Câu 2: Hóa học hữu cơ ở thời La Mã cổ đại

A. Một số phản ứng hữu cơ

- Phổ 1H NMR (đo trong CDCl3) của B, I, G được cho dưới đây. - Trong phản ứng 1, nước tạo thành ở dạng sản phẩm phụ. - Chất E là đồng phân E. - Phổ 1H NMR của chất B:

- Dữ kiện 1H NMR của chất I: 1.53 ppm (mũi đơn, rộng, 1H); 1.49 ppm (mũi bội, 4H); 1.13 ppm (mũi đơn, 3H); 0.90 ppm (mũi ba, 6H). - Dữ kiện 1H NMR của chất G chỉ có duy nhất một mũi đơn với cường độ tích phân bằng 6 ở 2.34 ppm. 1) Xác định tên gọi theo danh pháp IUPAC của chất đầu. 2) Biểu diễn cấu tạo của các chất A – I và cấu trúc của E. 3) Với phản ứng 1, hãy viết ra hai bước đầu của cơ chế phản ứng (không có bất kì quá trình xúc tác nào). Sử dụng các mũi tên để biểu diễn sự “chuyển dời” các cặp electron. Chỉ rõ tất cả các cặp electron chưa liên kết trong các cấu tạo. Cho biết phản ứng diễn ra theo kiểu cơ chế nào.

B. Molnupiravir

Molnupiravir là loại thuốc kháng virus, sử dụng qua đường miệng, được dùng trong điều trị COVID-19. Từ 4 tháng 11 năm 2021, loại thuốc này đã được chính quyền Vương quốc Anh phê duyệt có điều kiện để điều trị cho những bệnh nhân có nguy cơ cao và người cao tuổi. Cho đến tháng Tư, 2022, molnupiravir vẫn không được phê duyệt ở châu Âu. Cơ quan Y tế châu Âu (EMA) đã hỗ trợ sử dụng trong các tình huống khẩn cấp, tức là với những bệnh nhân COVID19 có tình trạng bệnh nghiêm trọng hơn, không tự thở được. 4) Biểu diễn cấu tạo và gọi tên theo danh pháp IUPAC của acid có thể dùng để điều chế loại thuốc này bởi phản ứng ester hóa.

C. Tổng hợp cantharidin

Cantharidin là terpenoid trong dịch tiết của bọ cánh cứng ở dạng chất phòng vệ hoặc pheromone giới tính, tùy vào loài. Ngày nay, chúng ta biết rằng đây là độc chất rất mạnh, ngay cả khi nó được cho là có tác dụng kích thích khả năng tình dục. Theo các ghi chép chiến tranh, chất này được xem là một trong những nguyên nhân làm suy tàn đội quân của Napoleon trong chiến dịch ở Ai Cập. Những con ếch đã ăn các loài bọ cánh cứng rồi chúng lại trở thành thức ăn của những người lính Pháp, và trong chuỗi thức ăn này đã có sự tích tụ sinh học của độc chất. Trong bài này, chúng ta xem xét chi tiết hơn quy trình tổng hợp cantharidin do nhà hóa học Bỉ Gilbert Stork công bố vào năm 1951:

- Kí hiệu viết tắt: Me = methyl, Ph = phenyl.

- Phản ứng 1 và bước thứ hai trong phản ứng 2 đều là phản ứng

Diels-Alder (cộng đóng vòng 4+2). - Phản ứng hydrogen hóa xúc tác trong phản ứng 2 chỉ diễn ra ở liên kết đôi “dễ tiếp cận hơn”. - I phản ứng với DNPH (2,4-dinitrophenylhydrazine) tạo thành kết tủa. 5) Cho biết tên gọi của các nhóm chức trong: - chất đầu B. - sản phẩm N, được tạo thành từ bước 12. 6) Xác định cấu hình hóa lập thể của các hợp chất C, D, E, F, G, X, I,

J, K và M. Không biểu diễn các vòng phẳng, nhưng có thể dựa vào các cấu trúc đã cho trong sơ đồ phản ứng làm chỉ dẫn. 7) Cho biết các phản ứng 4, 8, 9 diễn ra theo cơ chế nào. 8) Cho biết tác nhân “NaSC2H5” trong phản ứng 5 là nucleophile, gốc hay electrophile và xác định tâm hoạt tính. 9) Sắp xếp các nhóm thế CF3SO3-, HO-, CH3SO3- theo trình tự nhóm rời đi kém nhất đến tốt nhất. 10)Biểu diễn tiểu phân hoạt động đầu tiên được tạo thành từ I trong phản ứng 8. Sử dụng các mũi tên trong cấu trúc này để chỉ ra sự diễn tiến tiếp theo của cơ chế phản ứng.

D. Tổng hợp (Z)-Jasmon

Jasmone là nguyên nhân tạo ra mùi thơm của hoa nhài, được người La Mãn cổ đại dùng làm nước hoa. Theo quan điểm hóa học, jasmone có thể được xem là thuộc loại cyclopentenone.

- G là trung gian trước khi tạo thành vòng. - Hãy nhó rằng các β-carbonyl carboxylic acid dễ bị decarboxyl hóa trong môi trường base lẫn acid. - Trong bước C → D, C bị deproton hóa. - Trong bước cuối của sơ đồ tổng hợp, diễn ra phản ứng cộng aldol tạo thành vòng cyclopentenone. - Phổ 1H NMR của H có nhiều tín hiệu, nhưng chỉ hai trong đó có cường độ tích phân bằng ba, cụ thể là một mũi đơn (2.2 ppm) và một mũi ba (1.1 ppm). 11)Biểu diễn chất phản ứng A và khoanh tròn proton có giá trị pKaa nhỏ nhất. 12)Biểu diễn cấu tạo của các chất B, C, D, E và H ((Z)-Jasmone). Chỉ rõ hóa lập thể khi cần thiết (và có thể).

E. Sự tự ghép nối trong các protein

Liệu rằng để tồn tại được đến ngày nay, có phải loài người đã mắc nợ những loại đậu giàu-protein – thứ đã giúp cho tổ tiên chúng ta ở châu Âu không bị chết đói? Đối với người La Mã, các loại đậu có vai trò lớn đến nhường nào được thể hiện qua sự thật rằng bốn dòng họ La Mã quan trọng nhất được đặt tên theo họ đậu: Fabius (đặt theo tên đậu fava, hay đậu tằm, đậu răng ngựa), Lentulus (đặt theo tên đậu lentil, hay đậu lăng), Piso (đặt theo tên đậu pea, hay đậu Hà Lan) và Cicero (đặt theo tên đậu chickpea, hay đậu gà). Đáng tiếc rằng, cùng với sự suy tàn của Đế quốc La Mã, những kiến thức và tầm quan trọng của các họ đậu này cũng biến mất. Mãi sau này, đậu mới lại đóng vai trò quan trọng và đảm bảo chất dinh dưỡng cho chúng ta.

Sự tự ghép nối protein được khám phá lần đầu tiên vào năm 1990. Theo đó, có sự tạo thành các trung gian thioester A. Ngày nay, nó cũng được ứng dụng trong tổng hợp peptide.

13)Xác định cấu trúc của A. Vẽ các mũi tên trong cấu trúc chất đầu để biểu diễn sự diễn tiến của cơ chế. 14)Cho biết tên gọi của nhóm chức được khoanh tròn ở trên.

Hướng dẫn 1)

2)

3) Phản ứng cộng nucleophile (AN):

4)

5) Chất đầu B: carboxylic acid ester Sản phẩm N: carboxylic acid anhydride

6)

7) 4: SN2 8: AN 9: AN

8) Nucleophile NaSC2H5 9) HO– < CH3SO3– < CF3SO3–

10)

11)

12)

13)

14) Carboxylic acid amide.