôn polyme. Sau khi sấy và rửa các vật liệu có tính axit bằng nước rửa ảnh thông thường tạo ra nền đã được trang trí I. ¸nh s¸ng m¹ng t¹o h×nh Polyme D + PAG ChÊt nÒn H×nh 1

17.9 Giản đồ nào dưới đây minh họa tốt nhất cho chất nền đã được trang trí I?



(a)

(b)

(c)

(d)

màu sẫm thể hiện cấu trúc đã bị biến đổi so với ban đầu: BÀI GIẢI: 1) C4H6O2 2) Nhóm C=O 3) Công thức cấu tạo A:

4) Công thức cấu tạo B:

In: chất khơi mào: 5) Các phản ứng hữu cơ có thể chuyển nhóm axetat thành ancol như là phản ứng thủy phân bằng axit hay bazơ, phản ứng ancol phân hay khử bằng LiAlH4. 6) Có 100 đơn vị/ phân tử tuy nhiên đơn vị cuối cùng lại không mang trung tâm bất đối nên chỉ có 99 trung tâm bất đối và mỗi một trong số chúng lại có cấu hình là R hay S. Tổng cộng lại ta có 299 đồng phân quang học bao gồm cả đồng phân lập thể đối quang lẫn không đối quang. Như vậy số các cặp đồng phân lập thể đối quang (enantiomer) sẽ là 299/2 = 298 7) Công thức cấu tạo C:

8) Công thức cấu tạo của các chất E, F, G, H:

9) hình d

Bài 95:


Charles Pederson đã khám phá ra ete vòng năm 1967. Jean-Marie Lehn, Donald Cram và Charles Pederson cùng nhận Nobel Prize năm 1987 cho sự đóng góp của họ vào hóa học siêu phân tử. Sơ đồ phản ứng dưới đây biểu diễn một phương pháp tổng hợp diol A. Tuy nhiên, do có mặt của catechol trong các chất tham gia mà sản phẩm gồm hỗn hợp của A và sản phẩm phụ B.



OH

OH +

Cl

Cl

1) NaOH

O

O O cã t¹p chÊt lµ catechol (c«ng thøc díi)

2) H3O

HO O

O

+

O A +

OH

B OH Catechol

B có thành phần nguyên tố C:H:O = 66.5:6.7:26.6 và khối lượng phân tử bằng 360. Phổ 1H NMR của B cho thấy bốn tập tín hiệu proton. Hai trong đó được thu được tại δ 7,0-7,5 và tín hiệu kia tại δ 3,7-4,2. Tỷ lệ tích phân của bốn tập tín hiệu là 1:1:2:2. Hợp chất B liên kết bền với ion kali. Một ví dụ thuyết phục cho điều này là việc dùng B để giúp hòa tan KMnO 4 trong benzen tạo ra một chất nhuộm màu tím. 1)

Xác định cấu tạo của B.

2)

Cho biết vai trò chính của H3O+ trong phản ứng trên. (a) Để hoạt hóa ClCH2CH2OCH2CH2Cl. (b) Để trung hòa NaOH. (c) Để tách nhóm tetrahydropyran. (d) Để hoạt động như một hệ đệm kiểm soát pH của dung dịch. Dưới đây là con đường tổng hợp [2.2.2]cryptand: O O

SOCl2

O

O

C

O OH

C

NH2

HO

F

O H2N

D

1, B2H6 2. H2O

O

O

O

O N

N O

[2.2.2]Cryptand

3)

Xác định cấu trúc các chất từ C-F.

4)

Tại sao quá trình tổng hợp D từ C yêu cầu điều kiện rất loãng?

(b)

E

high dilution

O

(a)

LiAlH4

Do phản ứng giữa C và diamin thì tỏa nhiệt mạnh, dung dịch loãng được dùng hấp thụ nhiệt thoát ra từ phản ứng. Điều kiện loãng cao được áp dụng để ngăn chặn sự hình thành polyme và oligome.

(c) Cân bằng nhiệt được ưu tiên để tạo ra D trong điều kiện rất loãng. (d)

Độ tan của nguyên liệu ban đầu nhỏ.

Ái lực với một cation kim loại được kiểm soát bởi một số yếu tố như sự tương ứng về kích thước giữa khoảng trống của chất mang là ete vòng và của cation khách; số nguyên tử phối trí của chất mang. Bảng 1 dưới đây cho biết bán kính của các cation kim loại kiềm và đường kính khoảng trống của một số ete vòng.



O O

O

O

O

O

O

O

O

12-C-4

O O

O

O

O

18-C-6

Cavity

O

O

O O

15-C-5

O

O

O

O

21-C-7

Bảng 1. Bán kính của các cation kim loại kiềm và đường kính khoảng trống của một số ete vòng. Cation (bán kính, pm)

Khoảng trống của ete vòng (đường kính, pm) 12-C-4 (120-150) 15-C-5 (170-220) 18-C-6 (260-320) 21-C-7 (340-430)

Li+ (68) Na+ (98) K+ (133) Cs+ (165) 5)

Dựa vào cơ sở dữ liệu này, hãy lựa chọn đường cong thực nghiệm trong Hình 1 tương ứng với các ete vòng xiclohexyl từ G đến I.

log K f O

6.0 III

4.0

O

O O

5.0

O

O O

G

O

O

O O

H

II

3.0 2.0

I

O

O

O

O I

1.0 Na

K

Cs

B¸n kÝnh cation

Hình 1: Khả năng tạo phức của các ete vòng với các ion kim loại trong methanol BÀI GIẢI: 1) Công thức cấu tạo của B:

2) câu c đúng 3) Công thức cấu tạo của C, D, E và F:



4) Câu b đúng Đường cong I cho chất I; đường cong II cho chất G; đường cong III cho ch

Đề thi IChO chính thức Bài 96:

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1996: Hai hydrocacbon đồng phân A và B chứa 85,7% cacbon theo khối lượng. 1) Viết công thức tổng quát (không phải công thức thực nghiệm thoả điều kiện này). Hydrocacbon A và B có những tính chất sau: Phản ứng của mỗi chất với ozon và xử lý tiếp theo với bột kẽm trong axit tạo sản phẩm hữu cơ duy nhất C. Sự oxy hóa hợp chất C cho ra sản phẩm duy nhất là axit cacboxylic D. Số liệu phổ cho thấy tất cả các nguyên tử hydro trong hợp chất D, trừ hydro của nhóm cacboxyl đều thuộc nhóm metyl. Khối lượng riêng của hơi D quy về điều kiện tiêu chuẩn (0oC và 1atm) là 9,1g/L (thể tích mol bằng 22,4L tại 0oC và 1atm). Khi phản ứng với kali pemanganat trung tính trong nước, hợp chất A phản ứng dễ hơn hợp chất B. Trong phản ứng này A tạo thành một hợp chất F duy nhất còn B tạo thành một hỗn hợp đồng phân G1 và G2 theo tỉ lệ 1:1. Phải viết và cân bằng mọi phương trình phản ứng. Không đòi hỏi viết cơ chế phản ứng. 2) Viết công thức cấu tạo của hợp chất D khi ở trong dung dịch nước và khi ở pha hơi. 3) Viết công thức cấu tạo của hợp chất C. 4) Viết công thức cấu tạo các đồng phân A và B. 5) a) Viết các phương trình phản ứng của qúa trình chuyển A hoặc B thành C và D. b) Viết các phương trình phản ứng của qúa trình chuyển hóa A thành F, B thành G1 và G2. 6) Các hợp chất G1 và G2 phản ứng dễ dàng với axeton có mặt axit để tạo các hợp chất H1 và H2. Viết công thức cấu tạo của H1 và H2.



7) Các hợp chất A và B phản ứng với brom. Một trong các sản phẩm của phản ứng này là không cực (momen lưỡng cực của phân tử này coi như bằng 0) và không có tính quang hoạt. Viết công thức hóa học lập thể của sản phẩm này và phương trình tạo thành chất ấy. Hãy xác định cấu hình tuyệt đối của các nguyên tử có tính đối xứng gương trong phân tử này (nếu có) và đánh dấu chúng theo quy tắc đọc tên R và S bằng cách chỉ định đúng R và S tại mỗi tâm lập thể. Anken phản ứng với peaxit (peoxiaxit) dẫn đến sự cộng hợp một nguyên tử oxy vào liên kết đôi để tạo một vào ba cạnh có chứa oxy. Phản ứng “epoxy hóa” này có tính lập thể đặc thù rõ rệt dẫn đến sự lưư giữ các vị trí tương đối của các nhóm thế trên liên kết đôi mà nguyên tử oxy gắn vào.

Sự epoxy hóa hợp chất A bằng axit peaxetic tạo thành một hợp chất duy nhất K. Trong cùng điều kiện B tạo thành một hỗn hợp hai đống phân L1 và L2 (theo tỉ lệ 1:1). 8) Hợp chất K có tính quang hoạt không? Viết công thức hóa học lập thể của K và chỉ rõ hóa học lập thể của nó. Mỗi hợp chất L1 và L2 có tính quang hoạt không? Viết công thức hóa học lập thể của L1 và L2 và chỉ rõ hóa học lập thể của nó. BÀI GIẢI: 1) Công thức tổng quát: CnH2n. 2) Trong dung dịch nước: (CH3)3CCOOH Ở trạng thái hơi: O

O

O

OH

Cấu tạo nhị hợp ở pha hơi được dự đoán nhờ trị số khối lượng riêng. Khối lượng mol phân tử ở pha hơi bằng 9,1.22,4 = 204 gần gấp đôi khối lượng mol phân tử của (CH3)3CCOOH. Như các axit béo đơn giản khác, axit này cũng có thể dime hóa ở dạng hơi. 3) Hợp chất C: (CH3)3CCHO 4) Công thức cấu tạo của A và B: Me3C

CMe3

CMe3

Me3C

A

5) Các phản ứng chuyển hóa A → C → D Me3C

Me3C

CMe3

B O

Zn/H+/H2O

O3 O

Các phản ứng chuyển hóa A → F: Me3C

CMe3

CMe3

Me3C

2Me3CCHO

[O]

Me3CCOOH

O CMe3

KMnO4 HO

H

Các phản ứng chuyển hóa B → G1, G2.

H

OH



CMe3

Me3C

CMe3

KMnO4

Me3C

CMe3

+

Me3C

HO

OH

HO

OH

hh triet quang

6) Công thức cấu tạo của H1 và H2 CMe3 Me3C

CMe3

O

Me3C

O

O O

H2

H1

7) Sản phẩm brom hóa không phân cực: Br

S

Br

CMe3

CMe3 CMe3

hay H

Me3C

Me3C

Br

Br

hay R

H

Br

Br CMe3

Me3C

Me3C

CMe3

Br2 CMe3

Br

Br

8) Ta có: Me3C

CMe3

: Phân tử không có tính quang hoạt

O Me3C

CMe3

: Phân tử có tính quang hoạt.

O Me3C

CMe3

: Phân tử có tính quang hoạt OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1996: O

Bài 97:

Đôi khi hoá học lập thể của các hợp chất hữu cơ có thể được xác định bằng cách khảo sát tính chất hóa học đặc trưng của chúng. Cấu tạo của một trong các đồng phân của axit 5-norbonen-2,3-dicacboxylic, hợp chất X (kí hiệu ~ để chỉ không nêu rõ hóa học lập thể) được hình thành nhờ các thí nghiệm sau: COOH X

COOH

Khi đun nóng X nóng chảy và tách nước để tạo ra hợp chất mới Y. Hợp chất Y tan chậm trong lượng dư dung dịch nước của NaOH để tạo X1, cùng một sản phẩm như X tạo thành trong



lượng dư dung dịch nước của NaOH. Dung dịch thu được của X1 trong NaOH được tác dụng với iot, tạo thành các hợp chất có chứa iot. Axit hóa dung dịch tạo một hỗn hợp hai chất đồng phân triệt quang (tiêu triền hay raxemic) A và B theo tỉ lệ 3:1. Chuẩn độ 0,3913g hợp chất A với NaOH 0,1000M có mặt phenolphtalein cần dùng 12,70mL bazơ. Cần cùng một thể tích NaOH 0,1000M NaOH để chuẩn độ 0,3913g hợp chất B. Khi đun nóng, hợp chất A chuyển chậm thành hợp chất mới C không chứa iot và có thể phản ứng với nước. Trong cùng điều kiện, hợp chất B không xảy ra chuyển hóa này nhưng khi đun nóng với axit clohydric thì chuyển chậm thành A. Phải viết và cân bằng mọi phương trình phản ứng. Không cần viết cơ chế phản ứng. 1) Đánh dấu (*) các nguyên tử cacbon phi đối xứng (asymmetric) trong axit 5-norbonen-2,3dicacboxylic. 2) Viết công thức hóa học lập thể của từng đồng phân lập thể có thể có của hợp chất X và cấu tạo của sản phẩm tách nước nếu có xảy ra. 3) Viết các phương trình phản ứng của một đồng phân lập thể bất kỳ của X và hợp chất tương ứng Y với lượng dư dung dịch NaOH trong nước. 4) Tính khối lượng mol phân tử của chất A. Viết các phương trình phản ứng từ X 1 đến A. 5) Viết phương trình phản ứng tạo thành C từ A và phản ứng của C với nước. 6) Viết công thức hóa học lập thể của hợp chất X thoả mãn tất cả các dữ kiện đã cho. 7) Viết các phương trình phản ứng dẫn từ B đến A. 8) A và B có phải là các đồng phân không đối quang (diastereoisomers)? BÀI GIẢI: 1) Các trung tâm bất đối của X: *

*

* *

COOH COOH

2) Công thức cấu tạo của các đồng phân lập thể của X được ghi ở bên trái, cột bên phải là cấu tạo của sản phẩm tách nước tương ứng (nếu sản phẩm không tồn tại có dấu gạch ngang).



COOH COOH

OC O

OC

O C

COOH

O COOH

C O

COOH

COOH

COOH COOH

3) Phản ứng của một đồng phân lập thể của X với NaOH:

Phản ứng của một đồng phân lập thể của Y với NaOH:

4) MA = 0,3913/(12,7.0,100/1000) = 308 (g/mol-1) Các phản ứng từ X đến A:

5) Chuyển hóa A thành C:



I

COOH O

O

CO

O

CO

+ HI

CO

Phản ứng của C với nước:

O O

+

CO CO

2H2O

OH OH

COOH COOH

6) Cấu tạo của X:

COOH COOH

7) Chuyển hóa B thành A:

8) Không, A và B không phải là các đồng phân không đối quang.

Bài 98:

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1997: Hợp chất X là một đường ba (tri – saccarit) có chủ yếu trong các thức ăn làm từ hạt bông. Hợp chất X không phản ứng với dung dịch Benedict cũng như không đối quang. Sự thuỷ phân xúc tác axit tạo ra ba đường D – hexozơ khác nhau A, B và C. Tất cả các hợp chất A và B cũng như hợp chất I (xem dưới đây) đều cho cùng một osazon khi phản ứng với lượng dư phenylhydrazin trong môi trường axit. Hợp chất C phản ứng với axit nitric tạo thành một hợp chất D không có tính quang hoạt (không triệt quang). Để thiết lập quan hệ giữa cấu hình giữa D – glyxerandehit và C, chất đường andehit 4 cacbon (andotetrozơ) trung gian khi bị oxy hóa bởi axit nitric không tạo thành được một hợp chất meso. Khi A được xử lý bởi axit nitric tạo thành axit aldaric có tính quang hoạt. Cả A và B đều phản ứng với 5 mol HIO 4; A tạo thành 5 mol axit metanoic (axit fomic) và 1 mol metanal (fomandehit), trong khi đó B tạo thành 4 mol axit metanoic, 1 mol metanal và 1 mol CO2. Cả A và B có liên quan với 1 andotetrozơ, andotetrozơ này là một đồng phân không đối quang (diastereoisomer) của chất mà C có tương quan. Sự metyl hóa của X rồi thủy phân kế tiếp tạo thành 2,3,4-tri-O-metyl-D-hexozơ (E) (chuyển hóa từ A); 1,3,4,6-tetra-O-metyl-D-hexozơ (F) (chuyển hóa từ B) và 2,3,4,6-tetra-O-metyl-D-hexozơ (G) (chuyển hóa từ C). 1) Xác định công thức chiếu Fischer của A, B, C và D.



2) Vẽ đầy đủ công thức chiếu Haworth tương ứng để chỉ rõ kích thước vòng và hóa học lập thể tuyệt đối của E, F và G. 3) Viết công thức chiếu Haworth của X. O C

H

O C H

HO

H

HO

H

H OH H

OH

H

OH

CH2OH

D-glyxerandehit

CH2OH

I

BÀI GIẢI: Hợp chất X là một tri-saccarit, không phản ứng với dung dịch thuốc thử Benedict, không quang hoạt. Điều này cho thấy X là một đường không khử và vì vậy chỉ có các liên kết axetal và xetal tồn tại ở tất cả các cacbon anome. Trong ba monosaccarit thì A và B cho cùng một osazon như vậy có hóa học lập thể như nhau tại C-3; C-4 và C-5 (và C-6). A và B cũng khác với hợp chất I (là D-mannozơ) tuy cho cùng một osazon và như vậy một trong số đó phải là C-2 epime của D-mannozơ (là D-glucozơ) và chất kia phải là đường xeton tương ứng ở C-2 (như D-fructozơ) (Suy luận này được kiểm nhận sau này bằng các phản ứng cắt mạch oxy hóa). Hợp chất C, sau phản ứng với axit nitric tạo một axit dicacboxylic không quang hoạt là axit andaric D. Axit andaric như vậy có thể có hai dạng: là AA1 (D) và AA2 Andotetrozơ tạo thành trước C (cũng như trước D) không cho một hợp chất meso sau phản ứng với axit nitric và như vậy buộc phải là D-threozơ: COOH

CHO H

OH

H

OH

meso H

CHO H

H

OH COOH

CH2OH

OH

COOH

CHO

CH2OH

D-glyxerandehit

OH

HO H

H OH CH2OH

HO H

H OH

doi xung guong

COOH

D-threoza Như vậy axit andaric D tạo thành từ C nêu trên là AA1 và như vậy C phải là D-galactozơ. Hợp chất A phản ứng với 5 mol axit HIO4 để tạo ra 5 mol axit metanoic (axit fomic) và một mol metanal (fomandehit) cho phép đề nghị A là một andohexozơ trong khi đó B phản ứng với 5 mol HIO 4 tạo được 3 mol axit metanoic, 1 mol metanal và 1 mol CO2 giúp dự đoán nó là một xetohexozơ. Các hợp chất A và B có liên hệ với một tetrozơ không giống như C (liên quan với D –erithreozơ). Tetrozơ liên quan đến A và B vì thế phải có cấu tạo sau đây và A là D – glucozơ còn B là D – fructozơ.



CHO H

CHO H

OH

H

OH

OH

HO

CH2OH

CHO

CH2OH

H

HO

O

H

H

HO

H H

H

OH

H

OH

HO

H

OH

H

OH

H

CH2OH

CH2OH

B A (D-glucoza) (D-fructoza) Metyl hóa X rồi thuỷ phân kế tiếp tạo thành E, F và G dưới đây:

OH

OH CH2OH

C (D-galactoza)

CHO CH2OH H

OCH3

H3CO

OH

O

H H

H

H

OCH3

H

OH

H

OCH3

H

OCH3 H

OCH3

CH2OH

E chuyển hóa từ A CH2OH O CH2OCH3 HO

H H

OH

O

H

OCH3

OH

CH2OCH3

H H

OH

H

OCH3

CH2OH

F chuyển hóa từ B CHO CH2OCH3 H

OCH3

O

H H3CO

H

H3CO

H

H

OH

H OCH3

OH

H

H

OCH3 H

CH2OCH3

OCH3

G chuyển hóa từ C



Trong sự metyl hóa, chỉ các nhóm hydroxyl không tham gia vào sự hình thành axetal/xetal (hoặc nội phân tử hoặc liên phân tử) mới bị ete hóa. Từ dữ kiện metyl hóa, chỉ E có hai nhóm hydroxyli tự do có thể liên kết với các cacbohydrat khác. Như vậy A phải là cacbohydrat trung tâm. Các kết qủa này chỉ ra rằng trật tự của các monosaccarit trong X là C-A-B (hay B-A-C) Nếu: A5 biểu thị dạng furanozơ (vòng 5 cạnh) của cacohydrat A. A6 biểu thị dạng pyranozơ (vòng 6 cạnh) của cacbohydrat A. B5 biểu thị dạng furanozơ (vòng 5 cạnh) của cacbohydrat B.v.v… thì saccarit X có thể được biểu thị là C6 – A6 – B5 Một trong 4 cấu tạo khác nhau có thể có của X được cho dưới đây: CH2OH O

OH

H

H H

OH

O

H

CH2

C H

OH

O

H

H

H H

OH

O

OH

Tri-saccarit X

H

A

OH

CH2OH

O OH

H

CH2OH

H

B OH H Ghi chú: Bản chất của các liên kết anome là không thiết yếu trong đề bài. Sự sắp xếp các liên kết của A với B và C cũng có thể được đảo lại (liên kết 1,1’ giữa C và A và liên kết 1,6 giữa A và B.

Bài 99:


Các nhà hóa học của công ty Merck Frosst Cânda ở Montréal đã phát triển một dược phẩm rất có triển vọng và hữu hiệu để trị bệnh suyễn. Cấu tạo của MK-0476 như sau. COOH CH3 H3C

OH

S

Cl

N

MK-0476 Trong qúa trình kiểm tra, họ phát minh một qúa trình tổng hợp đơn giản và hiệu qủa, mô tả dưới đây cho sự thiol hóa một phần của MK – 0476 bắt đầu từ este dietyl A 1) Hãy cho biết cấu tạo của các sản phẩm trung gian B – F trong qúa trình tổng hợp này.



COOC2H5

A

1) LiAlH4 2) H3O+

B

C6H5COCl Pyridin

COOC2H5

1) CH3-SO2Cl/(C2H5)3N

C (C12H14O3)

2) NaCN

D(C12H13O2N) 1) KOH(aq) 2) CH2N2

COOH 1) NaOH(aq)

2) H3O+

F(C9H14O3S)

SH

1) CH3-SO2Cl/(C2H5)3N E 2) CH3COS-Cs+

G Một trong những giai đoạn cuối của qúa trình tổng hợp MK – 0476, muối diliti của thiol axit (G) ở trên được ghép với mạch của phân tử nêu dưới đây: H3C

O

CH3

S O

Cl

H3C

OH

O

N

H 1) - +

CO2-Li+

S Li

2) H+ COOH CH3 H3C

OH

S

Cl

2) 3) 4)

5)

N

MK-0476 Căn cứ trên hóa học lập thể quan sát được của phản ứng trên, gọi tên cơ chế của qúa trình ghép này? Nếu qúa trình phản ứng xảy ra theo cơ chế được đề nghị như trên thì tốc độ toàn phần (chung) sẽ thay đổi như thế nào nếu nồng độ của cả muối thiolat và chất nền đều cùng lúc tăng gấp ba? Các nghiên cứu mẫu được tiến hành với việc sử dụng brom etan như là một chất nền để tối ưu hóa qúa trình ghép nói trên. Vẽ cấu tạo sản phẩm chính của phản ứng giữa một mol đương lượng brom etan với: a) G thêm hai mol đương lượng bazơ. b) G thêm một mol đương lượng bazơ. Qúa trình ghép có thể trở nên phức tạp do sự nhị hợp oxi hóa (dime hóa – oxy hóa của G)



Viết công thức cấu tạo Lewis, chỉ rõ tất cả các electron không liên kết của sản phẩm nhị hợp - oxy hóa trên. BÀI GIẢI: 1) Công thức cấu tạo của các chất: O

O CH2O

CH2O

CH2OH

CH2OH

CH2OH

H2C

C

C

B CH2OH

N

D CH2S

C

CH3

O CH2CO2CH3

CH2CO2CH3

F E 2) SN2: thế nucleophin lưỡng phân tử. 3) v = k[tác nhân][tác chất nucleophin] Tốc độ chung tùy thuộc vào nồng độ của cả tác nhân lẫn tác chất nucleophin. Như vậy, gấp ba nồng độ của các chất tham gia phản ứng sẽ dẫn đến tốc độ chung của phản ứng tăng gấp 9 lần. 4) Với hai đương lượng bazơ: CH2SCH2CH3

CH2CO2H

Với một đương lượng bazơ: CH2SH

CH2CO2CH2CH3

5) Công thức Lewis của sản phẩm dime: CH2S

SCH2

H2C

CH2

HO

Bài 100:

O

O

OH


Nấm Aspergillus nidulans tạo ra hai lacton (este vòng) thơm A và B (C10H10O4) mỗi đồng phân tan trong dung dịch NaOH lạnh trong nước nhưng không tan trong dung dịch NaHCO3 trong nước. Cả A và B đều cho màu tím với dung dịch FeCl3 trong nước. Phản ứng của A với CH3I có mặt K2CO3 tạo thành C (C11H12O4) mà phổ 1H NMR của nó thấy có chứa ba nhóm metyl không giống nhau, một nhóm liên kết trực tiếp với vòng thơm. Sự tách loại nhóm metyl có chọn lọc của C với BCl3 rồi xử lý kết\ tiếp trong nước tạo ra D là một đồng phân mới của A. Phổ 1H NMR của hợp chất D cho thấy rõ sự hiện diện của một nhóm hydroxyl có tạo liên kết hydro nội phân tử tại δ = 11,8pm



OH H3C

HO

H3C

CO2CH3

O

I E Hợp chất D được tổng hợp như sau: Phenol E được metyl hóa (MeI/K 2CO3) để tạo F(C9H12O2) sau đó F được khử bằng liti kim loại trong amoniac lỏng và 2 – metylpropan – 2 –ol để cho một dien đối xứng và không liên hợp G. Có thể chuyển dien này thành liên hợp bằng phản ứng với KNH2 trong amoniac lỏng rồi xử lý kế tiếp trong nước, qúa trình này chỉ tạo một sản phẩm H. Sự ozon phân H rồi xử lý không khử lế tiếp tạo ra nhiều sản phẩm, trong đó có xetoeste I. Thực hiện phản ứng Diels – Alder hợp chất H với dimetyl but – 2 –indioat J tạo thành K (C15H20O6) mà khi đun nóng sẽ loại eten để tạo ra một este thơm L. Thủy phân L trong môi trường bazơ rồi axit hóa dung dịch tạo thành M(C11H12O6) mà khi đun nóng trong chân không tạo ra N (C11H10O5). Khử N bằng NaBH4 trong dimetylfomamit tạo thành C và một lacton O đồng phân, O cũng có thể thu được nhờ metyl hóa B. 2) Viết công thức cấu trúc của tất cả các hợp chất từ A đến O. 3) Hãy trình bày một cấu trúc khác của B.

BÀI GIẢI: 1) Công thức cấu tạo của các chất:



OCH3

OCH3

OCH3

O

H3C

H3C

H3C

HO

A OH

H3CO

B O

OH

O

H3C

O

O

O HO

O

C OCH3

H3C

H3C

HO

H3CO

OCH3 H3C

O H3CO

D

H3CO

F

E

OCH3

OCH3

CO2CH3 H3C

H3C

G

CO2CH3

H3C

CO2CH

H3CO

CO2CH

O H3CO

I

H

CO2CH3

K

J

OCH3

OCH3 H3C

CO2CH3

H3C

OCH3 CO2H

O

H3C O

H3CO

CO2CH3

H3CO

CO2H

M

L

H3CO

N O

OCH3 H3C O H3CO

O O

2) Công thức khác của B:



OH H3C O H3CO O

Bài 101:


Glycozit A (C20H27NO11) có trong hạt Rosaceae không phản ứng với dung dịch Benedict cũng như nước Fehling. Sự thuỷ phân bằng enzym của A cho (-)B (C8H7NO) và C ( C12H22O11) nhưng sự thuỷ phân hoàn toàn bằng axit tạo thành các sản phẩm hữu cơ (+) D (C6H12O6) và (-) E (C8H8O3). C có một liên kết β - glycozit và cho phản ứng với dung dịch Benedict cũng như nước Fehling. Metyl hóa C với MeI/Ag2O tạo thành C20H38O11 mà khi thuỷ phân trong môi trường axit cho 2,3,4-tri-Ometyl-D-glucopyranozơ. (±) B có thể được điều chế từ benzandehit và NaHSO3, tiếp theo với NaCN. Thuỷ phân (±) B trong môi trường axit cho (±) E (C8H8O3). 2) Viết các cấu tạo của A – D với hóa học lập thể phù hợp theo công thức chiếu Haworth trừ chất B. Glycozit A có độc tính và được cho là do hợp chất F rất độc, được giải phóng trong điều kiện thủy phân. Sự khử độc của hợp chất F trong cây cối có thể kèm theo các phản ứng (không trình bày hóa học lập thể). O

F + H2N

CH

C

O OH

enzym

G

+

H (C4H6N2O2)

enzym

H2N

CH

CH2

CH2

SH

C

L - cystein

C

OH

O

NH2

L - asparagin Một lượng nhỏ hợp chất F trong cơ thể người được giải độc bằng một phản ứng trực tiếp với cystin cho L – cystein và hợp chất I (C4H6N2O2S) được bài tiết theo nước tiểu (không trình bày hóa học lập thể). NH2 S

H2 C

S

H2 C

F +

NH2 C H H C

COOH

enzym

HS

H2 C

COOH

C H

COOH

+ I (C4H6N2O2S)

L - cystein

NH2

cystin

Hợp chất I cho thấy không bị hấp thụ tại 2150 – 2250cm-1 trong phổ IR của nó nhưng quan sát thấy một dải tại 1640cm-1 và các dải ứng với nhóm cacboxyl. 3) Hãy viết công thức phân tử của các hợp chất F và G và các công thức cấu tạo của các hợp chất H và I. Chỉ rõ hóa học lập thể của H. (-) – 1 – Phenyletan – 1 – d C6H5CHDCH3 có thể được điều chế ở dạng quang hoạt và khả năng triền quang khá mạnh [α]D = -0,6.



CH3

C8H10O (-)N

C6H5SO2Cl Pyridin

O

1) LiAlD4/ete 2) H3O+

D

H C6H5

(-) - 1 - phenyletan -1 -d Cấu hình tuyệt đối của (-) – 1 – phenyletan – 1 – d liên hệ với (-) E theo các phản ứng sau: Ag2O 1) LiAlH4/ete C8H8O3 C12H16O3 C10H14O2 C H I 2) H3O+ 2 5 (-) E (-) J (-) K 1) LiAlH4/ete C H CHCH (OC H ) C6H5SO2Cl 6 5 3 2 5 L 2) H3O+ Pyridin (-) M Hợp chất (-) M cũng có thể thu được từ hợp chất M như sau: 1)K C6H5CHCH3(OC2H5) C8H10O (-) M (-) N 2) C2H5I 4) Suy ra cấu hình tuyệt đối của (-) E và cấu tạo với cấu hình của mỗi chất trung gian ( J – O) trong qúa trình. 5) Cho biết cơ chế có liên quan trong sự chuyển hợp chất O thành 1 – phenyletan – 1 – d. BÀI GIẢI: 1) Công thức cấu tạo của các chất: CH2OH O

H

O

CH2

H OH

H O

H H

OH

O

H C

CN

H H

OH

OH

H H

OH H

OH

A



HO

H C

CH2OH

CN

O

H

O

CH2

H H

OH

O

H H

OH

B

OH

H H

OH

H

OH

H

OH H

CH2OH

OH

C O

H

OH

H H

OH

H

OH H

D 2) Công thức phân tử F: HCN Công thức phân tử G: H2S

HOOC

COOH H2N

OH

H N

HOOC

H

hay

NH

NH2

S

CH2CN

S

I

H 3) Công thức cấu tạo của các chất từ E đến O: COOC2H5

COOH

R

H

N

H

OH

OC2H5

CH2OSO2C6H5

CH2OH H

OC2H5

H

OC2H5 C6H5

C6H5

C6H5

C6H5

(-) E

(-) J

(-) K

L

CH3

CH3

CH3

CH3

R H

OC2H5 H

OH

S

C6H5

C6H5

(-) M 4) Cơ chế phù hợp: SN2.

(-) N

Bài 102:

H

OSO2C6H5 D C6H5

O

H C6H5

(-)1 - phenyletan - 1 -d


Peptit A có khối lượng phân tử 1007. Thuỷ phân hoàn toàn bằng axit cho các aminoaxit sau với số mol bằng nhau: Asp, Cystin, Glu, Gly, Ile, Leu, Pro và Tyr. Oxy hóa A với HCO2OH chỉ cho B chứa hai



gốc axit cysteic (ký hiệu là Cya), là một dẫn xuất của cystein với nhóm thiol bị oxy hóa thành axit sunfonic. 1) Có bao nhiêu nhóm chứa axit sunfonic được tạo thành từ sự oxy hóa một liên kết disunfua? Thuỷ phân không hoàn toàn B cho một số di và tri-peptit (B1 – B6). Trật tự của mỗi sản phẩm thuỷ phân được xác định trong những cách sau. Aminoaxit có N cuối được xác định bằng cách xử lý peptit với 2,4 – dinitroflobenzen (DNFB) để cho DNP – peptit. Sau khi thuỷ phân hoàn toàn DNP – peptit bằng axit, thu được một DNP – aminoaxit, chất này có thể được xác định dễ dàng bằng cách so sánh với các DNP – aminoaxit chuẩn. 2) Khi xử lý B1 với DNFB rồi thuỷ phân kế tiểp bằng axit tạo thành một sản phẩm là DNP – Asp. Điều này cho thấy B1 có axit aspartic tại N cuối. Hãy viết cấu tạo đầy đủ của DNP – Asp tại điểm đẳng điện của nó (không cần hóa học lập thể). Kế đó, aminoaxit có C cuối được xác định bằng cách đun nóng peptit tại 100oC với hydrazin, chất này bẻ gãy tất cả các liên kết peptit và chuyển tất cả trừ aminoaxit C cuối thành hydrazit của aminoaxit, còn nhóm cacboxyl ở C cuối còn nguyên vẹn. Theo cách này, các aminoaxit N- và C- cuối được xác định thứ tự toàn bộ của B1 – B6 như sau: B1: Asp – Cya B4: Ile – Glu B2: Cya – Tyr B5: Cya – Pro – Leu B3: Leu – Gly B6: Tyr – Ile - Glu. Thuỷ phân B với một enzym từ Bacillus subtilis cho B7 - B9 với thành phần như sau: B7: Gly – NH2 (glyxinnamit) B8: Cya, Glu, Ile, Tyr B9: Asp, Cya, Leu, Pro 3) Viết trình tự của B8 nếu thu được DNP – Cya khi xử lý B8 với DNFB rồi thuỷ phân hoàn toàn sau đó bằng axit. 4) Nếu các aminoaxit N- và C- cuối của B9 được xác định theo thứ tự là Asp và Leu, viết trình tự của B9. 5) Viết cấu tạo đầy đủ của A và chỉ rõ vị trí của liên kết disunfua. Tuy nhiên khối lượng phân tử của A tính được thì lớn hơn gía trị thực nghiệm hai đơn vị. Quan sát kỹ lưỡng hỗn hợp thu được từ sự thủy phân hoàn toàn bằng axit của A ngoài các aminoaxit tìm được lúc đầu còn có 3 đương lượng mol amoniac cũng được tạo thành. 6) Đề nghị cấu tạo điều chỉnh của A và khoanh tròn (một hay nhiều vị trí) trên cấu tạo này để cho thấy tất cả các nguồn tạo amoniac có thể có. BÀI GIẢI: 1) 2 2) Công thức cấu tạo: O O2N OH OH N H NO2

O

3) Trình tự của B8 là: Cya – Tyr – Ile – Glu. 4) Trình tự của B9 là: Asp – Cya – Pro – Leu. 5) Cấu tạo đầy đủ của A là: Cys – Tyr – Ile – Glu – Asp – Cys – Pro – Leu – Gly – NH2 6) Cấu tạo điều chỉnh của A: Cys – Tyr – Ile – Gln – Asn – Cys – Pro – Leu – Gly – NH2

Các vị trí gạch chân là các vị trí tạo amoniac.



Bài 103:

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2000: Shikonin là hợp chất có màu đỏ được tìm thấy ở rễ của cây Lithospermum erythorizon mọc ở Châu Á. Một đoạn rễ đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ để làm bài thuốc dân gian và ngày nay được sử dụng làm thuốc mỡ để chữa các vết bỏng. Shikonin có công thức cấu tạo như sau: OH

O

OH

O

OH

1. Shikonin có bao nhiêu đồng phân lập thể? 2. Có phải các đồng phân lập thể của Shikonin có cùng nhiệt độ nóng chảy không? Đây là một phần trong qúa trình tổng hợp Shikonin: O

OCH3

OH

O

OH

O

+A B (xt)

O

OCH3

OH +C

OH

O

OH

O

OH

3. Viết công thức cấu tạo A. 4. Gọi tên A. 5. Viết công thức cấu tạo C Lượng lớn những hợp chất tương tự Shikonin được tổng hợp để nhận được các chất có hiệu lực hơn. Một chuỗi phản ứng được dẫn ra dưới đây Shikonin

SOCl2

C6H15ClO4

KOH/EtOH 70oC

C16H14O4

6. Viết công thức cấu tạo của E. 7. E có thể có bao nhiêu đồng phân lập thể. Một cách khác để điều chế những dẫn xuất có ích của Shikonin là:



OCH3

OCH3

HBr

OCH3

OCH3

F C21H29BrO5 1) Mg/(C2H5O)2 2) CO2 3) HCl(dd)

OCH3

G C22H30O7

8. Viết công thức cấu tạo F. 9. Viết công thức cấu tạo G. BÀI GIẢI:

1. Có 2 đồng phân. 2. Tất cả các đồng phân lập thể của Shikonin đều có cùng nhiệt độ nóng chảy. 3. A có công thức cấu tạo như sau: O Cl 4. Tên IUPAC của A: 4-Metyl-3-pentanoylclorua. 5. Công thức của C: NaBH4 (LiAlH4 cũng có thể được chấp nhận). 6. Công thức cấu tạo của E: OH O

OH 7. E có thể có 2 đồng phân lập thể . 8. Công thức cấu tạo của F : OCH3

O

OCH3 OCH3

Br OCH3 9. Công thức cấu tạo của G:

OCH3



OCH3

OCH3 OCH3

COOH OCH3 OCH3 Bài 104: OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2000: Hợp chất thiên nhiên A chứa C, H, O có % mỗi nguyên tố theo khối lượng như sau: C: 63,2%; H: 5,3%; O: 31,5%. Phổ khối của A: 1. Xác định công thức nguyên của A.

2. Viết công thức phân tử chất A. Dung dịch chất A trong ete được lắc với dung dịch NaOH trong ete. Sau phản ứng thấy A không còn trong ete. Lại lắc kỹ dung dịch A trong ete với dung dịch NaHCO 3 rồi để yên thấy A vẫn còn trong ete. 3. A có thể có những nhóm chức nào? A phản ứng được với thuốc thử Tollens. 4.4. A có nhóm chức nào?



Phổ HNMR của A ghi ở tần số 300MHz cho ở hình sau (dung môi CDCl3). Cho vạch ở 7,27ppm và 3 vạch đơn ở 3,9; 6,3 và 9,8ppm.

Hình sau là sự cụ thể hóa hình phổ trong khu vực từ 6,9 đến 7,6ppm: Tín hiệu ở 6,3ppm mất đi khi nhỏ D2O vào: 5. Thông tin nào sau đây đúng: + Trao đổi liên kết giữa C và H. + Trao đổi liên kết giữa O và H. + Hiệu ứng pha loãng. + Sự thủy phân. Khi them CDCl3 thì vạch này xuất hiện ở tín hiệu thấp hơn. 6. Thông tin nào sau đây đúng: + Tăng mức độ liên kết hydro. + Giảm mức độ liên kết hydro. + Có liên kết hydro liên phân tử. + Có liên kết hydro nội phân tử. + Không có liên kết hydro. 7. Viết 4 công thức cấu tạo có thể có của A. 8. Mảnh nào biến mất tại pic có khối lượng 137 và 123. 9. Hai trong số 4 đồng phân đã viết có pKa thấp hơn hai đồng phân còn lại. Xác định chúng. BÀI GIẢI: 1. C8H8O3. 2. C8H8O3. 3. Nhóm phenol. 4. Nhóm andehit. 5. Trao đổi liên kết O-H. 6. Giảm mức độ liên kết hydro và có sự tạo thành liên kết hydro liên phân tử



7. CHO

CHO OCH3 HO

OCH3 CHO

CHO

OH

OH OH

OCH3

OCH3

8. CH3 và HC=O 9 CHO OCH3

OH

Bài 105:

OH OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2001:

CHO

OCH3

Rễ gừng (Zingiber officinale) được biết nhiều về mặt dược tính và những tính chất của hương liệu. Tại Ayurveda (Nơi có truyền thống về thuốc ở Ấn Độ), rất nhiều đơng thuốc có sử dụng gừng như là một vị thuốc trị các bệnh liên quan đến ruột, cảm lạnh thông thường và một số bệnh khác. Một vài hợp chất được coi như là nguyên nhân gây ra vị cay của gừng. Rất nhiều trong số đó là những dẫn xuất thế đơn giản của vòng thơm với độ dài mạch có khác nhau. Ba trong số đó là Zingeron; (+)[6] Gingerol và Shogaol là quan trọng nhất.

Công thức phân tử của các chất này là: + Zingeron: C11H14O3. + Gingerol: C17H26O4. + Shogaol: C17H24O3. 1) Zingeron cho phản ứng dương tính với FeCl3 và 2,4 –DNP (2,4 – dinitrophenylhydrazin). Nó không cho phản ứng với thuốc tử Tollens. Vậy có thể kết luận nó có những nhóm chức nào?



Brom hóa Zingeron bằng dung dịch nước brom chỉ thu được duy nhất một sản phẩm monobrom. Phổ IR của zingeron cho biết có sự xuất hiện của liên kết hydro liên phân tử (yếu). Điều tương tự cũng xuất hiện khi kết thúc phản ứng khử hóa Zingeron theo Clemensen.

2) Từ các thông tin trên cho biết: (i) Mạch chính của Zingeron (ii) Các nhóm thế vào vòng thơm. (iii) Vị trí của tất cả các nhóm thế. 3) Viết công thức cấu tạo của Zingeron. 4) Hoàn thành quy trình tổng hợp sau: A +

B (C3H6O)

dd NaOH

C

+ H2/to xt

Zingerol (C11H14O3)

Biết A có CTCT: CHO

HO OCH3

5) Zingeron có thể dễ dàng chuyển hóa thành Gingerol bằng các phản ứng sau: Zingeron 1) Me3SiCl/(Me3Si)2NH (C11H14O3) 2) LDA; -78oC

D

1) hexanal 2) H3O+

Gingerol (C17H26O4)

Chú ý: (1) Me3SiCl/(Me3Si)2NH được sử dụng để chuyển nhóm –OH thành nhóm –SiMe3; nhóm -SiMe3 dễ bị thuỷ phân trong môi trường axit để cho trở lại nhóm –OH ban đầu. (2) LDA: liti diisopropylamit là một bazơ mạnh nhưng rất cồng kềnh (về mặt cấu tạo). (ii) Viết CTCT D. (iii) Viết CTCT của Gingerol. (iv) Viết công thức chiếu Fischer đồng phân (R) của Gingerol. (v) Ngoài Gingerol ta còn có thể nhận được sản phẩm E ( 2 – 3%) là đồng phân của Gingerol. Viết CTCT E (vi) Thông tin nào sau đây đúng về sự hình thành E? a) Sản phẩm của phản ứng điều chế Gingerol là một cặp đồng phân đối quang. b) Thu được hỗn hợp các đồng phân quang học không đối quang. c) Thu được hỗn hợp của cặp đồng phân đối quang và đồng phân meso. (vii) Loại nước của Gingerol bằng cách đun nó với KHSO4 thu được Shogaol. Viết CTCT của Shogaol. 7) Củ nghệ (Curcuma Longa) là một loại gia vị trong thực phẩm của người Ấn. Nó cũng được sử dụng nhiều trong các đơn thuốc ở vùng Ayurvedic. Curcumin (C21H20O6) là thành phần chính của củ nghệ có cấu trúc tương tự như Gingerol. Nó có cân bằng xeto – enol. Curcumin liên quan đến màu vàng của củ nghệ và cũng góp phần tạo ra vị cay. Phổ 1H NMR của hình dạng xeto trong Curcumin cho tín hiệu vòng thơm tương tự Gingerol. Nó cũng cho một vạch đơn ở độ chuyển dịch δ = 3,5 (2H) và hai vạch đôi (mỗi 2H là một vạch ở vùng δ=6-7 với J = 16Hz. Nó có thể được tổng hợp bằng cách ngưng tụ hai mol A (câu 4) với 1 mol pentan–2,4-dion. (i) Viết CTCT của Curcumin. (ii) Viết CTCT dạng enol của Curcumin. (iii) Curcumin có màu do: a) Có vòng thơm. b) Có nhóm cacbonyl. c) Có hệ liên hợp. d) Có nhóm hydroxyl.



BÀI GIẢI: 1) Các nhóm chức có thể có: xeton, hydroxiphenolic 2) Ta có: (i) Cấu tạo mạch chính của Zingeron: CH2CH2COCH3. (ii) Nhóm thế vào vòng thơm: OH, CH3. (iii) Các vị trí có nhóm thế: 1, 2, 4. 3) Cấu tạo của Zingeron: CH2CH2COCH3

HO OCH3

4) Các phản ứng:

H C

CHO

+

H3C

C

HO

CH3

CHC O

dd NaOH HO

O OCH3

OCH3

B

A

C

H2; to/xt

CH2CH2COCH3

HO OCH3

zingeron

5) Ta có: (i)

Công thức cấu tạo D:


CH3


O H3CO

CH2-Li+

CH2CH2C

(H3C)3SiO

(ii)

Công thức cấu tạo của Gingerol: O H3CO

H2 C

CH2CH2C

H C

(CH2)4CH3

OH (H3C)3SiO

(iii)

Công thức chiếu Fischer đồng phân R của Gingerol: CH2COR HO

(CH2)4CH3 H

(iv)

Công thức cấu tạo của E: O H2 C

H3CO

(H3C)3SiO

H C

CH3

HC

(CH2)4CH3

OH

(v) Câu b đúng. 6) (i) Công thức cấu tạo của Curcumin: O

O H2 C

H

H

H3CO

OCH3 H

H

HO

OH

(ii) Công thức cấu tạo dạng enol của curcumin: OH H C

H3CO

C H

C

O C H

C

C H

H C

HO

(iii)

Bài 106:

OCH3

OH

Câu c đúng


1. Dạng gấp nếp của protein:



Protein (polipeptit) có nhiều loại khung có cấu dạng khác nhau. Ở một cấu dạng khung ở trạng thái bị kéo căng hầu như hoàn toàn (ở dạng song song hay dạng đối song trong dạng gấp nếp β) và một cấu dạng khác xảy ra sự xoắn hoàn toàn (ở cấu trúc xoắn α). 2) Khoảng cách giữa hai đuôi mạch trong một hexapeptit trong cấu dạng xoắn hoàn toàn là: a) 10 Å b) 15 Å c) 20 Å d) 25 Å 3) Giả sử rằng hexapeptit đã cho có cấu trúc xoắn α, vẽ một mũi liên kết nối giữa nguyên tử oxy và hydro của nhóm –NH nếu có liên kết hydro tồn tại giữa hai nguyên tử đó. O +

R2

H

H3N

O

R4

H

N

H

O-

N O

R6

N

N R1

O

R3

H

N O

R5

H

O

4) Hai hexapeptit (A và B) biểu diễn hai cấu dạng tương phản trong nước ở tại pH = 7,0, đặc biệt là nhóm hydro ở serin đã được photphoryl hóa. A có sự xoắn vừa phải và sự xoắn trở nên mạnh hơn khi serin đã được photphoryl hóa. B có sự xoắn rất yếu và hoàn toàn trở nên rối loạn khi serin được photphoryl hóa. Vẽ các mũi tên để chỉ sự ảnh hưởng giữa các phần còn lại phù hợp với sự khác nhau đã nêu. Ser Leu Phe Glu Arg COOCH3 CH3CONH Lys Ser Leu Phe Arg Glu COOCH3 CH3CONH Lys 2. β - lactamaza và tính kháng thuốc. Penixilin là một dược phẩm có hịêu lực để chống lại sự nhiểm khuẩn. Tuy nhiên thình trjang vi khuẩn kháng thuốc đã trở nên đáng báo động. Xuất hiện sự kháng penixilin trong vi khuẩn được quy kết cho một enzym chưa biết gọi là β - lactamaza (hay còn gọi là penixilinaza), nó làm giảm hoạt tính của vòng penixilin bằng cách mở vòng β - lactam. Cơ chế của phản ứng mở vòng β - lactam liên quan đến sự tấn công nucleophin bằng nhóm –OH của serin ở hướng tấn công của enzym. Cơ chế qúa trình này được trình bày như sau:



R

R

S

S

N

N COO-

O

-

Enz - Ser - OH

COO-

O

Enz-Ser-OH

R

S

N O

+

HO

COO-

H OH

Enz - Ser

R

R

HO

S

HN O

COO-

+ Enz - Ser - OH

S

+H2O

+ O

HN O

H 2O

COO-

Enz - Ser

Các nhà khoa học đã cố gắng để xác định được enzym β - lactamaza từ Staphylococcus aureus. Khi enzym tinh khiết được đánh dấu bằng đồng vị 32P thì ta chỉ đánh dấu một mình Serin. Trong phân tích thì serin chỉ chiếm 0,35% về khối lượng của enzym β - lactamaza. Biết MSerin = 105 Da (đơn vị khối lượng nguyên tử). 5) Ước lượng Menzym. 6) Số lượng aminoaxit còn lại hiện diện trong protein của mạch này sẽ là: a) 100 b) 150 c) 275 d) 375 7) Để đánh dấu đầu hoạt động, β - lactamaza được phân cắt bởi tripsin. Hexapeptit ban đầu (P1) chứa các aminoaxit sau: Glu, Lys, Met, Phe và Ser • Sử dụng phương pháp Edman ta biết được aminoaxit “đầu N” là Phe và dãy peptit P2. • Sử dụng BrCN để cắt mạch P1 thu được dipeptit P4 và tetrapepetit P3 • Sử dụng 1 – flo – 2,4 – dinitrobenzen sau đó thuỷ phân hoàn toàn ta thu được N–2,4– dinitrophenyl–Glu . Biết P1; P2; P3 đều chứa Ser. Hãy xác định vị trí các aminoaxit trong P1; P2; P3; P4. 8) Tính M(P3) biết MPhe = 165Da; MGlu = 147Da; MHms = 119Da (Hms: Homoserin); Mnước = 18Da. 9) Chỉ với một lượng nhỏ enzym β - lactamaza thì phản ứng sẽ xảy ra nhanh hơn so với serin tự do. Khi sử dụng enzym β - lactamaza làm xúc tác thì hằng số tốc độ phản ứng k1 = 350s-1 còn nếu không sử dụng enzym thì k1 = 0,5s-1. Từ những thông tin đã cho ở trên, tính nồng độ hiệu lực của tác nhân nucleophin liên kết với trung tâm hoạt động của enzym. Cho biết trong trường hợp không sử dụng enzym thì nồng độ Ser – OH tự do trong dung dịch là 1M. 10) Khi cho chất ức chế liên kết với trung tâm hoạt động của β - lactamaza thì có thể ức chế được enzym. Hằng số phân ly của phức chất ức chế - lactamaza đối với ba chất ức chế khác nhau được cho như sau: Chất ức chế Hằng số phân ly (KD) A 2,0.10-3 B 1,0.10-6



C 5,0.10-9 Trong ba chất A, B, C chất nào có hiệu qủa bảo vệ penixilin khỏi enzym β - lactamaza Công thức cấu tạo của chất ức chế: Br

H2C N O

COO-

Để có thể liên kết với trung tâm hoạt động của enzym thì nhóm OH của Serinsex tấn công nucleophin và kết qủa dẫn đến sự mở vòng và tách Br- ra khỏi chất ức chế. Tác nhân electrophin mạnh sẽ được sinh ra và sẽ tấn công vào trung tâm hoạt hóa của enzym làm mất hoạt tính của enzym. 11) Viết sơ đồ các phản ứng xảy ra. BÀI GIẢI: 1) Câu d đúng. 2) Ta có: O +

R2

H

H3N

O

R4

H

N

O-

N

H

O

R6

N

N R1

O

R3

N

H

O

R5

H

O

3) Ta có: CH3CONH

Lys

Ser

Leu

Phe

Glu

Arg

COOCH3

CH3CONH

Lys

Ser

Leu

Phe

Arg

Glu

COOCH3

4) 30000Da. 5) Câu c đúng 6) P1: Phe – Glu – Ser – Met – Leu – Lys. P2: Glu – Ser – Met – Leu – Lys. P3: Phe – Glu – Ser – Hms/Met. P4: Leu – Lys. 7) 482Da 8) 700M 9) Câu c đúng 10) Sơ đồ phản ứng:



Br

H2C

Enz - Ser - OH

+

N O

COO-

CH2 N

N

O

O

hay

O

O

COO-

Enz - Ser

Enz - Ser

COO-

A

H2C

X

HN O O

Enz - Ser COO-

B

Bài 107:


Phản ứng Diels – Alder là phản ứng đóng vòng [4 + 2] giữa một olefin và một dien để tạo thành xiclohexen đã được khám phá bởi giáo sư Otto Diels và đồng sự Kurt Alder khi họ trộn benzoquinon với lượng dư xiclopentadien và nhận được kết qủa sau: O

O

+

A (C11H10O2)

O

O

B

1) Viết CTCT A (không cần chú ý đến mặt lập thể)



Phản ứng Diels – Alder là đồng bộ, một giai đoạn và có tính đặc thù lập thể cao. Ví dụ: chỉ một đồng phân C được tạo thành từ phản ứng sau: H CN

CN

+ CN CN

C

CN H

CN

mà không tạo thành: CN H

H CN

Nếu sử dụng (E) – 1,2 – dixianmetylen thì thu được hai đồng phân lập thể D1 và D2 2) Viết CTCT D1; D2. Ở phản ứng ban đầu (tạo ra B từ xiclopentadien và benzoquinon). Diels và Alder đã thu được một trong 6 đồng phân lập thể của B. O

O

O

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

O

O

O

O

O

O

2

1

3

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

O

O

O

6 4 5 3) Hãy cho biết đó là đồng phân nào? Sau khi đun nóng lâu (15h, 120oC) thì từ B (tonc = 157oC), Diels và Alder thu được hai đồng phân lập thể mới là E(tonc = 153oC) và F (tonc = 163oC). Dưới tác dụng của xúc tác ở 25oC ta thu được đồng phân lập thể G (tonc = 184oC). B ⇌ E + F 10% 20% 70% B ⇌ G 60% 40% Không cần thiết phải biết E, F, G là chất nào trong số 6 đồng phân lập thể trên 4) Các câu khẳng định sau là đúng hay sai hoặc không đủ dữ kiện để chứng minh: • Phản ứng Diels – Alder là thuận nghịch.



• B bền nhiệt động hơn E. • E kém bền nhiệt động hơn F. • G là đồng phân quang học không đối quang của B. • G bền nhiệt động hơn F. 5) Cho sơ đồ phản ứng:

Xác định I, K, L. Biết K chỉ có một nhóm metyl và L là sản phẩm cộng Diels – Alder của K và anken cho trước. BÀI GIẢI: 1) Công thức cấu tạo của A: O

O

2) Công thức cấu tạo của D1 và D2: H

H CN

D1:

CN

D2: CN H

CN H

D1 và D2 là hai đồng phân đối quang. 3) Cấu trúc 2 (chính) và cấu trúc 1 (phụ). Theo đề bài thì cấu trúc thoả mãn sẽ là 2 Phản ứng Diels – Alder cho sản phẩm có hóa học lập thể endo. Vấn đề này đã được đề cập đến ở câu 2, cấu trúc C. Như đã chỉ ra ở cấu trác C thì cấu dạng endo được đặc trưng bởi 2 nguyên tử H và nhóm CH2 của hệ hai vòng ở cùng phía so với mặt phẳng vòng. Chỉ có cấu trúc 1 và 2 trong số 6 cấu trúc đã cho là có hóa lập thể endo, endo. Tất cả các cấu trúc khác đều có ít nhất một nhóm thế theo hướng exo. Trong cấu trúc 1, 3 vòng tạo ra phân tử có hình dạng chữ U bị ảnh hưởng không gian nhiều hơn so với cấu trúc 2 có dạng phân tử hình zig – zag. 4) Câu đúng: 1, 4. Câu sai: 2, 3. Chưa đủ dữ kiện: 5 5) Cấu trúc của I, K, L:



Bài 108:


Quy tắc Cahn – Ingold – Prelog (CIP) được sử dụng để xác định hóa lập thể của phân tử. 2) Dựa vào quy tắc CIP hãy xác định độ hơn cấp của các nhóm thế sau: a) -SCH3 và –P(CH3)2 b) –CCl3 và –CH2Br. c) Giữa O

;

O

CH3

Pseudoephedrin (1) là chất hay gặp trong các loại thuốc thông thường chống cảm lạnh. Nó có công thức cấu tạo: OH CH3

NHCH3

1 3) Đánh dấu * vào các trung tâm lập thể và cho biết nó là R hay S. 4) Vẽ công thức Newman hay công thức phối cảnh của (1) và vẽ công thức chiếu Fischer của 1. Đun nóng 1 với KMnO4 trong điều kiện nhẹ nhàng thu được Methcanthinon 2 OH CH3

MnO4-/H+

2

NHCH3

5) Viết công thức cấu tạo 2 (có xét lập thể) và cân bằng phương trình phản ứng xảy ra. Chỉ rõ sự thay đổi số oxy hóa của tất cả các nguyên tử có sự thay đổi số oxy hóa. Đun nóng 2 với LiAlH4 thu được 3. Chất này chỉ khác 1 ở tonc. 6) a) Viết công thức lập thể của 3 b) Phát biểu nào sau đây đúng? • 1 và 3 là các đồng phân lập thể. • 1 và 3 là cặp đối quang. • 1 và 3 là hai đồng phân lập thể không đối quang. • 1 và 3 là hai đồng phân cấu dạng. c) Viết công thức của trạng thái chuyển tiếp trong phản ứng 2 → 3 BÀI GIẢI: 1) Nhóm có độ hơn cấp cao hơn sẽ là: -SCH3; -CCl3 và



O

CH3

2) Ta có: OH

* S

S

CH3

*

NHCH3

3) Công thức chiếu Newman hay công thức phối cảnh của 1: CH3

CH3 HO

H3CHN

H

H

hay H3CHN

H

HO

Ph

H

Ph

Công thức chiếu Fischer của 1: Ph H

CH3 OH

H

NHCH3

hay H3CHN

H CH3

HO

H Ph

4) Phương trình phản ứng: O

OH +0

5

CH3

Ph

+2

+ 2 MnO4 +7

-

+

6H

+

5 Ph

NHMe

CH3

+2

+ 2 Mn2+ +

NHMe

5) a) Công thức cấu tạo của 3 (đã xác định lập thể):


8 H2


OH CH3

NHCH3

b) Câu đúng: 1, 3 Câu sai: 2, 4 b) Cấu trúc của các sản phẩm trung gian: CH3

CH3

H3C H +

2

Li

H

N

Li

1) H+

H3CHN

H

2) H2O HO

O

Ph

Ph H -

H

Bài 109:


Phản ứng ngưng tụ giữa axit cacboxylic và amin sinh ra amit. Ví dụ: ngưng tụ axit fomic với dimetylamin sinh ra N,N-dimetylfomamit, nó có các cấu trúc cộng hưởng sau: O

O C H

C

CH3 N CH3

H

CH3 N CH3

1.

Xếp các chất N,N-dimetylfomamit (A). N-metylaxetamit (B) và propanamit (C) theo thứ tự tăng dần nhiệt độ sôi. 2. Nhóm cacbonyl thường được nhận diện bằng dải hấp thụ mạnh trong phổ hồng ngoại (IR). Vị trí vân hấp thụ phụ thuộc vào độ bền liên kết C = O. Đối với amit thì độ bền của liên kết C = O có thể được xác định dựa vào hình vẽ trên. Ví dụ: nhóm C = O của xiclohexanon cho vân hấp thụ ở 1715cm-1. Để so sánh với xiclohexanon thì các giá trị nào sau đây là phù hợp với nhóm C = O của propanamit? a) 1660cm-1 do độ dài liên kết ngắn của nhóm cacbonyl. b) 1660cm-1 do độ dài liên kết dài của nhóm cacbonyl. c) 1740cm-1 do độ dài liên kết ngắn của nhóm cacbonyl. d) 1740cm-1 do độ dài liên kết dài của nhóm cacbonyl. 3. Glyxin (H2N – CH2 – COOH) là α - aminoaxit. Ba phân tử glyxin có thể tạo ra tripeptit Gly – Gly – Gly thông qua phản ứng ngưng tụ tạo thành amit và kèm theo sự tách loại hai phân tử nước. Hãy viết công thức cấu tạo của tripeptit. 4. Khi α - aminoaxit chứa nhoam thế thìu lúc này sẽ xuất hiện hiện tượng đồng phân quang học. Ví dụ: L – alanin và D – alanin là hai enantiome. Như vậy đối với 3 peptit glyxin, L – alanin và D – alanin ta có thể thu được bao nhiêu tripeptit?



O H2N

H2N

H2N OH H

H

OH

OH H

Glyxin (Gly)

5.

O

O

CH3

L - Alanin (L - Ala)

H3C

H

D - Alanin (D - Ala)

Tổng cộng có bao nhiêu đồng phân quang học từ các tripeptit trên?

Hiện nay, “polyacrylamide gel with electrophoresis” (PAGE) được sử dụng rộng rãi trong việc phân tích protein và axit nucleic. Tuy nhiên một trong số những ứng dụng của keo polyamit là phân lập các hợp chất phenol bằng sắc ký bản mỏng. Các phenol có chứa các nhóm thế khác nhau thì có tính axit khác nhau. Tính axit khác nhau thì liên kết với keo PAGE càng mạnh.

6.

Sắp xếp các chất sau: phenol (D), 4 – metylphenol (E) và 4–nitrophenol (F) theo thứ tự giảm dần khả năng liên kết với PAGE.

Khả năng hấp thụ một chất trong phổ tử ngoại - khả kiến (UV – Vis) phụ thuộc vào số liên kết đôi liên hợp trong phân tử đó. Một hợp chất có từ 5 nối đôi liên hợp trở lên thì có xu hướng hấp thụ ánh sáng trong vùng khả kiến nên kết qủa là chúng có màu. Ví dụ phenolphtalein là một chất chỉ thị axit – bazơ thông dụng. Trong dung dịch có tính axit và trung tính nó không có màu còn trong dung dịch bazơ nó có màu đỏ tím (pH: 8,3 – 10,0) HO

OH

H2SO4 dac; 180oC, 5h

G +2

-

OH H+

H

O OH

O

phenolphtalein

7. 8

Viết công thức cấu tạo của H. Phenolphtalein có thể được điều chế bằng cách cho chất G phản ứng với hai mol phenol. G phải là chất nào trong số các chất dưới đây để phản ứng đạt hiệu suất cao nhất.



O

O

O

(a)

(b)

(c)

H

H

H

H

OH

H O

O O

(d)

O

(e) O

O

O

BÀI GIẢI: 1. Thứ tự sắp xếp các chất theo nhiệt độ sôi: C > B > A. Giải thích: Từ cấu trúc cộng hưởng của amit cho thấy nó có một phần điện tích âm trên nguyên tử oxy và một phần điện tích dương trên nguyên tử nitơ. Amin bậc 1 và bậc 2 có liên kết hydro mạnh hơn amin bậc 3 (Propanamit: 79oC; N-metylaxetamit: 28oC và N,Ndimetylfomamit: -61oC). 2. Câu b 3. H

O

H

N

O

hay

N

H

N H

OH O

Gly - Gly - Gly O

H

H3N

O

N N

O

H O 4. 27 5 Trong số đó thì 26 tripeptit có đồng phân quang học Aminoaxit không có tính quang hoạt: H2N – GGG – OH Aminoaxit có tính quang hoạt: H2N–GGLA–OH; H2N–GGDA–OH … 6 Khả năng liên kết với PAGE giảm dần theo thứ tự F > D > E.

7.



HO

O

O

O

O

O

O

O

H

H

8 Chất e

Bài 110:


Các cacbohydrat thiên nhiên đều được tạo thành từ phản ứng quang hợp trong thực vật. Tuy nhiên một số cacbohydrat không gặp trong thiên nhiên có thể được tổng hợp nhân tạo trong phòng thí nghiệm. Sau đây sẽ trình bày sơ đồ điều chế L – ribozơ (hợp chất I):



B CO2Me

O HO

O

100oC

+

A

ong han kin

CO2Me

OsO4

HO

CO2Me CO2Me Me2C(OMe)2 H+, CH3COCH3

O

O

O

CO2Me

O enzym pig liver

O

D (spc)

CO2Me

O

CO2H

CO2Me

C F

+

O

O3; MeOH

O

CO2Me

O O

MeO2C

CO2H

O O

O E (spp)

CO2Me

MCPBA

CO2Me O O

CH2OH

HO

O H3O+

H

1) MeOH/H+

CO2Me

O

2) LiAlH4 sau do H2O OH

OH I

O

O

G

1. 2.

Hợp chất A có công thức phân tử C10H10O5. Viết công thức cấu tạo A. Trong các mệnh đề liên quan đến việc chuyển hoá từ A thành C sau đây thì mệnh đề nào đúng, mệnh đề nào sai? a) OsO4 là tác nhân oxy hóa trong phản ứng chuyển A thành B. b) MeOH là sản phẩm phụ trong phản ứng chuyển hóa B thành C. c) Proton đóng vai trò xúc tác trong phản ứng chuyển hóa B thành C. d) C có thể được tạo thành với hiệu suất thấp khi không có Me2C(OMe)2. Enzym pig liver esteraza có thể thủy phân este thành axit cacboxylic. Thuỷ phân C bằng enzym pig liver esteraza sinh ra hỗn hợp D và E trong đó E là sản phẩm chính. Góc quay cực của hỗn hợp là: [α]D20 = -37,1o còn của E tinh khiết là [α]D20 = -49,0o. 3. Tính tỉ lệ D/E (theo số mol) trong hỗn hợp phản ứng.



4

Phản ứng của F với axit m – clopebenzoic (MCPBA) sinh ra từ sản phẩm G. Chỉ ra rằng các mệnh đề sau đây là đúng hay sai: a) Bản chất của phản ứng là sự oxy hóa F. b) Nguyên tử oxy thêm vào có nguồn gốc từ MCPBA. c) Tỉ lệ của hai hợp chất C1 – (R) và C1 – (S) trước và sau phản ứng không thay đổi.

Công thức phân tử của H là C9H16O5. Các gía trị phổ NMR của H cho dưới đây: 1HNMR (CDCl3) δ 1,24 (s, 3H); 3,24 (m, 1H); 3,35 (s, 3H); 3,58 (m, 2H); 4,33 (m, 1H); 4,50 (d, J = 6Hz, 1H); 4,89 (s, 1H). a) Viết công thức cấu tạo của H. b) Xác định cấu hình tuyệt đối của C1; C2; C3: C4 của hợp chất I. c) Trong công thức chiếu Fischer của I (L – ribozơ) thì các chữ cái P, Q, R, S, T và U đại diện cho những nhóm chức nào? CHO P

Q

R

S

T

U CH2OH

Disaccarit là hợp chất được tạo thành từ hai đơn vị monosaccarit bởi liên kết glycozit. Polisaccarit chứa từ 10 đến vài ngàn đơn vị monosaccarit. Ví dụ về disaccarit cho dưới đây: H OH H

O

HO H

H

H

OH

OH

H OH

O

H

lien ket glycozit

O OH

H

H

OH

OH

H

d) Có bao nhiêu đồng phân dia tạo thành từ pentasaccarit J nếu nó được tạo thành từ 5 đơn vị D – glucozơ: H OH H H

O

O O

H

H OH

H

OH H

5

BÀI GIẢI: 1.



O CO2Me

CO2Me

2. Tất cả đều đúng 3. 12,1 : 87,9 hay 12,2 : 87,8 4. a, b đúng; câu c sai 5. MeO

CH2OH

O

6. C1, 2, 4: S 7.

O

C3: R CHO HO

H

HO

H

HO

H CH2OH

8. 2

5

Bài 111:

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2005: Ete crown có thể tạo được liên kết với các ion kim loại kiềm. Ví dụ các hằng số liên kết của hai azacrown (ete vòng chứa nitơ) với Na+, K+, Cs+ được cho ở bảng dưới: Hằng số liên kết (lg10K) Ion km loại Bán kính (pm) Hợp chất A Hợp chất B + Na 98 2,49 3,57 + K 133 1,83 5,00 + Cs 165 1,37 3,39 Antraxen cho sự phát quang mạnh với bước sóng phát xạ trung tâm là 325nm. Kết hợp với sự liên kết chọn lọc của các azacrown đối với ion kim loại kiềm và sự phát quang mạnh của antraxen, một ion kim loại phát quang chọn lọc E đã được phát triển.



O O

O

O

O

O

O

O

O

N

N

H2C

CH2

A

B

1. Cho biết các chất C và D trong qúa trình tổng hợp sau: H

O

1) NaBH4 2) PCl5/benzen

HO

OH

O

C

O

O

O

O

SO2Cl

1) pyridin

O

O

N

D

2) t - BuO-K+ HO(CH2)2NH(CH2)2OH

CH2

O

Để so sánh, thì dẫn xuất thế antraxen của F và G cũng đã được tổng hợp. Các hợp chất E, F, G đều không có tính phát quang ở các điều kiện trung tính do hiệu ứng chắn sự di chuyển của electron (photoinduced electron transfer – PET) do cặp electron không phân chia của nguyên tử nitơ nằm ở phía hoạt động của antraxen:



O O

O

OH

OH N

N

O

H2C

H2C

G F 2. Khi thêm dung dịch HCl hợp chất nào sẽ phát quang? b) Không có. c) E và F. d) Chỉ G e) Tất cả. 3. Khi thêm một lượng tương đương kali axetat vào dung dịch loãng của E, F và G trong metanol thì hợp chất nào sẽ phát quang mạnh nhất?

b) E c) F d) G 4. Khi thêm một lượng tương đương axetat kim loại vào dung dịch loãng của F thì axetat kim loại nào sẽ phát quang mạnh nhất? a) CH3COONa b) CH3COOK c) CH3COOCs d) Không có. Trong qúa trình chiếu xạ với tia cực tím trans – stinben chuyển hoá thành một chất trung gian H, H chịu sự vòng hoá quang hoá để sinh ra dihydrophenantren I. Oxy hoá tiếp I cho ta phenantren.



hv nhiet

hv nhiet

H

H H

oxy hoa

3.5. Viết công thức cấu tạo H 3.6. Hoá lập thể của hai nguyên tử H trong hợp chất I là gì (cis hay trans)? Dẫn xuất của Dihydroazulen J có tính chất quang hoá học rất thú vị. Khi chiếu xạ thì thì chất J không màu sẽ chuyển vị thành vinylheptafulven K. Đun nóng K thì ta lại thu được J: CN

CN

1

CH3

2

CN CN

CH3

3

4

hv

5

10

nhiet

6 9 8

7

K

J 7. Hợp chất nào hấp thụ ánh sáng ở bước sóng dài hơn? b) J c) K 8. Hợp chất K có thể phản ứng với một lượng tương đương CF3CO2H để tạo thành hệ thơm bền vững. Nguyên tử nào cacbon nào của K dễ bị proton hóa nhất? a) C – 2 b) C – 3 c) C – 4 d) C – 5

BÀI GIẢI:



1. N H

Cl H2C

O

O

O

O O

2. d 3. e 4. a 5. Công thức cấu tạo của H:

6. trans 7. K 8. C3

Đề thi Olympic sinh viên toàn quốc Bài 112:

OLYMPIC HÓA HỌC SINH VIÊN TOÀN QUỐC 2003: 1) Nhà máy khí Dinh Cố xử lý khí thiên nhiên thành hai sản phẩm: khí hóa lỏng chứa trong các bình thép và khí cung cấp cho khu điện - đạm Phú Mĩ. a) Hãy cho biết thành phần hóa học chính của mỗi sản phẩm đó. b) Vì sao không sản xuất chỉ khí hóa lỏng. 2) Dưới đây cho biết nhiệt độ và entanpi của các phản ứng thuận (từ trái sang phải) Phản ứng ∆H(kJ) 2CH4 CH4 + 2O2 CH4 + 1/2O2 CH4 + H2O CO + H2O CO + 2H2

1500oC 500oC 900oC

900oC 900oC 400oC

C2H2 + 3H2O CO2 + 2H2O CO + 2H2 CO + 3H2 CO2 + H2

+380,4 (1) -890,0 (2) -33,4 (3) +204,8 (4) -46,0 (5)

CH3OH

-110,8 (6)

a) Để sản xuất axetilen theo (1) vì sao người ta thêm một lượng nhỏ oxy vào hỗn hợp phản ứng? b) Để có chất đầu cho sản xuất metanol theo phản ứng (6) người ta nhiệt phân hỗn hợp metan và hơi nước theo phản ứng (4). Vì sao trong sản xuất người ta lấy tỉ lệ mol CH 4 : H2O = 1 : 2 mà không phải là 1 : 1? Hỗn hợp sản phẩm thu được gồm những khí nào? c) Hãy viết phương trình phản ứng của ankan ở nhiệt độ xấp xỉ 900oC với oxy và với nước.



d) Theo dự án nhà máy phân đạm Phú Mĩ, hydro được sản xuất từ khí thiên nhiên. Trong các phản ứng tạo ra hydro đã cho ở trên, nên sử dụng những phản ứng nào?. Không sử dụng những phản ứng nào?, vì sao? e) Có hỗn hợp CO + H2 (sản phẩm phản ứng (3) và (4)). Hãy đề nghị phương pháp tinh chế H2 để có thể đưa vào phản ứng với N2 tạo khí NH3. BÀI GIẢI: 1) a) Khí hóa lỏng: propan và butan. Khí cho điện đạm: metan b) Metan có nhiệt độ hóa lỏng rất thấp. Muốn hóa lỏng phải làm lạnh sâu, nén ở áp suất cao sẽ không kinh tế bằng để ở dạng khí dẫn bằng đường ống cung cấp cho nhà máy điện đạm.

2) a) Phản ứng (1) thu nhiệt mạnh, ngoài việc cung nhiệt từ bên ngoài cần đốt cháy một ít CH4 theo phản ứng (3) để luôn đạt được và duy trì nhịêt độ cao 1500oC. b) Tăng nồng độ (áp suất riêng phần) của H2O để chuyển dịch cân bằng về phía tạo thành sản phẩm. Nước rẻ tiền hơn metan. Nước còn có tác dụng giảm CO, tăng H2 (phản ứng 5). Hỗn hợp sản phẩm thu được gồm CO, H2, H2O (dư) và CH4 (dư ít). c) CnH2n + 2 + (n/2)O2 → nCO + (n + 1)H2 CnH2n + 2 + nH2O → nCO + 2(2n + 1)H2 d) Không nên dùng phản ứng (1), gía thành sẽ rất cao vì: - Tốn năng lượng → thiết bị chịu nhiệt cao (đắt, mau hỏng) - 2 mol CH4 mới thu được 3 mol H2 (so với phản ứng 3 và 4 đều kém). Axetilen tuy là nguyên liệu qúy, đắt nhưng nếu không có nhà máy hóa chất sử dụng tại chỗ thì chỉ dùng làm nhiên liệu mà thôi, sẽ lãng phí. Nên sử dụng kết hợp đồng thời 3 phản ứng (3); (4) và (5), tức là CH4; H2O; O2 sẽ có lợi và các phản ứng thu nhiệt (4) và toả nhiệt (3); (5) bổ sung cho nhau, đều thực hiện ở 900 oC đỡ tốn năng lượng và trang thiết bị. Từ 2 mol CH4, một cách gần đúng cho đến 6 mol H2. e) Thêm một lượng H2O (có tính theo thành phần của hỗn hợp CO + H2) thực hiện phản ứng (5) ở 900oC biến CO thành CO2, sau đó làm lạnh tách CO2. Bài 113: OLYMPIC HÓA HỌC SINH VIÊN TOÀN QUỐC 2003: 1) Người ta tiến hành các phản ứng sau đây để xác định công thức cấu tạo của hợp chất thơm A (C9H10O): - Oxy hóa mạnh chất A với KMnO4 đậm đặc thu được hai axit C7H6O2 và C2H4O2. - Cho A phản ứng với metyl magie bromua rồi thuỷ phân thu được ancol bậc ba (B) có một nguyên tử cacbon bất đối. c) Viết công thức cấu tạo và gọi tên A. d) Hãy cho biết góc quay mặt phẳng ánh sáng phân cực của ancol B bằng 0 hay khác 0, vì sao? 2) Cho A tác dụng với metyl iodua dư trong môi trường bazơ mạnh người ta cô lập được C (C11H14O). Hãy cho biết tên cơ chế phản ứng. Viết công thức cấu tạo và gọi tên C. 3) Cho ancol B phản ứng với H2SO4 đặc nóng thu được sản phẩm chính là E (C10H12). Dùng công thức không gian thích hợp biểu diễn cơ chế phản ứng tạo thành E và gọi tên E. BÀI GIẢI 1) 2) 3) a) Ta có: A có nhân benzen, một mạch nhánh, có 1O và một liên kết đôi axit benzoic axit axetic



CH3 C6H5

C

CH2CH3

O

1) CH3MgBr 2) H3O+

C6H5

CH2CH3 (B)

C OH

A: etylphenylxeton b) αB = 0 vì CH3MgBr tấn công như nhau vào hai phía nhóm C = O tạo ra hỗn hợp raxemic. 4) Ta có: CH3

OH-

C6H5COCH2CH3

CH3I SN2

C6H5

C

C

O

CH3

CH3

(C)

tert-butylphenylxeton

5)

Cơ chế: H2O+

OH H

CH3 H+ (H SO ); to 2 4

C6H5

CH3

H

CH3

C6H5

CH3

H

H

-H2O

CH3 CH3

C6H5 H

H

-H+ C6H5

H C

H C6H5

C

H3C

CH3 CH3

CH3

E-2-phenylbut-2-en

Bài 114:

OLYMPIC HÓA HỌC SINH VIÊN TOÀN QUÓC 2004: 1) Thực hiện dãy biến hóa sau: ,t ,t Ac O  → A NH  → B HO  → C  → C7 H11O2 N 2-metylpropanal HCN 2) Hoàn chỉnh các phương trình phản ứng và gọi tên sản phẩm: a) Xiclopentadien + HCl khí: b) Pent-1-en + NBS, a,s c) Hexa-1,3,5-trien + Br2 (1: 1) d) 1-(Brommetyl)-2-metylxiclopenten, đun nóng trong CH3OH BÀI GIẢI: 1) Công thức cấu tạo các chất là: o

3

A: H3C

C: H3C

H C

H C

CH3

3

+

o

2

H C

H C

OH

CH3

NH2

H C

H C

H C

H C

CH3

OH

CH3

N

CN

COOH

B: H3C

D: H3C

CN O C O C CH3

2) Công thức cấu tạo các sản phẩm: a)



Cl

3-cloxiclopenten

b) CH3CH2CHBrCH=CH2 (3-brompent-1-en) + CH3CH2CH=CHCH2Br (1-brompent-2-en) c) CH2=CH-CH=CH-CHBr-CHBr: (5,6-dibromhexa-1,3-dien) CH2=CH-CHBr-CH=CH-CH2Br: (3,6-dibromhexa-1,4-dien) BrCH2-CH=CH-CH=CH-CH2Br: (1,6-dibromhexa-2,4-dien) d) CH2OCH3

CH2

+

OCH3 CH3

CH3

1-(metoximetyl)-2-metylxiclopenten

1-metoxi-1-metyl-2-metylenxiclopentan

Bài 115:

OLYMPIC HÓA HỌC SINH VIÊN TOÀN QUÓC 2004: Hợp chất A(C6H12N2O2) quang hoạt, không tan trong axit loãng và bazơ loãng, phản ứng với HNO2 trong nước tạo thành B (C6H10O4). Khi đun nóng B dễ dàng mất nước chuyển thành C (C6H8O3). Hợp chất A phản ứng với dung dịch brom và natri hydroxit trong nước tạo thành D (C4H12N2), hợp chất này phản ứng với HNO2 khi có mặt axit clohydric cho metyletylxeton. 2) Hãy xác định công thức cấu tạo của A, B, C, D và gọi tên các hợp chất tạo thành. 3) Hợp chất A có thể có cấu trúc như thế nào? Dùng công thức Fisơ để mô tả. BÀI GIẢI: 1) A phải là diamit nên có thể viết như sau: CONH2

C4H8

C6H12N2O2

NH2

Br2; OH-

C4H8

H2 O

CONH2

NH2

D

D là diamin, deamin hóa khi phản ứng với HNO2 và chuyển vị giống như pinacolin. Như vậy có thể viết như sau: H3C

H C

H C

NH2

NH2

CH3

HNO2

H3C

H C

H C

OH

OH

CH3

H+ -H2O

CH3COCH2CH3

2,3-diaminobutan Như vậy hợp chất A là diamit của axit 2,3-dimetylsucxinic có thể tồn tại ở dạng quang hoạt, phản ứng với axit nitrơ cho ra axit 2,3-dimetylsucxinic.



CH3 H

CH3 CONH2

H2NOC

H

HNO2

H

CH3 COOH

HOOC

H

toC -H2O

H3C

C

H3C

C

O C O C

CH3

CH3

H O

anhydrit-2,3-dimetyl sucxinic

2) Công thức Fisơ: CH3 H

CH3 CONH2

H2NOC

H2NOC

H

H

H

CH3

CONH2 CH3

Bài 116:

OLYMPIC HÓA HỌC SINH VIÊN TOÀN QUÓC 2004: 1) Trong khu công nghiệp lọc hóa dầu tương lai, dự kiến có cả nhà máy sản xuất PVC. a) Hãy đề nghị hai sơ đồ phản ứng làm cơ sở cho việc sản xuất vinylclorua từ sản phẩm crackinh dầu mỏ và NaCl. b) Hãy phân tích các ưu, nhược điểm của mỗi sơ đồ, nêu cách khắc phục và lựa chọn sơ đồ có lợi hơn. c) Trùng hợp vinylclorua nhờ xúc tác TiCl4-Al(C2H5)3 sẽ thu được PVC điều hoà lập thể có độ bền cơ nhiệt cao. Hãy cho biết trong mạch polime ấy có trung tâm bất đối không?. Viết công thức lập thể một đoạn mạch polime ấy. 2) Từ toluen hãy viết phương trình điều chế phlorogluxinol (1,3,5-trihidroxibenzen) 3) Hãy tổng hợp axit glutamic từ axit α-xetoglutaric. 4) Hãy tổng hợp prolin từ axit adipic. BÀI GIẢI: C 1) a) A: 2CH 4 1500  → C2 H 2 + 3H 2 HCl →  CH 2 = CH − Cl dpmn → Cl2 + H 2 → 2 HCl NaCl + H2O  Cl ;500 C C B: CH 2 = CH 2  → ClCH 2CH 2Cl 500  → CH 2 = CH − Cl b) Phương pháp B cần phải xử lý HCl để thu Cl2 và tránh ô nhiễm. o

2

o

o

o 1 ; xt 2 HCl + O2 t  → Cl2 + H 2O 2 Chọn phương pháp B vì phản ứng (1) của phản ứng A hiệu suất thấp, tiêu tốn nhiều năng lượng và gía thành sản phẩm sẽ cao hơn.

c) Có nguyên tử C bất đối: H

Cl

Cl H

C C H2

CH2

CH2

Cl H CH2

Cl CH2



2) Qúa trình tổng hợp như sau: CH3

CH3

COOH

O2N

NO2

O2 N

NO2

KMnO4

HNO3

1)Sn + HCl 2) OH-

H2SO4

NO2

NO2

COOH H2N

COOH NH2

HN

COOH NH

O

O

+H2O

NH2

NH

HO

O

OH

-CO2

OH

3) Qúa trình tổng hợp như sau: CH2COOH H2C

H2SO4 HN3

H2C

CH2NH3+

CH2NH2

CH2COOH

H2C H2C

COOH

H+ P, Br2

C H2

(A) OH-

H2C H2C

COOH CH Br

(B) NH

COOH



1) SOCl 2

) NH KOH hoặc: HOOC (CH 2 ) 4 COOH 2 → H 2 NCO (CH 2 ) 4 COOH Br / → A rồi tiếp tục như trên 4) Qúa trình tổng hợp như sau: 3

COOH CO (CH2)2

HCN NH3

COOH CN C NH2 (CH2)2

2

H3O+

COOH

COOH

COOH COOH C -CO2 NH2 to (CH2)2 COOH

COOH CHNH2 CH2 CH2 COOH

Bài 117:

OLYMPIC HÓA HỌC SINH VIÊN TOÀN QUÓC 2004: 1) Phản ứng của ancol anlylic với nước clo tạo ra C3H7ClO2 (A). Phản ứng của anlyl clorua với nước clo thì tạo ra C3H6Cl2O (B). A và B khi chế hóa với dung dịch NaOH đều tạo thành glixerol nhưng A tạo thêm sản phẩm C3H6O2(D). B tạo ra sản phẩm phụ C3H5ClO (E). Trên phổ hồng ngoại của D và E đều không có vân hấp thụ ở vùng 1500 – 1800 cm -1, nhưng ở phổ của D có vân hấp thụ mạnh và tù ở 3100 – 3400 cm -1 còn ở phổ của E thì không có: a) Viết phương trình phản ứng tạo thành A, B và cho biết tính quang hoạt của chúng. b) A có 2 nhóm OH, hydro ở nhóm OH nào linh động hơn. c) Xác định công thức cấu tạo của D và E. d) D, E được tạo thành từ A và B tương ứng như thế nào, có quang hoạt không? 2) Từ dầu mỏ, người ta tách được các hydrocacbon A(C 10H16); B(C10H18) và C(C10H18). Cả ba đều không làm mất màu dung dịch brom và chỉ chứa C bậc hai và ba. Tỉ lệ giữa số nguyên tử CIII : số nguyên tử CII ở A là 2 : 3; còn ở B và C là 1 : 4. Cả ba đều chỉ chứa vòng 6 cạnh ở dạng ghế. a) Hãy xác định công thức cấu tạo và viết công thức lập thể của A, B và C. b) So sánh nhiệt độ nóng chảy của A, B, C và nêu nguyên nhân. BÀI GIẢI: 1) a) CH2 = CHCH2OH + HOCl → CH2Cl – C*HOH – CH2OH (A): hỗn hợp raxemic. CH2 = CHCH2Cl + HOCl → CH2Cl – CHOH – CH2Cl (B): không quang hoạt b) H của nhóm OH ở giữa linh động hơn vì chịu hiệu ứng –I mạnh hơn. c) Do E không hấp thụ ở vùng 1500 – 1800cm-1 chứng tỏ chúng không chứa liên kết C=C và C=O suy ra chúng có cấu tạo vòng. D có vân mạng ở 3100 – 3400cm -1 → chứa nhóm – OH, E thì không. So sánh thành phần A với D, B với E thấy đều giảm + HCl và chế hóa với NaOH tạo ra glixerol (qủa thế) nên đây là điều kiện cho phản ứng thế chứ không phảo là cho phản ứng tách HCl (cần điều kiện phân cực và đun nóng). Như vậy chúng có công thức cấu tạo: *CHCH OH 2

H2C O

D

*CHCH Cl 2

H2C O

E

d) Cơ chế của các phản ứng như sau:



H C

H2C Cl

CH2OH

H2C Cl

H2 C

Cl

H C

-H2O

OH H C

OH-

OH

CH2Cl

-

H2 C

Cl

H C

H2C

CH2OH

O

O-

raxemic

H C

-H2O

OH

-Cl-

CH2OH

-Cl

CH2Cl

-

H C

H2C

CH2Cl

O

O-

raxemic

2) A, B, C không làm mất màu dung dịch brom → không chứa liên kết bội mà chứa vòng no. A có 4 CIII, 6 CII; B và C có 2CIII và 8CII. Công thức cấu tạo của chúng:

B, C

A

Công thức lập thể:

C

B

A

tonc: A > B > C vì tính gọn gàng giảm theo chiều đó Bài 118: OLYMPIC HÓA HỌC SINH VIÊN TOÀN QUÓC 2005: 1. Viết công thức Newman và công thức phối cảnh (dùng nét đậm, nét chấm của các hợp chất sau): H H3C

CH3 C

C

HO

Br

OH

H

H

H

H C

C

Cl

Br

CH3

Cl

CH3

Br Cl

H

(II)

(I)

(III)

CH3 CH3

Cl H

H OH

(IV)

2. Viết các đồng phân lập thể của 1 – metyl – 2,3 – dicloxiclopropan. 3. Dùng công thức cấu tạo hoàn thành sơ đồ phản ứng sau: Cl 2 , as (1)

Cl 2 , Fe ( 2)

KOH / EtOH ( 3)

Mg / ete ( 4)

1) EtMeCHCHO 2 ) H 3O + (5)

n − C3 H 7C6 H 5 → B → C    → D  → E   → F Các phản ứng đều xảy ra theo tỉ lệ 1 : 1, các chất từ B đến F đều là sản phẩm chính. Viết ký hịêu hoặc gọi tên cơ chế các phản ứng (1); (2); (3); (5). Viết tên gọi hợp chất F và cho biết số đồng phân lập thể của F.

BÀI GIẢI: 1. Công thức Newman và công thức phối cảnh của các hợp chất (I); (II); (III) và (IV):



H

HO H3C

Br

CH3

H H

HOH

H

Br

Cl

C

Cl CH3 H3C

C

H C

C

CH3

Cl H3C

Cl

(II)

(I)

Br

H

H

(III)

OH

(IV)

2. Các đồng phân lập thể của 1- metyl – 2,3 – dicloxiclopropan có 4 đồng phân. Nếu hai nguyên tử clo ở vị trí trans thì có hai đối quang, còn nếu hai nguyên tử clo ở vị trí cis thì tuỳ theo vị trí của nhóm CH3- mà chỉ có thêm hai đồng phân (các đồng phân này có ảnh qua gương phẳng trùng với chúng, meso): Cl

H

H

Cl

CH3 H

H3C Cl

Cl

H

H

Cl

H

Cl

Cl

CH3 H

Cl H

H

H

H

H CH3

3. Các phương trình phản ứng:



H2 C

H3C

H2 C

hv

+ Cl2

H2 C

H3C

H C

+ HCl (B)

Cl H2 C

H3C

H C

H2 C

H3C

C H

H C

Cl

Cl + KOH

C2H5OH

H3C

C H

C H

(C)

Cl

(D) Cl + Mg

C H

ete

H3C

C H

+ KCl + H2O

C H

(D)

MgCl

(E) O

H3C

C H

C H

H C

+ C2H5

MgCl

(E)

C H

CH3 OMgCl

H3C

C H

C H

H C

C H

(E)

C2H5

CH3

OMgCl

H3C

C H

C H

C H

H C

C2H5 + H+

CH3 OH

H3C

C H

C H

C H

(F)

H C

C2H5

+ Mg2+ + Cl-

CH3

Các phản ứng xảy ra theo cơ chế: 1) SR hoặc thế gốc tự do 2) SE2 hoặc thế electrophin lưỡng phân tử. 3) E1 hoặc tách đơn phân tử. 4) AN hoặc cộng nucleophin. Tên gọi của F: 2 – Metyl – 1 - [4 – (prop – 1 – enyl)phenyl]butan – 1 – ol. Số đồng phân lập thể của chất F: 8 Bài 119: OLYMPIC HÓA HỌC SINH VIÊN TOÀN QUÓC 2005:


+ HC

(C)

Cl

H C Cl

H2 C

H3C

(B)

Cl

H3C

Fe

+ Cl2


1) Hợp chất X (C10H16) có thể hấp thụ ba phân tử hydro. Ozon phân khử hóa X thu được axeton, andehit fomic và 2 – oxopentadial. a) Viết công thức cấu tạo của X thoã mãn tính chất trên. b) Hydrat hóa hoàn toàn 2,72g chất X rồi lấy sản phẩm cho tác dụng với I2/NaOH thu được 15,76g kết tủa màu vàng. Dùng công thức cấu tạo của các chất X viết các phương trình phản ứng (chỉ dùng các sản phẩm chính, hiệu suất coi như 100%, C = 12; H = 1; O = 16). 2) Từ benzen và các hoá chất vô cơ cần thiết khác viết sơ đồ phản ứng điều chế naphtalen bằng 5 giai đoạn. 3) Từ 1 – amino – 1,2 – diphenylpropan hãy điều chế 1,2 – diphenylpropen (được sử dụng các hóa chất cần thiết). BÀI GIẢI: 1. Chất X (C10H16) cộng 3H2; sản phẩm phải có công thức C10H22. Theo các sản phẩm ozon phân suy ra X có mạch hở, có 3 liên kết đôi và tạo ra 2 mol CH2O nên có hai nhóm CH2 = C. a) Các chất X thỏa mãn: H3C

C

C H

(CH2)2

CH3

(X1)

C

CH2

HC

CH2

H3C

C

H3C

C

C

(CH2)2 CH2

CH3 HC C H

C

CH3

(CH2)2C H

C H

(X2) CH2

CH2

(X2)

b) Hydrat hóa X tạo ra ancol có phản ứng iodofom. MX = 272 nên số mol X là 0,01 mol. Số mol CHI3 = 0,04mol. Vậy sản phẩm hydrat hóa X phải có hai nhóm CH3-CHOH-. Suy ra chỉ có chất X2 ở trên thỏa mãn. Các phương trình phản ứng: OH H3C

C

C

CH3 HC

(CH2)2

C H

CH2

+ 3HOH

H2SO4

H3C

CH2

CH3 HC

(X2)

OH H3C

C

H C

CH3 HC

H C

C

H C

(CH2)2 CH3

OH

(CH2)2

H C

CH3

OH

CH3

OH OH CH3

+12NaOH + 8I2

H3C

OH

C

H C

CH3

COONa

(CH2)2

COONa

+2CHI3 + 10NaI + 10H2O

2. Điều chế naphtalen:


CH2


O

O

O2; V2O5; 400 - 500oC (1)

O

C6H6; AlCl3 (2) HOOC

O

(3)

HF

O

H2N - NH2/OH-

Pd,to (5)

(4)

O

3. Điều chế dẫn xuất propen: C6H5

H C

H C

CH3

NH2

C6H5

CH3I du

C6H5

H C

H C

CH3

N(CH3)3I

C6H5

Ag2O; to C6H5

C

C H

CH3

Có thể tiến hành theo sơ đồ sau: C6H5

H C

H C

CH3

NH2

C6H5 HNO ; H O 2 2

C6H5

H C

H C

CH3

OH

C6H5

H2SO4; to C6H5

C

C H

C6H5

CH3

Bài 120:

OLYMPIC HÓA HỌC SINH VIÊN TOÀN QUÓC 2005: 1. Hợp chất Y (C6H9Obr) phản ứng với metanol trong môi trường axit sinh ra Z (C8H15O2Br). Cho Z phản ứng với Mg trong ete khan sau đó cho phản ứng tiếp với andehit fomic thu được chất L. Thủy phân L trong môi trường axit thu được M. Dehydrat hóa M thu được 2 – vinylxiclopentanon. b) Hãy xác định công thức cấu tạo của Y và viết các phương trình phản ứng. c) Nếu muốn điều chế M đi từ Y, có nhất thiết phải qua các giai đoạn như trên không?. Vì sao? 2. Cho biết công thức cấu tạo và giải thích sự tạo thành sản phẩm trong các phản ứng sau: b) N – axetylalanin + SOCl2 → C5H7NO2 + … c) Tos – NH – CH2COOCOOC2H5 + NaOH → C18H18N2O6S2 + … BÀI GIẢI: 1. Chất Z có chứa nhiều hơn chất Y hai nguyên tử C, 6 nguyên tử H và 1 nguyên tử O, suy ra chất Y phản ứng với 2CH3OH và tách loại 1 phân tử H2O dẫn đến sự hình thành axetal metylic từ Y. Chất M sau khi dehydrat hóa tạo ra 2 – vinylxiclopentanon. Vậy M phải có công thức cấu tạo:


C6H


O

suy ra

H2 C

H2C

O

Y:

OH

H2C

Br

a) Các phương trình phản ứng: OMe O

H

+ 2CH3OH

+

+ H2O OMe

H2C

H2C

Br OMe

OMe

ete

+ Mg OMe H2C

Br

(Z)

(Y)

OMe

Br

H2C

OMe

MgBr

OMe

+ CH2O OMe H2C

OMe

MgBr

H2C

H2 C

OMgBr

(L)

OMe O

+ 2H2O + H+

+2CH3OH + Mg2+ + Br-

OMe H2C

H2 C

OMgBr

H2 C

OH

(M)

Al2O3; to

O

H2C

H2C

H2 C

OH

O

HC

+ H2O

CH2

b) Khi điều chế M đi từ Y nhất thiết phải đi qua các giai đoạn trên. Vì: - Nếu không đi qua giai đoạn tạo ra Z thì hợp chất cơ magie sẽ phản ứng với nhóm C = O.



-

Nếu đưa thêm 1C qua phản ứng với KCN thì nhóm C = O cũng có thể tham gia phản ứng với KCN. 2. a) Hợp chất C5H7NO2 thuộc loại azalacton có công thức cấu tạo như sau: O O

C

C

H3C

CH

CH3

N

Sự tạo thành: O

H3C

O

O

C

H C

NH

-SOCl2 H3C -HCl; SO2

C

O

C

H C

NH

OH

CH3

O

C

C

H3C

Cl

CH3

O O

C

OH

-HCl

CH

CH3

Cl

C

H3C

CH

CH3

N

N

b) Hợp chất C18H14N2O6S2 phải thuộc loại dẫn xuất dixetopiperazin. Công thức cấu tạo của chất đó là: O H3C

H2 C

S

N

O

C O

C

O O

N

S

C H2

CH3

O

Sự tạo thành hợp chất trên như sau: O Tos

H N

H2 C

C

O

O Tos

Et

N

O

H2 C

C O

C

O

O

O C

O

-H2O

Et + OH

Tos

N

O O

C

C H2 C

O

N

Et

Tos

H2 C

C

H2 C Tos

O O

O

O

O C

C

C

N

+2EtO- + 2CO2 Tos

C H2

O


Et


Bài tập tự giải Đề thi dự bị quốc gia năm 2004 C©u I 1. Cho çc chÊt: propen ; buten-2 ; 4-metylpenten-2. a) ViÕt c«ng thøc çc ®ång ph©n h×nh häc (nÕu cã) cña mçi chÊt. b) Cho mçi chÊt t¸c dông víi NBS (N-bromsucxilimit) ë kho¶ng 80 OC trong dung m«i CCl4 t¹o ra çc s¶n phÈm thÕ monobrom. ViÕt ph¬ng tr×nh ph¶n øng x¶y ra díi d¹ng c«ng thøc cÊu t¹o. 2. Tríc kia ngêi ta s¶n xuÊt vinylclorua b»ng çch hi®roclo ho¸ axetilen. HiÖn nay s¶n xuÊt theo ph¬ng ph¸p nµy kh«ng kinh tÕ nªn ngêi ta ®· thay axetilen b»ng etilen lµ s¶n phÈm th«ng dông cña qu¸ tr×nh chÕ biÕn dÇu má. H·y viÕt çc ph¬ng tr×nh ph¶n øng ®Ó s¶n xuÊt vinylclorua tõ etilen. C©u II 1. Tõ etilen vµ çc chÊt cÇn thiÕt, h·y viÕt s¬ ®å kÌm theo çc ®iÒu kiÖn ®Ó tæng hîp: a) npropanol ; b) metylmetacrilat. 2. Tõ benzen vµ çc chÊt cÇn thiÕt, h·y viÕt s¬ CH3 ®å kÌm theo çc ®iÒu kiÖn ®Ó tæng hîp O CH2 CH CH2OH mephenesin dïng lµm thuèc gi·n c¬ (çc chÊt OH h÷u c¬ viÕt d¹ng c«ng thøc cÊu t¹o). Mephenesin

C©u III 1. Tinh dÇu h¬ng nhu lµ mét chÊt láng kh«ng tan trong níc, cã thµnh phÇn chñ yÕu (60-70%) lµ eugenol hay lµ 4-anlyl-2-metoxiphenol, cßn l¹i lµ çc chÊt ®îc coi nh kh«ng cã tÝnh chÊt axit hoÆc baz¬. a) Tr×nh bµy ph¬ng ph¸p ho¸ häc t¸ch riªng eugenol ra khái tinh dÇu h¬ng nhu. b) §Ò xuÊt ph¬ng ph¸p ho¸ häc ®¬n gi¶n vµ nhanh chãng x¸c ®Þnh hµm lîng eugenol cã trong tinh dÇu h¬ng nhu. c) Tõ eugenol cã thÓ ®iÒu chÕ axit (3,4-®imetoxiphenyl)axetic (A) vµ 3,4-®imetoxibenzan®ehit (B). ViÕt çc ph¬ng tr×nh ph¶n øng ®Ó minh ho¹. 2. Tõ dÇu má ngêi ta t¸ch ®îc hi®rocacbon X vµ Y cïng cã c«ng thøc ph©n tö C10H18. X, Y, ®Òu kh«ng lµm mÊt mµu dung dÞch brom, ®Òu kh«ng chøa cacbon bËc 1 vµ bËc 4. TØ lÖ gi÷a sè nguyªn tö cacbon bËc 3 so víi sè nguyªn tö cacbon bËc 2 trong X vµ Y lµ 1:4, c¶ hai chÊt X vµ Y chØ chøa vßng 6 c¹nh ë d¹ng ghÕ. H·y x¸c ®Þnh c«ng thøc cÊu t¹o vµ vÏ c«ng thøc lËp thÓ cña X vµ Y. C©u IV Monosaccarit (®Æt lµ glicoz¬ A) lµ ®ång ph©n cÊu h×nh ë çc vÞ trÝ 2, 3 vµ 4 cña D-glucoz¬. Khi ®un nãng tíi 1000C, A bÞ t¸ch níc sinh ra s¶n phÈm B cã tªn lµ 1,6-anhi®roglicopiranoz¬. 1. ViÕt c«ng thøc Fis¬ cña A vµ ph¬ng tr×nh ph¶n øng t¸ch níc t¹o thµnh B. 2. ViÕt çc c«ng thøc vßng ph¼ng cña D-glicopiranoz¬. 3. Glicoz¬ A tån t¹i ë 4 d¹ng ghÕ;2 viÕt c«ng thøc cña çc d¹ng ®ã vµ cho biÕt d¹ng nµo bÒn h¬n c¶. C©u V

Mét aminoaxit lµ tirozin cã c«ng thøc p-HOC 6H4CH2CH(NH2)COOH (Tyr), çc gi¸ trÞ pKa lÇn lît lµ 2,20 ; 9,11 ; 10,07. 1. H·y viÕt c©n b»ng ®iÖn li tương øng víi mçi gi¸ trÞ pKa ®· cho. 2. H·y ®Ò nghÞ mét ph¶n øng hãa häc ®Ó ph©n biÖt tirozin vµ phenylalanin cã c«ng thøc C6H5CH2CH(NH2)COOH. 3. H·y ®Ò nghÞ s¬ ®å tæng hîp D,L-tirozin tõ benzen vµ çc ho¸ chÊt kh¸c.



Đề thi dự bị quốc gia năm 2003 C©u I: 1. Etilen oxit C2H4O lµ mét s¶n phÈm trung gian quan träng cña c«ng nghiÖp tæng hîp h÷u c¬. a) H·y ®Ò nghÞ 2 ph¬ng ph¸p ®iÒu chÕ etilen oxit; cho biÕt ph¬ng ph¸p nµo cã lîi h¬n ®èi víi m«i trêng, v× sao? b) V× sao etilen oxit cã kh¶ n¨ng ph¶n øng cao khi cã mÆt xóc t¸c kiÒm hoÆc axit. c) H·y viÕt s¬ ®å ph¶n øng ®iÒu chÕ çc chÊt sau tõ etilen oxit: (HOCH2CH2)3N (trietanolamin) ; CH3COOCH2CH2N+(CH3)3Cl- (axetylcholin clorua), HOCH2CH2OCH2CH2OH (®ietilen glicol) ; HOCH2CH2CN (etilen xianhi®rin). 2. Cho s¬ ®å ph¶n øng: CH3CH=CH2

C6H5CO3H

(1)

C3H6O

CH3OH , H+ (2)

C4H10O2

a) H·y dïng c«ng thøc cÊu t¹o, viÕt ph¬ng tr×nh ph¶n øng , chØ râ s¶n phÈm chÝnh , s¶n phÈm phô. b) ViÕt c«ng thøc lËp thÓ çc ®ång ph©n ®îc t¹o thµnh ë mçi ph¶n øng. BiÕt r»ng ë ph¶n øng 1 x¶y ra sù céng ®ång thêi nguyªn tö oxi vµo 2 nguyªn tö Csp 2 , cßn ph¶n øng 2 th× ®îc b¾t ®Çu bëi sù proton ho¸ nguyªn tö oxi cña C3H6O. C©u II: 1. Ancol tert-butylic còng nh iso-butilen khi xö lÝ víi dung dÞch H 2SO4 vµ H2O2 cho hçn hîp hai chÊt láng (A vµ B) mµ tØ lÖ cña chóng tuú thuéc vµo lîng d H2O2 hoÆc hîp chÊt h÷u c¬ ban ®Çu. A lµ C4H10O2, B lµ C8H18O2, c¶ hai hîp chÊt ®Òu bÒn. Cho A, B lÇn lît ph¶n øng víi H2 cã xóc t¸c Ni nãng ®Òu t¹o ra ancol. A ph¶n øng víi halogenua axit vµ anhi®rit axit, trong khi ®ã B kh«ng ph¶n øng. Cho 1 mol A ph¶n øng víi CH3MgI (d) trong ete sau ®ã víi dung dÞch axit th× nhËn ®îc 1 mol CH4, 1 mol ancol tert-butylic vµ 1 mol metanol. Khi cho 1 mol B ph¶n øng víi CH3MgI (d) sau ®ã víi dung dÞch axit th× nhËn ®îc 1 mol metyl tert-butyl ete vµ 1 mol ancol tert-butylic. §un nãng B víi vinyl clorua ®îc polime. Tõ çc d÷ kiÖn nªu trªn, h·y x¸c ®Þnh cÊu tróc cña A vµ B. Dïng c«ng thøc cÊu t¹o, viÕt ph¬ng tr×nh çc ph¶n øng x¶y ra. 2. Hai hi®rocacbon ®ång ph©n A vµ B ®îc t¸ch ra tõ dÇu má, cã çc tÝnh chÊt vËt lÝ vµ d÷ kiÖn ph©n tÝch nh sau: O O tnc (OC) %C %H st ( C) A 68,6 −141 85,63 14,34 B 67,9 −133 85,71 14,29 A vµ B ®Òu lµm mÊt mµu dung dÞch brom vµ dung dÞch kali permanganat. Khi ozon ho¸ råi khö th× t¹o ra mét s¶n phÈm duy nhÊt lµ propanal. a) ViÕt tªn cña A vµ B theo danh ph¸p IUPAC. b) Cho A ph¶n øng víi brom trong metanol cã mÆt liti clorua, cã nh÷ng s¶n phÈm céng nµo ®îc t¹o ra, minh ho¹ b»ng ph¬ng tr×nh ph¶n øng. C©u III:

1. Novocain vµ ®icain lµ hai chÊt dïng ®Ó g©y tª ®îc sö dông trong y häc. p-NH2C6H4COOCH2CH2N(C2H5)2 ; p-CH3CH2CH2CH2NHC6H4COOCH2CH2N(CH3)2 Novocain §icain ViÕt ph¬ng tr×nh çc ph¶n øng tæng hîp novocain vµ ®icain tõ toluen vµ çc hîp chÊt ®¬n chøc chøa kh«ng qu¸ 2 nguyªn tö cacbon, ghi ®iÒu kiÖn cña ph¶n øng (nÕu cã). 2. ViÕt ph¬ng tr×nh çc ph¶n øng ho¸ häc theo s¬ ®å sau: Br2

Zn

®ime ho¸



(CH3CH2)2CHCOBr

A

C6H10O

C

C©u IV: Khi thuû ph©n hoµn toµn 1mol peptit eixenin ngêi ta thu ®îc 1 mol amoniac, 1 mol alanin (Ala) vµ 2 mol axit glutamic (Glu): CH3-CH-COOH (Ala) ; HOOC-CH2-CH2-CH-COOH (Glu) NH2 NH2 Khi thuû ph©n eixenin b»ng enzim ®ecacboxypeptit®aza th× ®Çu tiªn thu ®îc alanin. Eixenin kh«ng ph¶n øng víi 2,4-®initroflobenzen. Ph©n tö eixenin kh«ng chøa vßng lín h¬n 5 c¹nh. 1. H·y x¸c ®Þnh c«ng thøc cÊu t¹o vµ viÕt c«ng thøc Fis¬ cña eixenin. 2. §èi víi Glu ngêi ta cho pKa1 = 2,19 ; pKa2 = 4,25 ; pKa3 = 9,67. H·y viÕt çc c©n b»ng ®iÖn li vµ ghi cho mçi c©n b»ng ®ã mét gi¸ trÞ pKa thÝch hîp. Cho 3 biÓu thøc: pH I = (pKa1+ pKa2 + pKa3) : 3, pHI = (pKa1 + pKa2) : 2, pHI = (pKa2 + pKa3) : 2; biÓu thøc nµo ®óng víi Glu, v× sao? 3. Tõ Ala vµ Glu cã thÓ t¹o ra bao nhiªu tripeptit mµ ph©n tö kh«ng chøa 3 gèc aminoaxit gièng nhau (kh«ng tÝnh d¹ng vßng), dïng kÝ hiÖu 3 ch÷ çi viÕt c«ng thøc çc tripeptit ®ã. C©u V: 1. Gluxit lµ çc hîp chÊt cã nhiÒu trong thiªn nhiªn vµ rÊt quan träng cho sù sèng. Monosaccarit ®îc biÕt ®Õn nhiÒu nhÊt lµ D-glucoz¬. a) ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o d¹ng vßng ph¼ng cña D-glucoz¬ khi nhãm hidroxyl t¹i cacbon sè 4 hoÆc sè 5 céng hîp víi nhãm cacbonyl. b) VÏ c«ng thøc cÊu tróc kh«ng gian (hay c«ng thøc cÊu d¹ng) cña d¹ng vßng 6 c¹nh bÒn nhÊt cña D-glucoz¬. c) ViÕt ph¬ng tr×nh mét ph¶n øng ®Æc trng cña mçi läai nhãm chøc trong ph©n tö D-glucoz¬. Bài 1: 2. Khi cho mét an®ohexoz¬ t¸c dông víi CH3I d cã kiÒm xóc t¸c råi oxi ho¸ s¶n phÈm b»ng axit nitric nãng th× thu ®îc çc axit sau: metoxiaxetic, 2,3-®imetoxipropanoic, 2-metoxipropa®ioic, 2,3-®imetoxibuta®ioic. H·y cho biÕt an®ohexoz¬ ®ã ë d¹ng vßng mÊy c¹nh, minh ho¹ b»ng ph¬ng tr×nh ph¶n øng.

Đề thi dự bị quốc gia năm 2002(Bảng B) C©u I: Cho s¬ ®å chuyÓn ho¸ sau (K, ... Z lµ çc s¶n phÈm chÝnh): ? ? ? BrC4H8C6H5 HOC4H8C6H5 C4H7C6H5 (1) (K) (2) (M) (3) (N) CH3CH2CH(CH3)-C6H5 ? ? ? C4H9C6H4Br C4H9C6H4ONa C4H9C6H4OH (4) (P) (5) (Q) (6) (Z) 1. Ghi c«ng thøc çc t¸c nh©n ph¶n øng vµ ®iÒu kiÖn ph¶n øng (nÕu cã) thÝch hîp vµo çc chç ghi dÊu ? trªn s¬ ®å chuyÓn ho¸. 2. ViÕt çc ph¬ng tr×nh ph¶n øng theo s¬ ®å chuyÓn ho¸ trªn (çc chÊt tõ K, ... Z viÕt ë d¹ng c«ng thøc cÊu t¹o). 3. Çc hîp chÊt ë s¬ ®å trªn, hîp chÊt nµo cã ®ång ph©n h×nh häc? ViÕt c«ng thøc cÊu tróc kh«ng gian cña çc ®ång ph©n ®ã. C©u II: Tõ axetilen, çc dung m«i h÷u c¬ vµ çc chÊt v« c¬ cÇn thiÕt, h·y viÕt s¬ ®å çc ph¬ng tr×nh ph¶n øng ®iÒu chÕ: a) CH3COOH

;

c) CH3CH(CH3)CH2CH2OH ;

b) CH3CHOHCH3

;

d) CH3CH(CH3)CH2CH3 .



C©u III: Tõ cloaxetan®ehit vµ BrMgC≡ CMgBr víi çc chÊt v« c¬ cÇn thiÕt tæng hîp ®îc chÊt (A), (B) cã c«ng thøc sau. H·y viÕt s¬ ®å çc ph¬ng tr×nh ph¶n øng vµ ghi râ ®iÒu kiÖn (nÕu cã). CH2OH

(A)

H H H H

CH2OH

OH OH OH OH CH2OH

H (B)

HO H HO H H OH CH 2OH

2. Galactal (G) t¸c dông víi metanol nhê xóc t¸c

OH

HCl sinh ra 2 s¶n phÈm m¹ch vßng A1 vµ A2 cã cïng c«ng thøc ph©n tö C7H14O5. a) ViÕt c«ng thøc cÊu tróc cña A1 vµ A2.

OH

H

CH2OH

(G)

H

H

HO H

H

b) Cho A1 hoÆc A2 t¸c dông víi dung dÞch axit trong níc sinh ra mét hçn hîp s¶n phÈm lu«n lu«n chuyÓn ho¸ lÉn nhau theo c©n b»ng. Dïng c«ng thøc lËp thÓ m« t¶ c©n b»ng ®ã. C©u IV: Xibeton t¸ch ®îc tõ tuyÕn th¬m cña mét loµi cÇy h¬ng, cã thµnh phÇn: 81,83% C; 11,75% H cßn l¹i lµ oxi (gi¸ trÞ thùc nghiÖm dao ®éng kho¶ng ±0,3%). Dung dÞch chøa 0,497 gam xibeton trong 10 gam benzen ®«ng ®Æc ë 4,51oC. BiÕt r»ng ®é gi¶m nhiÖt ®é ®«ng ®Æc tu©n theo biÓu thøc ∆t = 5,12.C (C lµ nång ®é dung dÞch tÝnh theo sè mol chÊt tan trong 1000 gam dung m«i, benzen nãng ch¶y ë 5,53oC). 1. H·y x¸c ®Þnh 2 c«ng thøc ®¬n gi¶n nhÊt vµ 2 c«ng thøc ph©n tö phï hîp víi çc sè liÖu thùc nghiÖm ®· cho vµ lùa chän lÊy c«ng thøc ph©n tö thÝch hîp. 2. Cho xibeton t¸c dông víi dung dÞch Br 2 trong CCl4 thu ®îc hîp chÊt cã c«ng thøc ph©n tö C 17H30OBr2. Xibeton bÞ oxi ho¸ bëi dung dÞch KMnO 4 (l¹nh) cho hîp chÊt C17H30O5 ; khi xibeton bÞ oxi ho¸ m¹nh th× t¹o thµnh HOOC(CH2)6COOH vµ HOOC(CH2)7COOH. H·y x¸c ®Þnh c«ng thøc cÊu t¹o cña xibeton vµ viÕt çc ph¬ng tr×nh ph¶n øng. C©u V: 1. §ipeptit Ala-Asp: H2N-CH(CH3)-CO-NH-CH(COOH)-CH2COOH cã çc gi¸ trÞ pKa : 2,82 ; 4,46 ; 8,59. H·y ghi çc gi¸ trÞ pKa cho tõng nhãm chøc trªn c«ng thøc cÊu t¹o cña ®ipeptit Ala-Asp. 2. Peptit X cã thµnh phÇn gåm Ala Val 3 Gly2 Phe2 Arg2. X kh«ng ph¶n øng víi 2,4-®initroflorobenzen vµ còng kh«ng bÞ thuû ph©n bëi enzim cacboxipepti®aza. Thuû ph©n X nhê enzim chimotripsin thu ®îc peptit A vµ B cã cÊu t¹o: A: Arg-Val-Gly-Val-Phe;

B: Gly-Arg-Val-Ala-Phe .

Thuû ph©n X nhê enzim tripsin thu ®îc peptit C vµ D cã cÊu t¹o: C: Val-Ala-Phe-Arg

;

D: Val-Gly-Val-Phe-Gly-Arg.

ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o cña X. Đề thi chọn đội tuyển đi thi quốc tế 2003

C©u I 1. Hîp chÊt M (C13H10O2) lµ mét chÊt kh¸ng sinh ®îc t¹o thµnh trong qu¸ tr×nh lªn men. M tan trong kiÒm lo·ng, cã tÝnh quang ho¹t, ph¶n øng ®îc víi AgNO3. Trong dung dÞch axit, M ®ång ph©n ho¸ thµnh N; s¶n phÈm nµy kh«ng quang ho¹t, kh«ng cho kÕt tña víi AgNO 3. Oxi ho¸ N



b»ng axit cromic thu ®îc 1 mol axit axetic vµ 1 mol axit malonic, trong khi ®ã M chØ cho 1 mol axit malonic. Khi ph¶n øng víi hi®ro trªn xóc t¸c niken, c¶ hai chÊt M vµ N ®Òu t¹o thµnh axit tri®ecanoic. §èi víi mçi chÊt M vµ N, h·y viÕt hai c«ng thøc cÊu t¹o cã thÓ phï hîp víi çc d÷ kiÖn ®· cho. H 2. Pheromon A cã c«ng thøc cÊu tróc: (A) H Gäi tªn A vµ viÕt s¬ ®å tæng hîp A xuÊt ph¸t tõ isobutyl bromua, n-®exyl bromua vµ çc ho¸ chÊt cÇn thiÕt kh¸c. 3. Khi trïng hîp vinyl clorua ngêi ta nhËn ®îc polime A. Xö lÝ A víi kÏm trong ancol, ngoµi kÏm clorua ngêi ta kh«ng thu ®îc polime cha no mµ ®îc polime B chøa ∼ 15 % clo. a) H·y cho biÕt c«ng thøc cÊu t¹o cña A; V× sao A cã cÊu t¹o nh ®· x¸c ®Þnh ? b) ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o cña B. B»ng ph¶n øng nãi trªn, cã thÓ tiÕp tôc lo¹i hÕt clo trong polime B ®îc kh«ng? C©u II Hîp chÊt thiªn nhiªn N ®îc tæng hîp theo s¬ ®å sau: CH=O + =O

EtONa (1)

A

(C11H14N2O2)

MnO2 (2)

B

(C11H12N2O2)

N

N HCl / tO (3) NaBH4 (6)

CH3 C (C11H16Cl2N2O3)

HCl / tO (4) HI / tO (7)

F (C10H16N2O)

D

(C10H16Cl2N2O)

G (C10H15IN2)

baz¬ (5)

Na2CO3 / tO (8)

E

(C10H14N2O)

N

(C10H14N2)

1. ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o cña A, B, C, D, E, F, G. ViÕt tªn cña F vµ G. 2. ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o cña N. N cã mÊy ®ång ph©n lËp thÓ ? ViÕt c«ng thøc phèi c¶nh cña chóng. 3. So s¸nh tÝnh baz¬ cña hai nguyªn tö nit¬ trong tõng ph©n tö riªng biÖt A, E, N. 4. Tr×nh bµy c¬ chÕ cña çc ph¶n øng (3) vµ (8). C©u III 1. Cloven lµ mét hîp chÊt thiªn nhiªn cã thÓ tæng hîp ®îc trong phßng thÝ nghiÖm. Ngêi ta tæng hîp cloven theo qu¸ tr×nh chuyÓn hãa sau: CH3 OH

O O

COOCH 3

H3C A

H3C

H3C B

Cloven

a) H·y viÕt s¬ ®å çc ph¬ng tr×nh chuyÓn ho¸ tõ A ®Õn B vµ tõ B ®Õn cloven. b) ChØ râ çc nguyªn tö C∗ trong ph©n tö cloven; viÕt c«ng thøc lËp thÓ cña cloven trong ®ã cã ghi kÝ hiÖu cÊu h×nh vµo çc vÞ trÝ thÝch hîp. 2. a) Khi thuû ph©n kh«ng hoµn toµn pentapeptit A (AlaGly3Phe) thu ®îc Ala-Gly vµ Gly-Ala ... ViÕt c«ng thøc cÊu tróc cña A, biÕt r»ng A kh«ng gi¶i phãng nit¬ trong ph¶n øng Van Slyke.



b) Tõ çc hîp chÊt h÷u c¬ kh«ng chøa ®ång vÞ vµ çc chÊt v« c¬ cÇn thiÕt, h·y tæng hîp 14

CH3CH(NH2)CONHCH2COOH. C©u IV 1. Trong qu¸ tr×nh tæng hîp reserpin do Woodward thùc hiÖn cã ba giai ®o¹n sau: H CH3OCO

H

osO4 hoÆc

H

HIO4 M CH2N2 (t¹o este) N L KMnO4 (lo·ng) (C15H22O8) (C14H20O8) (C15H22O8)

H

OCOCH3 H OCH3 (K) a) Ph©n tö K cã bao nhiªu nguyªn tö cacbon bÊt ®èi? Sè ®ång ph©n lËp thÓ cña K lµ bao nhiªu? b) ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o vµ c«ng thøc lËp thÓ cña L, M, N. c) N sinh ra ®îc Woodward chuyÓn ho¸ theo s¬ ®å: CH2CH2NH2

N

CH3O

NH

E

NaBH4

F

®ãng vßng G

− H2O ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o cña E, F, G. 2. Hîp chÊt A (C6H12N2O2) cã tÝnh quang ho¹t, kh«ng tan trong axit lo·ng vµ baz¬ lo·ng ë nhiÖt ®é thêng. Khi ®un nãng víi dung dÞch axit, A t¹o thµnh B (C6H10O4); B dÔ dµng mÊt níc bëi P2O5 t¹o thµnh C (C6H8O3). A ph¶n øng víi Br2 vµ NaOH trong níc t¹o thµnh D (C4H12N2). D ph¶n øng víi HNO2 cã mÆt HCl cho etyl metyl xeton. ViÕt c«ng thøc cÊu tróc cña A, B, C, D.

Đề thi chọn đội tuyển đi thi quốc tế 2004

C©u I: Cho çc chÊt CH3COCH3 (A), CH3COCH2COOEt (B), CH3COCH2COCH3 (C). §èi víi c©n b»ng enol ho¸ cña chóng, gi¸ trÞ pKe lÇn lît lµ 8,33 ; 1,00 vµ - 0,41. §èi víi sù ph©n li cña nhãm OH enol cña chóng, gi¸ trÞ pKa (OH) lÇn lît lµ 10,94; 10,00 vµ 9,41. 1. Ph©n tÝch nguyªn nh©n lµm gi¶m pKe vµ pKa (OH) tõ A ®Õn C. 2. a. H·y tÝnh gi¸ trÞ pKa (CH) ®èi víi sù ph©n li nguyªn tö H linh ®éng nhÊt thuéc liªn kÕt C-H cña tõng hîp chÊt A, B vµ C. b. Dïng çc dÊu lín h¬n (>) hoÆc nhá h¬n (<) vµ çc sè liÖu cã ®îc h·y dù ®o¸n kho¶ng gi¸ trÞ cña pKe , pKa (OH), pKa (CH) cña EtOOCCH2COOEt (D). 3. Hoµn thµnh çc s¬ ®å ph¶n øng sau: + O E H3O , t

a. CH3COCH3 + 2 EtOOC-COOEt NaOEt, HOEt b. CH3COCH2COOEt c. CH3COCH2COCH3

+ +

NaOEt, HOEt

CH2=CH-CHO H2N-NH2

F (C7H4O6, ®èi xøng)

O

t

G (C9H12O3)

H (C5H8N2)

d. EtOOCCH2COOEt + 2 CH2=CH-COOEt NaOEt, HOEt I NaOEt, HOEt K (C15H22O7) O e. EtOOCCH2COOEt + H2N-CO-NH2 t L (C4H4N2O3)



4. H·y s¾p xÕp çc chÊt F, G, H, K vµ L theo thø tù gi¶m dÇn lùc axit vµ gi¶i thÝch. C©u II: 1.Ancaloit cã chøa hÖ vßng pirolizi®in ®îc gäi lµ Pirolizi®in N ancaloit pirolizi®in. Cã kho¶ng 100 ancaloit pirolizi®in kh¸c nhau ®· ®îc ph©n lËp, trong ®ã cã retronexin lÇn ®Çu tiªn ®îc t¸ch ra tõ thùc vËt vµo n¨m 1909, nhng m·i ®Õn n¨m 1962 míi ®îc tæng hîp trong phßng thÝ nghiÖm theo s¬ ®å sau: EtOOC(CH2)2NHCOOEt B (C14H21O7N) E (C6H10O2NCl)

H (C10H17O4N) O D

+

Na

®ietyl fumarat

1. HCl 2. HOEt, HCl

C (C11H17O5N)

BrCH2COOEt, Na2CO3

-

0

1. H2O, OH , t 2. H+

O G

NaBH4

F (C10H15O4N)

1. H2O, OH -, t0 2. HCl

D KOEt

1. HOEt, H+ 2. LiAlH4, THF 3. H2O

I (C8H11O3N)

NaOEt

A (C16H27O8N)

H2, Pt

G HO

p

CH2OH

H N

HO H COOEt N

N COOEt

O

a. H·y viÕt c«ng thøc cÊu tróc cña A, B, C, E, F, H, I. b. H·y cho biÕt çc hîp chÊt trung gian ®îc h×nh thµnh khi chuyÓn tõ F sang G c. S¶n phÈm cuèi cïng cña s¬ ®å trªn cã quang ho¹t kh«ng? 2. Tõ ®ietyl malonat vµ çc ho¸ chÊt cÇn thiÕt kh¸c, h·y viÕt s¬ ®å ph¶n øng tæng hîp leuxin vµ (D, L)–histi®in.

(D, L)–

C©u III: 1.Reserpin lµ mét ancaloit cã trong rÔ c©y ba g¹c, ®îc dïng ®Ó ch÷a bÖnh huyÕt ¸p cao. Çch ®©y gÇn nöa thÕ kû Woodward ®· tæng hîp toµn phÇn reserpin. Mét sè giai ®o¹n ®Çu cña c«ng tr×nh tæng hîp h÷u c¬ nµy nh sau: tO p-Benzoquinon (C6H4O2) + Axit (E)-penta-2,4-®ienoic (1)A (C11H10O4) C6H5COOOH B (C11H12O4) C (C11H12O5)(CH3CO)2O (3) (4)

NaBH4 (2)

D (C11H10O4)

a. ViÕt ph¬ng tr×nh ph¶n øng (1) vµ c«ng thøc cÊu t¹o cña A.

b. LÝ thuyÕt vµ thùc nghiÖm ®Òu cho biÕt A (s¶n phÈm chÝnh) sinh ra trong ph¶n øng (1) cã Ýt nhÊt 2 nguyªn tö C* kÒ nhau gi÷ cÊu h×nh S vµ çc nguyªn tö H ë C* ®Òu ë vÞ trÝ syn ®èi víi nhau. H·y viÕt c«ng thøc lËp thÓ cña A. Trong ph¶n øng (1), ngoµi chÊt A cßn cã thÓ sinh ra mÊy ®ång ph©n cÊu h×nh? T¹i sao? Dïng çc kÝ hiÖu lËp thÓ ph©n biÖt çc ®ång ph©n ®ã. c. B lµ s¶n phÈm chÝnh cña ph¶n øng (2), khi ®un nhÑ B víi anhi®rit axetic thu ®îc lacton víi hiÖu suÊt cao. ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o vµ c«ng thøc lËp thÓ cña B; Gi¶i thÝch. d. Dïng c«ng thøc cÊu tróc viÕt s¬ ®å çc ph¶n øng (3) vµ (4). 2. H·y thùc hiÖn d·y chuyÓn ho¸ sau: + 2-Metylpropanal + piperi®in

H

MeCOCl

C9H17N

H2O

C11H20ONCl H+

MeCOCMe2CHO



3. Ph¬ng ph¸p tæng hîp MeCOCMe 2CHO ë trªn lµ ph¬ng ph¸p axyl ho¸ enamin. B»ng çch sö dông enamin h·y tæng hîp çc hîp chÊt: a. 2-metylpentan-3-on tõ ®ietylxeton CH 2COCH3

O O

O

b.

;

tõ

c.

CO(CH2)4CH3

C©u IV: 1. Hoµn thµnh çc d·y ph¶n øng sau: a) o-NO2C6H4C≡CC6H4NO2-o b)

Br2 (1 mol) H+

HOCH2CH2OH

A (C11H18O2) O

KMnO4

tO Y −2 HBr

Sn/HCl (d)

X

tõ xiclopentanon

KMnO4 OH− CH3SO2Cl D (C11H18O4)piri®in

B (C11H18O2)

C (C11H20O4) OH−

Z C (C11H20O4) E (C11H16O3)

2. §ietylstinbestrol (DES) cã c«ng thøc cÊu t¹o p–HOC6H4(C2H5)C=C(C2H5)C6H4OH–p. Cho DES t¸c dông víi níc brom thu ®îc s¶n phÈm chÝnh lµ hîp chÊt G (C18H16Br6O2). G kh«ng cã tÝnh quang ho¹t vµ kh«ng thÓ t¸ch ra thµnh çc chÊt ®èi quang ®îc.

X¸c ®Þnh cÊu h×nh cña DES vµ gäi tªn chÊt nµy theo danh ph¸p IUPAC. ViÕt c«ng thøc Fis¬ vµ gäi tªn hîp chÊt G. 3. H·y cho biÕt çch thùc hiÖn çc chuyÓn ho¸ sau ®©y ®Ó cã thÓ thu ®îc s¶n phÈm víi hiÖu suÊt cao: a. CH2OHCMe2CH2Br

CH2OHCMe2CH2D

b. Br(CH2)4CHO

CH2 = CHCH2CH2CHO

c. 4–Brombutan–1–ol d. BrCH2CH2CHO

Nonan–1,5,9–triol NCCH2CH2CHO

C©u V: 1. Amygla®in (kÝ hiÖu lµ A) cã c«ng thøc ph©n tö C20H27O11N lµ mét ®isaccarit thiªn nhiªn kh«ng cã tÝnh khö, chØ chøa liªn kÕt β-glicozit. Khi thuû ph©n A b»ng dung dÞch axit lo·ng th× thu ®îc glucoz¬ vµ hîp chÊt B (C7H6O) lµm mÊt mµu níc brom. Khi ®un A víi dung dÞch axit ®Æc th× thu ®îc glucoz¬ vµ hîp chÊt C (C8H8O3). Oxi ho¸ C b»ng dung dÞch KMnO4 råi axit ho¸ th× thu ®îc D (C7H6O2) kh«ng lµm mÊt mµu dung dÞch níc brom. Cho A t¸c dông víi CH3I lÊy d (m«i trêng kiÒm), thuû ph©n (m«i trêng axit), råi cho çc s¶n phÈm t¸c dông víi HIO4 (d) th× thu ®îc 2,3,4,6–tetra–O–metylglucoz¬; 2,3– ®imetoxibutan®ial vµ metoxietanal. a. H·y x¸c ®Þnh c«ng thøc cÊu t¹o cña A, B, C, D. b. H·y gi¶i thÝch sù t¹o thµnh B khi thuû ph©n A. c. Hîp chÊt C cã quang ho¹t kh«ng? v× sao? H

2. Penixilin-G ®îc t¸ch ra tõ mét loµi nÊm cã c«ng thøc cÊu t¹o:

PhCH2CONH O

H

S N H

CH3 CH3 COOH

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

198


a. So s¸nh ®é tan cña penixilin-G: trong níc, trong dung dÞch axit, trong dung dÞch kiÒm. Trong çc dung dÞch ®îc t¹o thµnh, nh÷ng nhãm nguyªn tö nµo bÞ biÕn ®æi vµ biÕn ®æi nh thÕ nµo? b. Khi nu«i cÊy nÊm, ®Ó t¨ng n¨ng suÊt penixilin-G, ngêi ta thêng cho thªm vµo m«i trêng dinh dìng cña nÊm nh÷ng ho¸ chÊt cÇn thiÕt. H·y lùa chän trong çc chÊt sau nh÷ng chÊt thÝch hîp víi môc ®Ých ®ã vµ gi¶i thÝch: C6H5NHCOCH3

;

C6H5CH2CH(NH2)COOH (Phe) HOCH2CH(NH2)COOH (Ser)

CH3SCH2CH2CH(NH2)COOH ; ;

HSCH2CH(NH2)COOH (Cys) Me2CHCH(NH2)COOH (Val).

; ;

Đề thi dự bị chọn đội tuyển đi thi quốc tế 2006

C©u I: Thuèc h¹ sèt etoheptazin ®îc tæng hîp tõ PhMe, Br[CH2]3Cl, Br[CH2]2NMe2, EtOH, cïng çc chÊt v« c¬ vµ dung m«i cÇ thiÕt kh¸c. 1. ViÕt s¬ ®å çc ph¶n øng tæng hîp etoheptazin. 2. ViÕt tªn Br[CH2]2NMe2 vµ tr×nh bµy c¬ chÕ cña giai ®o¹n ph¶n øng cã sù tham gia cña chÊt nµy trong qu¸ tr×nh tæng hîp nªu trªn.

Me N

Ph

COOEt

C©u II: 1. Hoµn thµnh çc ph¶n øng sau : a/ 4-Metylpent-3-en-2-on + NH3 b/ Xiclohex-2-en-1-on + piperi®in c/ 1,3- §iphenylprop-2-en-1-on + morpholin d/

O

[CH2]3CH(NH2)[CH2]4CH3

C15H27NO

2. Tõ (A), h·y viÕt s¬ ®å ®iÒu chÕ (B):



CH2COOCH3

NH

CH3O

(A) OCH3

;

CH3O

(B)

NO2

OCH3

3. Dïng mòi tªn cong chØ râ c¬ chÕ ph¶n øng : C6H11COCH3 + PhCOOOH

C6H11OCOCH3 + PhCOOH

4. Hoµn thµnh s¬ ®å chuyÓn hãa sau : 5,5-§imetylxiclohex-2-en-1-on

CH3Li - 78o C

PCC

A

Etilenglicol H+

B

(HOOC)2 H2O

C

D

C©u III: ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o cña çc s¶n phÈm t¹o thµnh trong çc ph¶n øng sau: 1. CH3COO CH3COO

OOCCH3 O N=C=S OOCCH3

+ R

NH2

dm toluen

(A)

2. RO RO

CH2OH O N=C=S + CH3COCH2NH2.HCl

dm toluen

(B)

OR

3. OH HO HO

O

N OH

NHCH3

NH2

+ CH3COO

(C)

S

Phæ hång ngo¹i cña s¶n phÈm D cã çc ®Ønh hÊp thô ®Æc trng lµ : 3447cm-1; 3362cm-1 ; 1647cm-1 ; 1562cm-1 vµ 1698 cm-1. H·y chØ ra çc dao ®éng ®Æc trng cña çc nhãm liªn kÕt øng víi çc ®Ønh hÊp thô hång ngo¹i cña s¶n phÈm D. C©u IV: Hoµn thµnh çc ph¬ng tr×nh hãa häc cña çc ph¶n øng sau (chó ý viÕt c«ng thøc cÊu h×nh vµ tªn ®Çy ®ñ cña chóng).



1.

COOCH3

to

+

COOCH3

2. +

COOCH3 s-cis

CH3OOC s-cis

cis

CH3

3.

trans

CH3

COOCH3 C

+

to

4.

to

CH3

C

CH3 COOCH3 2E, 4E, s-cis

+

to COCH3

1E, 4Z, s-cis

C©u V: H·y viÕt c«ng thøc cÊu t¹o cña çc s¶n phÈm t¹o thµnh (cã gi¶i thÝch ) trong çc ph¶n øng sau : 1.

to

+

CH3

2.

OCH3 +

COCH3 s-cis

CN

to

s-cis

BiÓu diÔn cÊu h×nh cña çc ®ång ph©n cÊu h×nh cã thÓ cã cña çc s¶n phÈm vµ ®iÒn çc kÝ hiÖu cÊu h×nh R,S vµo c¹nh çc nguyªn tö cacbon bÊt ®èi. C©u VI: 1. Hîp chÊt X C19H22O6 kh«ng t¸c dông ®îc víi 2,4-®initrophenylhi®razin; kh«ng cã ph¶n øng io®ofom. Khi t¸c dông víi HI d, X cho 4 mol CH3I vµ chÊt Y C15H16O5I2. Oxi hãa Y b»ng dung dÞch KMnO4 ®un nãng thu ®îc axit 2,4,6-trihi®roxibenzoic, khÝ CO2 vµ axit 2,4-®ihi®roxibenzoic cã sè mol mçi chÊt b»ng sè mol Y ®· dïng. Khi cho Y t¸c dông víi dung dÞch NaOH lo·ng sau ®ã cho s¶n phÈm t¸c dông víi HIO4 thu ®îc hîp chÊt Y1 vµ axit 2,4-®ihi®roxibenzoic. X¸c ®Þnh cÊu t¹o cña X, Y, Y1. 2. Somatostatin lµ mét tetra®ecapeptit. B»ng ph¬ng ph¸p thuû ph©n nhê enzim aminopepti®aza cho hîp chÊt Ala. Thuû ph©n tõng phÇn (chän läc) thu ®îc çc s¶n phÈm sau : Phe-Trp; Thr-SerCys; Lys-Thr-Phe; Thr-Phe-Thr-Ser-Cys; Asn-Phe-Phe-Trp-Lys; Ala-Gly-Cys-Lys-Asn-Phe. X¸c ®Þnh cÊu t¹o cña somatostatin, biÕt trong ph©n tö cña nã cã cÇu ®isunfua.

Bài tËp n©ng cao tù gi¶i Bài 1: 1. Nguyªn tè ®iÖn hãa:

Cùc calomen b·o hßa  CdA2b·o hßa, A−(0,025M) Cd

cã ®iÖn thÕ b»ng − 0,721V t¹i 250C. H·y tÝnh tÝch sè tan cña muèi CdA2 t¹i nhiÖt ®é ®ã. BiÕt r»ng thÕ oxihãa – khö tiªu chuÈn cña cÆp Cd 2+/ Cd = −0,403V vµ cña cùc calomen t¹i 250C = 0,244V. 2. H·y tÝnh hµm lîng % khèi lîng cña nitrobenzen trong mÉu biÕt: Lîng nitrobenzen trong 210 mg mÉu h÷u c¬ ®îc hßa tan trong 100 ml metanol. §iÖn ph©n dung dÞch ®ã, dïng 2 cùc ®Æc biÖt: catot lµ cùc thñy ng©n, anot lµ calomen. Khi thÕ catot ® îc gi÷ kh«ng ®æi b»ng − 0,96V th× nitrobenzen bÞ khö trªn catot nh sau:



C6H5NO2 + 4H+ + 4e → C6H5NHOH + H2O Sau khi ®iÖn ph©n hoµn toµn, mét ®iÖn lîng kÕ ®iÖn tö m¾c nèi tiÕp víi b×nh ®iÖn ph©n chØ r»ng ®iÖn lîng tiªu tèn lµ 26,74 culong.

Bài 2: 1. Khi t¬ng t¸c etylen víi hidroclorua trong etanol th× viÖc t¹o thµnh dietylete ®îc u tiªn, tuy nhiªn còng ph¶n øng nµy nÕu cã thªm hidroiodua th× sÏ nhËn ®îc iotetan lµ chñ yÕu. H·y gi¶i thÝch nguyªn nh©n sù kh¸c nhau cña hai ph¶n øng ®ã. 2. a) Tr×nh bµy sù chuyÓn vÞ benzylic ®èi víi 1,2 – xiclohexadion. b) ViÕt s¬ ®å tæng hîp xiclo undexylamin tõ xiclo dodecanon (qua giai ®o¹n t¹o thµnh axit) 3. a) CÇn ®a thªm mét nhãm CH2 vµo bromankan. H·y ®Ò nghÞ s¬ ®å tæng hîp 5 giai ®o¹n, trong ®ã giai ®o¹n 4 lµ giai ®o¹n khö theo Buv« - Bl¨ng. b) ThiÕt lËp s¬ ®å tæng hîp 5 giai ®o¹n hîp chÊt benzedrin (C 6H5CH2CH(CH3)NH2) tõ toluen qua giai ®o¹n 3 t¹o thµnh 1 – xian – 1 – phenyl – 2 – propanon .

Bài 3:

Axit mevalonic gi÷ vai trß quan träng trong qu¸ tr×nh sinh CH3 tæng hîp tecpenoit vµ steroit. HOCH2 CH2 C CH2 COOH 1. Khi ®un víi dung dÞch axit v« c¬, axit mevalonic (M) cã OH cÊu h×nh R bÞ t¸ch níc sinh ra lacton L. Dïng c«ng thøc cÊu tróc tr×nh bµy c¬ chÕ cña ph¶n øng nµy. 2. Khö nhãm >C=O cña L thµnh nhãm >CHOH ta ®îc s¶n phÈm P. a) P cã bao nhiªu ®ång ph©n quang häc? ViÕt c«ng thøc cÊu tróc cña chóng kÌm theo kÝ hiÖu R, S b) P dÔ bÞ thñy ph©n nhê chÊt xóc t¸c lµ axit hay baz¬? Nªu c¬ chÕ cña ph¶n øng thñy ph©n ®ã vµ cho biÕt s¶n phÈm Q thu ®îc cã tÝnh quang ho¹t kh«ng? 3. Trong qu¸ tr×nh tæng hîp cholesterol, axit mevalonic ®îc chuyÓn hãa thµnh Squalen (qua ancol isopentylic, geraniol vµ fanesol). B»ng mét lo¹t ph¶n øng liªn tiÕp: epoxi hãa, proton hãa, ®ãng vßng, chuyÓn dÞch – H vµ – Me råi t¸ch proton, Squalen ®îc chuyÓn thµnh lanosterol, tõ ®©y míi chuyÓn hãa tiÕp thµnh cholesterol. a) Dïng c«ng thøc cÊu t¹o tr×nh bµy çc giai ®o¹n ph¶n øng tõ Squalen ®Õn lanosterol. b) Dïng çc kÝ hiÖu E, Z, R, S ®iÒn vµo nèi ®«i thÝch hîp trong ph©n tö Squalen vµ vµo nguyªn tö C* trong ph©n tö lanosterol.

Bài 4:

1. Cho mét s¬ ®å chuyÓn ho¸: 1) OsO4 H2SO4, t0

OH

- H2O (A)

(B)

(C)

2) dd Na2SO3 1) m - Cl-C6H4-CO3H 2) H3O+

(D)

a) ViÕt c«ng thøc cÊu tróc cña B, C, D vµ s¶n phÈm trung gian cña qu¸ tr×nh t¹o ra mçi s¶n phÈm b) C vµ D lµ nh÷ng chÊt ®ång ph©n thuéc lo¹i g× ? Nªu ph¬ng ph¸p ph©n biÖt hai chÊt ®ã. c) Tõ A vµ çc ho¸ chÊt cÇn thiÕt kh¸c h·y ®iÒu chÕ : COOEt vµ



2. Tõ o- hoÆc p- nitro etyl benzen vµ çc t¸c nh©n v« c¬ cÇn thiÕt h·y tæng hîp 6 ®ång ph©n cña diclo etyl benzen vµ gäi tªn çc ®ång ph©n ®ã.

Hoµn chØnh vµ cho biÕt cÊu h×nh cña mçi mét s¶n phÈm. Cho biÕt c¬ chÕ ph¶n øng cña çc giai ®o¹n tõ (1) ®Õn (6) Cl

O C-OOH

(E)-octen - 4

P(C6H5)3

A

B (C8H16)

(1)

(2)

H2O2, OsO4 C B

(3) I2 + 2CH3COOAg

KOH D

(4)

ancol (5) LiAlH4

E

(6) C vµ E lµ çc ®ång ph©n lËp thÓ ?

Bài 5: 1. ViÕt çc ph¬ng tr×nh ph¶n øng sau: a) (R) – 2 – brombutan + dung dÞch KOH trong níc. b) (S) – 3 – brom – 3 – metylhexan + etanol, ®un nãng. c) HO CH3 +

SOCl2

( Gäi tªn s¶n phÈm t¹o thµnh )

2. Cho s¬ ®å ph¶n øng sau: CH3-C=O

(A) C2H5

H

1. C6H5MgBr

(B)

HBr ®Æc

2. H2O

(C)

C3H7

a) ViÕt c¬ chÕ ph¶n øng vµ c«ng thøc cÊu t¹o çc s¶n phÈm. b) Gäi tªn çc cÊu h×nh cña B vµ C (theo R,S)

Bài 6:

1. Lµm thÕ nµo ®Ó thùc hiÖn chuyÓn hãa sau víi hiÖu suÊt tèt nhÊt:



O C NH2 NH2

2. (d, l) Isoserin cã c«ng thøc C3H7NO3 ( I ) ®îc tæng hîp b»ng hai ph¬ng ph¸p kh¸c nhau: Cl

OCH3

a)

Et-ONa

(A)

NaN3

(B)

H2 , Pd

(C)

H3O+

(I )

HO H b)

COOH

axit Glioxilic

CH3NO2 NaOH

O

(D)

H2 , Pd

(I )

H·y gi¶i thÝch hai ph¬ng ph¸p tæng hîp nµy.

Bài tập bổ sung Bài 1:

. 1) Cho ph¶n øng ph©n huû Xiclobutan thµnh etylen C4H8 → 2 C2H4 . ë 4380C h»ng sè tèc ®é k = 2,48 . 10-4 s-1 . T×m thêi gian ®Ó tØ sè mol

C2 H 4 ®¹t gi¸ trÞ a) b»ng 1 ; b) b»ng 100 . C4 H 8

2) Ph¶n øng ph©n huû nhiÖt Metan x¶y ra nh sau: k1 CH4  → CH3 + H CH4 + CH3 CH4 + H

k2  → k3  →

C2H6 + H CH3 + H2

k4 H + CH3 + M  → CH4 + M a/ ¸p dông nguyªn lý nång ®é æn ®Þnh ®èi víi H vµ CH3 h·y chøng minh r»ng:

d [ C2 H 6 ] dt

= k [CH4]3/2 víi k =

k1.k2 .k3 k4 [ M ]

b/ NÕu nång ®é cã thø nguyªn ph©n tö / cm3 víi thêi gian tÝnh b»ng gi©y, h·y t×m thø nguyªn cña k.

Bài 2:

1) H·y cho biÕt: cÊu t¹o lewis; d¹ng lai hãa(nÕu cã); h×nh d¹ng ph©n tö theo m« h×nh VSEPR; m« men lìng cùc cña mçi ph©n tö sau: SF4; HClO2; HOCl; ICl −4 ; IF7; BrF5; HNO3; C2H6. + 2) Cã benzen, pyridin, bor¬zol (B3N3), ion pyrilium (C5H5O ), Furan (C4H4O), Pyrol (C4H5N).



H·y x¸c nhËn r»ng chóng ®Òu lµ chÊt thuéc hÖ th¬m theo ®óng qui t¾c Hucken 4n+2 (cã minh häa b»ng c«ng thøc cÊu t¹o thu gän) b. hÖ nµo bÒn nhÊt ? kÐm bÒn nhÊt ? t¹i sao ?

Gi¶i

♣C©u 1 : 1) C4H8 → 2 C2H4 1–x

2x

etylen 2x = xiclobu tan 1− x

1 2x 1 1 1 1 1 0, 405 1= a) =1 ; x = ; t = ln = ln ln 1,5 = 1 − 1− x 3 k 1− x k k k 3 0, 405 t= =1630 s = 27,25 min 2, 48.10−4 1 3,91 2x 1 ln 50 b) = 100 ; x = 0,98 ; t = ln = = = 15770 s = 263 min 0, 02 2, 48.10−4 1− x k k d [ C2 H 6 ]

2) a)

= k2[CH4].[CH3]

dt d[ H]

dt d [ CH 3 ] dt

= k1[CH4] + k2[CH4].[CH3] – k3[CH4].[H] – k4[H].[CH3].[M] = 0 = k1[CH4] – k2[CH4].[CH3] + k3[CH4].[H] – k4[H].[CH3].[M] = 0

Céng 2 pt cho: k1[CH4] = k4[H].[CH3].[M] nªn

k2[CH4].[CH3] = k3[CH4].[H]

hay k2 [CH3] = k3[H] → [H] = k1[CH4] = k4[H].[CH3].[M] = k4 Suy ra: [CH3] =

b) [k] =

k2 [ CH 3 ] k3

.[CH3].[M] =

k2 [ CH 3 ] k3

k4 .k2 [CH3]2[M] k3

3 k .k .k d CH k1.k3 [ CH 4 ] vµ [ 2 6 ] = k2.[CH4].[CH3] = 1 2 3 .[ CH 4 ] 2 = k.[CH4]3/2. . k4 [ M ] k2 .k4 [ M ] dt

1 1 − 3 [ C] 3 1 3 2   1– n –1 phantu cm 1− −1 − −1   −1 = −1 [t] = [ C ] 2 . [ t ] = [ C ] 2 [ t ] =  n = [C] .s  ÷ .s 3 ÷ [ t ] .[ C ] cm phantu    

♣C©u 2: 1) * SF4: (AX4E) ; lai hãa sp3d; h×nh d¹ng çi bËp bªnh; µ ≠ 0 ; 1 ®«i e kh«ng liªn kÕt ®îc ph©n bè trong mÆt ph¼ng → kÕt qu¶ t¹o ra h×nh çi bËp bªnh * HClO2: (AX3E2) lai hãa sp3d; h×nh d¹ng ch÷ T; µ ≠ 0 ; 2 ®«i e riªng ®îc ph©n bè trong mÆt ph¼ng, 3 ®«i e liªn kÕt t¹o ra 3 liªn kÕt A – X s¾p xÕp thµnh h×nh ch÷ T. * HClO : (AX2E3) lai hãa sp3d ; h×nh d¹ng ®êng th¼ng; µ ≠ 0 ; 3 ®«i e riªng ®îc ph©n bè trong mÆt ph¼ng, cßn 2 ®«i e liªn kÕt t¹o 2 liªn kÕt A – X ®îc ph©n bè trªn trôc vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng trªn. Hai liªn kÕt A – X n»m trªn ®êng th¼ng nªn ph©n tö cã d¹ng ®êng th¼ng. * ICl −4 : (AX4E2) ; h×nh d¹ng vu«ng ph¼ng; µ = 0 ; theo m« h×nh søc ®Èy cÆp e trong vá hãa trÞ : 2 ®«i e riªng ®îc ph©n bè trans- so víi nhau. Do ®ã 4 cÆp e liªn kÕt t¹o 4 liªn kÕt A – X trong mÆt ph¼ng → ph©n tö cã d¹ng vu«ng ph¼ng. * IF7: (AX7), lai hãa sp3d3, d¹ng lìng chãp ngò gi¸c ; µ ≠ 0 ;



* BrF5: (AX5E) lai hãa sp3d2, h×nh d¹ng th¸p vu«ng, µ ≠ 0 ; 5 ®«i e liªn kÕt ®îc ph©n bè 4 ®«i trong mÆt ph¼ng vµ mét ®«i trªn trôc t¹o ra h×nh d¹ng th¸p vu«ng. Mét ®«i e kh«ng liªn kÕt ®îc ph©n bè phÝa cßn l¹i cña trôc. Do sù biÕn d¹ng nh vËy nªn ®é dµi liªn kÕt ngang vµ trôc kh«ng t¬ng ®¬ng h×nh häc. * HNO3: (AX3) lai hãa sp2, h×nh tam gi¸c ph¼ng, µ ≠ 0 ; 3 ®«i e ®îc ph©n bè trªn mÆt ph¼ng lµ 3 ®Ønh cña tam gi¸c ®Òu.

X E

X

X

X

E

E X

A

A

E

A

E

E

X

lµ

(AX2E3)

(AX3E2)

(AX4E) * hãa µ≠

X

X

X

X

E X

X

X A

A X

X E (AX4E2)

X

X

C2H6: (AX4) lai sp3, h×nh tø diÖn, 0 ; 4 ®«i e ®îc ph©n bè trªn 4 ®Ønh cña tø diÖn ®Òu, t©m tø diÖn A.

X E (AX5E)



2) Tõ 4n + 2 nÕu n = 1 th× 4 + 2 = 6 (eπ) → çc hÖ ®· cho ®Òu phï hîp. C C

π C

Benzen

B

C

C C

C

C

N

N

C

C

C

C

C

C

B

B

C

C

C

N

N Pyridin

Borazol

C

C

C

O ion pyrilium

C

C

C

C

C Furan

C C C Pyrol

Bài 3: N¨m 1969, mét nhµ khoa häc ®· chÕ ho¸ CH 2N2 víi Cs vµ O2 thÊy sinh ra mét nhãm hidro cacbon cã c«ng thøc tæng qu¸t (CH) n , trong sè ®ã cã C 4H4 (A , chÊt láng) , C 6H6 (B , chÊt láng , ts = 800C) vµ C8H8 ( C , chÊt r¾n , tn/c : 1310C ). Trong mçi ph©n tö hidrocacbon nªu trªn, çc nguyªn tö cacbon ®Òu ë tr¹ng th¸i lai ho¸ nh nhau , vµ çc liªn kÕt cachon - cacbon ®Òu cã ®é dµi b»ng nhau . 1. ViÕt c«ng thøc cÊu tróc cña A,B,C , biÕt r»ng B lµ hîp chÊt rÊt bÒn vµ ®· ®îc biÕt tõ l©u . H·y cho biÕt mçi hîp chÊt ®ã cã bao nhiªu dÉn xuÊt monoclo vµ bao nhiªu dÉn xuÊt diclo, viÕt c«ng thøc cÊu tróc cña chóng . 2. A cã ®ång ph©n Al rÊt kh«ng bÒn, còng chøa nh÷ng nguyªn tö cacbon ë tr¹ng th¸i lai ho¸ nh nhau, nhng çc liªn kÕt cacbon-cacbon cã ®é dµi kh«ng gièng nhau. Ngoµi ra A cßn cã ®ång ph©n A2 kh«ng bÒn, chøa nh÷ng nguyªn tö cacbon ë tr¹ng th¸i lai ho¸ kh¸c nhau vµ ®é dµi cña çc liªn kÕt cacbon-cacbon còng kh¸c nhau. H·y viÕt c«ng thøc cÊu tróc cña A l , A2 vµ gäi tªn cña chóng .

Bài 4: 1. H·y ®iÒu chÕ propilen oxit tõ propilen b»ng hai ph¬ng ph¸p . 2. a) H·y cho biÕt cÊu tróc lËp thÓ vµ gäi tªn çc oxit h×nh thµnh tõ cis - vµ trans-buten-2 víi axit m-clopebenzoic (MCPBA). Cã nhËn xÐt g× vÒ cÊu tróc cña chÊt ®Çu vµ s¶n phÈm trong ph¶n øng epoxi ho¸ ? b) ViÕt c¬ chÕ ph¶n øng cña buten-2 víi Ar - COOOH . 3. Hôïp chaát A coù coâng thöùc C8H9N2O2Cl khoâng tan trong nöôùc vaø bazô. Hôïp chaát A tan chaäm trong dung dòch axit clohidric loaõng. Hôïp chaát A phaûn öùng deã daøng vôùi axetyl clorua taïo moät saûn phaåm khoâng tan trong axit cuõng nhö bazô. Hôïp chaát A phaûn öùng vôùi Sn/HCl ñeå cho hôïp chaát B coù coâng thöùc C8H11N2Cl. Hôïp chaát A khoâng phaûn öùng vôùi dung dòch baïc nitrat, ngay caû khi ñun noùng. Vieát caùc caáu truùc cuûa A suy ra ñöôïc töø nhöõng thoâng tin treân .

Bài 5:

1. ViÕt cÊu d¹ng bÒn nhÊt cña çc hîp chÊt sau: a) cis- 1,2- dimetyl xiclohexan; b) trans-1,2- dimetyl xiclohexan; c) trans-1,3- dimetyl xiclohexan; d) trans-1,4- dimetyl xiclohexan; S¾p xÕp çc hîp chÊt nµy theo thø tù gi¶m dÇn tÝnh bÒn. 2. a ) Khö naphtalen theo ph¬ng ph¸p Birch tho¹t tiªn thu ®îc 1,4-®ihi®ronaphtalen ; nÕu khö tiÕp n÷a th× ®îc C10H12. H·y viÕt c«ng thøc cÊu tróc cña hai s¶n phÈm ®ã.



b) NÕu khö (pp Birch) biphenyl C12H10 vµ axit biphenyl - 4- cacboxylic C 13H10O2 th× ë mçi giai ®o¹n ta ®îc nh÷ng s¶n phÈm g× ? (Tr¶ lêi b»ng çch dïng c«ng thøc cÊu t¹o viÕt çc s¬ ®å ph¶n øng)

Bài 6:

Cã 4 axit : CH3CH2COOH (A) ; CH3-CO-COOH (B) ; CH3-CO-CH2COOH (C) vµ CH3-CH(NH3+)-COOH (D) 1. S¾p xÕp A., B, C, D theo tr×nh tù t¨ng dÇn tÝnh axit. Gi¶i thÝch 2. ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o cña D ë çc pH kh¸c nhau : 1 ; 6 ; 9. BiÕt r»ng axit α-amino propionic cã pK1 = 2,43 vµ pK2 = 9,69. 3. TÝnh tØ lÖ [RCOO-]/[RCOOH] ®èi víi C ë çc pH kh¸c nhau : 1,58 ; 3,58 vµ 5,58 biÕt r»ng pKa cña C lµ 3,58. 4. Cho A t¸c dông víi Br2(xóc t¸c PBr3) thu ®îc dÉn xuÊt monobrom X. §un X víi dung dÞch NaOH thu ®îc mét muèi cña axit Y. Y cã cÊu h×nh nh X. ViÕt çc ph¬ng tr×nh ph¶n øng vµ nªu c¬ chÕ cña ph¶n øng thø hai. Axit hãa Y thu ®îc chÊt Z, ®un nãng Z víi H 2SO4 ®Æc t¹o ra chÊt B. ViÕt cÊu t¹o vµ gäi tªn B.

Bài 7:

Xeto este lµ çc ph©n tö ho¹t ®éng hai chøc vµ lµ çc chÊt quan träng trong tæng hîp çc chÊt bÐo vµ çc hîp chÊt dÞ vßng. 1. Hai ®ång ph©n xeto este X vµ Y cã cïng c«ng thøc ph©n tö C5H8O3. Nªu çc cÊu tróc cã thÓ. 2. Cho mçi este t¸c dông víi benzyl bromua cã mÆt CH3ONa, vµ xö lý s¶n phÈm thu ®îc víi 1 hoÆc 2 ®¬ng lîng cña baz¬ m¹nh (nh Liti diisopropyl amit, LDA) råi víi 1 ®¬ng lîng CH3I. ViÕt çc ph¶n øng x¶y ra. 3. KÕt thóc ph¶n øng, s¶n phÈm cuèi cña xeto este X lµ mét hîp chÊt trung tÝnh (C 11H14O), trong khi ®ã xeto este Y t¹o thµnh mét xeto axit (C12H14O3). H·y gi¶i thÝch. 4. Xeto este X cho nhiÒu s¶n phÈm kh¸c nhau tïy thuéc lîng LDA sö dông. Gi¶i thÝch ®iÒu g× x¶y ra khi: - Dïng 1 ®¬ng lîng LDA. - Dïng 2 ®¬ng lîng LDA.

Gi¶i

♣C©u 1. 1.

A 1 dÉn xuÊt mono Clo 1 dÉn xuÊt di Clo

C 1 dÉn xuÊt mono Clo 3 dÉn xuÊt di Clo

B 1 dÉn xuÊt mono Clo 3 dÉn xuÊt di Clo (o-, m-, p-)

2. CH2 A1 Xiclobutadien

C

CH2

C

CH

C

CH2

A2'

A2 Butatrien

A1'

CH

♣C©u 2. 1. Çch 1: Céng peaxit vµo Propylen. Çc peaxit lµ F3C – COOOH; Ph – COOOH; CH3COOOH; m – Cl – Ph – COOOH. Çch 2: CH3

CH

CH2

Cl 2,H 2O

CH3

CH

ddNaOH

CH2 Cl -HCl

CH3

OH WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CH

CH2 O

208


2. a) Víi cis-buten-2:

H

H H

O

MCPBA

C

H

CH3

C

C CH3

C CH3

CH3 Cis-buten-2

Cis-2,3-buten-oxit

Víi trans-buten-2:

H

H

H3C

O

MCPBA

C CH3

C

H3C

C CH3

C H

H Trans-buten-2

Trans-2,3-buten-oxit

Hãa lËp thÓ cña anken vÉn ®îc b¶o toµn ®èi víi epoxit. §©y lµ ph¶n øng ®Æc thï vÒ mÆt lËp thÓ. b) C¬ chÕ : sù tÊn c«ng SN2 bëi electron π cña liªn kÕt ®«i vµo oxi cña nhãm OH cña peaxit. kÕt qu¶ lµ chuyÓn oxi cña Ar – COOOH ®Õn C=C ®Ó t¹o ra peoxit. H

C O C

O

H

O C

C Ar

O

C

+

C

Ar

O

3. Theo gi¶ thiÕt: - A kh«ng t¸c dông AgNO3(c¶ khi ®un nãng) → A kh«ng ph¶i lµ dÉn Clo m¹ch hë. - A kh«ng tan trong dd baz¬ → A kh«ng cã tÝnh axit. - A tan chËm trong dd HCl lo·ng → A lµ amin th¬m(nguyªn tö N liªn trùc tiÕp víi vßng Ph) - A ph¶n øng dÔ dµng víi axetylcloua → A lµ amin bËc 2 cã mét tö H ë Nit¬. - A ph¶n øng víi Sn/HCl t¹o C8H11N2Cl → A cã nhãm –NO2. VËy cÊu t¹o ®Ò nghÞ cña A lµ: ♣C©u 3. 1. S¾p xÕp çc chÊt theo thø tù gi¶m dÇn tÝnh bÒn: (d) > (c) > (b) > (a) 2. a) Na/NH3láng

O

xuÊt Cl NO2

H

N

kÕt nguyªn

CH2 CH3

Na/NH3láng

Ancol

Ancol 1,4-dihidroNaphtalen

b)



COOH

COOH

COOH

♣C©u 4. 1. Tr×nh tù t¨ng dÇn tÝnh axit: (A) < (C) < (B) < (D) C2H5 (+I) < CH3 – CO – CH2 – (– I) < CH3 – CO – (– I m¹nh h¬n) < CH3 – CH(NH3+)- (– I) * Trong A, nhãm C2H5- ®Èy e lµm c¶n trë sù gi¶i táa mËt ®é e ë nguyªn tö oxi trong O-H → liªn kÕt O – H ph©n cùc yÕu nhÊt. * Trong D, nhãm thÕ – NH3+ lµ trung t©m axit cã hiÖu øng – I lín nhÊt. * (B) > (C) do trong (B) nhãm – CO – cã hiÖu øng – I ë gÇn nhãm – COOH h¬n so víi (C). 2. CÊu t¹o cña D ë çc pH kh¸c nhau: ( pHI cña D = * ë pH = 1 * ë pH = 6 * ë pH = 9

2,34 + 9, 69 ≈6) 2

CH3 – CH(NH3+) – COOH CH3 – CH(NH3+) – COO –. CH3 – CH(NH2) – COO – .

3. Víi pKa cña (C) = 3,58 th× theo CH3 – CO – CH2 – COOH ⇌ H+ + CH3 – CO – CH2 – COO–.  H +  . CH 3 COCH 2 COO −  Ta cã : = 10 – 3,58 [ CH3COCH 2COOH ]

CH 3 COCH 2 COO −  10 −3,58 ⇒ = + [ CH3COCH 2COOH ] H 

 R − COO −  10 −3,58 VËy, ë pH = 1,58 → = −1,58 = 10– 2 . [ R − COOH ] 10

t¬ng tù ë pH = 3,58 vµ 5,58 th× tû sè trªn lÇn lît b»ng 1,0 vµ 102. 4. CH3CH2COOH + Br2 → CH3CHBr-COOH + HBr CH3CHBr-COOH + 2NaOH → CH3CH(OH)-COONa + NaBr + H2O a) Ph¶n øng thñy ph©n dÉn xuÊt halogen bËc hai kh«ng ®æi cÊu h×nh x¶y ra theo c¬ chÕ S N1. Tèc ®é cña ph¶n øng thñy ph©n nµy chØ phô thuéc vµo nång ®é cña CH3CHBr-COOH chø kh«ng phô thuéc vµo nång ®é ion HO(–): υ ≈ k1 [CH3CHBr-COOH]. nh vËy ion HO(–) kh«ng tham gia vµo giai ®o¹n quyÕt ®Þnh tèc ®é ph¶n øng. Ph¶n øng ®· x¶y ra qua giai ®o¹n t¹o thµnh cacbocation trung gian (chËm); sau ®ã lµ giai ®o¹n nhanh: t¸c dông cña cacbocation víi HO (–), ë giai ®o¹n nµy HO(–) tÊn c«ng vµo cacbocation (cã cÊu tróc ph¼ng) tõ hai phÝa ®èi lËp nhau víi x¸c suÊt gÇn b»ng nhau. NÕu kh«ng kÓ ®Õn vai trß cña níc ta cã thÓ m« t¶ c¬ chÕ nh sau: HOOC

HOOC H H3C

C

Br

chËm

C

Br H

HOOC nhanh

(+)

+ OH CH3

H

C

OH

H3C



b) §un nãng x¶y ra sù t¸ch níc, theo tÝnh chÊt cña Hidroxi axit th× axit α - hidroxi t¸ch níc t¹o ra lacton vßng 6 c¹nh. O

CH3

CH

C

OH

+

OH + HO

HO

O + 2H2O

CH3

CH

C

O

H3C

O

CH3

O

O

♣C©u 5. 1. C«ng thøc ph©n tö cña xeto este lµ C5H8O3 ph¶i cã çc nhãm chøc sau: O

nhãm Xeto

C

C

O

nhãm Este

C

O

C

Çc nhãm trªn cÇn C4O3 nguyªn tö, nªn phÇn cßn l¹i cña ph©n tö lµ CH8. Nh vËy chØ cã thÓ cã hai lo¹i este lµ metyl vµ etyl este. * NÕu lµ metyl este: CH3 lµ mét phÇn cña gèc este nªn cßn CH5 g¾n vµo phÇn cßn l¹i cña ph©n tö. * NÕu lµ etyl este : CH3CH2 – lµ phÇn cña gèc este nªn cßn H3 g¾n vµo phÇn cßn l¹i cña ph©n tö. Do vËy çc cÊu tróc cã thÓ lµ: H3C

CH2

O

O

C

C

O H3C

O CH3

O

C

C

CH2

H3C

OCH3

CÊu tróc II

CÊu tróc I

H3C

CH2

O

C

C

NaOCH3

O CH3

PhCH2Br

CÊu tróc I CH3 O

O

C

C

H3C

C

H3C

O CH3

H + / H2O

CH

O

O

C

C

O CH3

CH2Ph Xeto Este CH3 O O C

H3C

CH2Ph

O

C

C

O

CH2 CH3

CÊu tróc III

2. Thø tù ph¶n øng cña xeto este lµ: * CÊu tróc I: O

O

C

C

1 ®¬ng lîng LDA CH3I

(C12H14O3)

OH

Xeto Axit (C12H14O3)

CH2Ph

CÊu tróc I cho mét xeto axit C12H14O3 phï hîp víi c«ng thøc ph©n tö cña xeto axit thu ®îc tõ Y. VËy chÊt Y cã cÊu tróc I. * CÊu tróc III: O

H3C

C

O C

CH2CH3

O

CH3

O

NaOCH3

H2C

PhCH2Br

C

O

CH2Ph

C

O

CH2CH3

O

C

C

O

CH2CH3

CH2Ph +

CH

O

H / H 2O

CH3

O

O

CH

C

C

OH

1 ®¬ng lîng LDA CH3I

Xeto Axit (C11H12O3)

CH2Ph

CÊu tróc III cho mét xeto axit C11H12O3 kh«ng phï hîp víi çc c«ng thøc ph©n tö ®· cho. * VËy chÊt X cã cÊu tróc II:



O

O H3C

C

CH2 O

2 ®¬ng lîng LDA

NaOCH3

O CH3

C

H3C

PhCH2Br

O CH

CH

CH3

C

C

O CH3

O

H + / H 2O

C

H2C

CH2Ph

O CH

CH3

CO2

CH2

(C11H12O)

CH2Ph

CH3

O

CH3 O

C

H3C

CH3I

OH

( β - xeto axit )

C

H2C

C

CH2Ph

O

1 ®¬ng lîng LDA

O CH3

CH2Ph

O

C

H2C

CH3I

C

O

C

C

O CH3

H+ / H2O

H3C

O

CH3 O

C

C

CH2Ph

C

OH

CH2Ph

CO2

H3C

O

CH3

C

CH

( β - xeto axit ) CH2Ph

(C11H12O)

CÊu tróc II cho mét hîp chÊt trung tÝnh C11H12O phï hîp víi c«ng thøc ph©n tö ®· nªu cña X. VËy hai xeto este lµ: H3C

CH2

O

O

C

C

O H3C

O CH3

Hîp chÊt Y (α - xeto este)

C

O C

CH2

OCH3

Hîp chÊt X (β - xeto este)

3. Thñy ph©n β - xeto este cho β - xeto axit. Axit nµy dÔ bÞ khö cacboxyl qua trung gian vßng 6 c¹nh ®Ó t¹o thµnh s¶n phÈm trung tÝnh (xeton). H

H2C

O

O

C

C

- CO2

CH3

H3C

CH2

C

O

C H

O

OH C

CH2Ph

H2C

H

C

CH3

CH2 CH2Ph

CH2Ph

4. a) Khi chÊt X t¸c dông víi 1 ®¬ng lîng LDA t¹o thµnh mét cacbanion: O

H3C

C

O

O CH

C

CH2Ph

OCH3

1 ®¬ng lîng LDA

H3C

C

O

C

C

O CH3

CH2Ph

(mono anion) b) Dïng 2 ®¬ng lîng LDA dÉn tíi sù t¹o thµnh mét di anion:



O H3C

C

O

O CH

C

CH2Ph

OCH3

2 ®¬ng lîng LDA

H2C

C

O C

C

O CH3

CH2Ph

(di anion)


Tuyển Chọn Bài Tập Hóa Hữu Cơ Đề Thi Quốc Gia & Đề Thi Quốc Tế Qua Các Năm

Recommend Documents