Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny 2015. április 24. Név: E-mail cím: Egyetem: Szak: Képzési szint: Évfolyam: Pontszám:
Név: Pontszám: / 3 pont 1. feladat Egy C 4 H 10 O 3 összegképletű vegyület 0,1776 g-ja feleslegben vett CH 3 MgI-dal 84,1 cm 3 normál állapotú hidrogén gázt fejleszt. a) Hány aktív hidrogénatomot tartalmaz a vegyület? b) Rajzolja fel a vegyület szerkezeti képletét, ha tudjuk, hogy IR spektrumában nincs karbonilcsoport jelenlétére utaló jel, és 1 H NMR spektrumában 3 csúcs látható, melyek területaránya 1:2:2! a) A vegyület moláris tömege: 106 g/mol. 0,1776 g vegyület = 1,67 mmol 0,0841 dm 3 térfogatú H 2 = 3,433 mmol Aktív hidrogénatomok száma: 3,433 / 1,67 = 2 b) A keresett vegyület szerkezeti képlete:
Név: Pontszám: / 3 pont 2. feladat Az alábbi ábrán a kámfor természetben előforduló sztereoizomerje látható. a) Jelölje az ábrán csillaggal az aszimmetria centrumokat és adja meg ezek abszolút konfigurációt! b) A kámfornak csak két izomer formája ismert, mi ennek magyarázata? Az (R,S)- és (S,R)-konfigurációjú molekulák léteznek, az (R,R)- és (S,S)- konfigurációjú molekulák nem létezhetnek, hiszen a hídfőatomokon óriási gyűrűfeszültség alakulna ki.
Név: Pontszám: / 5 pont 3. feladat Az a)-e) kérdések az alábbi molekulára vonatkoznak: a) Hány sztereoizomerje van a molekulának? b) Ha tudjuk, hogy a gyűrű szubsztituensei cisz-térállásúak, akkor hány sztereoizomer lehetséges? c) Ha azt is tudjuk, hogy a butenil-csoport kettős kötése Z-konfigurációjú, akkor mennyi a lehetséges sztereoizomerek száma? d) Rajzolja fel a b) és c) állításoknak megfelelő sztereoizomereket, egyértelműen jelölve a térállásokat! e) Ha több szerkezet is lehetséges, akkor ezek között milyen kapcsolat áll fenn? a) 8 b) 4 c) 2 d) e) enantiomerek
Név: Pontszám: / 5 pont 4. feladat Rajzolja fel szaggatott vonal ék képlettel az alábbi reakciók kiindulási anyagait és termékeit! (Ha többféle térszerkezetű termék keletkezik, valamennyit le kell rajzolni.) a) mezo-hoch 2 CHCHCH 2 à HOCH 2 CHCHCO (oxidáció) b) (±)-CH 3 C(O)CHCH 3 à CH 3 CHCHCH 3 (H 2, Ni) a) A kiralitáscentrumot nem érintő reakció megy végbe, a CIP-szabály szerinti sorrend azonban megváltozik. O HO ox. HO HO O mezo (2R,3S) (2S,3S) (2R,3R) b) új kiralitáscentrum kiépülése, nincs királis indukció HO C H 3 CH3 O H 3 C CH 3 (R,R) (R) HO H 3 C O CH 3 C H 3 mezo CH3 (S) HO C H 3 CH3 (S,S)
Név: Pontszám: / 6 pont 5. feladat Az 1 D-aldohexóz nátrium-borohidrides redukciójával a 2 optikailag aktív cukoralkoholhoz jutunk. Az 1 vegyület Ruff-lebontása a 3 aldopentózt eredményezi, melynek salétromsavas oxidációja során az optikailag aktív 4 aldársavat kapjuk. Mi az 1-4 vegyületek szerkezeti képlete?
Név: Pontszám: / 6 pont 6. feladat Javasoljon mechanizmust az alábbi átalakulásra!
Név: Pontszám: / 6 pont 7. feladat Az alábbi kémiai átalakítások az a)-d) reagensek valamelyikével megvalósíthatók. Adja meg a két reakcióhoz szükséges reagenseket az alábbiak közül, valamint írja fel a megfelelő reakcióegyenleteket! a) (i) C 6 H 5 COO, CH 2 Cl 2 ; (ii) LiAlH 4, dietil-éter; (iii) H 2 O b) (i) NH 2 ; (ii) erős sav vagy PCl 5 c) NH 4, NH 4 Cl, H 2 O, reflux d) (i) N 2 H 4 (feleslegben); (ii) HNO 2, H 3 O +, 5 C d) b)
Név: Pontszám: / 8 pont 8. feladat Reakciómechanizmus-vizsgálatokhoz gyakran alkalmaznak izotóp-jelölt molekulákat (D, 14 C, 18 O). Ezen izotópok beépítésére általában 14 CH 3, D 2 O, illetve H 2 18 O vegyületeket alkalmaznak. Hogyan állítaná elő a következő jelzett molekulákat a fenti reagensek alkalmazásával? a) 14 CH 3 CH 2 b) C 6 H 5 14 CHO
Név: Pontszám: / 10 pont 9. feladat Az alkoholok hidroxilcsoportja tionil-kloriddal klórra cserélhető. A reakció ROS(O)Cl (klórszulfit) intermedieren keresztül megy végbe. Optikailag aktív vegyületből kiindulva az átalakulás piridin oldószerben inverzióval, éterben viszont retencióval játszódik le. Javasoljon mechanizmust, amellyel ez a tapasztalat értelmezhető.
Név: Pontszám: / 10 pont 10. feladat A C 20 H 21 O 4 N összegképletű alkaloid feleslegben alkalmazott hidrogén-jodiddal 4 mol CH 3 I képződése közben reagál. Az alkaloidot KMnO 4 -tal oxidálva először egy C 20 H 19 O 5 N összegképletű keton keletkezik, melynek további oxidációja az alábbi 1-4 komponensek elegyét eredményezi. Rajzolja fel az alkaloid szerkezeti képletét, valamint az említett reakciók egyenleteit! CO HOOC CO N CO HOOC N CO CO 1 2 3 4 A keresett alkaloid a papaverin. N Reakcióegyenletek: N HI HO HO N + 4CH 3 I N KMnO 4 N O
Név: Pontszám: / 12 pont 11. feladat Adja meg az 1-7 számmal jelölt vegyületek szerkezeti képletét az alábbi reakcióegyenletek alapján!
Név: Pontszám: / 12 pont 12. feladat Egy polipeptid antibiotikum szerkezetére vonatkozóan az alábbi ismeretekkel rendelkezünk: 1) A peptid hidrolízistermékei: Leu, Lys, Phe, Pro, Val (1:1:1:1:1 arányban), a peptidben található fenilalanin D-konfigurációjú. 2) Molekulatömege kb. 1171 g/mol. 3) A C-terminális aminosavra vonatkozó tesztek negatívnak bizonyultak. 4) Az N-terminális aminosav 2,4-dinitro-fluorbenzollal (DNP) való meghatározására tett kísérletek során az egyetlen termék: DNP-NH-CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 (NH 3 ) + COO - 5) A peptid részleges hidrolízisének termékei: Leu-Phe, Lys-Leu, Phe-Pro, Val-Lys, Phe-Pro-Val, Pro-Val-Lys, Val-Lys-Leu Kérdések: a) Mi a peptid összegképlete? b) Rajzolja fel a peptid szekvenciáját az aminosavak hárombetűs kódjainak felhasználásával! A keresett vegyület egy ciklopeptid (nincs C- és N-terminálisa), valamint a molekulatömeg alapján minden aminosav kétszer található meg a molekulában. Leu 2 Lys 2 Phe 2 Pro 2 Val 2 = (C 6 H 13 O 2 N) 2 + (C 6 H 14 O 2 N 2 ) 2 + (C 9 H 11 O 2 N) 2 + (C 5 H 9 O 2 N) 2 + (C 5 H 4 O 2 N) 2 10(H 2 O) = C 62 H 96 O 10 N 12 A részleges hidrolízisből kapott fragmensek alapján a szekvencia: -(Leu-Phe-Pro-Val-Lys-Leu-Phe-Pro-Val-Lys)-
Név: Pontszám: / 12 pont 13. feladat Adja meg az alábbi ábrán szereplő 1-6 vegyületek szerkezeti képletét!
Név: Pontszám: / 15 pont 14. feladat Javasoljon szintézisutat az alábbi 1 molekula előállítására, ha a szintézis során a jobb oldali keretben látható kiindulási anyagok állnak rendelkezésre! Írja fel a reakcióegyenleteket!
Név: Pontszám: / 15 pont 15. feladat A megadott spektrumok (IR, MS, 1 H NMR, 13 C NMR) egy C 7 H 12 O 4 összegképletű vegyülethez tartoznak. Rajzolja fel a vegyület szerkezeti képletét!
2,2-dimetilpentándikarbonsav
+1 feladat: A feladatok megoldása után kérjük, válaszoljon az alábbi kérdésekre! Melyik feladatot találta a legötletesebbnek? Melyik példából tanulta a legtöbbet? Melyik kérdés érte a legváratlanabbul?