1. Một trong những phương án tổng hợp Vitamin C từ glucozơ được tiến hành như sau: a) Vitamin C có bao nhiêu nguyên tử C, giải thích tại sao vitamin C lại có tính axit ? b) Xác định cấu trúc các chất (A), (B), (C), (D), (E), (F) trong sơ đồ trên
1 ĐỀ THAM KHẢO SỐ KỲ THI CHỌ HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA TRUNG HỌC PHỔ THÔNG NĂM HỌC 2023-2024 MƠN HĨA HỌC THỜI GIAN 180 PHÚT Câu I (3,0 điểm) Cho hợp chất sau (A) (B) (C) (D) (E) (F) Cho giá trị pKa (không theo thứ tự) 7,15; 7,97; 10,09; 8,25; 10,00; 10,26 Hãy xếp pKa với chất thích hợp theo chiều tăng dần giải thích Biết (D) có tính axit mạnh (C) Giải thích khác kết hai phản ứng sau đây: X X: Cl, tách NaOEt/EtOH X: OC(=S)SCH3, 100 oC + - HX 0% 70% 100% 30% - Giá trị pKa hợp chất tương ứng theo chiều tăng dần F – 7,15; D – 7,97; C – 8,25; A – 10,00; B – 10,09; E – 10,26 - Giải thích: (so sánh với phenol-A) o D F có hiệu ứng liên hợp âm nhóm –CN nhóm –NO (hiệu ứng –C –NO2 > -CN) làm tăng tính axit o C có hiệu ứng +I hai nhóm CH3- nhiên hiệu ứng –I nhóm NO2 chiếm ưu (khơng có hiệu ứng liên hợp hiệu ứng khơng gian, hai nhóm CH3- án ngữ khơng gian làm nhóm –NO nằm vng góc với mặt phẳng π, khơng tạo hệ liên hợp B E có nhóm CH3- có hiệu ứng +I làm giảm tính axit Tuy nhiên, E có nhóm CH3- nằm vị trí para cịn có hiệu ứng +H làm tăng mật độ e nhiều cho vòng benzen Sự tách theo E2 xảy hai liên kết cần tách nằm vị trí 1,2- trans diaxial Cấu dạng bền thỏa mãn điều kiện nên buộc phải chuyển sang cấu dạng bền Sự tách xảy trường hợp xảy vị trí nhất, dẫn đến tạo thành sản phẩm H Cl EtONa Cl Với este xanthate tách xảy tách cis, nên cần có H vị trí cis với nhóm có tách loại Trong cấu dạng bền cho sản phẩm 100 oC 100 oC H S SCH3 O H S O SCH3 Thông thường phản ứng tách nhiệt ln tách cis, cịn phản ứng tách base chủ yếu tách trans Câu II (3 điểm) Một phương án tổng hợp Vitamin C từ glucozơ tiến hành sau: H OH OH H OH CH2OH OHC H2 xúc tác OH [O] (A) OH O CH2OH HOH2C HO 2CH3COCH3 Xúc tác axit (B) NaOCl (C) HO Glucozơ CH2OH H O O HO HCl etanol (E) (D) (F) Vitamin C (axit ascorbic) HO OH * a) Vitamin C có nguyên tử C , giải thích vitamin C lại có tính axit ? b) Xác định cấu trúc chất (A), (B), (C), (D), (E), (F) sơ đồ Pyrodoxin (Vitamin B6) tổng hợp Hãy xác định chất thiếu sơ đồ EtO O O O OEt EtONa (A) NC OEt NH3 POCl3 (B) (C) HNO3 H2SO4 (D) Sn, HCl (E) OH HNO2 H2O (F) HI HO H3C CH2OH N Pyridoxin (Vitamin B6) Câ u Ý Nội dung a) Vitamin C có 2C*: CH2OH H HO * O * HO O OH + Vitamin C có tính axit phân li H anion bazơ liên hợp có tính ổn định cao điện tích âm giải tỏa tốt: CH2OH H HO CH2OH O HO H HO pK = 4,1 O O - OH O O + H+ OH b) Cấu trúc chất sơ đồ [O] H2 xúc tác 2CH3COCH3 Xúc tác axit (A) NaOCl HCl etanol (C) (B) (D) (E) (F) O O EtO OEt EtONa OEt O O NC O CN POCl OEt NH3 EtO H3C N H (A) H3C CN N (D) Cl O H2N H3C H3 C N CH2NH2 N (E) Cl OH OEt HNO2 H2O HO H3C HNO3 H2SO4 (C) OEt Sn, HCl CN (B) OEt O2N OEt CH2OH N (F) HI HO H3C CH2OH N Pyridoxin (Vitamin B6) Câu III (3,0 điểm) Đề xuất điều chế: 1) Meso-C4H8D2 từ trans-but-2-ene tác nhân cần thiết khác 2) Meso-hexanediol-3,4 từ acetylene, ethyl bromide tác nhân cần thiết khác Biểu diễn công thức phối cảnh công thức chiếu Fischer sản phẩm (đặt mạch cacbon nằm thẳng đứng) Kí hiệu tâm bất đối xứng sản phẩm theo quy ước R, S Ý Nội dung Câu IV (2 điểm) Hãy cho biết công thức cấu tạo chất ứng với chữ sơ đồ COOCH + H3O+,t0 Q - CO2 V CH3ONa - CH3OH CH2N2 R X H3O+, t0 - CO2 S O 1.KMnO4,H+ CH2N2 du Zn, BrCH2CO2CH3 Y T CH3ONa P - H2O H2/Pt U O NaNH2, CH3I du (fenchon) Câu IV Q - CH3OH Nội dung V COOCH COOCH H3COOC CH COOCH COOCH CH O H3COOC CH O P Q COOH H3COOC COOCH O OH O CH COOCH CH H3C S R T H3COOC H3COOC COOCH COOCH H3C H3C U V COOCH O O CH CH Y X Câu V (4,0 điểm) Cho hợp chất: Cl O H3C O H3C O O OH H3C S F OH NH2 NH2 H2N N N Cl O N methionin 3-chloro-4-fluoroaniline 4-(3-chloropropyl) quinazoline morpholine acid 4,5-dimethoxyanthranilic Người ta tổng hợp Gefitinib (điều trị bệnh ung thư phổi không tế bào nhỏ di căn) từ acid 4,5-dimethoxyanthranilic theo bước sau: Đun nóng hỗn hợp acid 4,5dimethoxyanthranilic fomamid đến 190 oC tạo dẫn xuất quinazoline B1 có cơng thức phân tử C10H10N2O3 Đun hồi lưu hợp chất B1 với methionine có mặt MsOH thu hợp chất B2 (C9H8O3N2) Xử lí B2 với Ac2O pyridine sau với thionyl chlorine thu hợp chất B3 Đun hồi lưu B3 với 3-chloro-4-fluoroaniline dung môi isopropanol thu hợp chất B4 Thủy phân B4 với dung dịch ammonium hydroxide methanol, sau cho phản ứng với 4-(3-chloropropyl)morpholine DMF, xúc tác K2CO3 thu Gefitinib (C22H24ClFN4O3) Viết công thức cấu tạo chất B1->B4 Gefitinib Một loài cá Hawaii gọi pahu cá hộp (Ostracian lentiginosus) tiết độc tố giết chết loài cá khác vùng lân cận Hoạt chất độc tố đặt tên pahutoxin, hình thành kết hợp bất thường bán-lipid Quá trình tổng hợp giúp chứng minh cấu trúc hoạt chất này: O OH PCC 12 OH A BrCH2CO2Et, Zn 12 B OEt OH2 H3O+ pahutoxin cholin chloride pyridine E SOCl2 D Ac2O pyridine C Tín hiệu phổ IR đặc trưng chất là: A (1725 cm -1), B (dải rộng quanh 3300 cm-1, 1735 cm-1), C (dải rộng 3300 – 2500 cm-1, 1710 cm-1), D (dải rộng 3300 – 2500 cm-1, 1725 cm-1, 1710 cm-1), E (1800 cm-1, 1735 cm-1) pahutoxin (1735 cm-1) Xác định cấu trúc A, C, D, E pahutoxin Rễ gừng biết đến với nhiều dược tính tính chất hương liệu Tại Ấn Độ nhiều phương thuốc có sử dụng gừng vị thuốc trị bệnh liên quan đến đường ruột, cảm lạnh thông thường số bệnh khác.Một vài hợp chất cho gây vị cay gừng Rất nhiều số dẫn xuất đơn giản vòng thơm với độ dài mạch khác Một đẫn xuất quan trọng Zingreon có cơng thức phân tử C 11H14O3 Hợp chất không phản ứng với thuốc thử Tollens có phản ứng với FeCl 2,4dinitrophenyl hidrazin Brom hóa Zingreon dung dịch brom thu dẫn xuất monobrom Trong phân tử Zingreon sản phẩm khử hóa theo Clemensen tạo liên kết hidro phân tử yếu a) Xác định công thức cấu tạo Zingreon từ kiện cho b) Zingreon tổng hợp theo sơ đồ sau: CHO acetone NaOH HO H2/Pd A Zingreon OMe Viết công thức cấu tạo A c) Zingreon chuyển hóa dễ dàng thành Gingerol có cơng thức phân tử C17H26O4, hợp chất gây cay tìm thấy rễ gừng sơ đồ sau: Zingreon Me3SiCl/(Me3Si)3N B LDA hexanal H3O+ Gingerol Vẽ công thức cấu tạo B Gingerol Câ uV Nội dung Cấu tạo chất B1->B4 Gefitinib B1 B2 O H3C O O HO NH H3C O NH H3C O N B3 N B4 Cl AcO H3C O F N N HN AcO H3C O Cl N N F O N HN O H3C O Cl N N Gefitinib 2 cấu trúc A, C, D, E pahutoxin 3 Công thức cấu tạo chất chưa biết: O O HO HO OMe Zingreon OMe A OLi Me3SiO OMe O HO B OMe OH Gingerol Câu VI (5,0 điểm) 6.1 Cho sơ đồ phản ứng sau: 1.O3 2.(CH3)2S A CrO3, H2SO4 H2O C2H5OH B H SO Xác định công thức cấu tạo chất A, B, C, D, F C 1.C2H5ONa, C2H5OH 2.H+/H2O D 1.LiAlH4 2.H2O F (C13H24O2) 6.2 Hợp chất G (C8H10O3) có tính quang hoạt chỉ chứa vòng năm cạnh Cho G tác dụng với m-CPBA thu hợp chất H (C8H10O4) Đun nóng H với dung dịch NaOH lỗng, dư, sau axit hóa thu I Cho I tác dụng với dung dịch HIO4, thu hai hợp chất J K khơng quang hoạt có cơng thức phân tử C 4H6O3 Cả J K tác dụng với dung dịch NaHCO3 giải phóng CO2, chỉ J tác dụng với thuốc thử Tollens Cho K tác dụng với I2/NaOH, axit hóa sản phẩm tạo thành đun nóng thu CH 3COOH Hãy xác định cơng thức cấu tạo có chất từ G đến K 6.3 Viết chế phản ứng sau a) OMs NaH H2SO4 H 2O COOH O O b) N NHMe NO2 H2O 200oC O N NO2 Hướng dẫn chấm 6.1 O O 1.O3 CrO3, H2SO4 2.(CH3)2S CHO H2O A O COOH B O 1.C2H5ONa, C2H5OH COOC2H5 C2H5OH H2SO4 OH 1.LiAlH4 2.H+/H2O 2.H2O O OH F D C 6.2 J K là: O O O O OH H3C OH K J I bị phân cắt HIO4 tạo thành J K, I là: O O HO CH3 I1 OH O O O H3C O I2 O O OH OH HO O HO HO OH CH3 I3 O O H3C O I4 H có nguyên tử oxi, sau bị thủy phân thì tạo thành I, đó, H có nhóm chức este: O O O O O CH3 O O CH3 H11 O O H12 O O O O CH3 O O H3C H13 O H14 H sản phẩm oxi hóa G, C8H10O3, peraxit (chuyển vị Bayer-Villigơ) Đồng thời, G quang hoạt chứa vịng cạnh, đó, G là: O O O CH3 G 6.3 a b 10 ĐỀ THAM KHẢO SỐ KỲ THI CHỌ HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA TRUNG HỌC PHỔ THÔNG NĂM HỌC 2023-2024 MƠN HĨA HỌC THỜI GIAN 180 PHÚT Câu I (3,0 điểm) Xác định cấu dạng bền hợp chất sau: Cl O HO Me A B OH Trong dung mơi: a) metanol; b) octan Tính axit – bazơ a) Giải thích giá trị pKa tăng dần b) Cho biết chất có tính base mạnh số chất sau Giải thích NH2 NH2 Ý N N Hướng dẫn chấm a) Trong metanol- dung môi phân cực, chất tồn dạng momen lưỡng cực lớn hay liên kết hidro liên phân tử Cl Cl O Me A O Me HO ; HO B OH OH