taipei.pdf
(
666 KB
)
Pobierz
37
37. IChO
ZADANIA TEORETYCZNE
Zadanie 1: Chemia amidów i fenoli
W wyniku kondensacji kwasów karboksylowych z aminami powstają amidy. Na
przykład, produktem kondensacji kwasu mrówkowego z dimetyloaminą jest
N
,
N
-
dimetyloformamid (DMF), budowa cząsteczki którego może być opisana następującymi
strukturami rezonansowymi:
O
C
O
H
N
CH
3
H
C
N
CH
3
CH
3
CH
3
1.1. Jaką kolejność temperatur topnienia przewidujesz dla następujących amidów:
N
,
N
-
dimetyloformamidu (związek
A
),
N
-metyloacetamidu (CH
3
CONHCH
3
, związek
B
),
propionamidu (CH
3
CH
2
CONH
2
, związek
C
). Ustaw te związki w kolejności od
najwyższej do najniższej temperatury topnienia:
____ > ____ > ____ (wstaw w odpowiednie miejsca symbole
A,
B
,
C
)
1.2. Grupę karbonylową wykrywa się zwykle w widmach w podczerwieni dzięki
charakterystycznemu silnemu pasmu absorpcji. Położenie tego pasma zależy od siły
wiązania C=O, która z kolei powiązana jest z długością tego wiązania. W amidach, siłę
wiązania w grupach karbonylowych można oszacować na podstawie struktur
rezonansowych pokazanych wyżej. Na przykład, w widmie cycloheksanonu obserwuje
się absorpcję grupy karbonylowej przy 1715 cm
-1
. Biorąc tę wartość za podstawę
odpowiedz, jaką częstość pasma absorpcji przewidujesz dla grupy karbonylowej w
propionamidzie? Wybierz właściwą odpowiedź spośród następujących stwierdzeń:
(a) 1660 cm
-1
,
ponieważ wiązanie C=O jest krótsze
(b) 1660 cm
-1
, ponieważ wiązanie C=O jest dłuższe
(c) 1740 cm
-1
, ponieważ wiązanie C=O jest krótsze
(d) 1740 cm
-1
, ponieważ wiązanie C=O jest dłuższe
1.3. Glicyna (H
2
N-CH
2
-COOH) jest α-aminokwasem. Trzy cząsteczki glicyny mogą
utworzyć tripeptyd Gly-Gly-Gly dzięki wiązaniom amidowym, powstałym z
jednoczesną eliminacją dwóch cząsteczek wody. Narysuj wzór strukturalny tego
tripeptydu.
1.4. Jeśli cząsteczka α-aminokwasu zawiera grupę boczną, pojawia się możliwość
wystąpienia izomerii optycznej. Na przykład, L-alanina i D-alanina stanowią dwa
enancjomery. Ile jest wszystkich możliwych liniowych tripeptydów, które mogą
utworzyć się z następujących aminokwasów: glicyna, L-alanina i D-alanina, jako
substratów w reakcji kondensacji?
O
O
O
H
2
N
OH
H
2
N
OH
H
2
N
OH
H H
H CH
3
H
3
C H
Glicyna (Gly)
L-alanina (L-Ala)
D-alanina (D-Ala)
1.5. Ile spośród tripeptydów, wymienionych w odpowiedzi na pytanie zawarte w p. 1.4, jest
optycznie czynnych?
Obecnie żel poliakryloamidowy szeroko stosuje się w elektroforezie (PAGE –
P
oly
A
crylamide
G
el associated with
E
lectrophoresis
) do analizy białek i kwasów
nukleinowych. Jednak jednym z pierwszych zastosowań tego żelu było rozdzielanie
związków fenolowych metodą chromatografii cienkowarstwowej. Pochodne fenolu
podstawione różnymi grupami wykazują różnice kwasowości. Im większa jest kwasowość
fenolu, tym silniej wiąże się on z żelem PAGE.
1.6. Który z podanych związków: fenol (związek
D
), 4-metylofenol (związek
E
) czy 4-
nitrofenol (związek
F
) będzie wiązał się silniej z żelem poliamidowym ? Uporządkuj te
trzy związki w kolejności malejącego powinowactwa do wiązania się z żelem:
>
>
(wstaw w odpowiednie miejsca symbole
D
,
E
,
F
)
Maksimum absorpcji cząsteczki w widmie w zakresie ultrafioletu i światła widzialnego
(UV-Vis) zależy od liczby sprzężonych wiązań podwójnych w łańcuchu. Związek
zawierający więcej niż 5 sprzężonych wiązań podwójnych wykazuje tendencję do absorpcji
świata widzialnego i w związku z tym jest barwny, wykazując barwę dopełniającą. Na
przykład, fenoloftaleina (używana powszechnie jako wskaźnik alkacymetryczny), która jest
bezbarwna w środowisku kwaśnym i obojętnym, zabarwia się na malinowo w roztworach
zasadowych (pH 8,3-10,0).
O
O
−
OH
concentrated H
2
SO
4
G
+
2
H
+
H
180
o
C, 5 h
OH
OH
HO
Ph
l
fenol
fenoloftaleina
1.7. Narysuj wzór strukturalny związku
H
tworzącego się z fenoloftaleiny w wodnym
roztworze NaOH, a wywołującego jego malinowe zabarwienie.
1.8. Prosta droga syntezy fenoloftaleiny polega na kondensacji związku
G
z dwoma
równoważnikami fenolu. Który z podanych niżej związków jest najbardziej odpowiedni
jako substancja
G
do realizacji tej przemiany ?
(
a
)
O
(
b
)
O
(
c
)
O
(
d
)
O
(
e
)
O
H
H
H
H
O
O
OH
OH
O
O
O
Zadanie 2: Synteza organiczna i stereochemia
Naturalne węglowodany powstają w roślinach w procesie fotosyntezy; węglowodany
nienaturalne można natomiast otrzymywać syntetycznie. Następujący schemat pokazuje drogę
syntezy nienaturalnej L-rybozy (związku
I
).
CO
2
Me
100
0
C
HO
O
Me
2
C(OMe)
2
OsO
4
CO
2
Me
O
+
A
HO
sealed tube
H
+
, CH
3
COCH
3
CO
2
Me
B
CO
2
Me
O
O
O
O
O
pig liver
esterase
CO
2
Me
O
CO
2
Me
O
CO
2
H
O
3
O
O
CO
2
H
+
CO
2
Me
CO
2
Me
MeOH
C
D
(minor)
E
(major)
O
MeO
2
C
O
CO
2
Me
MeO
2
C
O
O
CO
2
Me
HO
O
CH
2
OH
(1) MeOH/H
+
H
3
O
+
4
4
1
MCPBA
O
1
2
1
4
3
2
3
H
23
(2) LiAlH
4
, then H
2
O
OO
OO
HO OH
I
(
L
-ribose)
F
G
2.1. Związek
A
ma wzór sumaryczny: C
10
H
10
O
5.
Narysuj wzór strukturalny związku
A
.
2.2. Rozpatrując chemiczną istotę kolejnych przemian od
A
do
C
,
wskaż, które z
poniższych stwierdzeń jest prawdziwe (T), a które fałszywe (F):
(a) OsO
4
jest czynnikiem utleniającym w reakcji przemiany
A
w
B
.
(b) MeOH (metanol) tworzy się jako produkt uboczny w reakcji przemiany
B
w
C
.
(c) protony działają jako katalizator w reakcji przemiany
B
w
C
.
(d) związek
C
będzie także powstawał, chociaż z małą wydajnością, w
nieobecności Me
2
C(OMe)
2
.
Esteraza z wątroby świni jest enzymem, który może katalizować hydrolizę estrów do
kwasów karboksylowych. W wyniku hydrolizy związku
C
pod działaniem esterazy z wątroby
świni powstaje mieszanina enancjomerów
D
i
E
, spośród których
E
jest składnikiem
głównym. Skręcalność właściwa mieszaniny wynosi [α]
D
20
= -37,1
o
. Dalsze oczyszczanie
przez rekrystalizację pozwala na uzyskanie czystego enancjomeru
E
o skręcalności właściwej
[α]
D
20
= -49,0
o
.
2.3. Jaki jest stosunek molowy
D
/
E
w mieszaninie produktów przed rekrystalizacją?
Przedstaw odpowiednie obliczenia.
2.4. W wyniku reakcji związku
F
z kwasem m-chloronadbenzoesowym (MCPBA) tworzy
się związek
G
. Wskaż, które z poniższych stwierdzeń jest prawdziwe (T), a które
fałszywe (F):
(a) W reakcji następuje utlenianie związku
F
.
(b) Wstawiony w wyniku reakcji atom tlenu pochodzi z MCPBA.
(c) Konfiguracja absolutna R/S na węglu C-1 pozostaje niezmieniona przed i po
reakcji.
Wzór sumaryczny związku
H
wynosi C
9
H
16
O
5
. Dane
1
H NMR dla
H
są następujące:
1
H NMR (CDCl
3
) δ 1,24 (s, 3H), 1,40 (s, 3H), 3,24 (m, 1 H), 3,35 (s, 3H), 3,58 (m, 2H), 4,33
(m, 1H); 4,50 (d,
J
= 6 Hz, 1H), 4,74 (d,
J
= 6 Hz, 1H), 4,89 (s, 1H).
2.5. Narysuj wzór przestrzenny związku
H
.
2.6. Przypisz konfigurację absolutną (R lub S) w związku
I
kolejnym atomom węgla C-1,
C-2, C-3 i C-4:
C-1: ____; C-2: ____; C-3: ____; C-4: ____.
2.7. Jakie podstawniki kryją się pod literami: P, Q, R, S, T i U w następującym wzorze
Fischera związku
I
(L-rybozy)?
CHO
P
Q
R
S
T
U
CH
2
OH
Plik z chomika:
uusia20
Inne pliki z tego folderu:
ateny.pdf
(948 KB)
bombaj.pdf
(1483 KB)
budapeszt.pdf
(477 KB)
groningen.pdf
(905 KB)
kiel.pdf
(750 KB)
Inne foldery tego chomika:
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin