Đề Thi Thử Hữu Cơ HSGQG 4

Đề Final 4.doc Đề Final - Mol.doc Hóa Học Hữu Cơ KIỂM TRA ĐỘI TUYỂN – LẦN Cho số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; TEA: trietylamin; Ts: tosyl; DCM: điclometan; Bn: benzyl; LDA: liti điisopropylamiđua; Py: piriđin; DMF: N,N-đimetylfomamit; THF: tetrahiđrofuran; m-CPBA: axit m-cloperoxibenzoic; TMS: trimetylsilyl; t-Bu: t-butyl; Bu: butyl; PCC: piriđini clocromat; Bz: benzoyl; TIPS: triisopropylsilyl; DIBAL: điisobutyl nhôm hiđrua; TMDS: 1,1,3,3-tetrametylđisiloxan (tác nhân khử); NIS: N-iotsucxiimit; DMAP: đimetylaminopiriđin; NMO: N-metylmorpholin-N-oxit; TBAF: tetrabutylamoni florua; Tf: triflyl; Boc: t-butyloxicacbonyl; TES: trietylsilyl; LiHMDS: liti hexametylsilazua; TBHP: t-butylhiđroperoxit; DCE: 1,2-đicloetan Câu 1: 1.1 Đun hợp chất X với BF3 Et 2O toluen thu xiclopenta-1,3-đien Trong điều kiện phản ứng trên, nhanh chóng chuyển hóa thành a) Vẽ công thức cấu tạo b) Đề nghị chế phản ứng tạo thành 1.2 DNJ thuộc loại hợp chất đường imino dùng để chữa trị số bệnh rối loạn gen Hợp chất tổng hợp theo sơ đồ sau: Vẽ cấu trúc 3, 4, 5, 1.3 Khi oxi hóa hiđrocacbon 7, 8, (đều có công thức phân tử C5H8) KMnO4 thu kết sau: - Chất tạo axit hai chức có chứa nguyên tử cacbon bất đối - Chất tạo xeton hai chức không chứa nguyên tử cacbon bất đối - Chất tạo xeto-axit có chứa nguyên tử cacbon bất đối Vẽ công thức cấu tạo 7, 8, 1.4 Khử 2-clo-2,2-điphenylaxetyl clorua (kí hiệu 10) Zn, thu 11 (C14H10O) Trong điều kiện thích hợp, 11 tự chuyển hóa tạo hỗn hợp sản phẩm gồm lacton 12 (C28H 20O2), xeton 13 (C28H20O2) xeton 14 (C 42H30O3) Biết phân tử 13 14 có tính đối xứng cao Mặt khác, cho 11 phản ứng với phenylaxetilen, thu 15 Khi đun nóng, 15 chuyển hóa thành 16 sau đó, 16 tiếp tục chuyển hóa thành 17 (C22H16O) có khả tạo hợp chất có màu tím đặc trưng với dung dịch FeCl3 Nếu cho 11 phản ứng với 1,2-đimetylenxiclopentan, thu 18 (C21H22O) 19 (C 21H20O) có 19 có phản ứng màu đặc trưng với 2,4-đinitrophenylhiđrazin (2,4-DNPH) Vẽ công thức cấu tạo chất từ 10 đến 19 Câu 2: 2.1 Vẽ sơ đồ tổng hợp hợp chất sau từ chất cho trước (được sử dụng thêm chất hữu vô cần thiết khác): BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ 2.2 Dẫn xuất cyclitol có nhiều hoạt tính sinh học quan trọng Để tổng hợp số đồng phân lập thể cyclitol, người ta cho xiclohexa-1,3-đien tác dụng với O2 (chiếu sáng), thu hợp chất bixiclic không bền 20 Khử 20 LiAlH4 ete, thu 21 Phổ 13 C-NMR 21 cho thấy có ba tín hiệu cộng hưởng, có tín hiệu vùng C-sp2 Khi oxi hóa 21 OsO4 có mặt NMO axeton – nước, thu hỗn hợp sản phẩm gồm 22 (sản phẩm chính) 23 (sản phẩm phụ) Mặt khác, oxi hóa 21 m-CPBA CHCl3, thu hỗn hợp gồm hai đồng phân dia 24 25 Xử lí hỗn hợp với H2O có mặt H2SO4 thu 26 (C6H 12O4) Vẽ cấu trúc 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 2.3 Đề nghị chế phản ứng cho chuyển hóa sau: Câu 3: 3.1 Thủy phân hoàn toàn peptit 27, thu Gly, Ala, Arg, Leu Tyr Thực phản ứng thoái phân Edman với 27, thu dẫn xuất phenylthiohydantoin hình bên Mặt khác, thủy phân 27 với carboxipeptidase, thu Ala Nếu thủy phân 27 với trypsin thu tripeptit, cịn thay trypsin chymotrypsin thu đipeptit Xác định thứ tự amino axit 27 3.2 Thủy phân 28 (C14H17NO9) với enzim -glycosidase, thu Y D -aldopyranose 29 Chất Y dễ dàng chuyển hóa thành axit fomic benzoxazolinon 30 (C7H5NO2 ) Tiến hành cắt mạch Ruff với 29 hai lần liên tiếp, thu 31 Oxi hóa 31 HNO3 , thu axit hai chức 32 khơng có tính quang hoạt Biết phân tử 29, ngun tử C-3 có cấu hình tuyệt đối khác so với ngun tử cacbon cịn lại a) Vẽ cơng thức Fischer 29, 31, 32 b) Vẽ cấu trúc 28 c) Vẽ công thức cấu tạo 30 đề nghị chế phản ứng chuyển hóa Y thành 30 3.3 Nấm linh chi (Ganoderma lucidum) dùng thuốc cổ truyền Đông Á Từ loại nấm này, người ta phân lập lingzhiol Hợp chất tổng hợp theo sơ đồ sau: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ a) Vẽ công thức cấu tạo chất từ 33 đến 40 b) Đề nghị chế phản ứng chuyển hóa 36 thành 37 Câu 4: 4.1 Cho hai hợp chất amit sau: a) Hãy so sánh (có giải thích) độ bền 2-quinuclidon axetamit b) Cho norcampho phản ứng với m-CPBA NaHCO3 DCM, thu hỗn hợp sản phẩm gồm 41 42 (trong đó, 41 sản phẩm chính) Khử 41 LiAlH4 Et2O, tạo 43 Cho 43 tác dụng với TsCl TEA sau với NaN DMF, thu 44 Oxi hóa 44 PCC DCM, thu 45 Cuối cùng, cho 45 tác dụng với HBF4 Et2 O, thu 46 (là muối tetrafloborat 2-quinuclidon) 47 (là muối tetrafloborat lactam khác) Vẽ công thức cấu tạo 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 đề nghị chế phản ứng tạo thành 46, 47 4.2 Cho sơ đồ tổng hợp alstoscholarisine E (một alkaloid dùng để hỗ trợ điều trị bệnh Alzheimer) sau: a) Vẽ công thức cấu tạo chất từ 48 đến 54 Biết rằng, giai đoạn khử 54 thành alstoscholarisine E có tạo ion iminium trung gian b) Ở giai đoạn chuyển hóa từ Z thành 49, cịn tạo sản phẩm phụ 55 (C10H15NO2 , phân tử có ba nhóm metyl) Đề nghị chế phản ứng tạo thành 49 55 từ Z theo sơ đồ Câu 5: 5.1 Khi cho 56 phản ứng với 2,2-đicloaxetyl clorua có mặt TEA, thu hỗn hợp sản phẩm gồm T 57 (không phải đồng phân quang học nhau) a) Vẽ cấu trúc 56 57 b) Ascochlorin loại thuốc kháng sinh tổng hợp từ 56 sau: Giai đoạn 1: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ Giai đoạn 2: Vẽ cấu trúc chất từ 58 đến 73 5.2 Paclitaxel (tên thương mại Taxol) loại thuốc dùng để chữa trị số bệnh ung thư Taxol tìm thấy vỏ thơng đỏ Taxus brevifolia với hàm lượng Để khắc phục tình trạng trên, người ta bán tổng hợp paclitaxel từ dẫn xuất Baccatin III (hợp chất phân lập với lượng nhiều từ thơng đỏ, kí hiệu R) Đun hồi lưu bezanđehit với 4-metoxianilin toluen, thu 74 Phản ứng 74 với axetoxiaxetyl clorua có mặt TEA DCM, thu hỗn hợp raxemic gồm 75 (cấu hình 3S,4R) 76 (cấu hình 3R,4S) có cơng thức phân tử C18H17NO Thủy phân 76 với ezim thích hợp, thu 77 Bảo vệ nhóm –OH vừa tạo thành cách cho 77 tác dụng với TESCl Py DMAP, thu 78 Xử lí 78 với (NH 4)2Ce(NO3)6 sau với NaHCO để gỡ bỡ nhóm N-aryl, thu 79 Cho 79 phản ứng với BzCl có mặt TEA, thu 80 có chứa vòng lactam Thực phản ứng 80 R (xảy nhóm –OH vị trí C-13) có mặt LiHMDS THF, thu 81 Cuối cùng, cho 81 phản ứng với TBAF, thu paclitaxel Vẽ cấu trúc chất từ 74 đến 81 paclitaxel -HẾT - BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ KIỂM TRA LẦN XIV Cho số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; TEA: trietylamin; Ts: tosyl; DCM: điclometan; Bn: benzyl; LDA: liti điisopropylamit; Py: piriđin; DMF: N,N-đimetylfomamit; THF: tetrahiđrofuran; m-CPBA: axit m-cloperoxibenzoic; PDC: piriđini đicromat; TMS: trimetylsilyl; t-Bu: t-butyl; Bu: butyl; PCC: piriđini clocromat; TES: trietylsilyl; LHDMS: liti hexametylđisilazua; Bz: benzoyl; TIPS: triisopropylsilyl Câu 1: 1.1 Đun hợp chất X với BF3 Et 2O toluen thu xiclopenta-1,3-đien Trong điều kiện phản ứng trên, nhanh chóng chuyển hóa thành a) Vẽ cơng thức cấu tạo b) Đề nghị chế phản ứng tạo thành 1.2 DNJ thuộc loại hợp chất đường imino dùng để chữa trị số bệnh rối loạn gen Hợp chất tổng hợp theo sơ đồ sau: Vẽ cấu trúc 3, 4, 5, 1.3 Khi oxi hóa hiđrocacbon 7, 8, (đều có cơng thức phân tử C5H8) KMnO4 thu kết sau: - Chất tạo axit hai chức có chứa nguyên tử cacbon bất đối - Chất tạo xeton hai chức không chứa nguyên tử cacbon bất đối - Chất tạo xeto-axit có chứa nguyên tử cacbon bất đối Vẽ công thức cấu tạo 7, 8, 1.4 Khử 2-clo-2,2-điphenylaxetyl clorua (kí hiệu 10) Zn, thu 11 (C14H10O) Trong điều kiện thích hợp, 11 tự chuyển hóa tạo hỗn hợp sản phẩm gồm lacton 12 (C28 H20O2), xeton 13 (C28H20O2) xeton 14 (C42H30O3 ) Biết phân tử 13 14 có tính đối xứng cao Mặt khác, cho 11 phản ứng với phenylaxetilen, thu 15 Khi đun nóng, 15 chuyển hóa thành 16 sau đó, 16 tiếp tục chuyển hóa thành 17 (C22H16O) có khả tạo hợp chất có màu tím đặc trưng với dung dịch FeCl Nếu cho 11 phản ứng với 1,2-đimetylenxiclopentan, thu hai hợp chất 18 (C 21H22O) 19 (C 21H20O) có 19 có phản ứng màu đặc trưng với 2,4-đinitrophenylhiđrazin (2,4-DNPH) Vẽ công thức cấu tạo chất từ 10 đến 19 Hướng dẫn giải 1.1 Công thức cấu tạo 1, chế phản ứng tạo thành chúng: 1.2 Cấu trúc 3, 4, 5, 6: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ 1.3 Công thức cấu tạo 7, 8, 9: 1.4 Công thức cấu tạo chất từ 10 đến 19: Câu 2: 2.1 Từ phenol, buta-1,3-đien, metyl metacrylat, hợp chất hữu không chứa nguyên tử cacbon phân tử chất vô cần thiết khác, viết sơ đồ tổng hợp chất sau: 2.2 Dẫn xuất cyclitol có nhiều hoạt tính sinh học quan trọng Để tổng hợp số đồng phân lập thể cyclitol, người ta cho xiclohexa-1,3-đien tác dụng với O2 (chiếu sáng), thu hợp chất bixiclic không bền 20 Khử 20 LiAlH4 ete, thu 21 Phổ 13 C-NMR 21 cho thấy có ba tín hiệu cộng hưởng, có tín hiệu vùng C-sp2 Khi oxi hóa 21 OsO4 có mặt NMO axeton – nước, thu hỗn hợp sản phẩm gồm 22 (sản phẩm chính) 23 (sản phẩm phụ) Mặt khác, oxi hóa 21 m-CPBA CHCl3, thu hỗn hợp gồm hai đồng phân dia 24 25 Xử lí hỗn hợp với H2O có mặt H2SO4 thu 26 (C6H 12O4) Vẽ cấu trúc 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 2.3 Đề nghị chế phản ứng cho chuyển hóa sau: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ Hướng dẫn giải 2.1 Sơ đồ tổng hợp chất: 2.2 cấu trúc 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26: 2.3 Cơ chế phản ứng chuyển hóa: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ Câu 3: 3.1 Thủy phân hoàn toàn peptit 27, thu Gly, Ala, Arg, Leu Tyr Thực phản ứng thoái phân Edman với 27, thu dẫn xuất phenylthiohydantoin hình bên Mặt khác, thủy phân 27 với carboxipeptidase, thu Ala Nếu thủy phân 27 với trypsin thu tripeptit, thay trypsin chymotrypsin thu đipeptit Xác định thứ tự amino axit 27 3.2 Thủy phân 28 (C14H17NO9) với enzim -glycosidase, thu Y D -aldopyranose 29 Chất Y dễ dàng chuyển hóa thành axit fomic benzoxazolinon 30 (C7H5NO2 ) Tiến hành cắt mạch Ruff với 29 hai lần liên tiếp, thu 31 Oxi hóa 31 HNO3 , thu axit hai chức 32 khơng có tính quang hoạt Biết phân tử 29, ngun tử C-3 có cấu hình tuyệt đối khác so với nguyên tử cacbon lại a) Vẽ công thức Fischer 29, 31, 32 BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ b) Vẽ cấu trúc 28 c) Vẽ công thức cấu tạo 30 đề nghị chế phản ứng chuyển hóa Y thành 30 3.3 Nấm linh chi (Ganoderma lucidum) dùng thuốc cổ truyền Đông Á Từ loại nấm này, người ta phân lập lingzhiol Hợp chất tổng hợp theo sơ đồ sau: a) Vẽ công thức cấu tạo chất từ 33 đến 40 b) Đề nghị chế phản ứng chuyển hóa 36 thành 37 Hướng dẫn giải 3.1 Từ sản phẩm phản ứng thoát phân Edman 19, xác định đầu N Gly Thủy phân 19 với carboxipeptidase xác định đầu C Ala Trypsin phân cắt liên kết sau Arg, chymotrypsin phân cắt liên kết sau Tyr Vậy thứ tự cá c amino axit 19 là: Gly-Tyr-Arg-Tyr-Leu-Ala 3.2 a) Công thức Fischer 22, 24, 25: b) Cấu trúc 20: c) Công thức cấu tạo 22 đề nghị chế phản ứng chuyển hóa X thành 22: 3.3 a) Công thức cấu tạo chất từ 33 đến 40: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ b) Cơ chế phản ứng chuyển hóa 36 thành 37: Câu 4: 4.1 Cho hai hợp chất amit sau: a) Hãy so sánh (có giải thích) độ bền 2-quinuclidon axetamit b) Cho norcampho phản ứng với m-CPBA NaHCO3 DCM, thu hỗn hợp sản phẩm gồm 41 42 (trong đó, 41 sản phẩm chính) Khử 41 LiAlH4 Et2O, tạo 43 Cho 43 tác dụng với TsCl TEA sau với NaN DMF, thu 44 Oxi hóa 44 PCC DCM, thu 45 Cuối cùng, cho 45 tác dụng với HBF4 Et2 O, thu 46 (là muối tetrafloborat 2-quinuclidon) 47 (là muối tetrafloborat lactam vịng khác) Vẽ cơng thức cấu tạo 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 đề nghị chế phản ứng tạo thành 46, 47 4.2 Cho sơ đồ tổng hợp alstoscholarisine E (một alkaloid dùng để hỗ trợ điều trị bệnh Alzheimer) sau: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ a) Vẽ cơng thức cấu tạo chất từ 48 đến 54 Biết rằng, giai đoạn khử 54 thành alstoscholarisine E có tạo ion iminium trung gian b) Ở giai đoạn chuyển hóa từ Z thành 49, cịn tạo sản phẩm phụ 55 (C10H15NO2 , phân tử có ba nhóm metyl) Đề nghị chế phản ứng tạo thành 49 55 từ Z theo sơ đồ Hướng dẫn giải 4.1 a) Hợp chất 2-quinuclidon bền so với axetamit Vì cặp electron tự nguyên tử N tham gia liên hợp với nhóm cacbonyl (tạo nối đơi đầu cầu làm tăng sức căng vịng) b) Cơng thức cấu tạo 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47: Cơ chế phản ứng tạo thành 46 47: 4.2 Công thức cấu tạo chất từ 48 đến 54: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ Câu 5: 5.1 Khi cho 56 phản ứng với 2,2-đicloaxetyl clorua có mặt TEA, thu hỗn hợp sản phẩm gồm T 57 (không phải đồng phân quang học nhau) a) Vẽ cấu trúc 56 57 b) Ascochlorin loại thuốc kháng sinh tổng hợp từ 56 theo sơ đồ sau: Giai đoạn 1: Giai đoạn 2: Vẽ cấu trúc chất từ 58 đến 73 Hướng dẫn giải a) Cấu trúc 56 57: b) Cấu trúc chất từ 58 đến 73: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 10 Hóa Học Hữu Cơ 5.2 Paclitaxel (tên thương mại Taxol) loại thuốc dùng để chữa trị số bệnh ung thư Taxol tìm thấy vỏ thông đỏ Taxus brevifolia với hàm lượng Để khắc phục tình trạng trên, người ta bán tổng hợp paclitaxel từ dẫn xuất Baccatin III (hợp chất phân lập với lượng nhiều từ thông đỏ, kí hiệu R) Đun hồi lưu bezanđehit với 4-metoxianilin toluen, thu 74 Phản ứng 74 với axetoxiaxetyl clorua có mặt TEA DCM, thu hỗn hợp raxemic gồm 75 (cấu hình 3S,4R) 76 (cấu hình 3R,4S) có cơng thức phân tử C18H17NO Thủy phân 76 với ezim thích hợp, thu 77 Bảo vệ nhóm –OH vừa tạo thành cách cho 77 tác dụng với TESCl Py DMAP, thu 78 Xử lí 78 với (NH 4)2Ce(NO3)6 sau với NaHCO để gỡ bỡ nhóm N-aryl, thu 79 Cho 79 phản ứng với PhCOCl có mặt TEA, thu 80 có chứa vịng lactam Thực phản ứng 80 R (xảy nhóm –OH vị trí C-13) có mặt LHDMS THF, thu 81 BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 11 Hóa Học Hữu Cơ Cuối cùng, cho 81 phản ứng với Bu4N+F–, thu paclitaxel Vẽ công thức cấu tạo chất từ 74 đến 81 paclitaxel Hướng dẫn giải BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 12 ... sức căng vịng) b) Cơng thức cấu tạo 41 , 42 , 43 , 44 , 45 , 46 , 47 : Cơ chế phản ứng tạo thành 46 47 : 4. 2 Công thức cấu tạo chất từ 48 đến 54: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ Câu 5: 5.1 Khi... 41 42 (trong đó, 41 sản phẩm chính) Khử 41 LiAlH4 Et2O, tạo 43 Cho 43 tác dụng với TsCl TEA sau với NaN DMF, thu 44 Oxi hóa 44 PCC DCM, thu 45 Cuối cùng, cho 45 tác dụng với HBF4 Et2 O, thu 46 ... muối tetrafloborat 2-quinuclidon) 47 (là muối tetrafloborat lactam vịng khác) Vẽ cơng thức cấu tạo 41 , 42 , 43 , 44 , 45 , 46 , 47 đề nghị chế phản ứng tạo thành 46 , 47 4. 2 Cho sơ đồ tổng hợp alstoscholarisine