Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

2015. április 24.

Név:

E-mail cím:

Egyetem:

Szak:

Képzési szint:

Évfolyam:

Pontszám:

Név: Pontszám: / 3 pont 1. feladat Egy C4H10O3 összegképletű vegyület 0,1776 g-ja feleslegben vett CH3MgI-dal 84,1 cm3 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 1H NMR spektrumában 3 csúcs látható, melyek területaránya 1:2:2!

Megoldás:

a) A vegyület moláris tömege: 106 g/mol. 0,1776 g vegyület = 1,67 mmol 0,0841 dm3 térfogatú H2 = 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?

Megoldás:

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?

Megoldás: 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-HOCH2CHOHCHOHCH2OH à HOCH2CHOHCHOHCOOH (oxidáció) b) (±)-CH3C(O)CHOHCH3 à CH3CHOHCHOHCH3 (H2, Ni)

Megoldás:

a) A kiralitáscentrumot nem érintő reakció megy végbe, a CIP-szabály szerinti sorrend azonban megváltozik.

 

b) új kiralitáscentrum kiépülése, nincs királis indukció

OH

OH

OH

OH

mezo (2R,3S)

ox. OH

OH

OH

OH

O

OH

OH

OH

OH

O

(2S,3S) (2R,3R)

CH3CH3

O

OH

CH3CH3

O

OH

(R)

(S)

CH3 CH3

OH

OH

(R,R)

CH3 CH3

OH

OHmezo

CH3 CH3

OH

OH

(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? Megoldás:

Név: Pontszám: / 6 pont

6. feladat Javasoljon mechanizmust az alábbi átalakulásra!

Megoldás:

 

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) C6H5COOOH, CH2Cl2; (ii) LiAlH4, dietil-éter; (iii) H2O b) (i) NH2OH; (ii) erős sav vagy PCl5 c) NH4OH, NH4Cl, H2O, reflux d) (i) N2H4 (feleslegben); (ii) HNO2, H3O+, 5 °C

Megoldás: d) b)

Név: Pontszám: / 8 pont

8. feladat Reakciómechanizmus-vizsgálatokhoz gyakran alkalmaznak izotóp-jelölt molekulákat (D, 14C, 18O). Ezen izotópok beépítésére általában 14CH3OH, D2O, illetve H2

18O vegyületeket alkalmaznak. Hogyan állítaná elő a következő jelzett molekulákat a fenti reagensek alkalmazásával?

a) 14CH3CH2OH b) C6H5

14CHO Megoldás:

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. Megoldás:

Név: Pontszám: / 10 pont

10. feladat A C20H21O4N összegképletű alkaloid feleslegben alkalmazott hidrogén-jodiddal 4 mol CH3I képződése közben reagál. Az alkaloidot KMnO4-tal oxidálva először egy C20H19O5N összegképletű keton keletkezik, melynek további oxidációja az alábbi 1-4 komponensek elegyét eredményezi. Rajzolja fel az alkaloid szerkezeti képletét, valamint az említett reakciók egyenleteit!

N

H3CO

H3COCOOH

H3CO

H3CO

COOH

COOHN

HOOC

HOOCCOOH

COOH

OCH3OCH3

1 2 3 4 Megoldás: A keresett alkaloid a papaverin.

N

H3CO

H3CO

OCH3

OCH3

Reakcióegyenletek:

N

H3CO

H3CO

OCH3

OCH3

HIN

HO

HO

OHOH

+ 4CH3I

N

H3CO

H3CO

OCH3

OCH3

KMnO4 N

H3CO

H3CO

OCH3

OCH3

O

Név: Pontszám: / 12 pont

11. feladat Adja meg az 1 - 7 számmal jelölt vegyületek szerkezeti képletét az alábbi reakcióegyenletek alapján!

Megoldás:

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-CH2CH2CH2CH2(NH3)+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! Megoldás: A keresett vegyület egy ciklopeptid (nincs C- és N-terminálisa), valamint a molekulatömeg alapján minden aminosav kétszer található meg a molekulában. Leu2Lys2Phe2Pro2Val2 = (C6H13O2N)2 + (C6H14O2N2)2 + (C9H11O2N)2 + (C5H9O2N)2 + (C5H4O2N)2 – 10(H2O) = C62H96O10N12 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!

Megoldás:

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!

Megoldás:

Név: Pontszám: / 15 pont

15. feladat A megadott spektrumok (IR, MS, 1H NMR, 13C NMR) egy C7H12O4 összegképletű vegyülethez tartoznak. Rajzolja fel a vegyület szerkezeti képletét!

Megoldás: 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?