a) Arranger nedenstående fire forbindelser efter aftagende syrestyrke (stærkest syre først): C CH OH

Transkript

1 pgave 1 (20 point) rganisk Kemi for biologer 26. maj 2004 a) Arranger nedenstående fire forbindelser efter aftagende syrestyrke (stærkest syre først): pk a : > > > b) Angiv IUPA-navnet for nedenstående forbindelse 3 3-hydroxycyclohexyl acetat pgave 2 (20 point) vilke produkter fremkommer ved følgende reaktioner a) til c)? Beskriv de enkelte trin i reaktionerne og angiv det forventede hovedprodukt, hvis flere produkter kan dannes. a) Sl 2 Sl 2 l S 2 l

2 b) 1. 3 MgBr 2) 3 MgBr 3 1) - MgBr c) N 1) LiAl 4 2) 2 eddikesyreanhydrid pyridin N anionerne er stabiliseret af Li og Al 3 N - N 2- N eddikesyreanhydrid pyridin N 2 2 N N

3 pgave 3 (40 point) a) Foreslå en syntesevej for fremstilling af nedenstående forbindelserunder a) til d) ud fra de givne udgangsmaterialer samt nødvendige organiske og uorganiske reagenser. 2 Br 2 3 1) 3 N 2 Br Mg ether 2 MgBr 2) l(aq) 3 b) Fremstil triphenylmethanol ud fra bromobenzen, som eneste kilde til dannelse af de tre phenylgrupper. 1) 1 ækv 2 Et 2) 3 2 S 4 (kat) 3 Ph-Br 3 Ph-Mg-Br Ph PhEt PhEt 2 Ph-Mg-Br 2) 3 - Et Ph 3 c) 1) LiAl 4 2) 2 PBr 3 Br 1) Mg, ether 2) 2 3) l(aq) d) Benzylidencyclopentan (Ph= 5 8 ) kan fremstilles via en Wittig-reaktion med to forskellige par af udgangsmaterialer. Anfør de to reaktioner og angiv med begrundelse, hvilken af de to reaktioner der vil være mest effektiv og hurtigst. (Ph er en phenylgruppe).

4 I: Br 1) Ph 3 P 2) BuLi - Ph PPh 3 Ph II: Br Ph 2 1) Ph 3 P 2) BuLi Ph - PPh 3 Ph Den første reaktion mellem alkyl halidet og triphenylphosphin er en S N 2 reaktion og den forløber jo som bekendt bedst for en primær alkyl halid. Det er således Wittig reaktion II som er mest effektiv til dannelse af benzylidencyclopentan. pgave 4 (20 point) Bestem strukturen og navnet på molekylet med molekylformlen 5 13 N og følgende spektroskopiske data UV: λ max (ε) : Ingen UV absorption IR: ν/cm (m), 3390 (m), (m), 1610 (m). 1 NMR, Dl 3, ppm: 2.7 (triplet, 2), 1.6 (nonet, 1), 1.3 (kvartet, 2), 1.1 (bred singlet, 2), 0.9 (dublet, 6). 13 NMR, Dl 3, ppm: 43.2 (medium), 40.4 (medium), 25.7 (medium), 22.6 (stor). Bruttoformel: 5 13 N ring dobbeltbindinger = 5 13/2 ½ 1 = 0 dvs ingen umættethed i molekylet. UV: Dette passer fint med ingen umættethed. Dvs alifatisk molekyle. IR: 3420 (m), 3390 (m) N- stræk (sym. og asym.) dvs. primære amin, -N (m) - sp 3 stræk, alkylgrupper 1610 (m) N- bøj, passer med N- stræk. 1 -NMR: 0.9 (dublet, 6) ( 3 ) (bred singlet, 2) N 2

5 1.3 (kvartet, 2) (nonet, 1) ( 3 ) (triplet, 2) 2-2 -N 2 Molekylet kan nu samles og 13 -NMR kan bruges som check. Molekylet er ( 3 ) N 2 bruttoformel 5 13 N Navnet er 3-methylbutanamin 13 -NMR: 43.2 (medium), 40.4 (medium), 25.7 (medium) tre forskellige alkyl er med på 22.6 (stor) To ens er med (de to methylgrupper)

6 pgave 1 (30 point) Juni 2005 eksamen i rganisk Kemi for biologer a) Angiv IUPA-navnene for nedenstående to forbindelser. For forbindelsen til højre ønskes tillige en prioritering af alle substituenter på det asymmetriske og på denne baggrund en bestemmelse af R/S konfiguration. Angiv det fulde IUPA-navn. 2 N 2 3 phenyl propanoat Prioritering: 1:N 2 ; 2: 2 3 ; 3: 3 ; 4: Vi drejer til højre i prioriteringsrækkefølgen (R) Navn: (R)-4-amino-2-pentanon b) Følgende struktur er en pyranoseform af et monosaccharid. Er det en α eller β anomer? Tegn Fischer projektionen for den åbne-kæde form og angiv dette saccharids fulde navn inkl. angivelse af D/L enantiomer. Da 2 og 1- sidder cis er det en beta (β) Alle der vender ned skal tegnes på højre side af Fischer-projektionen og de andre på venstre. Da 2 sidder over ringen er det en D-form. I figur 14.3 ses at navnet er: D-Mannose 2 pgave 2 (20 point) vilke produkter fremkommer ved følgende reaktioner a) til c)? Beskriv de enkelte trin i reaktionerne og angiv det forventede hovedprodukt. a) l(2m)

7 - 2 - b) gs 4 2 S c) l(aq)

8 Acetal keton pgave 3 (30 point) Sur hydrolyse af acetal til keton Foreslå en syntesevej for fremstilling af nedenstående forbindelser under a) til c) ud fra de givne udgangsmaterialer samt nødvendige organiske og uorganiske reagenser. a) 2 3 Ethyl paraben 3 l KMn All Friedel-raft alkylering oxidation af alkylbenzen 2 S 4 (kat) ethanol Fischer Forestering 2 3 Ethyl paraben b) Fremstil N-isopropylbenzylamin ud fra ammoniak. N N-isopropylbenzylamin

9 N 3 2 /Ni Acetone, 2 /Ni N 2 N c) Fremstil 4-tert-butylphenol udfra benzen Tert-butyl chlorid All 3 Friedel-raft alkylering N 3 2 S 4 N 2 ortho-para dirigerende (ortho) 1 Fe, l 2 Na N 2 1 NaN 2, 2 S 4 2, o 2 2 varme diazotering vand pgave 4 (20 point) Bestem strukturen og navnet på molekylet med molekylformlen 7 7 N 2 og følgende spektroskopiske data UV: λ max (ε) : 270 nm(8000) IR: ν/cm (m), (m), 1600 (m), 1530 (s), 1500 (m). 1 NMR, Dl 3, ppm: 2.4 (singlet, 3), 7.3(dublet,2), 8.1 (dublet, 2), 13 NMR, Dl 3, ppm: 21.6 (medium), (stor), (stor), (lille), (lille). Bruttoformel: 7 7 N 2 ringe dobbeltbindinger = 7-7/2 ½ 1 = 5 UV: 270 nm svarer til et konjugeret system på ca 4 dobbeltbinger i konjugation. De få antal og det høje antal dobbeltbindinger og mulighederne for en ring samt størrelsen af ε leder alting hen på en substitueret benzen-ring. IR: 3040 cm -1 (m) - sp 2 typisk for aryl- stræk. dvs på benzen-ring cm -1 (m) - sp 3 stræk. Alkyl-gruppe cm -1 (m) konjugerede = stræk, typisk for benzen-ringe 1530 cm -1 (s) dobbeltbinding med stort dipolmoment. Eneste elektronegative atom er. Dvs enten = eller N=. Førstnævnte type ligger højere i bølgetal ( ) mens N= passer for nitrogruppe.

10 1 -NMR: 2.4 (singlet, 3), alifatisk, singlet sidder isoleret, 3 3 -, det kemiske shift passer nogenlunde med en 3 - på en aromat (benzen) 7.3(dublet,2), aromatisk område, dublet sidder nabo til ét, integrale=2 to ens er i benzen-ring, Sammenholdt med kun et andet aromat-signal ved 8.1 ppm tyder dette på para-disubstitution. Altså 2 x 2 er som begge kun sidder op af et. 8.1 (dublet, 2), aromatisk område, se ovenstående. 13 -NMR: 21.6 (medium), alifatisk, intensitet svarer til et med på. Passer med (stor), aromatisk, intensitet svarer til flere ens er med (stor), aromatisk, intensitet svarer til flere ens er med (lille), aromatisk, intensitet svarer til et uden (kvarternært ) dvs substitueret (lille). aromatisk, intensitet svarer til et uden (kvarternært ) dvs substitueret Begge NMR-spektre tyder på disubstitueret benzenring (kun 4 aromatiske i 1 -NMR og to kvarternære aromatiske er i 13 -NMR). Mønstre og intensiteter passer kun med en para disubstitueret benzen. Vi ved ligeledes fra NMR at den ene substituent er 3 -. Fra IR vides at den anden substituent er N 2. Dette passer med bruttoformel og ring dobbeltbindinger. 3 N - p-nitrotoluen, 4-nitrotoluen eller 1-methyl-4-nitrobenzen

11 pgave 1 (30 point) Juni 2006 a) Angiv IUPA-navnet for nedenstående duftstof. Der ønskes tillige en prioritering af alle substituenter på det asymmetriske og på denne baggrund en bestemmelse af R/S konfiguration. Angiv det fulde IUPA-navn Prioritering på -3: 1:, 2 = 2, 3: 2-2 -, 4: drejer mod højre. Dvs. konfigurationen må være (R) 2 Navnet er derfor (R)-3,7-dimethyl-1,6-octadien-3-ol eller (R)-3,7-dimethyl-octa-1,6-dien-3-ol b) Indtegn i et reaktionsenergidiagram ( reaction energy diagram, tilsvarende figur 3,7 i lærebogen) de to mulige reaktionsveje for en E1-reaktion af 2-bromo-2-methylbutan. Redegør for reaktionen med reaktionspile og mellemprodukter og forklar ud fra diagrammet, hvilket produkt der dannes i størst udbytte. Br Br - -Br - Base Base Reaktionsenergidiagrammet vil ligne figur 3.9. Første trin vil være ens for de to reaktionsveje men i andet trin vil TS og den endelige produkt ligge lavere for dannelsen af 2-methyl-2-buten end for 2- methyl-1-buten iflg. Zaitsev s regel. Energi R,Br - R-Br Reaktionsudvikling 2-methyl-1-buten 2-methyl-2-buten

12 pgave 2 (20 point) vilke produkter fremkommer ved følgende reaktioner a) til c)? Beskriv de enkelte trin i reaktionerne og angiv det forventede hovedprodukt. a) 3 1) Na 2 r 2 7 2) 3 3 1) Na 2 r 2 7 2) 3 Na b) Anilin butanal 2,Ni N - N 2 N - 2 2,Ni N N

13 c) 1) 3 MgI, ether 2) 2 S 4 3) KMn 4, 3 1) 3 MgI, ether 3 δ δ MgI 3 : 3 -, MgI 2) 2 S 4 2) 2 S ) KMn 4, 3

14 pgave 3 (30 point) Foreslå en syntesevej for fremstilling af nedenstående forbindelser under a) til c) ud fra de givne udgangsmaterialer samt nødvendige organiske og uorganiske reagenser. a) Fremstil udfra toluen. F 3 N 3 2 S N N 2 Fe, l KMn 4 BF 4 NaN 2 2 S 4 F N 2 N 2 N 2 b) Fremstil N-Methyl-2,2-dimethylpropanamid udfra 2-bromo-2-methylpropan. Br Mg, ether MgBr 1) 2 2) 3 N 3 2x 3 N 2 l Sl 2

15 c) Fremstil udfra diethyl malonat, benzen mm ) NaEt 2) ( 3 ) 2 Br 3 Et Et Et Et 3 Benzen All 3 l Sl 2-2 3

16 pgave 4 (20 point) Bestem strukturen og navnet på molekylet med molekylformlen og følgende spektroskopiske data. UV: λ max (ε) : 207 nm (7000), 261 nm(225) IR: ν/cm (m), 2967 (m), 2897 (m), 1740 (s), 1606 (m), 1498 (m), 1240 (s) 1032 (s). 1 NMR, Dl 3, ppm: 2.01 (singlet, 3), 2.93 (triplet, 2), 4.27 (triplet, 2), (multiplet,5) 13 NMR, Dl 3, ppm: 20.8 (medium), 35.1 (medium), 64.9 (medium), (medium), (stor), (stor), (lille), (lille). Molekylformel , r db = 10-12/2 1 = 5, Dette er meget umættet. Mulig benzen db UV: Tabel 13.2 antyder at det er benzen med en substituent. Den sidste db må nok ikke være i konjugation med benzenringen. IR: Bølgetal/cm -1 Intensitet Vibration Information 3030 m - sp 2 stræk Aryl- eller = m, m - sp 3 stræk alkyl 1740 s = stræk Aldehyd eller ester. Ester bestyrket af 2 ekstra bånd ved 1240 cm -1 og 1032 cm -1 (- stræk) m, m = (konj) benzenring Der haves derfor en phenylgruppe, en alkylgruppe samt formentlig en ester 1 - NMR Det bemærkes at antal er angivet I spektret (12) passer med bruttoformlen ( 12 ). δ /ppm n Kobling Information singlet Isoleret methylgruppe uden kobling. Forelæsningsnote 469 eller tabel 13.3 siger at det kunne være triplet De to tripletter kobler med hinanden. Dvs triplet De to tripletter kobler med hinanden. Dvs Multi Monosubstitueret benzen, Vi har følgende brikker 3 --, og og mangler blot et -. Vi har således to hjørnebrikker og to midterbrikker. I IR fandt vi estergrupper og ikke keton så vi kan udbygge

17 første brik til 3 - og vi har nu tre brikker og kun en måde at sætte dem sammen: NMR: δ /ppm Intensitet Informationer 20.8 Alifatiske er 3. Medium=1 med De to andre er Medium=1 med er formentlig nabo til Medium=1 med Aromatiske Medium=1 med Intensitetsmønster Stor=2 med passer med Stor=2 med monosubstitueret Lille=Kvarternært benzen arbonylt, Ester Lille=Kvarternært Ester carbonyl 13 -NMR-spektret passer med en ester, en monosubstitueret benzen samt tre alkylgrupper, hvoraf den første passer med en 3 - ved siden af carbonylgrp. De ene af de to andre alkylsignaler er volsomt shiftet og må derfor sidde op af noget elektronegativt. I denne molekylformel kan det kun sidde nabo til. Vores løsning passer derfor med 13 -NMR-spektret. 3 2-phenylethyl acetat phenethyl acetate

18 pgave 1 (30 point) August 2006 a) Angiv IUPA-navnene for nedenstående forbindelse. Der ønskes tillige en prioritering af alle substituenter på det asymmetriske og på denne baggrund en bestemmelse af R/S konfiguration. Angiv det fulde IUPA-navn med R/S og E/Z. 1 4 Prioritering af substituenter: 1:, 2: =, 3: 2 3, 4: 2 3 Der haves derfor en S-form. Ved dobbeltbindingen haves en E-form Navnet: Kulstofskellet: exan, alkohol: 3-hexanol, dobbeltbinding: 4-hexen-3-ol, Stereokemi (S,E) eller (3S,E): Det fulde IUPA navn er (S,E)-4-hexen-3-ol b) For hver af de tegnede molekyler I og II ønskes en fuldstændig navngivning med angivelse af konfigurationen med R/S-nomenklatur. Angiv prioriteringen af substituenterne på de asymmetriske -atomer. Er de to molekyler I og II enantiomere, diastereomere eller identiske? 2 F F 2 l 3 3 l I II Prioritering af substituenter: I: 2: 1: F, 2: l, 3: 2, 4:. 3: a: l, b: F, c: 3, d: II: 2: 1: F, 2: l, 3: 2, 4:, 3: a: l, b: F, c: 3, d: F 4 a l b 2 c 3 F 1 d 4 3 c b 2 l a 2 3 d I II I er derfor (2S,3S) og II er (2R,3R) de to stoffer er derfor enantiomere. De fulde IUPA-navne er I: (2S,3S)-3-chloro-2-fluoro-1-butanol og II (2R,3R)- 3-chloro-2-fluoro- 1-butanol pgave 2 (20 point) vilke produkter fremkommer ved følgende reaktioner a) til c)? Beskriv de enkelte trin i reaktionerne og angiv det forventede hovedprodukt.

19 a) 1) NaB 4 2) l (aq) 3 3 -l NaB 4 =4x" - " 1) " -" NaB 4 2) l (aq) " - " b) 3 3 1) Na 2) 3 Støkiometri 1: ) Na mindre meget hovedprodukt i denne "mixed" aldol kondensation 3 - Samme måde f or biprodukt

20 c) 1) Sl 2 2) All 3 Sl 2 All 3 l l δ arboxylsyre til syrechlorid Efterf ulgt af intramolekylær Friedel-raf t acylering - All 3 -All 4 -

21 pgave 3 (30 point) Foreslå en syntesevej for fremstilling af nedenstående forbindelser under a) til c) ud fra de givne udgangsmaterialer samt nødvendige organiske og uorganiske reagenser. a) Fremstil 2-methylheptanoic acid udfra propanedioic acid. Ethanol Et 2 S 4 (konc) 1) NaEt Et 2) 1-bromopentan 1) NaEt Et 2) iodomethan 3 Et Et 5 11 Et varme o b) Fremstil 2,2-dimethylpropylamin via 3 forskellige synteseveje hvor udgangsmaterialerne er henholdsvis I, II og III. N 2 l I II III N 2 1) LiAl 4, ether 2) 3 N 2 I II P N 3 2 /Ni Reduktiv aminering N 2 1) Mg, ether l 2) 2 3) 3 Sl 2 l N 3 (overskud) N 2 III svarer til I

22 c) Fremstil 2-methyl-1-buten udfra 2-bromobutan Ph 3 P BuLi - Br PPh 3 PPh 3 PPh 3 2-methyl-1-buten via Wittig-reaktion PPh 3 PPh 3 -

23 pgave 4 (20 point) Bestem strukturen af molekylet med bruttoformlen og følgende spektroskopiske data. Navngiv forbindelsen. UV: Ingen absorption IR: ν/cm -1 : 2950(m), 1750(s), 1200(s), 1160(s). 1 -NMR: Dl 3 ppm: 3.65(singlet, 3), 2.55(septet, 1), 1.2(doublet, 6) 13 -NMR: Dl 3, ppm: 177(lille), 52(medium), 34(medium), 19(stor) Molekylformel , r db = 5-10/2 1 = 1 UV: Ikke overraskende ingen UV-absorption da der max er en π-binding. IR: Bølgetal/cm -1 Intensitet Vibration Information 2950 m - sp 3 stræk alkyl 1750 s = stræk Ester. Ingen shift af bånd mulig da vi hverken har konjugation eller s - stræk 1160 s - stræk Ester yderligere bestyrket af 2 ekstra bånd ved 1200 cm -1 og 1160 cm -1 (- stræk) Der haves derfor en ester R--R hvor R og R begge er mættet alkyl 1 - NMR Det bemærkes at antal er angivet i spektret (10) passer med bruttoformlen ( 10 ). δ /ppm n Kobling Information singlet Isoleret methylgruppe uden kobling. Forelæsningsnote 469 eller tabel 13.3 siger at det kunne være septet Vi har her to nabogrupper som kobler med hinanden doublet Koblingsmønster og integraler viser, at dette er en isopropyl-gruppe ( 3 ) 2 -. Isopropylgruppen kan iflg. tabel 13.3 sidde op af en =. Vi har følgende brikker og ( 3 ) 2 -. De kemiske shift for alkylprotonerne fortæller os at det må være en methyl ester. Løsningen er derfor ( 3 ) 2 3.

24 13 -NMR: δ /ppm Intensitet Informationer 19 Alifatiske. 19 ppm er Stor= ækv. med 2 x 3 -R 34 3 i alkylgruppe. 52 er alkylgruppe shiftet op pga, Medium=1 med Dvs methoxy. Det sidste signal ved 34 er Medium=1 med 3 - shiftet lidt op pga. nabo =. 177 arbonylt, Ester Lille=Kvarternært Ester carbonyl 13 -NMR-spektret passer med en alifatisk (mættet) ester. Vi har tre forskellige er ialt, hvoraf et signal er stort og viser ækv. er med. Ud fra bruttoformlen må der være tale om kun 2 ækv. er. Vores løsning passer derfor med 13 -NMR-spektret methyl 2-methylpropanoat

25 pgave 1 (25 point) Maj 2007 a) Angiv IUPA-navnene for nedenstående to forbindelser a) og b). For forbindelsen b) ønskes tillige en prioritering af alle substituenter på det asymmetriske og på denne baggrund en bestemmelse af R/S konfiguration. Angiv de fulde IUPA-navne a) 2,2-dimethylpropyl 4-methylbenzoat = Prioritering: = 2 > 3 2 > 3 > De tre højest prioriterede giver en S men vender ud af planet, og derfor er molekylet i en R-form (R)-3-methylpent-1-en b) b) Mevacor benyttes til at sænke indholdet af cholesterol i blod. Tegn molekylet og angiv på molekylet med * de asymmetriske centre. vormange stereoisomerer af Mevacor er teoretisk mulig? * * 3 * 3 * * * * 3 3 * Mevacor Der er ialt 8 asymmetriske centre i Mevacor og derfor 2 8 = 256 forskellige stereoisomere

26 pgave 2 (30 point) vilke produkter fremkommer ved følgende reaktioner a) til c)? Beskriv de enkelte trin i reaktionerne og angiv det forventede hovedprodukt. a) 2-Bromohexan 1) 3 -,Na (konc) 2) KMn 4, 3 Br E2 mekanisme periplan geometri 3 7 ca 80% 3 overvejende trans 3 Br - Dobbeltbindingens position er bestemt ved Zaitsev's regel. Der fåes dog ca 20 % 1-butene (McMurry p 125). Sekundære alkylhalider reagerer med stærke baser via E2 (McMurry p 241) Vi f år givetvis også lidt substitutionsprodukt (2-methoxyhexan) b) l Br 2 Br-Br l Br - Br l Elektrof il addition Br - Br Bromoniumion Br l Br l angreb af Br - fra neden (anti) trans-1,2-dibromo-4-chlorocyclopentan c) N 1) LiAl 4 2) 2 Acetone 2 /Ni

27 N 1) LiAl 4 =4" - " " - " " - " N: N N: -" 2- " " - " 2 /Ni Acetone N - 2 N N - 2 /Ni ikke pensum N pgave 3 (25 point) Foreslå en syntesevej for fremstilling af nedenstående forbindelser under a) til d) ud fra cyclohexanon samt nødvendige organiske og uorganiske reagenser. a) 3 N N 2 3 N 1) N 3, 2 /Ni 1/2 ækv 3 l

28 b) 3 3 1) NaB S 4 (konc) c) Na Ethanol Varme Aldol kondensation

29 d) l 1) Ph 3 P 2) Butyllithium 3) yclohexanon Wittig-reaktion pgave 4 (20 point) Bestem strukturen og navnet på molekylet med molekylformlen 5 10 og følgende spektroskopiske data. UV: λ max (ε) : 280 nm (18) IR: ν/cm (m), 2937 (m), 2875 (m), 2719 (w), 1728 (s), 1468 (m) 1 NMR, Dl 3, ppm: 0.99(doublet, 6), 2.21 (nonet, 1), 2.30 (dobbelt-doublet, 2), 9.76(triplet,1) 13 NMR, Dl 3, ppm: 22.6 (stor), 23.6 (medium), 52.7 (medium), (medium). Molekylformel 5 10, r db = 5-10/2 1 = 1, Der er altså kun en ring eller en db. Altså ingen konjugeret system. UV: Dette kan kun være en forbudt overgang fra en keton eller aldehyd. IR: Bølgetal/cm -1 Intensitet Vibration Information m, m - sp 3 stræk alkyl 1728 s = stræk Mættet aldehyd eller måske ketonester. Ester udelukkes da der kun er et oxygen 1468 (fingeraftryk) m - sp 3 bøj alkyl Der haves derfor en aldehyd/keton samt noget alkyl. Ingen andre db eller ringe ud over =

30 1 - NMR Det bemærkes at antal er angivet i spektret (10) passer med bruttoformlen ( 10 ). δ /ppm n Kobling Information doublet 2 ens methylgruppe som nabo til (isopropyl gruppe) ( 3 ) nonet De to methylgrupper til den ene side og yderligere 2 til den anden side ( ( 3 ) dobbelt doublet triplet - 2 Vi har altså følgende molekyle: ( 3 ) NMR: δ /ppm Intensitet Informationer 22.6 Alifatiske er 3. Stor=2 med 2 x De to andre er Medium=1 med ( 3 ) er formentlig nabo til Medium=1 med arbonylt, Aldehyd medium=1 med aldehyd 13 -NMR-spektret passer med det ovenstående molekyle. Vores løsning passer derfor med 13 - NMR-spektret. Navnet på molekylet er 3-methylbutanal

31 pgave 1 (25 point) August 2007 Ephedrine er et alkaloid som bruges i behandlingen af astmatisk bronchitis. a) vormange stereoisomerer af ephedrine er teoretisk mulig? b) Den viste stereoisomer af ephedrine er farmakologisk aktiv. Foretag en prioritering af alle substituenter på de asymmetriske centre og bestem på den baggrund R/S konfigurationerne. Angiv endvidere det fulde IUPA navn for den viste ephedrine stereoisomer N 3 3 Ephedrine c) Den viste stereoisomer af ephedrine kan racemisere på -1 i vores fordøjelsessystem (mavesæk). Vis en mekanisme, der forklarer dette fænomen. a) Der er 2 asymmetriske centre i ephedrine or der er derfor 2 2 = 4 stereoisomerer maksimalt (teoretisk) b) Vi nummerer molekylet udfra at det er en alkohol med på -1. Prioritering på -1 er >(N 3 )>phenyl> R/S-analyse på -1: De tre højest prioriteret er umiddelbart S men da den lavest prioriteret gruppe () vender ud af plan er -1 i en R-form. Prioritering på -2 er N( 3 )>> 3 > R/S-analyse på -2: De tre højest prioriteret er umiddelbart S og da den lavest prioriteret gruppe () vender ind i planet er -2 i en S-form. Det endelige IUPA navn er: (1R,2S)-2-(methylamino)-1-phenylpropan-1-ol c) Det er syren i maven der kan protonere både aminogruppen og hydroxylgruppen. Sidstnævnte kan nu eliminere 2 i første trin i en E1/S N 1 reaktion, da den kation som dannes er en resonans stabiliseret benzylisk kation. Da denne kation er plan vil der være to lige sandsynlige angreb af vand fra hver side af den plane kation og vi får derfor en racemisering. Aminogruppen bliver ligeledes protoneret men vil ikke falde af i maven

32 3 N 3 l 2 3 N N 2 3 2, -2 N 3 N pgave 2 (25 point) I vilke produkter fremkommer ved følgende reaktioner a) til c)? Beskriv de enkelte trin i reaktionerne og angiv det forventede hovedprodukt. a) 3 Na 2 r Na 2 r intermediat b) Anilin butanal 2,Ni

33 N 2 N - 2 N 2 /Ni N c) 1) 3 MgI, ether 2) 2 S 4 3) KMn 4, 3

34 MgI 3 MgI S 4 2 S E1 KMn tertiær alkohol 3 Grignard reaktion på keton med dannelse af tertiær alkohol. Elimination af vand under de sure betingelse. Bruger Zaitsavs regel til at af gøre positionen (McMurry p 216). Alkener oxideres under sure betingelser (McMurry p 114). II Udfyld de øverste tomme bokse med reaktanter og reaktionsbetingelser (solvent og temperatur) og den mellemste boks med et mellemprodukt: 1) 2) 3 3 Br Mg PBr 3 ether,0 o ether 35 o 3 Br 3 MgBr 1) ether o 2) 3 20 o 3 2

35 pgave 3 (30 point) Foreslå en syntesevej for fremstilling af nedenstående forbindelser under a) til c) ud fra de givne udgangsmaterialer samt nødvendige organiske og uorganiske reagenser. a) Fremstil 4-phenylbutan-2-on ud fra ethyl 3-oxobutanoat ethyl 3-oxobutanoat er IUPA navnet for en acetoacetic ethyl ester 1) NaEt, ethanol 2) Ph 2 l 3 varme ( o ) b) Fremstil 1-chloro-2-methylpropan ud fra 2-methylpropen 1) B 3 2) 2 2,Na, 2 Sl 2 l McMurry side 109 c) Fremstil 3,5-dibromotoluen ud fra toluen

36 Br 1) N 3 / 2 S 4 2) Fe, l Br 2,Fe 3 3 N 2 3 N 2 Br Br Br NaN 2,l Ethanol 3 N 2 varme 3 Br Br Nitreringen af toluen vil også give noget ortho nitrotoluen. Bromeringen af 4-methylanilin kan styres til en vis grad, da N 2 er meget aktiverende og ortho-para-dirigerende. pgave 4 (20 point) Bestem strukturen og navnet på molekylet med molekylformlen og følgende spektroskopiske data. UV: λ max (ε) : 280 nm (18) IR: ν/cm (m), 2932 (m), 1738 (s), 1720(s), 1438 (m), 1361(s), 1211(s), 1181(s),1160(s) 1 NMR, Dl 3, ppm: 2.20(singlet, 3), 2.59 (triplet, 2), 2.75 (triplet, 2), 3.68(singlet,3) 13 NMR: Figur Molekylformel , r db = 6-10/2 1 = 2, Der er altså ingen benzenring. Altså ingen større konjugeret system. UV: Dette kan kun være en forbudt overgang fra en keton eller aldehyd. IR: Bølgetal/cm -1 Intensitet Vibration Information m, m - sp 3 stræk alkyl 1738 s = stræk Mættet aldehyd eller ester. Ester sandsynlig da der er to stærke bånd i området for - stræk 1720 s = stræk mættet keton eller aldehyd. Konjugeret aldehyd mindre sandsynlig 1438 m - sp 3 bøj alkyl (fingeraftryk) s - stræk bestyrker ester

37 Der haves derfor en alifatisk ester og en keton. De to dobbeltbindinger er altså begge = og dette betyder at syrederivaterne ikke kan være konjugeret og der er ingen ring. 1 - NMR Det bemærkes at antal er angivet i spektret (10) passer med bruttoformlen ( 10 ) derfor ingen skjult symmetri δ /ppm n Kobling Information singlet methylgruppe som nabo til uden. Det kemiske skift passer med =, triplet Methylengruppe som er nabo til den anden 2 ved 2.75 ppm. Til den anden side kunne være en =. Sikker på X X kan være = triplet Methylengruppe som er nabo til den anden 2 ved 2.59 ppm. Til den anden side kunne være en =. Sikker på X X kan være = singlet 3 -- Methylgruppe shiftet op. Det eneste elektronegative er. Derfor methoxygruppe - 3 Vi har altså en = (keton) og en (ester). Desuden haves en samt to methylgrupper hvoraf den ene er en methoxo ( 3, 3 -). Nu kan det ses at vi har 4x så methoxygruppen må sidde sammen med estergruppen: 3. Puslespillet har nu to hjørnebrikker ( 3 - og 3 ) og to midterbrikker (-- og 2-2 -). Da methylgruppen ikke kobler med noget må den være nabo til =. Molekylet kan nu kun sættes sammen på en måde NMR: δ /ppm Intensitet Informationer 27 alkyl- Stor 1 x 3 29 alkyl- Stor alkyl- Medium alkyl- Medium arbonylt, ester lille= uden ester

38 208 arbonylt, keton lille= uden keton = 13 -NMR-spektrets intensiteter passer ikke helt. Alle store og medium signaler er 1 med. Nu passer vores løsning med 13 -NMR-spektret. Navnet på molekylet er methyl 4-oxopentanoat

39 pgave 1 (25 point) Juni 2008 a) Angiv IUPA-navnene for nedenstående to forbindelser I og II. Der ønskes tillige en prioritering af alle substituenter på de asymmetriske -atomer og på denne baggrund en bestemmelse af R/S konfiguration. Angiv de fulde IUPA-navne. I II I: navn: 1-phenylprop-2-en-1-ol, Prioritering: >Ph>=>, Stereokemi (prioriterede grupper 1,2 og 3 drejer S men 4 () vender ud) derfor R Fulde IUPA-navn: (R)-1-phenylprop-2-en-1-ol II: navn: 4-hydroxypentanoic acid, Proritering: > 2 2 -> 3 >, Stereokemi (prioriterede grupper 1,2 og 3 drejer R og 4 () vender ind) derfor R Fulde IUPA-navn: (R)-4-hydroxypentanoic acid b) Arranger nedenstående fire forbindelser efter aftagende basestyrke (stærkest base først): N 3 N 2 3 N 2 N 2 yclohexylamin (pk b 3.2)>ammoniak(pK b 4.74)>anilin(pK b 9.37)>acetamid(pK b >14) pgave 2 (25 point) vilke produkter fremkommer ved følgende reaktioner a) til d)? Beskriv de enkelte trin i reaktionerne og angiv det forventede hovedprodukt. a) 2 S 4 (katalytisk) Methanol 1

40 Samme mekanisme giver methylesteren af den anden carboxylsyre o b) 2

41 200 o o enol keto c) N 2 1) N 2, 2 S 4 2) un,kn N 2 1 N 2, 2 S 4 N 2 2) un,kn N N 2 N 2 N 2 d) N 2 2 /Ni 3

42 N 2 N 2-2 N 2 /Ni N - pgave 3 (30 point) Foreslå en syntesevej for fremstilling af nedenstående forbindelser under a) til d) ud fra cyclohexen samt nødvendige organiske og uorganiske reagenser. a) 2 r 3 P l b 2 3 ) 4

43 se opgave 3a for syntese af cyclohexanon Br 1) Ph 3 P 2) Butyllithium PPh 3 -Ph 3 P= c) 2 N 2 Sl 2 NaN 1) LiAl 4 2) 2 l N 2 N 2 d) S m-chloroperoxybenzoic acid 2 S S 5

44 pgave 4 (20 point) Bestem strukturen og navnet på molekylet med molekylformlen 8 9 Br og følgende spektroskopiske data. UV: λ max (ε) : 207 nm (7000), 262 nm (225) IR: ν/cm (m), 2975 (m), 2922 (m), 1602 (m), 1494 (m), 1466 (m) 1 NMR, Dl 3, ppm: 2.00 (doublet, 3), 5.17 (kvartet, 1), (multiplet, 5), 13 NMR, Dl 3, ppm: 26.8 (medium), 49.4 (medium), (stor), (medium), (stor), (lille). Molekylformel = 8 9 Br ring db = 8 10/2 1 = 4 (nok til en phenyl-grp) UV: λ max = 262 nm. Steen s regel: n π = ( )/30 2 = 3-4 dvs måske en phenyl grp IR: ν / cm -1 Intensitet Fortolkning 3032 medium - sp 2, kunne være fra benzen-ring medium - sp medium - sp 3 alkyl-gruppe Ingen triple bindinger = 1602 medium = af den aromatiske slags 1494 medium medium fingeraftryksområde 1 -NMR: δ/ppm antal koblingsmønster fortolkning doublet 3 --X (X må være elektronegativ (Br)) kvartet 3 --X(Y) (X og Y skal shifte protonen op og må ikke have som kan koble) X = Br er ikke nok til at shifte til Phenyl-gruppe vil hjælpe multiplet aromatiske område. 5 passer med monosubstitueret benzen (phenyl grp) Σ 9 ok Vi har altså tre stumper : Ph-, Br- og 3 --(-). Dette kan kun sættes sammen som Ph-Br NMR: δ/ppm Intensitet Fortolkning 26.8 medium 3 -Br- alkyl-område 49.4 medium 3 -Br- alkyl-område men rel. meget shiftet op (Br) stor medium stor lille Aromatiske område. Intensitetsmønster passer med mono-substitueret benzen ppm kommer fra det, som bærer alkyl-gruppen og ppm fra det, som sidder para i forhold til substituenten Løsning Ph-Br- 3 : navn er (1-bromoethyl)benzene (se opgave 5.52) 6

45 pgave 1 (25 point) August 2008 a) Nedenstående molekyle er en pyranoseform af et monosaccharid. Der ønskes det fuldstændige navn på pyranoseformen med angivelse af det anomere center (α eller β) og D/L enantiomer. Der ønskes tillige tegnet en Fischer projektion af den tilsvarende åbne kæde efter de sædvanlige konventioner for sukkerstoffer. Fischer projektionen opstilles. Alle på undersiden af ring skal stå til højre og alle på top-siden til venstre: arbon 2 (-2) må have til højre, -3 til venstr, -4 til venstre, -5 har 2 op hvilket viser af det er en D-form. (dvs -5 har til højre). Konsultation af figur 14.3 i bogen fortæller at det er D-Galactose. Pyranoseformen er en β-anomer ( 2 og på -1 er cis). Det fulde navn er: β-d-galactopyranose 2 b) Angiv for hvert molekyle I og II prioriteringen af substituenterne på dobbeltbindingen og navngiv i henhold til IUPA og E/Z reglerne. l I II I: l- 2 > 3 og ethyl > methyl. øjest prioriterede grupper sidder (E) IUPA-navn: (E)-1-chloro-2,3-dimethylpent-2-en II: propyl > methyl og isopropyl > methyl. øjest prioriterede grupper sidder (E) IUPA-navn: (E)-2,3,4-trimethylhept-3-en

46 pgave 2 (25 point) I vilke produkter fremkommer ved følgende reaktioner a) til c)? Beskriv de enkelte trin i reaktionerne og angiv det forventede hovedprodukt. 1) S 3, 2 S 4 a) 2) Br 2,FeBr 3 S S S 3 S - Br Br 2,FeBr 3 - Br FeBr 4 - Br 3 S metadirigerende 3 S 3 S b) 1) NaB 4 2) 2 NaB 4 =4x" - " " - " 1) NaB 4 2) 2 " - "

47 c) 2 2 l l - l 2 -

48 pgave 3 (30 point) Foreslå en syntesevej for fremstilling af nedenstående forbindelser under a) til c) ud fra benzen samt nødvendige organiske og uorganiske reagenser. a) Fremstil 4-isopropylacetophenon ( 3 ) 2 -Br All 3 Friedel-raft Alkylering 3 l All 3 Friedel-raft Acylering 3 Alkyl gruppen er ortho-para dirigerende. Sterisk hindring vil lede til mest para b) Fremstil methyl 4-aminobenzoat I All N 3 3 KMn 2 S 4 4 l Fe 2 N 2 S 4 (kat) methanol 2 N 2 N 3 Fischer forestering 2 N c) Fremstil N,N-diethylbenzamid Br 2 FeBr 3 Br 1) Mg, 2) 2 ether 3) 2 Sl 2 l 2( 3 2 ) 2 N N Br ( 3 2 ) 2 N N( 2 3 ) 2

49 pgave 4 (20 point) Bestem strukturen og navnet på molekylet med molekylformlen og følgende spektroskopiske data. UV: λ max (ε) : 260 nm (11400) IR: ν/cm (w), 3029 (w), 2964 (s), 2931 (m), 2733 (m), 1703 (s), 1608 (m), 1576 (m) 1 NMR, Dl 3, ppm: 9.96 (singlet, 1), 7.80 (doublet, J = 8 z, 2), 7.38 (doublet, J = 8 z, 2), 2.97 (septet, 7 z, 1), 1.28 (doublet, J = 7 z, 6) 13 NMR, Dl 3, ppm (medium), (medium), (medium), (stor), (stor), 34.5 (medium), 23.6 (stor) Molekylformel = 7 12 ring db = 10 12/2 1 = 5 (nok til en phenyl-grp) UV: λ max = 260 nm. Steen s regel siger n π = ( )/30 2 = 3-4. Dvs kunne være benzenring evt med yderligere konjugation. IR: ν / cm -1 Intensitet Fortolkning 3056 svag - sp 2, må sidde på dobbeltbinding, evt Aryl svag medium - sp 3 alkyl gruppe 2839 medium 2733 medium Ingen triple bindinger 1703 stærk =. Keton eller konjugeret aldehyd = 1608 medium Formentlig =. Passer med konjugerede = fra benzen-ring 1576 medium 1 -NMR: δ/ppm antal koblingsmønster fortolkning doublet (J=7z) Alkylområde, 6 kan være 2 3 som kobler med næste med enkelt ( 3 ) Septet (J=7z) Alkylområde, 1 skal koble med de ovenstående to methyl grp. ( 3 ) 2 -X. X kan være phenyl doublet (J=8z) aromatisk-område, Mønster passer med paradisubstitueret doublet (J=8z) singlet aldehyd Σ 12 Antal passer med bruttoformel. Ingen symmetri 13 -NMR: δ/ppm Intensitet Fortolkning 23.6 stor alkyl-område, Flere ens med 34.5 medium alkyl-område, med stor stor lille lille Aromatisk-område. 2 store og 2 små passer med para disubstitueret benzen medium arbonyl-område, skal være med derfor kun aldehyd Vi har isopropyl-gruppe, para disubstitueret phenyl samt aldehyd-gruppe i konjugation. Dette passer kun på: 4-isopropylbenzaldehyd

50 pgave 1 (25 point) Juni 2009 a) Prioriter alle substituenter på de to stereocentre i (2S,3R)-2,3,4-trihydroxybutanal og tegn en Fischer projektion, som er i overensstemmelse med konventionerne for monosaccharider. 2 1 * * R 2S = R = S 4 () ud S 4() ud R b) Det tegnede molekyle ønskes navngivet i henhold til IUPA reglerne. 3 trans-2-methylcyclohexancarboxylic acid pgave 2 (25 point) vilke produkter fremkommer ved følgende reaktioner a) til c)? Beskriv de enkelte trin i reaktionerne, hvor dette er muligt, og angiv det forventede hovedprodukt. a) 3 N LiAl 4 Ether 2 "-" N LiAl 4 =4 "-" "-" N "-" N "2-" N 2 1

51 b) KMn 4 KMn 4 1) 2 ækv. Na 2 3 2) Br 3, Δ (180 ο ) c) Br 1) 2 ækv. Br Br Na 2 3 2) 3, Δ (180 ο ) Na Br - Br Br - Na Br Br 3 Δ o 2

52 pgave 3 (30 point) Foreslå en syntesevej for fremstilling af nedenstående forbindelser under a) til d) ud fra benzaldehyd samt nødvendige organiske og uorganiske reagenser. a) 2 2 1) NaB 4, ethanol 2) 3 2 Sl 2 2 l Mg 2 Mgl Reduktion halogenering Grignard 1) 2 2) b) 1) (Ph) 3 P 2) Butyl Lithium Br Wittig reaktion P(Ph) 3 3

53 c) 2 N( 3 ) 2 N( 3 ) 2 2 /Ni 2 N( 3 ) 2 d) Acetone NaEt varme Mixed Aldol kondensation pgave 4 (20 point) Bestem strukturen og navnet på molekylet med molekylformlen 8 10 og følgende spektroskopiske data UV: λ max (ε) : 210 nm(7000), 265 nm(240). IR: ν/cm (m), 3020(m), 2920(m), 2880(m), 1620(m), 1500(m). 1 -NMR: Dl 3 ppm: 7.05(singlet, 2), 2.30(singlet, 3). 13 -NMR: Dl 3, ppm: 134.6(lille), 128.9(stor), 20.9(medium) : ring db = 8 10/2 1 = 4. UV: Steen regel siger n π = 2 ( )/30 =3-4. De to bånd tyder på benzenring IR: 4

54 ν / cm -1 Intensitet Fortolkning 3050 medium - sp 2, kunne være fra benzen-ring medium 2920 medium - sp 3 alkyl-gruppe 2880 medium Ingen triple bindinger = 1620 medium = af den aromatiske slags 1500 medium - fingeraftryksområde 1 -NMR: δ/ppm antal koblingsmønster fortolkning singlet alifatisk område, 3 -Ar. Ialt 2 x singlet aromatiske område. Ingen kobling tyder på meget symmetri (Alle er ens). Ialt 4 aromatiske giver disubstitueret benzen. Symmetri giver para Σ 5 2xsym Vi har altså tre stumper : para -Ph- og 2 x NMR: δ/ppm Intensitet Fortolkning 20.9 medium alkyl-område, med stor Aromatiske område. Intensitetsmønster passer med para disubstitueret lille benzen men også andre symmetrier er mulige Vi har altså en symmetrisk para di-substitueret benzen-ring samt to methyl-grupper. Vi har defor: 3 3 p-xylene (p-dimethylbenzen) 5

55 pgave 1 (25 point) August 2009 a) For den viste Fischer-projektion ønskes en prioritering af substituenterne på stereocentret og på baggrund af denne prioritering ønskes en bestemmelse af konfigurationen (R/S). Endelig skal det viste molekyle navngives i henhold til IUPA reglerne (incl. R/S ). F 3 2 ( 3 ) 2 Prioritering: 1: F > 2: ( 3 ) 2 > 3: 2 3 > 4: Dvs den lavest prioriterede vender ud af planet. Resten af grupperne danner en retning, som er med uret, dvs R, men da vi skal tage den omvendte pga. et ud af plan vil den viste struktur være en S- form. IUPA-navnet er : (3S)-3-fluoro-2-methylpentan. b) Angiv IUPA-navnet for nedenstående forbindelse N 2 N 2 pgave 2 (25 point) pentan-1,3-diamin I vilke produkter fremkommer ved følgende reaktioner a) til c)? Beskriv de enkelte trin i reaktionerne og angiv det forventede hovedprodukt. a) Br NaN 1) LiAl 4 2) 3, ether N - S N 2 Br -NaBr "-" 1) LiAl 4,ether 4 "- " N "-" N "-" N 2 3 N "2 -"

56 3 b) I ether ether I- I hovedprodukt biprodukt I c) 3 MgBr 2 S 4, 2 3 ether KMn 4 Na 2 "-" 3 "-" 3 3 MgBr ether S S KMn 4 Na syn addition 3

57 pgave 3 (30 point) Foreslå en syntesevej for fremstilling af nedenstående forbindelser under a) til c) ud fra benzen samt nødvendige organiske og uorganiske reagenser. a) Fremstil 3-chloroacetophenon 3 l All 3 Friedel raft Acylering l 2 Fel 3 Meta diriger l b) Fremstil phenylmethanol Br 2 FeBr 3 Br Mg ether Grignard MgBr 1) 2 2) 3 c) Fremstil benzamid N 3 / 2 S 4 N 2 l Fe NaN 2 l N 2 N 2 KN un l (aq) N N2 pgave 4 (20 point) Bestem strukturen og navnet på molekylet med molekylformlen og følgende spektroskopiske data. UV: λ max (ε) : 205 nm (7000), 257 nm (200) -1 IR: ν/cm 3064 (w), 3031 (w), 2961 (m), 2874 ( m), 1735 (s), 1603 (w), 1496 (m), 1246 (s), 1147 (s) 1 NMR, Dl 3, ppm: (multiplet, 5), 3.9 (doublet, 2), 3.6 (singlet, 2), 1.9 (nonet, 1), 0.9 (doublet, 6)

58 13 NMR, Dl 3, ppm 171 (lille), 134 (lille), 129 (stor), 128 (stor), 127 (medium), 71 (medium), 41 (medium), 28 (medium), 19 (stor) Molekylformel = ring db = 12 16/2 1 = 5 (nok til en phenyl-grp) UV: λ max = 257 nm. Steen s regel: n π = ( )/30 2 = 3-4 dvs måske en phenyl grp IR: -1 ν / cm Intensitet Fortolkning 3064 weak - sp 2, kunne være fra benzen-ring weak 2961 medium - sp medium - sp 3 alkyl-gruppe Ingen triple bindi nger 1735 strong =, ukonj. ester (ukonj aldehyd) = 1602 weak = af den aromatiske slags 1496 medium strong fingeraftryksområde strong 1 -N MR: δ/ ppm antal koblingsmønster fortolkning doublet ( 3 ) nonet ( 3 ) singlet X- 2 -Y, X og Y skal være elektronegative uden doublet multiplet aromatiske område. 5 passer med monosubstitueret benzen (phenyl grp) Σ 16 ok ingen sym Vi har altså tre stumper : Ph-, samt ( 3 ) NMR: δ/ppm Intensitet Fortolkning 19 stor alkyl-område, ækvivalente med, sandsynligvis 2 x 3 28 medium Alkyl- med 41 medium Alkyl med 71 medium alkyl med som er shiftet op pga. af 127 medium Aromatiske område. Intensitetsmønster passer med mono-substitueret 128 stor benzen. 134 ppm kommer fra det, som bærer substituenten. 129 stor 134 lille 171 lille arbonyl, passer med ester Løsning Ph ( 3 ) 2 : navnet er isobutyl phenylacetat