bài tập hóa học hữu cơ tập 2
TRANSCRIPT
[email protected] – copyright © 2010
Tài liệu dành cho: Học sinh chuyên Hóa. Sinh viên các trường Đại học. Giáo viên Hóa học.
02 2010
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 1
Lời nói đầu Hóa học hữu cơ là một trong những bộ môn rất quan trọng trong lĩnh
vực Hóa học nói riêng và phạm trù Khoa học tự nhiên nói chung. Tuy nhiên
hiện nay, các tài liệu tham khảo về bài tập hóa học hữu cơ là không nhiều. Vì
vậy việc tổng hợp các tư liệu để có một tài liệu tham khảo bổ ích và dễ tiếp
thu hơn là việc rất cần thiết.
Bài tập Hóa học hữu cơ là một tài liệu được biên soạn dựa trên việc
tổng hợp lại từ nhiều nguồn tư liệu khác nhau theo từng chuyên đề để học
sinh, sinh viên dễ nắm bắt. Tài liệu gồm hai phần: Phần bài tập theo từng
chuyên đề và phần hướng dẫn giải. Các bài tập trong từng chuyên đề được
tuyển chọn kĩ lưỡng nhằm mục đích đảm bảo cho các dạng b ài tập không
trùng lặp và học sinh, sinh viên có thể tiếp cận nhiều hướng ra đề khác nhau
từ cùng một dữ liệu kiến thức.
Bài tập Hóa học hữu cơ bao gồm hai tập:
- Tập 1: Gồm bảy chuyên đề tương ứng với nội dung thuộc phần đại c ương
hóa học hữu cơ và phần kiến thức hóa hữu cơ từ bài alkane đến cetone
(theo chương trình hóa học phổ thông).
- Tập 2: Gồm các phần từ acid carboxylic đến các hợp chất dị v òng. Ngoài
ra còn minh họa thêm một số bài tập nâng cao tổng hợp các chuyên đề.
Vì là tài liệu tổng hợp lại các bài tập nằm trong các giáo tr ình, sách tham
khảo bài tập hữu cơ, các đề thi học sinh giỏi nên đáp án cho từng bài không
thay đổi theo đáp án của từng tài liệu tham khảo. Vì vậy Bài tập Hóa học
hữu cơ không phải là một tài liệu do một nhóm tác giả biên soạn mà chỉ là
tài liệu tổng hợp có chọn lựa từ các nguồn t ư liệu sẵn có. (Tổng hợp từ nguồn
Internet – copyright © [email protected]).
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 2
Part 1: AXIT CACBOXYLIC – ESTE
COOH
OH
O O
CH3 CH3
C C
HHOOC
H COOH----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Bài 1: Đôi khi hoá học lập thể của các hợp chất hữu cơ có thể được xác định bằng cách khảo sát tính chất
hóa học đặc trưng của chúng. Cấu tạo của một trong các đồng phân của axit 5 -norbonen-2,3-dicacboxylic,
hợp chất X (kí hiệu ~ để chỉ không nêu rõ hóa học lập thể) được hình thành nhờ các thí nghiệm sau:
COOH
COOHX
Khi đun nóng X nóng chảy và tách nước để tạo ra hợp chất mới Y. Hợp chất Y tan chậm trong lượng dư
dung dịch nước của NaOH để tạo X1, cùng một sản phẩm như X tạo thành trong lượng dư dung dịch
nước của NaOH. Dung dịch thu được của X1 trong NaOH được tác dụng với iot, tạo thành các hợp chất
có chứa iot. Axit hóa dung dịch tạo một hỗn hợp hai chất đồng phân triệt quang (tiêu triền hay raxemic) A
và 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 cùng một 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 mới C không chứa iot và có thể phản ứng với nước. Trong
cùng điều kiện, hợp chất B không xảy ra chuyển hóa này nhưng khi đun nóng v ới axit clohydric thì
chuyển chậm thành A. Viết và cân bằng mọi phương trình phản ứng. Không cần viết cơ chế phản ứng.
1. Đánh dấu (*) các nguyên tử cacbon phi đối xứng (asym metric) trong axit 5- norbonen-2,3-
dicacboxylic.
2. Viết công thức hóa học lập thể của từng đồng phân lập thể có thể có của hợp chất X và cấu tạo của
sản phẩm tách nước nếu có xảy ra.
3. Viết các phương trình phản ứng của một đồng phân lập thể bất kỳ của X và hợp chất tương ứng Y
với lượng dư dung dịch NaOH trong nước.
4. Tính khối lượng mol phân tử của chất A. Viết các phương trình phản ứng từ X1 đến A.
5. Viết phương trình phản ứng tạo thành C từ A và phản ứng của C với nước.
6. Viết công thức hóa học lập thể của hợp chất X thoả mãn tất cả các dữ kiện đã cho.
7. Viết các phương trình phản ứng dẫn từ B đến A.
8. A và B có phải là các đồng phân không đối quang (diastereoisomers)?
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 3
BÀI GIẢI:1. Các trung tâm bất đối của X:
* * COOH
* COOH
*2. Công thức cấu tạo của các đồng phân lập thể của X được ghi ở bên trái, cột bên phải là cấu tạo của sản
phẩm tách nước tương ứng (nếu sản phẩm không tồn tại có dấu gạch ngang).
COOH OC
OCOOH OC
COOH CO O
COOH CO
COOH
COOH
COOH COOH
3. Phản ứng của một đồng phân lập thể của X với NaOH:
COOH
COOH+ 2NaOH
COONa
COONa+ 2H2O
Phản ứng của một đồng phân lập thể của Y với NaOH:
OC O + NaOH
oc
COONa
COONa+ H2O
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 4
4. MA = 0,3913/(12,7.0,100/1000) = 308 (g/ mol-1) Các phản ứng từ X đến A:
COONa
COONa
I2
-NaI
I
O CO
COONaHCl
-NaCl
I
COOH
O CO
5. Chuyển hóa A thành C:
I
COOH O CO + HI
O CO O CO
Phản ứng của C với nước
O CO + 2 H 2O HO COOH
O CO HO COOH6. Cấu tạo của X là:
COOH
COOH7. Chuyển hóa B thành A
I I I
HOOCCO + H
2O COOH – H
2O
O COOH OH COOH O CO
8) Không, A và B không phải là các đồng phân không đối quang.
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 5
Bài 2: Các nhà hóa học của công ty Merck Frosst Canada ở Montréal đã phát triển một dược phẩm rất có
triển vọng và hữu hiệu để trị bệnh suyễn. Cấu tạo của MK-0476 như sau.
COOHCH3
H3C OHS
Cl N
MK – 7406
Trong quá trình kiểm tra, họ phát minh một qúa trình tổng hợp đơn giản và hiệu quả, mô tả dưới đây cho
sự thiol hóa một phần của MK – 0476 bắt đầu từ este dietyl A
1. Hãy cho biết cấu tạo của các sản phẩm trung gian B – F trong qúa trình tổng hợp này.
6 5 3 2 2 5 34
3
C H COCl 1) CH -SO Cl/(C H ) N1.LiAlH12 14 3 12 13 2Pyridin 2.NaCN2.H O
B C(C H O ) D(C H O N)
(aq ) 3 2 2 5 3- +
3 3
1.NaOH 1. CH -SO Cl/(C H ) N9 14 32.H O 2.CH COS Cs
F(C H O S) E
Một trong những giai đoạn cuối của qúa tr ình tổng hợp MK – 0476, muối diliti của thiol axit
(G) ở trên được ghép với mạch của phân tử nêu dưới đây (sơ đồ dưới)
2. Căn cứ trên hóa học lập thể quan sát được của phản ứng trên, gọi tên cơ chế của qúa trình ghép
này?
3. Nếu qúa trình phản ứng xảy ra theo cơ chế được đề nghị như trên thì tốc độ toàn phần (chung)
sẽ thay đổi như thế nào nếu nồng độ của cả muối thiolat và chất nền đều cùng lúc tăng gấp ba?
4. Các nghiên cứu mẫu được tiến hành với việc sử dụng brom etan như là một chất nền để tối ưu
hóa qúa trình ghép nói trên. Vẽ cấu tạo sản phẩm chính của phản ứng giữa một mol đương
lượng brom etan với:
a. G thêm hai mol đương lượng bazơ.
b. G thêm một mol đương lượng bazơ.
1. KOH(aq)
2. CH2N2
COOC2H5
COOH
COOC2H5
SH
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 6
5. Qúa trình ghép có thể trở nên phức tạp do sự nhị hợp oxi hóa (dime hóa – oxy hóa của G). Viết
công thức cấu tạo Lewis, chỉ rõ tất cả các electron không liên kết của sản phẩm nhị hợp - oxy
hóa trên.
SƠ ĐỒ GHÉP MẠCH
BÀI GIẢI:1. Công thức cấu tạo của các chất:
CH2OH O
CH2O O
CH2OH
B
CH2OH
C
H2C C N
D
CH2OH CH2S C CH3
CH2CO2CH3
E
O
CH2CO2CH3
F
Cl N
S
O
O
CH3
O
CH3
CH3
OH
1. -S+Li -CO2+Li
2. H+
Cl N
S
COOH
CH3
CH3
OH
CH2O
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 7
2. SN2: thế nucleophin lưỡng phân tử.
3. v = k[tác nhân][tác chất nucleophin]
Tốc độ chung tùy thuộc vào nồng độ của cả tác nhân lẫn tác chất nucleophin. Như vậy, gấp ba nồng độ
của các chất tham gia phản ứng sẽ dẫn đến tốc độ chung của phản ứng tăng gấp 9 lần.
4. Với hai đương lượng bazơ: CH2SCH2CH3
CH2CO2HVới một đương lượng bazơ:
CH2SH
CH2CO2CH2CH3
5. Công thức Lewis của sản phẩm dime:
CH2S SCH2
CH2 H2C
HO O O OH
Bài 3: Nấm Aspergillus nidulans tạo ra hai lacton (este vòng) thơm A và B (C10H10O4) mỗi đồng phân tan
trong dung dịch NaOH lạnh trong nước nhưng không tan trong dung dịch NaHCO3 trong nước. Cả A và B
đều cho màu tím với dung dịch FeCl3 trong nước. Phản ứng của A với CH3I có mặt K2CO3 tạo thành C
(C11H12O4) mà phổ 1H NMR của nó thấy có chứa ba nhóm metyl không giống nhau, một nhóm liên kết
trực tiếp với vòng thơm. Sự tách loại nhóm metyl có chọn lọc của C với BCl3 rồi xử lý kế tiếp trong nước
tạo ra D là một đồng phân mới của A. Phổ 1H NMR của hợp chất D cho thấy rõ sự hiện diện của một
nhóm hydroxyl có tạo liên kết hydro nội phân tử tại = 11,8pm
OH
H3C H3C CO2CH3
OHO
E I
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 8
Hợp chất D được tổng hợp như sau: Phenol E được metyl hóa (MeI/K2CO3) để tạo F(C9H12O2) sau đó F
được khử bằng liti kim loại trong amoniac lỏng và 2 – metylpropan – 2 –ol để cho một dien đối xứng và
không liên hợp G. Có thể chuyển dien này thành liên hợp bằng phản ứng với KNH2 trong amoniac lỏng
rồi xử lý kế tiếp trong nước, qúa trình này chỉ tạo một sản phẩm H. Sự ozon phân H rồi xử lý không khử
lế tiếp tạo ra nhiều sản phẩm, trong đó có xetoeste I. Thực hiện phản ứng Diels – Alder hợp chất H với
dimetyl but – 2 –indioat J tạo thành K (C15H20O6) mà khi đun nóng sẽ loại eten để tạo ra một este thơm L.
Thủy phân L trong môi trường bazơ rồi axit hóa dung dịch tạo thành M(C11H12O6) mà khi đun nóng trong
chân không tạo ra N (C11H10O5). Khử N bằng NaBH4 trong dimetylfomamit tạo thành C và một lacton O
đồng phân, O cũng có thể thu được nhờ metyl hóa B.
1. Viết công thức cấu trúc của tất cả các hợp chất từ A đến O.
2. Hãy trình bày một cấu trúc khác của B.
BÀI GIẢI:1. Công thức cấu tạo của các chất:
H3C
OCH3 O
H3C
OCH3
H3C
OCH3 O
O
HOA
OH O
HOB
OH
O
H3CO
O
O
C
OCH3
H3C H3C H3C
O
H3COD
HO H3CO
E F
G H I J
OCH3
CH3
H3CO H3CO
CH3
OCH3
H3C CO2CH3
O
CO2CH3
CO2CH3
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 9
2. Công thức khác của B:
OH
H3C
O
H3CO
O
Bài 4: (-)-Atractyligenin là một hợp chất hoạt động sinh học được cô lập từ cây gọi là Thistle chết choc.
Người Zulu dùng nó để chữa bệnh nhưng thường gây hiểm họa chết người. Để có thể tạo một hợp chất
tương đương có độc tính kém hơn, nay đã có nhiều phương pháp tổng hợp hóa học:
HO
OH COOH
5 10 5 8B(C H O) C(C H O) D E G H I
OCH3
H3C
H3CO CO2CH3
CO2CH3 H3C
H3CO CO2CH3
CO2CH3
OCH3
H3C
H3CO CO2H
CO2H
OCH3
K L M
H3C
H3CO
OCH3 O
O
O
H3C
H3CO
OCH3
O
O
ON
BrO
A
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 10
Trong sự tổng hợp chất tương đương của (-) – Atractyligenin, hơp chất A đuợc dùng làm nguyên liệu đầu.
Trước hết cho chất A tác dụng với dung dịch natri hydroxit trong nước tạo thành B (C5H10O).
1. Hãy viết công thức cấu tạo của hơp chất B
2. Khi cho hợp chất B tác dụng với kali dicromat trong dung dịch nước của axit sunfuric thu được C
(C5H8O). Hãy viết công thức cấu tạo của hợp chất C.
3. Hoà tan hợp chất C trong toluene rồi sục khí hydro bromua qua dung dịch cho đến khi toàn bộ C
phản ứng hết thu được hợp chất D. Hãy viết công thức cấu tạo của hợp chất D
4. Hợp chất D có đồng phân lập thể không? Nếu có, hãy cho biết có bao nhiêu đồng phân lập thể?
5. Cho hợp chất D tác dụng với dung dịch natri hidroxit trong etanol tạo thành hợp chất E, khi đun
nóng sẽ chuyển vị thành chất F Hãy viết công thức cấu tạo của hợp chất E.
6. Hợp chất F có đồng phân lập thể không? Nếu có, hãy cho biết có bao nhiêu đồng phân lập thể?
7. Dung dịch hợp chất F tác dụng với kali pemanganat cho hợp chất G. Cuối cùng G được đun nóng
hồi lưu trong etanol có mặt xúc tác axit sunfuric tạo thành hợp chất H.Hãy cho biết tên IUPAC của
H Hợp chất H được cho tác dụng với 2 – metylbutylmagie bromua. Sau khi axit hóa, thu được một
hỗn hợp các sản phẩm đồng phân I.
8. Hãy viết công thức cấu tạo sản phẩm I (không xét đồng phân)
9. Hãy trả lời các câu hỏi sau
a. Số đồng phân lập thể cô lập được của sản phẩm I là 2, 4, 6 hay 8?
b. Tất cả các đồng phân lập thể cô lập được của sản phẩm I được tạo thành với số lượng bằng
nhau, hay một phần có số lượng khác nhau hay tất cả có số lượng khác nhau?
c. Trong các đồng phân lập thể cô lập được của sản phẩm I thì tất cả có cùng điểm nóng chảy hay
tất cả có điểm nóng chảy khác nhau hay một số có điểm nóng chảy giống nhau?
BÀI GIẢI:Công thức cấu tạo các chất như sau:
Br OH
A B
O OO O
*C Br
D E F
O O
OH O
G H
* OH
*
I Chất D có 2 đồng phân đối quang
Chất F có hai đồng phân hình học
Chất I có 4 đồng phân lập thể riêng biệt
Cặp đồng phân không đối quang có lượng khác nhau. Cặp đối quang có lượng bằng nhau
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 11
Cặp đồng phân không đối quang có điểm nóng chảy khác nhau. Cặp đồng phân đối quang có điểm
nóng chảy bằng nhau
Bài 5: Một thành phần S của dầu hoa hướng dương có cấu tạo sau:cis
H2C OOC(CH2)7 C C (CH2)7CH3H H
HC
H2C
OOC(CH2)7
OOC(CH2)18CH3
cisC CH H
H2 cisC C C
H H(CH2)4CH3
a. Có bao nhiêu đồng phân đối quang của S? Dùng dấu hoa thị (*) để chỉ ra các tâm đối xứng gương
của phân tử, nếu có.
b. S tác dụng với natri metoxit cho hỗn hợp 3 este metyl. Đề nghị tên của 3 este này. Dùng cách ghi
Z, E nếu cần.
c. Cho các este metyl chưa no tác dụng với ozon rồi với kẽm để xác định vị trí của các liên kết đôi
trong phân tử. Viết công thức cấu tạo của 4 hợp chất có nhóm chức andehit. Viết tên IUPAC của
chúng.
d. Chỉ số xà phòng hóa của một chất béo được định nghĩa là số miligam kali hydroxit cần để thuỷ
phân 1g chất béo. Chỉ số này được dùng để so sánh các khối lượng phân tử tương đối của chất
béo. Hãy tính thể tích của kali hydroxit 0,996M cần dùng để xà phòng hóa 10,0g chất béo S
e. Chỉ số xà phòng hóa của S là bao nhiêu?
f. Chỉ số iot của chất béo được định nghĩa là số gam iot (I2) có thể tham gia phản ứng cộng với 100g
chất béo. Hãy tính chỉ số iot của chất S.
BÀI GIẢI:
a. Các phân tử của chất thành phần S có hai đồng phân đối quangcis
H2C OOC(CH2)7 C C (CH2)7CH3H H
HC*
H2C
OOC(CH2)7
OOC(CH2)18CH3
cisC CH H
H2 cisC C C
H H(CH2)4CH3
b. Các công thức cấu tạo và tên gọi của este metyl là:O
(Z) - metyloctadec-9-enoatO
O
O (9Z;12Z) - metyloctadec-9,12-dienoat
O
O metyl octadecanoat
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 12
c. Ozon phân S rồi tác dụng với Zn cho các andehit sau:
nonal O O
hexanalO O
metan dicacbadehit
O
O O metyl nonalat
d. Số mol KOH đã dùng nhiêu gấp 3 lần số mol triglixerit S
-3(S)
10,0n = = 11,29.10 (mol) = 11,29 (mmol)
885.402; VKOH = 3.n/V = 34,0 mL
e. Chỉ số xà phòng hóa = 3,40(mmol/g).56,11(g/ mol) = 191
f. 112,9mmol S có chứa 3 . 112,9mmol liên kết đôi C = C
Vậy m(I2) = 0,3388(mol) . 253,8(g/mol) = 85,98g Chỉ số iot = 86
Bài 6: Axit xitric (axit-2-hydroxy-1,2,3-propantricacboxylic) là axit sơ cấp của các loại cây thuộc họ cam,
chanh và cũng góp phần làm nên vị chua đặc trưng của nó. Cách sản xuất thủ công nhất của nó là lên men
mật mía hay tinh bột, họ sử dụng loại nấm Aspergillus niger tại pH = 3,5. Axit xitric được sử dụng rộng
rãi trong công nghiệp thực phẩm, sản xuất nước ngọt và làm thuốc cắn màu trong công nghiệp
phẩmnhuộm. Ngoài ra nó cũng là một chất trung gian quan trọng trong c ác qúa trình sinh hóa.
a. Chất nào được sinh ra khi ta đun nóng axit xitric với axit sunfuric đặc ở 45 –50oC. Hãy viết công
thức cấu tạo và đọc tên của sản phẩm tạo thành theo IUPAC. Loại axit hữu cơ nào tham gia được
phản ứng trên?
Sau khi đun nóng axit xitr ic với axit sunfuric, người ta thêm vào anisol (metoxybenzen) vào hỗn hợp phản
ứng và nhận được chất A(C12H12O5).
A tạo anhydrit khi đun nóng với anhydrit axetic
Để trung hoà 118mg A cần 20mL dung dịch KOH 0,05N
Cùng một lượng chất A như trên có thể phản ứng hết được với 80mg brom để tạo thành sản
phẩm cộng
b. Xác định công thức cấu tạo A
c. Xác định các đồng phân có thể có của A sinh ra trong phản ứng trên, hãy xác định cấu dạng và viết
tên IUPAC của chúng.
d. Trong phản ứng brom hóa thì có bao nhiêu đồng phân lập thể của A được sinh ra. Hãy vẽ công
thức chiếu Fischer của chúng.
e. Xác định cấu hình tuyệt đối của các trung tâm bất đối trong các sản phẩm ở câu d
Nếu trong phản ứng hình thành A ta thay anisol bằng chất khác như phenol hay resoxinol thì tương ứng ta
thu được các chất B và C. B không cho phản ứng màu khi tác dụng với FeCl3 nhưng C thì có. Trong cùng
điều kiện phản ứng tạo thành 2 chất B, C thì hiệu suất tạo thành C cao hơn.
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 13
f. Xác định công thức cấu tạo của B và C
g. Phản ứng tạo thành A và B khác nhau ở điểm cơ bản nào?
h. Lý do tại sao hiệu suất tạo thành C cao hơn tạo thành B
BÀI GIẢI:a. Phản ứng
H2C COOH
4
H2C COOH
HO C COOH 2 4H SO C O + H2O + CO
H2C COOH H2C COOH
axit-1,3-pentadioic
Chỉ có các axit - hydroxy cacboxylic mới tham gia phản ứng này
b. - Khối lượng phân tử A = 236
20mL KOH 0,05M phản ứng đủ với 118mg A
1000mL KOH 1M phản ứng đủ với 118g A
A phải là axit 2 chức
- Khối lượng phân tử A = 236
80mg Br2 phản ứng đủ với 118mg A
160mg Br2 phản ứng đủ với 236mg A
A có chứa một liên kết đôi. Trong phân tử A có chứa vòng anisol
Nó lại được hình thành từ axit HOOC– CH2 –CO–CH2 –COOH và có công thức phân tử C12H12O5.
Do có sự cản trở không gian của các nguyên tử hydro trong anisol nên nhóm thế buộc phải nằm ở
vị trí para so với nhóm –OCH3. Như vậy công thức cấu tạo của chất A sẽ như sau:
H3COCOOH
COOHVì A tạo được anhydrit nên hai nhóm -COOH buộc phải ở cùng phía so với liên kết đôi.
c. Các đồng phân của A
OCH3COOH
COOH
axit-(E)-3-(2-metoxyphenyl)-2-pentendioic
OCH3COOH
COOH
axit-(Z)-3-(2-metoxyphenyl)-2-pentendioic
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 14
HOOC
H3COCOOH
axit-(Z)-3-(4-metoxyphenyl)-2-pentendioic
d. Hai sản phẩm khi cho A tác dụng với brom
COOH COOH
H BrHOOCH2C Br
Br HBr CH2COOH
OCH3 OCH31 2
Hai chất này là enantiomee. Cấu hình tuyệt đối tại các trung tâm lập thể
COOHH S Br
HOOCH2C Br
COOHBr R HBr S CH2COOH
OCH3 OCH31 2
f. Công thức cấu tạo các chất B và C
CH2COOH CH2COOH
O O HO O O
B Cg. Trong sự hình thành chất A từ anisol thì hướng tấn công là vị trí para so với nhóm –OCH3. Tuy nhiên
trong phản ứng tạo thành chất B từ phenol thì vị trí tấn công là ortho so với nhóm –OH. Sự khác nhau này
là do sự cản trở không gian của các nguyên tử hydro trong nhóm –OCH3. Như vậy sự tấn công có thể xảy
ra ở hai vị trí ortho và para nhưng hướng tấn công ortho được ưu tiên hơn do sản phẩm trung gian có thể
vòng hóa được để tạo sản phẩm bền B.
h. Phenol chỉ có 1 nhóm –OH trong vòng phenyl còn resoxinol thì lại có đến 2 nhóm –OH trong vòng
phenyl mà hai nhóm này lại ở vị trí meta. Điều này dẫn đến vị trí 4 trong resoxinol có mật độ electron lớn
đối với resoxinol.
6
1 OH HO
54
3
2 OH
Như vậy thì trong cùng điều kiện phản ứng thì lượng sản phẩm C luôn nhiều hơn B
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 15
Bài 7: Sự phát triển của các loại dược phẩm mới phụ thuộc chủ yếu vào tổng hợp hữu cơ. Phương pháp
chỉnh lại phân tử (fine-tuning) được sử dụng để có thể nhận được các tính chất như mong muốn. Sau đây là
qúa trình tổng hợp thuốc gây mê cục bộ proparacaine (còn được gọi là proxymetacaine), chất này được sử
dụng để điều trị các bệnh về mắt.
1. Hoàn thành qúa trình tổng hợp bằng cách viết công thức cấu tạo các chất A, B, C, D và E
O
OH HNO3
HO
n-C3H7ClA
baz BSOCl2 HOCH2CH2N(C2H5)2
C DH2/Pd(C)
E
Tất cả đều là các sản phẩm chính
2. Khi ta nitro hóa axit - m – hydroxybenzoic thì thu được những sản phẩm nào?
3. Khi t – C4H9Cl được sử dụng ở bước 2 thay cho C3H7Cl thì điều này sẽ dẫn tới:
a. Một sản phẩm tương tự B (nếu điều này đúng hãy viết CTCT sản phẩm)
b. Không có phản ứng
c. Sự phân hủy t –C4H9Cl
d. Một phản ứng thể SE
Hãy chọn câu trả lời đúng
BÀI GIẢI:
1. Công thức cấu tạo các chất từ A đến E:
OO2N
OH
HOA
OO2N OH
H3CH2CH2COB
OO2N
Cl
H3CH2CH2COC
O2N
H3CH2CH2CO
O
OCH2CH2N(C2H5)2
D
H2N
H3CH2CH2CO
O
OCH2CH2N(C2H5)2
E
2. Công thức cấu tạo các sản phẩm:NO2 O
OH
OH3. c
O
OH+
O2NOH
Bài 8: Viết cơ chế của các phản ứng sau đây:
a. Base6 5 3 2 6 5 2 3C H COCl CH CH OH C H COOCH CH
b. acid3 2 2 3 4CH CONH H O CH COOH NH
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 16
BÀI GIẢI:
a. Cơ chế phản ứng:
CH3CH2OH+ Cl C
O
CH3CH2 O C
OH
Cl+
-
CH3CH2 O C
OH
Cl
CH3CH2 O C
O
- HCl
b. Cơ chế:
NH2CCH3
O
H+
NH2CCH3
OH+
OH2CH3 C
NH2
OH
O
H
H
H+
CH3 C
NH2
OH
HOH
+
CH3 C
NH3+
OH
HO CH3COOH NH4+
++
-+
Bài 9: Loại dược phẩm được sử dụng nhiều nhất trong tất cả mọi thời đại là axit axetylsalixilic (ASS), nó
được bày bán rộng rãi trên thị trường dưới tên thương mại là aspirin để làm thuốc chống nhức đầu. Cái tên
aspirin là do một công ty ở Đức đề xuất năm 1899. ASS có thể được tổng hợp bằng con đường sau đây:
Viết công thức cấu tạo của A, B, C và ASS.
BÀI GIẢI
Phản ứng đầu tiên là phản ứng Kolbe – Schmidt, tiếp theo là phản ứng proton hóa, sau phản ứng này thì axit
salixilic B được hình thành. Phản ứng với anhydrit axetic sẽ dẫn đến việc tạo thành axit axetylsalixilic ASS.
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 17
Bài 10: Sildenafil (một loại thuốc tăng lực) được tổng hợp theo sơ đồ:
I
Sildenafil
NH2NH2 1. M e2SO4, dd NaOH
2. NaOH, H2O
HNO3, H2SO4
50oC, 2 hA B C
SOCl2, DM F, toluen, 55oC, 6 h
dd NH3, 20oC, 2 hC
OEtO
O
O
Hhåi l u, 2 h,- NHN
ClSO3H, SOCl2
to phßng, 18 hG
10oC, 2 h
NH , H2ONCH3-N)2CO(N
EtOAc, 500C, 4 h
H2 (50 psi), 5% Pd/CED
OH
OOEt
O
O
NN CH3S
HN
NPr
NN
Et
O2
CH3
KINHN
E , EtOAc
to phßng, 70 hL
1. Hãy hoàn chỉnh dãy phản ứng trên, biết rằng:o Quá trình chuyển sang G có tạo thành axit sunfonic trung gian sau đó m ới chuyển
thành sunfonyl clorua.
o N,N,-cacbonylđiimiđazol (CDI) là m ột loại tác nhân dùng để hoạt hoá axit cacboxylic
cho phản ứng thế nucleophin của nhóm cacbonyl.2. Viết cơ chế phản ứng chuyển [I] thành K.
BÀI GIẢI
NH2NH2 HNO3, H2SO4
50oC, 2 h
C
OEtO
O
O
EtOAc, 500C, 4 hSOCl2, DMF, toluen, 55oC, 6 h
dd NH3, 20oC, 2 h
H2 (50 psi), 5% Pd/C
E
C
D
H2N
O
NN
PrH2N
CH3CH3
H
A
1. Me2SO4, dd NaOH
2. NaOH, H2O
H2N
O
NN
PrO2N
EtO
O
NN
Pr B
CH3
HO
O
NN
Pr
HO
O
NN
PrO2N
CH3
ClSO3H, SOCl2tophßng, 18 h
H
Me
håi l u, 2 h , -
N)2CO(N
K
10oC, 2 h
H
I
OEt
OH
O
NH , H2ONCH3-
OEt
SO2Cl
OH
O
G
OEt
S
OH
O
O2 N CH3N
OEt
S
O
O
O2 N CH3N
OOEt
S
O
O2 N CH3N
NHN
NN NHNNN
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 18
K E, EtOActophßng, 70 h
L
OEt
SO2 N CH3N
H
O
O
N
H2N
NNCH3
Pr
2. Cơ chế từ [I] sang K
- H+
OEt
S
OC
O
O2N CH3N
NN
O
NHN
OEt
S
OC
O2N CH3N
NN
O
NN
O
+ H+
+ CO2 +
OEt
S
O
O2 N CH3N
NN
NHN
(-)
Bài 11: Viết công thức cấu tạo của sản phẩm cuối (nếu có) từ các phản ứng sau:
+ (I2, KI, NaHCO3) A
Br
CH3
H2N CH COOH B+
BÀI GIẢIA là
OO
I
B không tồn tại vì phản ứng không xảy ra
Bài 12: Sản phẩm nào được tạo thành khi cho stiren oxit tương tác v ới dietylmalonat?
BÀI GIẢI:
O
CH(COOEt)2 CH CH2
COOEtC
O COOEt
OO
Ph
EtOOCO
2
o
1.OH,H O
2.H3.t
Bài 13: Viết công thức cấu trúc các dạng enol của dietylmalonat (1), Etylaxetoaxetat (2). Trong các cấu
trúc của (2), cho biết dạng nào bền nhất, dạng nào kém bền. Giải thích?
COOH
O
Ph
O
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 19
BÀI GIẢI:
a. Các cấu trúc
CH
OEt
OH
O
EtO CH
OEt
O O
EtO
H
OEt
O O
EtO
b. Trong đó:
- Dạng A ít bền do nối đôi không li ên hợp
- Dạng B bền nhưng không có cộng hưởng este
- Dạng C bền nhất do có nối đôi liên hợp và cộng hưởng este
CH3COCH2COOEtCH2 OEt
OH
O
CH
CH3 OEt
O O
CH
CH3 OEt
OH
O
H
AB
C
Bài 14: Khi xử lý axit salixylic với dung dịch n ước brom dư thì axit dễ dàng tạo thành tribromphenol.
Viết cơ chế. Có thể chờ đợi phản ứng của axit m - và p-hidroxibenzoic không?
BÀI GIẢI:
OHCOOH
BrBr2
OHCOOH
H+
O
Br
C O HO
H+
CO2Br
O
Br2
H+
Br
Br
BrOH
+ - -
Tạo thành xetoaxit torng gian, loại hợp chất này dễ bị decacboxyl hóa.
Đồng phân meta- khó xảy ra phản ứng vì không tạo thành xetoaxit
Đồng phân para- có thể được vì hợp chất này là xetoaxit có nối đôi ở ,
O
COOHBr
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 20
Part 2: AMINOAXIT – AMIN – PROTEIN
N
O
N
O
N N
O
N
N----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Bài 1: Hợp chất hữu cơ A có 74,074% C; 8,642% H; c òn lại là N. Dung dịch A trong nước có nồng độ %
khối lượng bằng 3,138%, sôi ở nhiệt độ 10 0,372oC; hằng số nghiệm sôi của nước là 1,86oC.
1. Xác định công thức phân tử của A.
2. Oxi hóa mạnh A thu được hỗn hợp sản phẩm trong đó có E (axit piridin -3-cacboxilic) và F
(N-metylprolin). Hãy xác định công thức cấu tạo của A và cho biết giữa E và F chất nào được sinh ra
nhiều hơn, chất nào có tính axit mạnh hơn.
3. A có 1 đồng phân cấu tạo là B; khi oxi hóa mạnh B cũng sinh ra 1 hỗn hợp sản phẩm trong đó có E v à
axit piperidin-2-cacboxilic. Xác định công thức cấu tạo của B.
4. Cho A và B tác dụng với HCl theo tỷ lệ mol 1:1, chất n ào phản ứng dễ hơn? Viết công thức cấu tạo
của các sản phẩm.
BÀI GIẢI:
1. 1:7:514
284,17:
1
642,8:
12
074,74N:H:C (C5H7N)n
mol/g162372,0
1100
862,96
138,386,1
t
m.kM
81n = 162 n = 2; CTPT: C10H14N2
2.
FE A
N N
COOH
N COOH
CH3
NCH3
E sinh ra nhiều hơn F
3.
BAxit piperidin -2-cacboxilic:
anabazin
N NCOOHH
NH
4.
Cl-
N
NH
N
N
H3CCl-
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 21
Bài 2: Sắp xếp có giải thích sự tăng dần tính axit của:
(D)(A) (B) (C)
;N
COOH
;
COOH
;
CH2COOH
N COOH
BÀI GIẢI:
(D)
<<<-I1CH2COOH
(C) (A)
-I2-I3NHCOO
-C3
(B)-C4
-I4
N
COOHCOOH
Vì: - I1 < - I2 nên (C) có tính axit lớn hơn (D).
(A) và (B) có N nên tính axit lớn hơn (D) và (C)
(A) có liên kết hiđro nội phân tử làm giảm tính axit so với (B).
Bài 3: L-Prolin hay axit (S)-piroliđin-2-cacboxylic có pK1 = 1,99 và pK2 = 10,60. Piroliđin (C4H9N) là
amin vòng no năm cạnh.
1. Viết công thức Fisơ và công thức phối cảnh của L-prolin. Tính pHI của hợp chất này.
2. Tính gần đúng tỉ lệ dạng proton hóa H 2A+ và dạng trung hoà HA của prolin ở pH = 2,50.
3. Tính gần đúng tỉ lệ dạng đeproton hoá A và dạng trung hoà HA của prolin ở pH = 9,70.
4. Từ metylamin và các hóa chất cần thiết khác (benzen, etyl acrilat, natri etylat và các ch ất vô cơ), hãy
viết sơ đồ điều chế N-metyl-4-phenylpiperiđin.
BÀI GIẢI:
1. pHI =1,99 10,6
2
= 6,3
NH HCOOH
N
COOHH
H
NH HCOOH
N
COOHH
H
2. Áp dụng phương trình Henderson - Hasselbalch
H2A+ 1K HA + H+ ;+
1 +2
[HA][H ]K
[H A ]
+2
[HA]lg
[H A ]= pH – pK1 = 2,50 – 1,99 = 0,51 Suy ra:
+2
[HA]
[H A ]= 3,24
Vậy ở pH = 2,50 dạng trung hoà chiếm nhiều hơn dạng proton hóa 3,24 lần.
Hay tỉ lệ giữa dạng proton hóa và dạng trung hoà là 0,309
3. H2A+ + A [A ]
HA
; suy ra lg[A ]
HA
= pH pK2 = 9,70 10,60 = 0,90
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 22
=>[A ]
HA
= 0,126 1
8
Vậy ở pH = 9,7 tỉ lệ giữa dạng đeproton h óa và dạng trung hoà là1
8 .
4.CH3NH2 CH3-N
+Br2/Fe, to Br Mgete
MgBr
Bài 4: Hãy cho biết các sản phẩm của sự thủy phân trong môi trường axit của các chất CH3CONH2 ,
ON
O
O CH3
BÀI GIẢI:
ON
O
O CH3
CH3-CONH2
+CH3-NH2-CH2-COOH + HOCH2COOH
CH3-COOCH3 CH3-COOH + CH3OHH2O
H+ , tO
CH3-COOH + NH4+H2O
H+ , tO
H2O
H+ , tOO
N
O
O CH3
CH3-CONH2
+CH3-NH2-CH2-COOH + HOCH2COOH
CH3-COOCH3 CH3-COOH + CH3OHH2O
H+ , tO
CH3-COOH + NH4+H2O
H+ , tO
H2O
H+ , tO
2.
.
Bài 5: Hợp chất A (C5H11O2N) là một chất lỏng quang hoạt. Khử A bằng H2 có xúc tác Ni sẽ được B
(C5H13N) quang hoạt. Cho B tác dụng với axit HNO 2 thu được hỗn hợp gồm ancol C quang hoạt và ancol
tert-amylic (2-metyl-2-butanol).
Xác định công thức cấu tạo của A. Dùng công thức cấu tạo, viết phương trình các phản ứng tạo
thành B, C và ancol tert-amylic từ A.
BÀI GIẢI:
N
O
CH3
CH2-CH2-COOC2H5
CH2-CH2-COOC2H5
2CH2=CH-COOC2H5
1. OH-
CH3
N
COOC2H5
O
CH3
N
COOC2H5
O
2. H3O+, to
CH3
N
OC2H5ONa
1. C6H5MgBr
2. H3O+
CH3
N
OH C6H5
CH3
N
C6H5
H2SO4, 170oC
CH3
N
C6H5
H2, Ni, to
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 23
*
CH3 CH3CH2NO2
CH2CH
(A)
CH3 CH3CH2NH2
CH2CH CH3 CH3CH2
+CH2CH CH3 CH3
CH2OH
CH2CH
H2/ Ni HNO2 H2O
CH3 CH3CH3
CH2CCH3 CH3CH2
+CH2CH
CH3 CH3CH3
CH2CChuyÓn vÞ H2O+ OH
Bài 6: Từ benzen hoặc toluen và các chất vô cơ tổng hợp được các dược chất sau:
Axit 4-amino-2-hidroxibenzoic; axit 5-amino – 2,4 – dihidroxibenzoic.
BÀI GIẢI:
HNO3
H2SO4, t0
NO2
NO2
Sn/ HClNH2
NH2
OH
NH2
HNO2OH
NH2
CO2,OH-
t0,p
COOH
HNO3H2SO4, t
0
NH2
NH2
OH
OH
HNO2 CO2,HO
t0, p
OH
OH
COOH
OH
OH
COOH
O2N
OH
OH
Sn /HCl
COOH
H2N
hoặc
HNO3H2SO4, t
0
NO2
NO2
K2Cr2O7
NO2
NO2
NH2
NH2
Sn / HCl
CH3 CH3
H+
COOH COOH
OH
OH
HNO2
COOH
OH
OH
HNO3
COOH
H2SO4O2N
OH
OH
COOH
H2N
Sn / HCl
Bài 7:
a. Dùng công thức cấu tạo, hãy hoàn thành sơ đồ tổng hợp sau đây:
COCl2 + CH3OH C2H3O2Cl 6 5 2C H NH B 2HOSO Cl C8H8O4NSCl 3NH D
3H O
C6H8O2N2S.
b. Giải thích hướng của phản ứng tạo thành C8H8O4NSCl và C6H8O2N2S.
BÀI GIẢI:a. COCl2 + CH3OH CH3O-COCl
Chuyển vị
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 24
CH3OCOClC6H5NH2
NHCOOCH3
HOSO2Cl
NHCOOCH3
SO2Cl
NH2
SO2NH2
dNH3
NHCOOCH3
SO2NH2
H3O+
(B) (C) (D) (E)b. –NHCOOCH3 định hướng o, p; do kích thước lớn, tác nhân lớn nên vào vị trí p.
–NHCOOCH3 este-amit thủy phân thành CO2 , còn – SO2NH2 bền hơn.
Bài 8: TRF là tên viết tắt một homon điều khiển hoạt động của tuyến giáp. Thủy phân ho àn toàn 1 mol
TRF thu được 1 mol mỗi chất sau:
NH3 ;
N
H
COOH(Pro)
; HOOC-CH2-CH2-CH-COOH
NH2(Glu)
;N
N
H
CH2-CH-COOH
(His)
NH2
Trong hỗn hợp sản phẩm thủy phân không hoàn toàn TRF có dipeptit His -Pro. Phổ khối lượng cho biết
phân tử khối của TRF là 362 đvC. Phân tử TRF không chứa vòng lớn hơn 5 cạnh.
1. Hãy xác định công thức cấu tạo và viết công thức Fisơ của TRF.
2. Đối với His người ta cho pKa1 = 1,8 ; pKa2 = 6,0 ; pKa3 = 9,2. Hãy viết các cân bằng điện ly và ghi cho
mỗi cân bằng đó một giá trị pKa thích hợp. Cho 3 biểu thức:
pHI = (pKa1+pKa2+pKa3) : 3 ; pHI = (pKa1+pKa2) : 2 ; pHI = (pKa2+pKa3) : 2 ;
biểu thức nào đúng với His, vì sao?
3. Hãy đề nghị sơ đồ phản ứng với đầy đủ điều kiện để tổng hợp axit (D, L) – glutamic từ hidrocacbon
chứa không quá 2 nguyên tử cacbon trong phân tử.
BÀI GIẢI:
1. * Từ dữ kiện thủy phân suy ra 2 công thức Glu -His-Pro và His-Pro-Glu (đều có 1 nhóm –CO – NH2)
* Từ M = 362 đvC suy ra có tạo ra amid v òng (loại H2O)
* Từ dữ kiện vòng 5 cạnh suy ra Glu là aminoaxit đầu N và tạo lactam 5 cạnh, còn Pro là aminoaxit
đầu C và tạo nhóm – CO – NH2.
Vậy cấu tạo của TRF:
HN CH
O
CO-NH CH CO N CH CO-NH2
CH2
N
NH
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 25
Công thức Fisơ:
NHCO
CO
CO
CH2
NH2
H
H
H
O NNH
N
NH
2. Cân bằng điện ly của His:
COOH
HH3N
CH2
NH
NH
+
+
COO
HH3N
CH2
NH
NH
+
+
COO
HH3N
CH2
N
NH
+COO
H
CH2
N
NH
H2N-H+ -H+-H+
(+2) (+1) (0) (-1)
(1) (2) (3)
1,8 6,0(hoặc viết 3 cân bằng riêng rẽ; không cần công thức Fisơ)
* pHI = (pKa2 + pKa3) : 2 là đúng,
vì phân tử His trung hòa điện (điện tích = 0) nằm giữa 2 cân bằng (2) v à (3)
3. Tổng hợp axit (D,L)-glutamic
HC CHHCN NC – CH = CH2
20
CO, H
xt, t NC – CH2– CH2– CH=O 3HCN, NH
HOOC COOHN
NH2
C CH2 CH2 CH C N1) H2O, OH
2) H3O+
NH2
CH2 CH2 CH
Bài 9: Thủy phân hoàn toàn một hexapeptit M thu được Ala, Arg, Gly, Ile, Phe và Tyr. Các peptit E
(chứa Phe, Arg) và G (chứa Arg, Ile, Phe) được tạo thành trong số các sản phẩm thủy phân không ho àn
toàn M. Dùng 2,4-dinitroflobenzen xác định được amino axit Ala. Thủy phân M nhờ tripsin thu được
tripeptit A (chứa Ala, Arg, Tyr) và một chất B.
a. Xác định thứ tự liên kết của các amino axit trong M.
b. Amino axit nào có pH I lớn nhất và amino axit nào có pH I nhỏ nhất?
Biết cấu tạo chung của các amino axit l à H2N-CHR-COOH
AA’: Ala Arg Gly Ile Phe Tyr
R : CH3 (CH2)3NHC(=NH)NH2 H CH(CH3)C2H5 CH2C6H5 p-HOC6H4CH2
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 26
BÀI GIẢI:
a. Hexapeptit M có đầu N là Ala. Thuỷ phân M nhờ tripsin xác định được tripeptit là: Ala – Tyr – Arg.
Dipeptit E có cấu tạo Arg-Phe. Tripeptit G có cấu tạo: Arg-Phe-Ile. Do vậy amino axit đầu C là: Gly.
Ala –Tyr – Arg
Arg – Phe
Arg – Phe – Ile
Gly
Vậy cấu tạo của M: Ala – Tyr – Arg – Phe – Ile – Gly.
b. pHIlớn nhất: Arg, vì có nhóm guanidin (có 3 nguyên t ử N)
pHInhỏ nhất: Phe, vì có nhóm phenyl.
Bài 10: Isoleuxin được điều chế theo dãy các phản ứng sau (A, B, C, D là kí hiệu các chất cần tìm):
A B C D 3NH IsoleuxinC2H5ONa 2. HCl
Hãy cho biết công thức cấu tạo của các chất A, B, C, D và Isoleuxin.
BÀI GIẢI:o
2 5 2 2 3
2 5
(C H OOC) CH NH1.KOH t3 2 3 C H ONa 2.HCl
CH CH CHBrCH A B C D Isoleux in
Bài 11: Người ta phân lập được một tetrapeptit (peptit A) từ prothrombin người. Cấu tạo của peptit A
được tiến hành xác định như sau:
a. Bằng phương pháp Edman thì nhận được trình tự aminoaxit của peptit A là Leu-Glu-Glu-Val.
b. Để tiếp tục xác định cấu tạo, người ta tiến hành điện di trên giấy ở pH 6,5 peptit A và một peptit tổng
hợp B (cũng có trình tự aminoaxit là Leu-Glu-Glu-Val) thì lại nhận được quãng đường di chuyển không
giống nhau, cụ thể như hình dưới đây:
Peptit A
Peptit B
0 1 2 3 đơn vị độ dài
2,5
1,7
CH
Br
CH3CH2 CH3 2252 CHOOC)H(C KOH.1 2Br 0t
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 27
c. Khi thuỷ phân hai peptit A và B bằng HCl 6N ở 110oC, thì cả A và B đều cho Leu(1), Glu(2), Val(1); nhưng khi
thuỷ phân bằng kiềm thì peptit B cho Leu(1), Glu(2), Val(1) còn peptit A cho Leu(1), X(2), Val(1).
Hãy giải thích các kết quả thực nghiệm để xác định cấu tạo của X và gọi tên X theo danh pháp IUPAC.
BÀI GIẢI:Xác định cấu trúc của X
- Phương pháp Edman thực hiện ở pH thấp,biết được trình tự là Leu-Glu-Glu-Val.
- Điện di ở pH 6,5 cho thấy peptit A dịch chuyển nhanh h ơn về phía cực dương(+), chứng tỏ A có điện
tích âm lớn hơn B,tính axit của A lớn hơn B.
- Khi thuỷ phân trong môi trường HCl 6N ở 110oC thì cả A và B đều thu được Leu(1), Glu(2) và Val(1).
Kết hợp với phương pháp Edman ở trên cho thấy các quá trình này thực hiện ở môi trường axit mạnh,pH
thấp.Ở pH thấp phân tử X bị đecacboxyl hoá,loại CO2 mất đi 1 nhóm –COOH.
- Khi thuỷ phân bằng kiềm peptit A tạo ra Leu(1),X(2) v à Val(1),trong môi trường kiềm không có quá
trình decacboxyl hoá nên nhận được X(2).
- Kêt hợp các kết quả trhí nghiệm cho thấy X có th êm 1 nhóm –COOH so với Glu tức là khi loại 1 nhóm
–COO thì X chuyển thành Glu.
XCO2
CH2 CH COOH
NH2
CH2HOOC
HOOC CH2 CHCH
NH2COOH
COOHX :VËy
Gọi tên: Axit 3-aminopropan-1,1,3-tricacboxylic
Bài 12: Hợp chất A(C6H12N2O2) quang hoạt, không tan trong axit loãng và bazơ loãng, phản ứng với
HNO2 trong nước tạo thành B (C6H10O4). Khi đun nóng B dễ dàng mất nước chuyển thành C (C6H8O3).
Hợp chất A phản ứng với dung dịch brom và natri hydroxit trong nước tạo thành D (C4H12N2), hợp chất
này phản ứng với HNO2 khi có mặt axit clohydric cho metyletylxeton.
1. Hãy xác định công thức cấu tạo của A, B, C, D v à gọi tên các hợp chất tạo thành.
2. Hợp chất A có thể có cấu trúc như thế nào? Dùng công thức Fisơ để mô tả.
BÀI GIẢI:
1. A phải là diamit nên có thể viết như sau:
C6H12N2O2 C4H8
CONH2
CONH2
Br2; OH-
H2OC4H8
NH2
NH2
DD là diamin, deamin hóa khi phản ứng với HNO2 và chuyển vị giống như pinacolin.Như vậy có thể viết như sau:
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 28
HCH3C
NH2
HC CH3
NH2
HNO2HCH3C
OH
HC CH3
OH
H+
-H2OCH3COCH2CH3
2,3-diaminobutanNhư vậy hợp chất A là diamit của axit 2,3-dimetylsucxinic có thể tồn tại ở dạng quang hoạt, phản
ứng với axit nitrơ cho ra axit 2,3-dimetylsucxinic.
CH3
H CONH2
H2NOC H
CH3
HNO2
CH3
H COOH
HOOC H
CH3
CH3
C
C
H
H3C
H3C
C
O
C
O
O
toC-H2O
anhydrit-2,3-dimetylsucxinic
2. Công thức Fisơ:
CH3
H CONH2
H2NOC H
CH3
CH3
H2NOC H
H CONH2
CH3
Bài 13: Tổng hợp hữu cơ
1. Hãy tổng hợp axit glutamic từ axit -xetoglutaric.
2. Hãy tổng hợp prolin từ axit adipic.
BÀI GIẢI:1. Quá trình tổng hợp như sau:
H2C
H2C
CH2COOH
CH2COOH
H2SO4HN3
H2C
H2C
CH2NH2
CH2
COOH
H+
P, Br2
H2C
H2C
CH2NH3+
CHCOOH
Br
OH-
NH
COOH
(A)(B)
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 29
hoặc:2
3 2
1)SOCl2)NH Br / KOH
2 4 2 2 4HOOC(CH ) COOH H NCO(CH ) COOH A rồi tiếp tục như trên
2. Quá trình tổng hợp như sau:
COOH
CO
(CH2)2
COOH
HCN
NH3
COOH
C
(CH2)2
COOH
CN
NH2H3O+
COOH
C
(CH2)2
COOH
COOH
NH2
COOH
CHNH2
CH2
CH2
COOH
-CO2
to
Bài 14: Peptit A có khối lượng phân tử 1007. Thuỷ phân hoàn toàn bằng axit cho các aminoaxit sau với
số mol bằng nhau: Asp, Cystin, Glu, Gly, Ile, Leu, Pro v à Tyr. Oxy hóa A với HCO2OH chỉ cho B chứa
hai gốc axit cysteic (ký hiệu là Cya), là một dẫn xuất của cystein với nhóm thiol bị oxy hóa thành axit
sunfonic.
1. Có bao nhiêu nhóm chứa axit sunfonic được tạo thành từ sự oxy hóa một liên kết disunfua?
Thuỷ phân không hoàn toàn B cho một số di và tri-peptit (B1 – B6). Trật tự của mỗi sản phẩm thuỷ phân
được xác định trong những cách sau. Aminoaxit có N cuối được xác định bằng cách xử lý peptit với
2,4 – dinitroflobenzen (DNFB) để cho DNP – peptit. Sau khi thuỷ phân hoàn toàn DNP – peptit bằng axit,
thu được một DNP – aminoaxit, chất này có thể được xác định dễ dàng bằng cách so sánh với các DNP
– aminoaxit chuẩn.
2. Khi xử lý B1 với DNFB rồi thuỷ phân kế tiểp bằng axit tạo thành một sản phẩm là DNP – Asp. Điều
này cho thấy B1 có axit aspartic tại N cuối. Hãy viết cấu tạo đầy đủ của DNP – Asp tại điểm đẳng điện
của nó (không cần hóa học lập thể).
Kế đó, aminoaxit có C cuối được xác định bằng cách đun nóng peptit tại 100oC với hydrazin, chất này bẻ
gãy tất cả các liên kết peptit và chuyển tất cả trừ aminoaxit C cuối thành hydrazit của aminoaxit, còn
nhóm cacboxyl ở C cuối còn nguyên vẹn. Theo cách này, các aminoaxit N- và C- cuối được xác định thứ
tự toàn bộ của B1 – B6 như sau:
B1: Asp – Cya B4: Ile – Glu
B2: Cya – Tyr B5: Cya – Pro – Leu
B3: Leu – Gly B6: Tyr – Ile - Glu.
Thuỷ phân B với một enzym từ Bacillus subtilis cho B7 - B9 với thành phần như sau:
B7: Gly – NH2 (glyxinnamit) B8: Cya, Glu, Ile, Tyr
B9: Asp, Cya, Leu, Pro
3. Viết trình tự của B8 nếu thu được DNP – Cya khi xử lý B8 với DNFB rồi thuỷ phân hoàn toàn sau đó
bằng axit.
4. Nếu các aminoaxit N- và C- cuối của B9 được xác định theo thứ tự là Asp và Leu, viết trình tự của B9.
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 30
5. Viết cấu tạo đầy đủ của A và chỉ rõ vị trí của liên kết disunfua.
Tuy nhiên khối lượng phân tử của A tính được thì lớn hơn gía trị thực nghiệm hai đơn vị. Quan sát kỹ
lưỡng hỗn hợp thu được từ sự thủy phân hoàn toàn bằng axit của A ngoài các aminoaxit tìm được lúc đầu
còn có 3 đương lượng mol amoniac cũng được tạo thành.
6. Đề nghị cấu tạo điều chỉnh của A và khoanh tròn (một hay nhiều vị trí) trên cấu tạo này để cho thấy tất
cả các nguồn tạo amoniac có thể có.
BÀI GIẢI:1. 22. Công thức cấu tạo:
O
O2NOH
OHN H
NO2 O
3. Trình tự của B8 là: Cya – Tyr – Ile – Glu.
4. Trình tự của B9 là: Asp – Cya – Pro – Leu.
5. Cấu tạo đầy đủ của A là: Cys – Tyr – Ile – Glu – Asp – Cys – Pro – Leu – Gly – NH2
6. Cấu tạo điều chỉnh của A:Cys – Tyr – Ile – Gln– Asn– Cys – Pro – Leu – Gly – NH2
Các vị trí gạch chân là các vị trí tạo amoniac.
Bài 15: Phản ứng ngưng tụ giữa axit cacboxylic và amin sinh ra amit. Ví dụ: ngưng tụ axit fomic với
dimetylamin sinh ra N,N-dimetylfomamit, nó có các cấu trúc cộng hưởng sau:
NHCH3
CH3
O
N+
HCH3
CH3
O
1. Xếp các chất N,N-dimetylfomamit (A). N-metylaxetamit (B) và propanamit (C) theo thứ tự tăng dần
nhiệt độ sôi.
2. Nhóm cacbonyl thường được nhận diện bằng dải hấp thụ mạnh trong phổ hồng ngoại (IR). Vị trí vân
hấp thụ phụ thuộc vào độ bền liên kết C = O. Đối với amit thì độ bền của liên kết C = O có thể được xác
định dựa vào hình vẽ trên. Ví dụ: nhóm C = O của xiclohexanon cho vân hấp thụ ở 1715cm-1. Để so sánh
với xiclohexanon thì các giá trị nào sau đây là phù hợp với nhóm C = O của propanamit?
a) 1660cm-1 do độ dài liên kết ngắn của nhóm cacbonyl.
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 31
b) 1660cm-1 do độ dài liên kết dài của nhóm cacbonyl.
c) 1740cm-1 do độ dài liên kết ngắn của nhóm cacbonyl.
d) 1740cm-1 do độ dài liên kết dài của nhóm cacbonyl.
3. Glyxin (H2N – CH2 – COOH) là - aminoaxit. Ba phân tử glyxin có thể tạo ra tripeptit Gly–Gly–Gly
thông qua phản ứng ngưng tụ tạo thành amit và kèm theo sự tách loại hai phân tử nước. Hãy viết công
thức cấu tạo của tripeptit.
4. Khi - aminoaxit chứa nhoam thế thìu lúc này sẽ xuất hiện hiện tượng đồng phân quang học. Ví dụ:
L–alanin và D–alanin là hai enantiome. Như vậy đối với 3 peptit glyxin, L–alanin và D–alanin ta có thể
thu được bao nhiêu tripeptit?
NH2 OHHH
ONH2 OH
CH3H
ONH2 OH
HCH3
O
Glyxin (Gly) L-Alanin (L-Ala) D-Alanin (D-Ala)
5. Tổng cộng có bao nhiêu đồng phân quang học từ các tripeptit trên?
Hiện nay, “polyacrylamide gel with electrophoresis” (PAGE) được sử dụng rộng rãi trong việc phân tích
protein và axit nucleic. Tuy nhiên một trong số những ứng dụng của keo polya mit là phân lập các hợp chất
phenol bằng sắc ký bản mỏng. Các phenol có chứa các nhóm thế khác nhau thì có tính axit khác nhau.
Tính axit khác nhau thì liên kết với keo PAGE càng mạnh.
6. Sắp xếp các chất sau: phenol (D), 4 – metylphenol (E) và 4–nitrophenol (F) theo thứ tự giảm dần khả
năng liên kết với PAGE. Khả năng hấp thụ một chất trong phổ tử ngoại - khả kiến (UV – Vis) phụ thuộc
vào số liên kết đôi liên hợp trong phân tử đó. Một hợp chất có từ 5 nối đôi liên hợp trở lên thì có xu hướng
hấp thụ ánh sáng trong vùng khả kiến nên kết qủa là chúng có màu. Ví dụ phenolphtalein là một chất chỉ
thị axit – bazơ thông dụng. Trong dung dịch có tính axit và trung t ính nó không có màu còn trong dung
dịch bazơ nó có màu đỏ tím (pH: 8,3 – 10,0)
OH
H2SO4
CO
O
OHOH
OH-
H+
G + 2dac
180 oC , 5hH
Phenolphtalein
7. Viết công thức cấu tạo của H.
8. Phenolphtalein có thể được điều chế bằng cách cho chất G phản ứng với hai mol phenol. G phải là
chất nào trong số các chất dưới đây để phản ứng đạt hiệu suất cao nhất.
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 32
HH
O
O
HOH
O
O
O
O
O
O
a b c d
BÀI GIẢI:
1. Thứ tự sắp xếp các chất theo nhiệt độ sôi: C > B > A.
Giải thích: Từ cấu trúc cộng hưởng của amit cho thấy nó có một phần điện tích âm trên nguyên tử oxy và
một phần điện tích dương trên nguyên tử nitơ. Amin bậc 1 và bậc 2 có liên kết hydro mạnh hơn amin bậc
3 (Propanamit: 79oC; N- metylaxetamit: 28oC và N,N-dimetylfomamit: -61oC).
2. Câu b
3. Gly-Gly-Gly
HN
NN
OH
H
H
HO O
O
H3NN
NO
H
HO O
O
+
d ạng lưỡng cực.
4. 27
5. Trong số đó thì 26 tripeptit có đồng phân quang học
Aminoaxit không có tính quang hoạt: H2N – GGG – OH
Aminoaxit có tính quang hoạt: H2N–GGLA–OH; H2N–GGDA–OH …
6. Khả năng liên kết với PAGE giảm dần theo thứ tự F > D > E.
7. H là
O
O
O
OH
OH
O
O
O
8. Chất d
Bài 16: Protein hiện diện trong hầu hết các tế bào sống và đóng một vai trò quan trọng trong hóa học của
sự sống. Nó được tạo thành từ các đơn vị cấu trúc là các axit - - aminocacboxylic. Peptit là cac protein
“thu nhỏ” với một vài aminoaxit. Liên kết peptit là các liên kết amit được hình thành từ sự ngưng tụ của
nhóm amin của aminoaxit này với nhóm cacboxyl của aminoaxit kế cận.
1. Peptit nào nhận được từ phenylalanine F và alanin A? Chỉ ra cấu trúc của chúng.
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 33
NH2
O
OHNH2
O
OHNH2
O
OHNH2
O
OH
A G L F
Trong phương pháp phân tích cấu trúc peptit thì việc nhận diện aminoaxit đầu N và đuôi C đóng vai trò
cực kỳ quan trọng. Phương pháp Sanger giúp ta nhận diện được aminoaxit đầu N bằng cách xử lý
aminoaxit với 2,4-dinitroflobenzen trong môi trường kiềm yếu, sau đó là thuỷ phân toàn bộ chuỗi peptit
với xúc tác axit. Aminoaxit đầu N sẽ tạo ra kết tủa màu vàng và dễ dàng được nhận diện bằng phương
pháp sắc ký giấy. Sanger đã được trao giải thưởng Nobel năm 1958 và 1980.
2. Viết phản ứng xảy ra khi ta sử dụng tác nhân Sanger (để cho gọn ta viết aminoaxit đầu N có công thức
là H2NR) để nhận diện aminoaxit đầu N.
Với aminoaxit đuôi C, chứa nhóm chức –COOH tự do trong peptit được phân lập bằng cách sử dụng
enzym cacboxipeptidaza để thủy phân, enzym này chỉ thủy phân aminoaxit ở cuối mạch. Đối với một
tetrapeptit chứa cac aminoaxit F, A, glyxin G và leuxin L thì phương pháp thủy phân bằng enzym
cacboxipeptidaza thì aminoaxit đuôi C được nhận diện là F. phương pháp Sanger cho biết aminoaxit đầu
N được nhận diện là G.
3. Đề nghị công thức cấu tạo của peptit. Hãy viết các công thức cấu tạo của chúng.
BÀI GIẢI:
1. Công thức của các peptit nhận được:
NH2
NH
OH
O
O
NH2
NH
OH
O
OPh
Ph
NH2
NH
OH
O
OPh
NH2
NH
OH
O
O
Ph
AA FF FA AF
2. Phản ứng xảy ra:
F
NO2
O2N H2NR NHR
NO2
O2N RNH3F+ 2 +
3. Không thể biết được thứ tự hai aminoaxit giữa là AL hay LA nên peptit ban đầu có có thể có cấu tạo
như sau: GALF hoặc GLAF.
Bài 17: Coniin là hợp chất rất độc được tìm thấy trong cây độc sâm (conium maculatum). Triết gia cổ đại
người Hy Lạp Socrates đã bị giết bởi chất này. Coniin là một hợp chất chứa nitơ và là một ancaloit. Xác
định hóa tính và hóa lập thể của coniin bằng cách hoàn thành các chuỗi phản ứng sau. Vẽ CTCT A, B, C.
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 34
Trong đó:
Hofmann exhaustive methylation: sư metyl hóa triệt để theo Hofmann
Optically active: hoạt động quang học
BÀI GIẢI:
Bước oxy hóa bằng KMnO4 tham khảo trong tài liệu: A. M. Castano, J.M. Cuerva, A. M. Echavarren,
Tetrahedron Letters, 35, 7435-7438 (1994)
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 35
Bài 18: Peptit là các polyamit mạch thẳng sinh ra bằng các liên kết “đuôi nối với đuôi” của các aminoaxit
có cấu hình L (tức S).
1. Các dipeptit nào có thể được tạo thành bằng cách ngưng tụ L–alanin và L–phenylalanin? Sử dụng các
công thức lập thể trong câu trả lời.
2. Sự kéo dài từng phần mạch peptit hầu hết luôn bắt đầu từ nguyên tử C của các aminoaxit bậc ba (sử
dụng ở dạng este) liên kết với mỗi đơn vị aminoaxit kế tiếp (sử dụng ở dạng dẫn xuất thế ở Ni tơ) dẫn đến
sự thay thế nguyên tử N - thế trước khi đơn vị kế tiếp được gắn vào. Dẫn xuất thế thường được sử dụng là
các nhóm ankoxy cacbonyl ROCO – và dẫn xuất cacbamat của nó.
Hãy giải thích lý do tại sao sự hiện diện của nhóm thế (nhóm bảo vệ) của nguyên tử nitơ amin làm trở
ngại việc tạo liên kết amit với nhóm cacboxyl. a. Vì nitơ bây giờ chỉ còn có 1H ; b. Vì nhóm bảo vệ có
mật độ electron ít hơn nguyên tử nitơ. ; c. Vì nhóm bảo vệ chắn sự tấn công của nhóm cacbonyl ; d. Vì sự
kháng tĩnh điện ; e. Vì nó vốn đã là một amit.
3. Vẽ các công thức cộng hưởng của một nửa nhóm amit. Sử dụng các ký hiệu lập thể và các mũi tên để
chỉ rõ sự chuyển dịch electron.
4. Tác nhân nào dưới đây sẽ được sử dụng để gắn nhóm benzylcacbamat vào một amin (nhóm Bergmann
– Zervas). Viết phản ứng. a. C6H5CH2OCONH2, b. C6H5CH2OCO2CH3, c. C6H5CH2OCO2C(CH3)3,
d. C6H5CH2OCOCl, e. C6H5OCOCl
5. Việc loại nhóm bảo vệ ankoxycacbonyl thường kèm theo phản ứng cắt mạch dưới tác dụng của các
axit theo sơ đồ:
Xếp khả năng tăng dần tính hoạt động của các cacbamat sau đây dưới tác dụng của axit:
BÀI GIẢI:
1. Công thức cấu tạo các peptit có thể có:
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 36
Các dipeptit vòng (dixeto piperazin) cũng được chấp nhận:
2. Câu trả lời tốt nhất là b và e
3.
4. Tác nhân e (benzylclofomiat) sẽ phản ứng với amin theo sơ đồ sau:
5. Nếu chúng ta giả thiết trạng thái chuyển tiếp có tạo thành ion cacboni thì chất nào tạo
thành ion cacboni dễ dàng nhất thì tính bền cũng tỉ lệ thuận với khả năng đó. Trong
chất D thì có sự giải toả electron mạnh nhất:
và khó nhất ở A:
Giải thích tương tự ta thấy cation tạo thành từ B bền hơn C. Như vậy thứ tự sẽ là: D > B > C > A
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 37
Bài 19: Công thức cấu tạo của các chất A và B trong sơ đồ điều chế nhựa melamin sau:
Xianogen clorua A 3NH Xianuramit (melamin) 2CH O B
N
N
N
NH2
NH2NH2
BÀI GIẢI:
C NN
N
N
Cl
ClCl
NH3 N
N
N
NH2
NH2NH2
HCHO N
N
N
NHCH2
NHCH2CH2HNn
Cl
Bài 20: Cho sơ đồ sau:
(-)-Serin 3
3
1.H OHCl OH NaSH4 9 2 2 4 8 2 2 4 9 2CH OH 2.OH
A B(C H Cl NO ) C(C H Cl NO ) D(C H NO S) E
Viết công thức Fisơ của E và cho biết cấu hình tuyệt đối (R/S) của nó.
BÀI GIẢI:Sơ đồ phản ứng
OH CH2 CH COOH
NH2
OH CH2 CH
NH3Cl
COOCH3 Cl CH2 CH
NH3Cl
COOCH3
PCl5
Cl CH2 CH
NH2
COOCH3 SH CH2 CH
NH2
COOCH3 SH CH2 CH
NH2
COOH
Công thức chiếu Fischer của E (cystein) E có cấu hình R vì độ hơn cấp của -CH2SH > -COOH
COOH
CH2SH
HH2N
R
Bài 21: Sau khi xử lí hỗn hợp lõi ngô hoặc vỏ trấu có chứa pentozan (C5H8O4)n với dung dịch axit
clohiđric 12% rồi tiến hành chưng cất, nhận được chất lỏng A (C5H4O2) màu vàng có mùi thơm. Cho A
phản ứng với KOH rồi axit hóa thì nhận được B (C5H4O3) và C (C5H6O2).
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 38
a. Viết phương trình phản ứng thuỷ phân pentozan tạo thành A và công thức của A, B, C.
b. Viết phương trình phản ứng của B tác dụng với C khi có
xúc tác axit.
c. Hãy trình bày điều kiện nitro hoá A để nhận được D (C5H3NO4).
d. Viết phương trình phản ứng của D tác dụng với: (I) ; (II).
(II)
NH-N
O
OH2N
(I)
S
NH
S
O
BÀI GIẢI:
1. Trong lõi ngô và vỏ trấu có chứa pentozan, khi đun nóng với dung dịch HCl 12% chuyển
thành pentozơ rồi tách nước cho fufurol
A C2
OCHO
(C5H8O4)n HCl 12%CHO
(CHOH)3
CH2OH
- 3H2O
A(C5H4O2)O
CHO
KOH
OCH2OH
OCOOK
B
H3O+
OCOOK
OCOOH
H+b.
OCOOH +
OCH2OH
OCOOCH2
O
c. Để nitro hoá A cần phải bảo vệ nhóm anđehit bằng (CH 3CO)2O
(CH3CO)2O
OCH(OCOCH3)2
OCHO
Thực hiện phản ứng nitro hoá, sau đó thuỷ phân để phục hồi nhóm -CHO
H3O+
OCH(OCOCH3)2 CHO
OO2N
OCH(OCOCH3)2O2N
HNO3
D
d. Phản ứng của D với I và II
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 39
D I
CHOO
O2NN
ONH
OH2NCH
OO2N N N
ONH
O
II S
NH
S
O
CHOO
O2N CHO
O2NS
NH
S
O
Bài 22: Geniposit (hình dưới) là một hợp chất được tách ra từ quả dành dành. Thuỷ phân geniposit
sinh ra hai sản phẩm là genipin và D-glucozơ. Genipin tham gia phản ứng tạo màu với gelatin (đây
là cơ sở để phát hiện dấu vân tay trong kỹ thuật hình sự).
Hãy viết sơ đồ phản ứng tạo genipin và phản ứng của genipin với một aminoaxit để giải thích hiện
tượng trên
O
OO
OH
HO
HO
HOH2C
COOCH3
CH2OH
BÀI GIẢI:
Phản ứng thuỷ phân geniposit thu được genipin và D-glucozơ
O
HOH2CO
COOCH3
O
HOH2CO
COOCH3
O
CH2OH
OH
HO
HO
H
HO
HO
O+
OH
OH
OH
Gelatin (có trong da) cấu tạo từ các polipeptit, lấy đại diện là một aminoaxit như glyxin, ta có
phương trình:
+O
HOH2CO
COOCH3
H
H2N-CH2-COOHN-CH2
-COOH
HOH2CO
COOCH3
H
sản phẩm có màu để phát hiện dấu vân tay trong kỹ thuật h ình sự.
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 40
Part 3: CACBOHIDRAT - POLYMEO
OO
O
OO
CH2OH2C
OCH2 CH2
n--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
CACBOHIDRAT
Bài 1: Viết sơ đồ phản ứng oxi hóa D-glucozơ tạo thành axit anđonic và axit anđaric, công th ức Haworth
các mono và đi γ-lacton của chúng và gọi tên các lacton ấy.
BÀI GIẢI:
CHO
HOOH
CH2OH
Br2 H2O
CH2OH
CH2OH
OH
OH
OHOH
OHHOHO
COOH
COOH
COOH
HNO3
OHOH
OH
OH
HOOH
O
C
O
O
OH
CH2OH
OH
OO
axit gluconic D- -gluconolacton
1,4-lacton cña axit glucaric
OO
OH
OH
COOHOH
OO
OH
OH
3,6-lactoncña axit glucaric1,4:3,6-dilactoncña axit glucaric
COOHOH
OOHOOH
O
Bài 2: Hợp chất X là một đường ba (tri – saccarit) có chủ yếu trong các thức ăn làm từ hạt bông. Hợp chất
X không phản ứng với dung dịch Benedict cũng như không đối quang. Sự thuỷ phân xúc tác axit tạo ra ba
đường D – hexozơ khác nhau A, B và C. Tất cả các hợp chất A và B cũng như hợp chất I (xem dưới đây)
đều cho cùng một osazon khi phản ứng với lượng dư phenylhydrazin trong môi trường axit. Hợp chất C
phản ứng với axit nitric tạo thành một hợp chất D không có tính quang hoạt (không triệt quang). Để thiết
lập quan hệ giữa cấu hình giữa D – glyxerandehit và C, chất đường andehit 4 cacbon (andotetrozơ) trung
gian khi bị oxy hóa bởi axit nitric không tạo th ành được một hợp chất meso. Khi A được xử lý bởi axit
nitric tạo thành axit aldaric có tính quang hoạt. Cả A và B đều phản ứng với 5 mol HIO4; A tạo thành 5
mol axit metanoic (axit fomic) và 1 mol metanal (fomandehit), trong khi đó B tạo thành 4 mol axit
metanoic, 1 mol metanal và 1 mol CO2. Cả A và B có liên quan với 1 andotetrozơ, andotetrozơ này là một
đồng phân không đối quang (diastereoiso mer) của chất mà C có tương quan. Sự metyl hóa của X rồi thủy
3,6-dilacton của axit glucaric1,4-lacton của axit glucaric3,6-lacton của axit glucaric
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 41
phân kế tiếp tạo thành 2,3,4-tri-O-metyl-D-hexozơ (E) (chuyển hóa từ A); 1,3,4,6-tetra-O-metyl-D-
hexozơ (F) (chuyển hóa từ B) và 2,3,4,6-tetra-O-metyl-D-hexozơ (G) (chuyển hóa từ C).
1. Xác định công thức chiếu Fischer của A, B, C
và D.
2. Vẽ đầy đủ công thức ch iếu Haworth tương ứng
để chỉ rõ kích thước vòng và hóa học lập thể
tuyệt đối của E, F và G.
3. Viết công thức chiếu Haworth của X.
BÀI GIẢI:
- Hợp chất X là một tri-saccarit, không phản ứng với dung dịch thuốc thử Benedict, không quang hoạt.
Điều này cho thấy X là một đường không khử và vì vậy chỉ có các liên kết axetal và xetal tồn tại ở tất cả
các cacbon anome.
- Trong ba monosaccarit thì A và B cho cùng một osazon như vậy có hóa học lập thể như nhau tại C-3;
C-4 và C-5 (và C-6).
- A và B cũng khác với hợp chất I (là D-mannozơ) tuy cho cùng một osazon và như vậy một trong số đó
phải là C-2 epime của D-mannozơ (là D-glucozơ) và chất kia phải là đường xeton tương ứng ở C-2 (như D-
fructozơ) (Suy luận này được kiểm nhận sau này bằng các phản ứng cắt mạch oxy hóa).
- Hợp chất C, sau phản ứng với axit nitric tạo một axit dicacboxylic không quang h oạt là axit andaric D.
Axit andaric như vậy có thể có hai dạng: là AA1 (D) và AA2
- Andotetrozơ tạo thành trước C (cũng như trước D) không cho một hợp chất meso sau phản ứng với axit
nitric và như vậy buộc phải là D-threozơ:
CH2OH
OHHH OH
CHOOHH
H OH
COOH
COOH
CH2OH
HOHH OH
CHOHOH
H OH
COOH
COOH
CH2OHH OH
CHO
Meso
doi xung
Như vậy axit andaric D tạo thành từ C nêu trên là AA1 và như vậy C phải là D-galactozơ. Hợp chất A phản
ứng với 5 mol axit HIO4 để tạo ra 5 mol axit metanoic (axit fomic) và một mol metanal (fomandehit) cho
phép đề nghị A là một andohexozơ trong khi đó B phản ứng với 5 mol HIO4 tạo được 3 mol axit metanoic,
1 mol metanal và 1 mol CO2 giúp dự đoán nó là một xetohexozơ.
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 42
Các hợp chất A và B có liên hệ với một tetrozơ khônggiống như C (liên quan với D –erithreozơ). Tetrozơ
liên quan đến A và B vì thế phải có cấu tạo sau đây và A là D – glucozơ còn B là D – fructozơ.
CH2OH
OHHH OH
CHO H OHOH HH OHH OH
CHO
CH2OH
OOH HH OHH OH
CH2OH
CH2OHH OHOH HOH HH OH
CH2OH
CHO
D-Glucose D-Fructose D-Galactose
- Metyl hóa X rồi thuỷ phân kế tiếp tạo thành E, F và G dưới đây:
E chuyển hóa từ A
CHO
H OCH3
H3CO H
H OCH3
H OH
CH2OH
CH2OH
HH
CH3O
OCH3
H
O OH
H
H
OCH3
F chuyển hóa từ B
CH2OCH3
O
CH3O H
H OCH3
H OCH3
CH2OCH3
O
H CH3O
H
OCH3H
OCH3
CH2OCH3
H
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 43
G chuyển hóa từ C
CHO
H OCH3
H3CO H
H3CO H
H OH
CH2OCH3
Trong sự metyl hóa, chỉ các nhóm hydroxyl không tham gia vào sự hình thành axetal/xetal (hoặc nội phân
tử hoặc liên phân tử) mới bị ete hóa. Từ dữ kiện metyl hóa, chỉ E có hai nhóm hydroxyli tự do có thể liên
kết với các cacbohydrat khác. Như vậy A phải là cacbohydrat trung tâm. Các kết qủa này chỉ ra rằng trật tự
của các monosaccarit trong X là C-A-B (hay B-A-C).
Nếu: A5 biểu thị dạng furanozơ (vòng 5 cạnh) của cacohydrat A.
A6 biểu thị dạng pyranozơ (vòng 6 cạnh) của cacbohydrat A.
BB5 biểu thị dạng furanozơ (vòng 5 cạnh) của cacbohydrat B.v.v…
thì saccarit X có thể được biểu thị là C6 – A6 – B5 Một trong 4 cấu tạo khác nhau có thể có của X:
O H
OH
OH
OH
H
H
OH
CH2OH
H
CH2
OH
OHOH
H
HH
OH
H
OO
OH
H
H
OH
CH2OH
HHOH2C
Tri-saccarit X
Ghi chú: Bản chất của các liên kết anome là không thiết yếu trong đề bài. Sự sắp xếp các liên kết của A với
B và C cũng có thể được đảo lại (liên kết 1,1’ giữa C và A và liên kết 1,6 giữa A và B.
H
CH2OCH3
OHO
HOCH3
OCH3
OCH3H
H
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 44
Bài 3: Các cacbohydrat thiên nhiên đều được tạo thành từ phản ứng quang hợp trong thực vật. Tuy nhi ên
một số cacbohydrat không gặp trong thiên nhiên có thể được tổng hợp nhân tạo trong phòng thí nghiệm.
Sau đây sẽ trình bày sơ đồ điều chế L – ribozơ (hợp chất I):
MeOOC
O + 100oCong han kin
B
OHO
A OsO4 HO
CO2Me
CO2Me MeOOC
Me2C(OMe)2H+, CH3COCH3
O
O CO2Me
O
O
Oenzym pig liver
O
CO2Me
CO2MeD(spc)
+ O3; MeOH O
F
O CO2Me
O
O
O
E(spp)
CO2H
CO2Me
MeO2C
O O
CO2Me
MCPBA
HO O CH2OH H3O+
O
O1) MeOH/H+ O
H2) LiAlH4
sau do H2O
CO2Me
OHOH O O
I
G
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 45
D
D
1. Hợp chất A có công thức phân tử C10H10O5. Viết công thức cấu tạo A.
2. Trong các mệnh đề liên quan đến việc chuyển hoá từ A thành C sau đây thì mệnh đề nào đúng, mệnh
đề nào sai?
a) OsO4 là tác nhân oxy hóa trong phản ứng chuyển A thành B.
b) MeOH là sản phẩm phụ trong phản ứng chuyển hóa B thành C.
c) Proton đóng vai trò xúc tác trong phản ứng chuyển hóa B thành C.
d) C có thể được tạo thành với hiệu suất thấp khi không có Me2C(OMe)2
Enzym pig liver esteraza có thể thủy phân este thành axit cacboxylic. Thuỷ phân C bằng enzym pig liver
esteraza sinh ra hỗn hợp D và E trong đó E là sản phẩmchính. Góc quay cực của hỗn hợp là: 20D[ ] = -37,1o
còn của E tinh khiết là 20D[ ] = 49o.
3. Tính tỉ lệ D/E (theo số mol) trong hỗn hợp phản ứng.
4. Phản ứng của F với axit m – clopebenzoic (MCPBA) sinh ra t ừ sản phẩm G. Chỉ ra rằng các mệnh đề
sau đây là đúng hay sai:
a) Bản chất của phản ứng là sự oxy hóa F.
b) Nguyên tử oxy thêm vào có nguồn gốc từ MCPBA.
c) Tỉ lệ của hai hợp chất C1 – (R) và C1 – (S) trước và sau phản ứng không thay đổi.
Công thức phân tử của H là C9H16O5. Các gía trị phổ NMR của H cho dưới đây: 1HNMR (CDCl3) 1,24
(s, 3H); 3,24 (m, 1H); 3,35 (s, 3H); 3,58 (m, 2H); 4,33 (m, 1H); 4,50 (d, J = 6Hz, 1H); 4,89 (s, 1H).
5. Viết công thức cấu tạo của H.
6. Xác định cấu hình tuyệt đối của C1; C2; C3: C4 của hợp chất I.
7. Trong công thức chiếu Fischer của I (L – ribozơ) thì các chữ cái P, Q, R, S, T và U đại diện cho những
nhóm chức nào?
CHO
P Q
R S
CH2OH
T U
Disaccarit là hợp chất được tạo thành từ hai đơn vị monosaccarit bởi liên kết glycozit. Polisaccarit chứa từ
10 đến vài ngàn đơn vị monosaccarit.
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 46
Ví dụ về disaccarit cho dưới đây:
H OH
H OHO
HH OH
OH O
H
H OH
liên kết glycozit H O
H OH H OH
OH H
8. Có bao nhiêu đồng phân dia tạo thành từ pentasaccarit J nếu nó được tạo thành từ 5 đơn vị D glucozơ:
H OH
H O H O
H O HH OH
1.
OH H5
BÀI GIẢI:
O
CO2Me
CO2Me
2. Tất cả đều đúng
3. 12,1 : 87,9
hay 12,2 : 87,8
4. a, b đúng;
câu c sai
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 47
5. MeO CH2OH
O O
6. C1, 2, 4: S
C3: R
7. CHO
HO H
HO H
HO H
CH2OH
8. 25
Bài 4:
a) Đề nghị một hay nhiều cấu tạo vòng với hóa lập thể có thể có của (D) – Tagalozơ trong dung dịch bằng
công thức chiếu Harworth:
CH2OH
O
HO H
HO H
H OH
CH2OH
(D) – Tagalozơ
b) Hai sản phẩm với cùng công thức phân tử C6H10O6 thu được khi D – arabinozơ được cho tác dụng với
natri xianua trong môi trường axit rồi thủy phân kế tiếp cũng trong môi trường axit. Viết cấu tạo kèm hóa
học lập thể có thể có của hai hợp chất và chúng được tạo thành như thế nào?
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 48
CHO
HO H
HO H
1) NaCN / H+
2) H3O+/to
H OH
CH2OH (D) – arabinozơ
c) Khi một disaccarit (có tính khử) là turanozơ được đem thủy phân, thu được D–glucozơ và D–fructozơ
với số mol bằng nhau và bằng số mol saccarit đã dùng. Metyl hóa turanozơ với metyl iodua có mặt bạc oxit
rồi thuỷ phân kế tiếp tạo thành 2,3,4,6–tetra–O–metyl–D–fructozơ. Hãy đề xuất cấu tạo có thể có của
turanozơ mà không cần xác định hóa học lập thể tại các vị trí anome.
BÀI GIẢI:
a) Các công thức chiếu Harworth có thể có của Tagalozơ:
CH2OH OOH OH
HH H
CH2OH (OH)
OH (CH2OH) OH
OH
H
O OH (CH2OH)
OHCH2OH (OH)
H
b) Các phản ứng xảy ra: CHO
HO H 1) NaCN/H
H OHCH2OH
CHO
CHOH OH
HO H +H OHH OH
CH2OH
COOH
CHOHO HHO H
H OHH OH
CH2OH
CH2OHH OH
HO HH OHH OH
CH2OH+CHO
H3O+/to
H OHHO H
H OHH OH
CH2OH+COOH
-H2O H OH
OHH OH
H OH H OH CH2OHHO H H O
H OH OHO
HH
H OH OH H OH
-H2O
OH OH
OHOH
CH2OH CH2OH H H
c) Công thức cấu tạo có thể có của turanozơ (không chú ý đến mặt lập thể tại các vị trí anome):
+
HO H
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 49
O HO OH(CH2OH)
HOH2C
HOHO
OH CH2OH(OH)
O
O
OHBài 5: Lactozơ (đường sữa) được sản xuất ở hầu hết các trang trại trên khắp đất nước Hà Lan, nó được sản
xuất từ váng sữa (sản phẩm phụ trong qúa trình sản xuất phomát). Lactozơ có nhiều ứng dụng rộng rãi
trong thức ăn cho trẻ em và trong các loại dược phẩm. Nó là một disaccarit được hình thành từ một đơn vị
D – galactozơ và D – glucozơ. Công thức chiếu Haworth của nó được chỉ ra dưới đây. Phía bên trái của
công thức là đơn vị D – galactozơ.
CH2OHOH O O
OH
OH
OH
OH OH
OOH
1. Hãy vẽ công thức chiếu Fischer cho D – galactozơ và D – glucozơ. Sự thủy phân lactozơ trong môi
trường axit dẫn đến sự tạo thành D –galactozơ và D – glucozơ.
2. Dựa vào công thức của lactozơ hãy chỉ ra:
a) Nguyên tử oxy mà ở đó sẽ có thêm proton sau khi lactozơ bị thuỷ phân
b) Liên kết C- O nào bị phá vỡ trong phản ứng thuỷ phân
c) Nguyên tử cacbon nào sẽ bị khử khi phản ứng với thuốc thử Fehling
Sự thủy phân lactozơ có thể kết hợp được với phản ứng hydro hóa khi ta sử dụng xúc tác kim loại, điều này
dẫn đến sự tạo thành ancol đa chức là sorbitol và galactitol, chúng cũng đã được biết dưới hai cái tên tương
ứng là gluxitol và dulcitol.
3. Hãy vẽ công thức chiếu Fischer của hai ancol đa chức này và cho biết chúng có hoạt động quang học
hay không?
Trong công nghiệp, qúa trình sản xuất lactozơ chịu phản ứng đồng phân hóa thành lactolozơ, đây là một
loại dược phẩm dùng để chữa các bệnh về ruột. Sự hydro hóa lactozơ dẫn đến lactitol, một poliol – C12 với
ít calori và có độ ngọt cao. Cả hai qúa trình này đều được thực hiện ở Hà Lan.
4. a) Vẽ công thức Haworth của lactol ozơ (lưu ý rằng phần glucozơ trong lactozơ đã
bị đồng phân hóa thành fructozơ).
b) Vẽ công thức chiếu Haworth của lactitol.
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 50
O
BÀI GIẢI:
1. Công thức cấu tạo của D – galactozơ và D – glucozơ là:
CHOH OH
HO HH OHH OH
CH2OH
CHOH OH
HO HHO H
H OHCH2OH
D – glucozơ D – galactozơ2.
CH2OH
OH O
OH
OH
ac
OH
O OHOH
Ob OH
CH2OHH OH
HO HH OHH OH
CH2OH
CH2OHH OH
HO HHO H
H OHCH2OH
Sorbitol (hoạt động quang học) Galactitol (không hoạt động quang học)4.
CH2OHOH O O
OH
OH
OH
OH CH2OH
OHOH
CH2OH
OH O
OH
OH
O
OHO
CH2OH
OH
CH2OH
LactitolCH2OH
Lactolose (furanose)OH
OH OOH
OH OH
CH2OH
O
OH
Lactolose (pyranose)Bài 6: Một monosaccarit A có khối lượng phân tử là 150Da. Khi xử lý A với NaBH4 thì sinh ra hai đồng
phân lập thể B và C không có tính quang hoạt.
1. Vẽ công thức cấu tạo của A, B và C bằng cách sử dụng công thức chiếu Fischer.
2. Xác định cấu hình cấu hình tuyệt đối của các chất từ A đến C bằng cách sử dụng hệ danh pháp CIP
(Cahn – Ingold – Prelog).
3. Hãy xác lập mối quan hệ về mặt lập thể giữa các đồng phân quang học của B.
3.
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 51
BÀI GIẢI:
1 – 2.
CH2OHH OH
OOHH
CH2OH
CH2OHH OH
OHOHH
CH2OH
H
CH2OHH OH
HOHH
CH2OH
OHR
S
R
S
S
R
S
R
A B C
Một monosaccarit có công thức chung là Cn(H2O)n. Tất nhiên, với khối lượng phân tử là 150Da thì công
thức chỉ có thể là C5(H2O)5. Sau phản ứng khử thì B và C là hai đồng phân duy nhất không hoạt động
quang học. Hai sản phẩm này có thể được coi là tiền chất của A. Nếu hai nhóm chỉ khác nhau ở khả năng
quang học thì đồng phân R sẽ có khả năng hình thành cao hơn đồng phân S
3.CHO
CH2OH
H OH
H OH
H OH
CHO
CH2OH
H OH
HO H
H OH
CHO
CH2OH
H OH
H OH
HO H
CHO
CH2OH
HO H
H OH
H OH
diastereomers
diastereomers
diastereomers
diastereomers
diastereomers
enantiomers
Bài 7: Từ một monosaccarit, hãy viết các phương trình phản ứng điều chế chất A và B:
OO
CHO
H
A
O
OH5C6 O
OCH3CH3COO
OCOCH3
B
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 52
BÀI GIẢI:
Điều chế A
Bài 8: Viết công thức Fisơ của các chất C và D trong dãy chuyển hóa sau:
BÀI GIẢI:
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 53
Bài 9:1. Viết các phương trình phản ứng thuỷ phân metyl-α-D-galactofuranozit (A) và metyl-α-D-sobofuranozit (B) trong
môi trường axit. (sobozơ: 2-xetohexozơ; cấu hình C3 của nó và của galactozơ khác nhau).
2. Arabinopyranozơ (D-anđopentozơ có cấu hình 2S, 3R, 4R) được chuyển hóa như sau:
Ara (C5H10O5) B CCH3OH/H+HIO4
H2O/H+Br2/H2O
1. LiAlH4
2. H2OD
E
H2O/H+
HOCH2-CH2OHHOCH2-CHO +
HOCH2-COOHCHO-COOH +
Vẽ cấu trúc của B, C, D và E.
BÀI GIẢI:
1.
OOH
OHOH
OCH3
H+
H2O
-
CH2OH
OOHOH
OH
CH2OH
OH
H+
H2O
-
CH2OHHOCH2 OOH
OHOCH3
HOCH2 O OH
CH2OHOH
OH
2.
Ara B C
OOMe HIO4
OOMe
CHO
CH2OH
CH3OH/H+
CHOCHO
E
HOH2CHOH2C
OOMe
HOOCHOOC
OOMe
Br2/H2O
1. LiAlH4
2. H2O CH2OH-CH2OH + CH2OH-CHO
CH2OH-COOH + CHO-COOH
H3O+
H3O+
D
Bài 10: Hợp chất A (C4H6O3) quang hoạt, không tham gia phản ứng tráng bạc, tác dụng với anhiđrit axetic
tạo ra dẫn xuất monoaxetat. Khi đun nóng với metanol, A chuyển thành chất B (C5H10O4). Dưới tác dụng
của axit vô cơ loãng, B cho metanol và C (C4H8O4). C tác dụng với anhiđrit axetic tạo ra dẫn xuất
triaxetat, tác dụng với NaBH4 tạo ra D (C4H10O4) không quang hoạt. C tham gia phản ứng tráng bạc tạo
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 54
thành axit cacboxylic E (C4H8O5). Xử lí amit của E bằng dung dịch loãng natri hipoclorit tạo ra D-(+)-glyxeranđehit
(C3H6O3) và amoniac.
Vẽ cấu trúc của A, B, C, D và E.
BÀI GIẢI:
MeOH
MeOH
CHO
CH2OH
H OH
C
CH2OH
CH2OHCH2
O
MeOO
O
CHO
CH2OH
D-Glyxeraldehit E
COOH
CH2OH
CH2
A B D
Bài 11: Từ pentozơ, hãy viết sơ đồ chuyển hóa thành axit ađipic qua giai đoạn tạo thành fufuran
BÀI GIẢI:
OH OH
OH OH
CHOOH2
OH OHCHO
OH2
OCHO
KMnO4
OCOOH
CO2
O Hidro
xt
O Cl Cl
H3O+COOHCOOH
-2
ot HCl 1. KCN2.
Bài 12: Gentibiozơ là đường khử và có khả năng tạo ozazon, chịu đổi quay v à bị thủy phân bằng dung
dịch nước axit hoặc bằng elmusin để cho D -glucozơ. Metyl hóa rồi thủy phân sẽ cho 2,3,4,6-tetra-O-metyl-
D-glucozơ. Viết CTCT và gọi tên Gentibiozơ C12H22O11
BAI GIẢI:
OHOHO
OH
OHOH2C
OHHOHO
OH
OCH2
6 o ( glucopiranozyl) D glucopiranozo (A)
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 55
OHOHO
OH
OH
OHHOHO
OH
O
MeOMeO
OMe
OMe
OHMeOMeO
OMe
OH
OH
A
Bài 13: Salixin C13H18O7 bị thủy phân bởi elmusin cho D -glucozơ và Saligenin C7H8O2. Salixin không
khử thuốc thử Tolen. Oxi hóa Salixin bằng HNO3 thu được một hợp chất hữu cơ X mà khi thủy phân thì
cho D-Glucozơ và anđehit Salixylic. Metyl hóa Salixin thu được pentametylsalixin, thủy phân hợp chất
này cho ta 2,3,4,6-tetra-O-metyl-D-Glucozơ. Xác định CTCT của Salixin
BÀI GIẢI:
Salixin là đường không khử và là glucozit do bị thủy phân bởi elmuxin
RO H
OH
HO
OH
CH2OH
OH2O
enzimD-Glucose + ROH (Saligenin)
C7H8O2
Salixin
Trong công thức C7H8O2, ROH xuất hiện nhân thơm. Tách được andehit salixylic, điều đó chứng tỏ quá
trình oxi hóa nhóm –CH2OH thành nhóm –CHO
D-Glucose +
CHOHO
H2O, H+
OHOHO
OH
OHOH2C
CHO
Saligenin là o-(hidroximetyl)phenol. Công thức cấu trúc của salixin là
OHOHO
OH
OHOH2C
CH2OH
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 56
Bài 14: Hợp chất thiên nhiên Y (C7H14O6) không có tính khử và không đổi tính quang hoạt. Y bị thủy phân
bởi dung dịch HCl/H2O thành K là một đường khử. Khi bị oxi hóa bởi axit nitric lo ãng, K chuyển thành
axit không quang hoạt L (C6H10O8). Sự thoái phân Ruff dẫn tới một đ ường khữ M ; chất này bị oxi hóa bởi
axit nitric loãng thành axit quang ho ạt N (C5H8O7)
a. Xác định cấu trúc của Y, K, L, M, N
b. Có tồn tại sự không khẳng định nào về mặt cấu trúc không
BÀI GIẢI:
a. Y là metylglicozit, lập luận tìm ra K, L, M, N. Y tồn tại dạng vòng 5 cạnh
CH
H OH
HO H
H OH
H
CH2OH
O
OCH3
L có thể là 1 trong chất sau
COOH
OH
OH
OH
OH
COOH
COOH
OH
HO
HO
OH
COOH
M là:
CHO
HO
HO
OH
CH2OH
N có thể là 1 trong chất sau
COOH
HO
HO
OH
COOH
COOH
OH
OH
HO
COOH
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 57
K là một trong 2 chất sau:
O
OH
OH
OH
CH2OH
OH
OOH
OH
OH
CH2OH
HO
Y có thể là một trong 2 chất
O
OH
OH
OH
CH2OH
OCH3
OOCH3
OH
OH
CH2OH
HO
b. Không khẳng định về mặt câu trúc:
- Cấu hình ở C anome
- Các yêu cầu đều thỏa mãn cả cấu hình D và L
************************************************
POLYMER – OLIGOMERBài 1: Các polyme hữu cơ có ảnh hưởng rất lớn đối với cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Hàng nghìn tấn
các loại cao phân tử khác nhau được sản xuất mỗi năm. Tổng hợp các polime hữu c ơ được sử dụng trên
nhiều lĩnh vực, từ nguyên liệu dệt cho đến các con chip máy tính, và đến cả van tim nhân tạo. Chúng đ ược
sử dụng rộng rãi như chất dẻo, keo dán, vật liệu xây dựng, chất dẻo có khả năng phân hủy v à sơn. Poly
(vinyl ancol) (PVA) là một ví dụ quan trọng của một polyme có khả năng h òa tan trong nước. Giản đồ 1
dưới đây tóm tắt một phương pháp tổng hợp PVA.
Giai đoạn 1:polyme hóaMonome polyme poly(vinylancol) A B PVA
Polyme B trên cũng là thành phần chính trong kẹo cao su. Phân tích nguy ên tố chất A cho tỉ lệ C:H:O =
56:7:37. Thêm vào đó, phân tích nguyên t ố chất B cho ra thành phần C, H và O gần giống như vậy. Dưới
đây là phổ IR và 1H NMR của monome A.
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 58
Phổ 1H NMR của Monome A
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000
Phổ IR của Monome A wavenumber (cm-1)
Tran
smitt
ance
(%T)
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 59
1. Cho biết công thức phân tử của A?
2. Nhóm chức nào cho dải hấp thụ IR ở 1761 cm-1?
3. Cho biết cấu tạo của A
4. Vẽ một phần polyme B. Biểu diễn ít nhất ba mắt xích.
5. Đề nghị một phương pháp chuyển hóa B thành PVA.
6. Có bao nhiêu cặp đồng phân đối quang sẽ thu được từ polyme B có khối lượng phân tử 8600, giả sử
rằng polyme đó được tắt mạch bởi sự hấp thụ hidro và bỏ qua khối lượng các nhóm cuối mạch.
7. Hợp chất C, một đồng phân của A, cũng là một monome quan trọng trong việc tổng hợp các polime.
8. Dựa vào phổ 1H NMR và phổ IR được cung cấp dưới đây, lập luận xác định cấu tạo C.
Phổ 1H NMR của Monome C
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 60
20
Tran
smitt
ance
(%T)
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000
Phổ IR của Monome C
Polyme D là một phân tử lớn nhạy axit. Khi xử lý D với một axit thì giải phóng khí E, F và hình thành
một polyme mới G. Khí E làm đục dung dịch Ca(OH)2, còn khí F tác dụng với brom tạo ra một dung
dịch không màu H.
O O
O
D
n
H+
E + F + G
dd Ca(OH)2 Br2
H
BÀI GIẢI:1. C4H6O2
2. Nhóm C=O
3. Công thức cấu tạo A:
4. Công thức cấu tạo B: In: chất khơi mào:
100
80
60
40
Không màu
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 61
5. Các phản ứng hữu cơ có thể chuyển nhóm axetat thành ancol như là phản ứng thủy phân bằng axit hay
bazơ, phản ứng ancol phân hay khử bằng LiAlH4.
6. Có 100 đơn vị/ phân tử tuy nhiên đơn vị cuối cùng lại không mang trung tâm bất đối nên chỉ có 99
trung tâm bất đối và mỗi một trong số chúng lại có cấu hình là R hay S. Tổng cộng lại ta có 299 đồng phân
quang học bao gồm cả đồng phân lập thể đối quang lẫn không đối quang. Như vậy số các cặp đồng phân
lập thể đối quang (enantiomer) sẽ là 299/2 = 298
7. Công thức cấu tạo C:
8. Công thức cấu tạo của các chất E, F, G, H:
Bài 2: Viết phương trình hóa học minh họa phản ứng polime hóa caprolactam trong môi tr ường kiềm điều
chế tơ nilon-6,6. Trình bày cơ chế phản ứng này.
BÀI GIẢI:
NC
O
HNH[CH2]5CO
nn
Phản ứng thế dây chuyền nucleophin:
C NHO
Bazo Bazo-CO[CH2]5NH-
Bazo-CO[CH2]5NH-
C NHO
Bazo-CO[CH2]5NHCO[CH2]5NH-
\Bài 3: Dưới tác dụng của ánh sáng hai phân tử butađien -1,3 sẽ phản ứng với nhau cho các sản phẩm đime
hoá có tính chất vật lí khác nhau. Hãy viết công thức cấu trúc các hợp chất đó .
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 62
BÀI GIẢI:
+ , , ,
,
1.
Bài 4: Khi trùng hợp Buta–1,3–dien để tạo cao su Buna thường tạo ra sản phẩm phụ là vòng 6 cạnh chưa
no (phản ứng Diels–Alder), khi phản ứng với H2 dư xúc tác Ni thì tạo ra etylcyclohexan. Viết các ph ương
trình phản ứng và cho biết điều kiện để phản ứng đóng vòng Diels–Alder xảy ra dễ dàng.
BÀI GIẢI:
a. Phương trình phản ứng:
+t , xto
+ 2H2t , xto
;
b. Điều kiện: Hợp chất dien (A) phải có cấu h ình s-cis. Phản ứng này trở nên dễ dàng hơn nếu thay H
trong dienophile bằng nhóm hút electron như –COOH, –COOR, –CHO, …và thay H trong dien
bằng nhóm đẩy electron như: –CH3, –C2H5,…
Bài 5: Khi cyclotrimer hóa buta–1,3–diene với sự có mặt của chất xúc tác c ơ kim, người ta điều chế được
(Z, E, E)–cyclodeca–1,5,9–triene. Đây là một phương pháp đơn giản để điều chế hydrocarbon vòng lớn.
Khi dùng các chất xúc tác thích hợp là các phức –allyn của kim loại chuyển tiếp, người ta điều chế được
(E, E, E)–cyclodeca–1,5,9–triene và (Z, Z, E)–cyclodeca–1,5,9–triene. Viết công thức cấu tạo của các hợp
chất trên.
BÀI GIẢI:
Z, E, E E, E, E Z, Z, E
Bài 6: Khi cho amoniac phản ứng cộng với axetanđehit thu đ ược sản phẩm không bền A, sản phẩm này
dễ bị tách nước thành B. B dễ dàng trime hóa cho sản phẩm C là triazin. Mặt khác nếu cho amoniac
ngưng tụ với fomanđehit sẽ thu được sản phẩm D (urotropin) có CTPT là C6H12N4. Chất D có khả năng
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 63
tác dụng với axit nitric trong anhiđrit axetic tạo ra E (hexogen hay xiclonit) là chất nổ mạnh được dùng
trong đại chiến thế giới thứ II theo sơ đồ: C6H12N4 + 3HNO3 E + 3HCHO + NH3. Xác định A, B, C,
D, E và viết các phương trình phản ứng xảy ra.
BÀI GIẢI:
Andehit béo có thể tham gia phản ứng cộng với amoniac tạo th ành sản phẩm ít bền là Andehit-amoniac
CH3CHO + NH3 Axetandehit-amoniac (tnc = 97oC) A
CH3 CH
OH
NH2
Axetandehit-amoniac dễ bị tách nước thành B là CH3–CH=NH và B dễ trime hóa thành hợp chất dị vòng
C loại triazin
CH3 CH
OH
NH2
-H2OCH3CH=NH
trime hóaNH NH
NH CH3
CH3
H3C
B C
Mặt khác nếu cho amoniac ngưng tụ với fomanđehit sẽ thu được sản phẩm D (urotropin) có CTPT là
C6H12N4
6HCHO + 4NH3 C6H12N4 + 6H2O
N
N
N
N
Urotropin
Urotropin có khả năng tác dụng với axit nitric trong anhiđrit axetic tạo ra E (hexogen hay xiclonit) là chất
nổ mạnh được dùng trong đại chiến thế giới thứ II theo phản ứng:
C6H12N4 + 3HNO3 + 3HCHO + NH3N N
N
NO2
NO2O2N
E
Bài 7: Trong phản ứng duy trì mạch cacbon với polime có mắt xích c ơ sở có chứa nhóm cacbonyl, người
ta thường chú ý đến 2 polime tiêu biểu là poliacrolein A và poli( metacrolein) B
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 64
- A tham gia tất cả các phản ứng đặc trưng của andehit nhưng không đạt được mức độ chuyển hóa cao.
Dưới tác dụng của ancol, khoảng 30 -35% nhóm andehit của A tạo thành axetal C
- Khi A chịu tác dụng của hidroxiamin hoặc phenylhidrazin th ì khoảng 75% nhóm andehit tham gia
phản ứng và tạo thành mắt xích oxim D hoặc phenylhidrazon t ương ứng E
- Khác với A, B tác dụng với hidroxiamin sẽ chuyên hóa hầu như hoàn toan thành oxim polime F
- Khi dehidrat hoa F có thể thu được polime G
Cho biết cấu tạo của A, B, C, D, E, F, G
BÀI GIẢI:
CH2 CH
CHOn
A
CH2 C
CH3
CHO
nB
... ...
C
CH2 CH CH2 CH CH2 CH
CH
NOH
CH
NOH
CHO
... ...
D
CH CH2CH2
CH(OR)2
CH
CHO
CH2 CH CH CH2
CHO
CH
CH2(OR)2
CH2 CH CH2 CH CH2 CH
CH
NNHC6H5
CH CHO
NNHC6H5
... ...
E
CH2 C
CH3
CH
NOHn
F
CH2 C
CH3
CN
n
G
Bài 8: Trong khu công nghiệp lọc hóa dầu tương lai, dự kiến có cả nhà máy sản xuất Poli(vinyl clorua)
PVC.
a. Hãy đề nghị hai sơ đồ phản ứng làm cơ sở cho việc sản xuất vinyl clorua từ sản phẩm cracking
dầu mỏ và NaCl
b. Hãy phân tích các ưu nhược điểm của mỗi sơ đồ. Nêu cách khắc phục và lựa chọn sơ đồ có lợi hơn
c. Trùng hợp vinyl clorua nhờ xúc tác TiCl 4 – Al(C2H5)3 sẽ thu được PVC điều hòa lập thể có độ bền
cơ nhiệt cao. Hãy cho biết trong mạch polime ấy có trung tâm bất đối không? Viết CT lập thể 1
đoạn mạch polime ấy
BÀI GIẢI:
a. Sơ đồ tổng hợp:
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 65
A:o1500 C HCl
4 2 2 2 22CH C H 3H CH CH Cl
NaCl + H2Odpmn
2 2Cl H 2HCl
B:o o
2Cl ;500 C 500 C2 2 2 2 2CH CH ClCH CH Cl CH CH Cl
b. Phương pháp B cần phải xử lý HCl để thu Cl2 và tránh ô nhiễm.
ot ;xt2 2 2
12HCl O Cl H O
2
Chọn phương pháp B vì phản ứng (1) của phản ứng A hiệu suất thấp, tiêu tốn nhiều năng lượng và gía
thành sản phẩm sẽ cao hơn.
c. Có nguyên tử C bất đối:
C
H
CH2
Cl
CH2 CH2
Cl H
CH2
Cl
CH2
ClH
Bài 9: Trong công nghiệp, người ta thường sử dụng keo epoxi để dán các vật dụng bằng kim loại, thủy
tinh, gỗ, chất dẻo…Quá trình tổng hợp một loại keo epoxit thông dụng A xuất phát từ hai monome ban
đầu là epiclohidrin và bis-phenol (2-bis(4-hidroxiphenylpropan). Trong giai đo ạn đầu tiên của phản ứng,
oligome epoxit được tạo thành nhờ phản ứng đồng trùng ngưng hai monome trên. Sau đó, trong môi
trường kiềm, phản ứng biến đỗi tiếp tục xảy ra đến khi tạo th ành oligome epoxi A với hệ số n 50 60 .
Xác định cơ chế của quá trình tổng hợp trên biết công thức của epiclohirin là:
O
Cl
Epiclohirin
BÀI GIẢI:
Giai đoạn 1:
O
Cl+ HO C
CH3
CH3
OH +O
Cl
Cl CH2 CH CH2
OH
O C
CH3
CH3
O CH2 CH
OH
CH2 Cl
Giai đoạn 2:
Trong môi trường kiềm nhóm epi lại được tạo thành
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 66
+Cl CH2 CH CH2
OH
O C
CH3
CH3
O CH2 CH
OH
CH2 Cl 2 NaOH
O C
CH3
CH3
OCH2O
CH2O
+ 2NaCl + 2H2O
Diepoxit trên lại tiêp tục phản ứng với bisphenol rồi epiclohirin… phản ứng lặp lại nhiều lần đến khi tạo
thành oligome epoxi A
O C
CH3
CH3
OCH2O
CH2 CH
OH
CH2 O C
CH3
CH3
O CH2O
n
với hệ số n 50 60 .
************************************************
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 67
Part 4: CÁC HỢP CHẤT DỊ VÒNG
N
N O
O
S
NIndole Pyridine Dioxan Thiophene Quinoline
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Bài 1: Sắp xếp (có giải thích) theo trình tự tăng dần tính axit của các chất trong d ãy sau:
(D)(A) (B) (C)
;N
COOH
;
COOH
;
CH2COOH
N COOH
BÀI GIẢI:
(D)
<<<-I1CH2COOH
(C) (A)
-I2-I3NHCOO
-C3
(B)-C4
-I4
N
COOHCOOH
Vì: - I1 < - I2 nên (C) có tính axit lớn hơn (D).
(A) và (B) có N nên tính axit lớn hơn (D) và (C)
(A) có liên kết hiđro nội phân tử làm giảm tính axit so với (B).
Bài 2: Sắp xếp và giải thích theo chiều tăng dần nhiệt độ nóng chảy của các chất:
S
COOH
(A) (C)
;
COOH
(B)
;N
COOH
BÀI GIẢI:
Chiều tăng dần nhiệt độ nóng chảy
S
COOH
(A)(C) (B)
COOH
N
COOH
< <
Vì
MC < MA.
(B) có thêm liên kết hiđro liên phân tử với N của phân tử khác.
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 68
Bài 3: Hợp chất hữu cơ A có 74,074% C; 8,642% H; c òn lại là N. Dung dịch A trong nước có nồng độ %
khối lượng bằng 3,138%, sôi ở nhiệt độ 100,372oC; hằng số nghiệm sôi của nước là 1,86oC.
5. Xác định công thức phân tử của A.
6. Oxi hóa mạnh A thu được hỗn hợp sản phẩm trong đó có E (axit piridin -3-cacboxilic) và F (N-
metylprolin). Hãy xác định công thức cấu tạo của A và cho biết giữa E và F chất nào được sinh ra
nhiều hơn, chất nào có tính axit mạnh hơn.
7. A có 1 đồng phân cấu tạo là B; khi oxi hóa mạnh B cũng sinh ra 1 hỗn hợp sản phẩm trong đó có E và
axit piperidin-2-cacboxilic. Xác định công thức cấu tạo của B.
8. Cho A và B tác dụng với HCl theo tỷ lệ mol 1:1, chất n ào phản ứng dễ hơn? Viết công thức cấu tạo
của các sản phẩm.
BÀI GIẢI:
1. 1:7:514
284,17:
1
642,8:
12
074,74N:H:C (C5H7N)n
mol/g162372,0
1100
862,96
138,386,1
t
m.kM
81n = 162 n = 2; CTPT: C10H14N2
2. E sinh ra nhiều hơn F
FE A
N N
COOH
N COOH
CH3
NCH3
3.
BAxit piperidin -2-cacboxilic:
anabazin
N NCOOHH
NH
4.
Cl-
N
NH
N
N
H3CCl-
Bài 4: Từ etylen và các chất vô cơ tổng hợp các hợp chất sau và sắp xếp chúng theo thứ tự tăng dầ n nhiệt
độ sôi:
1. C2H5OCH2CH2OCH2CH2OH (Etylcacbitol)
2. dioxan
O O
3. mophlin
O NH
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 69
BÀI GIẢI:
CH2=CH2
+2
0
H O, H ,
t ,p C2H5OH
CH2 CH2CH2O
C2H5OHO2/Ag
t0CH2
H3O+ CH2CH2OH
C2H5O
CH2 CH2O
H3O+
CH2CH2OCH2CH2OH ( A )
C2H5O
CH2 CH2
O
H2SO4
t0H3O
+
2 HOCH2CH2OCH2CH2OH O O ( B )
CH2 CH2
O
1) H2SO4
H2O2 HOCH2CH2NH-CH2CH2OH O NH ( C)
NH3
2) Na2CO3
Nhiệt độ sôi: A > C > B.
Bài 5: Cho các chất sau:
(C) (D)
OH
(B)
OH3C
OH
OHOH HO
OHO
OH
HO CH2
OH HO
O OHOH
H2
CH2
C
OHOH
(A)
O OHOH
HOCH2
OH
OH
1. Viết công thức chiếu Fisơ của dạng mạch hở các chất trên.
2. Trong các chất (A), (B), (C), (D) trên, chất nào:
a) thuộc dãy L?
b) là đường đeoxi?
c) là đường có mạch nhánh?
d) thuộc loại xetozơ?
e) có dạng furanozơ?
f) có cấu hình ở nhóm anomeric?
BÀI GIẢI:
1. Công thức chiếu Fisơ của (A), (B), (C), (D):
CHO
OH
HOHO
HOCH2OH
OHOH
CHO
CH2OHHOH3C
OHOH
CHO
OH
CH2OH
OHOH
C=O
OH
CH2OHOH
CH2OH
(A) (D)(C)(B)
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 70
2. Trong các chất (A), (B), (C), (D) trên:
a) (A), (C) là đường thuộc dãy L
b) (B) là đường đeoxi.
c) (C) là đường có mạch nhánh.
d) (D) thuộc loại xetozơ.
e) (B) có dạng furanozơ.
f) (D) có cấu hình ở nhóm anomeric.
Bài 6: Tính bazơ của một số hợp chất chứa nitơ có cấu tạo tương quan được nêu như sau:
Hợp chất Cấu tạo pKa Hợp chất Cấu tạo pKa
PiridinN
5,17 AnilinNH2
4,58
PirolN
0,40 Xiclohexylamin
NH2
10,64
PirolidinN
11,20 p-AminopiridinN
NH2
9,11
Morpholin NHO 8,33 m-AminopiridinN
NH2
6,03
PiperidinN
11,11
So sánh và giải thích sự khác biệt trong tính bazơ của mỗi cặp sau:
a. Piperiđin / piriin
b. Piridin / pirol
c. Anilin / xiclohexylamin
d. p – aminopiridin / piridin
e. morpholin / piperidin
BÀI GIẢI:a. Piridin có tính bazơ yếu hơn piperidin vì đôi electron gây tính bazơ của piridin thuộc obitan sp2;
nó bị giữ chặt và không sẵn sang để cho cặp electron như trường hợp piperidin với obitan sp3.
b. Piridin có đôi electron (thuộc obitan sp2) sẵn sang để dùng chung với axit; trong khi pirol chỉ có
thể kết hợp với proton khi đánh đổi tính thơm của vòng.
c. Có hai lý do. Thứ nhất, nguyên tử nitơ trong anilin liên kết với nguyên tử cacbon ở trạng thái lai
sp2 của vòng thơm, nguyên tử cacbon này có độ âm điện mạnh hơn nguyên tử cacbon ở trạng thái
lai sp3 của xiclohexylamin. Thứ hai, các electron không liên kết có thể được phân tán trên vòng
thơm. Các công thức cộng hưởng chỉ ra rằng có sự giảm mật độ electron tại nitơ. Vì vậy
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 71
xiclohexylamin có tính bazơ mạnh hơn anilin:
NH2 NH2 NH2 NH2
d. Có thể xảy ra sự phân tán các electron không li ên kết của nhóm –NH2 vào nhân. Hệ qủa là có sự
tăng mật độ electron trên nguyên tử nitơ của dị vòng, do đó có sự tăng tính bazơ ở vị trí này.
NH2
N
NH2
N
NH2
N
NH2
N
e. Piperidin có tính bazơ mạnh hơn morpholin. Nguyên tử oxy trong morpholin có độ âm điện lớn
hơn nhóm metylen (ở cùng vị trí) của piperidin, vì thế mật độ electron trên nguyên tử nitơ của
morpholin sẽ nhỏ hơn so với piperidin.
Bài 7: Oxi hoá hiđrocacbon thơm A (C8H10) bằng oxi có xúc tác coban axetat cho sản phẩm B. Chất B có
thể tham gia phản ứng: với dung dịch NaHCO 3 giải phóng khí CO2; với etanol (dư) tạo thành D; đun nóng
B với dung dịch NH3 tạo thành E. Thuỷ phân E tạo thành G, đun nóng G ở nhiệt độ khoảng 1600C tạo thành
F. Mặt khác, khi cho B phản ứng với khí NH3 (dư) cũng tạo thành F. Hãy viết các công thức cấu tạo của
A, B, D, G, E và F.
BÀI GIẢI:
A B
CH3
CH3CC
O
O
O
D
C
O
C
O
OCC
O
O
OC2H5
OC2H5+ C2H5OH
ftalimit F
CC
O
O
O + NH3 (khí)CC
O
O
N H
CC
O
O
NH2
OH
F
CC
O
O
N H160OC
G
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 72
Bài 8: LSD là chất gây ảo giác mạnh, có công thức:
N
Me
C
O
NEt
Et
NH
a. Viết CTCT của Novocain biết Novocain là 2-(N,N-đietylamino)etyl-4-aminobenzoat
b. Viết CTCT sản phẩm sinh ra khi cho mỗi chất tr ên tác dụng với dung dịch HCl theo tỷ lệ mol 1:1
c. Viết CTCT từng sản phẩm sinh ra khi đun nóng các chất tr ên với dung dịch HCl và với dung dịch
NaOH
BÀI GIẢI:
a. Novocain (C2H5)2N–CH2–CH2–OCO–C6H5–NH2–(p)
b. Sản phẩm tạo thanh khi tác dụng với HCl theo tỷ lệ 1 : 1
N
Me
C
O
NEt
Et
NH
HCl
N CH2
Et
EtCH2 O C NH2
OHCl
c. Thủy phân bằng HCl
N
Me
C
O
HO
NH-HCl
HCl
Et2NH2+Cl-
Et2NHCH2CH2OH HOOC NH3+Cl-
Thủy phân bằng NaOH
Et2NH
N
Me
C
O
NaO
NH
Et2NHCH2CH2OH NaOOC NH2
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 73
Bài 9: Giải thích sự khác nhau về nhiệt độ sôi trong d ãy các chất sau:
(1) (2) (3) (4)
N
N
S
N
N
H
NN
H
115oC 117oC 256oC 187oC
BÀI GIẢI:
- Ta có nhiệt độ sôi của (1) < (2) là do hai chất này không tạo được liên kết hydro nên nhiệt độ sôi
phụ thuộc vào khối lượng phân tử.
- Lại có, nhiêt độ sôi của (4) < (3) là do mặc dù cả hai chất đều có liên kết hydro liên phân tử
nhưng liên kết hydro của (3) dạng polyme còn của (4) dạng dime
Bài 10: Hãy điều chế valin (Val) Me2CHCHNH3+COO– bằng:
a. Phản ứng Hell – Volhard – Zelinski
b. Amin hóa khử
c. Tổng hợp Gabriel
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 74
BÀI GIẢI:
a. 32 NHBr / P2 2 2 2 2Me CHCH COOH Me CHCHBrCOOH Me CHCH(NH )COOH
b. 3
2
NH2 2 2H / Pt
Me CHCOCOOH Me CHCH(NH )COOH
c. Sơ đồ:
NK
O
O
CH CHMe2
COOEt
Br+-KBr
N
O
O
CH CHMe2
COOEt
H3O+
Val +
COOH
COOH
Bài 11: Hãy tổng hợp:
a. Pirolidin từ propan-1,3-diol
b. PhN(C4H9)2 từ anilin và butan-1-ol
c. Morpholin từ etilen oxit và NH3
BÀI GIẢI:
a. Điều chế pirolidin
2 2
2
1 mol SOCl SOClKCN,1:12 2 2 2 2 2 2 2 2
H / Ni NaOH2 2 2 2 2 2 2 2 HCl
HOCH CH CH OH HOCH CH CH Cl HOCH CH CH CN
ClCH CH CH CN ClCH CH CH CH NH pirolidin
b. Điều chế PhN(C4H9)2 từ anilin và butan-1- ol
4 92 4 C H Cl*PhNH NaBHPCC3 7 2 3 7 3 7 4 9
4 9 2
C H CH OH C H CHO C H CH NPh C H NHPh
PhN(C H )
c. Điều chế Morpholin từ etilen oxit và NH3
O2 NH3+ HOCH2CH2NHCH2CH2OH
P2O5 O NH
Bài 12: Viết sơ đồ điều chế izatin (indolin -2,3-dion) từ 2-nitrobenzoyl clorua
BÀI GIẢI:
dư
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 75
NO2
C
O
ClKCN
-HClNO2
C
O
CN H3O+
-NH3NO2
C
O
COOH 6H
-H2O
NH2
C
O
COOH to
-H2O NHO
O
Bài 13: Cho biết công thức mạch hở của các chất sau:
O OH
OHO
O
OCH3CH2
CH3
Brevicomin
OC2H5
O
HOCH2
OH
Talaromicin A
a. b. c. d.
BÀI GIẢI:
a. CH2OH–CH2CH2CH2=CHO 5-hidroxipentanal
b. CHOCH2CH2CHOHCH=CH–CH=CH2 4-hidroxiocta-5,7-dienal
c. CH3CH2CHOHCHOH(CH2)3COCH3 6,7-dihidroxinonan-2-on
d. (HOCH2)2CH–CHOHCH2CO(CH2)2CH(C2H5)CH2OH 2,8-di(hidroxometyl)-1,3-dihidroxidacan-5-on
Bài 14: Hãy chuyển thiolacton thành lactam:
S ONH2CH2CH2 NH O
HS
BÀI GIẢI:
S ONH2CH2CH2 NH O
HS
S O
NH2..
NHSOH..
1. OH-
2. H+
..
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 76
Bài 15: Pirol đuợc khử bằng Zn và CH3COOH thành pirolin C4H7N
a. Viết 2 công thức có thể có của pirolin
b. Chọn đồng phân thỏa điều kiên sau: Khi ozon phân được C4H7NO4, chất này được tổng hợp từ 2
mol axit mono cloaxetic và amoniac
BÀI GIẢI:
a. Con số trong tên gọi chỉ vị trí H cộng hợp. Hai chất có thể l à:
N H N H
2,5-dihidropirol (A) 2,3-dihidropirol (B)
b. Đồng phân A cho HOOCCH 2NHCH2COOH (C) và đồng phân B cho HOOCCH2CH2NHCOOH
(D). Theo đề bài thì ta chọn A. Vậy pirolin là đồng phân A
Bài 16: Vitamin C (axit L-ascobic) là endiol và có cấu trúc như sau:
a. Hãy giải thích tính axit của axit L -ascobic (pKa = 4,21) và cho biết nguyên tử H nào có tính axit
b. Điều chế L-ascobic từ D-glucozơ
BÀI GIẢI:
a. Anion được hình thành bởi sự tách H enolic là bền vì điện tích được giải tỏa đến O của C=O qua
liên kết đôi C=C
C
CHO
HO C
O
H+-C
C-O
HO C
O
C
CO
HO C
O
b. Sơ đồ điều chế
D-GlucoseNaBH4
D-Socbitol (A)[O]
enzymL-Socbose (B) endiol B' 2CH3COCH3 Diaxetonua (C)
1. KMnO4/OH-
2. dd H+ (D)H+
toaxit L-ascobic
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 77
Trong đó:
CH2OH
HO H
HO H
H OH
HO H
CH2OH
A
CH2OH
C O
HO H
H OH
HO H
CH2OH
B
CH2OH
CHO
CHO
H OH
HO H
CH2OH
B'
CH2OH
C
C
H O
HO H
CH2 O
C
CH3
CH3
O
OC
CH3
CH3
C
COOH
C
C
H O
HO H
CH2 O
C
CH3
CH3
O
OC
CH3
CH3
D
Bài 17: Cho biết sản phẩm tạo thành từ các phản ứng sau và gọi tên sản phẩm đó:
a. Furan + (CH3CO)2O + (C2H5)2O: BF3o0 C A
b. Thiophen + C6H5COCl + SnCl4 B
c. Pyrol + C6H5N2+Cl– C
d. Pyrol + CHCl3 + KOH D
BÀI GIẢI:
O
COCH3
2-acetylfuran
A
S
COC6H5
2-benzoylthiophen
B
N
N=NC6H5
H
2-(phenylazo)pyrol
C
N
CHO
H
2-pyrolcacboxandehit
D
Bài 18: Trình bày cơ chế phản ứng tổng hợp quinolin bằng ph ương pháp Skaraup. Điều chế quinolin từ
anilin, glyxeryl, nitrobenzen trong môi trư ờng axit sunfuric đậm đặc xúc tác sắt (II) sunfat
BÀI GIẢI:
Cơ chế phản ứng qua 4 giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: Dehydrat hóa glyceryl bằng H2SO4 đun nóng được aldehyd acrolein
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 78
Glyceryl 2 4o
H SO
t CH2=CH–CHO + 2H2O
Acrolein
Giai đoạn 2: Phản ứng cộng ái nhân của anilin với acrolein thu đ ược: (phenyla min o)propionaldehyd
NH2
+H
C
O
CH
CH2 N
H
CH2
CH2CH
O
Giai đoạn 3: Tác nhân ái điện tử tác dụng vào vòng thơm bởi nhóm carbonyl của aldehyd đ ược proton
hóa (đây là giai đoạn đóng vòng)
+
N
H
CH2
CH2CH
O
H+
N
H
CH2
CH2CH
OH
N
H
H OH
H+-H2O
N
H
-
1,2-dihydroquinolin
Giai đoạn 4: Oxy hóa bởi nitrobenzen thu được vòng thơm
+ H+
2 H2O
N
H
1,2-dihydroquinolin
3
NO2 NH2
3
N
+ +
quinolin
Săt (II) sunfat có tác dụng làm cho phản ứng xảy ra từ từ theo chiêu thuận
Bài 19: Trong y học, người ta thường dùng dung dịch polividon 3,5% để thay thế cho huyết tương trong
các trường hợp mất máu, bỏng nặng, sốc…bằng cách ti êm tĩnh mạch . Quá trình tổng hợp loại hóa chất
này thương đi từ butan-1,4-diol theo sơ đồ chuyển hóa:3 2 2 3
o o
NH H O NHCu,Cr HC CH2 2 2 2 240 C t ,Polyme hóa
HOCH CH CH CH OH A B C polividon
Hoàn thành sơ đồ trên biết công thức của polividon là:
NO
CH CH2
n
BÀI GIẢI:
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 79
O
O
A
N
O
H
B
N
O
CH CH2
C
Bài 20: Hoàn thành các phương tr ình phản ứng sau:
O +
CN
CH
O
O
ete, 30 Co
A
N COOC CH3
CH3
CH3
+
Br
F
+ MgTHF, t sôio
B + MgBrF
BÀI GIẢI:
O
C
C
NH
O
O
A
N COOC(CH3)3
B
************************************************
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 80
Part 5: ALKALOID
N
N
CH3
O
O CH2
OHC
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Bài 1: Dùng dấu * đánh dấu nguyên tử carbon bất đối của các alkaloid sau:
N
N
CH3
Nicotin
a. b. c.
N
H
CH2CH2CH3
Coniin
CH3CH2 CH2N
N
CH3
Pilocacpin
BÀI GIẢI:
N
N
CH3
Nicotin
a. b. c.
N
H
CH2CH2CH3
Coniin
CH3CH2 CH2N
N
CH3
Pilocacpin
*
** *
Bài 2: Papaverin là alkaloid được tách từ nhựa vỏ quả cây papaver sonniferum (cây thuốc phiện). Đó là
chất rắn nóng chảy ở 147oC, có tác dụng dãn vành nên được dùng dể chữa bệnh co thắt đại tràng, mạch
máu. Quá trình tổng hợp papaverin C20H21O4N (G) trong công nghiệp được cho bởi sơ đồ sau.
3 5 2 52o o
H O PCl P OH / NiKCN B Pd3 2 6 3 2 t t
3, 4 (CH O) C H CH Cl A B C D E F G
a. Đề nghị công thức cấu trúc của các chất từ A G
b. Trong papaverin có dị vòng nào.
BÀI GIẢI:
OCH3
OCH3
CH2CN
OCH3
OCH3
CH2CH2NH2
A B
OCH3
OCH3
CH2COOH
C
OCH3
OCH3
CH2COCl
D
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 81
CH3O
OCH3
NHCO
CH2
OCH3
OCH3
E
CH3O
OCH3
N
CH2
OCH3
OCH3
F
Papaverin G là:
CH3O
OCH3
N
CH2
OCH3
OCH3
Trong G có chứa dị vòng isoquinolin
Bài 3: Coniin là hợp chất rất độc được tìm thấy trong cây độc sâm (conium maculatum). Triết gia cổ đại
người Hy Lạp Socrates đã bị giết bởi chất này. Coniin là một hợp chất chứa nitơ và là một alkaloid. Xác
định hóa tính và hóa lập thể của coniin bằng cách hoàn thành các 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 bằng KMnO4 tham khảo trong tài liệu: A. M. Castano, J.M. Cuerva, A. M. Echavarren,
Tetrahedron Letters, 35, 7435-7438 (1994)
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 82
Bài 4: Nicotin là alkaloid chính của thuốc lá, có thể coi là alkaloid loại pyridin hay loại pyrolidin. Nicotin
là chất lỏng không màu, trong khí quyển chuyển nhanh sang màu nâu. Với một lượng nhỏ, nicotin kích
thích thần kinh và làm tăng huyết áp. Tuy nhiên với liều lượng cao, nicotin phá hủy niêm mạc của hệ hô
hấp và có thể dẫn tới tử vong. Quá tr ình tổng hợp nicotin K C10H14N2 theo sơ đồ sau:
NO
CH3
EtO
-EtOH
-A
CHO
NB
EtOHC
KMnO4D
HCl dacE
- CO2F
OH-G
NaBH4H
HIt o I K
Xác định các chất từ A I trong sơ đồ trên.
BÀI GIẢI:
Công thức của các chất từ A đến I torng s ơ đồ:
N CH3
OA
NO
CH3
-O N
B
NO
CH3
HO N
C
NO
CH3
O N
D
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 83
N
HCl-
C
O
HC
H2C
COH
O
CH2
NH2Cl-
CH3
E
N
HCl-
C
O
NH2Cl
CH3
F G
N
HCl-
C
O
NHCH3
N
CH
OH
NHCH3
H I
N
CH
NHCH3
I
N
N
CH3
K
Bài 5: Higrin X C8H15ON là một ankaloid được tìm thấy trong cây coca. Xác định CTCT của X biết
rằng: X không tác dụng với benzensunfoclorua, không tan trong kiềm nh ưng tan trong dung dịch HCl. X
tác dụng với phenylhiđrazin và cho phản ứng iodofom. Nếu oxi hóa X bằng dung dịch CrO3 sẽ tạo thành
axit higrinic C6H11O2N. Có thể tổng hợp axit higrinic C6H11O2N bằng chuỗi các phản ứng sau:+
3 22 2 2o
o
CH NH[CH(COOEt) ] Na Br Ba(OH) dd ddHCl2 2 2 11 19 4 t
t2 2
BrCH CH CH Br (C H O )
axit higrinic CO +H O
A B C D E
E
BÀI GIẢI:
Từ các dữ kiện đã cho chứng tỏ higrin có nhóm amin bậc ba và có nhóm acetyl CH3CO–
3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2(CH ) Br BrCH CH CH CH(COOEt) BrCH CH CH CBr(COOEt )
N
CH3
COOEt
COOEt
C D
BaN
CH3
COO
COO N
CH3
COOH
COOH
E
N
CH3
COOH
E
Vậy Higrin là:
N
CH3
CH2COCH3
PhNHNH2
NaOI
CrO3
N
CH3
CH2C=NNHPh
CH3
N
CH3
CH2COOH CHI3+
N
CH3
COOH
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 84
Bài 6: Từ hạt tiêu người ta tách được alkaloid piperin A (C17H19NO3) là chất trung tính. Ozon phân A thu
được các hợp chất: etadial, B, D. Thuỷ phân B thu được OHC-COOH và hợp chất dị vòng 6 cạnh
piperiđin (C5H11N). Cho D tác dụng với dung dịch HI đặc thu được 3,4-dihydroxibenzandehit. Hãy xác
định công thức cấu tạo của A, B, D. Có bao nhiêu đồng phân lập thể của A?
BÀI GIẢI:
- Ozon phân A thu dược etadial chứng tỏ trong A có nhóm =CH –CH=
- Thuỷ phân B thu dược OHC–COOH vâ piperidin, suy ra B có liên k ết O=C–N–
Vậy N nằm trong vòng 6 cạnh.
- D phản ứng với HI thu dược 3,4-dihidroxibenzandehit. Vậy có các công thức cấu tạo:
OHC C
O
N
(B)
O
O
CHO
(D)
O
O
CH CH CH CH C
O
N
(E)
- Trong A có 2 liên kết đôi, số đồng phân hình học là 4: ZZ , EE , ZE , EZ
Bài 7: Salixin C13H18O7 là một alkaloid được tìm thấy trong cây liễu. Đem thủy phân Salixin bằng ezym
elmusin cho D-glucozơ và Saligenin C7H8O2. Salixin không khử thuốc thử Tolen. Oxi hóa Salixin bằng
HNO3 thu được một hợp chất hữu cơ X mà khi thủy phân thì cho D-Glucozơ và anđehit Salixylic. Metyl
hóa Salixin thu được pentametylsalixin, thủy phân hợp chất n ày cho ta 2,3,4,6-tetra-O-metyl-D-Glucozơ.
Xác định CTCT của Salixin
BÀI GIẢI:
Salixin là đường không khử và là glucozit do bị thủy phân bởi elmuxin
RO H
OH
HO
OH
CH2OH
OH2O
enzimD-Glucose + ROH (Saligenin)
C7H8O2
Salixin
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 85
Trong công thức C7H8O2, ROH xuất hiện nhân thơm. Tách được andehit salixylic, điều đó chứng tỏ quá
trình oxi hóa nhóm –CH2OH thành nhóm –CHO
D-Glucose +
CHOHO
H2O, H+
OHOHO
OH
OHOH2C
CHO
Saligenin là o-(hidroximetyl)phenol. Công thức cấu trúc của salixin là
OHOHO
OH
OHOH2C
CH2OH
Bài 8: Hạt của cây độc sâm (conium malculatum) thời trung cổ được dùng làm thuốc độc để thực hiện các
bản án tử hình. Độc tố chủ yếu của hạt độc sâm l à một alkaloid có tên là coniin. Coniin có khối lượng
mol phân tử là 127 g.mol-1, chứa 75,60% C và 13,38% H về khối lượng. Coniin làm xanh quỳ tím, không
làm mất màu dung dịch Br2 trong dung môi CCl4 và cũng không (amin có nguồn gốc thực vật) l àm mất
màu dung dịch KMnO4. Khi dehydro hóa coniin thu đư ợc hợp chất A (C8H11N). Oxi hóa chất A thì thu
được chất B có cấu tạo:
N COOH
Biết trong cả 2 phản ứng trên đều không có sự đóng hay mở vòng và phân tử coniin không có C bậc ba
a. Xác định CTPT của coniin và giải thích tại sao nó không làm mất màu Br2/CCl4
b. Xác định CTCT của coniin và cho biết bậc amin của nó, của A và B. Vì sao khối lượng phân tử
của coniin, A, B đều là số lẻ.
c. Để tách coniin từ hạt độc sâm với hiệu suât v à độ tinh khiết cao nên dùng chiết với dung môi nào
trong các dung môi sau:
- Nước
- Rượu etylic
- Dung dịch NaOH
- Dung dịch HCl
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 86
BÀI GIẢI:
a. CTPT của coniin C8H17N
Độ bât bão hòa2 8 3 1 17
12
Vì coniin không làm mất màu Br2/CCl4 nen coniin không chứa nối đôi mà chứa vòng no.
b. Sơ đồ phản ứng:
N
H
CH2CH2CH3-3 H2
xt, t oN
H
CH2CH2CH3
coniinamin (II)
Aamin (III)
[O]N
H
COOH
Bamin (III)
Hợp chất có chứa số lẻ nguyên tử N => có khối lượng phân tử lẻ
c. Dùng dung dịch HCl vì tạo muối coniin clohidrat tan tốt trong nước. Sau đó có thể dùng kiềm để
thu lại coniin.
Bài 9: Từ cây Atropabenladona (một loại cà độc dược) thuộc họ cà, người ta tách được một loại alkaloid
là atropin. Trong công nghiệp, người ta thường dùng atropin để điều chế axit tropoic (A) C 9H10O3. (A) bị
oxy hóa bởi dung dịch KMnO4 nóng thành axit benzoic (B) và b ị oxy hóa bởi oxy không khí khi có mặt
Cu nung nóng tạo thành chất (C) C9H8O3 có chức andehit. Axit tropoic có thể chuyển hóa thành axit
atropoic C9H8O2 (D) nhờ H2SO4 đặc ở 170oC. Hidro hóa (D) bằng H2/Ni thu được axit hidratropoic (E)
C9H10O2. Hãy xác định công thức cấu tạo của A, C, D, E v à cho biết D có đồng phân cis/trans hay không?
BÀI GIẢI:
CTPT của (A) C9H10O3 có độ bất bão hòa:2 9 2 10
52
- A bị oxy hóa bởi KMnO4 tạo axit benzoic nên A có chứa vòng benzen và nhóm chức COOH ở
mạch nhánh (không gắn trực tiếp vào vòng benzen)
- A bị oxy hóa bởi oxy không khí khi có mặt Cu nung nóng tạo th ành chất (C) C9H8O3 có chức
andehit => Mạch nhánh chứa nhóm chức rượu bậc I là –CH2OH
- Từ dữ kiện bài ra ta có CTCT của A, B, C, D, E như sau trong đó D không có đồng phân hình học
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 87
CH CH2OHHOOC
A
KMnO4
to
O2
Cu,
170 Co
to
H2SO4 d
COOH
B
CH
COOH
CHO
C
C
COOH
CH2 H2
Ni, to
D
C
COOH
CH3H
E
Bài 10: Từ hạt tiêu đen, người ta phân lập được một loại alkaloid là piperin. Xác định công thức cấu tạo
của piperin dựa vào sơ đồ sau:
A + CH2I2 + NaOH B (C8H6O3)
B + CH3CHO + NaOH C (C10H8O3)
C + anhidrit axetic + natri axetat axit piperic (C12H10O4)
axit piperic + PCl3 D (C12H9O3Cl)
D + piperidin piperin (C17H19O3N)
BÀI GIẢI:
Piperin là:
O
O
CH CH CH CH C
O
N
************************************************
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO:
1. Bài tập Lí thuyết và Thực nghiệm, tập 2: Hóa Học Hữu Cơ – Cao Cự Giác – NXB Giáo Dục 2006.
2. Bài tập Hóa Hữu Cơ – Trần Thị Việt Hoa, Trần Văn Thạnh – NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí
Minh 2003.
3. Bộ đề thi HSG Quốc gia lớp 12 THPT.
4. Bộ đề thi Olympic 30/4 các tỉnh phía nam.
5. Bộ đề thi Olympic hóa học Việt Nam và Quốc tế
6. Bài tập Hóa Hữu Cơ, tập 1 – Ngô Thị Thuận – NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội 1999.
7. Bài tập Hóa Hữu Cơ, tập 2 – Ngô Thị Thuận – NXB Khoa học và Kĩ thuật 2008.
8. Bài tập Hóa Hữu Cơ – Đại Học Y Dược TP Hồ Chí Minh 2001.
9. Tổng hợp Hữu Cơ – Nguyễn Minh Thảo. NXB Đại học Quốc Gia H à Nội 2001.
10. Một số câu hỏi và bài tập Hoá hữu cơ – Đào Văn Ích, Triệu Quý Hùng – NXB Đại Học Quốc Gia
Hà Nội.
11. Chuyên đề một số hợp chất thiên nhiên – Lê Văn Đăng – NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí
Minh 2005.
12. Hóa Học Hữu Cơ tập 2, 3 – PGS.TS. Đỗ Đình Rãng (CB) – NXB Giáo Dục 2006.
13. Hóa hữu cơ Dược – Bộ môn Hóa Hữu Cơ ĐH Dược Hà Nội 1999.
14. Hóa Hữu Cơ - Hợp chất đơn chức và đa chức – PGS. TS. Trương Thế Kỷ – NXB Y Học Hà Nội
2006.
15. Organic chemistry – Clayden, Greeves, Warren, Wothers – Oxford, 2001.
Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trường Đại học
Copyright © 2010 [email protected] 89
************************************************
LỜI MỞ ĐẦU
Part 1: AXIT CACBOXYLIC – ESTE ................................ ................................ ......Trang 2
Part 2: AMINOAXIT – AMIN – PROTEIN ................................ ...........................Trang 20
Part 3: CACBOHIDRAT – POLYME ................................ ................................ .........Trang 40
Part 4: CÁC HỢP CHẤT DỊ VÒNG ................................ ................................ ...........Trang 67
Part 5: ALKALOID ................................ ................................ ................................ .........Trang 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................ ................................ ................................ ..Trang 88
MỤC LỤC................................ ................................ ................................ ..............................Trang 89
- - - - - - - - - - Hết tập 2 - - - - - - - - - -