Đang tải... (xem toàn văn)
50 chuyên đề Olympiad Hóa học Cấu trúc, hoạt tính Cơ chế phản ứng 5 1 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Lời mở đầu Các bạn độc giả thân mến Trên tay bạn là bộ sách 50 CHUYÊN ĐỀ OLYMP.
50 chuyên đề Olympiad Hóa học Cấu trúc, hoạt tính & Cơ chế phản ứng Lời mở đầu Các bạn độc giả thân mến Trên tay bạn sách 50 CHUYÊN ĐỀ OLYMPIAD HÓA HỌC - tuyển tập câu hỏi đề thi Olympiad quốc tế nhiều quốc gia giới năm gần đây, phân chia chi tiết thành 50 chuyên đề nhỏ Từ cách 15 năm, [cựu] quản trị viên box Hóa học OlympiaVN (nay Tạp chí KEM & website sachhoahoc.xyz) bắt đầu biên soạn tài liệu tương tự, lưu hành nội - gọi Compilation Tuy nhiên, Compilation trước bị giới hạn mặt nội dung (chủ yếu đề thi HSGQG Việt Nam IChO, với đề thi Olympiad khoảng 3, nước), nhân lực thời gian có hạn nên phân chia chuyên mục chưa thực chi tiết, chia thành phần lớn chưa chia nhỏ thành mảng chun đề sâu Chính vậy, năm 2018-2019, định biên soạn lại sách này, với cập nhật thêm đề thi từ nhiều quốc gia giới (đặc biệt nước có truyền thống Olympiad Hóa học Trung Quốc, Nga nước Soviet cũ, quốc gia khu vực Baltic, ) quan trọng phân chia nội dung chi tiết hơn, với lĩnh vực, 50 chuyên đề - cố gắng bám sát khung chương trình IChO khả Hi vọng rằng, với tuyển tập này, lời đáp cho câu hỏi: "Có đề thi Olympiad Hóa học?" mà nhiều độc giả, đặc biệt bạn học sinh THPT, vốn thường thắc mắc - phần sáng tỏ Lưu ý tuyển tập chọn lọc câu hỏi từ đề thi Olympiad, bạn cần phải có tảng kiến thức tương đối vững Hóa học phổ thơng chun sâu để trước bắt đầu với hành trình chinh phục kiến thức Ngoài ra, tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu nên tuyển tập chưa có thống mặt danh pháp, mong bạn bỏ qua cho bất tiện Chúc bạn tìm thấy niềm vui học tập | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Mục lục Chuyên đề 37: Cấu trúc hóa học Bài Bài 11 Bài 12 Bài 17 Bài 19 Bài 20 Bài 22 Bài 23 Bài 26 Bài 10 27 Bài 11 28 Bài 12 29 Bài 13 30 Bài 14 31 Bài 15 32 Bài 16 36 Bài 17 38 Bài 18 39 Bài 19 41 Bài 20 44 Bài 21 46 Bài 22 47 Bài 23 49 Bài 24 52 Bài 25 53 Bài 26 54 Bài 27 55 Bài 28 59 Bài 29 61 Bài 30 64 Bài 31 69 Chuyên đề 38: Ảnh hưởng cấu trúc đến tính chất 71 Bài 71 Bài 72 Bài 73 Bài 74 Bài 76 Bài 77 Bài 80 Bài 93 Bài 96 Bài 10 97 Bài 11 103 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 12 105 Bài 13 107 Bài 14 109 Bài 15 112 Bài 16 114 Bài 17 116 Bài 18 119 Bài 19 120 Bài 20 122 Bài 21 129 Bài 22 130 Bài 23 131 Bài 24 132 Bài 25 134 Bài 26 135 Bài 27 136 Chuyên đề 39: Phổ học 137 Bài 137 Bài 141 Bài 144 Bài 151 Bài 153 Bài 161 Bài 169 Bài 173 Bài 176 Chuyên đề 40: Cơ chế phản ứng 185 Bài 185 Bài 186 Bài 194 Bài 196 Bài 204 Bài 210 Bài 219 Bài 221 Bài 222 Bài 10 227 Bài 11 230 Bài 12 232 Bài 14 234 Bài 15 235 Bài 16 236 Bài 17 238 Bài 18 239 Bài 19 241 Bài 20 242 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 21 244 Bài 22 245 Bài 23 247 Bài 24 248 Bài 25 249 Bài 26 250 Bài 27 252 Bài 28 254 Bài 29 255 Bài 30 257 Bài 31 258 Bài 33 262 Bài 34 265 Bài 35 268 Bài 36 269 Bài 37 270 Bài 38 271 Bài 39 273 Chuyên đề 41: Xác định sản phẩm phản ứng 274 Bài 274 Bài 282 Bài 285 Bài 288 Bài 295 Bài 297 Bài 311 Bài 313 Bài 314 Bài 10 315 Bài 11 316 Bài 12 317 Bài 13 318 Bài 14 319 Bài 15 320 Bài 16 322 Bài 17 324 Bài 18 325 Bài 19 326 Bài 20 327 Bài 21 329 Bài 22 331 Chuyên đề 42: Chuỗi phản ứng từ chất đầu biết 336 Bài 336 Bài 339 Bài 341 Bài 343 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 345 Bài 346 Bài 348 Bài 349 Bài 351 Bài 10 353 Bài 11 354 Bài 12 356 Bài 14 360 Bài 15 361 Bài 16 363 Bài 17 365 Bài 18 367 Bài 19 370 Bài 20 371 Bài 21 373 Bài 22 374 Bài 23 375 Bài 24 377 Bài 25 378 Bài 26 379 Bài 27 380 Bài 28 381 Bài 29 382 Bài 30 383 Bài 31 385 Bài 32 392 Bài 33 394 Bài 34 395 Bài 35 397 Bài 36 398 Bài 37 406 Bài 38 408 Bài 39 409 Bài 40 411 Bài 41 414 Bài 42 415 Bài 43 416 Bài 44 418 Bài 45 420 Bài 46 421 Bài 47 422 Bài 48 424 Bài 49 425 Bài 50 428 Bài 51 430 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 52 431 Bài 53 432 Bài 53 433 Bài 54 435 Bài 55 437 Bài 56 438 Bài 57 439 Bài 58 440 Bài 59 441 Bài 60 442 Bài 61 443 Bài 62 444 Bài 63 445 Bài 64 446 Bài 66 448 Bài 67 449 Bài 68 450 Bài 69 451 Bài 70 452 Bài 71 453 Bài 72 454 Bài 73 455 Bài 74 456 Bài 75 458 Bài 76 460 Bài 77 463 Bài 78 465 Bài 79 466 Bài 80 467 Bài 81 469 Bài 82 470 Bài 83 471 Bài 84 472 Bài 85 473 Bài 86 474 Bài 87 475 Bài 88 476 Bài 89 478 Bài 90 482 Bài 91 483 Bài 92 484 Bài 93 490 Bài 94 491 Bài 95 492 Bài 96 493 Bài 97 494 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 98 498 Bài 99 502 Bài 100 511 Bài 101 516 Bài 102 521 Bài 103 529 Bài 104 532 Bài 105 535 Bài 106 542 Bài 107 547 Bài 108 549 Bài 109 554 Bài 110 560 Bài 111 565 Bài 112 571 Bài 113 576 Bài 114 582 Bài 115 585 Bài 116 592 Bài 117 596 Bài 118 606 Bài 119 610 Bài 120 613 Bài 121 617 Bài 122 620 Bài 123 622 Bài 124 624 Bài 125 630 Bài 126 633 Bài 127 634 Bài 128 636 Bài 129 638 Bài 130 641 Bài 131 644 Bài 132 647 Bài 133 650 Bài 134 653 Bài 135 656 Bài 136 658 Bài 137 660 Bài 138 665 Bài 139 668 Bài 140 670 Bài 141 673 Bài 142 675 Bài 143 677 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 144 679 Bài 145 680 Bài 146 683 Bài 147 686 Bài 148 689 Bài 149 693 Bài 150 695 Bài 151 697 Bài 152 699 Bài 153 702 Bài 154 704 Bài 155 707 Bài 156 710 Bài 157 713 Bài 158 717 Bài 159 721 Bài 160 726 Bài 161 728 Bài 162 732 Bài 163 736 Bài 164 738 Bài 165 741 Bài 166 743 Bài 167 745 Bài 168 747 Bài 169 749 Bài 170 752 Bài 171 756 Bài 172 758 Bài 173 761 Bài 174 764 Bài 175 767 Bài 176 770 Bài 177 773 Bài 178 777 Bài 179 781 Bài 180 783 Bài 181 785 Bài 182 787 Bài 183 789 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Chun đề 37: Cấu trúc hóa học Bài Trong giảng Hố học trường, đa số hợp chất hữu vẽ dạng công thức cấu tạo Tuy phương án tốt để biểu diễn phân tử nhỏ, lại trở nên phức tạp với phân tử lớn Với phân tử phức tạp, Progesterone, nên biểu diễn chúng theo cơng thức cấu tạo thu gọn (hay công thức khung sườn) Bảng cách biểu diễn khác số phân tử hữu cơ: Những phân tử bảng giống với phân tử sau? i) ii) Ethane Butane iii) | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 178 Chuỗi chuyển hóa sau - gọi đóng vịng Robinson - đóng vai trò quan trọng tổng hợp hệ đa vòng phức tạp, bao gồm hợp chất thiên nhiên Giai đoạn trình phản ứng cộng Michael enolate ion vào ketone không no α, β; sau xảy phản ứng ngưng tụ aldol nội phân tử 1) Xác định cấu tạo sản phẩm X tạo thành từ phản ứng đóng vịng vinylmethylketone với menthone, biết chứa nguyên tử carbon bậc bốn Trong tổng hợp tương tự, thay enone, sử dụng muối ammonium kiểu R3N+CH2CH2C(O)R’, chất dễ dàng điều chế từ ketone, amine formaldehyde phản ứng Mannich Một ví dụ ứng dụng phản ứng đóng vịng Robinson tổng hợp sesquiterpene valeranone (Z) - thành phần quan trọng tinh dầu nước hoa nữ lang (valerian) - theo sơ đồ đây: 2) Xác định cấu tạo chất A - G Z, biết Z có nguyên tử chiral carbon Rễ nữ lang loại thuốc an thần, thử nghiệm qua nhiều hệ Thành phần có hoạt tính sinh học chứa ảnh hưởng đến 777 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM hệ thần kinh trung ương, có hiệu tốt với chứng đau nửa đầu, ngủ, loạn dưỡng 3) Rễ nữ lang bào chế bán nhiều dạng Ví dụ cồn thuốc chứa 70 % alcohol (rễ nữ lang chiếm 5.57 % khối lượng), viên thuốc chứa 0.02 gam chiết xuất velerian, viên thuốc chứa rễ nữ lang… Người lớn thường kê toa - lần ngày, lần 20 - 30 giọt cồn thuốc, uống trước ăn 20 - 30 phút Tính lượng thuốc khuyên dùng ngày theo khối lượng rễ nữ lang khô Ước lượng số lượng thuốc viên tương ứng Cho biết khối lượng riêng cồn thuốc ρ = 0.920 gam/mL thể tích giọt thuốc V = 20 μL 4) Xác định cấu hình tuyệt đối tâm chiral Z theo hệ danh pháp R, S Dưới sơ đồ tổng hợp valeranone, tiến hành vào năm 1986 5) Xác định công thức cấu tạo hợp chất H - R, biết L chứa vòng (bicyclic) sáu cạnh, Q hợp chất vòng (tricyclic), O sản phẩm phản ứng acetoxyl hóa, J chứa nguyên tử lưu huỳnh Hướng dẫn 1) 778 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM 2) 3) - viên ngày 4) 779 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM 5) 780 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 179 Trong thập niên 1960, nhà khoa học Soviet - nỗ lực tìm kiếm nguồn nhiên liệu tên lửa hiệu cao - tổng hợp hợp chất syntin (danh pháp quốc tế 1-methyl-1,2-dicyclopropylcyclopropane) Trong thập niên 1980 - 1990, hợp chất sử dụng làm nhiên liệu cho xe phóng tên lửa Soyuz-U2 So với loại nhiên liệu tên lửa lỏng truyền thống, syntin có ưu điểm khối lượng riêng lớn, độ nhớt thấp, nhiệt lượng tỏa đốt cháy cao bền - nên thời gian sử dụng khơng giới hạn Tuy nhiên, chi phí sản xuất đắt đỏ nên sau Liên bang Soviet sụp đổ, việc sản xuất hợp chất bị ngưng lại Dưới sơ đồ tổng hợp syntin từ ethanol: Chất E điều chế từ levulinic acid - sản phẩm q trình chuyển hóa sinh khối - theo sơ đồ sau: 1) Xác định cấu tạo hợp chất A - K, biết chuyển hóa G thành H thuộc loại ngưng tụ aldol-croton 2) Khi sử dụng phương pháp tổng hợp này, syntin tạo thành dạng hỗn hợp đồng phân với tỉ lệ 56:44 với sản phẩm cis chiếm ưu thế, đồng phân bền so với dạng trans (2.5 kJ/mol) Sinh nhiệt chuẩn hỗn hợp - sử dụng làm nhiên liệu - 133.0 kJ/mol Xác định sinh nhiệt chuẩn đồng phân syntin 3) Viết phương trình phản ứng đốt cháy syntin oxygen Xác định hiệu ứng nhiệt phản ứng đốt cháy syntin lượng nhiệt giải phóng đốt cháy kg syntin nhận từ sơ đồ Cho biết sinh nhiệt chuẩn của: nước 241.8 kJ/mol, carbon dioxide 393.5 kJ/mol Sự phụ thuộc sinh nhiệt vào nhiệt độ bỏ qua 781 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Hướng dẫn 1) 2) Kí hiệu sinh nhiệt chuẩn đồng phân trans x, giá trị tương ứng đồng phân cis x - 2.5 Ta có: 0.44x + 0.56(x - 2.5) = -133.0 Do x = -131.6 kJ/mol Sinh nhiệt chuẩn đồng phân cis -134.1 kJ/mol 3) С10Н16(l) + 14 О2(g) = 10 СО2(g) + Н2О(g) + Q Q = 8·241.8 + 10·393.5 - (-133.0) = 6002.4 kJ/mol Lượng nhiệt tỏa giải phóng kg syntin 6002.4·1000/136 = 44135 782 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 180 Parkinson bệnh thần kinh phổ biến nhất, ảnh hưởng tới khoảng % người 60 tuổi Các triệu chứng đặc trưng bệnh cứng cơ, run rẩy, khả vận động Bệnh Parkinson xuất chết tế bào thần kinh chịu trách nhiệm tạo chất dẫn truyền thần kinh dopamine (2-(3,4-dihydroxyphenyl) ethylamine) Ngày nay, bệnh Parkinson chưa thể chữa được, có số loại thuốc làm giảm triệu chứng bệnh Thuốc kháng-Parkinson phổ biến “levodopa” - chứa hoạt chất L-α-amino acid X, vào thể chuyển thành dopamine phản ứng decarboxyl hóa 1) Xác định cấu trúc dopamine hợp chất X Chỉ rõ cấu hình tâm quang hoạt Một hướng khác để điều trị bệnh Parkinson sử dụng loại thuốc ức chế hoạt động enzyme phá vỡ dopamine Cac loại thuốc gồm rasagiline (Y) selegiline (Z), ức chế enzyme monoamine oxidase loại B (MAO-B) Dưới sơ đồ tổng hợp hợp chất (trong tổng hợp Y, thu hỗn hợp racemic): 2) Xác định cấu trúc hợp chất A - J, Y Z Đối với hợp chất E - J Z, xác định rõ hóa lập thể tâm bất đối 783 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Hướng dẫn 1) 2) 784 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 181 Các steroid hormone đóng vai trị điều tiết hoạt động sống động vật người Đặc điểm chung tất steroid có mặt hệ vòng ngưng tụ, với vòng sáu cạnh vịng năm cạnh (như hình dưới) Ví dụ, hormone giới tính nữ quan trọng progesterone (Z), đóng vai trị thiết yếu giai đoạn thai kì Q trình tổng hợp tồn phần đầu tiên, gồm 15 giai đoạn, progesterone V Johnson cơng bố vào năm 1971 Quy trình chia thành phần Sản phẩm phần đầu (E)-4-methyldec-3-en-8-ynal (X), sử dụng tiếp tổng hợp progesterone 1) Xác định cấu tạo hợp chất A - C, ý trình chuyển A thành B xảy theo gia đoạn, bao gồm chuyển vị Claisen (còn gọi chuyển vị Johnson-Claisen) Phần thứ hai quy trình tổng hợp thể sơ đồ đây: 2) Xác định cấu tạo hợp chất D - L, biết G có chứa liên kết đơi cấu hình trans Chú ý: Me = methyl; Et = ethyl; Bu = butyl; Ph = phenyl 785 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Hướng dẫn 1) 2) 786 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 182 Tháng 10 năm 2016, Kenkichi Sonogashira tròn 85 tuổi Năm 1975, ông công bố phương pháp ghép cặp chéo aryl halide alkyne, tiến hành điều kiện êm dịu với có mặt xúc tác kim loại chuyển tiếp Trong xúc tác Sonogashira, phức chất Y điều chế từ muối Z (hóa chất thương mại sẵn có) triphenylphosphine Muối Z tạo thành cách đồng kết tinh hai dung dịch halide Q R Biết hàm lượng kim loại chuyển tiếp Q, Z, Y 60.01 %, 36.17 % 15.16 % 1) Xác định halide Q R, muối Z thành phần phức chất Y Đề xuất cấu tạo phức chất Y Phản ứng Sonogashira đưa vào “kho vũ khí” nhà tổng hợp hữu cơ, phương pháp đáng tin cậy phổ biến để tạo liên kết carbon-carbon sp2-sp Năm 2003, nhà hóa học từ Texas xuất báo, mơ tả quy trình tổng hợp NanoPutian - phân tử hữu có hình dáng giống người, kích thước khoảng nm Trong sơ đồ tổng hợp NanoKid, phản ứng Sonogashira sử dụng lần 2) Xác định cấu tạo chất A - L NanoKid (N) 787 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Hướng dẫn 1) Hai halide PdCl2 NaCl; phức chất Y = PdCl2(PPh3)2; Z = Na2PdCl4 Phức chất Y (vng phẳng) có hai đồng phân cis trans: 2) 788 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 183 Năm 1992, số hợp chất có cấu trúc tương tự, gọi decarestrictine, phân lập từ nấm mốc Penicillium Simplicissimum Hiện nay, có 20 decarestrictine biết đến kí hiệu chữ khác nhau, từ A - O (ví dụ, “decarestrictine A1”) Nhiều số hợp chất có tính chất đáng ý, khả ức chế tổng hợp cholesterol Chính vậy, năm trở lại đây, nhiều nghiên cứu tiến hành để tổng hợp nhóm chất Năm 2015, quy trình tổng hợp decarestrictine G, lactone đại phân tử với vòng 10 cạnh, tiến hành theo sơ đồ đây: 1) Xác định cấu tạo chất A - E decarestrictine G (khơng cần xác định hóa lập thể) Cho biết: a) Hệ OsO4/NMO dùng tác nhân chọn lọc cao hiệu quả, thay cho dung dịch KMnO4 trung hòa; b) N, N'-dicyclohexylcarbodimide (Cy-N=C=N-Cy) tạo điều kiện cho phản ứng ngưng tụ cách kết hợp thêm phân tử nước Khác với hầu hết decarestrictine khác, decarestrictine L lactone khơng có vịng 10 Tuy nhiên, hoạt tính sinh học cao khiến thu hút nhiều quan tâm từ nhà tổng hợp hữu Sơ đồ quy trình tổng hợp decarestrictine L, thực vào năm 1993 789 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM 2) Xác định cấu tạo hợp chất F - P decrestrictin L, biết rằng: a) giai đoạn đầu tiên, có vòng epoxide bị ảnh hưởng phản ứng diễn theo chế liên quan đến chế SN2; b) hợp chất L chứa vòng Hướng dẫn 1) 790 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM 2) 791 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM ... Prostaglan®in PG-H2 O Acoron O HO O Axit abi eti c O Po®ophyllotoxin Hướng dẫn Acoron axit abietic tecpen: O O Acoron O O O Acoron HO O Axit abietic 19 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM... adamantane V VI hexamethylprismane VII VIII coronene IX X bis-(cyclopentacosane) (catenane) cyclopentacontane (“nút thắt cấp độ phân tử”) 43 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 20 1) Hãy... hydrogen m(C) : m(H) = 11.9 CH C(s) + O2(g) → CO2 (g) 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g) 2C6H6(g) + 15O2(g) → 6H2O(l) + 1 2CO2 (g) h) i) j) k) l) 2.13 đơn vị thể tích CO2 V(O2) = 2.66 đơn vị thể tích CH MW(benzene)