Transcript KO3003 120214 facit

Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14
FACIT
________________________________________________________________________
1. (10 p)
a) Ange om molekylerna 1 och/eller 2 är aromatiska. (1 p)
b) Namnge föreningarna 1 och 2. (1 p)
c) Vilken förening är starkast bas av 3 och 4? (2 p)
d) Vilken förening är är starkast bas av 5 och 6? (2 p).
e) Vilken av föreningarna 7 och 8 är starkast syra? (2 p)
f) Vilken av föreningarna 9 och 10 är starkast syra? (2 p).
O
O
O
1
2
aromatisk
furan
O
4
3
ej aromatisk
cyklooktatetraen
svagare bas,
pKa 18
starkare bas,
pKa 20
OH
OH
O
OCH3
5
7
6
starkare bas,
pKa 25
svagare bas,
pKa 20
8
starkare syra,
pKa 10
9
svagare syra,
pKa 17
10
starkare syra, svagare syra,
högt pKa
pKa 15
Motivering till svaren krävs: använd utdelade regler för aromaticitet samt resonans,
elektronegativitets- och induktionseffekter för att förklara syra/bas-frågorna. Förening 9
blir aromatisk vid deprotonering, därav det ovanligt låga pKa-värdet.
2. (5 p)
Namnge följande föreningar inklusive stereokemiska beteckningar (cis/trans, E/Z, R/S):
a)
S
b)
NH2
c)
Ph
cyklohexyl fenylsulfid
anilin,
fenylamin
(Z)-1-fenyl-2metyl-1-hexen
d)
OH
R1
e)
R2
sekundär alkohol
R2
R1
N
R3
tertiär amin
d) Rita strukturen på en valfri sekundär alkohol och ange dess namn. Se ovan.
e) Rita strukturen på en valfri tertiär amin och ange dess namn. Se ovan.
________________________________________________________________________
3. (10 p)
a) Om man behandlar föreningen 1 med t-butoxid bildas två alkener, A & B. Ange
strukturerna för dessa produkter och visa med hjälp av Newmanprojektioner vilken
förening som är huvudprodukt. (4 p)
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14
FACIT
H
H
Cl
CN
O
A +B
1
a)
CN
NC
H
H
Mest
Cl
Cl
H
CH3
1
H
H3C
CN
3
Cl
CN
H
H
Stabilast
konformation
CN
b)
2
O
S
b) Vilken konfiguration har 1? (1 p) Se ovan
c) Vilken produkt bildas om man reagerar föreningen 3 med t-butoxid? Ange struktur och
mekanism för product C. (2 p)
Br
O
2
O
O
H
D
3
Br
D
O
Br
O
H
C
D
O
D
H
H
O
C
O
SN2
Även E2 är ok
d) Varför gör man först föreningen 3 innan reaktionen med t-butoxid? Vad skulle hända
om man reagerade 2 med t-butoxid? (1 p)
Deprotonering vid karbonylen, sedan kondensationer och cyklisering
e) Hur gör man föreningen 3 från ketonen 2? Ange nödvändiga reagens. (2 p)
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14
FACIT
HO
H+
och
OH
_______________________________________________________________________
4. (10 p)
a) Hur kan man framställa nitrilen 2 från alkoholen 1? Två reaktionssteg behövs för detta;
ange reagens och mekanismer för dessa steg. (4 p)?
OH
CN
1
2
a)
H + Cl
OH2
OH
CN
Cl
2
1
CN
Cl
SOCl2 går också bra,
även TsCl + bas:
1
O
Et3N
O
S
Cl
O
S
O
O
CN
b) Vilken produkt bildas om man behandlar förening 3 med metoxid? Ge även
mekanismen. (4 p)
O
H3CO
CH3O
OCH3
O
?
3
O
H3CO
O
CH3O
H3CO
OCH3
O
3
OCH3
O
O
O OCH3
O
O
O
OMe
O
OCH3
OCH3
+
OCH3
CH3OH
c) Vilken av föreningarna 4 och 5 är mest reaktiv mot nukleofiler? Motivera! (2 p)
O
O
OCH3
4
5
O
O
O
O
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14
FACIT
5 mest positiv: CH3 ger och CH3O drar elektroner induktivt men CH3O donerar
elektroner genom resonans. Den effekten överväger med O.
5. (10 p)
a-c) Ange nödvändiga reagens och mekanismer för bildandet av produkterna 1 & 2, samt
mekanism & struktur för produkt 3.
dihydroxylering; OsO4 eller KMnO4
a)
O
Os
O
O
O
H
b)
OH
O O
Os
O O
(R)
(S)
1
H
OH
H
OH2
H
OH
OH2
H
OH
(S)
(R)
enantiomeren
bildas också:
OH
syrakatalyserad
addition av vatten
2
Br
Br-Br
c)
Br
Br
3
Br
enantiomeren
bildas också:
H
Br
H
Br
d) Ange relativ stereokemi (cis/trans) för föreningarna 1 och 3. (1 p) 1: cis; 3: trans
e) Vilken absolutkonfiguration har 1? (1 p) Se ovan.
________________
6. Ange mekanismer och produkter i följande reaktioner. (10 p)
H
a)
H
O
O
H
Br
δ+
OH
Br
ortho-subst
OH
-H
H
H
Br
O
O
H
Br
δ-
H
H
Br
δ+
O
Br
δH
OH
O
H
-H
Br
H Br
H Br
Br
para-subst
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14
FACIT
b)
O
AlCl3
O AlCl4
Cl
H
O
O
-H
ortho-subst
O AlCl4
-H
para-subst
H
O AlCl4
O
O
o,p gynnas pga att i en resonansform stabiliseras +-laddningen av metylgruppen. I princip
gäller sama argument for OH och andra grupper som kan ge elektroner genom resonans.
Se läroboken sid 1026, 1027.
c)
HO
NO2
H2SO4
H
O
H
O
NO2
NO2 + H2O
O
NO2
H
NO2
missgynnad, se text
O
O
O
H
NO2
H
NO2
NO2
O
-H
NO2
1
O
O
O
NO2
missgynnad, se text
H
NO2
H
NO2
O
O
O
Resonans i startmaterialet:
Vid o-,p-attack kommer +-laddningen att hamna på kolet som bär den elektrondragande
karbonylgruppen. Detta missgynnar starkt o,p attack. Samma gäller NO2-gruppen, se sid
1028 i boken. Produkten blir alltså 1. Alternativt kan man se hur karbonyl eller nitrogruppen påverkar elektrontätheten i olika positioner på samma sätt som metoxy ovan.
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14
FACIT
Genom resonansritande i startmaterialet ser man att elektroner dras bort mest från o, p.
Dessutom drar karbonylen induktivt från hela ringen, dvs låg reaktivitet men lägst i o,p.
Således m-produkt.
______________________________________________________________________
7. (10 p)
a) Hur gör man förening 2 från 1 i två steg? Ange reagens och mekanism. (5 p)
Br
NH2
1
a)
2
HO
NO
NH2
H
NO
NO
Detaljerade mekanismer:
se sid 1035, 1036 i boken
+ H2O
H
N NO
-H
Br
N2
Br
b, Polyetylenglykol görs från eten via etylenoxid (oxiran). Hur går polymerisationen till?
Ge reagens och mekanism? (5 p)
O
O
HO
O
b)
HO
O
O
(
O
OH
)
n
HO
O
O
OSV
HO
________________________________________________________________________
8. (10 p)
Ge strukturen för föreningen C10H12O utifrån nedanstående spektra. Observera att alla
spektran ska användas för tolkning. Endast topparna 77, 105 och 148 behöver redovisas i
MS.
Antal omättnader i C10H12O: 10-12/6+1=5 sannolikt aromat och =
(1 p)
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14
FACIT
Protonspektra:
Skift Integral
8.0
2
7.5
3
3.0
2
1.8
2
1.0
3
Kolpektra:
Skift DEPT
200 C
137 C
132 CH
129 CH
(3 p)
Koppling
d
m
t
sextet
t
Tolkning
Ar-H med en Ar-H-granne
Ar-H (flera olika protoner)
CH2 med EWG (Ar) & CH2-granne
CH2 m CH2- & CH3-granne
CH3 m CH2-granne
(2 p)
Tolkning
karbonyl
Ar-C
Ar-C
Ar-C
Skift
128
40
18
15
DEPT
CH
CH2
CH2
CH3
Tolkning
Ar-C
CH2 m EWG-granne
vanlig CH2
vanlig CH3
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14
FACIT
Diskussion:
1
H NMR indikerar en propylgrupp som har en karbonyl som elektrondragande substituent
i ena änden, samt en monosubstituerad fenylgrupp (4 kol varav 1 kvartenär). Strukturen
nedan föreslås:
(2 p)
Massfragmentation:
(2 p)
O
O
e-
O
+ CO
148
105
77
(Toppen vid 120 kommer från en McLaffertyomlagring till enolen, ingår ej i kursen).
9. (10 p)
Ge strukturen för föreningen som ger upphov till nedanstående spektra. Observera att alla
spektran ska användas för tolkning. Endast topparna 30 och 103 behöver redovisas i MS.
Antal omättnader okänt. MS visar att Cl/Br saknas. Ojämn masstopp = ojämnt antal N
ingår – utgå från att ett N ingår till en början.
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14
FACIT
Protonspektra:
Skift Integral
4.9
Ej given
3.0
2
2.3
2
1.9
2
(3 p)
Koppling
s
t
t
pentett
Tolkning
3 st utbytbara protoner; OH, NH möjliga
CH2 med EWG (N?) & CH2-granne
CH2 m EWG-granne
CH2 m 2 st CH2-grannar
Kolpektra:
(2 p)
Skift DEPT Tolkning
Skift DEPT Tolkning
180 C
karbonyl
35
CH2
CH2 m EWG-granne
40
CH2
CH2 m EWG-granne
22
CH2
vanlig CH2
Diskussion:
(2 p)
Utgå från att föreningen innehåller dessa 4 kol, lägg på känt antal protoner samt
karbonylsyre, vad får man då för massa? C4H9O=73. Dessutom 3 utbytbara protoner;
skulle kunna vara en COOH samt en NH2: C4H9NO2=103. Ger bara en möjlig struktur
som stämmer med skiften. OBS: en hydroxylsubstituent skulle ge högre skift!
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14
FACIT
Rätt struktur:
(2 p)
Massfragmentation:
O
H 2N
(1 p)
e-
OH
O
H 2N
O
OH
103
H 2N
30
OH
10. (10 p)
Ge strukturen för föreningen C9H10Br2 som ger upphov till nedanstående spektra.
Observera att alla spektran ska användas för tolkning. Endast topparna 197/199,
261/263/265 och 276/278/280 behöver redovisas i MS.
Antal omättnader i C9H10Br2: 9-10/6-2/2+1=4
sannolikt aromat
(1 p)
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14
FACIT
Protonspektra:
Skift Integral
7.5
1
7.3
2
2.8
1
1.2
6
(3 p)
Koppling
(t)
(d)
heptett
d
Tolkning
Ar-H med 2 grannar en bit bort (små kopplingar)
Ar-H med 1 granne en bit bort (små kopplingar)
CH med 2 st CH3-grannar
2 st CH3 m CH-granne
Kolpektra:
(2 p)
Skift DEPT Tolkning
Skift DEPT Tolkning
152 C
Ar-C
122 C
Ar-C
132 CH
Ar-CH
35
CH
vanlig CH
129 CH
Ar-CH
22
CH3
vanlig CH3
Diskussion:
3 st Ar-H varav 2 är lika ger en symmetrisk aromat; detta framgår även av att bara 4 Ar-C
finns: sannolikt 1,3,5-substitutionsmönster med en isopropylsubstituent och två brom.
(1,2,3-substitutionsmönster är mindre sannolikt pga så små kopplingskonstanter, men det
ingår inte i kursen, så även den strukturen ger full poäng).
Rätt struktur:
(2 p)
Br
Br
Br
Br
Tentamen i Organisk kemi, 7.5 hp (KO3003)
2012-02-14
FACIT
Massfragmentation:
Br
(2 p)
Br
Br
+ Me
Br
Br
276/278/280
261/263/265
Totalpoäng: 95 p.
För godkänt krävs 47.5 p.
+ Br
Br
276/278/280
Lycka till!
Br
197/199