Đề Final 2.doc Đề Final - Mol.doc Hóa Học Hữu Cơ KIỂM TRA ĐỘI TUYỂN – LẦN Cho số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; PCC: piriđini clocromat; AIBN: azobisisobutyronitrin; t-Bu: t-butyl; Py: piriđin; LiHDMS: liti hexametylđisilizua; Ms: mesyl; MOM: metoximetyl; DIPEA: N,N-điisopropyletylamin; THF: tetrahiđrofuran; TEA: trietylamin; DCM: điclometan; DCC: N,N’-đixiclohexylcacbođiimit; DMAP: 4-đimetylaminopiriđin; Ts: tosyl; DMF: N,N-đimetylfomamit; DMSO: đimetyl sunfoxit; DIBAL: điisobutyl nhôm hiđrua; Bu: butyl; TBDPS: t-butylđiphenylsilyl, HMPA: hexametylphotphoramit Câu 1: (3,5 điểm) 1.1 Khi đun (2S,3S)-2-brom-1,1,3-trimetylxiclohexan với MeONa MeOH, thu hỗn hợp sản phẩm gồm (C10H20O) (C9H16) Mặt khác, đun (2S,3R)-2-brom-1,1,3-trimetylxiclohexan với MeONa MeOH, thu (C10H20O) a) Vẽ cấu trúc 1, 2, b) Đề nghị chế phản ứng để giải thích kết 1.2 Trong điều kiện thích hợp, vi khuẩn chuyển hóa saccarozơ thành axit (S)-2-hiđroxipropanoic hay gọi axit L-lactic Axit tự polime hóa tạo Mặt khác, hai phân tử axit phản ứng với để tạo hỗn hợp raxemic gồm lacton 5, 6, Vẽ cấu trúc axit L-lactic 4, 5, 6, 1.3 Hãy so sánh (có giải thích) tính axit hợp chất sau: 1.4 Cho giản đồ lượng HOMO LUMO (tương ứng với orbital liên kết  orbital phản liên kết *) phân tử xiclopenta-1,3-đien anhiđrit maleic sau: a) Trong phản ứng trên, HOMO LUMO phân tử tương tác với nhau? Giải thích b) Biết thùy tính đối xứng (cùng màu) tương tác với Hãy so sánh (có giải thích) hàm lượng sản phẩm endo exo tạo thành Câu 2: (4,25 điểm) 2.1 Cho sơ đồ tổng hợp patchoulol sau: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ a) Vẽ công thức cấu tạo chất từ đến 17 b) Khi đun hồi lưu 16 với Na THF tạo sản phẩm khác 18 (C17H30O3) có nhóm metyl phân tử Vẽ công thức cấu tạo 18 c) Đề nghị chế phản ứng giai đoạn chuyển hóa 6-metylcarvon thành 10 d) Cho patchoulol phản ứng với axetonitrin có mặt H 2SO 4, thu amit 19 (khung cacbon không thay đổi so với patchoulol) Vẽ công thức cấu tạo 19 đề nghị chế phản ứng tạo 2.2 Đun benzen với xúc tác thích hợp nhiệt độ cao, thu biphenyl (kí hiệu 20) Khi cho 20 phản ứng với Cl2 có mặt xúc tác AlCl3, thu hỗn hợp sản phẩm gồm 21 (C12H9Cl), 22 (C12H8Cl2), 23 (C12H7Cl3), 24 (C12H6 Cl4) 25, 26, 27 có cơng thức phân tử C12 H5Cl5 Biết rằng, 20 ưu tiên vị trí ortho vịng có ngun tử clo thứ ưu tiên vị trí para (đối với nguyên tử clo) a) Vẽ công thức cấu tạo chất từ 20 đến 27 b) Các chất 21, 22, 23, 24 có đồng phân quang học hay khơng? Giải thích Nếu có, vẽ cặp đồng phân đối quang chất c) Hãy so sánh (có giải thích) khả raxemic hóa chất 25, 26, 27 Câu 3: (3,5 điểm) 3.1 Đề nghị chế phản ứng chuyển hóa sau: 3.2 Longifolene sesquiterpene tìm thấy nhựa thơng Hợp chất E J Corey cộng tổng hợp theo sơ đồ sau: Vẽ công thức cấu tạo chất từ 28 đến 39 Câu 4: (4,5 điểm) 4.1 Muối kali penicilline V loại thuốc kháng sinh phổ biến tổng hợp cách cho valin (2-amino-3-metylbutanoic) phản ứng với ClCH 2COCl, thu 40 Đun 40 với Ac2O 60oC, thu dị vòng azlacton 41 (C7H9NO2 ) Ở nhiệt độ 0oC, 41 cho tác dụng với H2 S có mặt BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ MeONa, sau xử lí với H2O 90oC, thu 42 (C7H 13NO3S) mạch hở Thủy phân 42 dung dịch HCl sau cho tác dụng với axeton, thu 43 Cho 43 tác dụng với HCOOH Ac2O, thu 44 (C9H15NO3S) Thủy phân 44 dung dịch HCl, tạo 45 (C5H12NO2SCl) Thực phản ứng 45 VII có mặt AcONa EtOH H2O, thu 46 Xử lí 46 với N2 H4 thủy phân dung dịch HCl AcOH, thu 47 (C11H23N2O2SCl) Cho 47 tác dụng với PhOCH2COCl TEA, thu 48 Gỡ bỏ nhóm t-butyl cách cho 48 phản ứng với HCl DCM sau xử lí với Py axeton nước, thu 49 (C15H20N2 O4S) Cuối cùng, cho 49 tác dụng với KOH sau với DCC dung mơi 1,4-đioxan lẫn nước, thu muối kali penicilline V a) Xác định cấu hình tuyệt đối R/S tâm lập thể muối kali penicilline V b) Vẽ công thức cấu tạo chất từ 40 đến 49 c) Đề nghị chế phản ứng chuyển hóa 40 thành 41 41 thành 42 4.2 Brasoside hợp chất iridoid tổng hợp theo sơ đồ sau: Vẽ cấu trúc chất từ 50 đến 61 Câu 5: (4,25 điểm) 5.1 Từ benzen, chất hữu mạch hở, chứa không hai nguyên tử cacbon phân tử chất vô khác, viết sơ đồ tổng hợp hợp chất sau: 5.2 Các dẫn xuất dị vòng gắn thêm phần đường (cacbohiđrat) có khả kháng khuẩn số tế bào ung thư Cho sơ đồ tổng hợp 64 (dẫn xuất N-glycoside) 67 (dẫn xuất C-glycoside) qua giai đoạn sau: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ Giai đoạn 1: Giai đoạn 2: Giai đoạn 3: a) Vẽ cấu trúc chất từ 61 đến 67 b) Đề nghị chế phản ứng 61 Ar–CH=C(CN)2 -HẾT - BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ KIỂM TRA ĐỘI TUYỂN – LẦN Cho số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; PCC: piriđini clocromat; AIBN: azobisisobutyronitrin; t-Bu: t-butyl; Py: piriđin; LiHDMS: liti hexametylđisilizua; Ms: mesyl; MOM: metoximetyl; DIPEA: N,N-điisopropyletylamin; THF: tetrahiđrofuran; TEA: trietylamin; DCM: điclometan; DCC: N,N’-đixiclohexylcacbođiimit; DMAP: 4-đimetylaminopiriđin; Ts: tosyl; DMF: N,N-đimetylfomamit; DMSO: đimetyl sunfoxit; DIBAL: điisobutyl nhôm hiđrua; Bu: butyl; TBDPS: t-butylđiphenylsilyl, HMPA: hexametylphotphoramit Câu 1: (3,5 điểm) 1.1 Khi đun (2S,3S)-2-brom-1,1,3-trimetylxiclohexan với MeONa MeOH, thu hỗn hợp sản phẩm gồm (C10H20O) (C9H16) Mặt khác, đun (2S,3R)-2-brom-1,1,3-trimetylxiclohexan với MeONa MeOH, thu (C10H20O) a) Vẽ cấu trúc 1, 2, b) Đề nghị chế phản ứng để giải thích kết 1.2 Trong điều kiện thích hợp, vi khuẩn chuyển hóa saccarozơ thành axit (S)-2-hiđroxipropanoic hay gọi axit L-lactic Axit tự polime hóa tạo Mặt khác, hai phân tử axit phản ứng với để tạo hỗn hợp raxemic gồm lacton 5, 6, Vẽ cấu trúc axit L-lactic 4, 5, 6, 1.3 Hãy so sánh (có giải thích) tính axit hợp chất sau: 1.4 Cho giản đồ lượng HOMO LUMO (tương ứng với orbital liên kết  orbital phản liên kết *) phân tử xiclopenta-1,3-đien anhiđrit maleic sau: a) Trong phản ứng trên, HOMO LUMO phân tử tương tác với nhau? Giải thích b) Biết thùy tính đối xứng (cùng màu) tương tác với Hãy so sánh (có giải thích) hàm lượng sản phẩm endo exo tạo thành Hướng dẫn giải 1.1 0,125 điểm cho chất 0,125 cho chế phản ứng (0,125 x + 0,125 x = 0,875 điểm) MeO – tác nhân vừa có tính nucleophin, vừa có tính bazơ nên tham gia phản ứng SN2 E2 Trong chế phản ứng S N2, cấu hình tuyệt đối nguyên tử cacbon bị thay đổi Trong chế phản ứng E2, nguyên tử H Br phải nằm vị trí đối trục BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ 1.2 0,125 điểm cho chất (0,125 x = 0,5 điểm) Cấu trúc axit L-lactic 4, 5, 6, 7: 1.3 0,5 điểm cho xếp 0,75 điểm cho giải thích hợp lí (0,5 + 0,75 = 1,25 điểm) Tính axit chất giảm dần theo thứ tự sau: VI > V > II > I > III > IV Công thức cấu tạo chung chất: Tính axit hợp chất thể nguyên tử H gắn nguyên tử cacbon nằm nhóm cacbonyl nhóm X Tính axit mạnh cacbanion liên hợp bền, nghĩa điện tích âm giải tỏa nhiều Cacbanion IV giải tỏa điện tích âm nhóm cacbonyl nên tính axit yếu Cacbanion I, II III giải tỏa hai nhóm cabonyl Tuy nhiên, nhóm –OEt tham gia liên hợp với nhóm cacbonyl nên khả giải tỏa điện tích âm Mặt khác, nhóm anđehit giải tỏa điện tích âm tốt nhóm xeton (vì –H khơng có hiệu ứng +I –CH3) Cacbanion V VI giải tỏa điện tích âm tốt nguyên tử oxi (trong nhóm –NO2) flo (trong nhóm –CF3) Tuy nhiên, nhóm –CF3 có hiệu ứng –I mạnh –NO2 1.4 0,25 điểm cho a); 0,5 điểm cho b) 0,125 điểm cho vẽ MO (0,25 + 0,5 + 0,125 = 0,875 điểm) a) Dựa vào chênh lệch lượng HOMO LUMO HOMO xiclopenta-1,3-đienĩe tương tác với LUMO anhiđrit maleic b) Ở trạng thái chuyển tiếp, tạo thành sản phẩm endo ngồi tương tác (mũi tên nét liền) tạo liên kết cịn có tương tác phụ (mũi tên nét đứt) Trong đó, tạo thành sản phẩm exo khơng có tương tác phụ Do đó, trạng thái chuyển tiếp sản phẩm endo bền so với trạng thái chuyển tiếp sản phẩm exo Vậy, sản phẩm endo chiếm hàm lượng nhiều sản phẩm exo BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ Câu 2: (4,25 điểm) 2.1 Cho sơ đồ tổng hợp patchoulol sau: a) Vẽ công thức cấu tạo chất từ đến 17 b) Khi đun hồi lưu 16 với Na THF tạo sản phẩm khác 18 (C17H30O3) có nhóm metyl phân tử Vẽ công thức cấu tạo 18 c) Đề nghị chế phản ứng giai đoạn chuyển hóa 6-metylcarvon thành 10 d) Cho patchoulol phản ứng với axetonitrin có mặt H 2SO 4, thu amit 19 (khung cacbon không thay đổi so với patchoulol) Vẽ công thức cấu tạo 19 đề nghị chế phản ứng tạo 2.2 Đun benzen với xúc tác thích hợp nhiệt độ cao, thu biphenyl (kí hiệu 20) Khi cho 20 phản ứng với Cl2 có mặt xúc tác AlCl3, thu hỗn hợp sản phẩm gồm 21 (C12H9Cl), 22 (C12H8Cl2), 23 (C12H7Cl3), 24 (C12H6 Cl4) 25, 26, 27 có cơng thức phân tử C12 H5Cl5 Biết rằng, 20 ưu tiên vị trí ortho vịng có ngun tử clo thứ ưu tiên vị trí para (đối với nguyên tử clo) a) Vẽ công thức cấu tạo chất từ 20 đến 27 b) Các chất 21, 22, 23, 24 có đồng phân quang học hay khơng? Giải thích Nếu có, vẽ cặp đồng phân đối quang chất c) Hãy so sánh (có giải thích) khả raxemic hóa chất 25, 26, 27 Hướng dẫn giải 2.1 0,125 cho chất (0,125 x 11 = 1,375 điểm) a) b) Công thức cấu tạo chất từ đến 18: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ Chuyển hóa từ 11 thành 13 “Barton decarboxylation” c) (0,25 điểm) Cơ chế phản ứng giai đoạn chuyển hóa 6-metylcarvon thành 10: d) 0,125 điểm cho chất 0,25 điểm cho chế phản ứng (0,125 + 0,25 = 0,375 điểm) Công thức cấu tạo 15 đề nghị chế phản ứng (phản ứng Ritter) tạo nó: 2.2 a) 0,125 điểm cho chất (0,125 x = 1,0 điểm) Công thức cấu tạo chất từ 20 đến 27: b) 0,125 điểm cho cặp đối quang (0,25 x = 0,75 điểm) Các chất 22, 23, 24 hệ thống vòng cứng nhắc tạo tâm bất hai nhóm khác cacbon (nhìn theo cơng chức chiếu Newman) nên chúng có đồng phân quang học Trong đó, 21 có hệ thống vịng cứng nhắc lại khơng có hai nhóm khác cacbon (nhìn theo cơng thức chiếu Newman) nên 21 khơng có đồng phân quang học BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ c) 0,5 điểm cho so sánh giải thích Với hợp chất biphenyl, khả raxemic hóa phụ thuộc vào quay liên kết đơn hai vịng benzen Do đó, cản trở không gian nguyên tử clo làm giảm khả raxemic hóa Vậy khả raxemic hóa chất giảm theo thứ tự sau: 25 > 26 > 27 Câu 3: (3,5 điểm) 3.1 Đề nghị chế phản ứng chuyển hóa sau: 3.2 Longifolene sesquiterpene tìm thấy nhựa thông Hợp chất E J Corey cộng tổng hợp theo sơ đồ sau: Vẽ công thức cấu tạo chất từ 28 đến 39 Hướng dẫn giải 3.1 0,5 điểm cho chế phản ứng (0,5 x = 2,0 điểm) BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ d) 3.2 0,125 điểm cho chất (0,125 x 12 = 1,5 điểm) BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ Câu 4: (4,5 điểm) 4.1 Muối kali penicilline V loại thuốc kháng sinh phổ biến tổng hợp cách cho valin (2-amino-3-metylbutanoic) phản ứng với ClCH 2COCl, thu 40 Đun 40 với Ac2O 60oC, thu dị vòng azlacton 41 (C7H9NO2 ) Ở nhiệt độ 0oC, 41 cho tác dụng với H2 S có mặt MeONa, sau xử lí với H2O 90oC, thu 42 (C8H 15NO3S) mạch hở Thủy phân 42 dung dịch HCl sau cho tác dụng với axeton, thu 43 (C8H15NO2) Cho 43 tác dụng với HCOOH Ac2O, thu 44 (C9 H15NO3 S) Thủy phân 44 dung dịch HCl, tạo 45 (C5H 12NO2SCl) Thực phản ứng 45 VII có mặt AcONa EtOH H2O, thu 46 (C20H24N2O6S) Xử lí 46 với N2H4 thủy phân dung dịch HCl AcOH, thu 47 (C12H23N2O 4SCl) Cho 47 tác dụng với PhOCH2COCl TEA, thu 48 (C20H28N2O6 S) Gỡ bỏ nhóm t-butyl cách cho 48 phản ứng với HCl DCM sau xử lí với Py axeton nước, thu 49 (C16H20N2O6 S) Cuối cùng, cho 49 tác dụng với KOH sau với DCC dung môi 1,4-đioxan lẫn nước, thu muối kali penicilline V a) Xác định cấu hình tuyệt đối R/S tâm lập thể muối kali penicilline V b) Vẽ công thức cấu tạo chất từ 40 đến 49 c) Đề nghị chế phản ứng chuyển hóa 40 thành 41 41 thành 42 4.2 Brasoside hợp chất iridoid tổng hợp theo sơ đồ sau: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ Vẽ cấu trúc chất từ 50 đến 61 Hướng dẫn giải 4.1 a) 0,25 điểm cho cấu hình tuyệt đối (0,25 x = 0,75 điểm) b) 0,125 điểm cho chất (0,125 x 10 = 1,25 điểm) c) 0,5 điểm cho chế phản ứng (0,5 x = 1,0 điểm) BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ 4.2 0,125 điểm cho chất (0,125 x 12 = 1,5 điểm) BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Hóa Học Hữu Cơ Câu 5: (4,25 điểm) 5.1 Từ benzen, chất hữu mạch hở, chứa không hai nguyên tử cacbon phân tử chất vô khác, viết sơ đồ tổng hợp hợp chất sau: 5.2 Các dẫn xuất dị vòng gắn thêm phần đường (cacbohiđrat) có khả kháng khuẩn số tế bào ung thư Cho sơ đồ tổng hợp 62 (dẫn xuất N-glycoside) 65 (dẫn xuất C-glycoside) qua giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Giai đoạn 2: Giai đoạn 3: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 10 Hóa Học Hữu Cơ a) Vẽ cấu trúc chất từ 61 đến 67 b) Đề nghị chế phản ứng 61 Ar–CH=C(CN)2 Hướng dẫn giải 5.1 1,0 điểm cho sơ đồ tổng hợp (1,0 x = 2,0 điểm) 5.2 a) 0,25 điểm cho chất (0,25 x = 1,75 điểm) Cấu trúc chất từ 61 đến 67: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 11 Hóa Học Hữu Cơ b) 0,5 điểm cho chế phản ứng Cơ chế phản ứng 59 Ar–CH=C(CN)2: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 12 ... AlCl3, thu hỗn hợp sản phẩm gồm 21 (C12H9Cl), 22 (C12H8Cl2), 23 (C12H7Cl3), 24 (C12H6 Cl4) 25 , 26 , 27 có cơng thức phân tử C 12 H5Cl5 Biết rằng, 20 ưu tiên vị trí ortho vịng có ngun tử clo thứ... AlCl3, thu hỗn hợp sản phẩm gồm 21 (C12H9Cl), 22 (C12H8Cl2), 23 (C12H7Cl3), 24 (C12H6 Cl4) 25 , 26 , 27 có công thức phân tử C 12 H5Cl5 Biết rằng, 20 ưu tiên vị trí ortho vịng có ngun tử clo thứ... chất từ 20 đến 27 b) Các chất 21 , 22 , 23 , 24 có đồng phân quang học hay khơng? Giải thích Nếu có, vẽ cặp đồng phân đối quang chất c) Hãy so sánh (có giải thích) khả raxemic hóa chất 25 , 26 , 27 Câu