Tuyển tập đề thi thử HSGQG hữu cơ tập 2

Đề Final 1.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; Ts: tosyl; TEA: trietylamin; Py: piriđin; Bn: benzyl; THF: tetrahiđrofuran; DCM: điclometan; m-CPBA: axit m-cloperoxibenzoic; DIBAL: điisobutyl nhôm hiđrua; PPA: axit poliphotphoric; LDA: liti diisopropylamiđua; PCC: piriđini clocromat; DMSO: đimetyl sunfoxit; PDC: piriđinium đicromat; DMF: N,N-đimetylfomamit Độ dịch chuyển hóa học proton phổ 1H-NMR (ppm/TMS): Câu 1: (3,0 điểm) 1.1 Butan hiđrocacbon dùng làm nhiên liệu đốt phổ biến a) Dùng công thức Newman để vẽ cấu dạng butan b) Ở 298K, cho lượng tương tác gauche Me  Me 0,9 kcal.mol–1 lượng tương tác khác bảng sau: Tương tác dạng che khuất Năng lượng (kcal.mol–1) HH H  Me Me  Me 1,0 1,4 3,1 Tính lượng chênh lệch ( Go ) cấu dạng c) Giả sử 298K, butan tồn dạng bền dạng bền Hãy tính phần trăm cấu dạng hỗn hợp hệ đạt trạng thái cân Cho R = 1,987 cal.mol–1 K–1 1.2 So sánh (có giải thích) khả tham gia phản ứng SN1 chất sau với MeOH: 1.3 Đun 3,5,5-trimetylxiclohex-3-en-1-on với lượng dư NaNH2 Cho tiếp brombenzen vào hỗn hợp phản ứng tiếp tục đun, thu ancol (C15H18O) Biết rằng, phân tử có hai nhóm metyl gắn vịng cạnh Vẽ cơng thức cấu tạo đề nghị chế phản ứng tạo 1.4 Đun nóng hỗn hợp gồm propan-2-on oxim với propin có mặt KOH DMSO, thu chứa dị vòng pirol Vẽ công thức cấu tạo 2, đề nghị chế phản ứng tạo thành chúng Câu 2: (4,5 điểm) 2.1 Strychnine chất độc tìm thấy lồi thực vật Strychnos Dưới phần BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ sơ đồ tổng hợp strynine mà R B Woodward cộng thực vào năm 1954: Vẽ công thức cấu tạo chất 4, 5, 6, 2.2 Vitamin H hay biotin tìm thấy lần vào năm 1901 Nếu thiếu vitamin H, người mắc bệnh viêm da, chán ăn, mệt mỏi, viêm cơ, … a) Xác định cấu hình tuyệt đối R/S tâm lập thể phân tử vitamin H b) Vitamin H tổng hợp sau: Cho X tác dụng với hex-5-inoyl clorua (tỉ lệ mol tương ứng : 2) Py/DCM, tạo Khử Zn AcOH, thu thiol Trong điều kiện có khơng khí, chuyển hóa thành 10 chứa vịng 10 cạnh có nối đơi C=C Khử 10 DIBAL, thu 11 (C9H 13NO2S) Ngưng tụ 11 với BnNHOH DCM, tạo 12 (C16H20N2O 2S, chứa C  N   O ) Đun 12 toluen xảy phản ứng đóng vịng 1,3-lưỡng cực nội phân tử, thu 13 Biết phân tử 13 chứa hai dị vịng 1,2-oxazoliđin tetrahiđrothiophen có chung cạnh Khi khử 13 Zn dung dịch AcOH liên kết N–O bị phá vỡ tạo 14 Cho 14 phản ứng với ClCOOMe có mặt Na 2CO3 THF, thu 15 Xử lí 15 với dung dịch Ba(OH)2 đioxan, sau với dung dịch axit, thu 16 Cho 16 tác dụng với lượng dư SOCl2 , thu 17 Cho 17 phản ứng với MeOH, thu 18 Khử 18 NaBH4 DMF, tạo 19 Cuối cùng, thủy phân 19 dung dịch axit, thu vitamin H Vẽ công thức cấu tạo chất từ tới 19 Câu 3: (4,5 điểm) 3.1 Từ tinh dầu vỏ Cinnamomum loureiroi, người ta phân lập (E)-3-phenylprop-2-enal (kí hiệu 20) Oxi hóa 20 NaClO2, thu 21 Cho 21 tác dụng với EtOH có mặt axit, tạo este 22 Đun 22 với N 2H4.H2O, thu 23 (C9H10N 2O) Cho 23 phản ứng với p-nitrobenzanđehit EtOH, thu 24 (C 16H13N3O3) Phổ 1H-NMR chất 23 24 cho bảng sau: Hợp chất Phổ 1H-NMR (H, ppm) 2,61 (1H, d-d); 2,82 (1H, d-d); 4,20 (1H, t) 5,50 (1H, s); 7,36 – 7,49 (5H, m); 23 9,00 (1H, s) 2,63 (1H, d-d); 2,83 (1H, d-d); 3,00 (1H, t); 7,35 – 7,50 (5H, m); 7,59 (2H, d); 24 8,25 (2H, d); 9,58 (1H, s) a) Vẽ công thức cấu tạo 20, 21, 22, 23, 24 b) Quy kết tín hiệu phổ 1H-NMR cho proton phân tử 23 24 3.2 Khi chiếu tia UV vào dung dịch 21, thu 25 (là đồng phân hình học 21) Đề nghị chế phản ứng chuyển hóa 21 thành 25 3.3 Chất 21 kết tinh hai dạng -21 -21 Nếu chiếu tia UV vào -21, thu axit -truxillic (2,4-điphenylxiclobutan-1,3-đicacboxylic) có tâm đối xứng phân tử Mặt khác, chiếu tia UV vào -21, thu axit -truxinic (2,3-điphenylxiclobutan-1,4-đicacboxylic) có hai nhóm phenyl nằm phía hai nhóm cacboxyl nằm phía đối diện a) Vẽ cấu trúc axit -truxillic, axit -truxinic tất đồng phân dia chúng b) Tại dung dịch nước, 21 đime hóa tác dụng tia UV? BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ 3.4 Thủy phân -truxilline (C38H46N2O8, ancaloit), thu axit 26 (C9H15NO3), metanol axit -truxillic Oxi hóa 26 PCC, tạo 27 Nung nóng 27, thu xeton 28 (C8H13NO) khơng có tính quang hoạt Oxi hóa 28 dung dịch KMnO4 , thu N-metylsucxinimit Vẽ công thức cấu tạo 26, 27, 28 -truxilline Câu 4: (3,75 điểm) 4.1 Đề nghị chế phản ứng cho chuyển hóa sau: 4.2 Từ tinh dầu hoa nhài, người ta phân lập metyl jasmonat Hợp chất tổng hợp theo sơ đồ sau: Vẽ công thức cấu tạo chất từ 29 đến 41 metyl jasmonat Câu 5: (4,25 điểm) 5.1 Từ benzen, xiclopenta-1,3-đien, anhiđrit maleic, chất hữu (mạch hở, chứa không hai nguyên tử cacbon phân tử) chất vô khác, vẽ sơ đồ tổng hợp hợp chất sau: 5.2 Các dẫn xuất este axit chrysanthemic dùng làm thuốc trừ sâu khơng có độc tính người động vật Axit chrysanthemic tổng hợp theo sơ đồ sau: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ a) Biết 42 hiđrocacbon thể khí 46 ancol có tự nhiên Vẽ công thức cấu tạo chất từ 42 đến 55 b) Axit chrysanthemic phân lập từ tự nhiên có cấu hình (1R,3R) Vẽ cấu trúc gọi tên theo IUPAC axit chrysanthemic c) Tetramethrin loại thuốc trừ sâu tổng hợp theo sơ đồ sau: Biết phân tử 57, có liên kết đôi C=C liên kết đôi không gắn với nguyên tử hiđro Vẽ công thức cấu tạo 56, 57, 58, 59 tetramethrin -HẾT - BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ KIỂM TRA ĐỘI TUYỂN – LẦN Cho số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; Ts: tosyl; TEA: trietylamin; Py: piriđin; Bn: benzyl; THF: tetrahiđrofuran; DCM: điclometan; m-CPBA: axit m-cloperoxibenzoic; DIBAL: điisobutyl nhôm hiđrua; PPA: axit poliphotphoric; LDA: liti diisopropylamiđua; PCC: piriđini clocromat; DMSO: đimetyl sunfoxit; PDC: piriđinium đicromat; DMF: N,N-đimetylfomamit Câu 1: (3,0 điểm) 1.1 Butan hiđrocacbon dùng làm nhiên liệu đốt phổ biến a) Dùng công thức Newman để vẽ cấu dạng butan b) Ở 298K, cho lượng tương tác gauche Me  Me 0,9 kcal.mol–1 lượng tương tác khác bảng sau: Tương tác dạng che khuất HH H  Me Me  Me 1,0 1,4 3,1 Năng lượng (kcal.mol–1) Tính lượng chênh lệch ( Go ) cấu dạng c) Giả sử 298K, butan tồn dạng bền dạng bền Hãy tính phần trăm cấu dạng hỗn hợp hệ đạt trạng thái cân Cho R = 1,987 cal.mol–1 K–1 1.2 So sánh (có giải thích) khả tham gia phản ứng SN1 chất sau với MeOH: 1.3 Đun 3,5,5-trimetylxiclohex-3-en-1-on với lượng dư NaNH2 Cho tiếp brombenzen vào hỗn hợp phản ứng tiếp tục đun, thu ancol (C15H18O) Biết rằng, phân tử có hai nhóm metyl gắn vịng cạnh Vẽ công thức cấu tạo đề nghị chế phản ứng tạo 1.4 Đun nóng hỗn hợp gồm propan-2-on oxim với propin có mặt KOH DMSO, thu chứa dị vịng pirol Vẽ cơng thức cấu tạo 2, đề nghị chế phản ứng tạo thành chúng Hướng dẫn giải 1.1 a) 0,125 điểm cho cấu dạng (0,125 x = 0,5 điểm) Các cấu dạng butan: b) 0,125 điểm cho giá trị lượng (0,125 x = 0,375 điểm) Mức chênh lệch lượng ( Go ) cấu dạng butan: G1o  (1.1,  2.1, 4)   3, kcal.mol 1 Go2  1.0,  (1.1,  2.1, 4)  2, kcal.mol 1 G3o  (2.1,  1.3,1)  1.0,  4, kcal.mol 1 c) 0,125 điểm cho cấu dạng bền bền 0,25 điểm cho tính phần trăm BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ cấu dạng hệ cân (0,125 + 0,25 = 0,375 điểm) Cân hóa học hình bên: 5,1.103 [B] G  (2.1,  1.3,1)   5,1 kcal.mol  K   e1,987.298  1, 817.104 [A] o  %A  1 [A] [A] 100%  100%  0, 9998%  %B  0, 0002% [A]  [B] [A]  1, 817.104[A] 1.2 0,25 điểm cho ý a) b) (0,25 x = 0,5 điểm) Phản ứng SN1 xảy qua giai đoạn tạo cacbocation (giai đoạn định tốc độ phản ứng) nên cacbocation bền phản ứng dễ xảy Cacbocation phải dạng phẳng (C lai hóa sp2) a) Cacbocation tạo từ (I) bền hóa nhờ hiệu ứng +H từ nhóm metyl dạng phẳng Trong đó, cacbocation tạo từ (II) khơng thể dạng phẳng hệ thống vịng cứng nhắc Do đó, (I) dễ tham gia phản ứng SN1 (II) b) Cacbocation tạo từ (III) bền hóa nhờ hiệu ứng +C từ nguyên tử oxi dạng phẳng Trong đó, cacbocation tạo từ (II) khơng có hiệu ứng +C từ nguyên tử oxi (không tạo liên kết đôi đầu cầu – quy tắc Bredt) khơng thể dạng phẳng hệ thống vịng cứng nhắc Do đó, (III) dễ tham gia phản ứng SN1 (IV) 1.3 0,25 điểm cho công thức cấu tạo 0,5 điểm cho chế phản ứng (0,25 + 0,5 = 0,75 điểm) Công thức cấu tạo đề nghị chế phản ứng tạo nó: 1.4 0,25 điểm cho chất 0,25 điểm cho chế phản ứng (0,25 + 0,25 = 0,5 điểm) Công thức cấu tạo 2, đề nghị chế phản ứng tạo thành chúng: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ Câu 2: (4,5 điểm) 2.1 Strychnine chất độc tìm thấy lồi thực vật Strychnos Dưới phần sơ đồ tổng hợp strynine mà R B Woodward cộng thực vào năm 1954: Vẽ công thức cấu tạo chất 4, 5, 6, 2.2 Vitamin H hay biotin tìm thấy lần vào năm 1901 Nếu thiếu vitamin H, người mắc bệnh viêm da, chán ăn, mệt mỏi, viêm cơ, … a) Xác định cấu hình tuyệt đối R/S tâm lập thể phân tử vitamin H b) Vitamin H tổng hợp sau: Cho X tác dụng với hex-5-inoyl clorua (tỉ lệ mol tương ứng : 2) Py/DCM, tạo Khử Zn AcOH, thu thiol Trong điều kiện có khơng khí, chuyển hóa thành 10 chứa vịng 10 cạnh có nối đơi C=C Khử 10 DIBAL, thu 11 (C9H13NO2 S) Ngưng tụ 11 với BnNHOH DCM, tạo 12 (C16H20N2O2 S, chứa C  N   O ) Đun 12 toluen xảy phản ứng đóng vịng 1,3-lưỡng cực nội phân tử, thu 13 Biết phân tử 13 chứa hai dị vòng 1,2-oxazoliđin tetrahiđrothiophen có chung cạnh Khi khử 13 Zn dung dịch AcOH liên kết N–O bị phá vỡ tạo 14 Cho 14 phản ứng với ClCOOMe có mặt Na 2CO3 THF, thu 15 Xử lí 15 với dung dịch Ba(OH)2 đioxan, sau với dung dịch axit, thu 16 Cho 16 tác dụng với lượng dư SOCl2 , thu 17 Cho 17 phản ứng với MeOH, thu 18 Khử 18 NaBH4 DMF, tạo 19 Cuối cùng, thủy phân 19 dung dịch axit, thu vitamin H Vẽ công thức cấu tạo chất từ tới 19 Hướng dẫn giải 2.1 0,25 điểm cho công thức cấu tạo (0,25 x = 1,0 điểm) Công thức cấu tạo chất 4, 5, 6, BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ 2.2 a) 0,5 điểm cho cấu hình tuyệt đối tâm lập thể Cấu hình tuyệt đối R/S tâm lập thể phân tử vitamin H: b) 0,25 điểm cho chất (0,25 x 12 = 3,0 điểm) Công thức cấu tạo chất từ tới 19: Câu 3: (4,5 điểm) 3.1 Từ tinh dầu vỏ Cinnamomum loureiroi, người ta phân lập (E)-3-phenylprop-2-enal (kí hiệu 20) Oxi hóa 20 NaClO2, thu 21 Cho 21 tác dụng với EtOH có mặt axit, tạo este 22 Đun 22 với N 2H4.H2O, thu 23 (C9H10N 2O) Cho 23 phản ứng với p-nitrobenzanđehit EtOH, thu 24 (C 16H13N3O3) Phổ 1H-NMR chất 23 24 cho bảng sau: Hợp chất Phổ 1H-NMR (H, ppm) 2,61 (1H, d-d); 2,82 (1H, d-d); 4,20 (1H, t) 5,50 (1H, s); 7,36 – 7,49 (5H, m); 23 9,00 (1H, s) 2,63 (1H, d-d); 2,83 (1H, d-d); 3,00 (1H, t); 7,35 – 7,50 (5H, m); 7,59 (2H, d); 24 8,25 (2H, d); 9,58 (1H, s) a) Vẽ công thức cấu tạo 20, 21, 22, 23, 24 b) Quy kết tín hiệu phổ 1H-NMR cho proton phân tử 23 24 3.2 Khi chiếu tia UV vào dung dịch 21, thu 25 (là đồng phân hình học 21) Đề nghị chế phản ứng chuyển hóa 21 thành 25 BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ 3.3 Chất 21 kết tinh hai dạng -21 -21 Nếu chiếu tia UV vào -21, thu axit -truxillic (2,4-điphenylxiclobutan-1,3-đicacboxylic) có tâm đối xứng phân tử Mặt khác, chiếu tia UV vào -21, thu axit -truxinic (2,3-điphenylxiclobutan-1,4-đicacboxylic) có hai nhóm phenyl nằm phía hai nhóm cacboxyl nằm phía đối diện a) Vẽ cấu trúc axit -truxillic, axit -truxinic tất đồng phân dia chúng b) Tại dung dịch nước, 21 khơng thể đime hóa tác dụng tia UV? 3.4 Thủy phân -truxilline (C38H46N2O8, ancaloit), thu axit 26 (C9H15NO3), metanol axit -truxillic Oxi hóa 26 PCC, tạo 27 Nung nóng 27, thu xeton 28 (C8H13NO) khơng có tính quang hoạt Oxi hóa 28 dung dịch KMnO4 , thu N-metylsucxinimit Vẽ công thức cấu tạo 26, 27, 28 -truxilline Hướng dẫn giải 3.1 a) 0,125 điểm cho chất từ 20 đến 23, riêng 24 0,25 điểm (0,125 x + 0,25 = 0,75 điểm) Công thức cấu tạo 20, 21, 22, 23, 24: b) Quy kết 0,125 điểm cho tín hiệu (0,125 x 13 = 1,625 điểm) Quy kết tín hiệu phổ 1H-NMR cho proton phân tử 23 24 3.2 (0,25 điểm) Cơ chế phản ứng chuyển hóa 21 thành 25: 3.3 a) 0,125 điểm cho cấu trúc (0,125 x 11 = 1,375 điểm) Cấu trúc axit -truxillic đồng phân dia nó: 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, 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 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 vịng 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 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 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 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 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 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 PhCOCl có mặt TEA, thu 80 có chứa vòng 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 ... Học Hữu Cơ b) (0,5 điểm) Cơ chế phản ứng chuyển hóa 81 thành 82: c) Cefalotin có nguyên tử C* nên có đồng phân quang học (0,5 điểm) BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSGQG MƠN HĨA HỌC Đề Final... BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 11 Hóa Học Hữu Cơ b) 0,5 điểm cho chế phản ứng Cơ chế phản ứng 59 Ar–CH=C(CN)2: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 12 Hóa Học Hữu Cơ KIỂM TRA ĐỘI TUYỂN – LẦN Cho số kí hiệu viết tắt:... Học Hữu Cơ Giai đoạn 1: Giai đoạn 2: Giai đoạn 3: a) Vẽ cấu trúc chất từ 61 đến 67 b) Đề nghị chế phản ứng 61 Ar–CH=C(CN)2 -HẾT - BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ KIỂM TRA ĐỘI TUYỂN