Bài tập Hóa học hữu cơ – Tập 2

90 trang vanle 5260

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài tập Hóa học hữu cơ – Tập 2", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_tap_hoa_hoc_huu_co_tap_2.pdf

Nội dung text: Bài tập Hóa học hữu cơ – Tập 2

Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Lời nói đầu Hóa học hữu cơ là một trong những bộ môn rất quan trọng trong lĩnh vực Hóa học nói riêng và phạm trù Khoa học tự nhiên nói chung. Tuy nhiên hiện nay, các tài liệu tham khảo về bài tập hóa học hữu cơ là không nhiều. Vì vậy việc tổng hợp các tư liệu để có một tài liệu tham khảo bổ ích và dễ tiếp thu hơn là việc rất cần thiết. Bài tập Hóa học hữu cơ là một tài liệu được biên soạn dựa trên việc tổng hợp lại từ nhiều nguồn tư liệu khác nhau theo từng chuyên đề để học sinh, sinh viên dễ nắm bắt. Tài liệu gồm hai phần: Phần bài tập theo từng chuyên đề và phần hướng dẫn giải. Các bài tập trong từng chuyên đề được tuyển chọn kĩ lưỡng nhằm mục đích đảm bảo cho các dạng b ài tập không trùng lặp và học sinh, sinh viên có thể tiếp cận nhiều hướng ra đề khác nhau từ cùng một dữ liệu kiến thức. Bài tập Hóa học hữu cơ bao gồm hai tập: - Tập 1: Gồm bảy chuyên đề tương ứng với nội dung thuộc phần đại cương hóa học hữu cơ và phần kiến thức hóa hữu cơ từ bài alkane đến cetone (theo chương trình hóa học phổ thông). - Tập 2: Gồm các phần từ acid carboxylic đến các hợp chất dị v òng. Ngoài ra còn minh họa thêm một số bài tập nâng cao tổng hợp các chuyên đề. Vì là tài liệu tổng hợp lại các bài tập nằm trong các giáo trình, sách tham khảo bài tập hữu cơ, các đề thi học sinh giỏi nên đáp án cho từng bài không thay đổi theo đáp án của từng tài liệu tham khảo. Vì vậy Bài tập Hóa học hữu cơ không phải là một tài liệu do một nhóm tác giả biên soạn mà chỉ là tài liệu tổng hợp có chọn lựa từ các nguồn t ư liệu sẵn có. (Tổng hợp từ nguồn Internet – copyright © volcmttl@yahoo.com.vn). Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 1
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Part 1: AXIT CACBOXYLIC – ESTE COOH O O HOOC H C C HO H3C CH3 H COOH Bài 1: Đôi khi hoá học lập thể của các hợp chất hữu cơ có thể được xác định bằng cách khảo sát tính chất hóa học đặc trưng của chúng. Cấu tạo của một trong các đồng phân của axit 5 -norbonen-2,3-dicacboxylic, hợp chất X (kí hiệu ~ để chỉ không nêu rõ hóa học lập thể) được hình thành nhờ các thí nghiệm sau: COOH COOH X Khi đun nóng X nóng chảy và tách nước để tạo ra hợp chất mới Y. Hợp chất Y tan chậm trong lượng dư dung dịch nước của NaOH để tạo X1, cùng một sản phẩm như X tạo thành trong lượng dư dung dịch nước của NaOH. Dung dịch thu được của X1 trong NaOH được tác dụng với iot, tạo thành các hợp chất có chứa iot. Axit hóa dung dịch tạo một hỗn hợp hai chất đồng phân triệt quang (tiêu triền hay raxemic) A và B theo tỉ lệ 3:1. Chuẩn độ 0,3913g hợp chất A với NaOH 0,1000M có mặt phenolphtalein cần dùng 12,70mL bazơ. Cần cùng một thể tích NaOH 0,1000M NaOH để chuẩn độ 0,3913g hợp chất B. Khi đun nóng, hợp chất A chuyển chậm thành hợp chất mới C không chứa iot và có thể phản ứng với nước. Trong cùng điều kiện, hợp chất B không xảy ra chuyển hóa này nhưng khi đun nóng với axit clohydric thì chuyển chậm thành A. Viết và cân bằng mọi phương trình phản ứng. Không cần viết cơ chế phản ứng. 1. Đánh dấu (*) các nguyên tử cacbon phi đối xứng (asymmetric) trong axit 5- norbonen-2,3- dicacboxylic. 2. Viết công thức hóa học lập thể của từng đồng phân lập thể có thể có của hợp chất X và cấu tạo của sản phẩm tách nước nếu có xảy ra. 3. Viết các phương trình phản ứng của một đồng phân lập thể bất kỳ của X và hợp chất tương ứng Y với lượng dư dung dịch NaOH trong nước. 4. Tính khối lượng mol phân tử của chất A. Viết các phương trình phản ứng từ X1 đến A. 5. Viết phương trình phản ứng tạo thành C từ A và phản ứng của C với nước. 6. Viết công thức hóa học lập thể của hợp chất X thoả mãn tất cả các dữ kiện đã cho. 7. Viết các phương trình phản ứng dẫn từ B đến A. 8. A và B có phải là các đồng phân không đối quang (diastereoisomers)? Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 2
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học BÀI GIẢI: 1. Các trung tâm bất đối của X: * * COOH * COOH * 2. Công thức cấu tạo của các đồng phân lập thể của X được ghi ở bên trái, cột bên phải là cấu tạo của sản phẩm tách nước tương ứng (nếu sản phẩm không tồn tại có dấu gạch ngang). COOH OC O COOH OC COOH CO O COOH CO COOH COOH COOH COOH 3. Phản ứng của một đồng phân lập thể của X với NaOH: COOH COONa + 2NaOH + 2H2O COOH COONa Phản ứng của một đồng phân lập thể của Y với NaOH: OC COONa O + NaOH + H2O oc COONa Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 3
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học -1 4. MA = 0,3913/(12,7.0,100/1000) = 308 (g/ mol ) Các phản ứng từ X đến A: I I I2 HCl -NaI COONa -NaCl COONa COOH COONa O CO O CO 5. Chuyển hóa A thành C: I COOH O CO + HI O CO O CO Phản ứng của C với nước O CO + 2 H 2O HO COOH O CO HO COOH 6. Cấu tạo của X là: COOH COOH 7. Chuyển hóa B thành A I I I HOOC CO + H O COOH – H O 2 2 O COOH OH COOH O CO 8) Không, A và B không phải là các đồng phân không đối quang. Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 4
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Bài 2: Các nhà hóa học của công ty Merck Frosst Canada ở Montréal đã phát triển một dược phẩm rất có triển vọng và hữu hiệu để trị bệnh suyễn. Cấu tạo của MK-0476 như sau. COOH CH3 H3C OH S Cl N MK – 7406 Trong quá trình kiểm tra, họ phát minh một qúa trình tổng hợp đơn giản và hiệu quả, mô tả dưới đây cho sự thiol hóa một phần của MK – 0476 bắt đầu từ este dietyl A 1. Hãy cho biết cấu tạo của các sản phẩm trung gian B – F trong qúa trình tổng hợp này. COOC2H5 1.LiAlH4 CHCOCl6 5 1) CH-SOCl/(CH)N 3 2 2 5 3   B C(CHO)12 14 3  D(CHON) 12 13 2 2.H3 O Pyridin 2.NaCN COOC2H5 1. KOH(aq) 2. CH2N2 COOH 1.NaOH(aq ) 1. CH3 -SO 2 Cl/(C 2 H 5 ) 3 N  F(C9 H 14 O 3 S) - + E 2.HO3 2.CHCOSCs 3 SH Một trong những giai đoạn cuối của qúa trình tổng hợp MK – 0476, muối diliti của thiol axit (G) ở trên được ghép với mạch của phân tử nêu dưới đây (sơ đồ dưới) 2. Căn cứ trên hóa học lập thể quan sát được của phản ứng trên, gọi tên cơ chế của qúa trình ghép này? 3. Nếu qúa trình phản ứng xảy ra theo cơ chế được đề nghị như trên thì tốc độ toàn phần (chung) sẽ thay đổi như thế nào nếu nồng độ của cả muối thiolat và chất nền đều cùng lúc tăng gấp ba? 4. Các nghiên cứu mẫu được tiến hành với việc sử dụng brom etan như là một chất nền để tối ưu hóa qúa trình ghép nói trên. Vẽ cấu tạo sản phẩm chính của phản ứng giữa một mol đương lượng brom etan với: a. G thêm hai mol đương lượng bazơ. b. G thêm một mol đương lượng bazơ. Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 5
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học 5. Qúa trình ghép có thể trở nên phức tạp do sự nhị hợp oxi hóa (dime hóa – oxy hóa của G). Viết công thức cấu tạo Lewis, chỉ rõ tất cả các electron không liên kết của sản phẩm nhị hợp - oxy hóa trên. SƠ ĐỒ GHÉP MẠCH CH3 O CH3 S CH3 OH O O Cl N - + - + 1. S Li CO2 Li 2. H+ COOH CH3 CH3 OH S Cl N BÀI GIẢI: 1. Công thức cấu tạo của các chất: O O CH OH CH O 2 2 CH2O CH2OH CH2OH H2C C N B C D CH S C CH CH2OH 2 3 O CH CO CH CH2CO2CH3 2 2 3 E F Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 6
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học 2. SN2: thế nucleophin lưỡng phân tử. 3. v = k[tác nhân][tác chất nucleophin] Tốc độ chung tùy thuộc vào nồng độ của cả tác nhân lẫn tác chất nucleophin. Như vậy, gấp ba nồng độ của các chất tham gia phản ứng sẽ dẫn đến tốc độ chung của phản ứng tăng gấp 9 lần. 4. Với hai đương lượng bazơ: CH2SCH2CH3 CH2CO2H Với một đương lượng bazơ: CH2SH CH2CO2CH2CH3 5. Công thức Lewis của sản phẩm dime: CH2S SCH2 CH2 H2C HO O O OH Bài 3: Nấm Aspergillus nidulans tạo ra hai lacton (este vòng) thơm A và B (C10H10O4) mỗi đồng phân tan trong dung dịch NaOH lạnh trong nước nhưng không tan trong dung dịch NaHCO3 trong nước. Cả A và B đều cho màu tím với dung dịch FeCl3 trong nước. Phản ứng của A với CH3I có mặt K2CO3 tạo thành C 1 (C11H12O4) mà phổ H NMR của nó thấy có chứa ba nhóm metyl không giống nhau, một nhóm liên kết trực tiếp với vòng thơm. Sự tách loại nhóm metyl có chọn lọc của C với BCl3 rồi xử lý kế tiếp trong nước tạo ra D là một đồng phân mới của A. Phổ 1H NMR của hợp chất D cho thấy rõ sự hiện diện của một nhóm hydroxyl có tạo liên kết hydro nội phân tử tại  = 11,8pm OH H3C H3C CO2CH3 O HO E I Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 7
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Hợp chất D được tổng hợp như sau: Phenol E được metyl hóa (MeI/K2CO3) để tạo F(C9H12O2) sau đó F được khử bằng liti kim loại trong amoniac lỏng và 2 – metylpropan – 2 –ol để cho một dien đối xứng và không liên hợp G. Có thể chuyển dien này thành liên hợp bằng phản ứng với KNH2 trong amoniac lỏng rồi xử lý kế tiếp trong nước, qúa trình này chỉ tạo một sản phẩm H. Sự ozon phân H rồi xử lý không khử lế tiếp tạo ra nhiều sản phẩm, trong đó có xetoeste I. Thực hiện phản ứng Diels – Alder hợp chất H với dimetyl but – 2 –indioat J tạo thành K (C15H20O6) mà khi đun nóng sẽ loại eten để tạo ra một este thơm L. Thủy phân L trong môi trường bazơ rồi axit hóa dung dịch tạo thành M(C11H12O6) mà khi đun nóng trong chân không tạo ra N (C11H10O5). Khử N bằng NaBH4 trong dimetylfomamit tạo thành C và một lacton O đồng phân, O cũng có thể thu được nhờ metyl hóa B. 1. Viết công thức cấu trúc của tất cả các hợp chất từ A đến O. 2. Hãy trình bày một cấu trúc khác của B. BÀI GIẢI: 1. Công thức cấu tạo của các chất: OCH OCH3 OCH3 3 O O H C H C H3C 3 3 O O O HO H3CO HO A B C O OH OCH3 OH O H3C H3C H3C O HO H3CO H3CO D E F OCH3 OCH3 CO2CH3 CH CH 3 3 H3C CO2CH3 O H3CO H3CO CO2CH3 G H I J Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 8
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học OCH3 OCH3 OCH3 H3C CO2CH3 H3C CO2CH3 H3C CO2H H3CO CO2CH3 H3CO CO2CH3 H3CO CO2H K L M OCH OCH 3 O 3 H3C H3C O O H3CO H3CO O O N O 2. Công thức khác của B: OH H3C O H3CO O Bài 4: (-)-Atractyligenin là một hợp chất hoạt động sinh học được cô lập từ cây gọi là Thistle chết choc. Người Zulu dùng nó để chữa bệnh nhưng thường gây hiểm họa chết người. Để có thể tạo một hợp chất tương đương có độc tính kém hơn, nay đã có nhiều phương pháp tổng hợp hóa học: HO OH COOH Br O  B(CHO)5 10  C(CHO) 5 8  D  E  G  H  I A Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 9
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Trong sự tổng hợp chất tương đương của (-) – Atractyligenin, hơp chất A đuợc dùng làm nguyên liệu đầu. Trước hết cho chất A tác dụng với dung dịch natri hydroxit trong nước tạo thành B (C5H10O). 1. Hãy viết công thức cấu tạo của hơp chất B 2. Khi cho hợp chất B tác dụng với kali dicromat trong dung dịch nước của axit sunfuric thu được C (C5H8O). Hãy viết công thức cấu tạo của hợp chất C. 3. Hoà tan hợp chất C trong toluene rồi sục khí hydro bromua qua dung dịch cho đến khi toàn bộ C phản ứng hết thu được hợp chất D. Hãy viết công thức cấu tạo của hợp chất D 4. Hợp chất D có đồng phân lập thể không? Nếu có, hãy cho biết có bao nhiêu đồng phân lập thể? 5. Cho hợp chất D tác dụng với dung dịch natri hidroxit trong etanol tạo thành hợp chất E, khi đun nóng sẽ chuyển vị thành chất F Hãy viết công thức cấu tạo của hợp chất E. 6. Hợp chất F có đồng phân lập thể không? Nếu có, hãy cho biết có bao nhiêu đồng phân lập thể? 7. Dung dịch hợp chất F tác dụng với kali pemanganat cho hợp chất G. Cuối cùng G được đun nóng hồi lưu trong etanol có mặt xúc tác axit sunfuric tạo thành hợp chất H.Hãy cho biết tên IUPAC của H Hợp chất H được cho tác dụng với 2 – metylbutylmagie bromua. Sau khi axit hóa, thu được một hỗn hợp các sản phẩm đồng phân I. 8. Hãy viết công thức cấu tạo sản phẩm I (không xét đồng phân) 9. Hãy trả lời các câu hỏi sau a. Số đồng phân lập thể cô lập được của sản phẩm I là 2, 4, 6 hay 8? b. Tất cả các đồng phân lập thể cô lập được của sản phẩm I được tạo thành với số lượng bằng nhau, hay một phần có số lượng khác nhau hay tất cả có số lượng khác nhau? c. Trong các đồng phân lập thể cô lập được của sản phẩm I thì tất cả có cùng điểm nóng chảy hay tất cả có điểm nóng chảy khác nhau hay một số có điểm nóng chảy giống nhau? BÀI GIẢI: Công thức cấu tạo các chất như sau: Br OH O O O O * Br A B C D E F O O * OH OH O * G H I  Chất D có 2 đồng phân đối quang  Chất F có hai đồng phân hình học Chất I có 4 đồng phân lập thể riêng biệt Cặp đồng phân không đối quang có lượng khác nhau. Cặp đối quang có lượng bằng nhau Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 10
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Cặp đồng phân không đối quang có điểm nóng chảy khác nhau. Cặp đồng phân đối quang có điểm nóng chảy bằng nhau Bài 5: Một thành phần S của dầu hoa hướng dương có cấu tạo sau: cis H2C OOC(CH2)7 C C (CH2)7CH3 H H cis H2 cis HC OOC(CH2)7 C C C C C (CH2)4CH3 H H H H H2C OOC(CH2)18CH3 a. Có bao nhiêu đồng phân đối quang của S? Dùng dấu hoa thị (*) để chỉ ra các tâm đối xứng gương của phân tử, nếu có. b. S tác dụng với natri metoxit cho hỗn hợp 3 este metyl. Đề nghị tên của 3 este này. Dùng cách ghi Z, E nếu cần. c. Cho các este metyl chưa no tác dụng với ozon rồi với kẽm để xác định vị trí của các liên kết đôi trong phân tử. Viết công thức cấu tạo của 4 hợp chất có nhóm chức andehit. Viết tên IUPAC của chúng. d. Chỉ số xà phòng hóa của một chất béo được định nghĩa là số miligam kali hydroxit cần để thuỷ phân 1g chất béo. Chỉ số này được dùng để so sánh các khối lượng phân tử tương đối của chất béo. Hãy tính thể tích của kali hydroxit 0,996M cần dùng để xà phòng hóa 10,0g chất béo S e. Chỉ số xà phòng hóa của S là bao nhiêu? f. Chỉ số iot của chất béo được định nghĩa là số gam iot (I2) có thể tham gia phản ứng cộng với 100g chất béo. Hãy tính chỉ số iot của chất S. BÀI GIẢI: a. Các phân tử của chất thành phần S có hai đồng phân đối quang cis H2C OOC(CH2)7 C C (CH2)7CH3 H H cis cis * H2 HC OOC(CH2)7 C C C C C (CH2)4CH3 H H H H H2C OOC(CH2)18CH3 b. Các công thức cấu tạo và tên gọi của este metyl là: O (Z) - metyloctadec-9-enoat O O O (9Z;12Z) - metyloctadec-9,12-dienoat O metyl octadecanoat O Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 11
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học c. Ozon phân S rồi tác dụng với Zn cho các andehit sau: O O O O nonal hexanal metan dicacbadehit O O O metyl nonalat d. Số mol KOH đã dùng nhiêu gấp 3 lần số mol triglixerit S 10,0 -3 n = = 11,29.10 (mol) = 11,29 (mmol) ; VKOH = 3.n/V = 34,0 mL (S) 885.402 e. Chỉ số xà phòng hóa = 3,40(mmol/g).56,11(g/ mol) = 191 f. 112,9mmol S có chứa 3 . 112,9mmol liên kết đôi C = C Vậy m(I2) = 0,3388(mol) . 253,8(g/mol) = 85,98g Chỉ số iot = 86 Bài 6: Axit xitric (axit-2-hydroxy-1,2,3-propantricacboxylic) là axit sơ cấp của các loại cây thuộc họ cam, chanh và cũng góp phần làm nên vị chua đặc trưng của nó. Cách sản xuất thủ công nhất của nó là lên men mật mía hay tinh bột, họ sử dụng loại nấm Aspergillus niger tại pH = 3,5. Axit xitric được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, sản xuất nước ngọt và làm thuốc cắn màu trong công nghiệp phẩmnhuộm. Ngoài ra nó cũng là một chất trung gian quan trọng trong c ác qúa trình sinh hóa. a. Chất nào được sinh ra khi ta đun nóng axit xitric với axit sunfuric đặc ở 45 –50oC. Hãy viết công thức cấu tạo và đọc tên của sản phẩm tạo thành theo IUPAC. Loại axit hữu cơ nào tham gia được phản ứng trên? Sau khi đun nóng axit xitric với axit sunfuric, người ta thêm vào anisol (metoxybenzen) vào hỗn hợp phản ứng và nhận được chất A(C12H12O5).  A tạo anhydrit khi đun nóng với anhydrit axetic  Để trung hoà 118mg A cần 20mL dung dịch KOH 0,05N  Cùng một lượng chất A như trên có thể phản ứng hết được với 80mg brom để tạo thành sản phẩm cộng b. Xác định công thức cấu tạo A c. Xác định các đồng phân có thể có của A sinh ra trong phản ứng trên, hãy xác định cấu dạng và viết tên IUPAC của chúng. d. Trong phản ứng brom hóa thì có bao nhiêu đồng phân lập thể của A được sinh ra. Hãy vẽ công thức chiếu Fischer của chúng. e. Xác định cấu hình tuyệt đối của các trung tâm bất đối trong các sản phẩm ở câu d Nếu trong phản ứng hình thành A ta thay anisol bằng chất khác như phenol hay resoxinol thì tương ứng ta thu được các chất B và C. B không cho phản ứng màu khi tác dụng với FeCl3 nhưng C thì có. Trong cùng điều kiện phản ứng tạo thành 2 chất B, C thì hiệu suất tạo thành C cao hơn. Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 12
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học f. Xác định công thức cấu tạo của B và C g. Phản ứng tạo thành A và B khác nhau ở điểm cơ bản nào? h. Lý do tại sao hiệu suất tạo thành C cao hơn tạo thành B BÀI GIẢI: a. Phản ứng H2C COOH H2C COOH 4 H SO HO C COOH  2 4 C O + H2O + CO H2C COOH H2C COOH axit-1,3-pentadioic Chỉ có các axit - hydroxy cacboxylic mới tham gia phản ứng này b. - Khối lượng phân tử A = 236 20mL KOH 0,05M phản ứng đủ với 118mg A 1000mL KOH 1M phản ứng đủ với 118g A   A phải là axit 2 chức - Khối lượng phân tử A = 236 80mg Br2 phản ứng đủ với 118mg A 160mg Br2 phản ứng đủ với 236mg A A có chứa một liên kết đôi. Trong phân tử A có chứa vòng anisol Nó lại được hình thành từ axit HOOC– CH2 –CO–CH2 –COOH và có công thức phân tử C12H12O5. Do có sự cản trở không gian của các nguyên tử hydro trong anisol nên nhóm thế buộc phải nằm ở vị trí para so với nhóm –OCH3. Như vậy công thức cấu tạo của chất A sẽ như sau: COOH H3CO COOH Vì A tạo được anhydrit nên hai nhóm -COOH buộc phải ở cùng phía so với liên kết đôi. c. Các đồng phân của A OCH3 COOH COOH axit-(E)-3-(2-metoxyphenyl)-2-pentendioic OCH3 COOH COOH axit-(Z)-3-(2-metoxyphenyl)-2-pentendioic Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 13
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học HOOC H3CO COOH axit-(Z)-3-(4-metoxyphenyl)-2-pentendioic d. Hai sản phẩm khi cho A tác dụng với brom COOH COOH H Br Br H HOOCH2C Br Br CH2COOH OCH3 OCH3 1 2 Hai chất này là enantiome e. Cấu hình tuyệt đối tại các trung tâm lập thể COOH COOH S H Br Br R H S HOOCH2C Br Br CH2COOH OCH3 OCH3 1 2 f. Công thức cấu tạo các chất B và C CH2COOH CH2COOH O O HO O O B C g. Trong sự hình thành chất A từ anisol thì hướng tấn công là vị trí para so với nhóm –OCH3. Tuy nhiên trong phản ứng tạo thành chất B từ phenol thì vị trí tấn công là ortho so với nhóm –OH. Sự khác nhau này là do sự cản trở không gian của các nguyên tử hydro trong nhóm –OCH3. Như vậy sự tấn công có thể xảy ra ở hai vị trí ortho và para nhưng hướng tấn công ortho được ưu tiên hơn do sản phẩm trung gian có thể vòng hóa được để tạo sản phẩm bền B. h. Phenol chỉ có 1 nhóm –OH trong vòng phenyl còn resoxinol thì lại có đến 2 nhóm –OH trong vòng phenyl mà hai nhóm này lại ở vị trí meta. Điều này dẫn đến vị trí 4 trong resoxinol có mật độ electron lớn đối với resoxinol. 5 6 4 1 3 OH HO 2 OH Như vậy thì trong cùng điều kiện phản ứng thì lượng sản phẩm C luôn nhiều hơn B Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 14
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Bài 7: Sự phát triển của các loại dược phẩm mới phụ thuộc chủ yếu vào tổng hợp hữu cơ. Phương pháp chỉnh lại phân tử (fine-tuning) được sử dụng để có thể nhận được các tính chất như mong muốn. Sau đây là qúa trình tổng hợp thuốc gây mê cục bộ proparacaine (còn được gọi là proxymetacaine), chất này được sử dụng để điều trị các bệnh về mắt. 1. Hoàn thành qúa trình tổng hợp bằng cách viết công thức cấu tạo các chất A, B, C, D và E O HOCH CH N(C H ) H /Pd(C) OH HNO3 n-C3H7Cl SOCl2 2 2 2 5 2 2 A B C D E baz HO Tất cả đều là các sản phẩm chính 2. Khi ta nitro hóa axit - m – hydroxybenzoic thì thu được những sản phẩm nào? 3. Khi t – C4H9Cl được sử dụng ở bước 2 thay cho C3H7Cl thì điều này sẽ dẫn tới: a. Một sản phẩm tương tự B (nếu điều này đúng hãy viết CTCT sản phẩm) b. Không có phản ứng c. Sự phân hủy t –C4H9Cl d. Một phản ứng thể SE Hãy chọn câu trả lời đúng BÀI GIẢI: 1. Công thức cấu tạo các chất từ A đến E: O O O O N O2N 2 O2N OH OH Cl HO H3CH2CH2CO H3CH2CH2CO A B C O O O2N H2N OCH2CH2N(C2H5)2 OCH2CH2N(C2H5)2 H3CH2CH2CO H3CH2CH2CO D E 2. Công thức cấu tạo các sản phẩm: NO2 O O OH OH + O2N OH OH 3. c Bài 8: Viết cơ chế của các phản ứng sau đây: Base a. CHCOCl6 5 CHCHOH 3 2  CHCOOCHCH 6 5 2 3 acid b. CH3 CONH 2 H 2 O  CH 3 COOH NH 4 Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 15
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học BÀI GIẢI: a. Cơ chế phản ứng: Cl Cl + CH CH OH+ Cl C 3 2 CH3CH2 O C CH3CH2 O C - O H O OH - HCl CH3CH2 O C O b. Cơ chế: NH + 2 H + H OH2 C NH CH C NH CH C O+ CH3 2 3 2 3 H + OH O OH NH NH + + 2 + 3 - H H CH COOH + NH + CH3 C OH CH3 C OH 3 4 OH OH Bài 9: Loại dược phẩm được sử dụng nhiều nhất trong tất cả mọi thời đại là axit axetylsalixilic (ASS), nó được bày bán rộng rãi trên thị trường dưới tên thương mại là aspirin để làm thuốc chống nhức đầu. Cái tên aspirin là do một công ty ở Đức đề xuất năm 1899. ASS có thể được tổng hợp bằng con đường sau đây: Viết công thức cấu tạo của A, B, C và ASS. BÀI GIẢI Phản ứng đầu tiên là phản ứng Kolbe – Schmidt, tiếp theo là phản ứng proton hóa, sau phản ứng này thì axit salixilic B được hình thành. Phản ứng với anhydrit axetic sẽ dẫn đến việc tạo thành axit axetylsalixilic ASS. Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 16
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Bài 10: Sildenafil (một loại thuốc tăng lực) được tổng hợp theo sơ đồ: O O NH NH OEt 2 2 A 1. Me2SO4, dd NaOH HNO3, H2SO4 B o C 2. NaOH, H2O 50 C, 2 h O o C SOCl2, DMF, toluen, 55 C, 6 h H2 (50 psi), 5% Pd/C o D 0 E dd NH3, 20 C, 2 h EtOAc, 50 C, 4 h OEt O (N N)2CO ClSO H, SOCl CH 3-N NH , H 2O OH 3 2 G H o o I t phßng, 18 h 10 C, 2 h håi l u, 2 h,- N NH O CH3 HN N OEt N N NH E, EtOAc I K L N to phßng, 70 h Pr O 2 S N N CH3 Sildenafil 1. Hãy hoàn chỉnh dãy phản ứng trên, biết rằng: o Quá trình chuyển sang G có tạo thành axit sunfonic trung gian sau đó m ới chuyển thành sunfonyl clorua. , o N,N -cacbonylđiimiđazol (CDI) là một loại tác nhân dùng để hoạt hoá axit cacboxylic cho phản ứng thế nucleophin của nhóm cacbonyl. 2. Viết cơ chế phản ứng chuyển [I] thành K. BÀI GIẢI O O O H CH3 CH3 O O NH2NH2 N N HNO , H SO N OEt EtO 1. Me2SO4, dd NaOH HO 3 2 4 HO o N 2. NaOH, H2O N 50 C, 2 h N O O2N A Pr B Pr C Pr O O CH3 CH3 N N o H2N H2 (50 psi), 5% Pd/C H2N SOCl2, DMF, toluen, 55 C, 6 h N 0 N C o EtOAc, 50 C, 4 h dd NH3, 20 C, 2 h O2N H2N D Pr E Pr OEt O OEt O OEt O ClSO3H, SOCl2 OH OH CH3-N NH , H2O OH to phßng, 18 h o 10 C, 2 h G SO2Cl H O2S N N CH3 OEt O O OEt O (N N) CO 2 O N N N NH H N N håi l u, 2 h , - N NH Me O2S N N CH3 I K O2S N N CH3 Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 17
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học O CH3 OEt H2N N O N K E, EtOAc to phßng, 70 h N Pr H L O2S N N CH3 2. Cơ chế từ [I] sang K (-) O OEt O O OEt O OEt O C C O N N O N N N N N + HN N - H N + H+ + CO2 + HN N O2S O2S O S N N CH3 N N CH3 N N CH3 2 Bài 11: Viết công thức cấu tạo của sản phẩm cuối (nếu có) từ các phản ứng sau: COOH + (I2, KI, NaHCO3)  A Br + H2N CH COOH B CH3 BÀI GIẢI A là O O I B không tồn tại vì phản ứng không xảy ra Bài 12: Sản phẩm nào được tạo thành khi cho stiren oxit tương tác với dietylmalonat? BÀI GIẢI: O CH(COOEt)2 CH CH2 EtOOC O COOEt O O C O O COOEt Ph  1.OH,H2 O 2.H O 3.to Ph Bài 13: Viết công thức cấu trúc các dạng enol của dietylmalonat (1), Etylaxetoaxetat (2). Trong các cấu trúc của (2), cho biết dạng nào bền nhất, dạng nào kém bền. Giải thích? Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 18
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học BÀI GIẢI: a. Các cấu trúc H H O O O O O O EtO C OEt EtO OEt EtO C OEt H H b. Trong đó: - Dạng A ít bền do nối đôi không liên hợp - Dạng B bền nhưng không có cộng hưởng este - Dạng C bền nhất do có nối đôi liên hợp và cộng hưởng este H H O O O O CH3COCH2COOEt H2C OEt H3C C OEt A H B H O O H C C OEt 3 H C Bài 14: Khi xử lý axit salixylic với dung dịch n ước brom dư thì axit dễ dàng tạo thành tribromphenol. Viết cơ chế. Có thể chờ đợi phản ứng của axit m - và p-hidroxibenzoic không? BÀI GIẢI: O OH OH O O C O H OH COOH COOH Br CO2 Br2 Br Br + + Br Br - Br + + 2 H - H H Br Tạo thành  xetoaxit torng gian, loại hợp chất này dễ bị decacboxyl hóa. Đồng phân meta- khó xảy ra phản ứng vì không tạo thành  xetoaxit Đồng phân para- có thể được vì hợp chất này là  xetoaxit có nối đôi ở ,  O Br COOH Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 19
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Part 2: AMINOAXIT – AMIN – PROTEIN O O O N N N N N N Bài 1: Hợp chất hữu cơ A có 74,074% C; 8,642% H; còn lại là N. Dung dịch A trong nước có nồng độ % khối lượng bằng 3,138%, sôi ở nhiệt độ 10 0,372oC; hằng số nghiệm sôi của nước là 1,86oC. 1. Xác định công thức phân tử của A. 2. Oxi hóa mạnh A thu được hỗn hợp sản phẩm trong đó có E (axit piridin -3-cacboxilic) và F (N-metylprolin). Hãy xác định công thức cấu tạo của A và cho biết giữa E và F chất nào được sinh ra nhiều hơn, chất nào có tính axit mạnh hơn. 3. A có 1 đồng phân cấu tạo là B; khi oxi hóa mạnh B cũng sinh ra 1 hỗn hợp sản phẩm trong đó có E v à axit piperidin-2-cacboxilic. Xác định công thức cấu tạo của B. 4. Cho A và B tác dụng với HCl theo tỷ lệ mol 1:1, chất nào phản ứng dễ hơn? Viết công thức cấu tạo của các sản phẩm. BÀI GIẢI: 74,074 8,642 17,284 1. C : H : N : : 5: 7 :1 (C5H7N)n 12 1 14 k.m 3,138 1 M 1,86 100 162g / mol 81n = 162 n = 2; CTPT: C10H14N2 t 96,862 0,372 2. E F A COOH N N COOH CH3 N CH3 N E sinh ra nhiều hơn F 3. Axit piperidin -2-cacboxilic: B N H N COOH N H anabazin 4. N - N Cl Cl- H C H N 3 N Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 20
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Bài 2: Sắp xếp có giải thích sự tăng dần tính axit của: COOH COOH CH2COOH ; ; ; N COOH N (A) (B) (C) (D) BÀI GIẢI: CH2COOH COOH COOH -I1 -I -I2 O 4 < C < < -C3 N -I3 O H N-C4 (D) (C) (A) (B) Vì: - I1 < - I2 nên (C) có tính axit lớn hơn (D). (A) và (B) có N nên tính axit lớn hơn (D) và (C) (A) có liên kết hiđro nội phân tử làm giảm tính axit so với (B). Bài 3: L-Prolin hay axit (S)-piroliđin-2-cacboxylic có pK1 = 1,99 và pK2 = 10,60. Piroliđin (C4H9N) là amin vòng no năm cạnh. 1. Viết công thức Fisơ và công thức phối cảnh của L-prolin. Tính pHI của hợp chất này. + 2. Tính gần đúng tỉ lệ dạng proton hóa H 2A và dạng trung hoà HA của prolin ở pH = 2,50. 3. Tính gần đúng tỉ lệ dạng đeproton hoá A và dạng trung hoà HA của prolin ở pH = 9,70. 4. Từ metylamin và các hóa chất cần thiết khác (benzen, etyl acrilat, natri etylat và các ch ất vô cơ), hãy viết sơ đồ điều chế N-metyl-4-phenylpiperiđin. BÀI GIẢI: 1,99 10,6 1. pHI = = 6,3 2 COOH COOH COOH NH H H NH H COOH N N H H H 2. Áp dụng phương trình Henderson - Hasselbalch + K [HA][H ]  1 + H2A+  HA + H ; K1 + [H2 A ] [HA] [HA] lg + = pH – pK1 = 2,50 – 1,99 = 0,51 Suy ra: + = 3,24 [H2 A ] [H2 A ] Vậy ở pH = 2,50 dạng trung hoà chiếm nhiều hơn dạng proton hóa 3,24 lần. Hay tỉ lệ giữa dạng proton hóa và dạng trung hoà là 0,309 + [A ] [A ] 3. H2A + A  ; suy ra lg = pH pK2 = 9,70 10,60 = 0,90 HA HA Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 21
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học [A ] 1 => = 0,126  HA 8 1 Vậy ở pH = 9,7 tỉ lệ giữa dạng đeproton h óa và dạng trung hoà là . 8 4. 2 CH2=CH-COOC2H5 CH2-CH2-COOC2H5 CH3NH2 CH3-N CH2-CH2-COOC2H5 C2H5ONa O O 1. OH- COOC H + o 2 5 2. H3O , t N N CH3 CH3 O o +Br2/Fe, t Br Mg MgBr etCeOOC2H5 O OH N C6H5 C6H5 C6H5 1. C6H5MgBr o o CH3 H2SO4, 170 C H2, Ni, t + N 2. H3O N N N CH3 CH3 CH3 CH3 Bài 4: Hãy cho biết các sản phẩm của sự thủy phân trong môi trường axit của các chất CH3CONH2 , O O N CH3 O H2O 2. CH -COOCH CH3-COOH + CH3OH 3 3 + H , tO BÀI GIẢI: H2O + CH -CONH CH3-COOH 3 2 + + NH4 H , tO O O H2O + CH3-NH2-CH2-COOH + HOCH2COOH + N H , tO O CH 3 . Bài 5: Hợp chất A (C5H11O2N) là một chất lỏng quang hoạt. Khử A bằng H2 có xúc tác Ni sẽ được B (C5H13N) quang hoạt. Cho B tác dụng với axit HNO 2 thu được hỗn hợp gồm ancol C quang hoạt và ancol tert-amylic (2-metyl-2-butanol). Xác định công thức cấu tạo của A. Dùng công thức cấu tạo, viết phương trình các phản ứng tạo thành B, C và ancol tert-amylic từ A. BÀI GIẢI: Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 22
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học CH3 CH CH2 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH3 CH CH2 CH3 + CH2NO2 CH2NH2 CH2 H O CH2OH H2/ Ni HNO2 2 (A) Chuy * ển vị + H O OH CH CH CH CH ChuyÓn vÞ 2 3 2 3 CH3 C CH2 CH3 + CH3 C CH2 CH3 CH 2 CH3 CH3 Bài 6: Từ benzen hoặc toluen và các chất vô cơ tổng hợp được các dược chất sau: Axit 4-amino-2-hidroxibenzoic; axit 5-amino – 2,4 – dihidroxibenzoic. BÀI GIẢI: COOH NO2 NH2 OH - OH HNO3 Sn/ HCl HNO2 CO2,OH 0 0 H2SO4, t t ,p NO2 NH2 NH2 NH2 COOH COOH COOH NH2 OH OH OH OH Sn /HCl HNO 2 CO2,HO HNO3 0 0 t , p H2SO4, t O2N H2N NH2 OH OH OH OH hoặc CH3 CH3 COOH COOH COOH NO2 NO2 NH2 OH HNO K Cr O Sn / HCl 3 2 2 7 HNO2 0 H+ H2SO4, t NO2 NO2 NH2 OH COOH COOH HNO OH OH 3 Sn / HCl H2SO4 O N 2 H2N OH OH Bài 7: a. Dùng công thức cấu tạo, hãy hoàn thành sơ đồ tổng hợp sau đây: C6 H 5 NH 2 HOSO2 Cl NH3 COCl2 + CH3OH  C2H3O2Cl  B  C8H8O4NSCl  D HO3  C6H8O2N2S. b. Giải thích hướng của phản ứng tạo thành C8H8O4NSCl và C6H8O2N2S. BÀI GIẢI: a. COCl2 + CH3OH  CH3O-COCl Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 23
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học NHCOOCH3 NHCOOCH3 NHCOOCH3 NH2 C H NH + 6 5 2 HOSO2Cl NH3 H3O CH3OCOCl d SO2Cl SO2NH2 SO2NH2 (B) (C) (D) (E) b. –NHCOOCH3 định hướng o, p; do kích thước lớn, tác nhân lớn nên vào vị trí p. –NHCOOCH3 este-amit thủy phân thành CO2 , còn – SO2NH2 bền hơn. Bài 8: TRF là tên viết tắt một homon điều khiển hoạt động của tuyến giáp. Thủy phân ho àn toàn 1 mol TRF thu được 1 mol mỗi chất sau: N CH2-CH-COOH NH ; ; HOOC-CH-CH -CH-COOH ; 3 2 2 NH2 COOH N NH2 N (Pro) (Glu) (His) H H Trong hỗn hợp sản phẩm thủy phân không hoàn toàn TRF có dipeptit His -Pro. Phổ khối lượng cho biết phân tử khối của TRF là 362 đvC. Phân tử TRF không chứa vòng lớn hơn 5 cạnh. 1. Hãy xác định công thức cấu tạo và viết công thức Fisơ của TRF. 2. Đối với His người ta cho pKa1 = 1,8 ; pKa2 = 6,0 ; pKa3 = 9,2. Hãy viết các cân bằng điện ly và ghi cho mỗi cân bằng đó một giá trị pKa thích hợp. Cho 3 biểu thức: pHI = (pKa1+pKa2+pKa3) : 3 ; pHI = (pKa1+pKa2) : 2 ; pHI = (pKa2+pKa3) : 2 ; biểu thức nào đúng với His, vì sao? 3. Hãy đề nghị sơ đồ phản ứng với đầy đủ điều kiện để tổng hợp axit (D, L) – glutamic từ hidrocacbon chứa không quá 2 nguyên tử cacbon trong phân tử. BÀI GIẢI: 1. * Từ dữ kiện thủy phân suy ra 2 công thức Glu -His-Pro và His-Pro-Glu (đều có 1 nhóm –CO – NH2) * Từ M = 362 đvC suy ra có tạo ra amid v òng (loại H2O) * Từ dữ kiện vòng 5 cạnh suy ra Glu là aminoaxit đầu N và tạo lactam 5 cạnh, còn Pro là aminoaxit đầu C và tạo nhóm – CO – NH2. Vậy cấu tạo của TRF: HN CH CO-NH CH CO N CH CO-NH2 CH2 O N NH Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 24
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Công thức Fisơ: CO NH2 CO N H CO NH H NH H CH2 O N NH 2. Cân bằng điện ly của His: COOH COO COO COO + + + H N H H 3 + H3N + H3N H + H2N H -H -H -H CH 2 CH2 CH2 CH2 (1) (2) (3) + + HN HN N N NH NH NH NH (+2) 1,8 (+1) 6,0 (0) (-1) (hoặc viết 3 cân bằng riêng rẽ; không cần công thức Fisơ) * pHI = (pKa2 + pKa3) : 2 là đúng, vì phân tử His trung hòa điện (điện tích = 0) nằm giữa 2 cân bằng (2) v à (3) 3. Tổng hợp axit (D,L)-glutamic HCN CO, H  2 HCN, NH3 HC  CH  NC – CH = CH2 xt, t0 NC – CH2– CH2– CH=O  1) H2O, OH N C CH2 CH2 CH C N + HOOC CH2 CH2 CH COOH 2) H3O NH2 NH2 Bài 9: Thủy phân hoàn toàn một hexapeptit M thu được Ala, Arg, Gly, Ile, Phe và Tyr. Các peptit E (chứa Phe, Arg) và G (chứa Arg, Ile, Phe) được tạo thành trong số các sản phẩm thủy phân không ho àn toàn M. Dùng 2,4-dinitroflobenzen xác định được amino axit Ala. Thủy phân M nhờ tripsin thu được tripeptit A (chứa Ala, Arg, Tyr) và một chất B. a. Xác định thứ tự liên kết của các amino axit trong M. b. Amino axit nào có pHI lớn nhất và amino axit nào có pHI nhỏ nhất? Biết cấu tạo chung của các amino axit l à H2N-CHR-COOH AA’: Ala Arg Gly Ile Phe Tyr R : CH3 (CH2)3NHC(=NH)NH2 H CH(CH3)C2H5 CH2C6H5 p-HOC6H4CH2 Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 25
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học BÀI GIẢI: a. Hexapeptit M có đầu N là Ala. Thuỷ phân M nhờ tripsin xác định được tripeptit là: Ala – Tyr – Arg. Dipeptit E có cấu tạo Arg-Phe. Tripeptit G có cấu tạo: Arg-Phe-Ile. Do vậy amino axit đầu C là: Gly. Ala –Tyr – Arg Arg – Phe Arg – Phe – Ile Gly Vậy cấu tạo của M: Ala – Tyr – Arg – Phe – Ile – Gly. b. pH lớn nhất: Arg, vì có nhóm guanidin (có 3 nguyên tử N) I pH nhỏ nhất: Phe, vì có nhóm phenyl. I Bài 10: Isoleuxin được điều chế theo dãy các phản ứng sau (A, B, C, D là kí hiệu các chất cần tìm): 0 1. KOH Br2 t NH3 (C2H5OOC) 2 CH 2 A B  C  D  Isoleuxin CH3CH2 CH CH3   C2H5ONa 2. HCl Br Hãy cho biết công thức cấu tạo của các chất A, B, C, D và Isoleuxin. BÀI GIẢI: o CHCHCHBrCH (CHOOC)CH2 5 2 2 A  1.KOH B  C  t D  NH 3 Isoleuxin 3 2 3 C2 H 5 ONa 2.HCl Bài 11: Người ta phân lập được một tetrapeptit (peptit A) từ prothrombin người. Cấu tạo của peptit A được tiến hành xác định như sau: a. Bằng phương pháp Edman thì nhận được trình tự aminoaxit của peptit A là Leu-Glu-Glu-Val. b. Để tiếp tục xác định cấu tạo, người ta tiến hành điện di trên giấy ở pH 6,5 peptit A và một peptit tổng hợp B (cũng có trình tự aminoaxit là Leu-Glu-Glu-Val) thì lại nhận được quãng đường di chuyển không giống nhau, cụ thể như hình dưới đây: Peptit A 2,5 Peptit B 1,7 0 1 2 3 đơn vị độ dài Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 26
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học c. Khi thuỷ phân hai peptit A và B bằng HCl 6N ở 110oC, thì cả A và B đều cho Leu(1), Glu(2), Val(1); nhưng khi thuỷ phân bằng kiềm thì peptit B cho Leu(1), Glu(2), Val(1) còn peptit A cho Leu(1), X(2), Val(1). Hãy giải thích các kết quả thực nghiệm để xác định cấu tạo của X và gọi tên X theo danh pháp IUPAC. BÀI GIẢI: Xác định cấu trúc của X - Phương pháp Edman thực hiện ở pH thấp,biết được trình tự là Leu-Glu-Glu-Val. - Điện di ở pH 6,5 cho thấy peptit A dịch chuyển nhanh h ơn về phía cực dương(+), chứng tỏ A có điện tích âm lớn hơn B,tính axit của A lớn hơn B. - Khi thuỷ phân trong môi trường HCl 6N ở 110oC thì cả A và B đều thu được Leu(1), Glu(2) và Val(1). Kết hợp với phương pháp Edman ở trên cho thấy các quá trình này thực hiện ở môi trường axit mạnh,pH thấp.Ở pH thấp phân tử X bị đecacboxyl hoá,loại CO2 mất đi 1 nhóm –COOH. - Khi thuỷ phân bằng kiềm peptit A tạo ra Leu(1),X(2) v à Val(1),trong môi trường kiềm không có quá trình decacboxyl hoá nên nhận được X(2). - Kêt hợp các kết quả trhí nghiệm cho thấy X có th êm 1 nhóm –COOH so với Glu tức là khi loại 1 nhóm –COO thì X chuyển thành Glu. X HOOC CH2 CH2 CH COOH CO2 NH2 VËy X : HOOC CH CH2 CH COOH COOH NH2 Gọi tên: Axit 3-aminopropan-1,1,3-tricacboxylic Bài 12: Hợp chất A(C6H12N2O2) quang hoạt, không tan trong axit loãng và bazơ loãng, phản ứng với HNO2 trong nước tạo thành B (C6H10O4). Khi đun nóng B dễ dàng mất nước chuyển thành C (C6H8O3). Hợp chất A phản ứng với dung dịch brom và natri hydroxit trong nước tạo thành D (C4H12N2), hợp chất này phản ứng với HNO2 khi có mặt axit clohydric cho metyletylxeton. 1. Hãy xác định công thức cấu tạo của A, B, C, D v à gọi tên các hợp chất tạo thành. 2. Hợp chất A có thể có cấu trúc như thế nào? Dùng công thức Fisơ để mô tả. BÀI GIẢI: 1. A phải là diamit nên có thể viết như sau: NH CONH2 Br ; OH- 2 2 C H C6H12N2O2 C4H8 4 8 H2O CONH2 NH2 D D là diamin, deamin hóa khi phản ứng với HNO2 và chuyển vị giống như pinacolin. Như vậy có thể viết như sau: Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 27
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học H + H HNO2 H H H H3C C C CH3 H3C C C CH3 CH3COCH2CH3 -H2O NH2 NH2 OH OH 2,3-diaminobutan Như vậy hợp chất A là diamit của axit 2,3-dimetylsucxinic có thể tồn tại ở dạng quang hoạt, phản ứng với axit nitrơ cho ra axit 2,3-dimetylsucxinic. O CH 3 CH3 CH3 C H CONH 2 H COOH o H3C C HNO2 t C -H O O H NOC H 2 2 HOOC H H3C C C CH3 CH3 H O anhydrit-2,3-dimetyl sucxinic 2. Công thức Fisơ: CH3 CH3 H CONH2 H2NOC H H2NOC H H CONH2 CH3 CH3 Bài 13: Tổng hợp hữu cơ 1. Hãy tổng hợp axit glutamic từ axit -xetoglutaric. 2. Hãy tổng hợp prolin từ axit adipic. BÀI GIẢI: 1. Quá trình tổng hợp như sau: + CH2COOH CH2NH2 CH2NH3 H2C H2C + H2C H2SO4 H HN3 P, Br2 H2C H2C COOH H2C COOH CH2COOH C CH H2 (A) Br (B) OH- NH COOH Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 28
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học 1)SOCl2 2)NH3 Br2 / KOH hoặc: HOOC(CH2 ) 4 COOH H 2 NCO(CH 2 ) 4 COOH  A rồi tiếp tục như trên 2. Quá trình tổng hợp như sau: COOH COOH COOH COOH CN COOH CO C + C CHNH2 HCN H3O -CO2 NH2 NH NH3 2 to (CH2)2 (CH2)2 (CH2)2 CH2 COOH COOH COOH CH2 COOH Bài 14: Peptit A có khối lượng phân tử 1007. Thuỷ phân hoàn toàn bằng axit cho các aminoaxit sau với số mol bằng nhau: Asp, Cystin, Glu, Gly, Ile, Leu, Pro v à Tyr. Oxy hóa A với HCO2OH chỉ cho B chứa hai gốc axit cysteic (ký hiệu là Cya), là một dẫn xuất của cystein với nhóm thiol bị oxy hóa thành axit sunfonic. 1. Có bao nhiêu nhóm chứa axit sunfonic được tạo thành từ sự oxy hóa một liên kết disunfua? Thuỷ phân không hoàn toàn B cho một số di và tri-peptit (B1 – B6). Trật tự của mỗi sản phẩm thuỷ phân được xác định trong những cách sau. Aminoaxit có N cuối được xác định bằng cách xử lý peptit với 2,4 – dinitroflobenzen (DNFB) để cho DNP – peptit. Sau khi thuỷ phân hoàn toàn DNP – peptit bằng axit, thu được một DNP – aminoaxit, chất này có thể được xác định dễ dàng bằng cách so sánh với các DNP – aminoaxit chuẩn. 2. Khi xử lý B1 với DNFB rồi thuỷ phân kế tiểp bằng axit tạo thành một sản phẩm là DNP – Asp. Điều này cho thấy B1 có axit aspartic tại N cuối. Hãy viết cấu tạo đầy đủ của DNP – Asp tại điểm đẳng điện của nó (không cần hóa học lập thể). Kế đó, aminoaxit có C cuối được xác định bằng cách đun nóng peptit tại 100oC với hydrazin, chất này bẻ gãy tất cả các liên kết peptit và chuyển tất cả trừ aminoaxit C cuối thành hydrazit của aminoaxit, còn nhóm cacboxyl ở C cuối còn nguyên vẹn. Theo cách này, các aminoaxit N- và C- cuối được xác định thứ tự toàn bộ của B1 – B6 như sau: B1: Asp – Cya B4: Ile – Glu B2: Cya – Tyr B5: Cya – Pro – Leu B3: Leu – Gly B6: Tyr – Ile - Glu. Thuỷ phân B với một enzym từ Bacillus subtilis cho B7 - B9 với thành phần như sau: B7: Gly – NH2 (glyxinnamit) B8: Cya, Glu, Ile, Tyr B9: Asp, Cya, Leu, Pro 3. Viết trình tự của B8 nếu thu được DNP – Cya khi xử lý B8 với DNFB rồi thuỷ phân hoàn toàn sau đó bằng axit. 4. Nếu các aminoaxit N- và C- cuối của B9 được xác định theo thứ tự là Asp và Leu, viết trình tự của B9. Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 29
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học 5. Viết cấu tạo đầy đủ của A và chỉ rõ vị trí của liên kết disunfua. Tuy nhiên khối lượng phân tử của A tính được thì lớn hơn gía trị thực nghiệm hai đơn vị. Quan sát kỹ lưỡng hỗn hợp thu được từ sự thủy phân hoàn toàn bằng axit của A ngoài các aminoaxit tìm được lúc đầu còn có 3 đương lượng mol amoniac cũng được tạo thành. 6. Đề nghị cấu tạo điều chỉnh của A và khoanh tròn (một hay nhiều vị trí) trên cấu tạo này để cho thấy tất cả các nguồn tạo amoniac có thể có. BÀI GIẢI: 1. 2 2. Công thức cấu tạo: O O2N OH OH N H NO2 O 3. Trình tự của B8 là: Cya – Tyr – Ile – Glu. 4. Trình tự của B9 là: Asp – Cya – Pro – Leu. 5. Cấu tạo đầy đủ của A là: Cys – Tyr – Ile – Glu – Asp – Cys – Pro – Leu – Gly – NH2 6. Cấu tạo điều chỉnh của A: Cys – Tyr – Ile – Gln– Asn– Cys – Pro – Leu – Gly – NH2 Các vị trí gạch chân là các vị trí tạo amoniac. Bài 15: Phản ứng ngưng tụ giữa axit cacboxylic và amin sinh ra amit. Ví dụ: ngưng tụ axit fomic với dimetylamin sinh ra N,N-dimetylfomamit, nó có các cấu trúc cộng hưởng sau: O O CH + CH H N 3 H N 3 CH3 CH3 1. Xếp các chất N,N-dimetylfomamit (A). N-metylaxetamit (B) và propanamit (C) theo thứ tự tăng dần nhiệt độ sôi. 2. Nhóm cacbonyl thường được nhận diện bằng dải hấp thụ mạnh trong phổ hồng ngoại (IR). Vị trí vân hấp thụ phụ thuộc vào độ bền liên kết C = O. Đối với amit thì độ bền của liên kết C = O có thể được xác định dựa vào hình vẽ trên. Ví dụ: nhóm C = O của xiclohexanon cho vân hấp thụ ở 1715cm-1. Để so sánh với xiclohexanon thì các giá trị nào sau đây là phù hợp với nhóm C = O của propanamit? a) 1660cm-1 do độ dài liên kết ngắn của nhóm cacbonyl. Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 30
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học b) 1660cm-1 do độ dài liên kết dài của nhóm cacbonyl. c) 1740cm-1 do độ dài liên kết ngắn của nhóm cacbonyl. d) 1740cm-1 do độ dài liên kết dài của nhóm cacbonyl. 3. Glyxin (H2N – CH2 – COOH) là - aminoaxit. Ba phân tử glyxin có thể tạo ra tripeptit Gly–Gly–Gly thông qua phản ứng ngưng tụ tạo thành amit và kèm theo sự tách loại hai phân tử nước. Hãy viết công thức cấu tạo của tripeptit. 4. Khi - aminoaxit chứa nhoam thế thìu lúc này sẽ xuất hiện hiện tượng đồng phân quang học. Ví dụ: L–alanin và D–alanin là hai enantiome. Như vậy đối với 3 peptit glyxin, L–alanin và D–alanin ta có thể thu được bao nhiêu tripeptit? O O O H N H N H2N 2 OH 2 OH OH H H H3C H H CH3 Glyxin (Gly) L-Alanin (L-Ala) D-Alanin (D-Ala) 5. Tổng cộng có bao nhiêu đồng phân quang học từ các tripeptit trên? Hiện nay, “polyacrylamide gel with electrophoresis” (PAGE) được sử dụng rộng rãi trong việc phân tích protein và axit nucleic. Tuy nhiên một trong số những ứng dụng của keo polya mit là phân lập các hợp chất phenol bằng sắc ký bản mỏng. Các phenol có chứa các nhóm thế khác nhau thì có tính axit khác nhau. Tính axit khác nhau thì liên kết với keo PAGE càng mạnh. 6. Sắp xếp các chất sau: phenol (D), 4 – metylphenol (E) và 4–nitrophenol (F) theo thứ tự giảm dần khả năng liên kết với PAGE. Khả năng hấp thụ một chất trong phổ tử ngoại - khả kiến (UV – Vis) phụ thuộc vào số liên kết đôi liên hợp trong phân tử đó. Một hợp chất có từ 5 nối đôi liên hợp trở lên thì có xu hướng hấp thụ ánh sáng trong vùng khả kiến nên kết qủa là chúng có màu. Ví dụ phenolphtalein là một chất chỉ thị axit – bazơ thông dụng. Trong dung dịch có tính axit và trung tính nó không có màu còn trong dung dịch bazơ nó có màu đỏ tím (pH: 8,3 – 10,0) OH HO OH- H2SO4 dac G + 2 H o + 180C C , 5h H O OH O Phenolphtalein 7. Viết công thức cấu tạo của H. 8. Phenolphtalein có thể được điều chế bằng cách cho chất G phản ứng với hai mol phenol. G phải là chất nào trong số các chất dưới đây để phản ứng đạt hiệu suất cao nhất. Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 31
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học O O O O H H O H OH O O O a b c d BÀI GIẢI: 1. Thứ tự sắp xếp các chất theo nhiệt độ sôi: C > B > A. Giải thích: Từ cấu trúc cộng hưởng của amit cho thấy nó có một phần điện tích âm trên nguyên tử oxy và một phần điện tích dương trên nguyên tử nitơ. Amin bậc 1 và bậc 2 có liên kết hydro mạnh hơn amin bậc 3 (Propanamit: 79oC; N- metylaxetamit: 28oC và N,N-dimetylfomamit: -61oC). 2. Câu b 3. Gly-Gly-Gly H O H O O H O + N N H N N H N OH 3 N O H O H O d ạng lưỡng cực. 4. 27 5. Trong số đó thì 26 tripeptit có đồng phân quang học Aminoaxit không có tính quang hoạt: H2N – GGG – OH L D Aminoaxit có tính quang hoạt: H2N–GG A–OH; H2N–GG A–OH 6. Khả năng liên kết với PAGE giảm dần theo thứ tự F > D > E. 7. H là HO O O O O OH O O 8. Chất d Bài 16: Protein hiện diện trong hầu hết các tế bào sống và đóng một vai trò quan trọng trong hóa học của sự sống. Nó được tạo thành từ các đơn vị cấu trúc là các axit - - aminocacboxylic. Peptit là cac protein “thu nhỏ” với một vài aminoaxit. Liên kết peptit là các liên kết amit được hình thành từ sự ngưng tụ của nhóm amin của aminoaxit này với nhóm cacboxyl của aminoaxit kế cận. 1. Peptit nào nhận được từ phenylalanine F và alanin A? Chỉ ra cấu trúc của chúng. Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 32
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học O O O O OH OH OH OH NH NH2 2 NH2 NH2 A G L F Trong phương pháp phân tích cấu trúc peptit thì việc nhận diện aminoaxit đầu N và đuôi C đóng vai trò cực kỳ quan trọng. Phương pháp Sanger giúp ta nhận diện được aminoaxit đầu N bằng cách xử lý aminoaxit với 2,4-dinitroflobenzen trong môi trường kiềm yếu, sau đó là thuỷ phân toàn bộ chuỗi peptit với xúc tác axit. Aminoaxit đầu N sẽ tạo ra kết tủa màu vàng và dễ dàng được nhận diện bằng phương pháp sắc ký giấy. Sanger đã được trao giải thưởng Nobel năm 1958 và 1980. 2. Viết phản ứng xảy ra khi ta sử dụng tác nhân Sanger (để cho gọn ta viết aminoaxit đầu N có công thức là H2NR) để nhận diện aminoaxit đầu N. Với aminoaxit đuôi C, chứa nhóm chức –COOH tự do trong peptit được phân lập bằng cách sử dụng enzym cacboxipeptidaza để thủy phân, enzym này chỉ thủy phân aminoaxit ở cuối mạch. Đối với một tetrapeptit chứa cac aminoaxit F, A, glyxin G và leuxin L thì phương pháp thủy phân bằng enzym cacboxipeptidaza thì aminoaxit đuôi C được nhận diện là F. phương pháp Sanger cho biết aminoaxit đầu N được nhận diện là G. 3. Đề nghị công thức cấu tạo của peptit. Hãy viết các công thức cấu tạo của chúng. BÀI GIẢI: 1. Công thức của các peptit nhận được: Ph Ph O O O O H H H H N N N N OH H N OH H2N OH H2N OH H2N 2 O O O O Ph Ph FF AA FA AF 2. Phản ứng xảy ra: NO 2 NO2 O N F + 2 H NR 2 2 O2N NHR + RNH3F 3. Không thể biết được thứ tự hai aminoaxit giữa là AL hay LA nên peptit ban đầu có có thể có cấu tạo như sau: GALF hoặc GLAF. Bài 17: Coniin là hợp chất rất độc được tìm thấy trong cây độc sâm (conium maculatum). Triết gia cổ đại người Hy Lạp Socrates đã bị giết bởi chất này. Coniin là một hợp chất chứa nitơ và là một ancaloit. Xác định hóa tính và hóa lập thể của coniin bằng cách hoàn thành các chuỗi phản ứng sau. Vẽ CTCT A, B, C. Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 33
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Trong đó: Hofmann exhaustive methylation: sư metyl hóa triệt để theo Hofmann Optically active: hoạt động quang học BÀI GIẢI: Bước oxy hóa bằng KMnO4 tham khảo trong tài liệu: A. M. Castano, J.M. Cuerva, A. M. Echavarren, Tetrahedron Letters, 35, 7435-7438 (1994) Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 34
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Bài 18: Peptit là các polyamit mạch thẳng sinh ra bằng các liên kết “đuôi nối với đuôi” của các aminoaxit có cấu hình L (tức S). 1. Các dipeptit nào có thể được tạo thành bằng cách ngưng tụ L–alanin và L–phenylalanin? Sử dụng các công thức lập thể trong câu trả lời. 2. Sự kéo dài từng phần mạch peptit hầu hết luôn bắt đầu từ nguyên tử C của các aminoaxit bậc ba (sử dụng ở dạng este) liên kết với mỗi đơn vị aminoaxit kế tiếp (sử dụng ở dạng dẫn xuất thế ở Ni tơ) dẫn đến sự thay thế nguyên tử N - thế trước khi đơn vị kế tiếp được gắn vào. Dẫn xuất thế thường được sử dụng là các nhóm ankoxy cacbonyl ROCO – và dẫn xuất cacbamat của nó. Hãy giải thích lý do tại sao sự hiện diện của nhóm thế (nhóm bảo vệ) của nguyên tử nitơ amin làm trở ngại việc tạo liên kết amit với nhóm cacboxyl. a. Vì nitơ bây giờ chỉ còn có 1H ; b. Vì nhóm bảo vệ có mật độ electron ít hơn nguyên tử nitơ. ; c. Vì nhóm bảo vệ chắn sự tấn công của nhóm cacbonyl ; d. Vì sự kháng tĩnh điện ; e. Vì nó vốn đã là một amit. 3. Vẽ các công thức cộng hưởng của một nửa nhóm amit. Sử dụng các ký hiệu lập thể và các mũi tên để chỉ rõ sự chuyển dịch electron. 4. Tác nhân nào dưới đây sẽ được sử dụng để gắn nhóm benzylcacbamat vào một amin (nhóm Bergmann – Zervas). Viết phản ứng. a. C6H5CH2OCONH2, b. C6H5CH2OCO2CH3, c. C6H5CH2OCO2C(CH3)3, d. C6H5CH2OCOCl, e. C6H5OCOCl 5. Việc loại nhóm bảo vệ ankoxycacbonyl thường kèm theo phản ứng cắt mạch dưới tác dụng của các axit theo sơ đồ: Xếp khả năng tăng dần tính hoạt động của các cacbamat sau đây dưới tác dụng của axit: BÀI GIẢI: 1. Công thức cấu tạo các peptit có thể có: Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 35
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Các dipeptit vòng (dixeto piperazin) cũng được chấp nhận: 2. Câu trả lời tốt nhất là b và e 3. 4. Tác nhân e (benzylclofomiat) sẽ phản ứng với amin theo sơ đồ sau: 5. Nếu chúng ta giả thiết trạng thái chuyển tiếp có tạo thành ion cacboni thì chất nào tạo thành ion cacboni dễ dàng nhất thì tính bền cũng tỉ lệ thuận với khả năng đó. Trong chất D thì có sự giải toả electron mạnh nhất: và khó nhất ở A: Giải thích tương tự ta thấy cation tạo thành từ B bền hơn C. Như vậy thứ tự sẽ là: D > B > C > A Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 36
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Bài 19: Công thức cấu tạo của các chất A và B trong sơ đồ điều chế nhựa melamin sau: Xianogen clorua  A  NH3 Xianuramit (melamin)  CH2 O B NH2 N N H2N N NH2 BÀI GIẢI: NHCH Cl NH2 2 NH HCHO N N 3 N N N N Cl C N CH HN N NHCH Cl N Cl H2N N NH 2 2 2 n Bài 20: Cho sơ đồ sau: HCl OH NaSH 1.H3 O (-)-Serin  A  B(C H Cl NO )  C(C H Cl NO )  D(C H NO S)  E CH3 OH 4922 4822 492 2.OH Viết công thức Fisơ của E và cho biết cấu hình tuyệt đối (R/S) của nó. BÀI GIẢI: Sơ đồ phản ứng PCl5 HO CH CH COOH 2 HO CH2 CH COOCH3 Cl CH2 CH COOCH3 NH 2 NH3Cl NH3Cl Cl CH2 CH COOCH3 HS CH2 CH COOCH3 HS CH2 CH COOH NH2 NH2 NH2 Công thức chiếu Fischer của E (cystein) E có cấu hình R vì độ hơn cấp của -CH2SH > -COOH COOH R H H2N CH2SH Bài 21: Sau khi xử lí hỗn hợp lõi ngô hoặc vỏ trấu có chứa pentozan (C5H8O4)n với dung dịch axit clohiđric 12% rồi tiến hành chưng cất, nhận được chất lỏng A (C5H4O2) màu vàng có mùi thơm. Cho A phản ứng với KOH rồi axit hóa thì nhận được B (C5H4O3) và C (C5H6O2). Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 37
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học a. Viết phương trình phản ứng thuỷ phân pentozan tạo thành A và công thức của A, B, C. b. Viết phương trình phản ứng của B tác dụng với C khi có xúc tác axit. c. Hãy trình bày điều kiện nitro hoá A để nhận được D (C5H3NO4). d. Viết phương trình phản ứng của D tác dụng với: (I) ; (II). O O NH H2N-N NH S S (I) O (II) BÀI GIẢI: 1. Trong lõi ngô và vỏ trấu có chứa pentozan, khi đun nóng với dung dịch HCl 12% chuyển thành pentozơ rồi tách nước cho fufurol CHO - 3H O (C5H8O4)n HCl 12% 2 (CHOH)3 CHO O CH2OH A(C5H4O2) KOH 2 CHO CH2OH COOK O A O C O H O+ COOK 3 COOH O O B b. H+ COOH + CH2OH COOCH2 O O O O c. Để nitro hoá A cần phải bảo vệ nhóm anđehit bằng (CH 3CO)2O (CH3CO)2O CHO CH(OCOCH3)2 O O Thực hiện phản ứng nitro hoá, sau đó thuỷ phân để phục hồi nhóm -CHO HNO + 3 H3O CH(OCOCH3)2 O2N CH(OCOCH3)2 O2N CHO O O O D d. Phản ứng của D với I và II Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 38
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học O H2N N O O2N CHO O2N CH N N O NH O O NH D I O O O NH NH O N CHO O2N CH S 2 S O S O II S Bài 22: Geniposit (hình dưới) là một hợp chất được tách ra từ quả dành dành. Thuỷ phân geniposit sinh ra hai sản phẩm là genipin và D-glucozơ. Genipin tham gia phản ứng tạo màu với gelatin (đây là cơ sở để phát hiện dấu vân tay trong kỹ thuật hình sự). Hãy viết sơ đồ phản ứng tạo genipin và phản ứng của genipin với một aminoaxit để giải thích hiện tượng trên COOCH3 O HOH C 2 O HO O HO CH2OH OH BÀI GIẢI: Phản ứng thuỷ phân geniposit thu được genipin và D-glucozơ COOCH3 COOCH3 OH O HO O HOH C + 2 O O OH HO HOH C HO O 2 OH OH HO CH2OH OH Gelatin (có trong da) cấu tạo từ các polipeptit, lấy đại diện là một aminoaxit như glyxin, ta có phương trình: COOCH3 COOCH3 + H2N-CH2-COOH - O N-CH2 COOH HOH C HOH C 2 OH 2 OH sản phẩm có màu để phát hiện dấu vân tay trong kỹ thuật h ình sự. Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 39
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Part 3: CACBOHIDRAT - POLYME O O O OCH 2 CH2 O O H2C CH2O O n CACBOHIDRAT Bài 1: Viết sơ đồ phản ứng oxi hóa D-glucozơ tạo thành axit anđonic và axit anđaric, công th ức Haworth các mono và đi γ-lacton của chúng và gọi tên các lacton ấy. BÀI GIẢI: O CHO COOH C OH OH CH2OH OH OH HO HO HO Br2 H2O O OH OH O OH O OH OH OH CH OH 2 CH2OH CH2OH HNO3 axit gluconic D- -gluconolacton COOH COOH OH COOH OH OH O OH O O O HO OH O OH HO O O OH O OH OH OH 1,4-lacton cña axit glucaric 1,4:3,63,6-ddiillactonactonc ñcaủaax axitit gl uglucariccaric COOH 1,4-lacton của axit glucaric 3,6-lactoncña axit glucaric 3,6-lacton của axit glucaric Bài 2: Hợp chất X là một đường ba (tri – saccarit) có chủ yếu trong các thức ăn làm từ hạt bông. Hợp chất X không phản ứng với dung dịch Benedict cũng như không đối quang. Sự thuỷ phân xúc tác axit tạo ra ba đường D – hexozơ khác nhau A, B và C. Tất cả các hợp chất A và B cũng như hợp chất I (xem dưới đây) đều cho cùng một osazon khi phản ứng với lượng dư phenylhydrazin trong môi trường axit. Hợp chất C phản ứng với axit nitric tạo thành một hợp chất D không có tính quang hoạt (không triệt quang). Để thiết lập quan hệ giữa cấu hình giữa D – glyxerandehit và C, chất đường andehit 4 cacbon (andotetrozơ) trung gian khi bị oxy hóa bởi axit nitric không tạo th ành được một hợp chất meso. Khi A được xử lý bởi axit nitric tạo thành axit aldaric có tính quang hoạt. Cả A và B đều phản ứng với 5 mol HIO4; A tạo thành 5 mol axit metanoic (axit fomic) và 1 mol metanal (fomandehit), trong khi đó B tạo thành 4 mol axit metanoic, 1 mol metanal và 1 mol CO2. Cả A và B có liên quan với 1 andotetrozơ, andotetrozơ này là một đồng phân không đối quang (diastereoiso mer) của chất mà C có tương quan. Sự metyl hóa của X rồi thủy Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 40
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học phân kế tiếp tạo thành 2,3,4-tri-O-metyl-D-hexozơ (E) (chuyển hóa từ A); 1,3,4,6-tetra-O-metyl-D- hexozơ (F) (chuyển hóa từ B) và 2,3,4,6-tetra-O-metyl-D-hexozơ (G) (chuyển hóa từ C). 1. Xác định công thức chiếu Fischer của A, B, C và D. 2. Vẽ đầy đủ công thức chiếu Haworth tương ứng để chỉ rõ kích thước vòng và hóa học lập thể tuyệt đối của E, F và G. 3. Viết công thức chiếu Haworth của X. BÀI GIẢI: - Hợp chất X là một tri-saccarit, không phản ứng với dung dịch thuốc thử Benedict, không quang hoạt. Điều này cho thấy X là một đường không khử và vì vậy chỉ có các liên kết axetal và xetal tồn tại ở tất cả các cacbon anome. - Trong ba monosaccarit thì A và B cho cùng một osazon như vậy có hóa học lập thể như nhau tại C-3; C-4 và C-5 (và C-6). - A và B cũng khác với hợp chất I (là D-mannozơ) tuy cho cùng một osazon và như vậy một trong số đó phải là C-2 epime của D-mannozơ (là D-glucozơ) và chất kia phải là đường xeton tương ứng ở C-2 (như D- fructozơ) (Suy luận này được kiểm nhận sau này bằng các phản ứng cắt mạch oxy hóa). - Hợp chất C, sau phản ứng với axit nitric tạo một axit dicacboxylic không quang h oạt là axit andaric D. Axit andaric như vậy có thể có hai dạng: là AA1 (D) và AA2 - Andotetrozơ tạo thành trước C (cũng như trước D) không cho một hợp chất meso sau phản ứng với axit nitric và như vậy buộc phải là D-threozơ: CHO COOH H OH H OH Meso H OH H OH CHO CH2OH COOH H OH CH2OH CHO COOH HO H HO H doi xung H OH H OH CH2OH COOH Như vậy axit andaric D tạo thành từ C nêu trên là AA1 và như vậy C phải là D-galactozơ. Hợp chất A phản ứng với 5 mol axit HIO4 để tạo ra 5 mol axit metanoic (axit fomic) và một mol metanal (fomandehit) cho phép đề nghị A là một andohexozơ trong khi đó B phản ứng với 5 mol HIO4 tạo được 3 mol axit metanoic, 1 mol metanal và 1 mol CO2 giúp dự đoán nó là một xetohexozơ. Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 41
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Các hợp chất A và B có liên hệ với một tetrozơ khônggiống như C (liên quan với D –erithreozơ). Tetrozơ liên quan đến A và B vì thế phải có cấu tạo sau đây và A là D – glucozơ còn B là D – fructozơ. CHO CH2OH CHO CHO H OH O H OH H OH HO H HO H HO H H OH H OH H OH HO H H OH H OH H OH CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH D-Glucose D-Fructose D-Galactose - Metyl hóa X rồi thuỷ phân kế tiếp tạo thành E, F và G dưới đây: E chuyển hóa từ A CHO CH2OH H OCH3 O OH H H3CO H H CH3O H H OCH3 OCH H H OH 3 H OCH3 CH2OH F chuyển hóa từ B CH2OCH3 O OCH3 H O CH3O H H CH 3O H OCH3 H CH2OCH3 H OCH3 H OCH3 CH2OCH3 Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 42
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học G chuyển hóa từ C CHO CH2OCH3 H OCH3 O OH OCH3 H3CO H OCH3 H H3CO H H OH H H CH2OCH3 H OCH3 Trong sự metyl hóa, chỉ các nhóm hydroxyl không tham gia vào sự hình thành axetal/xetal (hoặc nội phân tử hoặc liên phân tử) mới bị ete hóa. Từ dữ kiện metyl hóa, chỉ E có hai nhóm hydroxyli tự do có thể liên kết với các cacbohydrat khác. Như vậy A phải là cacbohydrat trung tâm. Các kết qủa này chỉ ra rằng trật tự của các monosaccarit trong X là C-A-B (hay B-A-C). Nếu: A5 biểu thị dạng furanozơ (vòng 5 cạnh) của cacohydrat A. A6 biểu thị dạng pyranozơ (vòng 6 cạnh) của cacbohydrat A. B5B biểu thị dạng furanozơ (vòng 5 cạnh) của cacbohydrat B.v.v thì saccarit X có thể được biểu thị là C6 – A6 – B5 Một trong 4 cấu tạo khác nhau có thể có của X: CH2OH OH O H H OH H H O CH2 H OH O H H H OH H OH O O CH2OH H OH OH H H HOH2C H OH Tri-saccarit X Ghi chú: Bản chất của các liên kết anome là không thiết yếu trong đề bài. Sự sắp xếp các liên kết của A với B và C cũng có thể được đảo lại (liên kết 1,1’ giữa C và A và liên kết 1,6 giữa A và B. Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 43
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Bài 3: Các cacbohydrat thiên nhiên đều được tạo thành từ phản ứng quang hợp trong thực vật. Tuy nhi ên một số cacbohydrat không gặp trong thiên nhiên có thể được tổng hợp nhân tạo trong phòng thí nghiệm. Sau đây sẽ trình bày sơ đồ điều chế L – ribozơ (hợp chất I): B MeOOC O HO CO2Me o O + 100 C ong han kin A OsO4 HO CO2Me MeOOC Me2C(OMe)2 + H , CH3COCH3 O O O CO2Me O CO2Me enzym pig liver O O CO2Me D (spc) F + O3; MeOH O O CO2Me O MeO C O CO2 2 H O O O E (spp) CO2Me MCPBA CO2M e O O O CO2Me HO CH2OH H3O 1) MeOH/H+ O + H 2) LiAlH4 sau do H2O OH OH O O I G Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 44
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học 1. Hợp chất A có công thức phân tử C10H10O5. Viết công thức cấu tạo A. 2. Trong các mệnh đề liên quan đến việc chuyển hoá từ A thành C sau đây thì mệnh đềD nào đúng, mệnh đề nào sai? a) OsO4 là tác nhân oxy hóa trong phản ứng chuyển A thành B. b) MeOH là sản phẩm phụ trong phản ứng chuyển hóa B thành C. c) Proton đóng vai trò xúc tác trong phản ứng chuyển hóa B thành C. d) C có thể được tạo thành với hiệu suất thấp khi không có Me2C(OMe)2 Enzym pig liver esteraza có thể thủy phân este thDành axit cacboxylic. Thuỷ phân C bằng enzym pig liver 20 o esteraza sinh ra hỗn hợp D và E trong đó E là sản phẩmchính. Góc quay cực của hỗn hợp là: [] D = -37,1 20 o còn của E tinh khiết là [] D = 49 . 3. Tính tỉ lệ D/E (theo số mol) trong hỗn hợp phản ứng. 4. Phản ứng của F với axit m – clopebenzoic (MCPBA) sinh ra từ sản phẩm G. Chỉ ra rằng các mệnh đề sau đây là đúng hay sai: a) Bản chất của phản ứng là sự oxy hóa F. b) Nguyên tử oxy thêm vào có nguồn gốc từ MCPBA. c) Tỉ lệ của hai hợp chất C1 – (R) và C1 – (S) trước và sau phản ứng không thay đổi. 1 Công thức phân tử của H là C9H16O5. Các gía trị phổ NMR của H cho dưới đây: HNMR (CDCl3)  1,24 (s, 3H); 3,24 (m, 1H); 3,35 (s, 3H); 3,58 (m, 2H); 4,33 (m, 1H); 4,50 (d, J = 6Hz, 1H); 4,89 (s, 1H). 5. Viết công thức cấu tạo của H. 6. Xác định cấu hình tuyệt đối của C1; C2; C3: C4 của hợp chất I. 7. Trong công thức chiếu Fischer của I (L – ribozơ) thì các chữ cái P, Q, R, S, T và U đại diện cho những nhóm chức nào? CHO P Q R S T U CH2OH Disaccarit là hợp chất được tạo thành từ hai đơn vị monosaccarit bởi liên kết glycozit. Polisaccarit chứa từ 10 đến vài ngàn đơn vị monosaccarit. Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 45
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Ví dụ về disaccarit cho dưới đây: H OH H O HO H H H OH H OH OH O liên kết glycozit H O H OH H OH OH H 8. Có bao nhiêu đồng phân dia tạo thành từ pentasaccarit J nếu nó được tạo thành từ 5 đơn vị D glucozơ: H OH H O H O H O H H OH OH H 5 BÀI GIẢI: 1. O CO2Me CO2Me 2. Tất cả đều đúng 3. 12,1 : 87,9 hay 12,2 : 87,8 4. a, b đúng; câu c sai Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 46
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học 5. MeO CH2OH O O 6. C1, 2, 4: S C3: R 7. CHO HO H HO H HO H CH2OH 8. 25 Bài 4: a) Đề nghị một hay nhiều cấu tạo vòng với hóa lập thể có thể có của (D) – Tagalozơ trong dung dịch bằng công thức chiếu Harworth: CH2OH O HO H HO H H OH CH2OH (D) – Tagalozơ b) Hai sản phẩm với cùng công thức phân tử C6H10O6 thu được khi D – arabinozơ được cho tác dụng với natri xianua trong môi trường axit rồi thủy phân kế tiếp cũng trong môi trường axit. Viết cấu tạo kèm hóa học lập thể có thể có của hai hợp chất và chúng được tạo thành như thế nào? Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 47
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học CHO HO H 1) NaCN / H+ + o HO H 2) H3O /t H OH CH2OH (D) – arabinozơ c) Khi một disaccarit (có tính khử) là turanozơ được đem thủy phân, thu được D–glucozơ và D–fructozơ với số mol bằng nhau và bằng số mol saccarit đã dùng. Metyl hóa turanozơ với metyl iodua có mặt bạc oxit rồi thuỷ phân kế tiếp tạo thành 2,3,4,6–tetra–O–metyl–D–fructozơ. Hãy đề xuất cấu tạo có thể có của turanozơ mà không cần xác định hóa học lập thể tại các vị trí anome. BÀI GIẢI: a) Các công thức chiếu Harworth có thể có của Tagalozơ: CH OH CH OH (OH) 2 O 2 O OH (CH2OH) OH OH OH OH H OH (CH2OH) OH CH2OH (OH) H H H H b) Các phản ứng xảy ra: CHO CHO CHO H OH HO H HO H + 1) NaCN/H HO H HO H HO H + H OH H OH H OH H OH H OH CH2OH CH2OH CH2OH CHO COOH CH2OH H OH H OH H O HO H HO H -H2O H H OH H OH OH H OH H OH H OH CH OH + o CH OH 2 H3O /t 2 + + CHO COOH H OH H OH CH2OH HO H HO H -H2O H O H OH H OH OH OH O H OH H OH CH2OH CH2OH OH H H OH c) Công thức cấu tạo có thể có của turanozơ (không chú ý đến mặt lập thể tại các vị trí anome): Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 48
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học O HO OH(CH2OH) HOH 2C OH CH2OH(OH) O HO HO O OH Bài 5: Lactozơ (đường sữa) được sản xuất ở hầu hết các trang trại trên khắp đất nước Hà Lan, nó được sản xuất từ váng sữa (sản phẩm phụ trong qúa trình sản xuất phomát). Lactozơ có nhiều ứng dụng rộng rãi trong thức ăn cho trẻ em và trong các loại dược phẩm. Nó là một disaccarit được hình thành từ một đơn vị D – galactozơ và D – glucozơ. Công thức chiếu Haworth của nó được chỉ ra dưới đây. Phía bên trái của công thức là đơn vị D – galactozơ. CH2OH OH O OH O OH OH OH O OH OH 1. Hãy vẽ công thức chiếu Fischer cho D – galactozơ và D – glucozơ. Sự thủy phân lactozơ trong môi trường axit dẫn đến sự tạo thành D –galactozơ và D – glucozơ. 2. Dựa vào công thức của lactozơ hãy chỉ ra: a) Nguyên tử oxy mà ở đó sẽ có thêm proton sau khi lactozơ bị thuỷ phân b) Liên kết C- O nào bị phá vỡ trong phản ứng thuỷ phân c) Nguyên tử cacbon nào sẽ bị khử khi phản ứng với thuốc thử Fehling Sự thủy phân lactozơ có thể kết hợp được với phản ứng hydro hóa khi ta sử dụng xúc tác kim loại, điều này dẫn đến sự tạo thành ancol đa chức là sorbitol và galactitol, chúng cũng đã được biết dưới hai cái tên tương ứng là gluxitol và dulcitol. 3. Hãy vẽ công thức chiếu Fischer của hai ancol đa chức này và cho biết chúng có hoạt động quang học hay không? Trong công nghiệp, qúa trình sản xuất lactozơ chịu phản ứng đồng phân hóa thành lactolozơ, đây là một loại dược phẩm dùng để chữa các bệnh về ruột. Sự hydro hóa lactozơ dẫn đến lactitol, một poliol – C12 với ít calori và có độ ngọt cao. Cả hai qúa trình này đều được thực hiện ở Hà Lan. 4. a) Vẽ công thức Haworth của lactolozơ (lưu ý rằng phần glucozơ trong lactozơ đã bị đồng phân hóa thành fructozơ). b) Vẽ công thức chiếu Haworth của lactitol. Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 49
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học BÀI GIẢI: 1. Công thức cấu tạo của D – galactozơ và D – glucozơ là: CHO CHO H OH H OH HO H HO H H OH HO H H OH H OH CH2OH CH2OH D – glucozơ D – galactozơ 2. a c CH2OH OH O OH O OH OH OH O b OH OH 3. CH2OH CH2OH H OH H OH HO H HO H H OH HO H H OH H OH CH2OH CH2OH Sorbitol (hoạt động quang học) Galactitol (không hoạt động quang học) 4. CH2OH OH CH2OH O O OH O OH O OH OH OH CH2OH OH OH CH OH OH O 2 OH OH OH CH2OH Lactitol Lactolose (f uranose) CH2OH OH OH O CH2OH O OH OH OH O OH Lactolose (pyranose) Bài 6: Một monosaccarit A có khối lượng phân tử là 150Da. Khi xử lý A với NaBH4 thì sinh ra hai đồng phân lập thể B và C không có tính quang hoạt. 1. Vẽ công thức cấu tạo của A, B và C bằng cách sử dụng công thức chiếu Fischer. 2. Xác định cấu hình cấu hình tuyệt đối của các chất từ A đến C bằng cách sử dụng hệ danh pháp CIP (Cahn – Ingold – Prelog). 3. Hãy xác lập mối quan hệ về mặt lập thể giữa các đồng phân quang học của B. Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 50
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học BÀI GIẢI: 1 – 2. CH OH CH2OH CH2OH 2 S S S H OH H OH H OH S R O H OH HO H R R R H OH H OH H OH CH OH CH OH 2 2 CH2OH A B C Một monosaccarit có công thức chung là Cn(H2O)n. Tất nhiên, với khối lượng phân tử là 150Da thì công thức chỉ có thể là C5(H2O)5. Sau phản ứng khử thì B và C là hai đồng phân duy nhất không hoạt động quang học. Hai sản phẩm này có thể được coi là tiền chất của A. Nếu hai nhóm chỉ khác nhau ở khả năng quang học thì đồng phân R sẽ có khả năng hình thành cao hơn đồng phân S 3. CHO CHO H OH H OH diastereomers H OH HO H H OH H OH CH2OH CH2OH diastereomers diastereomers diastereomers diastereomers CHO CHO HO H H OH H OH enantiomers H OH H OH HO H CH OH CH2OH 2 Bài 7: Từ một monosaccarit, hãy viết các phương trình phản ứng điều chế chất A và B: OCOCH3 H C O 5 6 O O O O H CH3COO CHO OCH3 A B Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 51
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học BÀI GIẢI: Điều chế A Bài 8: Viết công thức Fisơ của các chất C và D trong dãy chuyển hóa sau: BÀI GIẢI: Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 52
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Bài 9: 1. Viết các phương trình phản ứng thuỷ phân metyl-α-D-galactofuranozit (A) và metyl-α-D-sobofuranozit (B) trong môi trường axit. (sobozơ: 2-xetohexozơ; cấu hình C3 của nó và của galactozơ khác nhau). 2. Arabinopyranozơ (D-anđopentozơ có cấu hình 2S, 3R, 4R) được chuyển hóa như sau: + 1. LiAlH4 H2O/H D HOCH2-CHO + HOCH2-CH2OH + 2. H2O Ara (C H O ) CH3OH/H B HIO4 C 5 10 5 + Br2/H2O H2O/H E CHO-COOH + HOCH2-COOH Vẽ cấu trúc của B, C, D và E. BÀI GIẢI: 1. O O OH OH OH OCH3 OH H2O OH OH OH - H+ CH2OH CH2OH HOCH2 O CH2OH HOCH2 O OH H O OH 2 OH H+ CH OH OCH3 - 2 OH OH 2. CHO + O O CH3OH/H HIO 4 OMe OMe CHO CHO CH2OH Ara B C O 1. LiAlH4 HOH C OMe + 2. H O 2 H3O 2 CH2OH-CH2OH + CH2OH-CHO D HOH2C O Br /H O 2 2 HOOC OMe H O+ 3 CH OH-COOH + CHO-COOH HOOC 2 E Bài 10: Hợp chất A (C4H6O3) quang hoạt, không tham gia phản ứng tráng bạc, tác dụng với anhiđrit axetic tạo ra dẫn xuất monoaxetat. Khi đun nóng với metanol, A chuyển thành chất B (C5H10O4). Dưới tác dụng của axit vô cơ loãng, B cho metanol và C (C4H8O4). C tác dụng với anhiđrit axetic tạo ra dẫn xuất triaxetat, tác dụng với NaBH4 tạo ra D (C4H10O4) không quang hoạt. C tham gia phản ứng tráng bạc tạo Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 53
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học thành axit cacboxylic E (C4H8O5). Xử lí amit của E bằng dung dịch loãng natri hipoclorit tạo ra D-(+)-glyxeranđehit (C3H6O3) và amoniac. Vẽ cấu trúc của A, B, C, D và E. BÀI GIẢI: CHO COOH CHO H OH CH OH CH OH CH2OH 2 2 H eO D-Glyxeraldehit E M C MeO O CH2OH MeOH O O CH2 CH2 CH2OH A B D Bài 11: Từ pentozơ, hãy viết sơ đồ chuyển hóa thành axit ađipic qua giai đoạn tạo thành fufuran BÀI GIẢI: HO OH -2OH 2 OH2 KMnO4 CHO CHO CHO COOH O O OH HO OH HO o Cl Cl t O Hidro O HCl 1. KCN COOH COOH xt 2. H3O+ CO2 Bài 12: Gentibiozơ là đường khử và có khả năng tạo ozazon, chịu đổi quay v à bị thủy phân bằng dung dịch nước axit hoặc bằng elmusin để cho D -glucozơ. Metyl hóa rồi thủy phân sẽ cho 2,3,4,6-tetra-O-metyl- D-glucozơ. Viết CTCT và gọi tên Gentibiozơ C12H22O11 BAI GIẢI: HOH2C O HO HO O CH OH 2 O HO HO OH OH 6 o (  glucopiranozyl) D glucopiranozo (A) Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 54
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học OH OMe HO O MeO HO MeO OH OH OMe A O OH HO MeO HO OH MeO OH OH OMe Bài 13: Salixin C13H18O7 bị thủy phân bởi elmusin cho D-glucozơ và Saligenin C7H8O2. Salixin không khử thuốc thử Tolen. Oxi hóa Salixin bằng HNO3 thu được một hợp chất hữu cơ X mà khi thủy phân thì cho D-Glucozơ và anđehit Salixylic. Metyl hóa Salixin thu được pentametylsalixin, thủy phân hợp chất này cho ta 2,3,4,6-tetra-O-metyl-D-Glucozơ. Xác định CTCT của Salixin BÀI GIẢI: Salixin là đường không khử và là  glucozit do bị thủy phân bởi elmuxin RO H OH O H2O HO D-Glucose + ROH (Saligenin) enzim OH C7H8O2 CH2OH Salixin Trong công thức C7H8O2, ROH xuất hiện nhân thơm. Tách được andehit salixylic, điều đó chứng tỏ quá trình oxi hóa nhóm –CH2OH thành nhóm –CHO CHO HO + HOH2C H2O, H O CHO D-Glucose + HO HO O OH Saligenin là o-(hidroximetyl)phenol. Công thức cấu trúc của salixin là HOH2C O CH2OH HO HO O OH Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 55
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Bài 14: Hợp chất thiên nhiên Y (C7H14O6) không có tính khử và không đổi tính quang hoạt. Y bị thủy phân bởi dung dịch HCl/H2O thành K là một đường khử. Khi bị oxi hóa bởi axit nitric lo ãng, K chuyển thành axit không quang hoạt L (C6H10O8). Sự thoái phân Ruff dẫn tới một đ ường khữ M ; chất này bị oxi hóa bởi axit nitric loãng thành axit quang hoạt N (C5H8O7) a. Xác định cấu trúc của Y, K, L, M, N b. Có tồn tại sự không khẳng định nào về mặt cấu trúc không BÀI GIẢI: a. Y là metylglicozit, lập luận tìm ra K, L, M, N. Y tồn tại dạng vòng 5 cạnh OCH3 CH H OH HO H H OH O H CH2OH L có thể là 1 trong chất sau COOH COOH OH OH OH HO OH HO OH OH COOH COOH M là: CHO HO HO OH CH2OH N có thể là 1 trong chất sau COOH COOH HO OH HO OH OH HO COOH COOH Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 56
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học K là một trong 2 chất sau: CH2OH O OH OH OH O OH HO OH OH CH2OH OH Y có thể là một trong 2 chất O CH2OH OH OCH3 OH OH O OH HO OCH3 CH2OH OH b. Không khẳng định về mặt câu trúc: - Cấu hình ở C anome - Các yêu cầu đều thỏa mãn cả cấu hình D và L                   POLYMER – OLIGOMER Bài 1: Các polyme hữu cơ có ảnh hưởng rất lớn đối với cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Hàng nghìn tấn các loại cao phân tử khác nhau được sản xuất mỗi năm. Tổng hợp các polime hữu c ơ được sử dụng trên nhiều lĩnh vực, từ nguyên liệu dệt cho đến các con chip máy tính, và đến cả van tim nhân tạo. Chúng được sử dụng rộng rãi như chất dẻo, keo dán, vật liệu xây dựng, chất dẻo có khả năng phân hủy v à sơn. Poly (vinyl ancol) (PVA) là một ví dụ quan trọng của một polyme có khả năng h òa tan trong nước. Giản đồ 1 dưới đây tóm tắt một phương pháp tổng hợp PVA. Giai đoạn 1: Monome A polyme hóa polyme B  poly(vinylancol) PVA Polyme B trên cũng là thành phần chính trong kẹo cao su. Phân tích nguy ên tố chất A cho tỉ lệ C:H:O = 56:7:37. Thêm vào đó, phân tích nguyên t ố chất B cho ra thành phần C, H và O gần giống như vậy. Dưới đây là phổ IR và 1H NMR của monome A. Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 57
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Phổ 1H NMR của Monome A ) T (% e c n a tt mi s n a r T 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 Phổ IR của Monome A wavenumber (cm-1) Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 58
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học 1. Cho biết công thức phân tử của A? 2. Nhóm chức nào cho dải hấp thụ IR ở 1761 cm-1? 3. Cho biết cấu tạo của A 4. Vẽ một phần polyme B. Biểu diễn ít nhất ba mắt xích. 5. Đề nghị một phương pháp chuyển hóa B thành PVA. 6. Có bao nhiêu cặp đồng phân đối quang sẽ thu được từ polyme B có khối lượng phân tử 8600, giả sử rằng polyme đó được tắt mạch bởi sự hấp thụ hidro và bỏ qua khối lượng các nhóm cuối mạch. 7. Hợp chất C, một đồng phân của A, cũng là một monome quan trọng trong việc tổng hợp các polime. 8. Dựa vào phổ 1H NMR và phổ IR được cung cấp dưới đây, lập luận xác định cấu tạo C. Phổ 1H NMR của Monome C Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 59
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học 100 80 T) % ( e 60 anc t t i m ans 40 Tr 20 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 Phổ IR của Monome C Polyme D là một phân tử lớn nhạy axit. Khi xử lý D với một axit thì giải phóng khí E, F và hình thành một polyme mới G. Khí E làm đục dung dịch Ca(OH)2, còn khí F tác dụng với brom tạo ra một dung dịch không màu H. n H+ E + F + G O O dd Ca(OH)2 Br2 O H D Không màu BÀI GIẢI: 1. C4H6O2 2. Nhóm C=O 3. Công thức cấu tạo A: 4. Công thức cấu tạo B: In: chất khơi mào: Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 60
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học 5. Các phản ứng hữu cơ có thể chuyển nhóm axetat thành ancol như là phản ứng thủy phân bằng axit hay bazơ, phản ứng ancol phân hay khử bằng LiAlH4. 6. Có 100 đơn vị/ phân tử tuy nhiên đơn vị cuối cùng lại không mang trung tâm bất đối nên chỉ có 99 trung tâm bất đối và mỗi một trong số chúng lại có cấu hình là R hay S. Tổng cộng lại ta có 299 đồng phân quang học bao gồm cả đồng phân lập thể đối quang lẫn không đối quang. Như vậy số các cặp đồng phân lập thể đối quang (enantiomer) sẽ là 299/2 = 298 7. Công thức cấu tạo C: 8. Công thức cấu tạo của các chất E, F, G, H: Bài 2: Viết phương trình hóa học minh họa phản ứng polime hóa caprolactam trong môi tr ường kiềm điều chế tơ nilon-6,6. Trình bày cơ chế phản ứng này. BÀI GIẢI: O C n NH[CH ] CO N 2 5 H n Phản ứng thế dây chuyền nucleophin: - Bazo Bazo-CO[CH2]5NH C NH O - - Bazo-CO[CH2]5NH Bazo-CO[CH2]5NHCO[CH2]5NH C NH O \ Bài 3: Dưới tác dụng của ánh sáng hai phân tử butađien -1,3 sẽ phản ứng với nhau cho các sản phẩm đime hoá có tính chất vật lí khác nhau. Hãy viết công thức cấu trúc các hợp chất đó . Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 61
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học BÀI GIẢI: 1. + , , , , Bài 4: Khi trùng hợp Buta–1,3–dien để tạo cao su Buna thường tạo ra sản phẩm phụ là vòng 6 cạnh chưa no (phản ứng Diels–Alder), khi phản ứng với H2 dư xúc tác Ni thì tạo ra etylcyclohexan. Viết các ph ương trình phản ứng và cho biết điều kiện để phản ứng đóng vòng Diels–Alder xảy ra dễ dàng. BÀI GIẢI: a. Phương trình phản ứng: to, xt to, xt + ; + 2H2 b. Điều kiện: Hợp chất dien (A) phải có cấu h ình s-cis. Phản ứng này trở nên dễ dàng hơn nếu thay H trong dienophile bằng nhóm hút electron như –COOH, –COOR, –CHO, và thay H trong dien bằng nhóm đẩy electron như: –CH3, –C2H5, Bài 5: Khi cyclotrimer hóa buta–1,3–diene với sự có mặt của chất xúc tác c ơ kim, người ta điều chế được (Z, E, E)–cyclodeca–1,5,9–triene. Đây là một phương pháp đơn giản để điều chế hydrocarbon vòng lớn. Khi dùng các chất xúc tác thích hợp là các phức –allyn của kim loại chuyển tiếp, người ta điều chế được (E, E, E)–cyclodeca–1,5,9–triene và (Z, Z, E)–cyclodeca–1,5,9–triene. Viết công thức cấu tạo của các hợp chất trên. BÀI GIẢI: Z, E, E E, E, E Z, Z, E Bài 6: Khi cho amoniac phản ứng cộng với axetanđehit thu đ ược sản phẩm không bền A, sản phẩm này dễ bị tách nước thành B. B dễ dàng trime hóa cho sản phẩm C là triazin. Mặt khác nếu cho amoniac ngưng tụ với fomanđehit sẽ thu được sản phẩm D (urotropin) có CTPT là C 6H12N4. Chất D có khả năng Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 62
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học tác dụng với axit nitric trong anhiđrit axetic tạo ra E (hexogen hay xiclonit) là chất nổ mạnh được dùng trong đại chiến thế giới thứ II theo sơ đồ: C6H12N4 + 3HNO3 E + 3HCHO + NH3. Xác định A, B, C, D, E và viết các phương trình phản ứng xảy ra. BÀI GIẢI: Andehit béo có thể tham gia phản ứng cộng với amoniac tạo th ành sản phẩm ít bền là Andehit-amoniac o CH3CHO + NH3  Axetandehit-amoniac (tnc = 97 C) A OH CH3 CH NH2 Axetandehit-amoniac dễ bị tách nước thành B là CH3–CH=NH và B dễ trime hóa thành hợp chất dị vòng C loại triazin OH H3C NH CH3 CH CH -H2O trime hóa 3 CH3CH=NH NH NH NH2 B CH3 C Mặt khác nếu cho amoniac ngưng tụ với fomanđehit sẽ thu được sản phẩm D (urotropin) có CTPT là C6H12N4 6HCHO + 4NH3  C6H12N4 + 6H2O N N N N Urotropin Urotropin có khả năng tác dụng với axit nitric trong anhiđrit axetic tạo ra E (hexogen hay xiclonit) là chất nổ mạnh được dùng trong đại chiến thế giới thứ II theo phản ứng: NO2 N C6H12N4 + 3HNO3 + 3HCHO + NH3 N N O2N NO2 E Bài 7: Trong phản ứng duy trì mạch cacbon với polime có mắt xích c ơ sở có chứa nhóm cacbonyl, người ta thường chú ý đến 2 polime tiêu biểu là poliacrolein A và poli( metacrolein) B Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 63
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học - A tham gia tất cả các phản ứng đặc trưng của andehit nhưng không đạt được mức độ chuyển hóa cao. Dưới tác dụng của ancol, khoảng 30-35% nhóm andehit của A tạo thành axetal C - Khi A chịu tác dụng của hidroxiamin hoặc phenylhidrazin th ì khoảng 75% nhóm andehit tham gia phản ứng và tạo thành mắt xích oxim D hoặc phenylhidrazon t ương ứng E - Khác với A, B tác dụng với hidroxiamin sẽ chuyên hóa hầu như hoàn toan thành oxim polime F - Khi dehidrat hoa F có thể thu được polime G Cho biết cấu tạo của A, B, C, D, E, F, G BÀI GIẢI: CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH CH2 CH CH2 CH CH(OR)2 CHO CHO CH2(OR)2 CHO n C A CH3 CH3 CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 C CH2 C CH CHO CH CN CHO NOH NOH n n B D G CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH3 CH CHO CH CH2 C NNHC6H5 NNHC6H5 CH NOH n E F Bài 8: Trong khu công nghiệp lọc hóa dầu tương lai, dự kiến có cả nhà máy sản xuất Poli(vinyl clorua) PVC. a. Hãy đề nghị hai sơ đồ phản ứng làm cơ sở cho việc sản xuất vinyl clorua từ sản phẩm cracking dầu mỏ và NaCl b. Hãy phân tích các ưu nhược điểm của mỗi sơ đồ. Nêu cách khắc phục và lựa chọn sơ đồ có lợi hơn c. Trùng hợp vinyl clorua nhờ xúc tác TiCl 4 – Al(C2H5)3 sẽ thu được PVC điều hòa lập thể có độ bền cơ nhiệt cao. Hãy cho biết trong mạch polime ấy có trung tâm bất đối không? Viết CT lập thể 1 đoạn mạch polime ấy BÀI GIẢI: a. Sơ đồ tổng hợp: Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 64
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học 1500o C HCl A: 2CH4 CH 2 2 3H 2  CH 2 CHCl dpmn NaCl + H2O  Cl2 H 2 2HCl o o Cl2 ;500 C 500 C B: CH2 CH 2  ClCHCHCl 2 2  CH 2 CHCl b. Phương pháp B cần phải xử lý HCl để thu Cl 2 và tránh ô nhiễm. 1 o 2HCl O  t ;xt Cl H O 2 2 2 2 Chọn phương pháp B vì phản ứng (1) của phản ứng A hiệu suất thấp, tiêu tốn nhiều năng lượng và gía thành sản phẩm sẽ cao hơn. c. Có nguyên tử C bất đối: H Cl Cl H Cl H Cl C C CH2 CH2 H2 CH2 CH2 Bài 9: Trong công nghiệp, người ta thường sử dụng keo epoxi để dán các vật dụng bằng kim loại, thủy tinh, gỗ, chất dẻo Quá trình tổng hợp một loại keo epoxit thông dụng A xuất phát từ hai monome ban đầu là epiclohidrin và bis-phenol (2-bis(4-hidroxiphenylpropan). Trong giai đo ạn đầu tiên của phản ứng, oligome epoxit được tạo thành nhờ phản ứng đồng trùng ngưng hai monome trên. Sau đó, trong môi trường kiềm, phản ứng biến đỗi tiếp tục xảy ra đến khi tạo th ành oligome epoxi A với hệ số n 50  60 . Xác định cơ chế của quá trình tổng hợp trên biết công thức của epiclohirin là: Cl O Epiclohirin BÀI GIẢI: Giai đoạn 1: CH Cl 3 Cl + HO C OH + O O CH3 CH3 Cl CH2 CH CH2 O C O CH2 CH CH2 Cl OH CH3 OH Giai đoạn 2: Trong môi trường kiềm nhóm epi lại được tạo thành Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 65
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học CH3 Cl CH2 CH CH2 O C O CH2 CH CH2 Cl + 2 NaOH OH CH3 OH CH3 O O CH2 O C O CH2 + 2NaCl + 2H2O CH3 Diepoxit trên lại tiêp tục phản ứng với bisphenol rồi epiclohirin phản ứng lặp lại nhiều lần đến khi tạo thành oligome epoxi A CH3 CH3 O O CH2 O C O CH2 CH CH2 O C O CH2 CH3 OH CH3 n với hệ số n 50  60 .                  Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 66
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Part 4: CÁC HỢP CHẤT DỊ VÒNG N O S N O N Indole Pyridine Dioxan Thiophene Quinoline Bài 1: Sắp xếp (có giải thích) theo trình tự tăng dần tính axit của các chất trong d ãy sau: COOH COOH CH2COOH ; ; ; N COOH N (A) (B) (C) (D) BÀI GIẢI: CH2COOH COOH COOH -I1 -I -I2 O 4 < C < < -C3 N -I3 O H N-C4 (D) (C) (A) (B) Vì: - I1 < - I2 nên (C) có tính axit lớn hơn (D). (A) và (B) có N nên tính axit lớn hơn (D) và (C) (A) có liên kết hiđro nội phân tử làm giảm tính axit so với (B). Bài 2: Sắp xếp và giải thích theo chiều tăng dần nhiệt độ nóng chảy của các chất: COOH COOH COOH ; S ; N (A) (B) (C) BÀI GIẢI: Chiều tăng dần nhiệt độ nóng chảy COOH COOH COOH < < S N (C) (A) (B) Vì  MC < MA.  (B) có thêm liên kết hiđro liên phân tử với N của phân tử khác. Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 67
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Bài 3: Hợp chất hữu cơ A có 74,074% C; 8,642% H; còn lại là N. Dung dịch A trong nước có nồng độ % khối lượng bằng 3,138%, sôi ở nhiệt độ 100,372oC; hằng số nghiệm sôi của nước là 1,86oC. 5. Xác định công thức phân tử của A. 6. Oxi hóa mạnh A thu được hỗn hợp sản phẩm trong đó có E (axit piridin-3-cacboxilic) và F (N- metylprolin). Hãy xác định công thức cấu tạo của A và cho biết giữa E và F chất nào được sinh ra nhiều hơn, chất nào có tính axit mạnh hơn. 7. A có 1 đồng phân cấu tạo là B; khi oxi hóa mạnh B cũng sinh ra 1 hỗn hợp sản phẩm trong đó có E và axit piperidin-2-cacboxilic. Xác định công thức cấu tạo của B. 8. Cho A và B tác dụng với HCl theo tỷ lệ mol 1:1, chất nào phản ứng dễ hơn? Viết công thức cấu tạo của các sản phẩm. BÀI GIẢI: 74,074 8,642 17,284 1. C : H : N : : 5: 7 :1 (C5H7N)n 12 1 14 k.m 3,138 1 M 1,86 100 162g / mol 81n = 162 n = 2; CTPT: C10H14N2 t 96,862 0,372 2. E sinh ra nhiều hơn F E F A COOH N N COOH CH3 N CH3 N 3. Axit piperidin -2-cacboxilic: B N H N COOH N H anabazin 4. N - N Cl Cl- H C H N 3 N Bài 4: Từ etylen và các chất vô cơ tổng hợp các hợp chất sau và sắp xếp chúng theo thứ tự tăng dầ n nhiệt độ sôi: 1. C2H5OCH2CH2OCH2CH2OH (Etylcacbitol) 2. dioxan 3. mophlin O O O NH Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 68
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học BÀI GIẢI: +  H2 O, H , CH2=CH2 t0 ,p C2H5OH CH2 CH2 O2/Ag C H OH CH CH 2 5 CH CH 2 2 O 2 2 0 + CH2CH2OH CH2CH2OCH2CH2OH ( A ) t H3O + O H3O C2H5O C2H5O + H2SO4 H3O CH2 CH2 HOCH CH OCH CH OH 2 2 2 2 2 O O ( B ) t0 O 1) H SO NH3 2 4 CH CH HOCH CH NH-CH CH OH O NH ( C) 2 2 2 2 2 2 2 H2O 2) Na2CO3 O Nhiệt độ sôi: A > C > B. Bài 5: Cho các chất sau: OH CH2OH OH OH H HOCH2 O 2C O OH O O OH HO CH2OH OH H3C OH HO OH HO OH OH OH OH OH (A) (B) (C) (D) 1. Viết công thức chiếu Fisơ của dạng mạch hở các chất trên. 2. Trong các chất (A), (B), (C), (D) trên, chất nào: a) thuộc dãy L? d) thuộc loại xetozơ? b) là đường đeoxi? e) có dạng furanozơ? c) là đường có mạch nhánh? f) có cấu hình ở nhóm anomeric? BÀI GIẢI: 1. Công thức chiếu Fisơ của (A), (B), (C), (D): CH2OH CHO CHO CHO C=O HO OH OH OH HO OH OH OH H3C OH OH HO HO OH OH CH2OH CH2OH CH OH 2 CH2OH (A) (B) (C) (D) Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 69
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học 2. Trong các chất (A), (B), (C), (D) trên: a) (A), (C) là đường thuộc dãy L d) (D) thuộc loại xetozơ. b) (B) là đường đeoxi. e) (B) có dạng furanozơ. c) (C) là đường có mạch nhánh. f) (D) có cấu hình ở nhóm anomeric. Bài 6: Tính bazơ của một số hợp chất chứa nitơ có cấu tạo tương quan được nêu như sau: Hợp chất Cấu tạo pKa Hợp chất Cấu tạo pKa N NH2 Piridin 5,17 Anilin 4,58 N NH2 Pirol 0,40 Xiclohexylamin 10,64 N NH2 Pirolidin 11,20 p-Aminopiridin 9,11 N NH2 Morpholin O NH 8,33 m-Aminopiridin 6,03 N N Piperidin 11,11 So sánh và giải thích sự khác biệt trong tính bazơ của mỗi cặp sau: a. Piperiđin / piriin b. Piridin / pirol c. Anilin / xiclohexylamin d. p – aminopiridin / piridin e. morpholin / piperidin BÀI GIẢI: a. Piridin có tính bazơ yếu hơn piperidin vì đôi electron gây tính bazơ của piridin thuộc obitan sp2; nó bị giữ chặt và không sẵn sang để cho cặp electron như trường hợp piperidin với obitan sp3. b. Piridin có đôi electron (thuộc obitan sp2) sẵn sang để dùng chung với axit; trong khi pirol chỉ có thể kết hợp với proton khi đánh đổi tính thơm của vòng. c. Có hai lý do. Thứ nhất, nguyên tử nitơ trong anilin liên kết với nguyên tử cacbon ở trạng thái lai sp2 của vòng thơm, nguyên tử cacbon này có độ âm điện mạnh hơn nguyên tử cacbon ở trạng thái lai sp3 của xiclohexylamin. Thứ hai, các electron không liên kết có thể được phân tán trên vòng thơm. Các công thức cộng hưởng chỉ ra rằng có sự giảm mật độ electron tại nitơ. Vì vậy Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 70
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học xiclohexylamin có tính bazơ mạnh hơn anilin: NH NH2 2 NH2 NH2 d. Có thể xảy ra sự phân tán các electron không li ên kết của nhóm –NH2 vào nhân. Hệ qủa là có sự tăng mật độ electron trên nguyên tử nitơ của dị vòng, do đó có sự tăng tính bazơ ở vị trí này. NH NH2 2 NH2 NH2 N N N N e. Piperidin có tính bazơ mạnh hơn morpholin. Nguyên tử oxy trong morpholin có độ âm điện lớn hơn nhóm metylen (ở cùng vị trí) của piperidin, vì thế mật độ electron trên nguyên tử nitơ của morpholin sẽ nhỏ hơn so với piperidin. Bài 7: Oxi hoá hiđrocacbon thơm A (C8H10) bằng oxi có xúc tác coban axetat cho sản phẩm B. Chất B có thể tham gia phản ứng: với dung dịch NaHCO 3 giải phóng khí CO2; với etanol (dư) tạo thành D; đun nóng 0 B với dung dịch NH3 tạo thành E. Thuỷ phân E tạo thành G, đun nóng G ở nhiệt độ khoảng 160 C tạo thành F. Mặt khác, khi cho B phản ứng với khí NH3 (dư) cũng tạo thành F. Hãy viết các công thức cấu tạo của A, B, D, G, E và F. BÀI GIẢI: CH3 O C CH 3 C O A B O O O C C OC2H5 O + C2H5OH C C OC2H5 O D O O O C C O + NH N H C 3 (khí) C O O ftalimit F O O C NH O C 2 160 C N H C OH C G O F O Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 71
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Bài 8: LSD là chất gây ảo giác mạnh, có công thức: Me N Et NH N C Et O a. Viết CTCT của Novocain biết Novocain là 2-(N,N-đietylamino)etyl-4-aminobenzoat b. Viết CTCT sản phẩm sinh ra khi cho mỗi chất tr ên tác dụng với dung dịch HCl theo tỷ lệ mol 1:1 c. Viết CTCT từng sản phẩm sinh ra khi đun nóng các chất tr ên với dung dịch HCl và với dung dịch NaOH BÀI GIẢI: a. Novocain (C2H5)2N–CH2–CH2–OCO–C6H5–NH2–(p) b. Sản phẩm tạo thanh khi tác dụng với HCl theo tỷ lệ 1 : 1 Me HCl N NH Et Et N C N CH2 CH2 O C NH2 Et O Et HCl O c. Thủy phân bằng HCl Me HCl N NH-HCl + - Et2NH2 Cl HO C O + - HOOC NH3 Cl Et2NHCH2CH2OH Thủy phân bằng NaOH Me N NH Et2NH NaO C O Et2NHCH2CH2OH NaOOC NH2 Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 72
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Bài 9: Giải thích sự khác nhau về nhiệt độ sôi trong d ãy các chất sau: (1) (2) (3) (4) N N N N S N N H H 115oC 117oC 256oC 187oC BÀI GIẢI: - Ta có nhiệt độ sôi của (1) < (2) là do hai chất này không tạo được liên kết hydro nên nhiệt độ sôi phụ thuộc vào khối lượng phân tử. - Lại có, nhiêt độ sôi của (4) < (3) là do mặc dù cả hai chất đều có liên kết hydro liên phân tử nhưng liên kết hydro của (3) dạng polyme còn của (4) dạng dime + – Bài 10: Hãy điều chế valin (Val) Me2CHCHNH3 COO bằng: a. Phản ứng Hell – Volhard – Zelinski b. Amin hóa khử c. Tổng hợp Gabriel Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 73
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học BÀI GIẢI: a. MeCHCHCOOH Br2 / P MeCHCHBrCOOH  NH3 MeCHCH(NH )COOH 2 2 2dư 2 2 b. Me CHCOCOOH NH3 Me CHCH(NH )COOH 2H2 / Pt 2 2 c. Sơ đồ: O O + COOH -KBr H3O NK + Br CH CHMe2 N CH CHMe2 Val + COOEt COOEt COOH O O Bài 11: Hãy tổng hợp: a. Pirolidin từ propan-1,3-diol b. PhN(C4H9)2 từ anilin và butan-1-ol c. Morpholin từ etilen oxit và NH3 BÀI GIẢI: a. Điều chế pirolidin 1 mol SOCl2KCN,1:1 SOCl 2 HOCH2 CH 2 CH 2 OH HOCH 2 CH 2 CH 2 Cl  HOCH 2 CH 2 CH 2 CN  H2 / Ni NaOH ClCHCHCHCN2 2 2 ClCHCHCHCHNH 2 2 2 2 2  HCl pirolidin b. Điều chế PhN(C4H9)2 từ anilin và butan-1- ol PCC PhNH2 NaBH 4 C4 H 9 Cl* CHCHOH3 7 2 CHCHO 3 7  CHCH 3 7 NPh  CHNHPh 4 9  PhN(C4 H 9 ) 2 c. Điều chế Morpholin từ etilen oxit và NH3 2 + NH P2O5 O 3 HOCH2CH2NHCH2CH2OH O NH Bài 12: Viết sơ đồ điều chế izatin (indolin-2,3-dion) từ 2-nitrobenzoyl clorua BÀI GIẢI: Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 74
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học O O O C C C Cl CN H O+ KCN 3 COOH 6H NO -HCl -NH3 -H O 2 NO2 2 NO2 O O C COOH to O -H2O NH2 NH Bài 13: Cho biết công thức mạch hở của các chất sau: a. b. c. d. C2H5 HO O O CH3 O O O OH O HOCH2 CH3CH2 OH Brevicomin Talaromicin A BÀI GIẢI: a. CH2OH–CH2CH2CH2=CHO 5-hidroxipentanal b. CHOCH2CH2CHOHCH=CH–CH=CH2 4-hidroxiocta-5,7-dienal c. CH3CH2CHOHCHOH(CH2)3COCH3 6,7-dihidroxinonan-2-on d. (HOCH2)2CH–CHOHCH2CO(CH2)2CH(C2H5)CH2OH 2,8-di(hidroxometyl)-1,3-dihidroxidacan-5-on Bài 14: Hãy chuyển thiolacton thành lactam: HS NH CH CH S O 2 2 2 NH O BÀI GIẢI: HS OH S - S O NH 1. OH + NH2CH2CH2 S O 2. H NH2 NH O Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 75
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Bài 15: Pirol đuợc khử bằng Zn và CH3COOH thành pirolin C4H7N a. Viết 2 công thức có thể có của pirolin b. Chọn đồng phân thỏa điều kiên sau: Khi ozon phân được C4H7NO4, chất này được tổng hợp từ 2 mol axit mono cloaxetic và amoniac BÀI GIẢI: a. Con số trong tên gọi chỉ vị trí H cộng hợp. Hai chất có thể l à: N H N H 2,5-dihidropirol (A) 2,3-dihidropirol (B) b. Đồng phân A cho HOOCCH 2NHCH2COOH (C) và đồng phân B cho HOOCCH2CH2NHCOOH (D). Theo đề bài thì ta chọn A. Vậy pirolin là đồng phân A Bài 16: Vitamin C (axit L-ascobic) là endiol và có cấu trúc như sau: a. Hãy giải thích tính axit của axit L-ascobic (pKa = 4,21) và cho biết nguyên tử H nào có tính axit b. Điều chế L-ascobic từ D-glucozơ BÀI GIẢI: a. Anion được hình thành bởi sự tách H enolic là bền vì điện tích được giải tỏa đến O của C=O qua liên kết đôi C=C O O O HO C C HO C C + HO C C -H - HO C O C O C b. Sơ đồ điều chế NaBH4 [O] 2CH COCH D-Glucose D-Socbitol (A) L-Socbose (B) endiol B' 3 3 Diaxetonua (C) enzym - 1. KMnO4/OH H+ (D) axit L-ascobic 2. dd H+ to Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 76
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Trong đó: CH2OH CH2OH CH2OH HO H C O HO C HO H HO H HO C H OH H OH H OH HO H HO H HO H CH2OH CH2OH CH2OH A B B' COOH CH2OH CH O CH3 O C 3 C C C C CH C CH3 O 3 O CH H O CH3 H O 3 C HO H C HO H CH CH3 3 CH O CH2 O 2 C D Bài 17: Cho biết sản phẩm tạo thành từ các phản ứng sau và gọi tên sản phẩm đó: 0o C a. Furan + (CH3CO)2O + (C2H5)2O: BF3  A b. Thiophen + C6H5COCl + SnCl4  B + – c. Pyrol + C6H5N2 Cl  C d. Pyrol + CHCl3 + KOH  D BÀI GIẢI: A B C D COCH3 COC6H5 N=NC6H5 CHO O S N H N H 2-acetylfuran 2-benzoylthiophen 2-(phenylazo)pyrol 2-pyrolcacboxandehit Bài 18: Trình bày cơ chế phản ứng tổng hợp quinolin bằng ph ương pháp Skaraup. Điều chế quinolin từ anilin, glyxeryl, nitrobenzen trong môi trư ờng axit sunfuric đậm đặc xúc tác sắt (II) sunfat BÀI GIẢI: Cơ chế phản ứng qua 4 giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Dehydrat hóa glyceryl bằng H2SO4 đun nóng được aldehyd acrolein Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 77
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Glyceryl  H2 SO 4 CH =CH CHO + 2H O to 2 – 2 Acrolein Giai đoạn 2: Phản ứng cộng ái nhân của anilin với acrolein thu đ ược:  (phenyla min o)propionaldehyd O O NH2 C H C H CH2 + CH CH2 CH2 N H Giai đoạn 3: Tác nhân ái điện tử tác dụng vào vòng thơm bởi nhóm carbonyl của aldehyd đ ược proton hóa (đây là giai đoạn đóng vòng) O OH H OH H C H C - + CH2 CH2 H -H2O + H+ CH2 CH2 N N N N H H H H 1,2-dihydroquinolin Giai đoạn 4: Oxy hóa bởi nitrobenzen thu được vòng thơm NO2 NH + 2 + H 3 3 + + 2 H2O N N H 1,2-dihydroquinolin quinolin Săt (II) sunfat có tác dụng làm cho phản ứng xảy ra từ từ theo chiêu thuận Bài 19: Trong y học, người ta thường dùng dung dịch polividon 3,5% để thay thế cho huyết tương trong các trường hợp mất máu, bỏng nặng, sốc bằng cách ti êm tĩnh mạch . Quá trình tổng hợp loại hóa chất này thương đi từ butan-1,4-diol theo sơ đồ chuyển hóa: HOCH CH CH CH OH Cu,Cr A  NH3 B  HC CH C  H 2 O 2 NH 3 polividon 2 2 2 2 240o C t o ,Polyme hóa Hoàn thành sơ đồ trên biết công thức của polividon là: CH CH2 O N n BÀI GIẢI: Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 78
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học O O O O N H N CH CH2 A B C Bài 20: Hoàn thành các phương trình phản ứng sau: O C o ete, 30 C O + N H A C O Br CH3 F THF, tosôi N COOC CH3 + + Mg B + MgBrF CH3 BÀI GIẢI: N COOC(CH3)3 O O C C NH O A B                  Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 79
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Part 5: ALKALOID OHC O N CH N CH3 O 2 Bài 1: Dùng dấu * đánh dấu nguyên tử carbon bất đối của các alkaloid sau: a. b. c. CH3CH2 CH2 CH3 N N N CH CH CH N CH3 2 2 3 N H Nicotin Coniin Pilocacpin BÀI GIẢI: a. b. c. CH3CH2 CH2 CH3 * * * N N * N CH CH CH N CH3 2 2 3 N H Nicotin Coniin Pilocacpin Bài 2: Papaverin là alkaloid được tách từ nhựa vỏ quả cây papaver sonniferum (cây thuốc phiện). Đó là chất rắn nóng chảy ở 147 oC, có tác dụng dãn vành nên được dùng dể chữa bệnh co thắt đại tràng, mạch máu. Quá trình tổng hợp papaverin C20H21O4N (G) trong công nghiệp được cho bởi sơ đồ sau. 3,4(CHO)CHCHCl  KCN A  H2 / Ni B  H3 O C  PCl 5 D  B E  P 2 O 5 F  Pd G 3 2 6 3 2 to t o a. Đề nghị công thức cấu trúc của các chất từ A  G b. Trong papaverin có dị vòng nào. BÀI GIẢI: CH2CH2NH2 CH COOH CH2COCl CH2CN 2 OCH OCH OCH3 OCH3 3 3 OCH OCH OCH3 OCH3 3 3 A B C D Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 80
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học OCH3 OCH NH N 3 CH3O O C CH3O CH2 OCH3 OCH3 OCH3 CH2 OCH3 E F Papaverin G là: N OCH3 CH3O OCH3 CH2 OCH3 Trong G có chứa dị vòng isoquinolin Bài 3: Coniin là hợp chất rất độc được tìm thấy trong cây độc sâm (conium maculatum). Triết gia cổ đại người Hy Lạp Socrates đã bị giết bởi chất này. Coniin là một hợp chất chứa nitơ và là một alkaloid. Xác định hóa tính và hóa lập thể của coniin bằng cách hoàn thành các chuỗi phản ứng sau. Vẽ CTCT A, B, C. Trong đó: Hofmann exhaustive methylation: sư metyl hóa triệt để theo Hofmann Optically active: hoạt động quang học BÀI GIẢI: Bước oxy hóa bằng KMnO4 tham khảo trong tài liệu: A. M. Castano, J.M. Cuerva, A. M. Echavarren, Tetrahedron Letters, 35, 7435-7438 (1994) Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 81
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Bài 4: Nicotin là alkaloid chính của thuốc lá, có thể coi là alkaloid loại pyridin hay loại pyrolidin. Nicotin là chất lỏng không màu, trong khí quyển chuyển nhanh sang màu nâu. Với một lượng nhỏ, nicotin kích thích thần kinh và làm tăng huyết áp. Tuy nhiên với liều lượng cao, nicotin phá hủy niêm mạc của hệ hô hấp và có thể dẫn tới tử vong. Quá trình tổng hợp nicotin K C10H14N2 theo sơ đồ sau: CH3 CHO N - - EtO N EtOH KMnO4 HCl dac - CO2 OH O A B C D E F G -EtOH NaBH4 HI H I K t o Xác định các chất từ A  I trong sơ đồ trên. BÀI GIẢI: Công thức của các chất từ A đến I torng sơ đồ: A O B CH3 C CH3 D CH3 N N N N CH3 O O O -O N HO N O N Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 82
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học O O E O O F G C NH Cl C C 2 C NHCH3 HC OH CH3 H C NH Cl- 2 2 N N N CH2 CH3 - - HCl- HCl HCl H OH I I K CH CH N CH N N N 3 CH3 NH CH3 NH Bài 5: Higrin X C8H15ON là một ankaloid được tìm thấy trong cây coca. Xác định CTCT của X biết rằng: X không tác dụng với benzensunfoclorua, không tan trong kiềm nh ưng tan trong dung dịch HCl. X tác dụng với phenylhiđrazin và cho phản ứng iodofom. Nếu oxi hóa X bằng dung dịch CrO3 sẽ tạo thành axit higrinic C6H11O2N. Có thể tổng hợp axit higrinic C6H11O2N bằng chuỗi các phản ứng sau: + BrCHCHCHBr[CH(COOEt)2 ] NaABCDE Br 2CH3 NH 2 (CHO) Ba(OH) 2 dd ddHCl 2 2 2   11 19 4  to  to E  axit higrinic CO2 +H 2 O BÀI GIẢI: Từ các dữ kiện đã cho chứng tỏ higrin có nhóm amin bậc ba và có nhóm acetyl CH 3CO– (CH322 ) Br BrCHCHCHCH(COOEt) 222 2  BrCHCHCHCBr(COOEt 222) 2 COOEt COO COOH Ba COOH N COOEt N COO N COOH N CH 3 CH3 CH3 CH3 C D E E Vậy Higrin là: CH3 CH2C=NNHPh PhNHNH2 N CH3 CH COOH + CHI3 NaOI 2 CH2COCH3 N N CH3 CH3 CrO3 COOH N CH3 Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 83
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học Bài 6: Từ hạt tiêu người ta tách được alkaloid piperin A (C17H19NO3) là chất trung tính. Ozon phân A thu được các hợp chất: etadial, B, D. Thuỷ phân B thu được OHC-COOH và hợp chất dị vòng 6 cạnh piperiđin (C5H11N). Cho D tác dụng với dung dịch HI đặc thu được 3,4-dihydroxibenzandehit. Hãy xác định công thức cấu tạo của A, B, D. Có bao nhiêu đồng phân lập thể của A? BÀI GIẢI: - Ozon phân A thu dược etadial chứng tỏ trong A có nhóm =CH –CH= - Thuỷ phân B thu dược OHC–COOH vâ piperidin, suy ra B có liên kết O=C–N– Vậy N nằm trong vòng 6 cạnh. - D phản ứng với HI thu dược 3,4-dihidroxibenzandehit. Vậy có các công thức cấu tạo: OHC C N O CHO O O (B) (D) O CH CH CH CH C N O O (E) - Trong A có 2 liên kết đôi, số đồng phân hình học là 4: ZZ , EE , ZE , EZ Bài 7: Salixin C13H18O7 là một alkaloid được tìm thấy trong cây liễu. Đem thủy phân Salixin bằng ezym elmusin cho D-glucozơ và Saligenin C7H8O2. Salixin không khử thuốc thử Tolen. Oxi hóa Salixin bằng HNO3 thu được một hợp chất hữu cơ X mà khi thủy phân thì cho D-Glucozơ và anđehit Salixylic. Metyl hóa Salixin thu được pentametylsalixin, thủy phân hợp chất n ày cho ta 2,3,4,6-tetra-O-metyl-D-Glucozơ. Xác định CTCT của Salixin BÀI GIẢI: Salixin là đường không khử và là  glucozit do bị thủy phân bởi elmuxin RO H OH O H2O HO D-Glucose + ROH (Saligenin) enzim OH C7H8O2 CH2OH Salixin Copyright © 2010 volcmttl@yahoo.com.vn 84