- Khi chiếu sáng:
2. BÀI TẬP CHUẨN BỊ OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ Câu 7: (Trích bài tập chuẩn bị ICHO 51 – năm 2019)
Cantharidin là một terpenoid mà một số loài bọ cánh cứng tiết ra. Một số sử dụng
thuốc đã được biết đến kể từ thời cổ đại, nhưng sự phân lập của nhà hóa học người Pháp P Robiquet vào năm 1810 là một cột mốc quan trọng. Bây giờ nó được cơng nhận là một chất độc mạnh, đặc biệt là đối với ngựa và tình cờ là một thuốc để loại bỏ mụn cóc. Một số bước tổng hợp vào năm 1951 bởi nhà hóa học Bỉ, G Stork được chỉ ra trong sơ đồ sau:
Xác định cấu trúc của các chất A, B, C, E, F, G.
Câu 8: (Trích bài tập chuẩn bị ICHO 51 – năm 2019)
Oseltamivir là thành phần hoạt chất trong một loại thuốc kháng vi-rút (Tamiflu®)
oseltamivir. Sơ đồ được đề xuất dưới đây (tổng hợp Karpf-Trussardi) dựa trên (-) - axit shikimic, đồng phân lập thể của 3,4,5- axit trihydroxycyclohex-1-thụt-1-cacboxylic, là tiền chất cho nhiều quá trình tổng hợp ở thực vật. Đầu tiên các bước được nghiên cứu trong vấn đề này. Một loạt các phản ứng (không được hiển thị) sau sự mở ra của epoxit E, và cuối cùng dẫn đến sự hình thành oseltamivir.
Xác định cấu trúc của các chất A, X, B, C, D, D’, D’’.
Câu 9: (Trích bài tập chuẩn bị ICHO 51 – năm 2019)
Testosterone là một hormone - hoạt chất sinh học có đặc tính báo hiệu và được
tạo thành trong cơ thể sống. Nó được tìm thấy ở hầu hết các động vật có xương sống, cả ở cá thể đực và cái. Tác động của nó tới sức khỏe quan trọng đến nỗi testosterone được đưa vào danh sách các loại thuốc thiết yếu của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO). Một số giai đoạn trong tổng hợp chính thức của phân tử được chỉ ra trong sơ đồ sau:
Xác định cấu trúc của các chất A, B, B’, C, D, E và E’.
Câu 10: (Trích bài tập chuẩn bị ICHO 50 – năm 2018)
Quá trình tổng hợp đối quang Emeophilone tinh khiết là một thách thức do cấu hình cis của hai nhóm metyl và hướng trục của nhóm isopropenyl. Q trình tổng hợp hỗn hợp không đồng phân tương ứng 1 bắt đầu từ xeton 2, được phản ứng với etan-1,2- diol trong điều kiện axit để tạo ra hợp chất A, sau đó là q trình khử chọn lọc với phức hợp borane – THF. Q trình oxy hóa tạo ra chất trung gian borane tạo ra chất B. Q trình oxy hóa nhẹ của nó tạo ra sản phẩm C, được phản ứng lập thể ở bước tiếp theo với λ5-alkylidenephosphane (ylide) D thích hợp để tạo ra hợp chất 3. Sự khử của nó dẫn đến chất E, chất này phản ứng với butyl vinyl ete khi có mặt thủy ngân axetat để tạo ra hợp chất 4. Đun nóng hợp chất 4 dẫn đến sự sắp xếp lại thành hợp chất F, sau khi khử bảo vệ, tạo ra hợp chất điơxin G. Q trình aldol hóa nội phân tử cuối cùng sử dụng thuốc thử H dẫn đến mạch vòng 5 là chất trung gian quan trọng trong quá trình tổng hợp hỗn hợp đồng phân lập thể Emeophilone (1).
a) Vẽ cấu trúc của sản phẩm và thuốc thử A – H. Bước quan trọng trong quá trình tổng hợp là sự sắp xếp lại nhiệt hóa của allylic vinyl ete 4, dẫn đến hợp chất F. Để phản ứng xảy ra, hợp chất 4 phải áp dụng định hướng I thích hợp để cho phép chuyển vị sigmatropic tiếp theo.
b) Vẽ hướng cần thiết của gốc vinyl ete allylic I trong hợp chất 4 cho phép chuyển hóa theo chiều hướng đáng kể. Sử dụng mũi tên cong để hiển thị dòng electron trong bước sắp xếp hợp chất F. Tên của sự sắp xếp lại là gì? Lưu ý: khơng phải vẽ cấu trúc 3D. Sự sắp xếp lại này thường địi hỏi nhiệt độ cao, nhưng đây khơng phải lúc nào cũng là một yêu cầu thiết yếu. Ví dụ, các este allylic, ví dụ: este 6, cũng có thể trải qua quá trình biến đổi này bằng cách xử lý đầu tiên với bazơ không nucleophin mạnh như lithium diisopropylamide (LDA) ở -78°C để tạo ra enolat tương ứng. Tiếp theo bẫy enolat với clorotrimetylsilan tạo ra silyl enol ete J. Khi được để ấm đến nhiệt độ phòng, chất J trải qua quá trình sắp xếp tự phát thành silyl este L được thế thông qua cấu trúc K.
c) Vẽ cấu trúc của J và L và định hướng K cho phép tiến hành phép chuyển bị sigmatropic. Sử dụng các mũi tên cong để hiển thị dòng electron trong bước sắp xếp lại thành hợp chất L. Lưu ý: không cần phải vẽ cấu trúc 3D.
Câu 11: (Trích bài tập chuẩn bị ICHO 49 – năm 2017)
Anatoxin-a (I) là một alkaloid amin bậc hai có độc tính cấp tính trên thần kinh có
khác nhau được tìm thấy trên khắp thế giới. Năm 2004, Jehrod B. Brenneman và Stephen F. Martin đã báo cáo tổng hợp ngắn gọn anatoxin-a từ D-metyl pyroglutamat có bán trên thị trường, được chuyển thành hợp chất A. Viết cấu trúc của các hợp chất B, C, F, H và I.
Câu 12: (Trích bài tập chuẩn bị ICHO 49 – năm 2017)
Trong quá trình tổng hợp sesquiterpene (±)-illudin C, R. L. Funk chỉ ra chất C có thể được điều chế dựa trên tổng hợp ngắn được trình bày dưới đây (Aungst, Jr., R. A.;
Chan, C.; Funk, R. L. Org. Lett. 2001, 3, 2611–2613.) Hợp chất C sau đó được tiếp tục
Câu 13: (Trích bài tập chuẩn bị ICHO 49 – năm 2017)
Trong các nghiên cứu về quản lý cơn đau, µ-opioid là một protein đích quan trọng
trong hệ thần kinh trung ương, tương tác với các phân tử nhỏ cụ thể và do đó có thể làm giảm đau ở bệnh nhân. Ngoài các hợp chất gốc trong thực vật được biết là có tác dụng giảm đau, các dẫn xuất tổng hợp cũng quan trọng không kém đối với nghiên cứu. Trong một đánh giá dược lý gần đây về mitragynine tổng hợp và các dẫn xuất, các ancaloit chính được tìm thấy trong lồi thực vật Đông Nam Á Mitragyna speciosa (được gọi là Kratom ở Thái Lan), (Kruegel, A. C.; Gassaway, M. M.;et al., Am. Chem. Soc. 2016, 138,
6754–6764.) Sự tổng hợp ngắn gọn được minh họa trong sơ đồ dưới đây.
b) Xác định cấu trúc của các hợp chất B-D.
Câu 14: (Trích bài tập chuẩn bị quốc tế ICHO 45 - năm 2013)
Năm 1984, Emil Fischer đưa ra mơ hình “chìa khóa-ổ khóa” mơ tả tương tác giữa phân tử thuốc và phân tử chịu tác động của nó. Tương tác này chỉ có hiệu quả khi có sự tương thích về dạng hình học giữa phân tử thuốc và phân tử chịu tác động. Theo mơ hình này, một loại thuốc phải có cấu dạng xác định với các nhóm thế ở vị trí thích hợp. Một trong các phương pháp để đạt được điều này là làm giảm bớt độ linh động của phân tử. Gần đây, một nhà hóa học người Ukraina đã cơng bố một cơng trình nghiên cứu về qui trình tổng hợp các amin I và J với bộ khung phân tử cứng nhắc theo sơ đồ sau đây:
Chất A được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1958 bởi J.D. Roberts và F.F. Caserio theo 2 sơ đồ sau
1) Hồn thành các sơ đồ trên (có chú ý cấu trúc các chất), biết C và D là đồng phân của nhau, J có 2 mặt phẳng đối xứng. K là 1 hidrocacbon chỉ có một loại nguyên tử H, trong đó H chiếm 10%, N và O là các đồng phân của nhau, với C=22,9%; H=3,8%.
2)Một hợp chất rất thú vị W có thể được tổng hợp từ P theo sơ đồ sau:
a) Hãy cho biết cấu trúc các chất từ Q đến W. b) Có thể tách W thành các đối quang được khơng?
Câu 15: (Trích bài tập Olympiad Hóa học Nga - Vòng 1- Lớp 11)
Hẳn là mỗi chúng ta đều đã từng rất khổ sở vì phải nhổ răng. Ngày nay, hẳn là chẳng có ai đồng ý làm điều này mà không cần gây tê. Trong nha khoa, gây tê cục bộ thường được sử dụng để giảm đau cho bệnh nhân. Một trong những loại thuốc đầu tiên được sử dụng để thay thế cho các chất hướng thần1 là Novocaine. Về sau, Lidocaine (hydrochloride của chất I), thuốc gây tê cục bộ đầu tiên thuộc nhóm amide, đã được sử dụng. So với Novocaine thì hiệu quả gây tê của Lidocaine mạnh hơn và kéo dài lâu hơn. Ngày nay, những loại thuốc này ít được sử dụng tại các phịng khám nha khoa hiện đại, bởi chúng đã bị thay thế bởi Scandonest (hydrochloride của chất II), chất này an toàn hơn so với những thế hệ thuốc cũ và thậm chí có thể sử dụng để gây tê cho những bệnh nhân bị chứng tăng huyết áp hoặc trẻ em. Dưới đây là sơ đồ tổng hợp các loại thuốc đã được mô tả.
1) Viết công thức cấu tạo các hợp chất A-D và I-II, biết rằng I và II là các hợp chất tương tự nhau, chỉ khác về cấu trúc của nhóm thế.
Tuy nhiên, một trong những loại thuốc gây tê cục bộ hữu hiệu và phổ biến nhất ngày nay là Ultracain (hydrochloride của chất III) - được sử dụng cùng với chất gây co mạch adrenaline - có hiệu quả gây tê kéo dài.
2) Xác định công thức cấu tạo các hợp chất E-K và X.
3) Biết rằng chất E và sản phẩm methanol hóa của nó trong sulfuric acid (E’) được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Xác định công thức cấu tạo của E’ và giải thích tại sao các hợp chất này được sử dụng. Có thể sử dụng Ultracain để gây tê cho các bệnh nhân bị chứng tăng huyết áp khơng?
Câu 16: (Trích bài tập Olympiad Hóa học Nga - Vịng 2- Lớp 12)
Tài liệu NCHO 2019 của tạp chí KEM
Giải Nobel Hóa học thường được trao cho những khám phá hoặc phát minh. Tuy nhiên, ít nhất một lần, Ủy ban Nobell đã trao giải thưởng này cho toàn bộ những thành tựu của người đạt giải. Trong 30 năm, Robert burns Woodward đã thực hiện được khoảng 20 quy trình tổng hợp hợp chất thiên nhiên phức tạp - những chất mà trước đây tường chừng như không thể tổng hợp nổi, và ơng cũng có đóng góp to lớn trong việc xác định cấu trúc của nhiều hợp chất. Trong bài phát biểu trao giải, Ủy ban luôn nhấn mạnh đến tính độc đáo của người chiến thắng, và tới lượt Woodward thì ơng đã nhanh chóng hồn thành quy trình tổng hợp toàn phần cephalosporin C, kháng sinh kiểu β-lactam, dành riêng cho lễ trao giải Nobel.
1) Một trong những tổng hợp toàn phần thành công nhất của Woodward là marasmic acid vào năm 1976. Trong bài này, bạn cần giải mã sơ đồ chuyển hóa được thực hiện bởi ơng và cộng sự, để xác định cấu trúc các chất A-N. Biết rằng chất B chứa 1 vòng, chất L - 3 vòng.
Woodward, cùng với một nhà hóa học lỗi lạc khác - Robert Robinson, dựa trên cấu trúc các sản phẩm thủy phân của penicillin, đã đề xuất được cấu trúc của kháng sinh này
pháp tổng hợp cephalosporin C, là chất có cấu trúc hóa học liên quan. Một trong những kháng sinh phổ rộng bán tổng hợp phổ biến nhất thuộc nhóm này là amoxicillin [амоксициллин], được tổng hợp bằng cách gắn 2-amino-2-(4-hydroxyphenyl)acetyl chloride vào nhân 6-APC.
2) Sơ đồ dưới đây cho biết các sản phẩm thủy phân của amoxicillin. Cũng như các nhà hóa học vĩ đại, bạn cũng cần phải dựa vào cơ sở các dữ kiện này để dự đoán cấu trúc của nó. Biết rằng, 6-APC chứa 2 vịng ngưng tụ với số nguyên tử trong mỗi vòng lớn hơn 3. Giả sử rằng trong cả hai trường hợp thủy phân đều khơng có sản phẩm hữu cơ nào khác ngồi những chất được chỉ ra trong sơ đồ.
Chú ý: Ở giai đoạn điều chế chất H, tạo thành một hỗn hợp 2 đồng phân với tỉ lệ 1:1, hỗn hợp này được tiếp tục sử dụng mà không qua giai đoạn phân tách. Bởi vậy, chất I cũng được tạo thành ở dạng hỗn hợp 2 đồng phân, các chất này ở giai đoạn tiếp theo tạo ra cùng một sản phẩm J.