bài tập hóa hữu cơ có giải

Part 1: AXIT CACBOXYLIC – ESTE COOH O O HOOC H C HO CH3 H C COOH H3C Bài 1: Đôi hoá học lập thể hợp chất hữu xác định cách khảo sát tính chất hóa học đặc trưng chúng Cấu tạo đồng phân axit -norbonen-2,3-dicacboxylic, hợp chất X (kí hiệu ~ để không nêu rõ hóa học lập thể) hình thành nhờ thí nghiệm sau: COOH COOH X Khi đun nóng X nóng chảy tách nước để tạo hợp chất Y Hợp chất Y tan chậm lượng dư dung dịch nước NaOH để tạo X1, sản phẩm X tạo thành lượng dư dung dịch nước NaOH Dung dịch thu X1 NaOH tác dụng với iot, tạo thành hợp chất có chứa iot Axit hóa dung dịch tạo hỗn hợp hai chất đồng phân triệt quang (tiêu triền hay raxemic) A 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 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 C không chứa iot phản ứng với nước Trong điều kiện, hợp chất B không xảy chuyển hóa đun nóng v ới axit clohydric chuyển chậm thành A Viết cân phương trình phản ứng Không cần viết chế phản ứng Đánh dấu (*) nguyên tử cacbon phi đối xứng (asym metric) axit 5- norbonen-2,3dicacboxylic Viết công thức hóa học lập thể đồng phân lập thể có hợp chất X cấu tạo sản phẩm tách nước có xảy Viết phương trình phản ứng đồng phân lập thể X hợp chất tương ứng Y với lượng dư dung dịch NaOH nước Tính khối lượng mol phân tử chất A Viết phương trình phản ứng từ X1 đến A Viết phương trình phản ứng tạo thành C từ A phản ứng C với nước Viết công thức hóa học lập thể hợp chất X thoả mãn tất kiện cho Viết phương trình phản ứng dẫn từ B đến A A B có phải đồng phân không đối quang (diastereoisomers)? BÀI GIẢI: Các trung tâm bất đối X: * * COOH * COOH * Công thức cấu tạo đồng phân lập thể X ghi bên trái, cột bên phải cấu tạo sản phẩm tách nước tương ứng (nếu sản phẩm không tồn có dấu gạch ngang) OC COOH O OC COOH COOH CO O COOH CO COOH COOH COOH COOH Phản ứng đồng phân lập thể X với NaOH: COOH + 2NaOH COOH COONa COONa Phản ứng đồng phân lập thể Y với NaOH: COONa OC O oc + NaOH COONa + 2H2O + H2O -1 MA = 0,3913/(12,7.0,100/1000) = 308 (g/ mol ) Các phản ứng từ X đến A: I COONa I I2 -NaI COONa O COONa HCl -NaCl COOH CO O CO Chuyển hóa A thành C: I COOH O O CO CO O + HI CO Phản ứng C với nước O CO + H 2O HO O CO Cấu tạo X là: HO COOH COOH COOH COOH Chuyển hóa B thành A I I I HOOC CO O O COOH +H O COOH –H OH COOH 8) Không, A B đồng phân không đối quang O CO Bài 2: Các nhà hóa học công ty Merck Frosst Canada Montréal phát triển dược phẩm có triển vọng hữu hiệu để trị bệnh suyễn Cấu tạo MK-0476 sau COOH CH3 H3C OH S Cl N MK – 7406 Trong trình kiểm tra, họ phát minh qúa trình tổng hợp đơn giản hiệu quả, mô tả cho thiol hóa phần MK – 0476 este dietyl A Hãy cho biết cấu tạo sản phẩm trung gian B – F qúa trình tổng hợp LiA  lH  COOC2H5 χ  2.H3O C H COC l ) CH  Pyridin 6 5 χ  C(C12H 14O )D(C H B O N) NaCN + COOC2H5 -S O2 C 3  l/(C2 13  12 H5 ) 2 N 3 χ KOH(aq) CH2N2 COOH χ 1.Na OH ( C H -S )N3     χ    F(C + + 2.H O 2.CH COS Cs 9H14O3S)E aq ) O 2C  l/(C  2 H5 SH Một giai đoạn cuối qúa tr ình tổng hợp MK – 0476, muối diliti thiol axit (G) ghép với mạch phân tử nêu (sơ đồ dưới) Căn hóa học lập thể quan sát phản ứng trên, gọi tên chế qúa trình ghép này? Nếu qúa trình phản ứng xảy theo chế đề nghị tốc độ toàn phần (chung) thay đổi nồng độ muối thiolat chất lúc tăng gấp ba? Các nghiên cứu mẫu tiến hành với việc sử dụng brom etan chất để tối ưu hóa qúa trình ghép nói Vẽ cấu tạo sản phẩm phản ứng mol đương lượng brom etan với: a G thêm hai mol đương lượng bazơ b G thêm mol đương lượng bazơ Qúa trình ghép trở nên phức tạp nhị hợp oxi hóa (dime hóa – oxy hóa G) Viết công thức cấu tạo Lewis, rõ tất electron không liên kết sản phẩm nhị hợp - oxy hóa SƠ ĐỒ GHÉP MẠCH CH3 O CH3 S OH O O Cl CH3 N - - + S Li H + CO2 Li + COOH CH3 CH3 OH S Cl N BÀI GIẢI: Công thức cấu tạo chất: O CH2O O CH2O CH2OH CH2OH B H2 C CH2OH C CH2OH D CH2S C CH3 E CH2CO2CH3 C N O C H C O C H F SN2: nucleophin lưỡng phân tử v = k[tác nhân][tác chất nucleophin] Tốc độ chung tùy thuộc vào nồng độ tác nhân lẫn tác chất nucleophin Như vậy, gấp ba nồng độ chất tham gia phản ứng dẫn đến tốc độ chung phản ứng tăng gấp lần Với hai đương lượng bazơ: CH2SCH2CH3 CH2CO2H Với đương lượng bazơ: CH2SH CH2CO2CH2CH3 Công thức Lewis sản phẩm dime: CH2S SCH2 H2 C CH2 HO O O OH Bài 3: Nấm Aspergillus nidulans tạo hai lacton (este vòng) thơm A B (C10H10O4) đồng phân tan dung dịch NaOH lạnh nước không tan dung dịch NaHCO3 nước Cả A B cho màu tím với dung dịch FeCl3 nước Phản ứng A với CH3I có mặt K2CO3 tạo thành C (C11H12O4) mà phổ H NMR thấy có chứa ba nhóm metyl không giống nhau, nhóm liên kết trực tiếp với vòng thơm Sự tách loại nhóm metyl có chọn lọc C với BCl3 xử lý nước tạo D đồng phân A Phổ H NMR hợp chất D cho thấy rõ diện nhóm hydroxyl có tạo liên kết hydro nội phân tử = 11,8pm OH H3 C H3 C CO2CH3 O HO E I Cơ chế phản ứng qua giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Dehydrat hóa glyceryl H2SO4 đun nóng aldehyd acrolein H SO Glyceryl  2 4 χ CH =CH–CHO + 2H O to Acrolein Giai đoạn 2: Phản ứng cộng nhân anilin với acrolein thu đ ược:  − (phenyla o)propionaldehyd NH2 + H O O C H C CH CH2 CH2 CH2 N H Giai đoạn 3: Tác nhân điện tử tác dụng vào vòng thơm nhóm carbonyl aldehyd đ ược proton hóa (đây giai đoạn đóng vòng) O H C N OH CH2 CH2 + H + N H H CH2 CH2 OH H - H C -H2O + N H H N H 1,2-dihydroquinolin Giai đoạn 4: Oxy hóa nitrobenzen thu vòng thơm + NO2 NH2 H+ + N + H2O N H 1,2-dihydroquinolin quinolin Săt (II) sunfat có tác dụng làm cho phản ứng xảy từ từ theo chiêu thuận Bài 19: Trong y học, người ta thường dùng dung dịch polividon 3,5% để thay cho huyết tương trường hợp máu, bỏng nặng, sốc…bằng cách ti êm tĩnh mạch Quá trình tổng hợp loại hóa chất thương từ butan-1,4-diol theo sơ đồ chuyển hóa: C u ,C r H C÷ CH +NN H H    χH 2O  χ χ    χ  B C to ,Polyme polividon HOCH2CH2CH2CH2OH 240o C A hóa Hoàn thành sơ đồ biết công thức polividon là: CH O N CH2 n BÀI GIẢI: O O O N A O H N B CH CH2 C Bài 20: Hoàn thành phương tr ình phản ứng sau: O C O o N + ete, 30 C H A C O Br CH3 N COOC CH3 F o + + CH3 Mg B + MgBrF THF, t sôi BÀI GIẢI: N COOC(CH3)3 O O C O A C NH B ************************************************ ALKALOID Part 5: OHC N O CH3 N O CH2 Bài 1: Dùng dấu * đánh dấu nguyên tử carbon bất đối alkaloid sau: a c CH3CH2 b N N CH3 N CH2 CH2CH2CH3 CH3 N H Nicotin N Pilocacpin Coniin BÀI GIẢI: a c b CH3CH2 * N * N CH3 N * * CH2 CH3 CH2CH2CH3 N H Nicotin N Pilocacpin Coniin Bài 2: Papaverin alkaloid tách từ nhựa vỏ papaver sonniferum (cây thuốc phiện) Đó o chất rắn nóng chảy 147 C, có tác dụng dãn vành nên dùng dể chữa bệnh co thắt đại tràng, mạch máu Quá trình tổng hợp papaverin C20H21O4N (G) công nghiệp cho sơ đồ sau KCN 3, − (CH 3O)C2 H6 C3 H  χA C2 l H 3O  H Ni2 /  χB  +B t PCl χ   5χ χ   χ χ PO Pd C D E F G o t o a Đề nghị công thức cấu trúc chất từ A χ G b Trong papaverin có dị vòng BÀI GIẢI: CH2CH2NH2 CH2CN OCH OCH3 CH2COOH OCH3 OCH3 CH2COCl OCH3 A OCH3 OCH3 OCH3 B C D O C CH3O NH CH2 OCH3 CH3O N OCH3 OCH3 OCH3 OCH3 CH2 E OCH3 F Papaverin G là: CH3O N OCH3 CH2 OCH3 OCH3 Trong G có chứa dị vòng isoquinolin Bài 3: Coniin hợp chất độc tìm thấy độc sâm (conium maculatum) Triết gia cổ đại người Hy Lạp Socrates bị giết chất Coniin hợp chất chứa nitơ alkaloid Xác định hóa tính hóa lập thể coniin cách hoàn thành 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 KMnO4 tham khảo tài liệu: A M Castano, J.M Cuerva, A M Echavarren, Tetrahedron Letters, 35, 7435-7438 (1994) Bài 4: Nicotin alkaloid thuốc lá, coi alkaloid loại pyridin hay loại pyrolidin Nicotin chất lỏng không màu, khí chuyển nhanh sang màu nâu Với lượng nhỏ, nicotin kích thích thần kinh làm tăng huyết áp Tuy nhiên với liều lượng cao, nicotin phá hủy niêm mạc hệ hô hấp dẫn tới tử vong Quá tr ình tổng hợp nicotin K C10H14N2 theo sơ đồ sau: N CH3 CHO EtO O - CO2 A KMnO4 EtOH HCl dac C B D -EtOH E N NaBH4 H F HI I K to Xác định chất từ A χ I sơ đồ BÀI GIẢI: Công thức chất từ A đến I torng s đồ: A B O N CH3 C CH3 N -O CH3 D N O N HO CH3 N O N O O N OH G O C E HC H2C N O C CH2 O C G NH2Cl OH HCl- H O C F NHCH3 CH3 NH2Cl- N CH3 N HCl - HCl- I OH K I CH CH N N N C H3 CH3 N NH CH3 NH Bài 5: Higrin X C8H15ON ankaloid tìm thấy coca Xác định CTCT X biết rằng: X không tác dụng với benzensunfoclorua, không tan kiềm nh ưng tan dung dịch HCl X tác dụng với phenylhiđrazin cho phản ứng iodofom Nếu oxi hóa X dung dịch CrO3 tạo thành axit higrinic C6H11O2N Có thể tổng hợp axit higrinic C6H11O2N chuỗi phản ứng sau: [ CH(C — + OO Et)] Na C Br H3N BrCH CH CH Br — — —ddH—C l2 — —‹ A — —2 11 ‹19 4B — —o Ba (OH )dd22 — — — —‹ D —— — ‹ t t E —— axit higrinic ‡ CO +H O o ‹ 2 H — —2‹ C(C H O ) E BÀI GIẢI: Từ kiện cho chứng tỏ higrin có nhóm amin bậc ba có nhóm acetyl CH 3CO– (CH )B2 r χBrCH C2 H C2 H C2 H(COOEt)B2rCHχCH CH2 CBr2 (CO2OEt COOEt N COOEt COO N CH3 CH3 C D COO Ba COOH N CH3 N COOH CH3 E E Vậy Higrin là: CH3 CH2C=NNHPh PhNHNH2 N CH3 N CH3 CH2COCH3 NaOI CrO3 N CH3 COOH N CH2COOH + CHI3 )2 COOH CH3 Bài 6: Từ hạt tiêu người ta tách alkaloid piperin A (C17H19NO3) chất trung tính Ozon phân A thu hợp chất: etadial, B, D Thuỷ phân B thu OHC-COOH hợp chất dị vòng cạnh piperiđin (C5H11N) Cho D tác dụng với dung dịch HI đặc thu 3,4-dihydroxibenzandehit Hãy xác định công thức cấu tạo A, B, D Có đồng phân lập thể A? BÀI GIẢI: - Ozon phân A thu dược etadial chứng tỏ A có nhóm =CH –CH= - Thuỷ phân B thu dược OHC–COOH vâ piperidin, suy B có liên k ết O=C–N– Vậy N nằm vòng cạnh - D phản ứng với HI thu dược 3,4-dihidroxibenzandehit Vậy có công thức cấu tạo: OHC C N O O CHO O (B) (D) O CH CH CH CH C N O O (E) - Trong A có liên kết đôi, số đồng phân hình học 4: ZZ , EE , ZE , EZ Bài 7: Salixin C13H18O7 alkaloid tìm thấy liễu Đem thủy phân Salixin ezym elmusin cho D-glucozơ Saligenin C7H8O2 Salixin không khử thuốc thử Tolen Oxi hóa Salixin HNO3 thu hợp chất hữu X mà thủy phân cho D-Glucozơ anđehit Salixylic Metyl hóa Salixin thu pentametylsalixin, thủy phân hợp chất n ày cho ta 2,3,4,6-tetra-O-metyl-D-Glucozơ Xác định CTCT Salixin BÀI GIẢI: Salixin đường không khử  − glucozit RO H OH O bị thủy phân elmuxin H2O HO OH CH2OH Salixin enzim D-Glucose + ROH (Saligenin) C7H8O2 Trong công thức C7H8O2, ROH xuất nhân thơm Tách andehit salixylic, điều chứng tỏ trình oxi hóa nhóm –CH2OH thành nhóm –CHO CHO HO H2O, H D-Glucose + HOH2C + HO HO O OH CHO O Saligenin o-(hidroximetyl)phenol Công thức cấu trúc salixin HOH2C O HO HO OH CH2OH O Bài 8: Hạt độc sâm (conium malculatum) thời trung cổ dùng làm thuốc độc để thực án tử hình Độc tố chủ yếu hạt độc sâm l alkaloid có tên coniin Coniin có khối lượng -1 mol phân tử 127 g.mol , chứa 75,60% C 13,38% H khối lượng Coniin làm xanh quỳ tím, không làm màu dung dịch Br2 dung môi CCl4 không (amin có nguồn gốc thực vật) l àm màu dung dịch KMnO4 Khi dehydro hóa coniin thu đư ợc hợp chất A (C8H11N) Oxi hóa chất A thu chất B có cấu tạo: N COOH Biết phản ứng đóng hay mở vòng phân tử coniin C bậc ba a Xác định CTPT coniin giải thích không làm màu Br2/CCl4 b Xác định CTCT coniin cho biết bậc amin nó, A B Vì khối lượng phân tử coniin, A, B số lẻ c Để tách coniin từ hạt độc sâm với hiệu suât v độ tinh khiết cao nên dùng chiết với dung môi dung môi sau: - Nước - Rượu etylic - Dung dịch NaOH - Dung dịch HCl BÀI GIẢI: a CTPT coniin C8H17N 2✕ 8+3 Độ bât bão hòa = + − 17 =1 Vì coniin không làm màu Br2/CCl4 nen coniin không chứa nối đôi mà chứa vòng no b Sơ đồ phản ứng: N H CH2CH2CH3 -3 H N xt, t o coniin amin (II) CH2CH2CH3 [O] N H H A amin (III) B amin (III) COOH Hợp chất có chứa số lẻ nguyên tử N => có khối lượng phân tử lẻ c Dùng dung dịch HCl tạo muối coniin clohidrat tan tốt nước Sau dùng kiềm để thu lại coniin Bài 9: Từ Atropabenladona (một loại cà độc dược) thuộc họ cà, người ta tách loại alkaloid atropin Trong công nghiệp, người ta thường dùng atropin để điều chế axit tropoic (A) C 9H10O3 (A) bị oxy hóa dung dịch KMnO4 nóng thành axit benzoic (B) b ị oxy hóa oxy không khí có mặt Cu nung nóng tạo thành chất (C) C9H8O3 có chức andehit Axit tropoic chuyển hóa thành axit o atropoic C9H8O2 (D) nhờ H2SO4 đặc 170 C Hidro hóa (D) H2/Ni thu axit hidratropoic (E) C9H10O2 Hãy xác định công thức cấu tạo A, C, D, E v cho biết D có đồng phân cis/trans hay không? BÀI GIẢI: ✕ + −10 CTPT (A) C9H10O3 có độ bất bão hòa: = =5 - A bị oxy hóa KMnO4 tạo axit benzoic nên A có chứa vòng benzen nhóm chức COOH mạch nhánh (không gắn trực tiếp vào vòng benzen) - A bị oxy hóa oxy không khí có mặt Cu nung nóng tạo th ành chất (C) C9H8O3 có chức andehit => Mạch nhánh chứa nhóm chức rượu bậc I –CH2OH - Từ kiện ta có CTCT A, B, C, D, E sau D đồng phân hình học COOH KMnO4 to B HOOC COOH CH CH2OH CH O2 Cu, to CHO C A COOH COOH C C H2SO4 d CH2 o 170 C D H2 o Ni, t H CH3 E Bài 10: Từ hạt tiêu đen, người ta phân lập loại alkaloid piperin Xác định công thức cấu tạo piperin dựa vào sơ đồ sau: A + CH2I2 + NaOH χ B (C8H6O3) B + CH3CHO + NaOH χ C (C10H8O3) C + anhidrit axetic + natri axetat χ axit piperic (C 12H10O4) axit piperic + PCl χ D (C12H9O3Cl) D + piperidin χ piperin (C 17H19O3N) BÀI GIẢI: Piperin là: O CH N O CH CH CH C O ... phần có số lượng khác hay tất có số lượng khác nhau? c Trong đồng phân lập thể cô lập sản phẩm I tất có điểm nóng chảy hay tất có điểm nóng chảy khác hay số có điểm nóng chảy giống nhau? BÀI GIẢI:... H OH I  Chất D có đồng phân đối quang  Chất F có hai đồng phân hình học ● Chất I có đồng phân lập thể riêng biệt ● Cặp đồng phân không đối quang có lượng khác Cặp đối quang có lượng O ● Cặp... Cl N H anabazin n = 2; CTPT: C10H14N2 Bài 2: Sắp xếp có giải thích tăng dần tính axit của: ; N N (C) (B) -I ; ; COOH CH2COOH COOH COOH CH2COO H (D) BÀI GIẢI: COO H -I O < < - C3 (D) COOH -I N