Tài liệu Bài tập hóa học hữu cơ tập 2

[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 trư ờng Đại học L ời 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 t ư liệu khác nhau theo từng chuy ên 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 chuy ên đề. Vì là tài liệu tổng hợp lại các bài tập nằm trong các giáo trình, 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]). Copyright © 2010 [email protected] 1 Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trư ờng Đại học Part 1: AXIT CACBOXYLIC – ESTE O COOH O HOOC H C HO H3C CH3 C 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 COOH X 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 X 1, 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-2,3dicacboxylic. 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)? Copyright © 2010 [email protected] 2 Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trư ờng Đại học 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 O COOH OC COOH CO O COOH CO COOH COOH COOH COOH 3. Phản ứng của một đồng phân lập thể của X với NaOH: COONa COOH + 2H2O + 2NaOH COONa COOH Phản ứng của một đồng phân lập thể của Y với NaOH: COONa OC O + NaOH oc Copyright © 2010 [email protected] COONa + H 2O 3 Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trư ờng Đại học 4. MA = 0,3913/(12,7.0,100/1000) = 308 (g/ mol-1) Các phản ứng từ X đến A: I COONa I I2 -NaI COONa COONa O HCl -NaCl CO COOH O CO 5. Chuyển hóa A thành C: I COOH O O CO O CO + HI CO Phản ứng của C với nước O CO + 2 H 2O HO O CO 6. Cấu tạo của X là: HO COOH COOH COOH COOH 7. Chuyển hóa B thành A I I CO O +H O COOH 2 COOH I OH COOH HOOC –H O 2 O CO 8) Không, A và B không phải là các đồng phân không đối quang. Copyright © 2010 [email protected] 4 Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trư ờng Đại học 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. COOH CH3 H3 C OH S 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. COOC2H5 C6 H 5 COCl 1) CH 3 -SO 2 Cl/(C 2 H 5 )3 N 1.LiAlH 4   B   C(C12H 14O 3 )   D(C12H 13O 2 N) Pyridin 2.NaCN 2.H O  3 COOC2H5 1. KOH(aq) 2. CH 2N2 COOH 1. CH 3 -SO 2Cl/(C 2 H 5 )3 N ( aq )   F(C9 H14O 3S)  E 2.H O  2.CH COS -Cs + 1.NaOH 3 3 SH 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 n êu 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. V ẽ 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. Copyright © 2010 [email protected] 5 Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trư ờng Đại học 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 CH3 O CH3 CH3 S O O Cl OH N - CO2+Li 1. -S+Li 2. H+ COOH CH3 CH3 OH S Cl N BÀI GIẢI: 1. Công thức cấu tạo của các chất: O O CH 2O CH 2OH CH2O H2C CH2OH CH 2OH C B CH2OH C N D CH2S C CH3 O CH2CO2CH3 CH 2CO2CH3 E Copyright © 2010 [email protected] F 6 Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trư ờng Đại học 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 CH 2CO2H Với một đương lượng bazơ: CH 2SH CH2CO2CH2CH3 5. Công thức Lewis của sản phẩm dime: CH2S SCH2 H2 C CH 2 HO O O OH Bài 3: Nấm Aspergillus nidulans tạo ra hai lacton (este vòng) thơm A và B (C 10H10O4) 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 H3 C H 3C CO2CH3 O HO E Copyright © 2010 [email protected] I 7 Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trư ờng Đại học 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. Th ực hiện phản ứng Diels – Alder hợp chất H với dimetyl but – 2 –indioat J tạo thành K (C 15H20O6) 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 đ ược 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: OCH3 OCH3 OCH3 O H3 C H3 C H3 C HO A H3CO B O OH OH O O O HO O C OCH3 O H3 C H3 C H3 C HO H3 CO O H3CO D F E OCH3 OCH3 CO2CH3 CH3 CH3 H3CO H3CO H3C CO2CH3 O CO2CH3 G Copyright © 2010 [email protected] H I J 8 Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trư ờng Đại học OCH3 OCH3 H3C OCH3 H3C CO2CH3 CO2CH3 CO2CH3 H3CO H3CO K H3C CO2H CO2CH3 H3CO CO2H L OCH3 M OCH3 O H3C H3C O O H3CO H3CO O O N O 2. Công thức khác của B: OH H 3C O H 3CO 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 Br   B(C5H10O)   C(C5H 8O)   D   E   O G   H  I A Copyright © 2010 [email protected] 9 Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trư ờng Đại học 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 O O O Br C B A D O G E F * OH O OH O * O * H  Chất D có 2 đồng phân đối quang I  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 Copyright © 2010 [email protected] 10 Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trư ờng Đại học  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 H2 C OOC(CH2)7 C H HC OOC(CH2)7 C H C H (CH2)7CH3 cis H2 C cis H2 C C H C H C H (CH2)4CH3 OOC(CH2)18CH3 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 quang cis H2 C C H OOC(CH2)7 C H C H cis HC* H2 C b. OOC(CH2)7 C H (CH2)7CH3 H2 C cis C H C H (CH2)4CH3 OOC(CH2)18CH3 Các công thức cấu tạo và tên gọi của este metyl là: O (Z) - metyloctadec-9-enoat O O (9Z;12Z) - metyloctadec-9,12-dienoat O O O Copyright © 2010 [email protected] metyl octadecanoat 11 Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trư ờng Đại học c. Ozon phân S rồi tác dụng với Zn cho các andehit sau: O O nonal hexanal O O metan dicacbadehit O O metyl nonalat O d. Số mol KOH đã dùng nhiêu gấp 3 lần số mol triglixerit S n (S) = 10,0 = 11,29.10 -3 (mol) = 11,29 (mmol) ; VKOH = 3.n/V = 34,0 mL 885.402 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. Copyright © 2010 [email protected] 12 Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trư ờng Đại học 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 HO H2C COOH C COOH H2C COOH H2C H 2SO 4   4 C H2C COOH O + H2 O + CO 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 t hế buộc phải nằm ở vị trí para so với nhóm –OCH3. Như vậy công thức cấu tạo của chất A sẽ như sau: COOH H3CO COOH Vì A tạo được anhydrit nên hai nhóm -COOH buộc phải ở cùng phía so với liên kết đôi. c. Các đồng phân của A OCH3 COOH COOH axit-(E)-3-(2-metoxyphenyl)-2-pentendioic OCH3 COOH COOH axit-(Z)-3-(2-metoxyphenyl)-2-pentendioic Copyright © 2010 [email protected] 13 Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trư ờng Đại học HOOC H3CO COOH axit-(Z)-3-(4-metoxyphenyl)-2-pentendioic d. Hai sản phẩm khi cho A tác dụng với brom COOH COOH H Br HOOCH2C Br Br Br OCH3 1 H CH2COOH OCH3 2 Hai chất này là enantiome e. Cấu hình tuyệt đối tại các trung tâm lập thể COOH S H Br HOOCH2C Br Br Br OCH3 1 COOH R H S CH2COOH OCH3 2 f. Công thức cấu tạo các chất B và C CH2COOH O O CH2COOH HO O B O C g. 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. 5 OH 6 4 1 3 HO 2 OH Như vậy thì trong cùng điều kiện phản ứng thì lượng sản phẩm C luôn nhiều hơn B Copyright © 2010 [email protected] 14 Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trư ờng Đại học 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 A n-C 3H 7 Cl B baz HO SO Cl2 H 2 /Pd(C) HOCH 2CH2 N(C 2H 5) 2 C D 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 C 3H7Cl 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 S E Hãy chọn câu trả lời đúng BÀI GIẢI: 1. Công thức cấu tạo các chất từ A đến E: O O O 2N O 2N O O2 N OH OH H3 CH 2 CH 2CO HO H 3CH2 CH 2 CO B A C O O2 N Cl O H 2N OCH2 CH 2N(C 2 H5 )2 H 3 CH 2CH 2CO OCH 2CH2 N(C2 H 5) 2 H3 CH2 CH 2 CO D E 2. Công thức cấu tạo các sản phẩm: NO2 O O OH OH + O2 N OH OH 3. c Bài 8: Viết cơ chế của các phản ứng sau đây: Base a. C6 H 5COCl  CH 3CH 2OH   C6 H 5COOCH 2CH 3 acid b. CH 3CONH 2  H 2O  CH 3COOH  NH 4 Copyright © 2010 [email protected] 15 Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trư ờng Đại học BÀI GIẢI: a. Cơ chế phản ứng: Cl CH3CH2OH+ Cl C CH3CH2 + O C H O O Cl CH3CH2 O C OH - HCl CH3CH2 O C O b. Cơ chế: + CH3 C NH2 NH2 + OH H CH3 2 NH2 C CH3 NH2 + -H C OH H NH3+ + H CH3 O+ C OH + OH O H CH3 OH C OH CH3COOH + NH4+ OH 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. Copyright © 2010 [email protected] 16 Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trư ờng Đại học Bài 10: Sildenafil (một loại thuốc tăng lực) đ ược tổng hợp theo sơ đồ: O O OEt NH 2NH 2 A 1. M e 2SO 4, dd NaOH 2. NaOH, H 2O O o SOCl 2, DM F, toluen, 55 C, 6 h C B C o 50 C, 2 h H 2 (50 psi), 5% Pd/C D o dd NH 3, 20 C, 2 h HNO 3, H 2SO 4 E 0 EtOAc, 50 C, 4 h O O Et ClSO 3H, SOCl 2 OH t o phßng, 18 h CH 3- N G (N NH , H 2O H o 10 C , 2 h håi l­ u, 2 h, - N O Et HN N NH E , EtOAc K N L t o phßng, 70 h I NH CH 3 N N O I N) 2CO Pr Sildenafil O2 S N N CH 3 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 O O O OEt NH2NH2 O H N EtO 1. Me2SO4, dd NaOH N 2. NaOH, H2O O CH3 N HNO3, H2SO4 N 50oC, 2 h HO O CH3 N N HO O 2N A Pr SOCl2, DMF, toluen, 55 C, 6 h C O CH3 N N H 2N o o dd NH3, 20 C, 2 h OEt O 0 EtOAc, 50 C, 4 h H 2N Pr E OEt 10 C, 2 h H O2 S N G SO2Cl H N)2CO håi l­ u, 2 h , -N OH o OEt (N Pr O OH CH3-N NH , H2O to phßng, 18 h Pr CH3 N N H 2N H2 (50 psi), 5% Pd/C O OH ClSO3H, SOCl2 C O O 2N D OEt Pr B O O O OEt N N N NH N CH3 O N N NH Me O2 S N N CH3 Copyright © 2010 [email protected] I K O2 S N N CH3 17 Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trư ờng Đại học O H2N OEt K O E, EtOAc to phßng, 70 h CH3 N N N H N L O2 S Pr N CH3 2. Cơ chế từ [I] sang K (- ) O O OEt C O OEt N N O C N O N N O + N +H + CO2 + HN O2 S N N CH3 N N CH3 N + N -H O2 S N OEt N HN O2 S O N N CH3 Bài 11: Viết công thức cấu tạo của sản phẩm cuối (nếu có) từ các phản ứng sau: COOH + Br (I2, KI, NaHCO 3)   A H2N + CH B COOH CH3 BÀI GIẢI A là O O 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: CH(COOEt)2 O CH CH2 COOEt O O O C O O 1.OH,H 2O   2.H  EtOOC COOEt Ph O 3.t o Ph 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? Copyright © 2010 [email protected] 18 Bài tập Hóa Học Hữu Cơ – Tập 2 – Tài liệu dành cho sinh viên các trư ờng Đại học BÀI GIẢI: a. Các cấu trúc O EtO H H O O OEt C H O O EtO OEt EtO O OEt C H 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 li ên hợp và cộng hưởng este O H H O O CH3COCH2COOEt OEt H2C H3C A O OEt C H B H O H3C O OEt C H 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: O OH OH Br2 C COOH COOH + Br O O O H CO2 + Br -H + -H OH Br Br 2 Br Br + H Br 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 Br Copyright © 2010 [email protected] COOH 19