Upload
hatruc
View
223
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 1
Olvasási idő: A verseny kezdete előtt kapsz 15 percet, hogy átnézd a
feladatsort tartalmazó icike-picike füzetecskét. Ez idő alatt se írni, se
számolgatni nem szabad, mert különben KIZÁRNAK a
versenyből. Az angol változatot bármikor elkérheted, hogy világossá
váljon a fordítás, ha valamit elcsesztünk volna.
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 2
Elméleti forduló
"A világot a kémia köti össze."
49. NEMZETKÖZI KÉMIAI DIÁKOLIMPIA Nakhon Pathom, THAIFÖLD
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 3
Általános instrukciók
Oldalak: Ez az elméleti fordulós füzetecske 53 oldalt és 11 feladatot tartalmaz.
Olvasási idő: A verseny kezdete előtt kapsz 15 percet, hogy átnézd a feladatsort
tartalmazó icike-picike füzetecskét. Ez idő alatt se írni, se számolgatni nem szabad,
mert különben KIZÁRNAK a versenyből. Az angol változatot bármikor elkérheted,
hogy világossá váljon a fordítás, ha valamit elcsesztünk volna.
Munkaidő: Összesen 5 órád van a feladatsor megoldására.
Start/Stop: A “Start” elhangzása után lehet kezdeni, és azonnal abba kell hagyni,
amikor a “Stop” elhangzik.
• Ha a “Stop” után 1 perccel még dolgozol, kizárnak a versenyből.
• Miután a “Stop” elhangzott, tedd a feladatlapot a borítékba és várj a helyeden!
A felügyelők szedik be a feladatlapot.
Válaszlapok: Minden eredményt és választ a válaszlap megfelelő helyére írj! Csak
tollal írt válaszokat értékelnek.
• Csak a kiadott tollat használd!
• A hátoldalakat használhatod firkálásra. Az itt lévő dolgokat nem fogják
értékelni.
Számológép: Csak a 49th IChO szervezőitől kapott számológép használható a
számításaidhoz.
Segítség kell? Ha segítségre van szükséged (pl. több ital, kaja, vagy WC-re akarsz
menni), integess az asztalodon lévő narancssárga IChO zászlóval.
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 4
Tartalomjegyzék
A kérdés
sorszáma Címe Oldal
Az
összpontszám
%-a
1 Propén előállítása heterogén katalízissel 5 6%
2 Kinetikus izotópeffektus (KIE) és a zéruspont-
energia (ZPE) 9 6%
3 Kémiai reakciók termodinamikája 15 6%
4 Elektrokémia 19 5%
5 Foszfát és szilikát a talajban 24 5%
6 Vas 29 6%
7 Kémiai kirakós 34 6%
8 Szilikagél felülete 40 5%
9 Út az ismeretlenbe 44 6%
10 Alkaloidok totálszintézise 47 7%
11 Kiralitás 52 2%
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 5
1. feladat: Propén előállítása heterogén katalízissel
Thaiföldön is gyártanak amúgy propént.
A rész
Propént elő lehet állítani propán heterogén katalizátor jelenlétében végzett közvetlen
dehidrogénezésével is, de ez a reakció jellege miatt nem gazdaságos.
Adatok: Hköt(C=C) = 1,77∙Hköt(C-C), Hköt(H-H) = 1,05∙Hköt(C-H), és
Hköt(C-H) = 1,19∙Hköt(C-C), ahol Hköt a jelzett kémiai kötés átlagos kötési entalpiáját jelenti.
1-A1) Mennyi a propán közvetlen dehidrogénezésének entalpiaváltozása? Írd le a számításod
menetét, és a választ Hköt(C-C)-ben fejezd ki!
Számításaid:
1. feladat A B C
Össz. A1 A2 A3
Max. 4 1 2 7 6 20
Eredmény
1.feladat
Az összes 6%-a
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 6
1-A2) Adott hőmérsékleten nehéz nyomásnöveléssel növelni a propén mennyiségét. Melyik
törvény vagy elv tudja ezt a legjobban megmagyarázni? Válaszd ki a megfelelő választ
egyetlen karikába tett “✓” jellel!
⃝ Boyle-törvény
⃝ Charles-törvény
⃝ Dalton-törvény
⃝ Raoult-törvény
⃝ Le Chatelier-elv
1-A3) Egy egyensúlyban levő rendszerből indulunk ki. Az 1-A1) kérdést figyelembe véve,
melyik sor(ok)ban vannak helyes előjel(ek) a propén közvetlen dehidrogénezési reakciója
esetén? Válaszd ki a megfelelő válasz(oka)t karikába tett “✓” jellel!
H S G T*
⃝ - + + alacsonyabb
⃝ - + - magasabb
⃝ - - + alacsonyabb ⃝ - - - magasabb
⃝ + + + alacsonyabb
⃝ + + - magasabb
⃝ + - + alacsonyabb
⃝ + - - magasabb
⃝ A fentiek közül egyik sem
* A hőmérséklet a kezdeti hőmérséklethez képest, azonos parciális nyomások mellett
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 7
B rész
Nagy mennyiségű propén előállítására jobb reakció az oxidatív dehidrogénezés (ODH)
molekuláris oxigéngázzal, olyan szilárd katalizátorok jelenlétében, mint pl. a vanádium-
oxidok. Bár ez a típusú reakció még intenzív kutatás alatt áll, a propén ipari méretű
előállításában nagyon ígéretes.
1-B) A propán fogyásának eredő reakciósebessége:
283
8
OoxHCred
HC
pk
p
pk
p
1r
3 ,
ahol kred a fém-oxid katalizátor propán általi redukciójának és kox a katalizátor molekuláris
oxigénnel való oxidációjának sebességi állandója, p pedig a standard nyomás, vagyis 1 bar.
Néhány kísérletben azt találták, hogy a katalizátor oxidációjának reakciósebessége 100 000-
szerese a propán oxidációjának a vizsgált körülmények között.
A tapasztalati sebességi törvény 600 K-en p
pkr
HC
obsHC3
3
8
8 , ahol a kobs a tapasztalati sebességi
állandó (0,062 mol s−1). A katalizátort tartalmazó reaktoron folyamatosan áramoltatják
keresztül a propánt és az oxigént 1 bar össznyomáson, melyből a propán parciális nyomása
0,1 bar. A propén parciális nyomását elhanyagolhatod. (Ígéretes ipari termelés! - a fordító
megjegyzése) Számítsd ki a kred és kox értékeket!
Számításaid:
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 8
C rész:
A fém-oxid katalizátor felületén található oxigénatomok szolgálnak az oxidatív
dehidrogénezés (ODH) aktív helyeiként. Jelölje a red* a redukált aktív helyet, míg O(s) az
oxigénatomot a katalizátor-felületen. A katalizátor jelenlétében az ODH-ra javasolt egyik
reakciómechanizmus a következőképpen írható fel:
C3H8(g) + O(s) 1k C3H6(g) + H2O(g) + red* (1)
C3H6(g) + 9O(s) 2k 3CO2(g) + 3H2O(g) + 9red* (2)
O2(g) + 2red* 3k 2O(s) (3)
Legyen összesen számahelyek aktív az
számahelyek redukált , ekkor a sebességi egyenlet a fenti 3 lépésre így
írható fel:
)1(8311 HCpkr ,
)1(6322 HCpkr , és
233 Opkr .
1-C) Feltéve, hogy az oxigénatomok mennyisége állandó marad a reakció bármely
időpontjában, add meg -t a k1, k2, k3, 83HCp ,
63HCp , és 2Op függvényeként.
Számításaid:
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 9
2. feladat: Kinetikus izotópeffektus (KIE) és a zéruspont-energia (ZPE)
A ZPE és KIE számítása
A kinetikus izotópeffektus (KIE) jelensége során megváltozik a reakció sebességi
állandója, ha egy résztvevő atom annak izotópjára cserélődik ki. A KIE segítségével
kideríthető, hogy a reakcióban egy adott hidrogénatommal alkotott kötés felhasad-e. A
harmonikus oszcillátor modell segítségével megbecsülhető a C-H és C-D kötések
felhasításának reakciósebessége közötti különbség. (D = H12 ).
A harmonikus oszcillátor modell alapján a rezgési frekvencia ()
k
2
1 ,
ahol k az erőállandó és a redukált tömeg.
A molekula rezgési energiaszintjei
2
1hnEn
,
ahol n a rezgési kvantumszám, aminek a lehetséges értékei 0, 1, 2, ... A legalacsonyabb rezgési
szint (En , ha n= 0) energiája a zéruspont-energia (ZPE).
2-A1) Számítsd ki a C-H és a C-D kötés redukált tömegét (CH és CD) atomi tömegegységben!
Tételezd fel, hogy a deutérium tömege pontosan kétszerese a hidrogénének!
Számolás:
[Ha nem ment, később használd a CH = 1,008 és CD = 2,016 értékeket. Ezek a számok nem
biztos, hogy közel vannak a helyes értékhez.]
2. feladat A
Össz. A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
Max. 2 2 7 3 3 1 5 1 24
Eredmény
2. feladat
Az összes 6%-a
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 10
2-A2) A C-H nyújtási rezgés és a C-D nyújtási rezgés erőállandója (k) ugyanaz, és a C-H
nyújtás frekvenciája 2900 cm−1. Mi a C-D nyújtás frekvenciája (cm−1 egységben)?
Számolás:
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 11
2-A3) A 2-A2) kérdésben kapott C-H és C-D nyújtási frekvenciák segítségével számítsd ki a
C-H és C-D nyújtások zéruspont-energiáját (ZPE) kJ mol−1 egységben!
Számítások:
[Ha nem ment, később használd a ZPECH = 7,23 kJ/mol és ZPECD = 2,15 kJ/mol értékeket.
Ezek a számok nem biztos, hogy közel vannak a helyes értékhez.]
Kinetikus izotópeffektus (KIE)
A zéruspont-energiákban fennálló különbségek miatt egy hidrogént tartalmazó
vegyület és a deuteriumtartalmú párja várhatóan más reakciósebességgel reagál.
A C-H és a C-D kötés disszociációja során a két átmeneti állapot és a termékek
energiája megegyezik. Tehát az izotópeffektust az határozza meg, hogy a C-H és a C-D kötések
zérusponti energiája (ZPE) eltér.
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 12
2-A4) Számítsd ki, hogy mennyi a különbség a C-D kötés és a C-H kötés disszociációs
energiái között ( CHCD BDEBDE ) kJ mol−1 egységben!
Számítás:
2-A5) Tételezd fel, hogy a C-H/C-D kötés disszociációja esetén az aktiválási energia (Ea)
gyakorlatilag megegyezik a kötések disszociációs energiájával. Az Arrhenius összefüggés A
tényezője a C-H és a C-D kötés disszociációjára is ugyanaz. Számítsd ki a reakciósebességi
állandók hányadosát a C-H/C-D kötések disszociációs folyamataira (kCH/kCD) 25 oC-on!
Számítás:
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 13
KIE a reakciómechanizmusok felderítésében
A deuterált és a nem-deuterált difenilmetanol krómsav feleslegével végzett oxidációját
vizsgálták.
2-A6) A C0 a difenilmetanol (deuterált vagy nem-deuterált) kezdeti koncentrációja, Ct pedig a
koncentrációja t idő eltelte után. A kísérletekből két grafikont kaptak (2a és 2b ábra). Ezekből
az első rendű folyamat reakciósebességi állandója meghatározható.
2a. ábra 2b. ábra
Melyik grafikon ábrázolja a deuterált és melyik a nem-deuterált difenilmetanol oxidációját?
Tegyél pipát “✓” az egyik körbe mindkét sorban!
A nem-deuterált difenilmetanol oxidációja: ⃝ 2a ⃝ 2b
A deuterált difenilmetanol oxidációja: ⃝ 2a ⃝ 2b
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
0 100 200 300 400 500
ln (
C0/C
t)
Time / min
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
0 15 30 45 60 75 90
ln (
C0/C
t)
Time / min
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 14
2-A7) Határozd meg kCH, kCD értékét (min−1 egységben), és a kettő hányadosát (kCH/kCD) erre a
reakcióra a 2-A6) kérdés grafikonjai segítségével!
Számolás:
2-A8) A reakció feltételezett mechanizmusa a következő:
A 2-A6) és 2-A7) pontban kiderítettek alapján melyik lépés a sebességmeghatározó?
Tegyél pipát “✓” az egyik körbe!
⃝ (1)
⃝ (2)
⃝ (3)
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 15
3. feladat A B Összes
A1 A2 A3
Max. 7 3 8 6 24
Eredmény
3: feladat. Kémiai reakciók termodinamikája
A. rész
A vegyipar szén-monoxid és hidrogén keverékéből cink-oxid/réz-oxid katalizátorral
gyárt metanolt:
CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g).
A három gáz standard képződési entalpiája (Hko) és abszolút entrópiája (So)
szobahőmérsékleten (298 K) és 1 bar standard nyomáson:
Gáz Hko (kJ mol−1) So (J K−1 mol−1)
CO(g) -111 198
H2(g) 0 131
CH3OH(g) -201 240
3-A1) Számítsd ki Ho, So, Go, és Kp értékét a reakcióra 298 K-en!
Számítás:
Ho = ………..……… kJ mol−1
So = ………….…….. J K−1 mol−1
Go = ………..………. kJ mol−1
Kp = ….…………….
Ha nem tudod kiszámítani Kp-t 298 K-en, később használd a Kp = 9 × 105 értéket!
3. feladat
Az összes 6%-a
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 16
3-A2) Egy ipari reaktor 600 K-en működik. Számítsd ki Kp értékét ezen a hőmérsékleten, ha
Ho és So hőmérséklettől függetlennek vehető!
Számítás:
Kp = ………………………..
Ha nem tudod kiszámítani Kp-t 600 K-en, később használd a Kp = 1,0×10−2 értéket!
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 17
3-A3) Az ipari reaktorba 2,00 mol H2 : 1 mol CO keverési arányú gáz áramlik be. A methanol
móltörtje a reaktorból távozó gázban 0,18. Tételezd fel, hogy reaktorban beáll az egyensúly!
Mi az össznyomás a 600 K-en működő reaktorban?
Számítás:
Össznyomás = ………………………. bar.
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 18
Part B.
3-B) Vegyük az alábbi zárt rendszert 300 K-en. A két edényt egy zárt, elhanyagolható térfogatú
szelep köti össze. A két edényben ugyanazon a P nyomáson 0,100 mol argon és 0,200 mol
nitrogén van. Az edények térfogata (VA és VB) van akkora, hogy a gázok ideális gáznak
tekinthetők.
A szelep lassú kinyitása után a rendszer eléri az egyensúlyt. A kapott keverék ideális elegynek
tekinthető. Számítsd ki a szabadentalpia megváltozását ( G ) a folyamatban 300 K-en!
Számítás:
G = ………..………. J
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 19
4. feladat
(5%)
A Összes
A1 A2 A3 A4
Max. 4 1 5 6 16
Eredmény
4. feladat: Elektrokémia
A) rész: Galváncella (A B részt ne keresd, mert az nincs!)
A kísérletet 30,00 ºC-on végezzük. A galváncella egyik félcellája egy hidrogénelektród
[Pt(s)│H2(g)│H+(aq)], amelyben egy pufferoldatba mártott platinaelektródra nagy nyomású
hidrogéngázt vezetünk. Ezt a félcellát egy olyan félcellával kapcsoljuk elemmé, melyben egy
fémlemez (M) ismeretlen koncentrációjú M2+(aq)-ionokat tartalmazó oldatba merül. A két
félcellát az 1. ábrán látható módon sóhíddal kötjük össze.
Megjegyzés: A standard redukciós potenciálokat az 1. táblázat tartalmazza.
1. ábra A galváncella
4. feladat
Az összes 5%-a
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 20
1. táblázat Standard redukciós potenciálok (298–308 K tartományban jók)
Félcella reakció E๐ (V)
Ba2+(aq) + 2e− Ba(sz) -2,912
Sr2+(aq) + 2e− Sr(sz) -2,899
Ca2+(aq) + 2e− Ca(sz) -2,868
Er2+(aq) + 2e− Er(sz) -2,000
Ti2+(aq) + 2e− Ti(sz) -1,630
Mn2+(aq) + 2e− Mn(sz) -1,185
V2+(aq) + 2e− V(sz) -1,175
Cr2+(aq) + 2e− Cr(sz) -0,913
Fe2+(aq) + 2e− Fe(sz) -0,447
Cd2+(aq) + 2e− Cd(sz) -0,403
Co2+(aq) + 2e− Co(sz) -0,280
Ni2+(aq) + 2e− Ni(sz) -0,257
Sn2+(aq) + 2e− Sn(sz) -0,138
Pb2+(aq) + 2e− Pb(sz) -0,126
2H+(aq) + 2e− H2(g) 0,000
Sn4+(aq) + 2e− Sn2+(aq) +0,151
Cu2+(aq) + e− Cu+(aq) +0,153
Ge2+(aq) +2e− Ge(sz) +0,240
VO2+(aq) + 2H+(aq) +e− V3+(aq) + H2O(f) +0,337
Cu2+(aq) + 2e− Cu(sz) +0,340
Tc2+(aq) + 2e− Tc(sz) +0,400
Ru2+(aq) + 2e− Ru(sz) +0,455
I2(sz) + 2e− 2I−(aq) +0,535
UO22+(aq) + 4H+(aq)+ 2e− U4+(aq) + 2H2O(f) +0,612
PtCl42−(aq) + 2e− Pt(sz) + 4Cl−(aq) +0,755
Fe3+(aq) + e− Fe2+(aq) +0,770
Hg22+(aq) + 2e− 2Hg(f) +0,797
Hg2+(aq) + 2e− Hg(f) +0,851
2Hg2+(aq) + 2e− Hg22+(aq) +0,920
Pt2+(aq) + 2e− Pt(sz) +1,180
MnO2(sz) + 4H+(aq) + 2e− Mn2+(aq) + 2H2O(f) +1,224
Cr2O72−(aq)+ 14H+(aq) +
6e− 2Cr3+ (aq) + 7H2O (f) +1,360
Co3+(aq) + e− Co2+(aq) +1,920
S2O82−(aq) + 2e− 2SO4
2−(aq) +2,010
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 21
4-A1) Ha az egész galváncellára a reakcióhányados értéke (Q, definícióját lásd alább)
30,00 ๐C-on 2,18 · 10−4, akkor az elektromotoros erő +0,450 V. Számítsd ki a fémelektród
standard redukciós potenciálját (E๐) és azonosítsd az „M” fémet!
Megjegyzés: QRTGG o ln
Számításaid:
M standard redukciós potenciálja ……....………..………V
(Három jeggyel a tizedesvessző után.)
Ezért, az „M” fém a …………..………
4-A2) Írd fel a galváncellában spontán végbemenő redoxireakció rendezett egyenletét!
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 22
4-A3) A cellában lévő (l. 1. ábra) M2+(aq) oldat ismeretlen koncentrációját jodometriás
titrálással határozhatjuk meg. Egy lombikban a M2+(aq) tartalmú oldat 25,00 cm3-es
részletéhez feleslegben KI-ot adunk. A végpontig 25,05 cm3 0.800 mol·dm–3 nátrium-
tioszulfát-oldat szükséges. Írj fel minden redoxireakciót, amelyik ezzel a titrálással
kapcsolatos, és határozd meg az oldat M2+(aq)-koncentrációját!
Számításaid:
Az M2+(aq)-oldat koncentrációja ……….………mol dm−3
(Válaszolj három jeggyel a tizedesvessző után!)
Ha nem bírtál eredményre jutni, a továbbiakban egy 0,950 mol dm–3-es M2+-koncentrációval
számolj!
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 23
4-A4) Ha az 1. ábrán látható félcellában a hidrogéngáz nyomása 0,360 bar, és a platinaelektród
egy olyan pufferoldat 500 cm3-ébe merül, amely 0,050 mol tejsavat (HC3H5O3) és 0,025 mol
nátrium-laktátot (C3H5O3Na) tartalmaz, akkor a galváncella elektromotoros ereje +0,534 V.
Számítsd ki 30,00 ๐C-on a pufferoldat pH-ját és a tejsav savállandóját (Ks)!
A pufferoldat pH-jának kiszámítása:
A pufferoldat pH-ja ……………………………………
(2 jeggyel a tizedesvessző után)
Ha ezt is képtelen lettél volna kiszámítani, akkor egy 3,46-os pH-értékkel kellene tovább
számolnod.
A tejsav savállandójának (Ks) kiszámítása:
A tejsav savi disszociációs állandója ……………………………………
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 24
5. feladat A
B C
D Össz
A1 A2 C1 C2
Max 1 1 3 1 2 2 10
Eredmény
5. feladat: Foszfát és szilikát a talajban
A foszfor talajbeli eloszlását és mobilitását általában savas vagy lúgos reagensekkel végzett
kioldásokkal tanulmányozzák. Egy talajmintát a következőképpen analizáltak:
A rész: A teljes foszfátion- (PO43−) és szilikátion- (SiO4
4−) tartalom meghatározása
Egy 5,00 g-os talajmintát olyan reagenssel tártak fel, amely a teljes foszfor- és
szilíciumtartalmat oldatba viszi, majd 50,0 cm3-re hígították. A kapott oldatból meghatározták
a teljes foszfor- és szilíciumtartalmat. A foszfortartalom 5,16 mg∙dm−3, míg a szilícium-
tartalom 5,35 mg∙dm−3 volt.
5-A1) Számítsd ki 1,00 g talajminta foszfáttartalmát mg-ban!
Számításod:
1 g talaj ____________________mg PO43−-ot tartalmaz. (a tizedesvessző után 3 értékes jegyre)
5-A2) Számítsd ki 1,00 g talajminta szilikáttartalmát mg-ban!
Számításod:
1 g talaj ______________________ mg SiO44−-ot tartalmaz. (a tizedesvessző után 3 értékes jegyre)
5. feladat
Az összes 5%-a
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 25
B rész: A növények számára felvehető PO43− meghatározása savas kioldással
Foszfátiont az ún. molibdénkék-módszerrel lehet például meghatározni, ahol egy mól
foszfátion egy mól molibdénkék vegyületté alakul. Ezt a módszert használták a savas kioldás
analíziséhez. Abszorbanciát (A) és transzmittanciát (T) mértek 1,00 cm-es küvettával 800 nm-
en, ahol a molibdénkék vegyület moláris extinkciós koefficiense 6720 dm3∙mol−1 ∙cm−1 .
A transzmittancia és az abszorbancia a következő egyenletekkel adható meg:
T = I / Io
A = log (Io / I)
ahol I az áteresztett, Io pedig a beeső fény intenzitása.
5-B1) A műszer nullázására (nulla abszorbancia beállítására) egy 7,5∙10−5 mol dm−3
molibdénkék oldatot használtak referenciaoldatként (ez a szokásos eljárás, ha a minta nagy
koncentrációban tartalmaz foszfátiont). A kioldással nyert mintaoldatra kapott transzmittancia
pedig 0,55 volt. Számítsd ki a mintaoldat foszfátion-koncentrációját (mol dm−3)!
Számításod:
Az ismeretlen foszfátion-koncentrációja _________________________________mol∙dm−3
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 26
C rész: PO43− és SiO4
4− -koncentráció meghatározása lúgos talajkivonatban
A foszfátion és a szilikátion is reagál lúgos közegben molibdátionnal, sárga foszfomolibdát és
szilikomolibdát képződése közben. Ezeket aszkorbinsavval redukálva az élénk színű
molibdénkék vegyületeket lehet kapni. Mindkét komplex abszorpciós maximuma 800 nm-en
található. Foszfátion meghatározásakor a szilikátion zavaró hatását borkősav hozzáadásával
tudjuk megszüntetni.
Foszfátion esetén két kalibráló egyenest vettek fel, az oldataik egyikét kezelték borkősavval, a
másikat nem. A szilikátionok esetén csak borkősavas kezelés nélkül vettek fel egy kalibráló
egyenest. A következő lineáris összefüggéseket kapták:
Körülmény Kalibráló egyenes egyenlete
Foszfátion borkősavval és anélkül y = 6720x1
Szilikátion borkősav nélkül y = 868x2
y a 800 nm-en mért abszorbancia,
x1 a foszfátionok koncentrációja mol∙dm−3-ben,
x2 a szilikátionok koncentrációja mol∙dm−3-ben.
A talajkivonatra mért abszorbancia (800 nm-en) borkősavas kezelés esetén 0,267, borkősavas
kezelés nélkül 0,510 volt.
5-C1) Számítsd ki a foszfátionok koncentrációját mol∙dm−3 -ben a lúgos talajkivonatban és
számítsd át mg foszfor ∙dm−3 értékre!
Számításod:
A PO43− koncentrációja :_______________________ mol∙dm−3 (a tizedesvessző után 2 értékes jegyre)
A P koncentrációja :_________________________ mg∙dm−3 (a tizedesvessző után 2 értékes jegyre)
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 27
5-C2) Számítsd ki a szilikátionok koncentrációját mol∙dm−3 -ben a lúgos talajkivonatban és
számítsd át mg szilícium ∙dm−3 értékre!
Számításod:
A SiO44− koncentrációja :______________________ mol∙dm−3 (a tizedesvessző után 2 értékes jegyre)
A Si koncentrációja :_________________________ mg∙dm−3 (a tizedesvessző után 2 értékes jegyre)
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 28
D rész: Ammónium-foszfomolibdát dúsítása
Ammónium-foszfomolibdát (NH4)3PMo12O40) vegyületet tartalmazó, 100 cm3-es vizes oldatot
extraháltak 5,0 cm3 szerves oldószerrel. A megoszlási hányados (Kow) defíníció szerint a vegyület
szerves fázisban (co) és vizes fázisban (cw) lévő koncentrációjának aránya. Az ammónium-
foszfomolibdátra ez a Kow megoszlási hányados 5,0. Az ammónium-foszfomolibdát moláris
abszorpciós koefficiense a szerves fázisban 5000 dm3∙mol−1∙cm−1.
5-D) Számítsd ki az eredeti vizes mintaoldat foszfortartalmát (mg-ban), ha a szerves fázis
abszorbanciája 0,200. Az optikai úthossz továbbra is 1,00 cm.
Számításaid:
A teljes P-tartalom az eredeti vizes oldatban: _____________________________mg
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 29
6. feladat
(6%)
A B C Össz
A1 A2 B1 B2 B3 C1 C2
Max. 3 8 4 3.5 5 2 4 29.5
Eredmény
6. feladat: Vas
A) rész
A tiszta vas könnyen oxidálódik, ami korlátozza felhasználását. Az X egyike azon ötvöző
elemeknek, amelyek megnövelik a vas oxidációval szembeni ellenállóképességét.
6-A1) Néhány információ az X elemről:
(1) Az első ionizációs energia befektetésekor az n1, l1 kvantumszámú (n1 = 4 – l1) elektron
távozik.
(2) A második ionizációkor az n2, l2 kvantumszámú (n2 = 5 – l2) elektron távozik.
(3) X relatív atomtömege kisebb, mint a vasé.
Melyik az X elem?
(A megfelelő vegyjellel válaszolj!)
6. feladat
Az összes 6%-a
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 30
6-A2) Az Fe és az X is tércentrált köbös rácsban kristályosodik. Ha a Fe atomokat merev
gömböknek képzeljük, az egy elemi cella belsejében lévő vasatomok térfogata 1,59 · 10–23 cm3.
Az X elem elemi cellájának térfogata pedig 0,0252 nm3. Szilárd oldatként viselkedő
helyettesítési ötvözet akkor keletkezik, ha R = (|𝑅𝑋−𝑅𝐹𝑒|
𝑅𝐹𝑒) · 100 kisebb vagy egyenlő, mint 15,
itt RX és RFe rendre az X és a Fe atomsugara. Képes-e X és a vas szilárd oldatként viselkedő
helyettesítési ötvözetet képezni? A számításaidat is írd le! Nem kapsz semmit, ha az
eredményt számítás nélkül adod meg! A gyengébbek kedvéért a gömb térfogata: 4/3r3.
Válasz (Jelöld ✓-val a megfelelő négyzetben.)
Igen (R 15) Nem (R > 15)
Számításaid:
RFe = ...…………...…..nm RX = ………………….nm R = ……………..…..
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 31
B) rész
A természetes vizekben a vas Fe(HCO3)2, azaz Fe2+ és HCO3– ionok formájában van jelen. A
vas vízből való eltávolítására a Fe(HCO3)2-t oxidálják és oldhatatlan Fe(OH)3-dá alakítják,
amely kiszűrhető az oldatból.
6-B1) A Fe2+ lúgos oldatban KMnO4-tal oxidálható, és Fe(OH)3, valamint MnO2 csapadék
keletkezik. Írd fel ennek a lúgos oldatban végbemenő reakciónak a rendezett ionegyenletét!
Ilyen körülmények között a HCO3-ionok CO3
2-tá alakulnak. Írd le ennek a lúgos oldatban
lezajló reakciónak a rendezett ionegyenletét!
6-B2) Az A egy lehetséges oxidálószer. A kovalens vegyület, molekulája 2-nél több atomot
tartalmaz, és egy kétatomos halogénmolekula (Q2) és NaQO2 alábbi módon felírt reakciójával
állítható elő.
1Q2 + xNaQO2 yA + zNaQ itt x+y+z ≤ 7
x, y és z a rendezett egyenlet sztöchiometriai számai.
A hidrogénből és halogénből álló biner vegyületek közül HQ-nak van a legalacsonyabb
forráspontja. Azonosítsd Q-t!
Tudjuk, hogy A-ban van párosítatlan elektron. Rajzold le A egy olyan Lewis-szerkezetét,
amelyben minden atomon 0 a fiktív töltés!
(Vegyjeleket írj!)
Q = ……………........
Az A vegyület Lewis szerkezete:
Milyen A molekula alakja? (Jelöld ✓-val a megfelelő négyzetben.)
egyenes V-alakú gyűrűs tetraéderes síkháromszöges más
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 32
6-B3) A D vegyület egy bomlékony oxidálószer, amelyet szintén lehet a Fe(HCO3)2
természetes vizekből való eltávolítására használni. Ez a G, Z elemeket és a hidrogént
tartalmazza, benne Z oxidációs száma +1. Ebben a vegyületben a hidrogén a két másik elem
közül a nagyobb oxidációs számú atomjához kapcsolódik. Néhány információ a G és Z
elemről:
(1) G normál körülmények között kétatomos, G2 molekulákat alkot.
(2) Z atomja egy protonnal kevesebbet tartalmaz, mint egy E elemé. E
standardállapotban gáz, Z2 egy illékony szilárd anyag.
(3) Az EG3 molekula piramis alakú.
Azonosítsd a G és Z elemet, és rajzold fel D szerkezetét a térszerkezetével együtt.
(Vegyjeleket írj!)
G = …….………….…… Z = ……………….…..
D molekula szerkezete:
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 33
C) rész
A 59Fe egy orvosi használatra gyártott izotóp, amelyet a lép vasanyagcseréjének vizsgálatára
használnak. Ez az izotóp a következőképpen bomlik 59Co atommá:
𝐹𝑒2659 𝐶𝑜27
59 + a + b (1)
6-C1) Mi az a és a b az (1) egyenletben? (Jelöld ✓-val a megfelelő cellákban!)
proton neutron béta pozitron alfa gamma
6-C2) Ha a 59Fe izotóp 178 napig bomlik az (1) egyenlet szerint, akkor a 59Co és 59Fe mólaránya
15 : 1 lesz. Ez az időtartam az izotóp felezési idejének (t1/2) n-szerese, Ha n egész szám, mennyi
(napokban) a 59Fe felezési ideje? Tüntesd fel a számításod menetét is!
Számításaid:
A 59Fe felezési ideje = …………………….nap (1 tizedesjeggyel)
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 34
7. feladat
(6%)
A Összes
A1 A2 A3 A4 A5
Max. 4,5 1,5 6 6 2 20
Eredmény
7. feladat: Kémiai kirakós
Ez a feladat néhány titánkomplex szintézisével és jellemzésével foglalkozik.
7-A1) Ha a 2-terc-butilfenolt, formaldehidet és N,N'-dimetil-etilén-1,2-diamint 2 : 2 : 1
arányban – savas közegben, 75 C-on – reagáltatjuk, akkor három azonos, C26H34N2O2 képletű
vegyületet kapunk, az alábbi egyenlet szerint. Rajzold fel mindhárom termék szerkezetét!
1. termék:
2. termék:
7. feladat
Az összes 6%-a
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 35
3. termék:
7-A2) Ha 2,4-di-terc-butilfenolt használunk a 2-terc-butilfenol helyett a 7-A1)-ben leírt
körülmények és sztöchiometria szerint, akkor csak egyetlen X termék keletkezik. Rajzold le X
szerkezetét!
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 36
A 7-A2)-ben kapott X és a Ti(OiPr)4 [iPr = izopropil] reakciója dietil-éterben és inert
atmoszférában a hatos koordinációjú Ti-komplexet (Y) eredményezi, ami szobahőmérsékleten
egy sárga kristályos anyag. A másik termék az izopropil-alkohol.
(1. egyenlet)
X, Y és Ti(OiPr)4 UV–látható spektrumaiban csak Y mutat elnyelést = 370 nm
hullámhossznál. X és Ti(OiPr)4 0,50 mol dm−3 benzolos oldatait a térfogatokat változtatva
összekeverjük, és további benzollal hígítjuk. A keverékek = 370 nm-en mért abszorbancia
adatai a következők:
X oldat térfogata
(cm3)
Ti(OiPr)4 oldat
térfogata (cm3)
A benzol térfogata
(cm3)
Abszorbancia
0 1,20 1,80 0,05
0,20 1,00 1,80 0,25
0,30 0,90 1,80 0,38
0,50 0,70 1,80 0,59
0,78 0,42 1,80 0,48
0,90 0,30 1,80 0,38
1,10 0,10 1,80 0,17
1,20 0 1,80 0,02
7-A3) Töltsd ki az alábbi táblázatot a megfelelő adatokkal!
4
i Pr)Ti(O mol + mol
mol
X
X Abszorbancia
0,05
0,25
0,38
0,59
0,48
0,38
0,17
0,02
(2 tizedesjeggyel)
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 37
Rajzold ide be a 4
i Pr)Ti(O mol + mol
mol
X
X függvényében az abszorbanciát!
A 4
i Pr)Ti(O mol + mol
mol
X
X azon értékéből, amely a legtöbb Y terméket adja,
következtethetünk a reakció sztöchiometriai arányára. A fenti grafikon alapján mi a Ti : X
mólarány az Y komplexben?
A Ti : X mólarány az Y komplexben ................................................
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00
Ab
sorb
ance
mol X mol X + mol Ti(OiPr)4
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 38
7-A4) Az Y Ti-komplex hatos koordinációjú. Az Y IR-spektruma nem tartalmaz széles
elnyelési sávot 3200–3600 cm−1-nél. Y-nak három diasztereomer szerkezete lehetséges. A N-
atomok sztereokémiáját számításba nem véve, áttekinthetően rajzold le mindhárom
diasztereomer szerkezetét.
Nem szükséges a ligandumok részletes szerkezetét lerajzolnod. Csak azokat a donor atomokat
jelöld, amelyek a titánhoz koordinálódnak! A ligandum szénvázát elég a következő módon
rajzolnod:
Például a: így szimbolizálható:
**Ha nincs meg 7-A2)-ból az X szerkezete, akkor használd a következő szimbólumot X-ként
(A és Z a donor atomok):
1. diasztereomer:
2. diasztereomer:
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 39
3. diasztereomer:
7-A5) Bizonyos körülmények között az 1. egyenlet szerinti komplexképzési reakcióban az Y-
nak csak egy diasztereomerje keletkezik. Amikor Y szerkezete “merev” (nincs intramolekuláris
mozgás), az Y 1H NMR spektruma CDCl3-ben a terc-butil csoportok helyén négy szingletet
mutat 1,25, 1,30, 1,66, és 1,72 ppm-nél. Rajzold fel az ennek egyedül megfelelő Y
diasztereomer szerkezetét!
(Nem kell a ligandum teljes szerkezetét kirajzolnod. Elég a donoratomokat feltüntetni és a vázat
úgy berajzolni, mint a 7-A4-ben)
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 40
8. feladat A Össz.
(5%) A1 A2 A3 A4 A5
Max. 6 5.5 3 4 1.5 20
Eredmény
8. feladat: A szilikagél felszíne
A szilícium-dioxid különböző, amorf és kristályos formában létezik.
A szilikagél előállítható szol–gél eljárással szilícium-alkoxidokból, például tetrametoxi-
szilánból (TMOS) és tetraetoxi-szilánból (TEOS) az alábbi módon:
a. Hidrolízis
b. Vízkilépéssel járó kondenzáció
c. Alkoholkilépéssel járó kondenzáció
8. feladat
Az összes 5%-a
Szilikagél
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 41
A szilkagél belsejében minden szilíciumatom négy oxigénatommal van tetraéderes kötésben,
egy háromdimenziós térhálót alkotva. A szilíciumatom környezete a szilikagél belsejében így
néz ki:
8-A1) Egy szilíciumatom környezete a szilikagél felszínén háromféle lehet. Rajzold le (a
fenti példához hasonlóan) ezt a három szerkezetet!
A szilikagél kitűnő fémion adszorber vizes oldatokban. A fém-szilikát komplexekre javasolt
szerkezet a következő:
I
II
8-A2) Amikor Cu2+ adszorbeálódik rá, a szilikagél színe fehérről halványkékre változik. A
spektrum széles abszorpciós sávot mutat (egy vállal) a látható tartományban, max = 550 nm.
A kialakuló rézkomplex a II-hez hasonló szerkezetet vesz fel. Rajzold fel a Cu2+ ion d-
pályáinak felhasadási diagramját! Jelöld a komplex minden d-pályáját a diagramon az ábrán
megadott irányoknak megfelelően! Add meg azokat az elektronátmenet(ek)et, amely(ek) a
látható tartományban elnyelést okoz(nak)!
A felhasadási diagram:
A megfelelő elektronátmenet(ek) (jelöld az alacsonyabb és a magasabb energiájú d-pályát!)
x
y
z
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 42
8-A3) Az első periódusban található átmenetifémek ionjai közül mely(ek) képez(nek) a
szilikagéllel a Cu2+-ével analóg szerkezetű komplexet, aminek az elektronátmenete(i) is
megfelelnek a Cu2+-ionéinak? A fémion +2 vagy +3 oxidációs állapotban legyen.
Érdemes tudni, hogy a szilanol-csoport (Si-OH) és a víz gyenge terű (kis felhasadást okozó)
ligandumok.
A szilikagél megköt mindenféle fémiont. A szelektivitás növelése érdekében a szilikagél
felületét módosítják valamilyen szerves molekula, pl. 3-aminopropil-trimetoxiszilán vagy
3-merkaptopropil-trimetoxiszilán rögzítésével.
8-A4) Amikor a Hg2+ a szilikagél-SH kéntartalmú kötőhelyeihez kötődik, akkor a
[Hg(szilikagél-SH)2]2+ szimmetrikus komplex képződik. Rajzold le a [Hg(szilikagél-SH)2]
2+
szerkezetét! (Használhatod az R-SH rövidítést a teljes szilikagél-SH kirajzolása helyett!)
Rajzold mellé a koordinátarendszert a fentiekhez hasonlóan! Rajzold meg a d-pályák megfelelő
felhasadási diagramját az egyes pályákat is feliratozva!
Szerkezet: d-pálya felhasadási diagram :
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 43
8-A5) Jelöld, hogy a következő állítások igazak vagy hamisak!
a) A [(Hg(szilikagél-SH)x)]2+-ban lehetséges d-d átmenet.
Igaz Hamis
b) Lévén, hogy [(Cu(szilikagél-NH2)x]2+ geometriája hasonló más réz(II)-ammin
komplexekhez, várhatóan a színe is hasonló.
Igaz Hamis
c) A látható abszorpciós spektrumban a [(Cu(szilikagél-NH2)x]2+ -ra nagyobb max
érték várható, mint a [(Cu(szilikagél-OH)x]2+-ra.
Igaz Hamis
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 44
9. feladat A
Összes A1 A2 A3
Max. 6 6 11 23
Eredmény
9. feladat: Út az ismeretlenbe
9-A1) Az A jelű szerves vegyület királis, molekulatömege 149 (egész számra kerekítve) és
csak három elem alkotja.
Az A vegyület 1H NMR spektrumában más jelek mellett összesen háromféle aromás
protont látunk, a 13C NMR spektrumában pedig nyolc jel található, melyek közül négy van a
120-140 ppm tartományban.
Az A vegyület előállítható úgy, hogy egy karbonil vegyületet metilaminnal, majd
NaBH3CN-del reagáltatunk.
Írd fel az A fentieknek megfelelő összes lehetséges szerkezetét! A sztereokémiát nem
szükséges jelölnöd, és a sztereoizomerek nem is számítanak külön megoldásnak.
9. feladat
Az összpontszám 6%-a
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 45
9-A2) Az A vegyület itt lehetséges izomerjei közül az egyik (A1, A2 vagy A3) előállítható a B
vagy a C és D molekulákból az alábbi ábrán látható módon. Add meg a B-F vegyületek
szerkezetét és rajzold be a kérdéses A izomert! (MW=molekulatömeg)
Friedel-Crafts
acilezés
B E
F
H+, H2O
1. CH3NH2
Az A1-A3 szerkezetek egyike
2. NaBH3CN
(MW = 118)
(MW = 134)
PCC
+
C
D
PCC =N
H
O
Cr
O
OCl
Piridínium klórkromát
AlCl3
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 46
9-A3) Az A vegyület (az előbb előállított izomer, az A1-A3 szerkezetek egyike), aminek (R)-
izomerje előállítható az X és Y vicinális diolokból az alábbi ábrán látható módon. A két diol
egymás szerkezeti izomerje, és mindkét vegyület eggyel kevesebb szénatomot tartalmaz, mint
az A vegyület.
Add meg a G-N, X, Y vegyületek és az A molekula (R)-izomerjének szerkezetét! Minden
vegyület esetén jelöld a térszerkezeteket! (MW=molekulatömeg)
1 eq. PivCl, Et3N
(S)-diol (MW = 152)
X G
K
H
PPh3
(R,R)-aziridin
1.
bázis
2. LiAlH4 majd feldolgozás
1. SOCl2, Et3N
2. NaN3, acetone, H2O, melegítés
(1S,2S)-diol (MW = 152)
Y
(1R,2S)-azido-alkohol
L
N
M
A
Elsõ szintézis:
Második szintézis:
(gyûrûs amin)
NaBH4
EtOH,melegítés
(S)-form (R)-epoxid (MW = 134)
IJ
(gyûrûs éter)
O
OCl
Gyûrûfelnyíláshidrogénezéssel
O
Cl
O
S
O
ClH3CPivCl = MsCl =
1 eq. MsCl, Et3N
1 eq. MsCl, Et3N
(R)-izomer
(A1, A2 vagy A3)
fölös CH3NH2,melegítés
hidrolízis ésciklizálás
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 47
10. feladat
A B Összes
A1 B1 B2
Max 20,5 4 5,5 30
Eredmény
10. feladat: Alkaloidok szintézise
Az alkaloidok a nitrogéntartalmú természetes vegyületek egyik csoportját alkotják.
Bonyolult szerkezetük és biológiai hatásuk miatt kiemelt figyelem övezi őket. A következő
percekben e vegyületcsoport két izgalmas képviselőjével – a szaurisztolaktámmal és a
pankratisztatinnal - kapcsolatos furfangos talányokra kell fényt derítened.
A feladat
A szaurisztolaktám erős citotoxikus hatást mutat különféle rákos sejteken. A vegyület a
következő ábrán látható szintézissel állítható elő (a 1H-NMR spektrumokat CDCl3-ban vették
fel 300 MHz-en).
10. feladat
Az összes 7%-a
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 48
10-A1) Rajzold fel az A-G molekulák szerkezetét. A megoldásokat a következő oldalon levő
táblázatba írd be!
C16H16O3
A termék két aromás gyûrût tartalmaz:
egy monoszubsztituál gyûrût és egy
tetraszubsztituált gyûrût két szinglet jellel
az 1H-NMR spektrumban
Erõs IR abszorpció az
1725-1700 cm-1 régióban és széles IR
abszorpció 3300 - 2500 cm-1 között
Erõs IR abszorpció az
1750 - 1735 cm-1 régióban
Az aromás jelek mellett, az 1H-NMR spektrum
0-6 ppm tartományában lévõ jelek:
3.87 (s, 3H), 3.84 (s, 3H),
2.63 (s, 3H), 2.31 (s, 3H)
A molekula 1H-NMR jelei:
7.59 (s, 1H), 3.88 (s, 3H),
3.87 (s, 3H), 2.68 (s, 3H),
2.35 (s, 3H)
C12H12Br2O5
A molekula 1H-NMR jelei:
7.74 (s, 1H), 5.19 (s, 2H),
3.93 (s, 3H), 3.91 (s, 3H),
2.36 (s, 3H)
C10H10BrNO3
A molekula 1H-NMR jelei:
7.40 (s, 1H), 4.22 (s, 2H),
3.98 (s, 3H), 3.19 (s, 3H)
és egy D2O-val cserélhetõ proton
NaClO2NaH2PO4
1. PhCH2Br, K2CO3
2. POCl3, DMF
kat. H2SO4MeOHreflux
2. Ac2O piridine
Br2
N
O
Me
HO
MeO
Szaurisztolaktám
B(OH)2CHO
kat. Pd(PPh3)4Cs2CO3
h
NO O
Br
AHO
MeO
2-metoxi-4-metilfenol
fölösCH3NH2
(NBS)
DMF = H N
O
majdvizes feldolgozás
B
CDE
F G
1. H2 , Pd/C
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 49
Az A-G vegyületek szerkezete.
A B
C D
E F
G
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 50
B, feladat
A pankratisztatin, melyet a Hawaii szigetén honos vörös pókliliom nevű gizgazból izoláltak,
erős rákellenes és vírusellenes hatást mutat.
A pankratisztatin szintézise az X1 és X2 vegyületeken keresztül oldható meg. E két intermedier
előállítása a következő ábrákon látható.
10-B1) Add meg az A és B vegyületek szerkezetét!
O
O
OMe
Br
OOHC
Az A vegyület (E)-izomerje
1. PPh3, benzol reflux
2. n-BuLi, THF
-10 C, majd szobahõ
1. H2O/THF, kat. p-TsOH
2. PCC
COOH
O
O
OMe
X1 intermedier
()
SO3H
p-TsOH =
PCC =NH
Cl Cr
O
O
O
B
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 51
10-B2) A X1 molekula egyik enantiomerjét deutériummal jelölték. A kapott molekula
térszerkezete az alábbi ábrán látható.
Rajzold fel az E és F vegyületek térszerkezetét (az E-t szék-formában)!
Az X2 vegyület képletében az Y protont (1H) vagy deutériumot (2H) jelent?
COOH
O
O
OMe
2H
(S)-konfiguráció
KI3, NaHCO3
E
DBU,benzol, reflux
N
N
DBU =
COOMe
O
O
OMe
HO Y
X2 intermedier
NaOMe, MeOHreflux20 h
X1 intermedier
egyik enantiomerje
Y =
F
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 52
11. feladat A
Összes A1 A2
Max 10 2 12
Eredmény
11. feladat: Kiralitás
A tükörsíkkal rendelkező transz-ciklooktén-gyűrűrendszer racemizációja erősen gátolt. A
molekula csavart kettős kötése miatt érdekes reaktivitást mutat cikloaddíciós reakciókban.
2011-ben Fox és munkatársai kidolgoztak egy fotokémiai szintézist transz-ciklooktén
származékok előállítására.
CO2Et
hidrid redukció
1
HO1. h
Rh2(OAc)4
N2CO2Et
cisz-transz (fotoizomerizáció)
4 3
2. Transz-izomer izolálásaa cisz mellõl
HO
2
cisz-kondenzált biciklus
11. feladat
Az összpontszám 2%-a
Kód HUN-1
Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 53
11-A1) Rajzold fel a „2” vegyület redukciójával képződő „3” vegyület összes
sztereoizomerjét! Az R,S konfigurációkat nem szükséges meghatároznod.
11-A2) Hány sztereoizomert kapunk, amikor a „3” vegyület egyik sztereoizomerjét a „4”
vegyületté alakítjuk?
Az így kapott sztereoizomerek száma =
Ha a „4” vegyületnek egynél több sztereoizomerje keletkezik így, lehetséges-e ezeket akirális
kromatográfiával szétválasztani?
Igen Nem