Vejledning. Prøven Alle hjælpemidler er tilladt. Opgavebesvarelsen Din opgavebesvarelse skal afleveres i et samlet dokument.

Transkript

1 Vejledning Prøven Alle hjælpemidler er tilladt. Opgavebesvarelsen Din opgavebesvarelse skal afleveres i et samlet dokument. Kildehenvisning Du skal angive kildehenvisning til informationer, data for kemiske forbindelser og lignende, som ikke er givet i opgaveteksten. Benytter du samme kilde i hovedparten af opgavebesvarelsen, kan du angive en generel kildehenvisning i opgavebesvarelsen. Du skal fortsat henvises til andre benyttede kilder. Bedømmelse Ved bedømmelsen af din besvarelse lægges vægt på, at du er i stand til at anvende din kemiske viden på nye problemstillinger, at du på kvalificeret vis inddrager det udleverede bilagsmateriale i besvarelsen, og at din besvarelse er ledsaget af - forklarende tekst - reaktionsskemaer - beregninger - figurer og - kemiske formler i et sådant omfang, at din tankegang fremgår klart. I bedømmelsen vægtes alle delopgaver ens. Der gives én karakter på baggrund af en helhedsbedømmelse.

2 Bilagsmateriale Gulerødder som cancermedicin En række undersøgelser indikerer, at en diæt rig på frugt og grønt beskytter mod cancer og andre sygdomme. Tidligere mente man, at den sundhedsgavnlige effekt af frugt og grønt skyldtes deres indhold af vitaminer, mineraler, fibre og antioxidanter. Nyere undersøgelser tyder på, at frugt og grønts rolle som cancerforebyggende nok snarere skyldes sekundære metabolitter, der findes i meget lavere koncentrationer. Det er derfor interessant at undersøge grøntsagers indhold af sekundære metabolitter. Figur 1.1. Nogle gulerødder. Kilde: Gulerødder indeholder mange forskellige sekundære metabolitter, herunder terpenoider, flavinoider og polyacetylener. Nogle af de polyacetylener, der findes i gulerødder er falcarinol, falcarindiol og 3-Oacetylfalcarindiol. Strukturformler for stofferne ses i figur 1.2. Figur 1.2. Strukturformler for falcarinol, falcarindiol og 3-O-falcarindiol.

3 Strukturformlerne i figur 1.2 findes som ChemSketch fil og MarvinSketch fil. Undersøgelser på rotter har vist, at indtagelse af gulerødder nedsætter risikoen for tarmkræft. En dansk undersøgelse har vist, at den kræfthæmmende virkning skyldes polyacetylenen falcarinol. 8 af de 24 rotter i forsøget blev fodret med en diæt tilsat 10 % frysetørrede gulerødder med et naturligt indhold på 35 μg falcarinol pr gram. 8 andre rotter fik samme mængde falcarinol i diæt uden gulerødder. De sidste 8 rotter var en kontrolgruppe, som hverken fik gulerødder eller falcarinol i foderet. Alle 24 rotter fik induceret tyktarmskræft. Efter 18 uger blev rotterne aflivet og undersøgt. Kontrolgruppen havde flere tumorer end rotterne, der havde fået gulerødder eller falcarinol i diæten. En forskergruppe ønsker at undersøge gulerødders indhold af polyacetylener. 10 kg gulerødder homogeniseres og ekstraheres med ethylacetat (ethylethanoat) natten over ved stuetemperatur. Blandingen filtreres og ethylacetaten afdestilleres. Efter afdestillering af ethylacetat er volumenet på ekstraktet 1,0 ml. Ekstraktet analyseres ved hjælp af HPLC. Figur 1.3 viser en principskitse for HPLC-analysen. Den stationære fase i kolonnen består at et upolært materiale, og den mobile fase er det polære stof acetonitril, CH 3 CN. Figur 1.3. Principskitse for HPLC-analysen. Du kan se en animation af HPLC-analysen af gulerodsekstraktet her: Animationen startes ved at trykke på injektor. Fraktionerne fra de tre toppe opsamles og analyseres for deres evne til at hæmme cancercellers vækst. Fraktion nr. 1 hæmmer cancercellers vækst ved en koncentration på 50 mg/l, og fraktion nr. 3 hæmmer canercellers vækst ved en koncentration på 12,5 mg/l. Fraktion nr. 2 har ingen signifikant cancerhæmmende virkning. Efterfølgende analyser viser, at stoffet i fraktion 3 er falcarinol. Koncentrationen af falcarinol i ekstraktet bestemmes ved hjælp af en standardkurve.

4 Sammenhængende data for falcarinolkoncentrationen og HPLC-arealet ses i tabel 1.1. [falcarinol] mg/ml HPLC areal (mau) 0, , , , , Tabel 1.1. Sammenhængende værdier for falcarinolkoncentration og HPLC-areal. Data fra tabel 1.1 findes her som: Excel fil, kommasepareret fil og mellemrumssepareret fil. Gulerodsekstraktet blev analyseret ved hjælp af HPLC, og arealet for falcarinoltoppen blev målt til mau.

5 Opgave 1 Gulerødder og cancerhæmmende stoffer (udgangspunkt i bilagsmaterialet) a) Angiv de funktionelle grupper i 3-O-acetylfalcarindiol. b) Argumenter for, at falcarinol findes på 4 forskellige isomere former. c) Forklar, hvorfor falcarindiol har en kortere retentionstid end falcarinol. d) Opskriv et afstemt reaktionsskema for fremstilling af 3-O-acetylfalcarindiol ud fra falcarindiol. e) Vis, at der er en lineær sammenhæng mellem koncentrationen af falcarinol og arealet af HPLC-signalet. f) Bestem indholdet af falcarinol i gulerødder i mg/kg.

6 Opgave 2 - Aspartam Aspartam (E951) er et forestret dipeptid, der anvendes som syntetisk sødestof. Strukturen af aspartam ses af figur 2.1. Figur 2.1. Strukturformlen for aspartam. Strukturformlen for aspartam findes her som ChemSketch fil og MarvinSketch fil. Positivlisten var indtil 1. juni 2013 den officielle fortegnelse over de tilladte fødevarestoffer i Danmark. Den er nu er erstattet af den nye EU-liste over tilsætningsstoffer. Ifølge EU-listen er grænseværdien for aspartam i sodavand 600 mg/l. a) Beregn den højest tilladte stofmængdekoncentration af aspartam i en sodavand. Aspartam hydrolyseres spontant og mister derved langsomt sødeevnen. b) Argumenter for, at der ved fuldstændig hydrolyse af aspartam dannes to aminosyrer og en alkohol. I et laboratorium har man undersøgt hydrolysen af aspartam i neutral opløsning ved 40 C. Sammenhørende værdier af tid og koncentrationen af aspartam findes som excel fil, kommasepareret fil og mellemrumssepareret fil. c) Vurder, om hydrolysen af aspartam forløber som en nulte, første eller anden ordens reaktion. En læskedrik sødet med aspartam står i køleskab ved 5 C. ph i læskedrikken er 4,0, og ved disse betingelser forløber hydrolysen af aspartam som en 1. ordens reaktion. Hastighedskonstanten er 4, time -1. d) Beregn den tid der går, før 75 % af den oprindelige mængde aspartam er hydrolyseret ved 5 C. Argumenter for, hvorfor en sodavand sødet med aspartam sættes i køleskabet.

7 Opgave 3 - Hotcan Hotcan er en produktserie af selvopvarmende måltider. En Hotcan er opbygget af en indre beholder, hvori maden befinder sig, omgivet af en ydre beholder. I mellemrummet er der en pose med vand adskilt fra det faste stof calciumoxid, CaO. Maden opvarmes ved, at der prikkes hul på vandposen med et medfølgende søm. Der sker herefter følgende reaktion. Figur 3.1. Hotcans opbygning. Illustration: Martin Geertsen CaO(s) + H2O(l) Ca(OH)2(s) (1) a) Navngiv produktet. b) Beregn ΔH ο for reaktionen. Argumenter for, at reaktionen kan benyttes til at opvarme indholdet i beholderen. c) Vis, at reaktionen mod højre kan forløbe spontant ved 25 C. Hvis produktet fra reaktion 1 kommer i kontakt med luften, vil det reagere videre med luftens carbondioxid med følgende reaktion: Ca(OH)2(s) + CO2(g) CaCO3(s) + H2O(1) (2) d) Vurder sikkerhedsforhold ved anvendelse af Hotcan.

8 Opgave 4 - Tandemalje Tandemaljen består hovedsagligt af hydroxyapatit (calciumhydroxidphosphat), Ca5(PO4)3OH. Molarmassen for hydroxyapatit er 502,3114 g/mol. Ved opløsning af hydroxyapatit i vand indstiller der sig følgende ligevægt: Figur 4.1. Et tandsmil. kilde: Ca5(PO4)3OH (s) 5 Ca 2+ (aq) + 3 PO4 3- (aq) + OH - (aq) Ligevægtskontanten, K o, er 1, M 9. a) Opskriv ligevægtsloven, Ko, for ovenstående ligevægt. b) Vis, at opløseligheden af hydroxyapatit er 14 mg/l. Indtagelse af cola gør miljøet i munden mere surt. c) Forklar, hvordan opløseligheden af hydroxyapatit påvirkes af cola. d) Beregn opløseligheden af hydroxyapatit i en 0,010 M natriumhydroxidopløsning. Resultatet angives i mg/l.