Transcript Tentamen i Organisk kemi 16/12 2013, 8.00

2013-12-16
Tentamen i Organisk kemi 16/12 2013, 8.00-13.00.
Tentamen består av 9 frågor. Varje fråga ger maximalt 10p. Följande betygsgränser gäller:
N-fak
LTH
(TH)
G 40-59p 3 40-54p
VG 60-90p 4 55-74p
5 75-90p
1) Besvara varje fråga (1-9) på separat papper
2) Skriv namn och personnummer på varje papper.
3) Tillåtna hjälpmedel är molekylmodeller och miniräknare.
4) Om inget annat anges ska tydliga motiveringar ges. Det behövs oftast figurer!
Lycka till!
/Ulf
1.
a) Rita en reaktion mellan en Lewissyra och dietyleter. (2p)
O
O
BF3
BF3
b) Ge exempel på tre föreningar som har bindningsvinklar som avviker från 109°. De tre
föreningarna måste vara exempel på olika bindningsvinklar. (2p)
120°
60°
180°
c) tert-Butanol (egentligen 2-metylpropan-2-ol) är helt vattenlöslig medan isomeren
n-butanol är dåligt löslig i vatten. Förklara varför. (2p)
den utsträckta kolvätekedjan i n-butanol visar en mycket större yta mot vatten än vad den
mer kompakta tert-butanol
d) Ge exempel på två oxidationsreagens (2p)
KMnO4, mCPBA
e) Visa två föreningar som kan bildas om man reducerar butansyra? (2p)
OH
H
O
H
H
1(5)
2013-12-16
2.
a) Vilket reagens används för elektrofil aromatisk nitrering? (2p)
H2SO4
+
HNO3
NO2
+
HSO4
+
H2O
nitroniumjon
(elektrofil)
b) Det finns tre olika isomerer av xylen (dimetylbensen). Rita ut de möjliga produkterna vid
mononitrering (en nitrogrupp) för var och en av de tre isomerna. Rita även mekanismen för
nitrering av en valfri xylenisomer. (6p)
HNO3/H2SO4
NO2
NO2
HNO3/H2SO4
NO2
O2N
NO2
HNO3/H2SO4
NO2
HSO4
H
NO2
NO2
NO2
c) En av de tre isomerna av xylen reagerar snabbare är de andra. Vilken och varför? (2p)
meta-xylen: de två grupperna förstärker varandra (orto-och para-positioner överlappar)
2(5)
2013-12-16
3.
Avgör för varje par nedan om strukturerna är olika molekyler eller bara två olika bilder av
samma molekyl. Om de är olika - beskriv vilken typ av isomeri som föreligger. (2p per
uppgift)
a)
H
H
b)
H
H3C
CH3
H
CH3
CH2CH3
CH3
H
CH3
CH2CH3
H3C
H2
C
C
H2
C
CH3
strukturisomerer
CH3
samma
H CH3
H3C CH3
H3C
C
C
H2
H2
C
c)
samma
d)
diastereomerer
e)
enantiomerer
3(5)
2013-12-16
4.
a) Under sur katalys isomeriserar metylen-cyklohexan till 1-metyl-cyklohexen. Visa med
mekanismer hur detta går till. (5p)
HA
syra
H
metylen-cyklohexan
1-metyl-cyklohexen
H
H
A
1-metyl-cyklohexen har en mer stabil dubbelbindning
b) Om elementärt brom sätts till (R)-3-metylcyklohexan bildas flera olika föreningar. Visa
vilka och ange deras stereokemiska förhållande. (5p)
Br
(1R,2R,3R)-1,2-dibromo-3-metylcyclohexan
Br2
Br
diastereomerer
Br
(R)-3-metylcyklohexen
(1S,2S,3R)-1,2-dibromo-3-metylcyclohexan
Br
4(5)
2013-12-16
5.
I närvaro av lämpliga baser kan samtliga nedanstående föreningar betraktas som syror.
Visa inom varje par vilken förening som är surast, markera den suraste protonen i denna
förening och förklara varför den är surast. (10 p)
OH
OH
F
elektrondragande fluor i orto- och
para-positioner
a)
F
O
b)
OH
OH
karboxylsyra
O
O
c)
O
O
O
d)
O
NO2
O
O
O
O
α-väten mellan två
karbonylgrupper
elektrondragande nitrogrupp
sp2-hybridisering
e)
5(5)
2013-12-16
6.
a) När (2R,3R)-2-bromo-3-metylpentan reagerar med bas bildas (E)-3-metylpent-2-en. När
istället (2S,3R)-2-bromo-3-metylpentan reagerar under samma betingelser bildas istället
(Z)-3-metylpent-2-en. Förklara med tydliga mekanismer. (7p).
Br
Br
(R)
CH2CH3
H3C
(E)
(R)
H3C
H
H
Bas
Br
Br
(R)
CH2CH3
H3C
(S)
CH3
H
H
(Z)
Bas
b) Vilken produkt bildas om (2R,3S)-2-bromo-3-metylpentan reagerar under samma
betingelser (3p).
Br
Br
(S)
CH3
H3CH2C
(R)
H3C
H
H
Bas
6(5)
(Z)
2013-12-16
7.
Visa hur syran B nedan kan syntetiseras från dimetylmalonat i två steg.
O
O
steg 1
MeO
O
steg 2
OMe
O
HO
OH
A, dimetylmalonat
B
a) I första steget används natriummetoxid som bas och 1,3-dibrompropan. Visa
mekanismen för detta steg. (5p)
O
O
O
MeO
MeO
OMe
H
O
O
Br
MeO
OMe
H
Br
O
MeO
MeO
OMe
H
H
O
O
O
OMe
Br
MeO
O
MeO
OMe
Br
b) I andra steget sätts natriumhydroxid till. Visa mekanismen för detta steg.
O
O
O
MeO
OMe
MeO
HO
O
O
OMe
HO
O
OMe
MeO
HO
O
O
O
O
samma sak
på andra estern
OMe
O
7(5)
O
O
upparbetning
vatten
O
HO
O
OH
2013-12-16
8.
Det är möjligt att reducera cyklopent-2-enon med natriumborhydrid enligt reaktionsformeln
nedan. Förklara med utförliga mekanismer hur detta går till. (10p
O
NaBH4
OH
cyklopent-2-enon
cyklopentanol
H2O
H2O
H
H
H
O
O
BH4
8(5)
O
2013-12-16
9.
Med hjälp av bara kemikalierna nedan ska du göra fem valfria organiska reaktioner.
Följande restriktioner gäller: syra-bas reaktioner får göras men räknas ej in bland de fem
stegen, sekvenser av typen A→B→A är förbjudna. Inga motiveringar krävs.
Produkten från ett steg ska användas i nästa reaktion, d.v.s. det får bara bli en slutprodukt.
Både linjära och konvergenta synteser är godkända:
A
B
C
A
B
C
D
E
F
G
D
E
Linjär
Konvergent
F
Följande kemikalier och ett välutrustat laboratorium finns att tillgå:
1-Metyl-cyklohexen, meta-klorperbensoesyra, litium aluminiumhydrid,
natriumhydroxid, vatten, brom, kromtrioxid, etanol, eter, saltsyra (37%), toluen,
kaliumpermanganat. (10p)
O
HCl, H2O
mCPBA
NaOH
O
O
KMnO4
HO
9(5)
OH
OH
O
O
CrO3
OH
O