Upload
lamtu
View
215
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
Übungsaufgaben 1 „Synthese und Umwandlung von funktionellen Gruppen“ Wiederholung grundlegender Begriffe und Prinzipien 1) Definieren Sie den Begriff „Mesomere Grenzformel“. In der englischen Literatur spricht man von „resonance structure“. Eine gute Beschreibung der Modellvorstellung „Mesomerie“ und „Mesomere Grenzformel“ finden Sie z.B. in dem Buch von Carey und Sundberg, Teil A oder im Internet unter http://www.chem.ucla.edu/~harding/tutorials/resonance/draw_res_str.html und http://www.chem.ucla.edu/~harding/tutorials/resonance/imp_res_str.html. 2) Zeichnen Sie alle mesomeren Grenzformeln zu den angegebenen Formeln und kennzeichnen Sie jeweils diejenige, die am meisten zur Beschreibung der wahren Elektronenverteilung beiträgt.
CO32–
O O
N
O
O
O
CO N N“
NO+O O
O”
O
O
”
OH“
CH2N2NO2
”
O
O
a) b) c) d) e)
f) g) h) i) j)
k) l) m) n)
O
H
o)
p) q) r)
Synthese von Halogeniden 3) Jauch und Mitarbeiter (Eur. J. Org. Chem. 2003, 4752-4756) haben mit Boswelliasäure 1 im Rahmen einer Photo-Oxidation eine Wohl-Ziegler-Bromierung durchgeführt und ausschließlich Produkt 2 erhalten.
H
HO
COOH
H
H
HH
H
HO
COOH
H
H
BrH
NBS
Dioxan/H2O
RT/ quant.
1 2
1
Erklären Sie mit geeigneten Formeln oder Skizzen, warum nur das β-ständige H an C11 substituiert wird und nicht auch die beiden anderen möglichen H-Atome. Hinweis: machen Sie sich ein möglichst genaues Bild von 1 4) Formulieren Sie die Mechanismen der möglichen Nebenreaktionen bei der Wohl-Ziegler-Bromierung von E-3-Octen. 5) Herdeis und Mitarbeiter (Arch. Pharm. 326, 297 (1993)) haben bei der Synthese von Baikiain folgende Reaktion durchgeführt:
N
Ts
COOH
NBS
CH3CN / H2O
79%
N
Ts
BrO
O
Zeichnen Sie für das Produkt die dreidimensionale Struktur in perspektivischer Darstellung und geben Sie zwei denkbare Mechanismen für dessen Bildung an! 6) Rousseau und Mitarbeiter haben Iodolactonisierungen in Abhängigkeit von der Ringgröße des gebildeten Lactons untersucht.
2
COOH
( )n
" I+ "A + B N I N PF6
”
“
" I+ " = Welche beiden Produkte können prinzipiell entstehen? 7) Zur Synthese von Amphidinol 3 benötigten Rychnovsky et al. (Angew. Chem. 118, 7416 (2006)) das trans-Vinyliodid B, das sie aus dem Alkin A hergestellt haben. Welche Reagenzien werden dazu benötigt? Beachten Sie die Reihenfolge der Zugabe!
TIPSO
H
1)
2)
3)
TIPSO
I
A B
Übungsaufgaben 2 „Synthese und Umwandlung von funktionellen Gruppen“ Wiederholung grundlegender Begriffe und Prinzipien 9) Definieren Sie den Begriff „Tautomerie“ 10) Zeichnen Sie alle Tautomere zu folgenden Strukturen. O O
O
O
O O
ONO2a) b)
c) d)
e)N
O
f)N N
OHg) h)
Synthese von Halogeniden 11) Lee et al. (JACS 117, 8017 (1995)) führten folgende Reaktion durch:
O
O
TfOPh
H
BnOH
O
O
Cl3CPh
H
BnOH
CHCl3 / LDA
- 110 °C / 60%
THF / Et2O / HMPT
Formulieren Sie den Mechanismus! Warum wird die Reaktion bei –110 °C durchgeführt? 12) Welche Produkte entstehen?
3
Me3Si OHPBr3 / Py
Et2O / Rü ckfl.
OHPPh3 / I2
CH2Cl2
0° C bis RT
O
ClOH
Br
OTBDPS
PPh3 / I2
Imidazol
H
H
HO
COOMe
1) TsCl / Py
2) NaI / Aceton
2) NaI / Aceton
1) MsCl / NEt3
OBz
OH
13) Ugnen et al. (THL 39, 8089 (1998)) haben folgende Reaktionen („Finkelstein-Reaktionen an sp2-hybridisierten C-Atomen“) untersucht:
H3C
SCl
OO
H3C
SI
OO
NaI / Aceton
ClNaI / Aceton
keine Reaktion
Erklären Sie dieses Ergebnis! 14) C. M. Ireland et al. führten bei ihrer Totalsynthese von Neoamphimedin (J. Org. Chem. 72, 8501-8505 (2007)) folgende Reaktionssequenz durch:
4
Welche drei Reaktionen laufen hier ab? Formulieren Sie die Mechanismen der Schritte 1-3. Welches Endprodukt entsteht?
N
MeO
OMe
N
O
H
NO2 1) AcOH / H2SO4
H2O / Rückfluss
2) NaNO2 / 0 °C
3) CuCN / 50 °CN
MeO
OMe
NO2
NC
Übungsaufgaben 3 „Synthese und Umwandlung von funktionellen Gruppen“ Wiederholung grundlegender Begriffe und Prinzipien 15) Geben Sie die pKS-Werte folgender Substanzen oder Substanzklassen an.
a) HF b) R–COOH c)
O O
d) NH4+
e) OHR NO2 CH3OH R
O
R
O
OR H OH OH
H2 NH3
H
H
H
RR
f) g) h)
i) j) k) l)
m) n) o) p)
q) HH Hr) s) NEt3
H2O LDA LiHMDS DIPEA
DBU N H“
t)
u) v) w) x)
y) z)
Synthese von Halogeniden 16) Nennen Sie 10 verschiedene Schutzgruppen für Alkohole und geben Sie jeweils an, wie man sie einführt und abspaltet (jeweils mit ausführlichem Mechanismus). 17) Nennen Sie drei Reaktionen, bei denen Triphenylphosphinoxid als Nebenprodukt entsteht, mit Namen und ausführlichem Mechanismus. 18) Was müssen Sie berücksichtigen, wenn Sie Macrocyclen durch intramolekulare Cyclisierungsreaktionen herstellen wollen? 19) Nennen Sie drei verschiedene Methoden, wie Sie aus einem Alken ein Alkylhalogenid synthetisieren können. 20) Wie kann man aus einem Alken ein Vinylhalogenid erzeugen?
521) Wie können Sie Alkine in Vinylhalogenide überführen?
22) Benennen Sie folgende Verbindungen?
O
O O
O
O
O
O
O
O
O 23) Schreiben Sie die Strukturen für folgende Verbindungen hin! a) Crotonsäure b) o-Kresol c) Brenzkatechin d) Glycidester e) Propargylalkohol f) Acetophenon g) Adipinsäure h) Hünig-Base i) Mesitylen j) Glyoxal k) Allylalkohol l) Isoamylalkohol m) Hydrochinon 6
Übungsaufgaben 4 „Synthese und Umwandlung von funktionellen Gruppen“ Wiederholung grundlegender Begriffe und Prinzipien 24) Üben Sie „Elektronenschieben“, indem Sie in folgende Mechanismen alle Elektronenschiebepfeile einzeichnen (Tipp: insgesamt 23 Pfeile).
OH
Cl SO
OO
H
S
+
O
OCl
-
N
OSO
OCl
-NH+
OSO
O
Na+ I -
I O SO
O
-Na+
O
HHH
NLi +-
O
HH
- Li +
NH
I IO
IHH
I Li + -
–
NH+
N“
HO
H NOH
H
“ – H+ NOH
+ H+ NOH
H
“–
N
HO
H“
– H+O
10
25) Üben Sie „Elektronenschieben“, indem Sie für folgende einfache Reaktionen plausible Mechanismen formulieren!
OH
HBr
BrO
Cl
CH3NH2 O
N
H
O
O
EtOH / H+ O
OOEt
H
OO NaOEt
EtOH
O
a) b)
c) d)
26) Jean F. Normant et al. (Org. Synth. 74, 194-200 (1997)) haben folgende Reaktion durchgeführt:
H3C
O
O Et
NaI / HOAc
70 °C / 12 h
98%
I
H3C
COOEt H Schlagen Sie einen Mechanismus für diese Reaktion vor und erklären Sie den stereochemischen Verlauf! 27) G. Daidone und Mitarbeiter wollten mit Verbindung A eine Sandmeyer-Reaktion durchführen, um das Chlorid B herzustellen. Satt B haben sie die Verbindung C erhalten. Schlagen Sie einen Mechanismus für die Bildung von C vor.
NN
NPh
NH2
Me
Me
O
NN
NPh
Cl
Me
Me
ON
NPh
Me
N
O
ClH
Me
CuSO4 / NaCl
Ascorbinsäure
B A C
11
Übungsaufgaben 5 „Synthese und Umwandlung von funktionellen Gruppen“ SS 2011 Wiederholung grundlegender Begriffe und Prinzipien 28) a) Nennen Sie 15 Basen, die in der Organischen Chemie als Reagenzien verwendet werden. b) Nennen Sie 10 Säuren, die in der Organischen Chemie als Reagenzien verwendet werden. c) Nennen Sie 15 Lewis-Säuren, die in der Organischen Chemie verwendet werden. d) Nennen Sie 10 Nucleophile, die in der Organischen Chemie eingesetzt werden. e) Nennen Sie 10 Elektrophile, die in der Organischen Chemie eingesetzt werden. Synthese von Alkenen 29) Welche Produkte entstehen?
O
O
H2 / Pd / BaSO4
Chinolin
O
OH
OPMB
OH H
O
MOMO
H2 / Pd / BaSO4
Chinolin
AcOEt / 1-Hexen
2h / RT / 94%
OH1) 2,8 EtMgBr
2) 2,8 TMSCl
3) 1,1 eq. 1,4 M H2SO4 aq
OH
Me3Si
Red-Al
EtO2 / Tol.
RT
Me3Si OH
Me3Si BrPBr3 / Py
Et2O
Rückfluß
12
H
O OO
O
O
MeOPh
O OO
O
MeOPh
COOEt
Ph3PCH3
COOEt”
“
CH2Cl2 / RT / 91%
O
O
TBDMSO C10H21
OH
O
TBDMSO C10H21
COOEt
OHPh3P = CH - COOEt
O
O
P(OEt)2
O
O O OO O O
O
O
O O OO O O
O
OTBDMS
O
O
LiCl / DBU
89 %
OO
O
OTBDMS
O
H
13
OH
H
OH
Cl
Br
1) TIPSLi
TIPS
2) TBAF / THF
14
Übungsaufgaben 6 „Synthese und Umwandlung von funktionellen Gruppen“ Wiederholung grundlegender Begriffe und Prinzipien 30) a) Erklären Sie den Begriff „Hyperkonjugation“. b) Was ist „Phasentransferkatalyse“ ? c) Erklären Sie die Begriffe „Enantiomer“, „Diastereomer“, „meso-Form“, „Z/E-Isomerie“,
„Konstitution“, „Konfiguration“, „Konformation“ Synthese von Alkenen 31) Formulieren Sie die Mechanismen folgender Namensreaktionen (möglichst ohne im Skript nachzuschauen!): a) Lindlar-Hydrierung b) Peterson-Olifinierung c) Bamford-Stevens-Reaktion d) Corey-Winter-Reaktion e) Burgess-Reaktion f) Cope-Eliminierung g) Still-Gennari-Reaktion 32) Setzt man Epoxide mit Triphenylphosphin um, so erhält man Alkene. Schlagen Sie einen Mechanismus für diese Reaktion vor. Wie beeinflussen elektronische Effekte der Substituenten am Epoxid die Geometrie der neu gebildeten Doppelbindung? 33) Wie stellt man die Phosphonate, die man für Horner-Emmons-Reaktionen benötigt, her? Kann man damit auch die Still-Gennari-Phosphonate und die Ando-Phosphonate herstellen? Schlagen Sie alternative Methoden zur Darstellung aller drei Phosphonat-Typen vor! 34) Was muss man beim Umgang mit folgenden Reagenzien beachten? a) DMDO b) Burgess-Reagenz c) Martin-Reagenz d) starke Oxidationsmittel e) Raney-Nickel f) Lindlar-Pd g) NBS für Wohl-Ziegler-Reaktionen
Übungsaufgaben 7 „Synthese und Umwandlung von funktionellen Gruppen“ Wiederholung grundlegender Begriffe und Prinzipien 35) Formulieren Sie den Zusammenhang zwischen Konzentration und Reaktionsgeschwindigkeit
bei einer bimolekularen Reaktion. Annahme: eine bimolekulare Reaktion A + B C dauert 4 h bei [A] = [B] = 0,1 mol/L und liefert quantitative Ausbeute. Wie verändert sich die Reaktionszeit, wenn Sie die Menge des Lösungsmittels a) verdoppeln, b) verzehnfachen (jeweils bei gleich bleibenden Mengen der Edukte)? Welche Ausbeuten erwarten Sie, wenn Sie die Reaktionen mit den Lösungsmittelmengen a) und b) bereits nach 4 h aufarbeiten?
Synthese von Alkenen 36) Formulieren Sie die Mechanismen und die Produkte folgender Reaktionen. Welche von beiden
funktioniert leichter und warum?
OOO-(+)Menthyl
H
H
OTBDPS
HOOH
OO
(+)Menthyl-O OTBDPS
Oxidation
O
OO
(+)Menthyl-O OTBDPS
OO O-(+)Menthyl
H
H
OTBDPS
O
37) Sie haben folgende Reaktion durchgeführt:
O
H
COOMe(MeO)2P(O)
LiHMDS / THF / – 30 °C
Leider haben Sie im Verlauf Ihrer Synthese festgestellt, dass Sie für weitere Untersuchungen auch das 3-cis-2-trans-Isomer von obigem Produkt benötigen. Wie können Sie es herstellen?
15
38) Welches Produkt entsteht? Wie heißt die Reaktion?
16
HO
HOMeOOC O
OMeOOC OBn
H
H
O
8
OO
OMeOBn
PMBO
14
c oder
d
180 °C
39) Formulieren Sie ausführlich (mit allen Zwischenprodukten und dem Endprodukt) folgende
Reaktionen:
O1) Br2 / THF / 10 °C
2) HO-CH2-CH2-OH / pTsOH
3) KOtBu / DMSO
4) NBS / (PhCO)2O2
5) AgOAc / Et2O
OO
HO
H
OMOM1) NaI / Zn / DMF / 130 °C
2) 0,1 % H2SO4 in H2O / Aceton
3) H2 / Pd / C
4) LiAlH4
OH
1) Allylchlorid / KI / K2CO3
2) 185 °C / 5 d
3) Me2SO4 / NaOH
O
HO
1) Ac2O / Py
2) H2 / Pd / C
3) (CH2OH)2 / pTsOH / PhH
4) KOH / MeOH / H2O
5) a) NaH b) CS2 c) MeI
6) 250 °C
O O
1) KHMDS (1,05 eq.) / THF / -78 °C
2) TIPSCl / – 78 °C bis RT
3) LiAlH4 / Et2O / 0 °C bis RT
4) NIS / CH2Cl2 / – 40 °C
5) AgOTf / Lutidin / CH2Cl2 / 40 °C
6) Me2N–NH2 / AcOH cat. / EtOH / 79 °C
40) Füllen Sie die Kästchen aus! a)
OtBu1) nBuLi / THF / -78 C
2)
EtOOC
HO CH3
OtBu
HO CH3
OtBu
O
N
OH
HPh
HO CH3
N
OH
HPh
OtBu
17
Cl
O KI / CH3CN P(OMe)3
50 °C
1) NaH
2) AcNH SO2N3
1) NaOMe / THF
– 78 °C / 1h
2)
N BOC
COOtBu
tBuOOC
O
H
b)
Übungsaufgaben 8 „Synthese und Umwandlung von funktionellen Gruppen“ Wiederholung „Synthese von Alkenen“ 41) Nennen Sie 15 Reaktionen zum Aufbau von Doppelbindungen. 42) Nennen Sie 15 Reaktionen, die man mit Doppelbindungen durchführen kann (Sie können die
Substituenten frei wählen!). Wiederholung „Synthese von Alkinen“ 43) Nennen Sie 10 Reaktionen zum Aufbau von Dreifachbindungen. 44) Nennen Sie 10 Reaktionen, die man mit Dreifachbindungen durchführen kann (Sie können die
Substituenten frei wählen). 45) Welche Produkte entstehen?
N CHO
EtOOCH
OBn
OBn
1) CBr4 / PPh3
CH2Cl2 / RT
2) 2 eq BuLi
THF / -78 ° C
3) MeI / HMPT
THF / - 78 ° C
O
O
O
HO
C10H21
C C SiMe3Li
BF3 . OEt2
Welche Rolle spielt hier das BF3?
PhO2S SO2Ph
Br
OCO2Me
K2CO3 / DMF
60 ° C / 86 %
18
Synthese von Alkoholen 46) Welche Produkte entstehen bei folgenden Reaktionen? Formulieren Sie die Mechanismen dazu.
O OO
O
MeOPh
OOH
1) iPrMgCl
2) LiAlH4
OBn
OHO
S
S
nBuLi
O
O
N
O
OMe
H
NaBH4
MeOH / - 78 ° C
95 %
O
O O
OH
MgBr
THF / - 78 ° C
47) Lee und Mitarbeiter haben bei ihrer Synthese von Dactomelyn (JACS 117, 8017 (1995)) folgende Reaktion durchgeführt:
O
O COOEt
COOEt
Ph
3 eq. LiAlH4
3 eq. AlCl3
CH2Cl2 / Et2O / RT
OH
OH
BnO
HO
Schlagen Sie einen Mechanismus dafür vor!
19
48) Wie würden Sie folgende Umwandlungen durchführen (es handelt sich nicht nur um einstufige Umwandlungen!)?
NOBn
OBn
EtOOCN
OH
OH
EtOOC
H
H
H
OBzH
H
H
OH
H
H
H
OBzH
H
H
OH
H
H
H
OBzH
H
H
OH
HO
HO
HMeOOC
H
H
H
OH
OO
OHO
H
H H
H 20
O
O
HOHO
H
H H
H
O O
O
O OOH 49) Füllen Sie die Kästchen aus und schlagen Sie einen Mechanismus für die letzte Umwandlung vor.
Br
O
O
P
O
OO
MeOMeO
DIBALH
Et2O
0 °C
OPG
OPG
O
H
OO OMe
cat. Ph–Se–Li
OPGOO
OMe
HO
PG = Schutzgruppe. Welche Schutzgruppe würden Sie wählen? Begründung? Wie würden Sie diese Schutzgruppe wieder abspalten, ohne das Molekül zu zerstören?
21