TUYỂN TẬP ĐỀ KIỂM TRA ĐỘI TUYỂN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA HÓA HỌC HỮU CƠ (ĐÁP ÁN)

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC HỮU CƠ

vectorstock.com/3687784

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

TUYỂN TẬP ĐỀ KIỂM TRA ĐỘI TUYỂN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA HÓA HỌC HỮU CƠ (ĐÁP ÁN) WORD VERSION | 2022 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

Đề 1.doc Đề 1 - Mol.doc

/

/

< ÿ

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN I Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; KHDMS: kali hexametylđisilazua; DCM: điclometan; PCC: piriđini clocromat; AIBN: azobisisobutylronitrin; THF: tetrahiđrofuran; TTMS: tris(trimetylsilyl)silan; Ac: axetyl.

Câu 1: Hợp chất đa vòng X tồn tại dưới dạng một số đồng phân quang học như sau: H

Vẽ cấu dạng ghế của các đồng phân trên và so sánh độ bền của ch Câu 2: Đề nghị cơ chế phả n ứng cho các chuyển hóa sau:

o »)

ỵ> -

xo

Câu 3: Dưới đây là sơ đồ tổng hợp

(c 14h 14n 2o 2)

Pd

(c 14h 16n 2o 2)

7 + 8

H+

Vẽ công thức cấu tạo của các chất 4, 5, 6, 7, 8.

Câu 4: Cây hồi (Illicium verum) là cây thường xanh có ở vùng Đông Bắc Việt Nam. Quả hồi được dùng trong y học cổ truyền, ngoài ra còn được dùng làm gia vị tạo nên hương vị đặc trưng của món phở. a) Từ quả hồi, người ta phân lập được một axit 9 (C7H 10O5 ). Cho sơ đồ chuyển hóa của 9 như sau: __ *

(C7H10Ov)

MeOH H+

m o4

11 ---- 12 (CgH120 7)

h 2o

_ _ _ _

_____ ___

_

_______

13 + OHC-CHO + OHCCH(OH)CH2COCOOH

Vẽ công thức cấu tạo của 9, 10, 11, 12, 13. Biết 9 chỉ có một nguyên tử hiđro ở nối đôi C=C. b) Anethole (thành phần chính của tinh dầu hồi) là một tiền chất rẻ tiền cho việc tổng hợp các hợp chất dị vòng dùng trong hóa dược. Cho sơ đồ chuyển hóa sau: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ OMe

OMe

NaNO

l.H N 0 3,H 2S 0 4 3

2. N&2S2 0 4 Anethole

2

1. N aN 02, HC1,5°c _ _ - 14 _ _ _ > 15(C 10H12N4O3) 2. SnCl2, HC1, 0°c

PhCHO HSCH2COOH, t°

Vẽ công thức cấu tạo của 14 và 15.

Câu 5: (+)-Artemisinin được phân lập từ cây Artemisia annua L. (Qinghao, Compositae) là một loại thuốc kháng kí sinh trùng sốt rét chủng Plasmodium. Quá trình tổng hợp artemisinin được thực hiện qua các giai đoạn sau: a) Nhiệt phân 2-carene, thu được (/JR)-(+)-trans-isolimonene 16 (C 10H 16). Xử lí 16 với đixiclohexylboran trong THF rồi oxi hóa bởi H 2 O2 trong kiềm, thu được ancol 17 (là hỗn hợp của các đồng phân dia). Oxi hóa 17 bằng CrO 3/H 2 SO4 , thu được axit không no 18.

, THF

)

5

_ Cr03, H2S 0 4 17Axeton

-----

18

(1R)-(+)-trans-iế

2-Carene

b) Tiến hành phản ứng iodolacton hóa 18 với dung dịch chứa KI, I2 trong dung dịch nước của NaHCƠ 3 , thu được 19 và 20 l à hai đồng phân dia của nhau (chỉ khác nhau về lập thể ở C3 ).

18

i 2, k i NaHC0 3

19 + 20

c) Cho 20 tham

n ứng gốc nội phân tử với xeton 21 bằng cách đun hồi lưu trong toluen, có

sử dụng lượng vừ

rimetylsilyl)silan (TTMSS) và AIBN làm chất xúc tác, thu được lacton X

(là hỗn hợp của ;ủa các đồr

phân dia chỉ khác nhau về lập thể ở C7 ) và hai sản phẩm phụ, trong đó có

hợp chất 22 (C (Cu C10H 16O2).

21, TTMSS AIBN, toluen

o 22

Si(SiMe3) 3

d ) C"ho X phản ứng với etanđithiol và BF3»Et20 trong DCM ở 0°c, thu được hai hợp chất thioxetal lacton 23 và 24 là đồng phân dia của nhau. Trong đó, sản phẩm chính 24 có nhóm thioxetal và nhóm BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Gưíaviêii:

Hóa Học Hữu Cơ

metyl kế cận nằm ở hai phía đối diện của vòng sáu cạnh. „

HS

.SH

BF3' Et20 , DCM, 0°c

e)

23 + 24

j

Thủy phân 24 trong kiềm, sau đó este hóa bằng điazometan, thu được 25. Oxi hóa hóaa 25 bằng bằ

PCC trong DCM, thu được xetoeste 26 có hai nguyên tử hiđro kế bên nhóm cacbonyl (mới thành) ới tạo thàn nằm ở vị trí cis so với nhau.

1.

24

NaOH 10%

2- H

a5 ° , 25 3. CH2N2, Et20

pr c > 26 DCM

f) Cho 26 tham gia phản ứng Wittig với Ph 3P(Cl)CH 2 OCH3 và KHMDS (là một bazơ mạnh, không có tính nucleophin), thu được 27. Gỡ bỏ nhóm bảo vệ thioxetal trong 27 bằng HgCh và CaCO3, thu được 28. Cuối cùng, 28 được chuyển hóa thành ârtemisinin bằng phản ứngquang - oxi hóa và sau đó thủy phân trong HClO 4 .

26

Ph3P(Cl)CH2OCH3 KHMDS

27

HgCl2 CaCOj

2 8 f 1 .0^%v

(+)-Artemisinin

Vẽ cấu trúc lập thể của các chất từ 16 đến

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN I Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; KHDMS: kali hexametylđisilazua; DCM: điclometan; PCC: piriđini clocromat; AIBN: azobisisobutylronitrin; THF: tetrahiđrofuran; TTMS: tris(trimetylsilyl)silan; Ac: axetyl.

Câu 1: Hợp chất đa vòng X tồn tại dưới dạng một số đồng phân quang học như sau: H

H

H

đ p H

H

Vẽ cấu dạng ghế của các đồng phân trên và so sánh độ bền của c Hướng dẫn giải H

H

1

H

H

2

3

Cấu dạng 1 bền hơn 2 và cấu dạng 2 bền hơn cấu dạng Vì 1 không có tương tác Gauche, 2 có ba tương tác Gauche và 3 có sáu tương tác Gauche.

Câu 2: Đề nghị cơ chế phả n ứng cho các chuyển hóa sau:

o

Hướng dẫn giải

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

Pd

( c 14h 14n 2o 2)

( c 14h 16n 2o 2)

H+

ph

Vẽ công thức cấu tạo của các chất 4, 5, 6, 7, 8.

Hướng dẫn giải

o

H

Ỗ"

COOH

NH

o

COOH

Ph

nh2

Ph 5

7

6

8

Câu 4: Cây hồi (Illicium verum) là cây thường xanh có ở vùng Đông Bắc Việt Nam. Quả hồi được dùng trong y học cổ truyền, ngoài ra còn được dùng làm gia vị tạo nên hương vị đặc trưng của món phở a) Từ quả hồi, người ta phân lập được một axit 9 (C7H 10 O5 ). Cho sơ đồ chuyển hóa của 9 như sau:

(CtHTqOs)

2 . Me2S 2

_ _ (C7H 10Ov)

H+

m o4 11 ---- 12 _ _ ( c 8h 12o 7)

h 2o

_ _ _ _ _____ ___ _ _______ 13 + OHC-CHO + OHCCH(OH)CH2COCOOH

Vẽ công thức cấu tạo của 9, 10, 11, 12, 13. Biết 9chỉ có một nguyên tử hiđro ở nối đôi C=C. BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guía viêii:

b)

Hóa Học Hữu Cơ

Anethole (thành phần chính của tinh dầu hồi) là một tiền chất rẻ tiền cho việc tổng hợp các hợp

chất dị vòng dùng trong hóa dược. Cho sơ đồ chuyển hóa sau: OMe

OMe

NaNO'

1 .H N 0 3,H 2S04

_

2 . N a 2s 20 4

Anethole

1. NaNOọ, HC 1,5°c T e « r 'i

u n

non

____ * 1 5 ͣ ioH T

PhCHO HSCH2COOH, t°

o.

Vẽ công thức cấu tạo của 14 và 15.

Hướng dẫn giải

HO

COOH

OH

HO

a) HO

HO OH 9

H O O C ^ /X /O ^ O M e

í yX HO 11

MeOH

OH

b)

MeO nh2

^

nhnh2 15

Câu 5: (+)-Artemisinin được phân lập từ cây Artemisia annua L. (Qinghao, Compositae) là một loại thuốc kháng kí sinh trùng sốt rét chủng Plasmodium. Quá trình tổng hợp artemisinin được thực hiện qua các giai đoạn sau: a)

Nhiệt phân 2-carene, thu được (/JR)-(+)-trans-isolimonene 16 (C 10H 16). Xử lí 16 với

đixiclohexylboran trong THF rồi oxi hóa bởi H 2 O2 trong kiềm, thu được ancol 17 (là hỗn hợp của các đồng phân dia). Oxi hóa 17 bằng CrO 3/H 2 SO4 , thu được axit không no 18.

o

\X ♦

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3

Guía viêii:

Hóa Học Hữu Cơ

16 (C10H16)

1.

, THF Cr03, H2S 0 4 — — - 173 2 4 Axeton

------ ------- — 2' H2° 2/NaOH

1

(7/?)-(+)-írans-isolimonene 2-Carene

b) Tiên hành phản ứng iodolacton hóa 18 với dung dịch chứa KI, I2 trong dung dịch nước của NaHCƠ 3 , thu được 19 và 20 là hai đồng phân dia của nhau (chỉ khác nhau về lậpj:h\ ở C3# 19 + 20

NaHC0 3

c) Cho 20 tham gia phản ứng gốc nội phân tử với xeton 21 bằng cách ch đun hồi lưu trong toluen, có sử dụng lượng vừa đủ tris(trimetylsilyl)silan (TTMSS) và AIBN làm chất xúc tác, thu được lacton X (là hỗn hợp của các đồng phân dia chỉ khác nhau về lập thể ở C7 ) và hai sản phẩm phụ, trong đó có hợp chất 22 (C 10H 16O2).

20

21, TTMSS AIBN, toluen

22 Si(SiMe3) 3

d) Cho X phản ứng với etanđithiol và BF

DCM ở 0oC, thu được hai hợp chất thioxetal

lacton 23 và 24 là đồng phân dia của nhau.

phẩm chính 24 có nhóm thioxetal và nhóm cạnh.

metyl kế cận nằm ở hai phía đối diện của

SH BF3p t 20 , DCM, 0°c

e) Thủy phân 24 trong kiề PCC trong DCM, thu được xet

23 + 24

4

5 este hóa bằng điazometan, thu được 25. Oxi hóa hóa 25 bằng ó hai nguyên tử hiđro kế bên nhóm cacbonyl (mới tạo thành)

nằm ở vị trí cis so với nhau.

1. NaOH 10% 2. HC11% 3. CH2N2, Et20

f)

25

PCC DCM

26

Cho 26 tham gia phản ứng Wittig với Ph 3P(Cl)CH 2 OCH 3 và KHMDS (là một bazơ mạnh, không

có tính nucleophin), thu được 27. Gỡ bỏ nhóm bảo vệ thioxetal trong 27 bằng HgCl2 và CaCO3, thu được 28. CUỐi cùng, 28 được chuyển hóa thành artemisinin bằng phản ứng quang - oxi hóa và sau đó thủy phân ong HClO 4 .

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

4

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

26

27

Ph3P(Cl)CH2OCH3 KHMDS

HgCl2 ) ■

28

1 .0 2, hv

Vẽ cấu trúc lập thể của các chất từ 16 đến 28.

Hướng dẫn giải

H HO

16

HOOC

17

o

28

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

5

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSGQG MÔN HÓA HỌC aV < r

<ÿ

A

Đề 2.doc Đề 2 - Mol.doc

/

/

< ÿ

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN II Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; i-Pr: isopropyl; t-Bu: tert-butyl; Ts: tosyl; Ac: axetyl; Bn: benzyl; DCM: điclometan; DMSO: đimetyl sunfoxit; Py: piriđin; LDA: liti điisoprc ropylamiđua; THF: tetrahiđrcfuran; Cy: xiclchexyl; TEA: trietylamin; TfOH: axit triflometansunfonic

cV <N <0

2 3, 4 trcnig những sơ Câu 1: Dựa vào mô hình Felkin - Anh, hãy vẽ cấu trúc lập thể của các chất 1,, 2, đồ chuyển hóa sau: ĩv^OMe

NBn2

a)

OLi

CHO

, (c 23h 31n o 3)

COOBn

Zn(BH4)2

------------*- 2

a

1. o, 2. Me2S

Câu 2: Veticadincl là một dẫn xuất sesquiterpene được CH2(COOMe)2, DCM

20 °c

DMSO,

HCHO, AlMe2Cl

150°c (Q 3H22O2)

10

DCM, 20 °c

(C14H22O2)

1. CH3MgI (dư), Et20 2. H+

Veticadinol OH

Biết rằng, chuyể

hành 6 xảy ra sự chuyển vị [1,5]-sigmatropic. Sau đây là một ví dụ đơn

giản cho sự chuy

" l^

3

[1.51H

--f.

R

R

Vẽ công thức cấu tạc của các chất 5, 6, 7, 8, 9, 10. âu 3: Varenicline được dùng để sản xuất thuốc điều trị chứng nghiện thuốc lá. Dưới đây là sơ đổ ng hợp varenicline:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ NaO.

oc

KCN EtOH, H20

Br

11

EtO í-BuONa, Pd(OAc)2, Cy3P, THF

COOMe

ỵ h 2, Pd(OH)2

|

2. CH3OH, H2SO4 NH, HNOo TfOH, DCM

15

H2, Pd/C

HoN

í-P rO H

H,N

Vẽ công thức cấu tạo của các chất 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16.

Câu 4: Từ rễ cây cam thảo (Glycyrrhiza uralensis) người ta phân lậpVược glycyrrhizin (C 42 H 62 O 16) có độ ngọt gấp 50 - 150 lần so với đường ăn. Hợp chất nayj l N guyên nhân chính gây ra các hoạt tính sinh học của rễ cây cam th Để trung hòa 1 mol glycyrrhizin cần 3 mol NaOH. Khi thủy phân glycyrrhizin trong dung dịch axit, thu được axit glycyrrhizinic (C30 H 4 6 O4) và 18 (C6H 10O7 ) với tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 2. Mặt khác, metyl hóa hoàn toàn glycyrrhizin với MeI/Ag2 O rồi thủy phân, thu được metyl glycyrrhizinat (C 31 H 48 O4 ), 19 (C 10H 18O7 ) và 20 (C9H 16O7 ). Cho sơ đồ Axit glycyrrhizinic

chuyển hóa của 20 như sau: 20

Li AIHa

H, 24 23 2HCHO TT ^ . Ni - Raney TT . ( c 6h 10o 4) ( c 6h 14o 4) NaI0 4

21

TT „ , Ni - Baney ^ (QHjgOg) ( $ h 18o 6)

-

L1AIH 4

OH

Meĩ • 25 COOH HOOC AgzO (C8H140 6) OH Axit D-(-)-tactaric

.....................

22, 23, 24, 25. Biết phân tử 22 không có tính đối xứng. a) Vẽ công thức Fisơ của các chất c b) Vẽ các cấu trúc có thể có I của 20. c) Khi metyl hóa hoàn toàn 19 và 20 với MeI/Ag2 O thì đều thu được hỗn hợp gồm các đồng phân của 26 (C 11H 20 O7 ). Để xác định chính xác cấu trúc của 20, người ta thực hiện sơ đồ chuyển hóa sau: H ,0 27 HC1 (C10H20O6)

(c 9h 18o 6)

Ni - Raney y (C9H20O6)

NaI0 4 - HCHO

( c 8h 16o 5)

Ni - Raney y (CgH18o 5)

;ấu - Vẽ cấ l trúc của các chất 26, 27, 28, 29, 30, 31. Biết trong các chất từ 27 đến 31, chỉ có 31 là không c:ó tính quang hoạt. _

-

Vẽ cấu trúc của 18, 19 và 20. Biết những hợp chất này có thể tồn tại ở dạng hỗn hợp các đồng

phân anome.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guíauiêii:

d)

Hóa Học Hữu Cơ

Vẽ cấu trúc của glycyrrhizin. Biết trong phân tử glycyrrhizin chỉ chứa liên kết ß-glycozit.

Câu 5: Đề nghị cơ chế phản ứng cho các chuyển hóa sau:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN II Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; /-Pr: isopropyl; t-Bu: tert-butyl; Ts: tosyl; Ac: axetyl; Bn: benzyl; DCM: điclometan; DMSO: đimetyl sunfoxit; Py: piriđin; LDA: liti điisoprc THF: tetrahidrcfuran; Cy: xiclchexyl; TEA: trietylamin; TfOH: axit triflometansunfonic

Câu 1: Dựa vào mô hình Felkin - Anh, hãy vẽ cấu trúc lập thể của các chất 1, 2,

g những sơ

đồ chuyển hóa sau: ĩ^^OMe

NBn2

a)

OLi

CHO

, (c 23h 31n o 3)

COOBn

Zn(BH4)2

1.

o

Zn(BH4)2

2

COOMe a )

b)

B n 2 N

Et.

^

Ề H H C '> J

o

HO

COOBn

Et—l )—)—H

COOBn

COOBn BnOOC

BnOOC

MeH ' h -B H 3

HO

ỌH

Mé

H

OH

COOBn

OH

4

Câu 2:

eticadincl là một dẫn xuất sesquiterpene được tổng hợp như sau:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

CH2(COOMe)2, DCM

o

^

FeCl3/AI20 3 , NaCl, H20 5 ------------------- ► 6 DCM, 20 °c DMSO, 150 °c

^NH2 O A c , 20 °c

1. TsCl, Py, 0 °c - 5 °cLDA,THF

HCHO, AlMe2Cl ^ DCM, 20 °c

(C13H22 O2)

( CHO)

axeton’20 °c

-78 °c

ư

Biết rằng, chuyển hóa 5 thành 6 xảy ra sự chuyển vị [1,5]-sigmatì

u đây là một ví dụ đơn

giản cho sự chuyển vị trên:

Vẽ công thức cấu tạo của các chất 5, 6, 7, 8, 9, 10.

Hướn

A MeO COOMe

-

á

coom ^ ề

'

COOMe

COOMe

10

Chuyển hóa 7 thành 8 là phản ứng Alder “ene”.

Câu 3: Vareniclineĩ đươc được dùng để sản xuất thuốc thuố điều trị chứng nghiện thuốc lá. Dưới đây là sơ đổ tổng hợp varenicline:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ NaO.

oc

Br

KCN EtOH, H20

OEt

COOEt

EtO

HO

/\/O H

í-BuONa, Pd(OAc)2, Cy3P, THF

h 2s o 4

COOMe

ỵ h 2, Pd(OH)2

í-BuONa

|

2. CH3OH, H2SO4

L1AIH4 13

14

(CF3C 0)20 TEA, DCM

NH,

HNOo TfOH, DCM

H2, Pd/C

15

HoN

0

N

í-P rO H

CF,

H,N

Vẽ công thức cấu tạo của các chất 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16.

Hướng dẫn giải

O

C

c

11

r x x iK ^

H

CF3

16

17

Câu 4: Từ rễ cây cam thảo (Glycyrrhizm uralensis) người ta phân lập được glycyrrhizin (C 42 H 62 O 16) có độ ngọt gấp 50 - 150 lần sanvớ^ iường ăn. Hợp chất này là nguyên nhân chính gây ra các hoạt tính sinh học của rễ cây cam thảo. Để trung hòa 1 mol glycyrrhizin cần 3 mol NaOH. Khi thủy phân glycyrrhizin trong dung dịch axit, thu được axit glycyrrhizinic (C30 H 4 6 O4) và 18 (C6H 10O7 ) với tỉ

tương ứng là 1 : 2. Mặt khác, metyl hóa hoàn

toàn glycyrrhizin với MeI/Ag2 O rồi thủy phân, thu được metyl

Hơ

glycyrrhizinat (C 31 H 48 O4 ), 19 (C 10H 18O7 ) và 20 (C9H 16O7 ). Cho sơ đồ Axit glycyrrhizinic

chuyển hóa của 20 như sau: 21 TT

H, „ , Ni - Raney

(CsH160 6)

22

NaI0 4 . - 2HCHO

(CgHjgOg)

23

H, ^ . Ni - Raney

(C6H10O4) OH

24 TT

.

(C6H140 4) L1AIH 4

Meĩ 25 COOH HOOC AgzO (CgH 140 6) OH Axit D-(-)-tactaric

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

a) Vẽ công thức Fisơ của các chất 22, 23, 24, 25. Biết phân tử 22 không có tính đối xứng. b) Vẽ các cấu trúc có thể có của 20. c) Khi metyl hóa hoàn toàn 19 và 20 với MeI/Ag2 O thì đều thu được hỗn hợp gồm các đồồng phân của 26 (C 11H 20 O7 ). Để xác định chính xác cấu trúc của 20, người ta thực hiện sơ đồ chuyểr 26

L1AIH4

27

~

(C 10H20O6)

H2Q Hfl HC1

28

*

(c 9h 18o 6)

H2

29

Mi -- Ranpv’ Ni Raney

y (C9H20O6)

NaIQ4 -- HPHD HCHO

( c 8h 16o 5)

N Ti -Ni

I18O5 ) chỉ có 31 là

- Vẽ cấu trúc của các chất 26, 27, 28, 29, 30, 31. Biết trong các chất từ không có tính quang hoạt.

- Vẽ cấu trúc của 18, 19 và 20. Biết những hợp chất này có thể tồn tại ở dạng hỗn hợp các đồng J

r

phân anome. d) Vẽ cấu trúc của glycyrrhizin. Biết trong phân tử glycyrrhizin chỉ chứa liên kết ß-glycozit.

S

r

Hướng dẫn giải a) Công thức Fisơ của các chất 22, 23, 24, 25: CH2OH OH

H-

H

MeOH-

COOMe

-OMe OH

H-

CH2OH

COOMe

22

25

b) Công thức Haworth của các cấu trúc có th CHO HOH OH

L1AIH4

-H

MeOH-

OMe OH

H-

CH2OH

21 CHO

OH

L1AIH4

HO-

-H

MeO-

-H

H-

OMe

HO-

-H CH2OH

21

c) Cấu trúc của các chất 26, 27, 28, 29, 30, 31: c h 2o h

OMe

c h 2o h

-o.

OMe

OMe

OH

OMe

OMe OMe

27

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

OMe

28

4

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ CH2OH

H

CH2OH

MeO-

OMe -H

H-

H H

OMe OH

MeOH-

CH2OH

H —OMe

OMe H

MeO-

OMe

H

-H

CH2OH

CHO

-OMe CH2OH

29

30

31

/ ỷ '

Metyl hóa 19 (C 10H 18O7), thu được 26 (C 11H 20 O 7 ) và 19 có thể tồn tại ở dạng hỗn hợp các đồng „

—

^ —

V, y ^

COOH

.

..........

COOH

OH

OH

OH

OMe

OH

OH

OMe OH

18

OMe

19

ầ 20

d) Vì trong phân tử glycyrrhizin chỉ chứa liên kết ß-glycozit nên cấu trúc của glycyrrhizin là:

Câu 5: Đề nghị cơ chế phản ứng cho các chuyển hóa sau:

a)

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

5

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ Hướng dẫn giải

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

6

Đề S.doc Đề S - Mol.doc

/

/

< ÿ

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN III Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Bu: butyl; Ts: tosyl; DCM: điclometan; Ph Bn: benzyl; Ac: axetyl; DCC: N,N’-đixiclohexylcacbođiimit; THF: tetrahiđrofuran; TEA: Cbz: benzyloxicacbonyl ; m-CPBA: axit m-cloperoxitbenzoic; ATBN: azobisisobutylror

Câu 1: Tnositol là tên gọi chung của 10 hợp chất poliol có chứa vòng sáu cạ đồng phân lập thể của nhau). Ở đây, chúng ta sẽ xét myo-inositol và chiro-inosi a) Hợp chất myo-inositol được sử dụng để điều trị bệnh đa nang buồ phụ nữ, góp phần làm tăng khả năng thụ thai. Vẽ cấu dạng bền nhất của my -inositol. myo-Inositol

b) Trong các hợp chất inositol thì chỉ duy nhất chiro -inositol có Hợp chất này tồn tại dưới dạng một cặp đồng phân đối quang.

- Vẽ cấu trúc của cặp đồng phân đối quang trên.

- Cho sơ đồ tổng hợp chiro-inositol như sau: OH ÖH

Me2CO TsOH

m-CPBA DCM

BnO OH

0 s 0 4, NMO Me2C0/H20

h c i / h 2o

EtOH, 25°c

+n ;

Pd/C

nm o

Me

;

Vẽ cấu trúc của các chất 1, 2, 3, 4

•5 Câu 2: Levobupivacaine (có tên thương mại là Chirocaine) là một loại thuốc gây mê cục bộ. Hợp chất này được tổng hợp từ L-lysin theo sơ đồ sau:

NaNO, _ TT _ ^ , AcONa/AcOH _ TT _ s (C14H20N 2O4) (C16H2iN 0 6)

L-Lysin

------ ►

2o6s)

Pd/C

[11]

(C21H28N 20 4S)

2

H20

3.

2

NH, DCC

BuBr TEA

Levobupivacaine (C 18H28N 20 )

Vẽ cấu trúc lập thể của các chất 6, 7, 8, 9, 10, 11 và levobupivacaine.

Câu 3: Khi cho xiclohexanon tác dụng với đimetyl 2-(metoximetylen)malonat với sự có mặt của NaNH 2 , thu được chất 12 (C 12H 16O 5). Trong môi trường bazơ mạnh, chất 12 dễ dàng bị chuyển hóa thành ành ch chất 13 (C 11H 12O4 ). Đun nóng chất 13 với 1,1-đimetoxieten, thu được chất 14. Nếu tiếp tục đun nóng ch :hất 14 sẽ tạo ra metyl 3-metoxi-5,6,7,8-tetrahiđronaphtalen-2-cacboxylat, khí cacbonic và metanol. Vẽ công thức cấu tạo của các chất 12, 13, 14.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

Câu 4: Để phân lập các hợp chất tự nhiên từ thực vật, người ta có thể sử dụng phương pháp sắc kí cột (Column Chromatography). Từ một phân đoạn trong cao etyl axetat (kí hiệu là phân đoạn X) của rễ cây me rừng (Phyllanthus emblica Linn.), một nhà khoa học thực hiện các bước sau: - Nhồi silica gel pha thường (Normal Phase - NP) vào cột thủy tinh với kích thước thích hợp.

ỌH

- Cho hệ dung môi CHCI3 - MeOH (tỉ lệ thể tích 9 : 1) chảy qua cột thủy tinh vài lần.

OH

I. T Si^ ^S i T o T o 0 0 I

OH

I ^s.

a gel NP

- Hòa tan hết phân đoạn X trong lượng vừa đủ hệ dung môi trên rồi đổ từ

thủy tinh.

- Sau khi dung dịch của phân đoạn X hấp thụ hết vào silica gel, cho ti ế]

ôi trên chảy liên

tục qua cột và hứng dung dịch chảy ra khỏi cột trong các bình tam giác

ố thứ tự.

CHCI3 - MeO Silica gel NP

Sau khi lặp lại các bước trên nhiều lần, nhà khoa học phân lập được các hợp chất sau

COOH

HO’

16 OH

COOH

COOH

18

:hất 16 có tên là axit ursolic, phần đường trong các chất 17 và 18 là L-arabinozơ, liên kết nét im là vị trí a và liên kết nét đứt là vị trí ß Hãy gọi tên các chất 17 và 18. b) Giải thích trình tự giải li ra khỏi cột của các chất 15, 16, 17, 18. c) Nếu thay hệ dung môi CHCh - MeOH ở trên bằng MeOH thì có thể tách được các chất ra khỏi BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Gưíaviêii:

Hóa Học Hữu Cơ

phân đoạn X được không? Giải thích.

Câu 5: Đề nghị cơ chế cho các phản ứng sau: a)

Li A ^ O “« +

ö

HO r° x /^ A

1.THF

2Hi°

0*~ö ^

o b)

v^o

o

" ĩ 11 0 ^ 0 ^

g g

dmf /h 2o

»

ọ

^ Ny ' ũ HN

o

+ x

o'

NH:

N ^\

aN"NH

o c)

// "| N Ph

1 o

H2N-NH2 ^ COOEt

Ph OH

o /

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN III Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Bu: butyl; Ts: tosyl; DCM: điclometan; Ph Bn: benzyl; Ac: axetyl; DCC: N,N’-đixidohexylcacbođnmit; THF: tetrahiđrofuran; TEA: Cbz: benzyloxicacbonyl ; m-CPBA: axit m-cloperoxitbenzoic; ATBN: azobisisobutylror

Câu 1: Tnositol là tên gọi chung của 10 hợp chất poliol có chứa vòng sáu cạ đồng phân lập thể của nhau). Ở đây, chúng ta sẽ xét myo-inositol và chiro-inosi a) Hợp chất myo-inositol được sử dụng để điều trị bệnh đa nang buồ phụ nữ, góp phần làm tăng khả năng thụ thai. Vẽ cấu dạng bền nhất của my -inositol. myo-Inositol

b) Trong các hợp chất inositol thì chỉ duy nhất chiro -inositol có Hợp chất này tồn tại dưới dạng một cặp đồng phân đối quang.

- Vẽ cấu trúc của cặp đồng phân đối quang trên.

- Cho sơ đồ tổng hợp chiro-inositol như sau: Br

OH

^Ỵ°;

Me2CO „ m-CPBA ~ > 1 — ---TsOH DCM

OH

0 s 0 4, NMO Me2C0/H20

B nC TỴ ^Ố ổH

h c i / h 2o

+n ;

EtOH, 25°c

nm o

Me

Vẽ cấu trúc của các chất 1, 2, 3, 4

a) Cấu dạng bền nhất của myo-i

b) Cấu trúc lập

phân đối quang của chiro-inositol: HO/,

OH

HO'

OH

ỌH H O ^ .O H

ÕH

ÕH

lập thể của các chất 1, 2, 3, 4, 5: Br

Br

ỌH

o

o'

Ó

ỌH

HO,, A y O H

B n C r''''r^ >sOH

BnO’ ồH 4

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

ÕH 5

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

Câu 2: Levobupivacaine (có tên thương mại là Chirocaine) là một loại thuốc gây mê cục bộ. Hợp chất này được tổng hợp từ L-lysin theo sơ đồ sau:

L-Lysin

1. CbzCl, NaOH

PhCHO

2H C1- H>°

« w

w

w

" ” ™ ““

< C A .N O « )

DCC

H, i . k 2c o 3, h 2o 10 [11] 2. TsCl, TEA Pd/C H ,0 ’ (C29H34N 20 6S) ( c 21h 28n 2o 4s) 2

vobupivacaine (C18H28N 20 )

Vẽ cấu trúc lập thể của các chất 6, 7, 8, 9, 10, 11 và levobupivacaine Hướng dẫn giải NH2

NHCbz

P h '^ N

COOH

o

o Levobupivacaine

Câu 3: Khi cho xiclohexanon tác dụng với đimetyl 2-(metoximetylen)malonat với sự có mặt của NaNH 2 , thu được chất 12 (C 12H 16O 5). Trong môi trường bazơ mạnh, chất 12 dễ dàng bị chuyển hóa thành chất 13 (C 11H 12O4 ). Đun nóng chất 13 với 1,1-đimetoxieten, thu được chất 14. Nếu tiếp tục đun nóng chất 14 sẽ tạo ra metyl 3-metoxi-5,6,7,8-tetrahiđronaphtalen-2-cacboxylat, khí cacbonic và metanol. Vẽ công Lg thức cấu tạo của củ các chất 12, 13, 14. i

Hướng dẫn giải

cổ A. 12

COOMe COOMe

OMe

ccc

OMe

COOMe

13

COOMe 14

Câu 4: Để phân lập các hợp chất tự nhiên từ thực vật, người ta có thể sử dụng phương pháp sắc kí cột (Column Chromatography). Từ một phân đoạn trong cao etyl axetat (kí hiệu là phân đoạn X) của rễ cây me rừng (Phyllanthus emblica Linn.), một nhà khoa học thực hiện các bước sau: - Nhồi silica gel pha thường (Normal Phase - NP) vào cột thủy tinh với kích thước thích hợp.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

- Cho hệ dung môi CHCh - MeOH (tỉ lệ thể tích 9 : 1) chảy

ỌH

OH

OH

Si

Si ^

IT T

'^

qua cột thủy tinh vài lần.

ọ

- Hòa tan hết phân đoạn X trong lượng vừa đủ hệ dung môi

I

JWV

ọ

I JVUV I

ị

Silica gel Np

ọ

y

ơvw

trên rồi đổ từ từ vào cột thủy tinh.

ôi trên ch - Sau khi dung dịch của phân đoạn X hấp thụ hết vào silica gel, cho tiếp hệ dung môi chảy liên l

CHCI3 - MeOH (9 : 1) Silica gel NP

Sau khi lặp lại các bước trên nhiều lần, nhà khoa học

được các hợp chất sau:

COOH

OH

COOH OH HO

_

_

_

ÖH

[7

18

a) Biết chất 16 có tên là axit ursolic, phần đường trong các chất 17 và 18 là

L-arabinozơ,liên

kết n

đậm là vị trí a v à liên kết nét đứt là vị trí ß Hãy gọi tên các chất 17 và 18. b) Giải thích trình tự giải li ra khỏi cột của các chất 15, 16, 17, 18. c)^ ếuthay hệ dung môi CHCl 3 - MeOH ở trên bằng MeOH thì có thể tách đượccác chất ra khỏi phân đoạn X được không? Giải thích.

Hướng dẫn giải a) 17: axit 3-ơ-a-L-arabmopiranosylursolic.

18: axit 21 a-hidroxi-3-ơ-a-L-arabmopiranosylursolic.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

b) Khi sắc kí cột bằng silica gel NP, chất kém phân cực được giải ly ra khỏi cột trước, sau đó đến các chất phân cực hơn (vì trong cấu trúc của hạt silica gel NP có các nhóm -O H phân cực).

Các chất 17 và 18 có thêm phần đường nên phân cực hơn các chất 15 và 16. Chất 18 có thê -O H ở vị trí C-21 nên phân cực hơn chất 17.

Chất 16 có nhóm -COOH nên phân cực hơn chất 15.

Vậy trình tự giải li ra khỏi cột của các chất lần lượt là: 15, 16, 17, 18. c) MeOH là một dung môi rất phân cực nên sẽ thay chỗ các chất hữu cơ khác tr

: mặt hạt silica

gel NP. Do đó, các chất hữu cơ sẽ được giải li ra khỏi cột gần như đồng thời nên k

thể tách riêng

được các chất ra khỏi phân đoạn X. Câu 5: Đề nghị cơ chế cho các phản ứng sau:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

4

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

5

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSGQG MÔN HÓA HỌC aV < r

<ÿ

A

Đề 4.doc Đề 4 - Mol.doc

/

/

< ÿ

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN IV Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; t-Bu: tert-butyl; Ts: tosyl; Ph: phenyl; Bz: benzoyl; Ac: axetyl; Tf: triflometansunfonyl; Py: piriđin; DCM: điclometan; TEA: trietylamin; TFA: axit trifloaxetic.

Câu 1: Cho sơ đồ chuyển hóa của quá trình chuyển vị Beckmann như sau:

N

,OH

h 2s o 4

ọ

X

a) Viết cơ chế phản ứng cho quá trình chuyển vị trên. b) Từ cumen và các chất vô cơ khác, hãy viết sơ đồ tổng hợp tơ

Biết trong sơ đồ tổng hợp

phải có sự chuyển vị Beckmann.

Câu 2: Cho sơ đồ tổng hợp leuhistin như sau:

N Í^CO O Et

1.TFA 2. NaBH4, MeOH

SnCl2, DCM

HCOOH, EtOH Pd/C

Vẽ công thức cấu tạo của các chất 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Câu 3: Ninhydrin được nhà hóaihọc người Đức Siegfried Ruhemann (1859 - 1943) phát hiện lần đầu tiên vào năm 1910. Ông thấy rằng khi nyhindrin tiếp xúc với da sẽ chuyển sang màu tím Ruhemann (Ruhemann ’s Purple). Để tổng hợp nihydrin, người ta thực hiện phản ứng ngưng tụ giữa đimetyl phtalat với etyl axetat trong môi trường của NaH, tạo ra 7. Đun nóng 7 với dung dịch HCl, thu được 8. Cho 8 phản ứng với TsN3 khi có mặt TEA, thu được chất 9 (C9H 4N 2 O 2 ). Cuối cùng, thực hiện phản ứng giữa 9 và í-BuOCl trong dung dịch nước của CH3 CN sẽ thu được ninhydrin. a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất 7, 8, 9. b) Một trong ba nhóm xeton của ninhydrin tồn tại chủ yếu ở dạng hiđrat.

- Hãy cho biết đó là nhóm xeton nào? Giải thích.

- Vẽ công thức cấu tạo dạng hiđrat của ninhydrin. c) Trong mồ hôi của con người thải ra một lượng nhỏ các amino axit. Chúng tập trung nhiều ở những vân đạo của các ngón tay. Ninhydrin có thể phản ứng với nhóm -N H 2 trong các amino axit này BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

để tạo ra hỗn hợp gồm ba chất có màu tím đặc trưng (theo sơ đồ chuyển hóa ở dưới) phục vụ cho kĩ thuật điều tra hình sự với mục đích phát hiện ra các dấu vân tay.

Ninhydrin

+

H2N

Đề nghị cơ chế phản ứng cho chuyển hóa trên.

Câu 4: Đề nghị cơ chế cho những chuyển hóa sau:

a)

b)

o

MeO c)

Câu 5: Phươr

c kí lớp mỏng ( Thin Layer Chromatography - TLC) được tiến hành theo các

bước sau: Bước 1: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp chất hữu cơ trong một lượng vừa đủ dung môi thích hợp, thu được dung dịch X. )ùng ống vi quản hút một lượng nhỏ dung dịch X và chấm lên bản mỏng pha thường normal Phase - NP) tại vạch xuất phát rồi sau đó sấy khô. ớc 3: Cho cẩn thận bản mỏng trên vào vào một cốc đựng 5 ml dung môi giải li thích hợp (ví dụ CHCỈ3 : MeOH = 9 : 1) và đậy miệng cốc ngay bằng một tấm kính.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ -----Tấm kính Vạch đích

- Bản mỏng

. Vạch xuất phát Dung dịch X - Dung môi giải li

Bước 4: Khi dung môi giải li chạy lên tới vạch đích thì lấy bản mỏng khô.

Bước 5: Soi bản mỏng dưới đèn UV (với bước sóng ánh sáng thíc thấy xuất hiện vết màu tím thì dùng bút chì đánh dấu lại.

Bước 6: Nhúng bản mỏng vào dung dịch H 2 SO4 loãng có sấy khô sẽ thấy xuất hiện các vết có màu sắc khác nhau. a) Vì sao ở bước 3 cần phải đậy miệng cốc ngay bằng b) Ở bước 5, những hợp chất có cấu tạo như thế nào thì sẽ dưới đèn UV? c) Biết Rf là độ dịch chuyển của một hợp chất sau khi giải li. Giả sử với hệ dung môi CHCI3 : MeOH = 9 : 1 thì hợp chất A có Rf = 0,4.

- Nếu thay hệ dung môi CHCh : MeOH = 9 : 1 bằng hệ dung môi CH2 CI2 : MeOH = 9 : 1 thì hợp chất A sẽ có Rf thay đổi như thế nào?

- Nếu thay hệ dung môi CHCI3 : MeOH = 9 : 1 bằng hệ dung môi EtOAc : MeOH = 9 : 1 thì hợp chất A sẽ có Rf thay đổi như thế d) Một trong những ứng dụng của phương pháp TLC là theo dõi tiến trình của một phản ứng hóa học hữu cơ. Thực hiện phản ứng giữa chất A và chất B, thu được chất C.Giả sử chất A phân cực hơn chất B và chất B phân cực hơn chất C. Hãy đề xuất một quy trình dùng TLC để xác định các thời điểm sau (có vẽ hình minh họa - Thời điểm ban đầu, chưa xảy ra phản ứng.

- Thời điểm phản ứng bắt đầu xảy ra.

- Thời điểm phản ứng kết thúc. e) Một ứng dụng khác của phương pháp TLC là để so sánh chất D c ó^ ấu truc^ iống với một chất mẫu (đã biết chính xác cấu trúc) hay không. Người ta chấm dung dịch của chất D và chất mẫu lên cùng ba bản mỏng pha thường khác nhau. Sau đó, tiến hành lần lượt giải li từng bản mỏng trong các hệ dung môi khác nhau về cả bản

Chất D -

• Chất mẫu

chất và độ phân cực (ví dụ ft-CôHi4 : AcOEt; CHCI3 : MeOH;

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3

Gưíaviêii:

Hóa Học Hữu Cơ

AcOEt : MeOH). Cuối cùng, hiện hình vết như ở bước 6 đã nêu trên.

- Dựa vào những đặc điểm nào sau khi hiện hình vết để có thể kết luận chất D có cấu trúc giống chất mẫu?

- Vì sao phải thực hiện giải li ba bản mỏng ở các hệ dung môi khác nhau như trên?

/

/

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

4

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN IV Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; t-Bu: tert-butyl; Ts: tosyl; Ph: phenyl; Bz: benzoyl; n; TFA: aaxit Ac: axetyl; Tf: triflometansunfonyl; Py: piriđin; DCM: điclometan; TEA: trietylamin; trifloaxetic.

Câu 1: Cho sơ đồ chuyển hóa của quá trình chuyển vị Beckmann như sau:

N

,OH

o

h 2s o 4

a) Viết cơ chế phản ứng cho quá trình chuyển vị trên. b) Từ cumen và các chất vô cơ khác, hãy viết sơ đồ tổng hợp tơ capron. Biết trong sơ đồ tổng hợp phải có sự chuyển vị Beckmann.

Câu 2: Cho sơ đồ tổng hợp leuhistin như sau:

>2Í^C O O E t

ựnu

1.TFA 2. NaBH4, MeOH

SnCl2,DCM * (C9H 160 3)m

lì /rN N

1

4-

NH4C1, MeOH

HCOOH, EtOH Pd/C *

uhistin

«n2 4, 5, 6.

Vẽ công thức cấu tạo của các

Hướng dẫn giải OBz

EtOOC ỌBz

COOEt 1

OOEt/—N

l ì

0

EtOOC OH

1

0

EtOOC OH

N

C âu^ ^ Ninhynrin được nhà hóa học người Đức Siegfried Ruhemann (1859 - 1943) phát hiện lần đầu tiên vào năm 1910. Ông thấy rằng khi nyhindrin tiếp xúc với da sẽ luyển sang màu tím Ruhemann (Ruhemann ’s Purple). Để tổng hợp nihydrin, người ta thực hiện phản ứng ngưng tụ giữa đimetyl phtalat với etyl axetat trong môi trường của NaH, tạo ra 7. Đun nóng 7 với dung dịch HCl, thu được 8. Cho 8 phản ứng với BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

TsN3 khi có mặt TEA, thu được chất 9 (C9H 4N 2 O 2 ). Cuối cùng, thực hiện phản ứng giữa 9 và í-BuOCl trong dung dịch nước của CH3 CN sẽ thu được ninhydrin. a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất 7, 8, 9. b) Một trong ba nhóm xeton của ninhydrin tồn tại chủ yếu ở dạng hiđrat.

- Hãy cho biết đó là nhóm xeton nào? Giải thích.

- Vẽ công thức cấu tạo dạng hiđrat của ninhydrin. c) Trong mồ hôi của con người thải ra một lượng nhỏ các amino axit. Chúng tập trung nhiều ở những vân đạo của các ngón tay. Ninhydrin có thể phản ứng với nhóm -N H 2 ^rong^ ác amino axit này để tạo ra hỗn hợp gồm ba chất có màu tím đặc trưng (theo sơ đồ chuyển hóa ở dưới) phục vụ cho kĩ thuật điều tra hình sự với mục đích phát hiện ra các dấu vân tay. o

Ninhydrin

+

H2N

Đề nghị cơ chế phản ứng cho c

a) Công thức cấu tạo của các chất 7, 8, 9: o

b) Hai nhóm xeton kế bên vòng benzen sẽ bền hơn vì có sự liên hợp với vòng benzen. Mặt khác, nhóm xeton ở giữa chịu hiệu ứng -C của hai nhóm xeton còn lại nên dễ bị hiđrat hóa hơn

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

Câu 4: Đề nghị cơ chế cho những chuyển hóa sau:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

b)

M» /

I

torsion sl control

c)

X

4n-t‘k'ítmcydic

Me

MeO

rMa ) *

reach un

MeO.

r tìn-tl Ệctrôcy d ic reactio n

[3r^J-si£inütropLC

MeO.

rearrangement

Câu 5 : Phương pháp sắc kí lớp mỏng ( Thin Layer Chromatography - TLC) được tiến hành theo các bước sau: Bước 1: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp chất hữu cơ trong một lượng vừa đủ dung môi thích hợp, thu được dung dịch X. Bước 2: Dùng ống vi quản hút một lượng nhỏ dung dịch X và chấm lên bản mỏng pha thường (Normal Phase - NP) tại vạch xuất phát rồi sau đó sấy khô.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

4

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

Bước 3: Cho cẩn thận bản mỏng trên vào vào một cốc đựng 5 ml dung môi giải li thích hợp (ví dụ CHCI3 : MeOH = 9 : 1) và đậy miệng cốc ngay bằng một tấm kính. z -----Tấm kính Vạch đích

Bản mỏng

Vạch xuất phát Dung dịch XDung môi

Bước 4: Khi dung môi giải li chạy lên tới vạch đích thì lấy bả khô.

Bước 5: Soi bản mỏng dưới đèn UV (với bước sóng ánh sáng thích hợp), nếu thấy xuất hiện vết màu tím thì dùng bút chì đánh dấu lại.

Bước 6: Nhúng bản mỏng vào dung dịch H 2 SO4 loãng có pha thêm EtOH rồi Chất A-

sấy khô sẽ thấy xuất hiện các vết có màu sắc khác nhau. a) Vì sao ở bước 3 cần phải đậy miệng cốc ngay bằng tấm kính?

Chất B-

b) Ở bước 5, những hợp chất có cấu tạo như thế nào thì sẽ xuất hiện vết khi soi

Rf

dưới đèn UV? c) Biết Rf là độ dịch chuyển của một hợp chất sau khi giải li. Giả sử với hệ dung môi CHCI3 : MeOH = 9 : 1 thì hợp chất A có Rf = 0,4.

- Nếu thay hệ dung môi CHCl3 : MeOH = 9 : 1 bằng hệ dung môi CH2 CI2 : MeOH = 9 : 1 thì hợp chất A sẽ có Rf thay đổi như thế - Nếu thay hệ dung môi CHCI3 : MeOH = 9 : 1 bằng hệ dung môi EtOAc : MeOH = 9 : 1 thì hợp chất A sẽ có Rf thay đổi như thế nào? d) Một trong những ứng dụng của phương pháp TLC là theo dõitiến trình của một phản ứng hóa học hữu cơ. Thực hiện phản ứng giữa chất A và chất B, thu được chất C. Giả sử chất A phân cực hơn chất B và chất B phân cực hơn chất C. Hãy đề xuất một quy trình dùng TLC để xác định các thời điểm sau (có vẽ hình minh họa): - Thời điểm ban đầu, chưa xảy ra phản ứng.

- Thời điểm phản ứng bắt đầu xảy ra. điểm phản ứng kết thúc. ứng dụng khác của phương pháp TLC là để so sánh chất :ấu trúc giống với một chất mẫu (đã biết chính xác cấu trúc)

chấtD

Chất mẫu

hay không. Người ta chấm dung dịch của chất D và chất mẫu lên

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

5

Gưíaviêii:

Hóa Học Hữu Cơ

cùng ba bản mỏng pha thường khác nhau. Sau đó, tiến hành lần lượt giải li từng bản mỏng trong các hệ dung môi khác nhau về cả bản chất và độ phân cực (ví dụ n-C 6H i 4 : AcOEt; CHCI3 : MeOH; AcOEt : MeOH). Cuối cùng, hiện hình vết như ở bước 6 đã nêu trên.

- Dựa vào những đặc điểm nào sau khi hiện hình vết để có thể kết luận chất D có cấu trúc giống chất mẫu?

- Vì sao phải thực hiện giải li ba bản mỏng ở các hệ dung môi khác nhau như trên? ............................................ ệ

«

P

ơ

/

<5?

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

6

Đề 5.doc Đề 5 - Mol.doc

/

/

< ÿ

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSGQG MÔN HÓA HỌC aV < r

<ÿ

A

Guía viêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN V Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; i-Pr: isopropyl; t-Bu: tert-butyl; Ph: phenyl; TEDA: trietylen điamin.

Câu 1: 1. Tơ nilon-6,6 và tơ lapsan là hai loại tơ hóa học thường được dùng để dệt vả

ly mặc. Từ các

chất hữu cơ không quá 3 nguyên tử cacbon và các chất vô cơ khác, hãy viết sơ đồ 1

hợp hai loại tơ

trên.

2. Nhựa PU (poliuretan) có tính đàn hồi tốt, khả năng chống mài m

>độ bền cao hơn so với

các loại nhựa và cao su thông thường. Cho sơ đồ tổng hợp nhựa PU ] Anilin

HCHO H+

COCI, (C13H 14N2)

(C 15H 10N2C

Vẽ công thức cấu tạo của 1, 2 và nhựa PU. Câu 2: 1. Hãy cho biết những hợp chất sau tồn tại chủ yếu ở dạng xeton hay enol? Giải thích.

5

6

2. Hợp chất X (hình bên) bị raxemic hóa trong môi trường bazơ. Đề xuất cơ

o.

chế phản ứng để giải thích hiện tượng trên.

Câu 3: Cho sơ đồ chuyển hóa và dữ kiện phổ 1H-NMR của sản phẩm X như sau: :H3CH2PPh3Cl

0.98 1.65 2.60 5.17 5,46

l.N aH 2. i-PrCHO

1H-NMR ỖH (ppm, CDCh) (6H, d, J = 7.0 Hz) (3H, d, J = 5.0 Hz) (1H, m) (1H, d - d, J = 10.0, 5.0 Hz) (1H, m)

a) Xác định cấu trúc và gọi tên của X. b) Hãy quy kết các giá trị ỗH cho các proton trong phân tử X. jeraniol và nerol là hai terpenoid (có khung cacbon tuân theo quy tắc isoproenoid) được tìm rong nhiều loại tinh dầu như hoa hồng, xả, hoa bia, ... Chúng là đồng phân hình học của nhau và đều có công thức phân tử là C 10H 18O. Thực hiện phản ứng ozon phân với geraniol, thu được axeton,

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Gưíaviêii:

Hóa Học Hữu Cơ

glioxal và 4-oxopentanal. a) Xác định cấu trúc của geraniol và nerol. Biết geraniol có cấu hình (E) và nerol có cấu hình (Z). b) Trong môi trường axit, geraniol dễ dàng chuyển hóa thành a-terpineol và linalool. Hai hợp chất này có thể được tổng hợp theo những sơ đồ sau: E tO O C ^C O O E t —EtONa------------------------------------------------------------------► 2. BrCH2CH2COOEt 2. BrCH2CH2COOEt

2. H20/H +

. 12

OH

H*SO< . 13

0-PrO)3Al o

. 14 ltf e _Mg. ' dƯ. a-Terpineol

H+

2. H20/H +

t° ;

15

X^COOE,

-

ĩg ì

(qíỉ'A )

8

16

l.C H 2=CHMgBr _ _ 2. h 2o /h +

l.N a j j ^ ° X 1EtONa---------*.

2.

?W>

. C JL.

9

EtONa ^ 10 1 3)

i

L> L in a n u i M ^

(C Ä O )

Xác định công thức cấu tạo của các chất từ 8 đến 16, a-terpineol và linalool.

- Đề nghị cơ chế của các phản ứng tạo thành 15 và 16. c) Đề nghị cơ chế phản ứng chuyển hóa geraniol thành

ĩol và linalool trong môi trường

axit.

Câu 5: Reboxetine là một loại thuốc chống suy nhược EtCL

.0.

Ph"

/U H

theo sơ đồ sau:

EtCh

_J7_

J i .

<J

V

J* .

EtCX

_?ọ_

o

-

Ph

Y OH

OH

P Ä ^ O M s ^ S fiH

Ph

"s;i

Pti

Y

NH2

OH

21

Hãy xác địnhI các tác nhân phản ứng từ 17 đến 23.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guía viêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN V Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; 7-Pr: isopropyl; t-Bu: tert-butyl; Ph: phenyl; TEDA: trietylen điamin.

Câu 1: 1. Tơ nilon-6,6 và tơ lapsan là hai loại tơ hóa học thường được dùng để dệt vải may mặc. Từ các chất hữu cơ không quá 3 nguyên tử cacbon và các chất vô cơ khác, hãy viết sơ đồ tổng hợp hai loại tơ trên.

2. Nhựa PU (poliuretan) có tính đàn hồi tốt, khả năng chống mài mòn và có độ bền cao hơn so với các loại nhựa và cao su thông thường. Cho sơ đồ tổng hợp nhựa PU ] ....

HCHO Anilin --------—---H+

, COCl2 1 ----------------► (C 13H 14N2) (C 15H 10N2i

*■

ÍH

HO

Nhựa PU

TEDA

Vẽ công thức cấu tạo của 1, 2 và nhựa PU. Hướng dẫn

NH

H,N

H

N=c=0

.---- ,

H

c\

v _ /

1

:n - c - o - c h

2-

c h 2- o Jn

^ * ^ p iự a P U Câu 2: 1. Hãy cho biết những hợp

tại chủ yếu ở dạng xeton hay enol? Giải thích.

o

A A lÄ A 0 ộ

/

4

o

o

5

2. Hợp chất ất X (hình bêr ên) bị raxemic hóa trong môi trường bazơ. Đề xuất cơ

o.

chế phản ứng để giải thí lích hiện tượng trên.

Hướng dẫn giải 1. Các hợp chất tồn tại chủ yếu ở dạng enol: 1 và 2.

Các hợp chất ch tồn tại chủ yếu ở dạng xeton: 3, 4 và 5.

<

Dạng enol của hợp chất 1 được giải tỏa trên năm nguyên tử và tạo được liên kết hiđro nội phân tử.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ H Ọ

Ọ

b-N

r: 0 OEt —

^

_ o

OH

OEt

Dạng enol của hợp chất 2 được giải tỏa trên năm nguyên tử. o '

' o

r : 0

c Ă Ă

H

o

H 0 ^ 3

H

O

O

o

v

o

Dạng enol của hợp chất 3 không bền vì không thể tạo nối đôi ở đầu cầu (quy tắc Bredt).

° OH o / 'o ° Dạng enol của hợp chất 4 không bền vì nhóm Í-Bu cồng kềnh vòng sáu cạnh.

H

ằm cùng mặt phẳng với

Ö

O

Dạng enol của hợp chất 5 không bền vì vòng bốn cạnh chứa nối đôi có sức căng rất lớn

2. oỌ

^

- c p - CÙ'K

H

H

H

'Cp H

Câu 3: Cho sơ đồ chuyển hóa và dữ kiện phổ 1H-NMR của sản phẩm X như sau: C H

■

‘

-V

0.98 1.65 2.60 5.17 5,46

3 C H

2 P P h 3C l

L

N

a H

----------------►

X

1H-NMR ỖH (ppm, CDCl3) (6H, d, J = 7.0 Hz) (3H, d, J = 5.0 Hz) (1H, m) (1H, d - d, J = 10.0, 5.0 Hz) (1H, m)

a) Xác định cấu trúc và gọi tên của X. b) Hãy quy kết các giá trị ỗH cho các proton trong phân tử X. Hướng dẫn giải Cấu trúc và tên gọi của X: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

H

(Z)-4-methylpent-2-ene

H

Câu 4: Geraniol và nerol là hai terpenoid (có khung cacbon tuân theo quy tắc isoproenoid)) được tìm thấy trong nhiều loại tinh dầu như hoa hồng, xả, hoa bia, ... Chúng là đồng phân hình học axet đều có công thức phân tử là C 10H 18O. Thực hiện phản ứng ozon phân với geraniol, thu được axeton, glioxal và 4-oxopentanal. h a) Xác định cấu trúc của geraniol và nerol. Biết geraniol có cấu hình (E) và nerol có cấu hình (Z). ol và linalool. linaloo Hai hợp chất b) Trong môi trường axit, geraniol dễ dàng chuyển hóa thành a-terpineol này có thể được tổng hợp theo những sơ đồ sau: COOEt 1. EtONa

E tooc

1. MeMgl 2. H20/H + ’ ,OH

12

H2S 0 4

(i-PrO)3Al

-

Ọ

EtOH H+ H

13

15

t

14

1 . NaOH, t° 2.HC1 *

11 (C7H 10O3)

l.M eM gIdƯ i T% 2. H20/H + - a"

-

(c 9h 14o 3)

COOEt

ỉc

l.EtONa 2. BrCH2CH2COOEt

2. BrCH2CH2COOEt

(c 8h 14o )

l.CỊ 27;

Linalool

- Xác định công thức cấu tạo của các chất từ 8 đến 16, a-terpineol và linalool.

- Đề nghị cơ chế của các phản ứng tạo thành 15 và 16. c)

Đề nghị cơ chế phản ứng chuyển hóa geraniol thành a-terpineol và linalool trong môi trường

axit.

Hướng dẫn giải a) Cấu trúc của geraniol và nerol: OH OH

Geraniol

b) Công thức

Nerol

ác chất từ 1 đến 9, a-terpineol và linalool: o

o

Etooc COOEt

COOEt

COOEt

Etooc

COOEt

EtOOC

9

COOEt 10

COOH 11

o

0H XA0Jo Ọ

COOH 13

COOEt 14

HO

a-Terpineol

Ọ

I

15

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

Linalool

3

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

Cơ chế của các phản ứng tạo thành 8 và 9: r>.

o

OEt „OH

OH

.

ẴỈK-Í. 'X^ìl

í-PrO

c) Cơ chế phản ứng chuyển hóa geraniol thành a-terpineol và linalool

môi trường axit:

Câu 5: Reboxetine là một loại thuốc chống suy nhược được tổng hợp theo sơ đồ sau:

4

EtCk

o

17

20

^ P h -^ Y ^ O M s OR

Ph"

EtO

no

o

o

21 Ph"

'Y '

EtO

EtCX

ọ

,OH

Ph"

Et<x / í \

N

- < ịf

Ph

Ph"

Y NH’ OH

EtO

23

T o

o fT À

Ph'/ ^ x<1

o

NH

o

o Ph

T

NH

o

Hãy xác định các tác nhân phản ứng

~T

Hướng dẫn giải

17: o-Etoxiphenol/NaOH; 18: MsCl/TEA; 19: NaOH; 20: (1) NaN 3 , (2) H 2 , Pd/C; 21:; 22: í-BuOK; 23:

lìa

o * BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

4

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSGQG MÔN HÓA HỌC aV < r

<ÿ

A

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSGQG MÔN HÓA HỌC aV < r

<ÿ

A

Đề e.doc Đề e - Mol.doc

/

/

< ÿ

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSGQG MÔN HÓA HỌC aV < r

<ÿ

A

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN VI Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; DMSO: đimetyl TEA: trietylamin; THP: tetrahiđropiranyl; THF: tetrahiđrofuran; DIBAL: điisobutyl nh LDA: liti điisopropylamiđua; DCM: điclometan.

Câu 1: Đun phenol với dung dịch H 2 SO4 đặc, thu được 1. Cho 1 phản ứng với ax e clorua có mặt AICI3 , thu được 2. Đun 2 với nước ở 200oC, thu được 3. C dụng với benzoyl clorua trong piriđin, tạo ra 4. Trong môi trường kiềm, thành 5. Khi có mặt H 2 SO4 , 5 sẽ tự đóng vòng để tạo ra hợp chất X như a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất 1, 2, 3, 4 và 5. b) Đề nghị cơ chế phản ứng cho chuyển hóa từ chất 4 thành chất Câu 2: Hãy thực hiện các sơ đồ tổng hợp sau (có thể qua nhiều giai đoạn): o

a)

o THPO

o sản phẩm 6 và 7 như sau:

Câu 3: Cho sơ đồ chuyển hóa và phổ MS, IR, HOOC

COOH

Ấ

Phổ Hợp 6

7

MS (m/z)

c

[M+] = 170

[M+] = 205

£

(

)

1773;1754

1670; 1720

!H-NMR Ỗh (ppm, CDCI3 ) 1.82 (6H, s) 1.97 (4H, s)

13C-NMR ỖC (ppm, CDCI3 ) 22; 23; 28; 105; 169

2.55 3.71 3.92 7.21 7.35 7.62

21; 47; 48; 121; 127; 130; 138; 170; 172

(2H, m) ( 1 H, t, J = 6.0 Hz) (2 H, m) (2 H, d, J = 8.0 Hz) ( 1 H, t,J = 8.0 Hz) (2 H, d, J = 8.0 Hz)

= Chú thích: 5 = singlet (mũi đơn), d = doublet (mũi đôi), t = triplet (mũi ba), m = multiplet (mũi đa). a) Dựa vào các dữ kiện phổ, hãy biện luận cấu trúc của 6 và 7. b) Đề nghị cơ chế phản ứng tạo thành 6 và 7.

Câu 4: Hợp chất 8 (C 20 H 27NO 11) được tìm thấy trong hạt giống hoa hồng, chỉ có liên kết P-glicozit và không phản ứng với thuốc thử Benedicts. Thủy phân 8 với enzim thích hợp, thu được 9 (C 8H 7NO) và 22

O 11 ). Mặt khác, thủy phân 8 trong môi trường axit, thu được 11 (C 6H 12O6 )và 12 (C8H 8 O3 ).

^hất 9 có thể được tổng hợp bằng cách cho benzanđehit tác dụng với NaHSO 3 và kế tiếp là NaCN. Vẽ công thức cấu tạo của 9 và 12. b) Chất 10 có phản ứng với thuốc thử Fehling. Cho 10 tác dụng với lượng dư CH 3I/Ag2 O, sau đó BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

thủy phân sản phẩm thu được trong môi trường axit, tạo ra 2,3,4 -tri-ơ-metyl-D-glucopiranozơ và 2,3,4,6-tetra-ơ-metyl-D-glucopiranozơ. Vẽ công thức Haworth của 8, 10, 11.

Câu 5: Các hợp chất ancaloit Daphniphyllum được tìm thấy trong nhiều loại cây thân thảo. Chúng có nhiều hoạt tính sinh học đáng chú ý như chống ung thư, chống oxi hóa, ... Sau đây là sơ metyl homosecodaphniphyllat: .OBn

19 (C29H41NO)

Metyl homosecodaphniphyllate

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN VI Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; DMSO: đimetyl sunfoxit; TEA: trietylamin; THP: tetrahiđropiranyl; THF: tetrahiđrofuran; DIBAL: điisobutyl nh LDA: liti điisopropylamiđua; DCM: điclometan.

Câu 1: Đun phenol với dung dịch H 2 SO4 đặc, thu được 1. Cho 1 phản ứng với ax e clorua có mặt AICI3 , thu được 2. Đun 2 với nước ở 200oC, thu được 3. C dụng với benzoyl clorua trong piriđin, tạo ra 4. Trong môi trường kiềm, thành 5. Khi có mặt H 2 SO4 , 5 sẽ tự đóng vòng để tạo ra hợp chất X như a) Vẽ công thức cấu tạo của các chât chất 1, 2, 3, 4 và 5. b) Đề nghị cơ chế phản ứng cho chuyển hóa từ chât chất 4 thành chât chất X. Hướng dẫn giải a) Công thức cấu tạo của cácc chất chât 1, 2, 3, 4 và 5: H O 3S

H O 3S

OH

‘

ặdếằi ,

2

.

_

x

S

4

b) Cơ chế phản ứng cho chuyển hóa từ chât 4 thành chât X: o

o

X

Ph

OH“ -h 2o

o

o

OH

0

Ph

1

^

o

Ph

o

Ph

H

Câu 2: Hãy thực

ơ đồ tổng hợp sau (có thể qua nhiều giai đoạn): o b)

a ) THPO

Eto

Hướng dẫn giải LÌA IH 4

TsOH MeOH

XHPO" OH

CrO, h 2s o 4

MeOH

HO OH

o

OH

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ OEt

EtOOC

EtOOC

o

b) HN

EtONa

EtOOC

-bo

o N,H. 2n 4

l.K O H 2. HC1, t°

Y ^N ^/

koh

V -N

Câu 3: Cho sơ đồ chuyển hóa và phổ MS, IR, NMR của các sản phẩm 6 và 7 như

AA Ä

HOOC.

-

COOH

6 PhNH2> 7

h 2s o 4

MS (m/z)

IR (cm-1)

[M+] = 170

1773;1754

Hợp chất 6

1H-NMR ỖH (ppm, CD 1.82 (6H, s) 1.97 (4 H s)

13C-NMR ỖC (ppm, CDCI3 ) 22; 23; 28; 105; 169

rr

21; 47; 48; 121; 127; 130; 138; 170; 172 7

[M+] = 205

1670; 1720 Hz))

Chú thích: 5 = singlet (mũi đơn), d = doublet (mũi đôi), t = triplet (mũi ba), m = multiplet (mũi đa). a) Dựa vào các dữ kiện phổ, hãy biện luận cấu trúc của 6 và 7. b) Đề nghị cơ chế phản ứng tạo thành 6 và 7.

Iướng dẫn giải a) Cấu trúc của A và B:

b) Cơ chế phản ứ

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

Câu 4: Hợp chất 8 (C20 H 27NO 11) được tìm thấy trong hạt giống hoa hồng, chỉ có liên kết ß-glicozit và không phản ứng với thuốc thử Benedicts. Thủy phân 8 với enzim thích hợp, thu được 9 (C 8H 7NO) và 10 (C 12H 22 O 11). Mặt khác, thủy phân 8 trong môi trường axit, thu được 11 (C 6H 12O6 ) và 12 (C8H 8O3 ). a) Chất 9 có thể được tổng hợp bằng cách cho benzanđehit tác dụng với NaHSO 3 và kê tiê[ NaCN. Vẽ công thức cấu tạo của 9 và 12. b) Chất 10 có phản ứng với thuốc thử Fehling. Cho 10 tác dụng với lượng dư CH 3I/Ag2 O, sau đó thủy phân sản phẩm thu được trong môi trường axit, tạo ra 2,3,4-tri-ơ-metyl-D-glucopiranozơ và 2,3,4,6-tetra-ơ-metyl-D-glucopiranozơ. Vẽ công thức Haworth của 8, 10, 11.

Hướng dẫn giải ch2oh ^ oo

ch2oh

J -00— ch2 ^OH

y

/ ° ữ—

C H -C N

H O -C H -C N

/—ox

/

HO-CH-COOH

/ÒH V~o:

OH I ỎH OH~i

OH I ÓH OH I ỎH 9

8

ch2

10

Câu 5: Các hợp chất ancaloit Daphniphyllum được tìm

nhiều loại cây thân thảo. Chúng có

nhiều hoạt tính sinh học đáng chú ý như chống ung thư, chống oxi hóa, ... Sau đây là sơ đồ tổng hợp metyl homosecodaphniphyllat:

) A

/

f l ^

: 7 8 8 C

____________________________

DIBAL

15 (c33h 51no3)

19

(C29H41NO)

Metyl homosecodaphniphyllate

a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 13 đến 22. b) Đề nghị cơ chê phản ứng của chuyển hóa 19 thành 20.

Hướng dẫn giải a) Công

cấu tạo của các chất từ 13 đến 22:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ DRn

DRn

20

Ạ»

,OBn

22

b) Cơ chế phản ứng của chuyển hóa hó 7 thành 8: „OBn

OBn

OBn

OBn

-H+

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

4

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSGQG MÔN HÓA HỌC aV < r

<ÿ

A

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSGQG MÔN HÓA HỌC aV < r

<ÿ

A

Đề l.d oc Đề l - Mol.doc

/

/

< ÿ

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN VII Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Py: piriđin; DMF: N,N-dimetylfomamit; Tf: triflyl; THF: tetrahiđrofuran; m-CPBA: axit m-cloperoxibenzoic; DIBAL: điisobutyl nhôm hiđrua^ ^ ^ ^ ^ ^ Câu 1: DNJ thuộc loại hợp chất đường imino được dùng để chữa trị một số bệnh về chất này được tổng hợp theo sơ đồ sau:

n. Hợp

HO Me2CO H+ *

T f,0 » Py

1 -

2

1. CF3COONa/THF 3 2.HC1

OH NaN 3 DMF

DIBAL

NaBH4

-78°c

H20 H+

H, Pd/C

HO/,

a) Vẽ cấu trúc của 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. b) Trong quá trình hiđro hóa 7 có tạo ra chất trung gian 8 (C6H 13NO 5 ). Chất này nhanh chóng chuyển hóa thành 9 (C6 H 11NO 4) và sau đó, 9 mới chuyển hóa thành DNJ. DN Vẽ cấu trúc của 8 và 9.

0

NH

c)

Cl

+

NH

Ọ COOH

Câu 3: Trong tự nhiên, có n

ọ rùa (Coccinellidae) đã được tìm thấy. Bên

cạnh vẻ dễ thương của chúng

những loại bọ có ích khi chúng có khả năng

tiêu diệt các loại sâu hại. lỏng có tên là coccine

bị làm phiền hoặc quấy rối, chúng sẽ tiết ra một loại chất chất này có thể được tổng hợp như sau:

Coccinellỉne

Cho đimetyl malonat tác dụng với acrolein có mặt MeONa, thu được 10. Đun 10 trong dung dịch NaOH, sau đó este hóa bằng MeOH (xúc tác axit), thu được 11. Cho 11 phản ứng với etylen glicol có mặt axit, thu được 12. Khi có mặt NaH, 12 tự ngưng tụ nội phân tử để tạo ra 13 (C 15H 24 O7 ). Nung nóng 13 với dung dịch kiềm rồi axit hóa, thu được 14. Cho 14 phản ứng với AcONH 4 rồi sau đó khử bằng NaBH 3 CN, thu được 15 (C 13H 25NO 4 ). Gỡ bỏ nhóm bảo vệ trong 15 ở pH bằng 1 và sau đó điều chỉnh tới pH = 5 để thực hiện phản ứng cộng với đimetyl 3 -oxopentanđioat, thu được 16. Cho 16 phản i Ph3P=CH 2 , thu được 17. Hiđro hóa 17 với xúc tác Pd/C thu được 18. Cuối cùng, oxi hóa 18 ing m-CPBA, sẽ thu được coccinelline. a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 10 đến 18. b) Đề nghị cơ chế phản ứng của chuyển hóa 15 thành 16.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

Câu 4: 4.1. Phản ứng giữa dạng enol của xiclohexanon với ICl xảy ra tương đối nhanh. Để xác định hàm lượng enol của xiclohexanon, người ta tiến hành thí nghiệm sau: - Hòa tan 10 gam xiclohexanon trong MeOH và sau đó thêm 2 mmol NaHCO 3 .

- Thêm tiếp 1 ml dung dịch ICl 2M (dung môi MeOH) và sau đó trộn đều hỗn hợp.

- Thêm lượng dư dung dịch Nai vào hỗn hợp sau phản ứng.

- Tiến hành chuẩn độ lượng 13 sinh ra thì cần vừa đủ 1,594 ml dung dịch Na 2 S2 Ö: a) Đề nghị cơ chế phản ứng giữa xiclohexanon với ICl. b) Tính phần trăm hàm lượng xiclohexanon đã bị enol hóa (Cho: C = 12; H = c) Nêu vai trò của NaHCO3. Nếu như thay NaHCO3 bằng Na2CƠ3 thì hiện tượn: ẽ xảy ra? an trong nước và 4.2. Đun 20 (C6 H 6 O3 ) với NaHSŨ3, thu được 21 (C6H 5 Ũ5NaS) là chất tạo được hợp chất màu tím đặc trưng khi tác dụng với dung dịch FeCl3. của 21 cho thấy có 4 tín hiệu ở 105; 106; 144 và 157 ppm. Cho 20 tác dụng với Mel d g môi trường kiềm, thu được 22. Chất 22 cũng được tạo thành khi thực hiện phản ứng trime metylxeten với xúc tác bazơ. Mặt khác, nếu cho 20 tác dụng với Mel dư có mặt NaHCO 3 , thu được 23. Phổ 1H-NMR của 22 cho thấy chỉ có một tín hiệu ở dạng mũi đơn, còn 23 có hai tín hiệu ở dạng mũi đơn với tỉ lệ cường độ tích phân là 1 : 3. Thực hiện phản ứng giữa 20 tác dụng với hiđroxiamin, thu được 24 (C6 H 9N 3 O3).

Khử 24 bằng H 2 với xúc tác Ni - Raney, thu được 25 (C6H^N^ ^ har 25 kém tan trong nước nhưng tan tốt trong dung dịch HCl, nếu đun nóng dung dịch này sẽ thu được 20. Vẽ công thức cấu tạo của 20, 21, 22, 23, 24, 25.

Câu 5: Mantozơ (C 12H 22 O 11) phản ứng được với thuốc thử Tollens. Thủy phân mantozơ trong môi trường axit, thu được một monosaccarit 26. Khi oxi hóa 26 bằng HNO 3 , thu được 27 có tính quang hoạt. Mặt khác, oxi hóa mantozơ bằng nước brom, thu được axit 28. Metyl hóa hoàn toàn 28 với Me2 SO4 trong NaOH, thu được 29 (C20 H 38 O 12). Thủy phân 29 trongmôi trường axit,thu được 30 (C 10H 20 O6 ) và 31 (C 10H 20 O7 ). Oxi hóa 31 bằng HNO 3 , thu được32. Chất 32 nhanh chóngchuyển hóa thành hỗn hợp sản phẩm gồm 33 (C 4H 6 O 5), 34 (C5 H 10O4 ), 35 (C6H 10O6 ) và 36 (C3H 6 O3 ); trong đó, 34 và 35 đều có tính quang hoạt. Nếu oxi hóa 31 bằng CrO3, thu được 37. Khử 37 bằng LiAlH 4 , thu được 38 và 39 đều có công thức phân tử là C 10H 2 2 O6 . a) Vẽ công thức Fischer của các chất 26, 27 và từ 30 đến 39. b) Vẽ công thức Haworth của 28, 29 và mantozơ.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN VII Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Py: piriđin; DMF: N,N-đimetylfomamit; Tf: triflyl; THF: tetrahiđrofuran; m-CPBA: axit m-cloperoxibenzoic; DIBAL: điisobutyl nhôm hiđrua^ ^ ^ ^ ^ ^ Câu 1: DNJ thuộc loại hợp chất đường imino được dùng để chữa trị một số bệnh về rối chất này được tổng hợp theo sơ đồ sau:

en. Hợp

HO A ''r '* ° \ Me,CO H

O

O

' ^

V

^

0

_ Tf20

_ 1. CF3COONa/THF 1

H +

NaN 3

■ -78°c

H C 1

^

DIBAL NaBH4 , H20 „ H2 4 — » 5 -----------*- 6 rrr » 7 ■

DMF

2 2

^

O H

-

H+

HO/,

Pd/C

a) Vẽ cấu trúc của 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. b) Trong quá trình hiđro hóa 7 có tạo ra chất trung gian 8 (C6H 13NO 5 ). Chất này nhanh chóng chuyển ayển hóa thành 9 (C6 H 11NO 4) và sau đó, 9 mới chuyển hóa thành DN DNJ. Vẽ cấu trúc của 8 và 9.

Hướngị dẫn giải Cấu trúc của 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9: -V °,

oy

o ỐH

OH

OH

1 HO

I

/— OH

HO'

OH

OH

HO,, Ẳ

HO'

y OH

O' n3

f

NH,

Câu 2: Đề nghị cơ chế của các phản ứng sau: a)

1.

b )/ ^

Li

2. Mel

o OMe

OMe

Hướng dẫn giải

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ +

a)

H N 'C 7 \ >

-H+

b)

c)

d) OH

HOOC

Câu 3: Trong tự nhiên, cạnh vẻ dễ thương của tiêu diệt các loại sâu lỏng có tên là coccinellin

nhiều loại bọ rùa (Coccinellidae) đã được tìm thấy. Bên lì đây là những loại bọ có ích khi chúng có khả năng bị làm phiền hoặc quấy rối, chúng sẽ tiết ra một loại chất lợp chất này có thể được tổng hợp như sau:

Coccinelline

Cho đimetyl malonat tác dụng với acrolein có mặt MeONa, thu được 10. Đun 10 trong dung dịch NaOH, sau đó este hóa bằng MeOH (xúc tác axit), thu được 11. Cho 11 phản ứng với etylen glicol có mặt axit, thu được 12. Khi có mặt NaH, 12 tự ngưng tụ nội phân tử để tạo ra 13 (C 15H 24 O7 ). Nung nóng 13 với dung dịch kiềm rồi axit hóa, thu được 14. Cho 14 phản ứng với AcONH 4 rồi sau đó khử bằng NaBH 3 CN, thu được 15 (C 13H 25NO 4 ). Gỡ bỏ nhóm bảo vệ trong 15 ở pH bằng 1 và sau đó điều ýi pH = 5 để thực hiện phản ứng cộng với đimetyl 3 -oxopentanđioat, thu được 16. Cho 16 phản ứng với Ph3 P=CH 2 , thu được 17. Hiđro hóa 17 với xúc tác Pd/C thu được 18. Cuối cùng, oxi hóa 18 bằng m-CPBA, sẽ thu được coccinelline.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 10 đến 18. b) Đề nghị cơ chế phản ứng của chuyển hóa 15 thành 16.

Hướng dẫn giải A

Đ

c /~ o

0

CHO D / —ọ

E ọ

F

Ọ "\ /~ -Ọ

0

Q —V

^■0

rt-fe

ạ —^

/

ơ ^ o

pH 1 depnolỄClior

CO j CH j

G

1

H 0 4*xr

0 Ỵ

0 Ỵ

00

0 II 'OCH3

à ỏò

C hỊs j|

Xi 00

Câu 4: 4.1. Phản ứng giữa dạng enol của xiclohexanon với ICl xảy ra tương đối nhanh. Để xác định hàm lượng enol của xiclohexanon, người ta tiến hành thí nghiệm sau: - Hòa tan 10 gam xiclohexanon trong MeOH và sau đó thêm 2 mmol NaHCO 3 .

- Thêm tiếp 1 ml dung dịch ICl 2M (dung môi MeOH) và sau đó trộn đều hỗn hợp.

- Thêm lượng dư dung dịch Nai vào hỗn hợp sau phản ứng.

- TiếnÉà n h chuẩn độ lượng I 3 sinh ra thì cần vừa đủ 1,594 ml dung dịch Na 2 S2 Ö3 1M. a) Đề nghị cơ chế phản ứng giữa xiclohexanon với ICl. b) Tính phần trăm hàm lượng xiclohexanon đã bị enol hóa (Cho: C = 12; H = 1; O = 16). c) Nêu vai trò của NaHCO 3 . Nếu như thay NaHCO 3 bằng Na 2 CO 3 thì hiện tượng gì sẽ xảy ra? .in 20 (C 6H 6 O3 ) với NaHSO 3 , thu được 21 (C6H 5 O 5NaS) là chất không màu, tan trong nước và tạo được hợp chất màu tím khi tác dụng với dung dịch FeCl3 . Phổ 13C-NMR của 21 cho thấy có 4 tín hiệu ở 105; 106; 144 và 157 ppm. Cho 20 tác dụng với Mei dư trong môi trường kiềm, thu được 22.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3

Giá&viềll:

Hóa Học Hữu Cơ

Chất 22 cũng được tạo thành khi thực hiện phản ứng trime hóa đimetylxeten với xúc tác bazơ. Mặt khác, nếu cho 20 tác dụng với Mel dư có mặt NaHCO 3 , thu được 23. Phổ 1H-NMR của 22 cho thấy chỉ có một tín hiệu ở dạng mũi đơn, còn 23 có hai tín hiệu ở dạng mũi đơn với tỉ lệ cường độ tích phân là 1 : 3. Thực hiện phản ứng giữa 20 tác dụng với hiđroxiamin, thu được 24 (C6H 9N 3 O3 ). Khử 24 bằng H 2 với xúc tác Ni - Raney, thu được 25 (C6H 9N 3). Chất 25 kém tan trong nước nhưng t | n i i í j 50ng dung dịch HCl, nếu đun nóng dung dịch này sẽ thu được 20. Vẽ công thức cấu tạo của 20, 24, 25.

Hướng dẫn giải 4.1. a) Cơ chế phản ứng giữa xiclohexanon với ICl: o

,

0

o

,.

H -HC1

I-C1

b) Các phương trình phản ứng: ICl + 2I- ----- > I“ + ClI “ + 2S 2 O^' --------> S O ö - + 3 r

n lCl d.r = 1 • 1 5 9 4 = 0 . 7 9 7 m m o 1 ^

n enol = 2 - 0 . 7 9 7 =

nx,ciohex,n„, = 10 « 0.102 mol ^ %eno1 = - ÌH 0 ^ » « 1,179%. c)

NaHCO 3 có vai trò là trung hòa axit HCl tạothàiih^ Khi đó cân bằng xeton - enol sẽ chuyển dịch

theo chiều tạo ra enol và phản ứng sẽ xảy ra nh Nếu thay NaHCO 3 thành Na2CO3 thì sẽ xảy ra quá trình tạo enolat và phương pháp trên sẽ không thực hiện được.

4.2. Công thức cấu tạo của 20, 21,

4, 25:

& A

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

4

Guíauiêii: H(X

Hóa Học Hữu Cơ ^OH

H(X

S03Na

HO

/,0

NaHS03 OH 0\

/O

MeCX Mel NaOH

1 1

II

^

Mel

o HO

OH

o

°

.N „

NH2OH HO

OH

o

H,0 H+

HN

NH

NH Câu 5: Mantozơ (C 12H 22 O 11) phản ứng được với thi llens. Thủy phân mantozơ bằng enzim ß-glycosidase, thu được một monosaccarit 26.

26 bằng HNO 3 , thu được 27 có tính quang hoạt. Mặt khác, oxi hóa mantozơ bằng nước được axit 28. Metyl hóa hoàn toàn 28 với phân 29 trong môi trường axit, thu được 30 Me2 SO4 trong NaOH, thu được 29 (C20 H 381 3 , thu được hỗn hợp sản phẩm gồm 32 (C4 H 6 O 5 ), (C 10H 20 O6 ) và 31 (C 10H 20 O7 ). Oxi hóa 31 bằng 33 (C5H 10O4), 34 (C6H 10O 6 ) và 35 (C3 H 6 O3 ); trong đó, 33 và 34 đều có tính quang hoạt. Nếu oxi hóa 31 bằng CrO3, thu được 36. Khử 36 bằng LiAlH 4 , thu được 37 và 38 đều có công thức phân tử là C 10H 22 O6 . a) Vẽ công thức Fischer của 27 và từ 30 đến 39. b) Vẽ công thức Haworth củ mantozơ.

Hướng dẫn giải

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

5

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ B

□

CHO H—— OH ■H

OX>H H--------- OH e

HOHH-

E

CHO MeO-----H

OH OH

H-----Olfe

H-------- OH

H-----Olfe

H------ OMe

CHjOUe

CHpH

H------------OHe

UeO-----------H

CHjOUe G CHO

H +

ŨŨOH

OOOH

H—I—Okte

aie

UeO-

-H

QOOH

I—DUe

OOOH

CH plkĩ

OOOH

]Me

H-

K

SHjÖH

OCOH □Ue

H-

lfeO-

H-

CHpH

-O lle

H

IfeO-

-H

=c OUe

■ H-

-OH

H-

IfeOHO-

-Olfe

H-

H-

O ie ■H ■H O lt

/

CH,Olfe>

l_l_ ni

□He

MeO-

-OWe

—— W eO — _ 1n4__ We

CH/3Me

Õ-^OKỈe

-H

M eQ

□He

HO-

CH.CH

"A~~ kr Y ™

hO-LC

:k^ : H

™

,

CH CH

'Ằ

™

-

m aic b iE n ir arid m

Q-L-.ÜMe

< r BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

6

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSGQG MÔN HÓA HỌC aV < r

<ÿ

A

Đề a.doc Đề a - Mol.doc

/

/

< ÿ

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN VIII Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; DMSO: đimetyl TEA: trietylamin; Ms: mesyl; DDQ: 2,3-điclo-5,6-đixiano-1,4-benzoquinon; THF: tetr DIBAL: điisobutyl nhôm hiđrua; LDA: liti điisopropylamiđua; DCM: điclometan; Bn: ben Câu 1: Cho cấu trúc của axit norbornen-2,3-đicacboxylic như hình bên: COOH a) Vẽ các đồng phân lập thể của axit trên. b) Đun nóng 1 (là một trong các đồng phân lập thể trên), thu được 2. Ph COOH a bằng HCl, thu giữa 1 và 2 với dung dịch NaOH dư đều tạo ra 3. Cho 3 tác dụng với I2 , sa là 0,3913 gam) được 4 và 5 với tỉ lệ mol tương ứng là 3 : 1. Khi chuẩn độ 4 hoặc 5 (đều có khố bằng dung dịch NaOH 0,1M với chất chỉ thị phenolphtalein thì đều phải dùng hết 12,7 ml dung dịch NaOH trên. Mặt khác, khi đun nóng, 4 sẽ chuyển hóa chậm thành 6 không chứa nguyên tử iot, còn 5 sẽ không phản ứng nhưng nếu đun nóng 5 với dung dịch HCl thì sẽ thu được 4.

Vẽ cấu trúc của 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Câu 2: Glochodiol là một chất bột màu rắn được phân lập từ rễ cây me rừng (Phyllanthus Emblica Linn.). Cấu trúc của glochodiol như sau: No œ t ỡ» ỡ» 0> c\j c\i r\j S l^ i

3.2

HO

3.1 f l (ppm )

a) Vẽ cấu dạng bền nhất của gloc ¡^chưa xét lập thể của C-1 và C-3). b) Từ dữ kiện phổ 1H-NMR (tần của máy đo là 500 MHz) của hai proton H -1 và H-3 như hình trên, hãy: - Cho biết hình dạng tín hiệu của hai proton trên. Vì sao chúng lại có hình dạng như vậy?

- Tính các hằng số ghép (J, đơn vị Hz) của hai tín hiệu trên.

- Xác định cấu hình tuyệt đối của các nguyên tử C-1 và C-3 trong phân tử glochodiol.

Câu 3: Trisaccarit 7 có trong hạt bông, không có phản ứng với thuốc thử Fehling. Thủy phân 7 bằng enzim mantaza (chỉ phân cắt liên kết a-glicozit), thu được 8, 9, 10 đều là các D -hexozơ. Khi phản ứng với HIO4 , từ 1 mol 8 hoặc 10 đều tạo ra 5 mol axit fomic và 1 mol fomanđehit, còn từ 1 mol 9 tạo ra 3 mol axit fomic, 2 mol axit fomađehit và 1 mol cacbon đioxit.

CHO a) Khi phản ứng với lượng dư phenylhiđrazin, 8, 9 và X (hình bên) đều tạo ra cùng HO H một sả osazon. Vẽ công thức Fischer của 8 và 9.

HO H anđotetrozơ 11 (có mối quan hệ lập thể với 10) được tổng hợp theo phương H OH OH H pháp Fischer từ D-glixeranđehit. Khi oxi hóa bằng HNO 3 , từ 10 thu được một CH2OH có tính quang hoạt, còn từ 11 thu được một axit không phải hợp chất meso.

X ẽ công thức Fischer của 10 và 11. etyl hóa hoàn toàn 7 bằng CH3 Ĩ/Ag2 Ơ rồi thủy phân trong dung dịch axit, thu được hỗn hợp sản phẩm gồm 2,3,4-tri-ơ-metyl-D-hexopiranozơ (dẫn xuất của 8); 1,3,4,6-tri-ơ-metyl-D-hexofuranozơ (dẫn xuất của 9) và 2,3,4,6-tri-ơ-metyl-D-hexopiranozơ (dẫn xuất của 10). Mặt khác, thủy phân 7 với BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

enzim emulsin (chỉ phân cắt liên kết ß-glicozit), thu được một đisaccarit (cấu tạo từ 8 và 10). Vẽ cấu trúc của 7.

Câu 4: Hãy thực hiện các sơ đồ tổng hợp sau (có thể qua nhiều giai đoạn): o o

HO—* c)

H O "/ HO

V 1'OMe OH

Câu 5: Huperzine A là một loại thuốc được dùng để chữa trị bệnh giảm này được tổng hợp theo sơ đồ sau: /

ff J-L

Alzheimer. Hợp chất

<^CN _ HC1 ,COOEt -------------► 12 — F lO N a

H .n

1. SOCl2/CHCl3

. MeOH NH 2

Huperzine A

Biết TMG là trimetylguaniđin HN=C(NMi bazơ mạnh không có tính nucleophin. a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 12 b) Đề nghị cơ chế phản ứng của chuyển hóa 20 thành 21. c) Băng thực nghiệm, người ta thâ’ ác giai đoạn chuyển hóa 23 thành 25 không thể thay đổi trình tự của các tác nhân phản ứng. ủy phân 23 trong dung dịch NaOH thì sẽ thu được một sản phẩm không mong muốn là axit NO 5) có hai nhóm cacboxyl không nằm kề nhau và chứa vòng 8 cạnh trong phân tử. Vẽ ấu tạo của X và đề nghị cơ chế phản ứng tạo ra X từ 23. d) Chât 20 có thể được tổn ột phương pháp khác với hiệu suất cao hơn như sau: Cho xiclohexan-1,4-đion tác etylen glicol (tỉ lệ mol là 1 : 1) với xúc tác axit, thu được 27.

Cho 27 phản ứng với pir thu được hợp chất enamin 28. Đun 28 với acrylamit rồi thủy phân, thu được hỗn hợp Y gồm „g phân lactam 29 và 30. Cho Y phản ứng với BnCl có mặt KH, thu được hỗn hợp Z gồm 31 iến hành phản ứng tách hiđro với hai chất trong Z bằng cách cho chúng phản ứng với DD nzen thì chỉ thu được 33. Thủy phân 33 trong dung dịch axit, tạo ra 34. Xử lí 34 với H 2 có mặt x tác Pd(OH)2/C trong AcOH, thu được 35. Metyl hóa 35 bằng MeI/Ag2 CO3 6.. Cuối cùng, cho 36 phản ứng với đimetyl cacbonat có mặt KH, thu được 20. trong CHCl3, Vẽ công thức tạo của các chất từ 27 tới 36 và đề nghị cơ chế phản ứng của chuyển hóa từ 28 thành 29

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN VIII Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; DMSO: đimetyl sunfoxit; sunfo TEA: trietylamin; Ms: mesyl; DDQ: 2,3-điclo-5,6-đixiano-1,4-benzoquinon; THF: tetrahiđ rofuran; DIBAL: điisobutyl nhôm hiđrua; LDA: liti điisopropylamiđua; DCM: điclometan; Bn: benzy

Câu 1: Cho cấu trúc của axit norbornen-2,3-đicacboxylic như hình bên:

COOH

a) Vẽ các đồng phân lập thể của axit trên.

COOH

b) Đun nóng 1 (là một trong các đồng phân lập thể trên), thu được

giữa 1 và 2 với dung dịch NaOH dư đều tạo ra 3. Cho 3 tác dụng với I2 , sau đó axit hóa băng HCl, thu được 4 và 5 với tỉ lệ mol tương ứng là 3 : 1. Khi chuẩn độ 4 hoặc 5 (đều có khối lượng là 0,3913 gam) băng dung dịch NaOH 0,1M với chất chỉ thị phenolphtalein thì đều phải dùng hết 12,7 ml dung dịch NaOH trên. Mặt khác, khi đun nóng, 4 sẽ chuyển hóa chậm 1

ông chứa nguyên tử iot, còn 5 sẽ

không phản ứng nhưng nếu đun nóng 5 với dung dịch HC

được 4.

Vẽ cấu trúc của 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Hướng a) Các đồng phân lập thể của axit norbornen-2 COOH COOH

COOH COOH

COOH COOH

b) Cấu trúc của 1, 2, 3, 4, 5, 6:

I COOH COOH

COONa COONa

COOH

cM «S, 0

Câu 2: Glochodiol là một chất bột màu rắn được phân lập từ rễ cây me rừng (Phyllanthus Emblica Linn.). Cấu trúc của glochodiol như sau:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

a) Vẽ cấu dạng bền nhất của glochodiol (chưa xétlập thể của C-1và C-3). b) Từ dữ kiện phổ 1H-NMR (tần số của máyđo là 500 MHz) của hai proton H -1 và H-3 như hình trên, hãy: - Cho biết hình dạng tín hiệu của hai proton trên. Vì sao chúng lại có hình dạng như vậy?

- Tính các hằng số ghép (J, đơn vị Hz) của hai tín hiệu trên.

- Xác định cấu hình tuyệt đối của các nguyên tử C-1 và C-3 trong phân tử glochodiol.

Hướng dẫn giải Proton H-1 có dạng mũi đôi - đôi với các hằng số ghép là: Ji = 500(3.280 - 3.259) = 10,5 Hz hoặc Ji = 500(3.271 - 3.249) = 11 J 2 = 500(3.280 - 3.271) = 4,5 Hz hoặc J 2 = 500(3.259 - 3.249) = Proton H-3 có dạng mũi đôi - đôi với các hằng số ghép là: Ji = 500(2.997 - 2.990) = 3,5 Hz J 2 = 500(2.990 - 2.984) = 3,0 Hz Nguyên tử C-2 nằm kế các nguyên tử cacbon bất đối nên hai proton của C-2 không tương đương nhau. Do đó, chúng sẽ tách các tín hiệu của các proton H ^ à^ -3thành hình dạng mũi đôi - đôi.

Proton H-1 cộng hưởng ở ôH 3.27 dưới dạng mũi đô^ - đỏJ có hằng số ghép J = 10.5, 5.0 Hz nên proton này ở vị trí trục hay nhóm -O H gắn trên C-1 ở yị^ rí^ ích đạo.

Proton H-3 cộng hưởng ở ỗH 2.99 dưới dạng^mũ^ đ |i - đôi có hằng số ghép J = 3.5, 3.0 Hz nên proton này ở vị trí xích đạo hay nhóm -O H gắB r®nC3 ở vị trí trục.

Vậy cấu trúc của glochodiol là:

HO''

Câu 3: Trisaccarit 7 có

Ịt bông, không có phản ứng với thuốc thử Fehling. Thủy

phân 7 bằng enzim mantaza (chỉ phân cắt liên kết a-glicozit), thu được 8, 9, 10 đều là các D-hexozơ. Khi phản ứng Ìg với HIO 4 , từ 1 mol 8 hoặc 10 đều tạo ra 5 mol axit fomic và 1 mol fomanđehit, còn từ 1 mol 9 tạo ra 3 mol axit fomic, 2 mol axit fomađehit và 1 mol cacbon đioxit.

HO­ HOH-

CHO -H -H -OH

H-

-OH CH2OH X

a) Khi phản ứng với lượng dư phenylhiđrazin, 8, 9 và X (hình bên) đều tạo ra cùng một sản phẩm osazon. Vẽ công thức Fischer của 8 và 9. jđotetrozơ 11 (có mối quan hệ lập thể với 10) được tổng hợp theo phương pháp Kiliani từ D-glixeranđehit. Khi oxi hóa bằng HNO 3 , từ 10 thu được một axit không có tính quang còn từ 11 thu được một axit không phải hợp chất meso. Vẽ công thức Fischer của 10 và 11. c) Metyl hóa hoàn toàn 7 bằng CH3 Ĩ/Ag2 Ũ rồi thủy phân trong dung dịch axit, thu được hỗn hợp sản BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

phẩm gồm 2,3,4-tri-ơ-metyl-D-hexopiranozơ (dẫn xuất của 8); 1,3,4,6-tri-ơ-metyl-D-hexofuranozơ (dẫn xuất của 9) và 2,3,4,6-tri-ơ-metyl-D-hexopiranozơ (dẫn xuất của 10). Mặt khác, thủy phân 7 với enzim emulsin (chỉ phân cắt liên kết ß-glicozit), thu được một đisaccarit (cấu tạo từ 8 và 1( trúc của 7.

Hướng dẫn giải Công thức Fischer của 8, 9 và 10: CHO OH HH

HOH-

OH

H-

-OH CH2OH 8

Cấu dạng của 7:

Câu 4: Hãy thực hiện các sơ đồ tổng hợp sau (có a) HO—Y c)

H O "/ HO

)" O M e OH

HÒ

OMe

Hướng dẫn giải 1.

o

nCPBA

CHsCIi, 0 DC ----------------------------

—

ì

_ --------------------

2a. CH3C = C M g B r

ơ.

THF 2b. aq NaHCOa

1. OHP, cat. H+ ỉa. LÍAIH*, T H F 2b. NaOH, HflO

3 . Lindlar's c a t, Ha, EtOH,

OH

quinoline

4. CHgC{0)Ci CH3 py

1

ỉ □THP

cc

3a. KH, THF, 0 *c 3b. PhÒHgBr 4. H*. H20

CH,

H

TM

55 %

5 . Jones oxldallon

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

y OCHg

CC

OCH3

1. Na (2-5 eq), NH3 (lj

^CHa

Oc

2. H* {Ph3P)3RhCI

EtaP, EtOH

CH,

toluene

B1

o-xylerìe

3a. BH3l THF

cể

OH

3b. NaOH, HaOa

B2

CH3

Câu 5: Huperzine A là một loại thuốc được dùngg để 'chữa trị tr bệnh giảm trí nhớ Alzheimer. Hợp chất này được tổng hợp theo sơ đồ sau: Ọ XOOEt ^

CN ► 12 — HC1 >

EtoNa

H>°

(

13

Ä

Mel

14 — (c9h;; no 3)a ^

1. SOCl2/CHCl3 2. NaCN/DMSo’

°3

21

(C16H19NOs)

Ph3P=CHCH3 24 -----I 25 THF MeOH, THFV

3/PI1CH3 2. „rMeOH 3 3 (Ci8h 22 n 2 o 3) V 18 22 2 3/

LÌAIH4 THF

»

PhLi

HCHO

17

MsCl AcONa 22 23 TEA, DCM AcOH 1

1. Me3SiI, CHC13 2. MeOH NH2

Huperzine A

Biết TMG là trimgtyiEnaRiđih HN=C(NMe2 )2 - một bazơ mạnh không có tính nucleophin. tạo của các chất từ 12 đến 26. b) Đề nghị cơ chế phản ứng của chuyển hóa 20 thành 21. c) Bằng thực nghiệm, người ta thấy rằng các giai đoạn chuyển hóa 23 thành 25 không thể thay đổi trình tự của các tác nhân phản ứng. Nếu thủy phân 23 trong dung dịch NaOH thì sẽ thu được một sản phẩm không mong muốn ià axit X (C 15H 17NO 5) có hai nhóm cacboxyl không nằm kề nhau và chứa vòng 8 cạnh trong phân tử. Vẽ công thức cấu tạo của X và đề nghịcơ chế phản ứng tạo ra X từ 23. d) Chất 20 có thể được tổng hợp bằng một phương pháp khác với hiệu suất cao hơn như sau: Cho xiclohexan-1,4-đion tác dụng với etylen giicoi (tỉ iệ moi ià 1 : 1) với xúc tác axit, thu được 27.

Cho 27 phản ứng với piroliđin, thu được hợp chất enamin 28. Đun 28 với acryiamit rồi thủy phân, thu được hỗn hợp Y gồm hai đồng phân lactam 29 và 30. Cho Y phản ứng với BnCl có mặt KH, thu được BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

4

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

hỗn hợp Z gồm 31 và 32. Tiến hành phản ứng tách hiđro với hai chất trong Z bằng cách cho chúng phản ứng với DDQ trong benzen thì chỉ thu được 33. Thủy phân 33 trong dung dịch axit, tạo ra 34. Xử lí 34 với H 2 có mặt xúc tác Pd(OH)2/C trong AcOH, thu được 35. Metyl hóa 35 bằng MeI/Ag2CO3 trong CHCh, tạo ra 36. Cuối cùng, cho 36 phản ứng với đimetyl cacbonat có mặt KH, thu Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 27 tới 36 và đề nghị cơ chế phản ứng của chuyển thành 29 và 30.

Hướng dẫn giải a) công thức cấu tạo của các chất từ 12 đến 26: EtOOC

EtOOC \

EtOOC

CN H

H

13

HO

14

U

NC

HO

OMe

16 COOMe

Yy^I

M eO O C ^ N ị^ ^

NC

M eO O Ũ ^ ^ Ỉ

17

OMe

OMe

20 OMe

OMe

OMe

OMe NHCOOMe

26

b) Cơ chế phản ứng của chu o.s N~

>B__ BH+

,OMe

-B

O

o

COOMe

COOMe

N^^OM e

X

-B

r> o

OMe

COOMe

COOMe

phản ứng của phản ứng tạo ra X từ 23: c) Cơ chế phả

< r BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

5

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

OMe

o

OMe

OH"

COOMe HOOC

H ,0 -OH-

_ MeO'

'N' COOH

d) Công thức cấu tạo của các chất từ 27 tới 36:

o

o hn"

o 27

28

29

o

V-ỉ 30

01 1 ^

01 1

1B°'ĩ^ U ¿Ờ ơ^o Kí V-ỉ 31

32

Cơ chế phản ứng của chuyển hóa từ 28 thành 29 và

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

6

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSGQG MÔN HÓA HỌC aV < r

<ÿ

A

Đề 9.doc Đề 9 - Mol.doc

/

/

< ÿ

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSGQG MÔN HÓA HỌC aV < r

<ÿ

A

Guía viêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN IX Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; DMSO: đimetyl TEA: trietylamin; Ms: mesyl; THF: tetrahiđrofuran; DCM: điclometan; MOM: metoximety Tf: trìlyl; Boc: í-butyloxicacbonyl; DMF: #,#-đimetylfomamit; DIAD: điisopropyl azođi m-CPBA: axit m-cloperoxibenzoic; Í-Bu: í-butyl.

fox tosyl; )oxylat;

Câu 1: Cho hai phản ứng sau: ~ ~ _____________________ ________ Câu 2: Cho xiclopenta-1,3-đien tác dụng với CH 2=CHNƠ2 , thu được 1. Lần lượt xử lí 1 với dung dịch NaOH rồi sau đó với dung dịch H 2 SO4 loãng, thu được 2 (C7H 8 O).

Hiđro2hóa với2 xúc tác Pd/C, tạo ra 3. Oxi hóa 3 bằng m-CPBA, thu được 4. Thủy phân 4 rồi axit hóa, thuđược 5 a) Vẽ cấu trúc của các chất 1, 2, 3, 4, 5. b) Đề nghị cơ chế phản ứng của chuyển hóa 1 thành 2.

Câu 3: Đề nghị cơ chế cho các chuyển hóa sau:

a)

b) B o c -N

Câu 4: Cho sơ đồ tổng hợp azulen

Azulen

a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 và azulen. b) Từ benzen, các chất hữu cơ (chứa không quá hai nguyên tử cacbon trong phân tử) và các chất vô cơ khác, hãy viết sơ đồ tổng hợp 6. c) Azulen còn có thể được tổng hợp theo phương pháp sau: Cho 1-clo-2,4-đinitrobenzen phản ứng với piriđin, thu được muối 14. Xử lí 14 với Me2NH, thu được muối 15 (mạch hở). Cho 15 tác dụng với xiclopenta-1,3-đien có mặt MeONa ở 125oC, thu được azule rẽ công thức cấu tạo của 14 và 15. >ề nghị cơ chế phản ứng của chuyển hóa 14 thành 15 và 15 thành azulen.

5: Aigialomycin D được phân lập vào năm 2002 từ một loại nấm Aigialus parvus. Hợp chất này có khả năng chống kí sinh trùng sốt rét tương đối tốt. Aigialomycin D được tổng hợp từ D-ribozơ theo sơ đồ sau: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ OH

HC1

2. Nai, DMSO

17

Zn, AcOH MeOH

HO OH D-Ribozơ NaBH4/CuCl MeOH, xiclohexen KOH

20

LỈA1H4 ^

OH

TEA, DCM

22

2. AcSK, DMF

Y, DIAD

25 (C A O .S )

H20 , HC1 MeOH

1 . MsCl,

21

EtọO

26

m-CPBA> 27 DCM

PPh* THF

18

Ph3P=CHCOOMe

19

(CgH12o 3)

X, K2CQ3 ^ MeOH

23

MOMC

2nd-Grubbs xúc tác

o

Aigialomycin D

HO OH OH

Biết rằng: - 19 là hỗn hợp gồm hai đồng phân hình học (Z : E = 4,7 : 1) - Tác nhân NaBH/CuCl, MeOH, xiclohexen chỉ khử chọn l< ; nối đôi liên hợp.

- Chuyển hóa 25 thành 26 là phản ứng Mitsunobu - chuyển ól^ancol thành este.

- Tác nhân m-CPBA oxi hóa 26 thành hợp chất sunfon (qu trình epoxit hóa nối đôi xảy ra không đáng kể).

- Xúc tác 2nd-Grubbs được dùng trong phản ứn<MJMi/M*ịs.

- Chuyển hóa 28 thành 29 là phản ứng R a m b ^ ^ ^ lp k lu n d . c B

2nd-Grubbs

A\\ = //

.

D

Phản ứng Metathesis

0

0

B

D

CCI4, KOH í-BuOH, DCM

Phản ứng Ramberg - Bäcklund

- Cấu trúc của các chất X và Y nnhư sau:

VJU

COOMe Br

_______ „ s r

X

Vẽ cấu trúc của ủa các chất từ 16 đến 29.

A

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN IX Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; DMSO: đimetyl sunfox TEA: trietylamin; Ms: mesyl; THF: tetrahiđrofuran; DCM: điclometan; MOM: metoximetyl; Ts: tosyl; Tf: trìlyl; Boc: í-butyloxicacbonyl; DMF: #,#-đimetylfomamit; DIAD: điisopropyl azođicacboxylat; m-CPBA: axit m-cloperoxibenzoic; Í-Bu: í-butyl.

Câu 1: Cho hai phản ứng sau: Câu 2: Cho xiclopenta-1,3-đien tác dụng với CH2 =CHNO2 , thu được 1. Lần NaOH rồi sau đó với dung dịch H 2 SO4 loãng, thu được 2 (C7H 8 O). Hiđro hóa ra 3. Oxi hóa 3 bằng m-CPBA, thu được 4. Thủy phân 4 rồi axit hóa, thu a) Vẽ cấu trúc của các chất 1, 2, 3, 4, 5. b) Đề nghị cơ chế phản ứng của chuyển hóa 1 thành 2.

Hướng dẫn giải a) Cấu trúc của các chất 1, 2, 3, 4, 5:

lí 1 với dung dịch ới xúc tác Pd/C, tạo

COOH NO, 1

ò

ò

2

3

b) Cơ chế phản ứng của chuyển hóa 1 thành 2:

VR

R

0

0

-,R

-cA

Ị>.+

'

1a hT

R

1b

H' 0 ‘

"t

OH

H 1t

-

Ạ 7

h 20

1/2 N£0 -»

+

1/2H2N20 2

6c

Gb

h

- n - 'o

6

H20

HV H R .',R

R' C ' H ^ Nt

HO"

8

B

t-H*

VR "Q

^

-

- H+ - H 20

N _ 1 HO" 'OH

' OH

Im.

__________ _______________

" '¿ r R H4

o

Câu 3: Đề nghị ịhị cơ chế cho các chuyển hóa sau:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

a)

Boc

b) Boc—N

Hướng dẫn giải M -°Ti1 S ĩn íữ — _lI oỌ, „ . r * £ i . i . oo “ ip a Z J j-o e

^OplionA ?s.

“J o

H ©°

+

U

^

¿Jp

p

ỌjN^J vn,M0 N-t e

COnJaddn

-

L

- , , Boc

a

HOi 0

Begin by attacking the m ost electrophilic carbon in pyridone ring with either th e enolate or the illustrated enam ine.

Me I

„

O ^ nJ

n

A lautomerizalpon NN y

Li Me

Qjya

■

2

o II Mb N

^Jxặ0r*- JAjtt

H

H

Ị n^

J to c r —'-xxr- A NOj H

MOs

e ỌH

© CN

c II H-^C—NH

p e0 ' i v

Q© Q

N = = N

I

I

c»ơ e o

HOhT«v) ^ NI O h© 0 ^

-N —— N

0 OLJ

( HOM

t —NH

,NH2

C joh

C l

Ù,

OH

YỶ

i"ö

H

0©

W"N

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guía viêii:

Hóa Học Hữu Cơ HgC.

, A r>

HO

CHg

BFg (orH®)

©

r

Câu 4: Cho sơ đồ tổng hợp azulen như sau:

CO

HCHO HC1

_

KCN

Ị S ^ S r (CnHlg0 2) 10

<C10HnCl>DMSO

6

1. SOCl2 NaNO, „ > 11 ——2. NaN3 AcOH 3. H20

Azulen

12

(C10HlgO* X-1U--1B

a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 13 và azulen. b) Từ benzen, các chất hữu cơ (chứa không quá hai inguyên tử cacbon trong phân tử) và các chất vô cơ khác, hãy viết sơ đồ tổng hợp 6. c) Azulen còn có thể được tổng hợp theo phương pháp sau: Cho 1-clo-2,4-đinitrobenzen phản ứng với piriđin, thu được muối 14. Xử lí 14 với Me2NH, thu được muối 15 (mạch hở). Cho 15 tác dụng với xiclopenta-1,3-đien có mặt MeONa ở 125oC, thu được azulen.

- Vẽ công thức cấu tạo của 14 - Đề nghị cơ chế phản ứng của chuyển hóa 14 thành 15 và 15 thành azulen.

Hướng dẫn giải a) Công thức cấu tạo của các chất 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 và azulen: 'CN

A ^ rT ^ V ^ C O O H

ä x ;

COOH

9

OH

Op 13

ồ tổng hợp 6: ^yteCl AIC1?

^ ^

CI, hv

C1 1. Mg/THF 2. Etilen oxit 3. H20/H+

OD “ "-co

c) Công thức cấu tạo của 14 và 15:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3

Guía viêii:

Hóa Học Hữu Cơ

14

15

Cơ chế phản ứng của chuyển hóa 14 thành 15 và 15 thành azulen: Me2NH .........

C3n^\ //^no’ C1

NO,

NMe, w

hn

\\

C■:NMe2

//

NO,

N02

'3

pv H+ —NMe2 77 XTTT 2 -Me2NH H

Câu 5: Aigialomycin D được phân lập vào năm 20 từ một loại nấm Aigialus parvus. Hợp chất này có khả năng chống kí sinh trùng sốt rét tương đối tố Aigialomycin D được tổng hợp từ D-ribozơ theo sơ đồ sau: OH H O ^°\ , 10 Ph3P=CHCOOMe lo

HO

--------------------------- ► 19

(c 8h 12o 3)

OH . MsCl, TEA, DCM

22 X, K2C03

23 *

MOMC1 M NaH, DMF ’

CC14, KOH í-BuOH, DCM

29

Aỉgialomycin D

Biết rằr _ - 19 là hỗn hợp gồm hai đồng phân hình học (Z : E = 4,7 : 1). ac nhân NaBHVCuCl, MeOH, xiclohexen chỉ khử chọn lọc nối đôi liên hợp. lóa 25 thành 26 là phản ứng Mitsunobu - chuyển hóa ancol thành este. hân m-CPBA oxi hóa 26 thành hợp chất sunfon (quá trình epoxit hóa nối đôi xảy ra không ế). rúc tác 2nd-Grubbs được dùng trong phản ứng Metathesis.

- Chuyển hóa 28 thành 29 là phản ứng Ramberg - Bãcklund.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

4

Guía viêii:

Hóa Học Hữu Cơ

c

A 2nd-Grubbs ----------- ► B'

xúc tác

D

's'/Ọ / C

+

CCL.KOH

A C

___ /= \ B D

Phản ứng Metathesis

Phản ứng Ramberg - Bâckli

JS/

- Cấu trúc của các chất X và Y như sau: OAc

Jv^.COOMe A c O ' ^ ^ K - ' Bl

o

x Vẽ cấu trúc của các chất từ 16 đến 29.

Y Hướng dẫn giải

OH

M e O ^ .,,1

I

M .O ^ Ọ x ,J

°x°

°x°

16

17

M eOOC^A

HO— —

s * /* y r *

o

°

°x° 19

AcS /

?H

xx

—

21

20

OMOM

OMOM

XOOH

XOOMe MOMO

MOMO

25 MOMO

MOMO

O

MOMO

O

MOMO

MOMO

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

5

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSGQG MÔN HÓA HỌC aV < r

<ÿ

A

Đề 10.doc Đề 10 - Mol.doc

/

/

< ÿ

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSGQG MÔN HÓA HỌC aV < r

<ÿ

A

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN X Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; LDA: liti điisopropylamiđua; Ts: tosyl; Bn: benzyl, TES: trietylsilyl, m-CPBA: axit m-peroxibenzoic; DMF: N,N-đimetylfomamit; PCC: piriđin clocromat; Bu: butyl.

Câu 1: Khi cho hiđrocacbon 1 (C 10H 16) phản ứng với O3 rồi xử lí sản phẩm với vớiO2 , chỉ thu được 2 (C 5H 8 O3 ) nhưng nếu xử lí sản phẩm với Me2 S thì chỉ thu được 3 (C5H 8 O2) ản ứng iđofom.

Trong môi trường bazơ, 3 chuyển hóa thành 4 (C5H 6 O). Phổ 1H-NMR của 4 có bốn tín hiệu với cường độ tích phân là 1 : 1 : 2 : 2. a) Xác định công thức cấu tạo của 1, 2, 3, 4. b) Người ta có thể tổng hợp pentalenen từ 1 theo sơ đồ sau: 1. 9-BBN 2. H20 2/Na0H

9

r

PCC

,

5 —-—►6

BF3-Et2 0

10

1. LiN(SiMe3)2

Me3Al

Vẽ công thức cấu tạo của 5, 6, 7, 8, 9, 10.

Câu 2: a-Noscapine được phân lập từ cây Papaver St quỵ. Cho sơ đồ tổng hợp a-noscapine như sau: O^CHO

(C2gH31N 0 2S)

Turneforcidine

thức cấu tạo của các chất từ 20 tới 29. necine là đồng phân lập thể của turneforcidine và có thể được tổng hợp theo sơ đồ sau: HO-

coa Et3N, t° BnO

o

30

m-CPBA

H2, Pd(OAc)2

(C16H 18d N 0 3)

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

32

LÌAIH4

í

H

ỈẸ

Platynecine

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

Biết quá trình tạo ra 30 có xảy ra phản ứng đóng vòng [2 + 2]. Vẽ công thức cấu tạo của các chất 30, 31, 32.

Câu 4: 4.1. Antraxen là một hiđrocacbon được tách ra từ nhựa than đá. Dung dịch của antraxen trong benzen có khả năng phát quang màu xanh. a) Vẽ các công thức cộng hưởng của antraxen. b) Thực nghiệm cho biết độ dài của các liên kết (theo Â) trong phân tử antraxen là 1,43; 1,43; 1,43; 1,40; 1,37. Hãy gắn các giá trị trên (có giải thích) vào các liên kết trong phân tử antraxen. c) Dựa vào quy tắc Hucken, hãy cho biết antraxen là hiđrocacbon thơm, 1 thơm hay không thơm? Giải thích.

4.2. Cho sơ đồ chuyển hóa sau:

Vẽ công thức cấu tạo của 33 và 34.

Câu 5: Đề nghị cơ chế phản ứng của các chuyển hóa sau: H+

/ y o \ __ /

H+

Q

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

CHO

2

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN X Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; LDA: liti điisopropylamiđua; Ts: tosyl; Bn: benzyl, TES: trietylsilyl, m-CPBA: axit m-peroxibenzoic; DMF: N,N-đimetylfomamit; PCC: piriđin clocromat; Bu: butyl.

Câu 1: Khi cho hiđrocacbon 1 (C 10H 16) phản ứng với O3 rồi xử lí sản phẩm với với 2 (C 5H 8 O3 ) nhưng nếu xử lí sản phẩm với Me2 S thì chỉ thu được 3 (C5H 8 O2) có Trong môi trường bazơ, 3 chuyển hóa thành 4 (C5H 6 O). Phổ 1H-NMR của 4 cho th với cường độ tích phân là 1 : 1 : 2 : 2. a) Xác định công thức cấu tạo của 1, 2, 3, 4. b) Người ta có thể tổng hợp pentalenen từ 1 theo sơ đồ sau: 1. 9-BBN 2. H20 2/Na0H

NaH THF *

9

_ PCC

,

5 ---------► 6

BF3-Et2Q HCOOH

) 2 , chỉ thu được ỉn ứng iđofom. có bốn tín hiệu

1. LiN(SiMe3)2

Me3Al

10

Vẽ công thức cấu tạo của 5, 6, 7, 8, 9, 10.

Hướng dẫn giải a) Ozon phân 1, thu được 2 và 3 nên 3 có nhóm^ CHOTMặt khác, 3 có phản ứng iđofom và có thể ngưng tụ. tạo ạ thành 4 nên có thể có hai công „ thức cấu tạo sau đây:: o hoặc

ọ

o

OH“ H c 5h 6o

ẻo "

Phổ 1H-NMR của 4 cho thấy có bốn tín hiệu với cường độ tích phân là 1 : 1 : 2 : 2 nên công thức cấu tạo của 1, 2, 3, 4 là:

6, 7, 8, 9, 10:

b) Công thức c

o

HO

5

6

/

7

o

8

9

10

Câu 2: a-Noscapine được phân lập từ cây Papaver somniferum có được dùng để chữa ho, ung thư, đột quỵ. Cho sơ đồ tổng hợp a-noscapine như sau:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

0 V V CH0 HC(OMe)3 n 1■BuLi ^ 1 2 MeONa, DMF^

cơ

.,

MeOH

Cui, 60 - 70°c

2 1

H2Q t , H+

14

(CnH14U5J

1- H2NCH2CH(OMe)2 2. NaBH4

15

OMe

ĩ2

l.HCHO 2. NaBH4

H ,0 NaBH4 16 „ 1 : > 17 _ _ ►18 2 HCl CF3COOH AcONa

(C12H 14NO3I)

Zn, MeCN

Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 11 đến 19.

Hướng dẫn giải OMe 1

I

OMe

OMe OMe

^ ^ c 11 OMe 11

f

0"'^

16

(C28h 31n o 2s)

2. H2, Pd/C

2’

Turneforcidine

a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 20 tới 29. b) Platynecine là đồng phân lập thể của turneforcidine và có thể được tổng hợp theo sơ đồ sau: ’

N BnO

M o

4

ầ

30

—

m-CPBA

31

H2, Pd(OAc)2

(C16H18a N 0 3) ' ,u

32

LÌAIH4

„0:

H

pH

CD

Platynecine

Biết quá trình tạo ra 30 có xảy ra phản ứng đóng vòng [2 + 2]. Vẽ công thức cấu tạo của các chất 30, 31, 32.

Hướng dẫn giải a) Công thức cấu tạo của các chất từ 20 tới 29:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guíauiêii:

_____

Et02c

Hóa Học Hữu Cơ

H

N,

C02Et

___

v „ Et02c .

C02Et ^

20

I

„ C02Et

COoEt I EtOOC^/N

21

'C02Et 25

C02Et 26

\ / i "C 0 2Et 27

b) Công thức cấu tạo của các chất 30, 31, 32 và platynecine:

____ ______ BnO o

BnO

32

30

Câu 4: ng dịch của antraxen trong benzen 4.1. Antraxen là một hiđrocacbon được tách ra từ nhựa có khả năng phát quang màu xanh. a) Vẽ các công thức cộng hưởng của antraxen. b) Thực nghiệm cho biết độ dài của các liên kết (theo Â) trong phân tử antraxen là 1,43; 1,43; 1,43; 1,40; 1,37. Hãy gắn các giá trị trên (có giải thích) vào các liên Antraxen kết trong phân tử antraxen. c) Dựa vào quy tắc Hucken, hãy cho biết antraxen là hiđrocacbon thơm, phản thơm hay không thơm? Giải thích.

4.2. Cho sơ đồ chuyển hóa sau:

Vẽ công thức cấu tạo

33 và 34.

Hướng dẫn giải

4.1 a) Các công thức cộ

ưởng của antraxen:

b) Liên%ết C1 - C6, C2 - C3 và C5 - C6 ở dạng liên kết đôi trong 1 công thức cộng hưởng nên đều có độ dài là 1,43 Â.

Lian^ et C6^ C7 ở dạng liên kết đôi trong 2 công thức cộng hưởng nên có độ dài là 1,40 Â.

Liak.kết^ 1 - C2 ở dạng liên kết đôi trong 3 công thức cộng hưởng nên có độ dài là 1,37 Â. ìxen là hợp chất thơm vì chứa hệ thống vòng phẳng và số electron n liên hợp là 14 (thỏa n mãn 4n + 2, với n = 3).

4.2 Công ^ông thức cấu tạo của 33 và 34.

5

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

o

33

34

Câu 5: Đề nghị cơ chế phản ứng của các chuyển hóa sau: Q

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

4

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSGQG MÔN HÓA HỌC aV < r

<ÿ

A

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSGQG MÔN HÓA HỌC aV < r

<ÿ

A

Đề 11.doc Đề 11 - Mol.doc

/

/

< ÿ

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSGQG MÔN HÓA HỌC aV < r

<ÿ

A

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN XI Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; TEA: trietylamin; DDQ: 2,3-điclo-5,6-đixiano-1,4-benzoquinon; THF: tetrahiđrofuran; DCM: điclometan; Bu: butyl; Bn: benzyl; MEM: 2-metoxietoximetyl; AIBN: azobisisobutylnitrin; PMB: DMAP: 4-đimetylaminopiriđin; DMF: N,N -đimetylfomamit; DDC: N,N’-đixicloh LiHMDS: liti hexametylđisilazua.

enzyl; điamit;

Câu 1: Cho các hợp chất dị vòng sau: H

,0^

o

Ỏ

N

N Imidazol

Oxazol

m, phản thơm hay không a) Dựa vào quy tắc Hucken, hãy cho biết các dị vòng trên là hợp thơm? b) So sánh (có giải thích) nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các dị vòng trên. c) Viết cân bằng ion hóa của các dị vòng trên trong nước. So sánh (có giải thích) tính bazơ của các dị vòng trên. d) Đề nghị cơ chế phản ứng thủy phân este RCOOR’ trong nước khi có mặt imiđazol. e) Đề nghị cơ chế phản ứng tạo thành 1,1’ -cacbonylđiimiđazol (C7H 6N 4 O, CDI) từ imiđazol và photgen (COCI2 ).

Câu 2: Macrosphelide A là một chất ức chế tế bàc . Hợp chất này được tổng hợp theo sơ đồ sau: OPMB

H2Q H+

2.1 3. H20/H +

í n rr

DDQ

Q

,Br

(CigH2607) k 2c o 3

k^OPMB »< ^ - C O O H DCC.DMAP

10

LDDQ___________________

u

(C3j„ sV2 0 i4) 2.Pd(PPh,)4,K 2C 0 3.M e0H (CmI^ 0 ij)

OH

Macrosphelide A PhSH

^ 1

T c 7 n n jA n

" " 'x r "o" Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 1 đến 12.

Câu 3:^j||^nfloaxetanđehit phản ứng với EtOH, sau đó đun hồi lưu với B 11NH 2 trong toluen, thu du'O'Qi^^G;HxNJF3 ). Phản ứng giữa 13 với etyl diazoaxetat trong BF3 *Et2 0 (là xúc tác) ở -78°c, thu được 14 (C 13H 14NO 2 F 3). Khử 14 bằng LiAlH 4 trong THF, tạo thành 15. Cho 15 tác dụng với H 2 có mặt .c tác Pd(OH )2 trong DCM, thu được 16 (C4H 6NOF 3 ). Đun hồi lưu 16 với TsCl (tỉ lệ mol tương ứng 1 : 2) trong hỗn hợp gồm DCM, TEA và DMAP, tạo ta 17. Cho 17 tác dụng với phenol có mặt K2 CO3 trong DMF, thu được 18 (C 17H 16NSO 3 F3 ).

Chất 22 (là một dẫn xuất của 18) có thể được tổng hợp theo sơ đồ sau: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ Ọ COOEt

BnNH2 AcOH/CHC13

19 ( c 13h 14n o 2f 3)

NaBH4 EtOH

20

SOCl2 DCM

21

LiHMDS N2/THF

22

(Cn H 12NF3)

a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 13 đến 22. b) Đề nghị cơ chế phản ứng cho các chuyển hóa 13thành 14 và 17 thành 18. un 23 Câu 4: Đun fructozơ với dung dịch H 2 SO4 98%, thu được 23 có tên là 5-(hiđroximetyl) trong trong dung dịch axit loãng, thu được axit levulinic và axit fomic. Các dữ kiện phổ dung môi D 2 O) của axit levulinic được cho ở bảng sau: - Phổ 1H-NMR (Sh, ppm): 2,15 (5 ); 2,52 (t; J = 8,0 Hz); 2,80 (t, J = 8,0 Hz).

- Phổ 13C-NMR (Sc, ppm): 27,8; 29,1; 37,7; 177,4; 213,8. a) Vẽ công thức cấu tạo của 23 và axit levulinic. b) Đề nghị cơ chế phản ứng tạo thành axit levulinic từ 23. hợp chất dị vòng. Cho sơ c) Axit levulinic là nguyên liệu được dùng để tổng hợp nhiều dẫn xuất của hợ đồ chuyển hóa sau: Axit levunilic

NaOH

EtOH h 2s o 4

[28]

24

HO(CH2)2OH T so ĩỉ

í

h 2n n h :

27 (C14H 19N 30 3S)

29

31

(C14H17N 30 2S)

(C 16H21N 50 3S)

Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 24 đến 31. d) Hãy so sánh khả năng phản ứng của p nobenzanđehit, p -nitrobenzanđehit và benzanđehit với 31. Giải thích. e) Thực hiện phản ứng giữa axit levulinic vớ: ehit có mặt piperiđin và axit axetic, thu được 32 (C 12 12N 2 O). Tiến12hành 12H 1122O33). Đun 32 với hiđrazin, thu đư 12 phản2 ứng tách hiđro bằng cách cho 33 tác dụng với m-O2N-C 6 H 4 -SO3Na Na, tạo ra 34. Vẽ công thức cấu tạo của 32, 33, 34.

Câu 5: Nuciferine được phân lập từ cây hoa sen (Nelumbo nucifera). Hợp chất này thường được dùng để chữa trị bệnh hạ đường huyết và được tổng hợp qua các giai đoạn sau: Giai đoạn 1: MeO

CHO

35 MeO

(C10Hn NO4)

LÌAIH4 THF

36 (C10H 15NO2)

MeOCOCl THF

37 ( c 12h 15n o 4)

Giai đoạn 2: 38 (CgHgNC^Br)

NaBH4 DCM

39

1. NaOH/EtOH 2. H2S 0 4 '

■

(CgH8N 0 2Br)

40 (C8H7OBr)

Giai đoạn 3: MeO

37 + 40

42 (C20H21NO4)

L1AIH4 THF

MeO

Nuciferine

ông thức cấu tạo của các chất từ 35 đến 32. nuciferine tác dụng với lượng dư MeI/Ag2 O rồi nung nóng, thu được hỗn hợp sản phẩm gồm có công thức phân tử là C20 H 23NO 2 . Mặt khác, cho nuciferine tác dụng với CHCl3 trong tạo ra 45 (C20 H 21NO 3). Vẽ công thức cấu tạo của 43, 44, 45 và đề nghị cơ chế tạo thành 45.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN XI Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; TEA: trietylamin; DDQ: 2,3-điclo-5,6-đixiano-1,4-benzoquinon; THF: tetrahiđrofuran; DCM: điclometan; Bu: butyl; Bn: benzyl; MEM: 2-metoxietoximetyl; AIBN: azobisisobutylnitrin; PMB: DMAP: 4-đimetylaminopiriđin; DMF: N,N-đimetylfomamit; DDC: N,N’-đixicloh LiHMDS: liti hexametylđisilazua.

enzyl; điamit;

Câu 1: Cho các hợp chất dị vòng sau: H

,0^

o

Ỏ

N

N Imidazol

Oxazol

m, phản thơm hay không a) Dựa vào quy tắc Hucken, hãy cho biết các dị vòng trên là hợp thơm? b) So sánh (có giải thích) nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các dị vòng trên. c) Viết cân bằng ion hóa của các dị vòng trên trong nước. So sánh (có giải thích) tính bazơ của các dị vòng trên. d) Đề nghị cơ chế phản ứng thủy phân este RCOOR’ trong nước khi có mặt imiđazol. e) Đề nghị cơ chế phản ứng tạo thành 1,1’ -cacbonylđiimiđazol (C7H 6N 4 O, CDI) từ imiđazol và photgen (COCI2 ).

Hướng dẫn giải a) Cả ba dị vòng là hợp chất thơm vì chứa hệ thống vòng phẳng và số electron n liên hợp là 6 (thỏa mãn 4n + 2, với n = 1). b) Nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy đều giảm theo thứ tự sau: Imidazol > Thiazol > Oxazol ~ Giải thích: Imiđazol tạo được liên kết hiđro liên phân tử. Thiazol có khối lượng phân tử và độ phân cực lớn hơn oxazol. c) Các cân bằng ion hóa của các dị vòng trên trong nước: +

h 2o

Ù

+ OH“

^ lì +H2°

+ OH“

—xri ÖV—M ,I N NH NH + + Tính bazơ giảm theo thứ tự: Imiđazol > Thiazol > Oxazol Giải thích: Dạng axit liên hợp của imiđazol bền vì điện tích dương được giải tỏa và tạo được liên kết hiđro với nước nên tính bazơ của imiđazol mạnh nhất. Nguyên tử O có độ âm điện lớn hơn nguyên tử S nên làm giảm mật độ electron trên nguyên tử N nhiều hơn. Do đó, thiazol có tính bazơ mạnh hơn oxazol. d) Cơ chế )hản ứng:

r° h 2o

o -N ^ N H \= J

R

OH

Iơ chế phản ứng:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

oỷỉ

C1 (

C1

N

o.

NH

°'

o

____ ► C1" V N ^ N _____ ^ -HC1 -HCl N N HN N \^ J

\=J

N ^ U^/

Câu 2: Macrosphelide A là một chất ức chế tế bào ung thư. Hợp chất này được tổngỊ hợp hợ theo sơ đồ sau: OPMB

„ „ l.í-BuCOCl 2. MeNHOMe

COOH

_

# 1. LiBEt3H

1. í-BuLi

MEMQ

H* X â ^ 7 » \ o , i

4

2.1

ồ

3. H20/H +

..

.6

OPMB

DDQ»

7

/Ằ^/COOH

5’ DCC> 8 DDQ> 9 ------ ----------- ►

( c 13h 22o 6) d m a p

dcqdm ap

10

L

5

5

Q

_________

(C35h 52 0 i^ - Pd(”

CF3COOH PhSH

---------------- ►

11

, K2C° 3 ’ MeOH (0 2 4 ^ 0 ,3 )

crosphelide A

Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 1 đến 1 PMBO

OPMB

o

9

' .

v

OH

*

^

o

v

OH

2

* .............. _ " ^ ........................ . _ ..........„ Cho trifloaxetandehit phản ứng với EtOH, sau đó đun hôi lưu với B 11NH 2 trong toluen, thu

3

(C 9 ÎÎ8 N F 3 ).

Phản ứng giữa 13 với etyl diazoaxetat trong BF3 »Et2 0 (là xúc tác) ở -78°c, thu

được 14 (C 13H 14NO 2 F3 ). Khử 14 bằng LÌAIH4 trong THF, tạo thành 15. Cho 15 tác dụng với H 2 có mặt BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

xúc tác Pd(OH)2 trong DCM, thu được 16 (C4H 6NOF 3 ). Đun hồi lưu 16 với TsCl (tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 2) trong hỗn hợp gồm DCM, TEA và DMAP, tạo ta 17. Cho 17 tác dụng với phenol có mặt K2 CO3 trong D m F , thu được 18 (C 17H 16NSO 3 F3 ).

Chất 22 (là một dẫn xuất của 18) có thể được tổng hợp theo sơ đồ sau: o

V

FoC

JL

.COOEt

BnNH2

NaBH4

19

20

A rO H /PH l 3 (Ci3Hi4N 0 2 p3) EtOH AcOH/CHC1

SOCl2 DCM

LiHMDS

a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 13 đến 22. b) Đề nghị cơ chế phản ứng cho các chuyển hóa 13 thành 14 và 17 thành 18.

Hướng dẫn giải a) Công thức cấu tạo của các chất từ 13 đến 22: Bn

Bn

N

N

I

f 3c '

'n

F3C

13

\ -------COOEt

-F,c-

14

Ts.

B ik

N F3C

I

OPh

F ,c

18

NH

/U^^COOEt

F ,c

19

b) Cơ chế phản ứng cho các chuyển hóa 13 thành + N 2 =CH-COOEt

= N 2 -CH -CO O Et

■)

F,c

Cn

COOEt

^Bn

Ts~

Ts-

N

OTs kOPh

OPh

F,c

OPh

Câu 4: Đun fructozơ với dung dịch H 2 SO4 98%, thu được 23 có tên là 5-(hiđroximetyl)fufural. Đun 23 trong dung dịch axit loãng, thu được axit levulinic và axit fomic. Các dữ kiện phổ NMR (đo trong dung môi D 2 O) của axit levulinic được cho ở bảng sau: - Phổ 1H-NMR (Sh, ppm): 2,15 (5 ); 2,52 (t; J = 8,0 Hz); 2,80 (t, J = 8,0 Hz).

- Phổ 13C-NMR (Sc, ppm): 27,8; 29,1; 37,7; 177,4; 213,8. a) Vẽ công thức cấu tạo của 23 và axit levulinic. b) Đề nghị cơ chế phản ứng tạo thành axit levulinic từ 23. c) Axit levulinic là nguyên liệu được dùng để tổng hợp nhiều dẫn xuất của hợp chất dị vòng. Cho sơ đồ chuyển hóa sau: M ^ V stO H HO(CH2)2OH ^ H2NNH2 *■ 25 ----- —— *^levum lic___ » 24 ------„ TsOH h 2s o 4

(c 7h 14n 2o 3)

[28]

í

29 (C14H 17N 30 2S)

ClCH2COOEt K2CO3

30

PhN=C=S t°

h 2n n h 2 t°

^ 26 ----------- ----------*-27 (C14H 19N 30 3S) 31 (C 16H21N 50 3S)

cấu tạo của các chất từ 24 đến 31. lãy so sánh khả năng phản ứng của ^-đimetylaminobenzanđehit, ^-nitrobenzanđehit và ỉanđehit với 31. Giải thích. e) Thực hiện phản ứng giữa axit levulinic với benzanđehit có mặt piperiđin và axit axetic, thu được BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

32 (C 12H 12O3). Đun 32 với hiđrazin, thu được 33 (C 12H 12N 2 O). Tiến hành phản ứng tách hiđro bằng cách cho 33 tác dụng với m-O2N-C 6 H 4 -SO3Na, tạo ra 34. Vẽ công thức cấu tạo của 32, 33, 34.

Hướng dẫn giải a) Công thức cấu tạo của 23 và axit levulinic: Q II

-CHO

HO

A

23

^ / \ COOH f

Axit levunilic

b) Cơ chế phản ứng tạo thành axit levulinic từ 23: + >H

v V ™ % ũ f

-jnr

V

o.

H,0

’r ™ \= r

w

..CHO OH

/ y

V

c) Công thức cấu tạo của các chất từ 24 đến 31: o

I

II

ó

\ ,

„0

0

I N ._ _ x _.Ph

COOEt

^

p/A^cooEt

NHNHọ

Ptí

30

31

d) Mật độ điện tích dương tltrên ê n nguyến nguyên tử C trong nhóm -CHO càng cao thì càng dễ phản ứng với nhóm -NHNH 2 . Vì nhóm -N O 2 có hiệu ứng -C và nhóm -NM e 2 có hiệu ứng +C nên khả năng phản ứng của các anđehit với 31 tăng dần theo thứ tự sau: ^-đimetylaminobenzanđehit < Benzanđehit < ^-Nitrobenzanđehit e) Công thức cấu tạo của 32, 33, 34: N-NH N-NH 'COOH 32

Ph

—^ ^ ^ 33

Ph

—^

<\ = / >= 34

Câu 5: Nuciferine được phân lập từ cây hoa sen (Nelumbo nucifera). Hợp chất này thường được dùng để chữa trị bệnh hạ đường huyết và được tổng hợp qua các giai đoạn sau: 1: ' CHO X eCT

MeNO, AcONH4/AcOH

L1AIH4 MeOCOCl _ — 36 ---- — *37 _ 35 THF ► THF (C10HnNO4) (C10H15NO2) (C12H15N04)

iđoạn 2:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

4

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ CHO Br

MeNO, AcONH4/AcOH 4

38 _ ” _ (CgHgNC^Br)

NaBH4 DCM

1. NaOH/EtOH 39 „ " _ 2. H2S 0 4 (C8H8N 0 2Br) 2 4

40 „ __ (C8H7OBr)

Giai đoạn 3:

37 + 40

BF3-Et2Q ^ 41 AIBN ^ L1AIH4 DCM/CHC1, „ Rll cnH* 42 " THF 3 (C20H22NO4Br) Bu3SnH (C20H21NO4)

a) Vẽ công thức câu tạo của các chât từ 35 đên 32. b) Cho nuciferine tác dụng với lượng dư MeI/Ag2 O rồi nung nóng, thu đ 43 và 44 đều có công thức phân tử là C20 H 23NO 2 . Mặt khác, cho nuciferi NaOH, tạo ra 45 (C20 H 21NO 3). Vẽ công thức câu tạo của 43, 44, 45 và đề Hướng dẫn giải

n hợp sản phẩm gồm ụng với CHCl3 trong ;hê tạo thành 45.

a) Công thức câu tạo của các chât từ 30 đên 37.

NO,

COOMe

COOMe

39

COOMe

40

b) Công thức câu tạo của 38, 39, 40:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

5

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSGQG MÔN HÓA HỌC aV < r

<ÿ

A

Đề Final 1.doc Đề Final 1 - Mol.doc

/

/

A.

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA ĐỘI TUYỂN - LẦN 1 •

Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; Ts: tosyl; TEA: triet Py: piriđin; Bn: benzyl; THF: tetrahidrofuran; DCM: điclometan; m-CPBA: axit m-clope DIBAL: điisobutyl nhôm hiđrua; PPA: axit poliphotphoric; LDA: liti diisopropylamiđua; P( piriđini clocromat; DMSO: đimetyl sunfoxit; PDC: piriđinium đicromat; DMF: #,#-đimetylfo Độ dịch chuyển hóa học của proton trong phổ 1H-NM R (ppm/TMS): phenols:

■

I

I

Ị

i

I

ỉ

ỉ

I

!

I

1

ỉ

I

mẹ I I alkynes s I

alkenes Ị

CHj—CRj I

!

1

! !

R—CHr—OR *

■ 1

amide NH—COR:

Ị

3

;

I í :ketones

I raldehydes I

I

Ị aromatics:

¡

9.0

ì;

Ị

E

Ị

ỉ

Ị

benzylic CHn—C6H5 I

10.0

I

Ị

:

CH,—SiR,

1

I

11.0

ỉ

1

-NR,

:carh ¡ ¡

! i

8.0

7.0

6.0 _

l

I

5J)

i

I

t

!

!

i

4.0

3.0

2.0

1.0

0.0

L» L

Câu 1: (3,0 điểm) 1.1. Butan là một hiđrocacbon được dùng làm nhiên liệu đốt phổ biến. a) Dùng công thức Newman để vẽ các cấu dạng của butan. b) Ở 298K, cho năng lượng tương^ ơng tác á c ggíaUche Me •O' Me là 0,9 kcal.mol-1 và năng lượng của các tương tác khác như bảng sau: Tương tác ở dạng che khuất

H ^ H

H ^ Me

Me •O' Me

Năng lượng (kcal.mol 1)^ ^

1,0

1,4

3,1

Tính năng lượng chênh c) Giả sử ở 298K, mỗi cấu dạng tror 1.2. So sánh (có gi

ch ( ÀG° ) giữa các cấu dạng. ồn tại ở dạng bền nhất và dạng kém bền nhất. Hãy tính phần trăm của trạng thái cân bằng. Cho R = 1,9 hi hệ đạt trạng 1,987 cal.moH.K-1. ả năng tham im gia phản ứng Sn 1 của các chi chất sau với MeOH: b) / ^ 2 OTs

(Ik

^ (N )

(ni)

° Ts (IV)

1.3. Đun 3,5,5-trimetylxiclohex-3-en-1-on với lượng dư NaNH 2 . Cho tiếp brombenzen vào hỗn hợp phản ứng và tiếp tục đun, thu được ancol 1 (C 15H 18O). Biết rằng, trong phân tử 1 có hai nhóm metyl gắn trên vòng 4 cạnh. Vẽ công thức cấu tạo của 1 và đề nghị cơ chế phản ứng tạo ra nó.

1.4. Đun nóng hỗn hợp gồm propan-2-on oxim với propin khi có mặt KOH trong DMSO, thu được 2 ều chứa dị vòng pirol. Vẽ công thức cấu tạo của 2, 3 và đề nghị cơ chế phản ứng tạo thành Câu 2: (4,5 điểm) 2.1. Strychnine là một chất độc được tìm thấy trong loài thực vật Strychnos. Dưới đây là một phần BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

trong sơ đồ tổng hợp strynine mà R. B. Woodward cùng các cộng sự đã thực hiện vào năm 1954: ,n h n h 2 HCHO Me2NH, AcOH

l.M e l 2. NaCN

1. L1AIH4 2. EtOOC-CHO

OMe

Vẽ công thức cấu tạo của các chất 4, 5, 6, 7.

2.2. Vitamin H hay biotin được tìm thấy lần đầu tiên vào năm 1901.

Nếu thiếu vitamin H, con người có thể mắc các bệnh viêm da, chán ăn, mệt mỏi, viêm cơ, ... a) Xác định cấu hình tuyệt đối R/S của các tâm lập thể trong phân tử vitamin H. b) Vitamin H có thể được tổng hợp như sau: trong Cho X tác dụng với hex-5-inoyl clorua (tỉ lệ mol tương ứng là 1 Py/DCM, tạo ra 8. Khử 8 bằng Zn trong AcOH, thu được thiol 9. Tro iều kiện có không khí, 9 chuyển hóa thành 10 chứa vòng 10 cạnh và có 't nối đôi C=C. BnNHOH Khử 10 bằng DIBAL, thu được 11 (C9 H 13NO 2 S). Ngư trong DCM, tạo ra 12 (C 16H 20N 2 O 2 S, chứa

= N+ - O

COOMe

s

COOMe

(X) NH,

n 12 trong toluen

thì xảy ra phản ứng đóng vòng 1,3 -lưỡng cực nội ph ược 13. Biết trong phân tử 13 chứa hai ột cạnh. Khi khử 13 bằng Zn trong dung dị vòng là 1,2 -oxazoliđin và tetrahiđrothiophen có c o 14 phản ứng với ClCOOMe có mặt Na 2 CO3 dịch AcOH thì liên kết N -O bị phá vỡ và tạo ri trong THF, thu được 15. Xử lí 15 với dung d 2 trong đioxan, sau đó với dung dịch axit, thu được 16. Cho 16 tác dụng với lượng dư SOCl■2 , thu được 17. Cho 17 phản ứng với MeOH, thu được 18. Khử 18 bằng NaBH4 trong DMF tạo ra 119. Cuối cùng, thủy phân 19 trong dung dịch axit, thu c được vitamin H. Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 8 tới 19.

Câu 3: (4,5 điểm) loureiroi, người ta phân lập được (£)-3-phenylprop-2-enal 3.1. Từ tinh dầu của vỏ cây Cinn (kí hiệu là 20). Oxi hóa 20 bằ thu được 21. Cho 21 tác dụng với EtOH có mặt axit, tạo ra este 22. Đun 22 với N 2H 4 .H2 23 (C9 H 10N 2 O). Cho 23 phản ứng với ^-nitrobenzanđehit trong EtOH, thu được 24 (C 16 hổ 1H-NMR của các chất 23 và 24 được cho ở bảng sau: i

Hợp chất

Phổ 1H-NMR (ÔH, ppm) 2,61 (1H, d-d); 2,82 (1H, d-d); 4,20 (1H, t) 5,50 (1H, s); 7,36 - 7,49 (5H, m); 23 A 9,00 (1H, s ) ................................................................................................

2,63 (1H, d-d); 2,83 (1H, d-d); 3,00 (1H, t); 7,35 - 7,50 (5H, m); 7,59 (2H, d); 24 8,25 (2H, d); 9,58 (1H, s) a) Vẽ công thức câu tạo của 20, 21, 22, 23, 24. b) Quy kết các tín hiệu trong phổ 1H-NMR cho các proton trong những phân tử 23 và 24.

3.2. Khi chiếu tia UV vào dung dịch của 21, thu được 25 (là đồng phân hình học của 21). Đề nghị cơ chế phản ứng của chuyển hóa 21 thành 25.

3.3. Chât 21 kết tinh ở hai dạng a-21 và p-21. Nếu chiếu tia UV vào a-21, thu được axit a-truxillic ị-điphenylxiclobutan-1,3-đicacboxylic) có tâm đối xứng trong phân tử. Mặt khác, nếu chiếu tia UV I B-21, thu được axit P-truxinic (2,3-điphenylxiclobutan-1,4-đicacboxylic) có hai nhóm phenyl nằm lia và hai nhóm cacboxyl nằm ở phía đối diện. a) Vẽ câu trúc của axit a-truxillic, axit P-truxinic và tât cả các đồng phân dia của chúng. b) Tại sao trong dung dịch nước, 21 không thể đime hóa dưới tác dụng của tia UV? BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

3.4. Thủy phân a-truxilline (C38 H 46N 2 O8 , là một ancaloit), thu được axit 26 (C9H 15NO 3), metanol và axit a-truxillic. Oxi hóa 26 bằng PCC, tạo ra 27. Nung nóng 27, thu được xeton 28 (C8H 13NO) không có tính quang hoạt. Oxi hóa 28 bằng dung dịch KMnO4 , thu được N-metylsu cxinimit. Vẽ công thức cấu tạo của 26, 27, 28 và a-truxilline.

Câu 4: (3,75 điểm) 4.1. Đề nghị cơ chế phản ứng cho các chuyển hóa sau:

a)

Ph^N ^C O O M e

TriA LDA

„ (c 8h 9o 3d

thf /h2o

2

(C8H10O3)

(C8H10O4)

2. HCl 3. CH2N2 Vẽ công thức I các chất từ 29 đến 41 và metyl jasmonat.

Câu 5: (4,25 đié 5.1. Từ benzen, xiclopenta-1,3-đien, anhiđrit maleic, các chất hữu cơ (mạch hở, chứa không quá hai nguyên tử cacbon trong phân tử) và các chất vô cơ khác, hãy vẽ sơ đồ tổng hợp các hợp chất sau:

a)

w

b) 0 =

%

5.2. Các dẫn xuất este của axit chrysanthemic được dùng làm thuốc trừ sâu nhưng không có độc tính con người và động vật. Axit chrysanthemic có thể được tổng hợp theo sơ đồ sau:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3

Guíauiêii: 42

Hóa Học Hữu Cơ

43 (1 :2)

Họ Pd/C

44

KOH, PhH

PBr3

46

H+ 45 _ _ t° 1 (C8H180 2) 1. Mg/THF I 47 2. 43 3. H20/H+

JJ+ 4 3 -------- *- 49

_______ N2CHCOOEt

NaOH

5 0 ^ ^ 5 1

43 (1 : 1)

KOH, PhH

Pd/BaS04

2. TsNa

a) Biết 42 là một hiđrocacbon ở thể khí và 46 là một ancol có trong tự nhiên. Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 42 đến 55. b) Axit chrysanthemic được phân lập từ tự nhiên có cấu hình là (1R,3R). Vẽ cấu trúc và gọi tên theo IUPAC của axit chrysanthemic. c) Tetramethrin là một loại thuốc trừ sâu được tổng hợp theo sơ đồ

o ö

- X

. 56

57

t°

chrysanthemic

58 HCHO

Tetramethrỉn

Ồ

Biết trong phân tử 57, chỉ có một liên kết đôi C=C vi tử hiđro nào. Vẽ công thức cấu tạo của 56, 57, 58, 59

đôi này không gắn với bất cứ nguyên ethrin.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

4

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA ĐỘI TUYỂN - LẦN 1 •

Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; Ts: tosyl; TEA: trietylamin; Py: piriđin; Bn: benzyl; THF: tetrahidrofuran; DCM: điclometan; W-CPBA: axit OT-cloperoxit DIBAL: điisobutyl nhôm hiđrua; PPA: axit poliphotphoric; LDA: liti diisopropylamiđua; clocromat; DMSO: đimetyl sunfoxit; PDC: piriđinium đicromat; DMF: #,#-đimetylfomai Câu 1: (3,0 điểm) 1.1.

Butan là một hiđrocacbon được dùng làm nhiên liệu đốt phổ biến. a) Dùng công thức Newman để vẽ các cấu dạng của butan. b) Ở 298K, cho năng lượng tương tác gauche Me •O' Me là 0,9 kcal.mc tương tác khác như bảng sau: Tương tác ở dạng che khuất

H ^ H

H ^ Me

Me ^ Me

1,0

1 ,4

3 .1

Năng lượng (kcal.mol-1)

Tính năng lượng chênh lệch ( AG° ) giữa các cấu dạng. c) Giả sử ở 298K, butan chỉ tồn tại ở dạng bền nhất và dạn mỗi cấu dạng trong hỗn hợp khi hệ đạt trạng thái cân bằng.

1.2. So sánh (có giải thích) khả năng tham gia phản ứng S

a)

g lượng của các

bền nhất. Hãy tính phần trăm của 987 cal.m o l.K -1. ác chất sau với MeOH: OTs

Cl (I)

(n )

(n i)^ £

^

(IV )

1.3. Đun 3,5,5-trimetylxiclohex-3-en-1-on với lượng dư NaNH2. Cho tiếp brombenzen vào hỗn hợp phản ứng và tiếp tục đun, thu được ancol 1 (C 15H 18O). Biết rằng, trong phân tử 1 có hai nhóm metyl gắn trên vòng 4 cạnh. Vẽ công thức cấu tạo của 1 và đề nghị cơ chế phản ứng tạo ra nó.

1.4. Đun nóng hỗn hợp gồm propan-2-on oxim với propin khi có mặt KOH trong DMSO, thu được 2 và 3 đều chứa dị vòng pirol. Vẽ công thức cấu tạo của 2, 3 và đề nghị cơ chế phản ứng tạo thành chúng. ướng dẫn giải 1.1 a) 0,125 điểm cho mỗi cấu

125 x 4 = 0,5 điểm).

Các cấu dạng của butan: Me

H AGS

H

H

H

Me Me1

b) 0,125 điểm Mức

Me Me

Me

giá trị năng lượng (0,125 x 3 = 0,375 điểm). lệch năng lượng ( ÀG°) giữa các cấu dạng

Me AG°

của bu

K

A G °y ?1 l, 0 + 2.1,4) - 0 = 3,8 kcal.m°l-1 Me

AG° = 1.0,9 - (1.1,0 + 2.1,4) = -2 ,9 kcal.m°l-1

A

iG° = (2.1,0 +1.3,1) -1.0,9 = 4,2 kcal.m°l-1 c) 0,125 điểm cho cấu dạng bền nhất và kém bền nhất và 0,25 điểm cho tính đúng phần trăm của mỗi BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

cấu dạng trong hệ cân bằng (0,125 + 0,25 = 0,375 điểm).

Cân bằng hóa học như hình bên: -5 ,1 .103

AG° = (2.1,0 +1.3,1) - 0 = 5,1 kcal.mol_1

K

=

1®! = e 1,987.298 1 817.10' [A]

[A] -.100% * 0,9998% ^ %B = 0,0002% -.100% = [A] + [B] [A] +1,817.10-4[A] 1.2. 0,25 điểm cho mỗi ý a) và b) (0,25 x 2 = 0,5 điểm).

Phản ứng Sn 1 xảy ra qua giai đoạn tạo cacbocation (giai đoạn quyết đị]

tốc độ phản ứng) nên

cacbocation càng bền thì phản ứng càng dễ xảy ra. Cacbocation phải ở dạng

ìng (C lai hóa sp2).

a) Cacbocation tạo từ (I) được bền hóa nhờ hiệu ứng +H từ các nhómmety

là có thểở dạng phẳng.

Trong khi đó, cacbocation tạo từ (II) không thể ở dạng phẳng vì hệ thống v

g cứng nhắc. Do đó, (I)

dễ tham gia phản ứng Sn 1 hơn (II). b) Cacbocation tạo từ (III) được bền hóa nhờ hiệu ứng +C từ

tử oxi và có thể ở dạng phẳng.

Trong khi đó, cacbocation tạo từ (II) không có hiệu ứng

tử oxi (không tạo được liên kết

đôi ở đầu cầu - quy tắc Bredt) và không thể ở dạng phẳj

ng vòng cứng nhắc. Do đó, (III) dễ

tham gia phản ứng Sn1 hơn (IV).

(I)

(II)

(IV)

(in)

1.3. 0,25 điểm cho công thức cấu tạo của 1 và 0,5 điểm cho cơ chế phản ứng (0,25 + 0,5 = 0,75 điểm).

Công thức cấu tạo của 1 và đề nghị cơ chế phản ứng tạo ra nó:

“O V " " \

1.4. 0,25, Công th

HO

cho mỗi chất và 0,25 điểm cho mỗi cơ chế phản ứng (0,25 + 0,25 = 0,5 điểm). tạo của 2, 3 và đề nghị cơ chế phản ứng tạo thành chúng:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

CH3

H3C ^ C H ,

HjC^NOH

^^C H

j

V ’V ”’

h 3c %

/

3^ c h 3

V

o9

h, c ^

ch3 h3 < v CHj

XX

*

o

:B H3C ^ ^ C H

NH» U 0

"

CH3 ..

HaC ^ S N> ^ O H

h r

*

CH3

----- *

r-d

H3C HN

HrV '

JTL -_

H j C - ^ h '> - C H 3

H D

H

:B

^CH a

3

ch3

;1 o

/ l o H H

% '

OHn

H$c " % ' >c

H E

Hac

_

CHỈ

CHs

XX HjC °

Câu 2: (4,5 điểm) 2.1. Strychnine là một chất độc được tìm thấy trong loài thực vật Strychnos. Dưới đây là một phần trong sơ đồ tổng hợp strynine mà R. B. Woodward cùng các cộng sự đã thực hiện vào năm 1954: ,n h n h 2 PPA

HCHO Me2NH, AcOH

l.M e l 2. NaCN

TsCl

COOEt

OMe

OMe

OMe

OMe

Vẽ công thức cấu tạo của các chất 4, 5, 6, 7.

2.2. Vi tamin H hay biotin được tìm thấy lầ vào năm 1901. ° V - n h h viêm da, chán ăn, Nếu thiếu vitamin H, con người có thể mắc cá OH mệt mỏi, viêm cơ, ... ”*H>\ —S 0 ' tâm lập thể trong phân tử a) Xác định cấu hình tuyệt đối R/S Vitamin H vitamin H. b) Vitamin H có thể được tổng Cho X tác dụng với hex-5-i tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 2) trong Py/DCM, tạo ra 8. Khử 8 bằng Zn trong AcOH, thu được thio^ rong điều kiện có không khí, 9 chuyển NH, hóa thành 10 chứa vòng 10 cạn một nối đôi C=C. Khử 10 bằng DIBAL, thu COOMe ng tụ 11 với BnNHOH trong DCM, tạo ra 12 được 11 (C9H 13NO 2 S).

(C 16H 20N 2 O2 S, chứa

O_ ). Đun 12 trong toluen thì xảy ra phản ứng

COOMe S' (X) n h 2

đóng vòng 1,3-lưỡ c nội phân tử, thu được 13. Biêt trong phân tử 13 chứa hai in và tetrahiđrothiophen có chung một cạnh. Khi khử 13 bằng Zn trong dung dị vòng là 1,2-oxaz dịch AcOH thì liên -O bị phá vỡ và tạo ra 14. Cho 14 phản ứng với ClCOOMe có mặt Na2CO3 trong THF, thu được 15. Xử lí 15 với dung dịch Ba(OH) 2 trong đioxan, sau đó với dung dịch axit, thu được 16. Cho 16 tác dụng với lượng dư SOCh, thu được 17. Cho 17 phản ứng với MeOH, thu được 18. Khử 18 bằng NaBH 4 trong DMF, tạo ra 19. Cuối cùng, thủy phân 19 trong dung dịch axit, thu được vitamin H. Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 8 tới 19.

Hướng dẫn giải 2.1. 0,25 điểm cho mỗi công thức cấu tạo (0,25 x 4 = 1,0 điểm).

Công thứ ức cấu tạo của các chất 4, 5, 6, 7.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ N

4

5

COOEt OMe

6

2.2. a) 0,5 điểm cho các cấu hình tuyệt đối của các tâm lập thể.

Cấu hình tuyệt đối RJS của các tâm lập thể trong phân tử vitamin H: Ọ V N H h

“sẫSí

OH

H V -S

b) 0,25 điểm cho mỗi chất (0,25 x 12 = 3,0 điểm).

Công thức cấu tạo của các chất từ 8 tới 19:

o

___

H

R

.COOMe

11

Bn

r Nt M e O j^

CT NH

HO

15

Ọ HN

COOMe

A...

Bn N s

COOMe 19

Câu 3: (4,5 điểm) 3.1. Từ tinh dầu của (kí hiệu là 20). Oxi este 22. Đun 22 v trong EtOH, thu

Cinnamomum loureiroi, người ta phân lập được (£)-3-phenylprop-2-enal 20 bằng NaClO 2 , thu được 21. Cho 21 tác dụng với EtOH có mặt axit, tạo ra Ĩ 4 .H2 O, thu được 23 (C9H 10N 2 O). Cho 23 phản ứng với ^-nitrobenzanđehit (C 16H 13N 3 O3). Phổ 1H-NMR của các chất 23 và 24 được cho ở bảng sau:

Phổ *H-NMR (ÔH, ppm) 2,61 (1H, d-d); 2,82 (1H, d-d); 4,20 (1H, t) 5,50 (1H, s); 7,36 - 7,49 (5H, m); 9,00 (1H, s) 2,63 (1H, d-d); 2,83 (1H, d-d); 3,00 (1H, t); 7,35 - 7,50 (5H, m); 7,59 (2H, d); 8,25 (2H, d); 9,58 (1H, s) a) Vẽ công thức cấu tạo của 20, 21, 22, 23, 24. b) Quy kết các tín hiệu trong phổ 1H-NMR cho các proton trong những phân tử 23 và 24.

3.2. Khi chiếu tia UV vào dung dịch của 21, thu được 25 (là đồng phân hình học của 21). Đề nghị cơ chế phản ứng của chuyển hóa 21 thành 25.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

4

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

3.3. Chất 21 kết tinh ở hai dạng a-21 và ß-21. Nếu chiếu tia UV vào a-21, thu được axit a-truxillic (2,4-điphenylxiclobutan-1,3-đicacboxylic) có tâm đối xứng trong phân tử. Mặt khác, nếu chiếu tia UV vào ß-21, thu được axit ß-truxinic (2,3-điphenylxiclobutan-1,4-đicacboxylic) có hai nhóm phenyl nằm cùng phía và hai nhóm cacboxyl nằm ở phía đối diện. a) Vẽ cấu trúc của axit a-truxillic, axit ß-truxinic và tất cả các đồng phân dia của chúng. b) Tại sao trong dung dịch nước, 21 không thể đime hóa dưới tác dụng của tia UV? ol và 3.4. Thủy phân a-truxilline (C38 H 46N 2 O8 , là một ancaloit), thu được axit 26 (C9H 1 O)không axit a-truxillic. Oxi hóa 26 bằng PCC, tạo ra 27. Nung nóng 27, thu được xeton 2 có tính quang hoạt. Oxi hóa 28 bằng dung dịch KMnO4 , thu được N-metylsucxinimit ẽ công thức cấu tạo của 26, 27, 28 và a-truxilline.

Hướng dẫn giải 3.1. a) 0,125 điểm cho mỗi chất từ 20 đến 23, riêng 24 được 0,25 điểm (0,125 x 4 + 0,25 = 0,75 điểm).

Công thức cấu tạo của 20, 21, 22, 23, 24: NO

/^ / C O O H

Ph

,/V C O I Ph

Ph 20

21

22

^

23

b) Quy kết đúng được 0,125 điểm cho mỗi tín hiệu (0,12 x 13 = 1,625 điểm).

Quy kết các tín hiệu trong phổ ^ -N M R cho các4 j ^ w ^ ong những phân tử 23 và 24. c

9.0

7.4-7.3

5.5

4.2

2.B ppm.

2,6 ppm.

ppm, s

pprn. m

ppm_ s

ppm, t

dd

dd

H_

Hc

H,

Hj Hc V

h,

D

2.9

2.6

9.6

«.3

7.6

7.4­

3.0

pptn, 8

ppm,

ppm,

7.3

ppm, t ppm,

d

ppm,

d

ppra,

dd

dd

H»

H,

m

Hd

2H f

2H ,

C*Bj

Hr

"N

. . (0,25 điểm)ị) Cơ chế phản ứng của chuyển hóa 21 thành 25:

3 2

Ph

ph^ ^ C O O H

ph/ ^ c O O H

COOH

-

21

25

a) 0,125 điểm cho mỗi cấu trúc (0,125 x 11 = 1,375 điểm).

Cấu trúc của axit a-truxillic và các đồng phân dia của nó:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

5

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ COOH

V

Ph

.COOH

HOOC Ph HOOC Axit a-truxillic

Ph

sCOOH

Ph,

Ph

HOOC

Ph

.COOH

HOOC

Ph

Ph

.COOH

HOOC

Cấu trúc của axit ß-truxillic và các đồng phân dia của nó: HOOC

COOH

Ph

Ph Axit ß-truxillic

HOOCv

P t/ HOOCn

Ph

COOH

Ph .COOH

Ph

COOH

HOOC

HOOC.

Ph HOOC

Ph'

b) Vì trong dung dịch, các phân tử 21 bị solvat hóa và sắp xếp ngẫu nhi 3.4. 0,125 điểm cho mỗi công thức cấu tạo (0,125 x 4 = 0,25 điểm).

Công thức cấu tạo của 26, 27, 28 và a-truxilline: c o

COOH

i

COOH

Ph 26

27

MeOOC

a-Truxiliine

28

Câu 4: (3,75 điểm) 4.1. Đề nghị cơ chế phản ứng cho các chuyển hóa

a)

Ph

N

COOMe

+

LDA THF

o

MeOOC

T„ .

o

COOMe c )

MeONa

8

4.2. Từ tinh dầu theo sơ đồ sau:

7

gười ta phân lập được metyl jasmonat. Hợp chất trên được tổng hợp

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

6

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ COOEt

Lac = / „COOLac 29

LacOOC L NaOH 2.HC1

33

2

NaI04

(CgH10O3) Ru° 4

1. (COCl) 2 2. H2, Pd/BaS04

38

34

HI

(CgH80 3)

Ph3P=CHOMe

(C8H10O3)

30

L ÌO H

THF/H,0

C)

V er"

(C9H10O4)

35 „ (CgH90 3D

KI3

31

3

Zn, KH2PO4 THF/H,0 2

KOH DMSO, 175°c

36

5SW fcV 7 N

m-CPÌ

__

(C8H10O3)

AcOH ) 39 ,OMe THF/H20 C H Q^

ỹ

____ ^ 8 H 10O4)

40

l.NaOH - 41 —PDC _ .

—— ► Metyl iasmonat DCM 3.

CH2N2

2.HC1

Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 29 đến 41 và metyl jasmonat Hướng dẫn giải 4.1. 0, 5 điểm cho mỗi cơ chế phản ứng (0,5 x 4 = 2,0 điểm).

Cơ chế phản ứng của các chuyển hóa:

N

COOEt

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

7

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

o

MeOOC

o

MeOOC

MeOOC

/O kJ

c)

d)

4.2. 0,125 điểm cho mỗi chất (0,125 x 14 = 1,75 điểm) Công thức cấu tạo của các chất từ 29 đến 41 và metyl ja COOLac

COOH

I

COOLac

OH

29

o

COOH 33

COOH

o

coo:

34

CHOi 39

40

41

Câu 5: (4,25 điểm) 5.1. Từ benzen, xiclopenta-1,3-đien, anhiđrit maleic, các chất hữu cơ (mạch hở, chứa không quá hai nguyên tử cacbon trong phân tử) và các chất vô cơ khác, hãy vẽ sơ đồ tổng hợp các hợp chất sau: a)

,

b) ° =

5.2. Các dẫn xuất este của axit chrysanthemic được dùng làm thuốc trừ sâu nhưng không có độc tính đối với con người và động vật. Axit chrysanthemic có thể được tổng hợp theo sơ đồ sau:

<T

'

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

8

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

43 (1 :2)

KOH, PhH

Pd/BaS04

2. TsNa

nhiên Vẽ công thức cấu tạo a) Biết 42 là một hiđrocacbon ở thể khí và 46 là một ancol có trong tự nhiên. của các chất từ 42 đến 55. b) Axit chrysanthemic được phân lập từ tự nhiên có cấu hình là (1R,3R). Vẽ vẽ cấu c trúc và gọi tên theo IUPAC của axit chrysanthemic. * c) Tetramethrin Tetramethrinlàlàmột mộtloại loạithuốc thuốctrừ trừsâu sâuđược đượctổng tổnghợp hợptheo theosơ sơđồ đồ o Ọ f

+ [ A

-

™£

-

ÌS ĩ

-

chrysanthemic iF

HCHO

Tetramethrỉn

’

Biết trong phân tử 57, chỉ có một liên kết đôi C=C và liên kết đôi này không gắn với bất cứ nguyên tử hiđro nào. Vẽ công thức cấu tạo của 56, 57, 58, 59 và tetramethrin.

Hướng dẫn giải 5.1.

0,5 điểm cho mỗi sơ đồ tổng hợp chất (0,5 x 2 = 1,0 điểm).

Sơ đồ tổng hợp các chất:

a)o +4 //

í

™

1-KCN eA T / — —_____ *■ 3 .-% // ^ -< ^ U F----— ► V1)— r— (6

1. LiAlH4 2. PBr3 COOH

d

[2 + 2] --------►

fiểm cho mỗi chất (0,125 x 14 = 1,75 điểm). c cấu tạo của các chất từ 42 đến 55:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

9

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

o H-

OH

HỌ

-H 42

44

43

o Br 47

48

49

OH

HO

Ts 52

53

54

55

b) 0,125 điểm cho cấu trúc và 0,125 điểm cho tên IUPAC (0,125 + 0,125 = 0.

Cấu trúc và tên IUPAC của axit chrysanthemic:

'COOH (l/?,3í?)-2,2-dimethyl-3-(2-methylprop-1-en-1-yl)cyclop to a n e-1-carboxylic acid

c) 0,25 điểm cho mỗi chất (0,25 x 5 = 1,25 điểm).

Công thức cấu tạo của 56, 57, 58, 59 và tetramethrin:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 10 '

Đề Final 2.doc Đề Final 2 - Mol.doc

/

/

A.

Guía viêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA ĐỘI TUYỂN - LẦN 2 •

Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac:axetyl; PCC: piriđiniclocromat; AIBN: azobisisobutyronitrin; Í-Bu: í-butyl; Py: piriđin; LiHDMS: litihexametylđisilizua; Ms: mesyl; MOM: metoximetyl; DIPEA: #,#-điisopropyletylamin; THF: tetrahiđrofuran; TEA: trietylamin; DCM: điclometan; DCC: # , # ’-đixiclohexylcacbođiimit; DMAP: 4 -đimetylaminopiriđin; Ts: tosyl; DMF: #,#-đimetylfomamit; DMSO: đimetyl sunfoxit; DIBAL: điisobutyl nhôm hiđrua; Bu: butyl; TBDPS: í-butylđiphenylsilyl, HMPA: hexametylphotphoramit.

Câu 1: (3,5 điểm) 1.1. Khi đun (2^,3^)-2-brom-1,1,3-trimetylxiclohexan với MeONa trong MeOH, thu được hỗn hợp sản -brom-1,1,3- imetylxiclohexan với MeONa trong MeOH, chỉ thu được 3 (C 10H 20 O). a) Vẽ cấu trúc của 1, 2, 3. b) Đề nghị cơ chế phản ứng để giải thích các kết quả trên. ax (^)-2-hiđroxipropanoic 1.2. Trong điều kiện thích hợp, vi khuẩn sẽ chuyển hóa saccarozơ thành axit Mặt khác, hai phân tử axit trên có hay còn gọi là axit L-lactic. Axit này có thể tự polime hóa tạo 7. thể phản ứng với nhau để tạo ra hỗn hợp raxemic gồm các " Vẽ cấu trúc của axit L-lactic và 4, 5, 6, 7.

1.3. Hãy so sánh (có giải thích) tính axit của các hợp ch;

F

2

p NO,

(I)

(H)

(III)

Ọ

a

(V)

c f,

a

(VI)

1.4. Cho giản đồ năng lượng các HOMO và LUMO (tương ứng với các orbital liên kết K và orbital phản liên kết n*) trong những phân tử xiclopenta-^ -đien và anhiđrit maleic như sau: Năng lượng

LUMO LUMO HOMO

« A « (K /0 i r

HÖH

o exo

HOMO

a) Trong phản ứng trên, HOMO và LUMO của phân tử nào sẽ tương tác với nhau? Giải thích. b) Biết rằng các thùy cùng tính đối xứng (cùng màu) có thể tương tác với nhau. Hãy so sánh (có giải thích) hàm lượng của các sản phẩm endo và exo tạo thành.

Câu 2: (4,25 điểm) 2.1. Cho sơ đồ tổng hợp patchoulol như sau: LiHMDS CH2=CHCOOMe

DMAP

Bu3SnH AIBN

[8]

LiHMDS

1. 0 ,

-

Mel [9] HMPA ( c 15H21o 3Li)

13 2. Me2S (C14H220 )

14

10

L NaOH/MeOH 2. (COCl)2/PhH

1. CH2=CHMgBr 15 2. H20 *

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

MOMC1 DIPEA

11

16

1

Guíauiêii:

Na THF

Hóa Học Hữu Cơ

17 (C 15H240)

H, Pd/C

Patchoulol OH

a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 8 đến 17. b) Khi đun hồi lưu 16 với Na trong THF còn tạo ra một sản phẩm khác là 18 (C 17H 3 metyl trong phân tử. Vẽ công thức cấu tạo của 18. c) Đề nghị cơ chế phản ứng của các giai đoạn chuyển hóa 6 -metylcarvon thành d) Cho patchoulol phản ứng với axetonitrin có mặt H 2 SO4 , thu được một amit 19 (khung cacbon không thay đổi so với patchoulol). Vẽ công thức cấu tạo của 19 và đề nghị cơ chế phản ứng tạo ra nó.

2.2. Đun benzen với xúc tác thích hợp ở nhiệt độ cao, thu được biphenyl (kí hiệu là 20). Khi cho 20 phản ứng với Ch có mặt xúc tác AlCh, thu được hỗn hợp sản phẩm gồm 21 (C 12H 9 Q ), 22 (C 12H 8 O 2 ), 23 (C 12H 7 Q 3 ), 24 (C 12H 6 Q 4 ) và 25, 26, 27 đều có công thức phân tử là C 12H 5 Q 5 . Biết rằng, 20 ưu tiên thế ở vị trí ortho nhưng khi trong vòng đã có nguyên tử clo thứ nhất thì sẽ ưu tiên thế ở vị trí para (đối với nguyên tử clo). a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 20 đến 27. b) Các chất 21, 22, 23, 24 có đồng phân quang học hay Giải thích. Nếu có, hãy vẽ các cặp đồng phân đối quang của mỗi chất trên. c) Hãy so sánh (có giải thích) khả năng raxemic hóa củ Câu 3: (3,5 điểm) 3.1. Đề nghị cơ chế phản ứng của những chuyển hóa

ề

.NaBH,,. CeCl,/MeOH

/

\ /

___ CHO

3.2. Longifolene là một sesquiterpene được tìm thấy trong nhựa thông. Hợp chất này được E. J. Corey và các cộng sự tổng hợp theo sơ đồ sa Ph3P=CHMe 29 — -— —-----

Mel

30

1 .0 s 0 4, Py 2. TsCl, Py

31 (C22H30O6S)

SH _ HS 35 BF3’Et20

36

Longifolene

......................

Vẽ công thức câu tạo của các chât từ 28 đên 39 ]!âu 4: ((44,5 điểm) Câu 4.1. Muối kali của Penicilline V là một loại thuốc kháng sinh phổ biên được tổng hợp bằng cách cho valin (2-amino-3-metylbutanoic) phản ứng với Q C H 2 COQ, thu được 40. Đun 40 với Ac2 O ở 60oC, thu được một dị vòng azlacton 41 (C7H 9NO 2 ). Ở nhiệt độ 0oC, 41 được cho tác dụng với H 2 S có mặt BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

MeONa, sau đó xử lí với H 2 O ở 90oC, thu được 42 (C7H 13NO 3 S) mạch hở. Thủy phân 42 trong dung dịch HCl rồi sau đó cho tác dụng với axeton, thu được 43. Cho 43 tác dụng với HCOOH trong AC2 O, thu được 44 (C9 H 15NO 3 S). Thủy phân 44 trong dung dịch HCl, tạo ra 45 (C5H 12NO 2 SCI). Thực hiện phản ứng giữa 45 và VII có mặt AcONa trong EtOH và H 2 O, thu được 46. Xử lí 46 với N 2 H 4 rồi thủ phân trong dung dịch HCl và AcOH, thu được 47 (C 11H 23N 2 O2 SCI). Cho 47 tá PhOCH2 COCl trong TEA, thu được 48. Gỡ bỏ nhóm í-butyl bằng cách cho 48 phản ứng DCM và sau đó xử lí với Py trong axeton và nước, thu được 49 (C 15H 20 N 2 O4 S). Cuối dụng với KOH và sau đó với DCC trong dung môi 1,4 -đioxan lẫn nước, thu penicilline V. o COOBu-í N -(

PhO

CHO

o Muối kali của Pj

(VII)

a) Xác định cấu hình tuyệt đối R/S của các tâm lập thể trong muối b) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 40 đến 49. c) Đề nghị cơ chế phản ứng của chuyển hóa 40 thành 41 và 4 thành 42.

4.2. Brasoside là một hợp chất iridoid được tổng hợp theo sc

penicilline V.

52 (C8H 160 5S)

Prolin: HN

Vẽ cấu trúc của cá< Câu 5: (4,25 điểm) 5.1. Từ benzen, các chất hữu cơ mạch hở, chứa không quá hai nguyên tử cacbon trong phân tử và các chất vô cơ khác, hã viết sơ đồ tổng hợp các hợp chất sau:

b)

-o ■o 'N

N'

o

^ Tramadol

ồo o —'

[2.2.2] Cryptand

íc dẫn xuất dị vòng gắn thêm phần đường (cacbohiđrat) có khả năng kháng khuẩn và một số tế bào ung thư. Cho sơ đồ tổng hợp 64 (dẫn xuất ^-glycoside) và 67 (dẫn xuất C-glycoside) qua các giai đoạn sau: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3

Gưíaviêii:

Hóa Học Hữu Cơ

Giai đoạn 1: o A ^C O O Et

ỉ H2NA

n ­ N II H

--------------------- *• TEA, EtOH

ĨN

61

\ f _ I) ' Tr ' ' S r ' CN

--------------------► N

rvTTTì

^

A.

Giai đoạn 2:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

4

Guía viêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA ĐỘI TUYỂN - LẦN 2 Cho một số kí hiệu viêt tăt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; PCC: piriđini cl AIBN: azobisisobutyronitrin; Í-Bu: í-butyl; Py: piriđin; LiHDMS: liti hexametyldisilizua; Ms: mesyl; n; TEA: triel MOM: metoximetyl; DIPEA: #,#-điisopropyletylamin; THF: tetrahidrofuran; trietylamin; DCM: điclometan; DCC: # , # ’-đixiclohexylcacbođiimit; DMAP: 4 -đimetylaminopiriđin; Ts: tosyl; inopiriđin; Ts ìm hiđrua; Bu DMF: #,#-đimetylfomamit; DMSO: đimetyl sunfoxit; DIBAL: điisobutyl nhôm Bu: butyl; TBDPS: í-butylđiphenylsilyl, HMPA: hexametylphotphoramit.

ặV

Câu 1: (3,5 điểm) 1.1. Khi đun (2^,3^)-2-brom-1,1,3-trimetylxiclohexan với MeONa trong MeOH, thu được hỗn hợp sản phẩm gồm 1 (C 10H 20 O) và 2 (C9H 16). Mặt khác, khi đun (2JS',3JR)-2-brom-1,1,3-trimetylxidohexan với MeONa trong MeOH, chỉ thu được 3 (C 10H 20 O). a) Vẽ cấu trúc của 1, 2, 3. b) Đề nghị cơ chế phản ứng để giải thích các kết quả trên.

1.2. Trong điều kiện thích hợp, vi khuẩn sẽ chuyển hóa sacca: ơ thành axit (^)-2-hiđroxipropanoic hay còn gọi là axit L-lactic. Axit này có thể tự polime hóa tạo r ặt khác, hai phân tử axit trên có thể phản ứng với nhau để tạo ra hỗn hợp raxemic gồm các lacton 6, 7.

Vẽ cấu trúc của axit L-lactic và 4, 5, 6, 7.

1.3. Hãy so sánh (có giải thích) tính axit của các hợp chất sau: Ọ Ọ Ọ Ọ 0 0 ^ Ọ p Ọ

XX Xah Aa ^ ccc, X no, JJL (I)

(n )

(III)

(IV)

(V)

(VI)

1.4. Cho giản đồ năng lượng các HOMO và LUMO (tương ứng với các orbital liên kết K và orbital phản liên kết K*) trong những phân tử x^ ^ ^ ẻna-1,3-đien và anhiđrit maleic như sau: Năng lượng

LUMO LUMO HOMO

(K /0 i r

o exo

HÖH

HOMO

a) Trong phản ứng trên, HOMO và LUMO của phân tử nào sẽ tương tác với nhau? Giải thích. b) Biết rằng các thùy cùng tính đối xứng (cùng màu) có thể tương tác với nhau. Hãy so sánh (có giải thích) hàm lượng của các sản phẩm endo và exo tạo thành.

Hướng dẫn giải 1.1. 0,

cho mỗi chất và 0,125 cho mỗi cơ chế phản ứng (0,125 x 3 + 0,125 x 4 = 0,875 điểm). lột tác nhân vừa có tính nucleophin, vừa có tính bazơ nên có thể tham gia phản ứng Sn2

Trong cơ chế phản ứng Sn2, cấu hình tuyệt đối của nguyên tử cacbon sẽ bị thay đổi. rong cơ chế phản ứng E2, nguyên tử H và Br phải nằm ở vị trí đối trục.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

Br“ OMe

.

MeO

OMe

1.2. 0,125 điểm cho mỗi chất (0,125 x 4 = 0,5 điểm) Cấu trúc của axit L-lactic và 4, 5, 6, 7: OH ^ COOH Axit L-lactic

oV /' o -

.n

4

^

0^0 5

1.3. 0,5 điểm cho sắp xếp đúng và 0,75 điểm cho giải thích hợp lí (0,5 + 0,75 = 1,25 điểm). : II : :> ^I > III > IV. Tính axit của các chất giảm dần theo thứ tự sau: VI >. V > Công thức cấu tạo chung của các chất:

o

9 ^ ,x

-----^

J ,

9“ sK

X

Tính axit của các hợp chất được thể hiện ở nguyên tử H gắn trên nguyên tử cacbon nằm giữa nhóm cacbonyl và nhóm X. Tính axit càng mạnh khi cacbanion liên hợp càng bền, nghĩa là điện tích âm càng được giải tỏa nhiều.

Cacbanion của IV chỉ có thể giải tỏa điện tích âm trên nhóm cacbonyl nên tính axit yếu nhất.

Cacbanion của I, II và III đều co^ h l^ rải tỏa trên hai nhóm cabonyl. Tuy nhiên, nhóm -O Et tham gia liên hợp với một nhóm cacbonyl nên khả năng giải tỏa điện tích âm kém nhất. Mặt khác, nhóm anđehit giải tỏa điện tích âm tốt nơM nóm xeton (vì -H không có hiệu ứng +I như -C H 3).

Cacbanion của V và V© ược giải tỏa điện tích âm tốt bởi các nguyên tử oxi (trong nhóm -N O 2 ) và flo (trong nhóm -CF|)'^ Tuynhiên, nhóm -C F 3 có hiệu ứng - I mạnh hơn -N O 2 .

1.4. 0,25 điểm cho a); 0,5 điểm cho b) và 0,125 điểm cho vẽ MO (0,25 + 0,5 + 0,125 = 0,875 điểm). a) Dựa vào sự chênh lệch năng lượng giữa các HOMO và LUMO thì HOMO của xiclopenta-1,3-đienĩe tương tác với LUMO của anhiđrit maleic. b) Ở trạng thái chuyển tiếp, khi tạo thành sản phẩm endo thì ngoài tương tác chính (mũi tên nét liền) tạo ra các liên kết mới thì còn có tương tác phụ (mũi tên nét đứt). Trong khi đó, khi tạo thành sản phẩm exo thì không có tương tác phụ này. Do đó, trạng thái chuyển tiếp của sản phẩm endo bền hơn so với Ịng thái chuyển tiếp của sản phẩm exo. Vậy, sản phẩm endo sẽ chiếm hàm lượng nhiều hơn sản 2xo.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guía viêii:

Hóa Học Hữu Cơ

HOMO

HOMO

LUMO

LUMO Câu 2: (4,25 điểm) 2.1. Cho sơ đồ tổng hợp patchoulol như sau: LiHMDS CH2=CHCOOMe

[8]

12

13

LiHMDS ( c 15H21o 3Li) h m p a

6 -Metylcarvon

.ONa

s DMAP

Na THF

BujSnH ^

AIBN

17 - H, Pd/C (C15H240)

I.O 3

2. Me2S (C14H220) 2

14

1- CH2=i 2. H20

MOMC1

15 ------------------ ► 10

DIPEA

PatchouloJ

OH

a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 8 đến 17. b) Khi đun hồi lưu 16 với Na trong THF còn tạ< ản phẩm khác là 18 (C 17H 30 O3 ) có 5 nhóm metyl trong phân tử. Vẽ công thức cấu tạo của 18. c) Đề nghị cơ chế phản ứng của các giai đoạn chuyển hóa 6 -metylcarvon thành 10. d) Cho patchoulol phản ứng với axetonitrin có mặt H 2 SO4 , thu được một amit 19 (khung cacbon không thay đổi so với patchoulol). Vẽ công thức cấu tạo của 19 và đề nghị cơ chế phản ứng tạo ra nó.

2.2. Đun benzen với xúc tác thích hợp ở nhiệt độ cao, thu được biphenyl (kí hiệu là 20). Khi cho 20 phản ứng với Cl2 có mặt xúc tác AICI3 , thu được hỗn hợp sản phẩm gồm 21 (C 12H 9 CI), 22 (C 12H 8 CI2 ), 23 (C 12H 7 CI3 ), 24 (C 12H 6 CI4 ) và 25, 26, 27 đều có công thức phân tử là C 12H 5 CI5 . Biết rằng, 20 ưu tiên thế ở vị trí ortho nhưng khi trong vòng đã có nguyên tử clo thứ nhất thì sẽ ưu tiên thế ở vị trí para (đối với nguyên tử clo). a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 20 đến 27. b) Các chất 21, 22, 23, 24 có đồng phân quang học hay không? Giải thích. Nếu có, hãy vẽ các cặp đồng phân đối quang của mỗi chất trên. c) Hãy so sá ch) khả năng raxemic hóa của các chất 25, 26, 27.

Hướng dẫn giải 2.1. 0,125 cho

i chất (0,125 x 11 = 1,375 điểm).

a) b) Công thứ

ạo của các chất từ 8 đến 18:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

Chuyển hóa từ 11 thành 13 là “Barton decarboxylation”. c) (0,25 điểm) Cơ chế phản ứng của các giai đoạn chuyển hóa 6-m et^ĩcar^p mành 10:

^ ủ c^ e a : - 0 Ị ' COOMe

a

óM

y —ũ

e

rLi

M eO

OOOHe 1ữ

d) 0,125 điểm cho chất và 0,25 điểm cho cơ chế phản ứng (0,125 + 0,25 = 0,375 điểm Công thức cấu tạo của 15 và đề nghị cơ chế phản ứng (phản ứng Ritter) tạo ra nó: Ọ

N H M e—C-NÍ

k

15

2.2. a) 0,125 điểm cho mỗi chất (0,125 x 8 = 1,0 điểm).

Công thức cấu tạo của các chất từ 20 đến 27:

b) 0,125 điểm cho 1 cặp đối quang (0,25 x 3 = 0,75 điểm).

Các chất 22, 23, 24 đều hệ thống vòng cứng nhắc tạo ra một tâm bất đối với hai nhóm thế khác nhau trên mỗi cacbon (nhìn theo công chức chiếu Newman) nên chúng đều có đồng phân quang học. Trong khi đó, 21 có hệ thống vòng cứng nhắc nhưng lại không có hai nhóm thế khác nhau trên mỗi cacbon (nhìn theo công thức chiếu Newman) nên 21 không có đồng phân quang học. ♦

o BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

4

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

c) 0,5 điểm cho so sánh và giải thích đúng.

Với hợp chất biphenyl, khả năng raxemic hóa phụ thuộc vào sự quay l benzen. Do đó, sự cản trở không gian của các nguyên tử clo sẽ làm giảm khả năng raxemic hóa của các chất giảm theo thứ tự sau: 25 > 26 > 27.

Câu 3: (3,5 điểm) 3.1. Đề nghị cơ chế phản ứng của những chuyển hóa sau:

CHO

giữa hai vòng [emic hóa. Vậy

1. NaBH4, céì 2. CH2^HOEt/Hg(OAc)2 ' Í-Bu' 3.2no°c_

__ +

3.2. Longifolene là một sesquiterpene được tìm và các cộng sự tổng hợp theo sơ đồ sau:

CHO

V /

g nhựa thông. Hợp chất này được E. J. Corey

31 (C22H30O6S) SH 36

Longifolene Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 28 đến 39.

Hướng dẫn giải 3.1. 0,5 điểm ch^iH ^ặỆ C hếphản ứng (0,5 X 4 = 2,0 điểm).

[3.3] shifL

e|ecírocyc|ic

ring opening

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

5

Guíauiêii:

Ph

Hóa Học Hữu Cơ

Ph

CrVo *rc° aV

¥h

-

Ph

~ờ'-n - > rX D

3.2. 0,125 điểm cho mỗi chất (0,125 x 12 = 1,5

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

6

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ I— I 0 0

XỎ III

X

JC O -

CH-CH

VI

IV

V II

IX

ch3

Câu 4: (4,5 điểm) 4.1.Muối kali của Penicilline V là một loại thuốc kháng sinh phổ biến được tổng hợp bằng cách cho valin (2-amino-3-metylbutanoic) phản ứng với ClCH 2 COCl, thu được 40. Đun 40 với Ac2 O ở 60oC, thu được một dị vòng azlacton 41 (C7H 9NO 2 ). Ở nhiệt độ 0oC, 41 được cho tác dụng với H 2 S có mặt MeONa, sau đó xử lí với H 2 O ở 90oC, thu được 42 (C8H 15NO 3 S) mạch hở. Thủy phân 42 trong dung dịch HCl rồi sau đó cho tác dụng với axeton, thu được 43 (C8H 15NO 2). Cho 43 tác dụng với HCOOH trong AC2 O, thu được 44 (C9 H 15NO 3 S). Thủy phân 44 trong dung dịch HCl, tạo ra 45 (C 5H 12NO 2 SCI).

Thực hiện phản ứng giữa 45 và VII có mặt AcONa trong EtOH và H 2 O, thu được 46 (C20H 24N 2 O6 S).

Xử lí 46 với N 2H 4 rồi thủy phân trong dung dịch HCl và AcOH, thu được 47 (C 12H 23N 2 O4 SCI). Cho 47 tác dụng với PhOCH2 COCl trong TEA, thu được 48 (C20 H 28N 2 O6 S). Gỡ bỏ nhóm í-butyl bằng cách cho 48 phản ứ trong DCM và sau đó xử lí với Py trong axeton và nước, thu được 49 (C 16H 20N 2 O6 S). cho 49 tác dụng với KOH và sau đó với DCC trong dung môi 1,4 -đioxan lẫn nước, thu đưi cali của penicilline V. COOK COOBu-í CHO

~j ử ĩ 3< H

H

Muấỉ kali của Penicilline V

a) Xác định cấu hình tuyệt đối R/S của các tâm lập thể trong muối kali của penicilline V. b) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 40 đến 49.

<

c) Đề nghị cơ chế phản ứng của chuyển hóa 40 thành 41 và 41 thành 42.

4.2.

Brasoside là một hợp chất iridoid được tổng hợp theo sơ đồ sau: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

7

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

MesCl, DMAP Py, DCM

OH

(Et0)2P(0)CH2C00Me DBU

POCI3 DMF

„

P3, MeOH ^ DCM

50

TBDPSC1 imidazole, DMF

NaClQ2 59 NaH2P04, í-BuOH THF

58

„ l.DIBAL,Et20 --------------2.

DMP, DCM

L-Prolin DMSO

52

(C17H2404) Ac20< Dí

60 DCC > 61 DCM

COOH Prolin: HN

L PhN=Q, D-Prolin 2. LiCl, NH4 CI, MeOH

o

/

DMP (tác nhân oxi hóa):

Vẽ cấu trúc của các chất từ 50 đến 61.

Hướng dẫn giải 4.1.

a) 0,25 điểm cho các cấu hình tuyệt đối (0,25 x 3 = o pho'~ " ll' á W .

,

.

_ -?"v

b) 0,125 điêm cho mỗi chât (0,125 x 10 = 1,25 điểm).

COOH

nêm cho mỗi cơ chế phản ứng (0,5 x 2 = 1,0 điểm).

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

8

Guíauiêii: b)

Hóa Học Hữu Cơ

Me

Cũ2hl

Mô

Mtd

cich 2coci

Me

(72-80%)

NHị

Me

AC íO , 6 0 ° c

CQ2H

o

o

{75%)

°

hny

5: valine

Ȇ

6

L'Gl

a OAci

r 0 sn

[ĩsomerÉation]

U*-'" Ỵ

I

K0 ■*----------

-Mộ

o

N=(

11

Mai 0^7

[I

Me

N=í

|W

“•

L

-Cl

1Q

(75 %) H2S, NaOM e [Michael atíơition]

^v4/^ĩ hs^

Y %

hs ms^ y

^ p N=( 13 u Hfle

\ Mô

. 12

°

Mö ft Ma M Ỵ''M& ------- - ■ M& Mẻ

MS, -Mtì

.

Mö

N

a. HCI, HnO b, Me2CO

CO íM e

c jH CO

H

(1 0 0 % )

14

ể

15 hco 2h

f74%>

a. brucĩne

AcjjO

b. re&olution HS

Me

IS Me

c . H O , HaO

'Ma d-HCi

e

Mí

ỉ :

EuŨịC

0 = cH

4: ũ-pcnicillaminc hydrochloride

EuOjC

17

3a

Ma

M

Mề

COiH

16 PílOCH2COCI,

BgN H

a- N2H*

> S Mé JBuỌ j C HN -

b. HGI. H20

( ’Mí COaH

fS2%>

HOH*^ V BuŨaC HN-V' I-.X p ,y|£ C O jH

18 a. HCI

b. py. acetone, HzO

H

(1DŨ%)

a. KOHjl.O equiv)

H

t>. DCC, HzO, dioxane

p K r Y Y T V 1* Ö Me ũ CŨiK

( 12 %)

PftO

[potassium salt ũf 1]

4.2. 0,125 điểm cho ĨO mỗi moi chất cha, (0,125 x 12 = 1,5 điểm).

Ẹ

\

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

9

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ HO

HO

A ^^C O O M e

51

52

TBDPSO

TBDPSO

53

TBDPSỌ

H

HQ

H

TBDPSỌ

H

A ^ í^ C O O M e Y^~\^,OMes 54

55

H CHO

TBDPSO

TBDPSO

OAc 58

H COOH

OAc 59

Câu 5: (4,25 điểm) 5.1. Từ benzen, các chất hữu cơ mạch hở, chứa không quá ha chất vô cơ khác, hãy viết sơ đồ tổng hợp các hợp chất sau:

Itử cacbon trong phân tử và các

-Ó,

MeO a)

N'

Ọ Tramadol

^

o

[2.2.2] Cryptand

5.2. Các dẫn xuất dị vòng gắn thêm phần đường (cacbohiđrat) có khả năng kháng khuẩn và một số tế bào ung thư. Cho sơ đồ tổng hợp 62 (dẫn xuất N-glycoside) và 65 (dẫn xuất C-glycoside) qua các giai đoạn sau: Giai đoạn 1: CN s , H2N

.

,n h 2 N

CN

..... .......o T E /^ gỌ H

(C7h isN3o 2S)

EtONa

(VHI) o

NH2

66

NaOH> MeOH

Giai đoạn 2: y ln ArCHO

NaOH MeOH

63

EtOH/Py .

64 ( c 26h 22n 4o 5c i2)

Giai đoạn 3: Ar 65

n 2h 4i

I ỵ Ụ

NH ^

n

'®

2

A c20/A c0H Ac° \\ |

OAc °Ac

Br

67 (C21H21N60 6C1)

OAc OAc

OHC'^VỴ ^ Ỵ ^ O A c OAc (IX)

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

OAc ÕAc (X)

10

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

a) Vẽ cấu trúc của các chất từ 61 đến 67. b) Đề nghị cơ chế phản ứng giữa 61 và Ar-CH=C(CN)2 .

Hướng dẫn giải 5.1. 1,0 điểm cho mỗi sơ đồ tổng hợp (1,0 x 2 = 2,0 điểm). no2

no2

oh

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

11

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

b) 0,5 điểm cho cơ chế phản ứng.

Cơ chế phản ứng giữa 59 và Ar-CH=C(CN)2 : Ố ^/O Et

S h 2n 2

Ar

CN

Ar

CN

n

H

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

12

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA ĐỘI TUYỂN - LẦN 3 •

Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; PCC: piriđini clocromat; AIBN: azobisisobutyronitrin; Í-Bu: í-butyl; Py: piriđin; Ts: tosyl; Ms: mesyl; DMSO: sunfoxit;Bu: butyl; THF: tetrahiđrofuran; DMAP: 4-đimetylaminopiriđin; DMF: #,#-đime DIBAL: điisobutyl nhôm hiđrua; TES: trietylsilyl; DBU: 1,8-điazabixiclo[5.4.0]unđec-7-en; lamin; trifloaxetic; Bn: benzyl; Boc: í-butyloxicacbonyl; LDA: liti điisopropylamiđua; PIDA: phenyliod(III) điaxetat.

Câu 1: (3,5 điểm) 1.1. So sánh (có giải thích) moment lưỡng cực của hai hợp chất sau: <3 (I)

1.2. Vẽ cấu dạng bền nhất của các hợp chất sau:

a)C%>

OH

ồ chuyển hóa sau:

1.3. Vẽ công thức cấu tạo của 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 tro OH

MeOH

„

NaNq

CC13 NaOH

(C9H9N 3O2)

1-H2o 2. H2, Pd/C'

(C8H6OCl2)

( c 8h 9n o 2)

1. PhMgBr b) PhCHO 2. H20

1.4. Porphobilinogen là một c Hợp chất này được tổng hợp t

an trong quá trình sinh tổng hợp hemeglobin và clorophin. u: Me2NH Pd/C

_ _ HCHO, HC1 (Cn H 12N 20 3)

11

NaCH(COOMe) 2

12

HOOC COOH

H2N _ H

Porphobilinogen

; thức cấu tạo của các chất từ 9 đến 15.

Hướng dẫn giải điểm cho so sánh đúng; 0,25 điểm cho giải thích hợp lí và 0,125 điểm cho mỗi công thức ngẶ 0,125 + 0,25 + 0,125 x 2 = 0,625 điểm). lất (II) có thể tồn tại ở dạng ion lưỡng cực vì ở công thức cộng hưởng (Ila) cả hai vòng đều là vòng thơm và chỉ có một vòng phản thơm ở công thức cộng hưởng (Ilb). Trong khi đó, hợp chất (I) chỉ tồn tại ở dạng phân tử trung hòa về điện vì đều chứa vòng phản thơm trong các công thức cộng BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

hưởng (Ia) và (Ib). Vậy hợp chất (II) có moment lưỡng cực lớn hơn hợp chất (I).

2tĩ

(I)

1.2. 0,5 điểm cho mỗi cấu dạng (0,5 x 2 = 1,0 điểm).

a)

1.3. 0,125 điểm cho mỗi chất (0,125 x 8 = 1,0 điểm).

N'

N-

o X I Ph" Ph

C1 1

2

3

4

1.4. 0,125 điểm cho mỗi chất (0,125 x 7 = 0,875 điểm).

COOEt N 02 MeO

MeO

N

COOH

13

Câu 2: (4,5 điểm) 2.1. Các hiđrocacbon đa là sơ đồ tổng hợp diba

V

14

g với nhiều tính chất đặc biệt đang thu hút rất nhiều nhà hóa học. Sau đây

(OMe)2

_ CH2=CHCH2I ~ 16----- ^ NaH

OMe _ OMe

DMF

ONa t-BuSH, DMAP

„ 180 c » 20 PhMe

Bu3SnH AIBN

l.B C l3,-78°C TESC1, imidazole 17 . „ „ ► 18 „------- ► 19 DMAP 2. NaBH4/CeCl3

H, ► 21 Pd/C

__ „ TFA Zn(Hg) V - ► 22 — ► HoO HC1

23

(Q 4 H20 O2)

Dibarrelane

Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 16 đến 25.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guía viêii:

Hóa Học Hữu Cơ

2.2. Đun hiđrocacbon 26 (chứa 10% hiđro về khối lượng) với acrilonitrin, thu được 27. Thủy phân 27 trong KOH rồi xử lí với dung dịch axit, thu được 28. Oxi hóa 28 bằng hỗn hợp OsO 4 và NaIO 4 , tạo ra 29 (C5H 6 O3). Một phương pháp khác để tổng hợp 29 là cho axeton phản ứng với Br 2 trong MeOH, thu được hai đồng phân 30 và 31 (chứa 3,8% hiđro và 22,9% cacbon về khối lượng). Cho 31 tác dụng với đimetyl malonat, tạo ra 32. Thủy phân 32 trong dung dịch HCl đun nóng, thu được 29. a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 26 đến 32. b) Thực hiện sơ đồ chuyển hóa với 32 như sau: 32

^ ^ ^ 4

CH2(COOMe)2 23 TsCl 34 ~pỹ~ (C22H2808S2)

1. SOCl2 2. NaN3 3. í-BuOH, t°

37

nh 2oh

38

(c 12h 19no 3)

- Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 33 đến 39.

- Chất 39 có đồng phân quang học hay không? Nếu có hãy vẽ các Hướng dẫn giải

quang học của 39.

2.1. 0,25 điểm cho mỗi chất (0,25 x 10 = 2,5 điểm).

OTES MeOOC

MeOOC ¿TES

¿ tes ^

20

HOOC..

¿H

21

0Q

..

22

¿tvQ Q

„ điêm ^ K chât.và môi . . . đồng . . . .phân J 4 quang học . . . . „ L . . . 0,125 choUmôi (0,12 5 x. .160 = 2,0 điêm). ^

2 2

H2C = C = C H Ì ^ ^ ^ ™

26

27

MeO COOEt S

^

/\ o^ ^ cooh

28

MeO MeO

3 ^ o

/\ ^ > co o h

29

/—OH

MeO

OH

MeO

33 COOH O ^ X ^ N H C O O * *

Br\ / \ ¿r

Me° OMe b ,O C b '

30 /—OTs OTs

34

MeO OMe

31

M e O ^ / \ MeO

COOEt COOEt

35 NHCOOBu-í H2N ^ ^ ^ ^ N H

2

Đồng phân quan học của 39:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

Câu 3: (3,0 điểm) 3.1. Ramipril là một loại thuốc điều trị các bệnh cao huyết áp, suy tim và một số bệnh liên quan đến thận. Ramipril được tổng hợp theo sơ đồ sau: -N ồ

:

COOMe 1.

2. HC1/H20

Ac

[40]

41-

h 2, pưc

42

ÃcOH

1. SOCl2 2. BnOH

>✓

C1

o

o

II

H2N COOEt

COOBn

44

TEA, EtOH

E t-p .

/

H9, Pd/C AcOH, H2S 0 4

ìx /py

EtOOC H2, Pd/C ẼtOH Ramipril

a

<0

Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 40 đến 46.

3.2. Gemifloxacin (C 18H 20N 5 O4 F) là một loại thuốc kháng sinh để chữa bệnh viêm phế quản và được tổng hợp theo các giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Thủy phân X trong dung dịch H 2 SO4 , thu được 47. Cho 47 phản ứng f ' Y ^ Y ' cn với SOCl2 và sau đó với NaCH(COOEt)2 , thu được 48. Đun 48 trong dung dịch TsOH ở 140oC, thu được 49. Xử lí 49 với HC(OEt)3 trong AC2 O, tạo ra 50. Cho 50 phản ứng C l ^ N C1 với xiclopropyl amin trong EtOH, thu được 51 (C 14H 13N 2 O3 CI2F). Thực hiện phản (X) ứng đóng vòng nội phân tử với 51 trong í-BuOK và đioxan, thu được 52 (C 12H 8N 2 O3 CIF).

Giai đoạn 2: Cho etyl 2-aminoetanoat phản ứng với acrilonitrin có mặt KOH trong nước, thu được 53 (C7H 12N 2 O2 ). Bảo vệ nhóm amin bằng cách cho 53 tác dụng với Boc 2 O trong CHCh, thu được 54.

Khi có mặt EtONa trong EtOH, 54 sẽ ngưng tụ nội phân tử để tạo ra 55. Khử 55 bằng lượng dư ìin mới tạo thành bằng cách cho 56 tác dụng với Boc2 O LiAlH 4 , tạo ra 56. Tiếp tục bảo vệ nhó trong hỗn hợp đioxan và nước, thi ĩ. Oxi hóa 57 bằng PCC rồi cho tác dụng tiếp với MeONH 2 .HCl có mặt NaHCO3 tr và THF, thu được 58. Xử lí 58 với AcCl trong MeOH để gỡ bỏ các nhóm bảo vệ, thu đượi 13N 3 O).

Giai đoạn 3: Cho 52 phản ứng với 59 trong CH 3 CN và có mặt DBU, sẽ thu được gemifloxacin. Biết amino và một nhóm cacboxyl. trong phân tử gemifloxacin có Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 47 đến 59 và gemifloxacin.

Hướng dẫn giải 3.1. 0,125 điểm cho 2 = 1,125 điểm).

40, 41, 42, 44, 45 và 0,25 điểm cho mỗi chất 43 và 46 (0,125 x 5 + 0,25 x H

^J^^C O O B n

COOH

42

43 EtOOC

EtOOC N \^ C O O B n N H

COOBn

Ph"'N 'COOH H

45

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

46

4

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

3.2. 0,125 điểm cho mỗi chất từ 47 đến 59 và 0,25 điểm cho gemifloxacin (0,125 x 13 + 0,25 1,875 điểm)

o

o

o

MeO-N

N—NHBoc 58

MeO-N

'—NH< Gemỉỉloxacin

59

Câu 4: (4,25 điêm) 4.1. Vẽ sơ đồ tổng hợp các hợp chất sau (được sử dụng thêm các chất hữu cơ mạch hở và các chất vô cơ cần thiết khác):

a)

Tvs

từ benzern

■ ^

c)

từ benzen.

b)

4.2. Porantherin lột alkaloid được tìm thấy trong loài thực vật Poranthera corymbosa. Hç ất này được E. J. Corey và các cộng sự tổng hợp vào năm 1974 như sau: Xử lí 5-clopentan-2-on với etylen glicol có mặt axit rồi sau đó với Mg trong THF, Porantherỉne thu được hợp chất Grignard 60. Cho 60 tác dụng với HCOOC 2H 5 (tỉ lệ mol tương ứng là 2 : 1) rồi thủy phân trong nước, thu được 61 (C 15H 28 O 5 ). Oxl hóa 61 bằng CrO3 trong Py rồi cho sản dụng với MeNH 2 , thu được imin 62. Thực hiện phản ứng giữa 62 với CH2=CH(CH 2)3 Li ong PhH và sau đó xử lí với HCl 0,4N, thu được 63 (C21 H 39NO 4 ). Xử lí 63 với HCl 10% trong ete, thu được enamln mạch vòng 64 (C 17H 29NO). Xử lí 64 với AcOC(CH3)=CH 2 có mặt TsOH trong PhH, thu được bixiclic 65. Oxl hóa 65 bằng CrO 3 trong Py, thu được dẫn xuất N-fomyl 66 (C 17H 27NO 2 ). Oxl hóa 66 bằng OsO4 và NaIO 4 trong t-BuOH và H 2 O, thu được 67 (C 16H 25 NO 3). Bảo vệ các nhóm BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

5

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

cacbonyl bằng cách cho 67 tác dụng với lượng dư etylen glicol có mặt axit, thu được 68 (C20 H 33NO 5 ) Thủy phân 69 trong KOH và EtOH, thu được 69 (C 19H 33 NO 4 ). Khi có mặt HCl 10% trong ete, 69 tự đóng vòng tạo thành trixiclic 70 (C 15H 23NO). Dưới tác dụng của TsOH, 70 tiếp tục tự đóng vòng tạo ra tetraxiclic 71. Khử 71 bằng NaBH 4 , thu được 72. Cuối cùng, cho 72 tác dụng với SOCh rồi sau đó xử lí với Py trong nước, thu được porantherine. a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 60 đến 72. b) Hãy cho biết vai trò của AcOC(CH3 )=CH 2 trong quá trình chuyển hóa 64 thành I Hướng dẫn giải 4.1. 0,5 điểm cho ý a); 1,0 điểm cho mỗi ý b) và c) (0,5 + 1,0 x 2 = 2,5 điểm). a)

C1(CH2)2C1 A1C1,

XH O

Li NH,

CH2I2 Zn/Cu

,CHO

b) 2. 0 s 0 4, NMO

c)

QcjO 0GrjD OH

- ^

0

OH

4.2. a) 0,125 điểm cho mỗi chất (0,125 x 13 = 1,625 điểm).

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

6

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ <x ữ

° \ / °

60

(X o

61

62

.

C H O ^^ ầ

CHO

b) AcOC(CH3 )=CH 2 (isopropenyl axetat) enol hóa nhóm cacbonyl tốt hơn nên hiệu suất của phản ứng cao hơn. (0,125 điểm) Câu 5: (4,75 điểm) 5.1. Đề nghị cơ chế phản ứng cho các chuyển hóa sau: OMe

Ph

CN

PhCH2CN LDA

Ph

HO. H+ ^ CHO ^ J 5.2. Cefalotin là hợp chất có khả năng kháng khuẩn tốt nhưng độc tính thấp. Hợp chất này được tổng hợp từ L-cistein theo sơ đồ sau: NH? Me2^ í-BuOH, COCl2 CH2N2 H S^A r 73 74 ■ 75 H ~ COOH 'C6Hn N02S) (CnH19N04S) (C12H21N04S) L-Cistein MeOOC

Al-Hg

N

Pb(OAc)4

«Ar

1. MsCl/TEA 77 '(C16H27N30 8S) AcONa>MeOH (C12H21N05S) 2-NaN3>DMSO (OHC)2C=CHCOOCH2CCl3

(Cn HlgN20 3S) B2H6 83 —

Ac20 Py 84 — — - 85 —

86

81 (ClgH23N20 7SCl3)

Zn AcOH

TFA

o

78 (c 12h 20N4O4S) -

82 (C10H9N2O4SCl3) COOH OAc

N s H Cefalotin a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 73 đến 86. b) Đề nghị cơ chế phản ứng của chuyển hóa 81 thành 82.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

7

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

c) Cefalotin có bao nhiêu đồng phân quang học?

Hướng dẫn giải 5.1. 0,5 điểm cho mỗi cơ chế phản ứng (0,5 x 4 = 2,0 điểm).

OH

cr

o

c o o c h 2c c i 3

N

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

/CHO

8

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ COOCH 9CCU

COOCH9CCU

COOCH2CCI3

'OH

COOCH2CCl3

CHO

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

9

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSGQG MÔN HÓA HỌC aV < r

< ÿ

A

Đề Final 4.doc Đề Final 4 - Mol.doc

/

/

A.

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA ĐỘI TUYỂN - LẦN 4 •

Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; TEA: trietylamin; Ts: tosyl; DCM: điclometan; Bn: benzyl; LDA: liti điisopropylamiđua; Py: piriđin; DMF: N,N -đimetylfomamit; THF: tetrahiđrofuran; m-CPBA: axit m-cloperoxibenzoic; TMS: trimetylsilyl; Í-Bu: í-butyl; Bu: butyl; PCC: piriđini clocromat; Bz: benzoyl; TIPS: triisopropylsilyl; DIBAL: điisobutyl nhôm hiđrua; TMDS: 1,1,3,3-tetrametylđisiloxan (tác nhân khử); NIS: #-iotsucxiimit; DMAP: đimetylaminopiriđin; NMO: #-metylmorpholin-#-oxit; TBAF: tetrabutylamoni florua; Tf: triflyl; Boc: í-butyloxicacbonyl; TES: trietylsilyl; LiHMDS: liti hexametylsilazua; TBHP: t-butylhiđroperoxit; DCE: 1,2 -đicloetan.

Câu 1: 1.1. Đun hợp chất X với BF3»Et20 trong toluen thu được xiclopenta-1 và 1. Trong điều kiện phản ứng trên, 1 nhanh chóng chuyển hóa thà a) Vẽ công thức cấu tạo của 1 và 2. b) Đề nghị cơ chế phản ứng tạo thành 1 và 2. ìữa trị một số bệnh 1.2. DNJ thuộc loại hợp chất đường imino được dùng để chữa sau: về rối loạn gen. Hợp chất này được tổng hợp theo sơ đồ>sai H O ^ O

A c 20

m-CPBA

DBU

g)B nO H ,t°

g (C 2oh 26o io)

H% M e

NH

MeONa MeOH

DBU

DNJ

(C 14 H 20O7 )

N

Vẽ cấu trúc của 3, 4, 5, 6.

1.3. Khi oxi hóa các hiđrocacbon 7, công thức phân tử là C 5H 8 ) bằng KMnO 4 thu được các kết quả sau: - Chất 7 tạo ra một axit hai chức I một nguyên tử cacbon bất đối. hông chứa nguyên tử cacbon bất đối.

- Chất 8 tạo ra một xeton hai - Chất 9 tạo ra một xeto-axit có chứ ột nguyên tử cacbon bất đối.

Vẽ công thức cấu tạo của 7, 8, 1.4. Khử 2-clo-2,2-điphenylaxetyl clorua (kí hiệu là 10) bằng Zn, thu được 11 (C 14H 10O). Trong điều kiện thích hợp, 11 tự chuyển hóa tạo ra hỗn hợp sản phẩm gồm lacton 12 (C28 H 20 O2), xeton 13 (C28 H 20 O2 ) và xeton 14 (C42H 30 O3 ). Biết phân tử 13 và 14 đều có tính đối xứng cao. Mặt khác, cho 11 phản ứng với phenylaxetilen, thu được 15. Khi đun nóng, 15 chuyển hóa thành 16 và sau đó, 16 tiếp tục chuyển hóa thành 17 (C22H 16O) có khả năng tạo ra hợp chất có màu tím đặc trưng với dung dịch FeCl3 . Nếu cho 11 phản ứng với 1,2-đimetylenxiclopentan, thu được 18 (C21 H 22 O) và 19 (C 21 H 20 O) nhưng chỉ )hản ứng màu đặc trưng với 2,4 -đinitrophenylhiđrazin (2,4-DNPH).

Vẽ cc lức cấu tạo của các chất từ 10 đến 19.

Câu 2: 2.1. Vẽ sơ đồ tổng hợp các hợp chất sau từ các chất cho trước (được sử dụng thêm các chất hữu cơ và thiết khác): HO OMe

b)

OH

U f) \

OH I

uT, - " ^ ỏ

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

. . Dẫn xuất của cyclitol có nhiều hoạt tính sinh học quan trọng. Để tổng hợp một số đồng phân lập thể của cyclitol, người ta cho xiclohexa-1,3-đien tác dụng với O2 (chiếu sáng), thu được một hợp chất bixiclic không bền 20. Khử 20 bằng LiAlH 4 trong ete, thu được 21.. Phổ 13C-NMR của 21 cho thấy có ba tín hiệu cộng hưởng, trong đó có một tín hiệu ở vùng C-sp2. Khi oxi hóa 21 bằng OsO4 có mặt NMO trong axeton - nước, thu được hỗn hợp sản phẩm gồm 22 (sản phẩm chính) và 23 (sản phẩm dia 24 phụ). Mặt khác, oxi hóa 21 bằng m-CPBA trong CHCh, thu được hỗn hợp gồm hai đồr và 25. Xử lí hỗn hợp này với H 2 O có mặt H 2 SO4 thì chỉ thu được 26 (C6H 12O4 ). Vẽ ủa 2 0 , 2 1 , 2 2 , 23, 24, 25, 2 6 .

2.3. Đề nghị cơ chế phản ứng cho những chuyển hóa sau: Ọ 2 2

Zn, H2SO4 EtOH

OH

OH OH

c)

H20 2, H20 k 2c o 3

COOH (COOH)2

OH

Câu 3: 3.1. Thủy phân hoàn toàn peptit 27, thu được Gl g, Leu và Tyr. Thực hiện phản s nylthiohydantoin như hình bên. Ph ứng thoái phân Edman với 27, thu được dẫ 'N NH Mặt khác, thủy phân 27 với carboxipeptidase được Ala. Nếu thủy phân 27 với trypsin thì chỉ thu được các tripeptit, còn i thay trypsin băng chymotrypsin thì chỉ thu o được các đipeptit. Xác định thứ tự của no a xit trong 27.

3.2. Thủy phân 28 (C 14H 17NO 9 ) với ei ^-glycosidase, thu được Y và D-aldopyranose 29. Chất Y dễ dàng chuyển hóa thành axit fomic xazolinon 30 (C7H5NO2). Tiến hành cắt mạch Ruff với 29 hai lần liên tiếp, thu được 31 băng HNO 3 , thu được axit hai chức 32 HO không có tính quang hoạt. Biế1 tử 29, nguyên tử C-3 có cấu hình tuyệt đối khác so với các nguyên tử cacboi CT N a) Vẽ công thức Fischer của 29, 31, 32.

OH (Y) b) Vẽ cấu trúc của : c) Vẽ công thức cấu tạo của 30 và đề nghị cơ chế phản ứng chuyển hóa Y thành 30.

3.3. Nấm linh chi (Ganoderma lucidum) được dùng trong các bài thuốc cổ truyền ở Đông Á. Từ loại nấm này, người ta phân lập được lingzhiol. Hợp chất này có thể được tổng hợp theo sơ đồ sau:

Ẳ

Q

OMe

Y(OTf)3, PhH,

HC1 MeOH

39

80°c

33

MeONa MeOH *

Rh2(cap)4(MeCN)2 TBHP, DCE *

34

40

NaBH4 MeOH

35

m-CPBA DCM

36

AICI3, í-BuSH DCM

cap = f-caprolactam OH

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

o 2

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 33 đến 40. b) Đề nghị cơ chế phản ứng của chuyển hóa 36 thành 37.

Câu 4: 4.1. Cho hai hợp chất amit sau: Ọ Ö

2-Quinuclidon

Axetamit

Norcampho

a) Hãy so sánh (có giải thích) độ bền của 2-quinuclidon và axetamit. b) Cho norcampho phản ứng với m-CPBA trong NaHCO3 và DCM, thu hợp sản phẩm gồm 41 và 42 (trong đó, 41 là sản phẩm chính). Khử 41 bằng LiAlH 4 trong 43. Cho 43 tác bằng PCC trong dụng với TsCl trong TEA và sau đó với NaN 3 trong DMF, thu được 44.

DCM, thu được 45. Cuối cùng, cho 45 tác dụng với HBF 4 trong thu được 46 (là muối lột lactam hác). Vẽ công thức cấu tetrafloborat của 2-quinuclidon) và 47 (là muối tetrafloborat của mộ tạo của 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 và đề nghị cơ chế phản ứng tạo thàr ành 46, 47 ợc dùng để I hỗ trợ điều trị bệnh 4.2. Cho sơ đồ tổng hợp alstoscholarisine E (một alkaloid được Alzheimer) như sau: o C1X ^ PhMe 'N N

V

MeCN, 80°c

►

48

49

(C6H10NOC1)

(C10H15NO2)

t°

50

I

(Z)

NIS, AgNOj

-

MeCN, 80°c

51

(C10H14NO2I)

Et3 SiH, EtAlCl2 DCM, 0°c ;

HC1 Đioxan

, K3PO4 , PhMe, H20 L = Ligand

53

(C20H22N2 O4)

Alstoscholarisine E

(Cl9K4N2(

a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 48 đến 54. Biết rằng, ở giai đoạn khử 54 thành alstoscholarisine E có tạo ion iminium trung gian. b) Ở giai đoạn chuyển hóa từ Z thành 49, còn tạo ra một sản phẩm phụ là 55 (C 10H 15NO 2 , trong phân tử có ba nhóm metyl). Đề nghị cơ chế phản ứng tạo thành 49 và 55 từ Z theo sơ đồ trên.

Câu 5: 5.1. Khi cho 56 phản ứng với 2,2-đicloaxetyl clorua khi có mặt TEA, thu được hỗn hợp sản phẩm gồm T và 57 (không phải là đồng phân quang học của nhau). a) Vẽ cấu trúc của 56 và 57. b) Ascochlorin là một loại thuốc kháng sinh được tổng hợp từ 56 như sau: Giai đoạn 1: rMeAICl2

58

-30°c

NaOH eo NaHC03 NaOH - 59 i 2. k i h 2 o, h 2 o 2 (c 9h 14o 2)

-

60 (c 9H13o 2i)

CHO 61

(c 9h 12o 2)

L1AIH4

----

4

PCC

> 62 —— —

63

(c 9h 14o 2)

TMSC1 TEA

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

,\OTMS (Q) 3

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

Giai đoạn 2: OTIPS MeOOCs

BuLi

^ 1. Cui 64

SOCl2

OTIPS

1.LDA 71 2.

Mel

DIBAL CI

Ascj

Vẽ cấu trúc của các chất từ 58 đến 73.

5.2. Paclitaxel (tên thương mại là Taxol) là một loại thuốc được dùng đ' chữa trị một số bệnh ung thư. Taxol chỉ có thể được tìm thấy trong vỏ thông đỏ Taxus brevifolia nhưng với hàm lượng rất ít. Để khắc phụ trạng trên, người ta đã bán tổng hợp paclitaxel từ dẫn xuất của Baccatin I (hợp chất này có thể được phân lập với lượng nhiều hơn từ lá ơ’ thông đỏ, kí hiệu là R). Đun hồi lưu bezanđehit với 4-metoxianilin trong toluen, thu điược 74. Phản ứng giữa 74 với raxemic gồm 75 (cấu hình 3S,4R) và axetoxiaxetyl clorua có mặt TEA trong DCM, thu được hỗn hợp raxei 76 (cấu hình 3R,4S) đều có công thức phân tử là C 18TT 'NT'"‘ rru-'— Thủy -phân 76 với ezim thích hợp, thu 77 tác dụng với TESCl trong Py và được 77. Bảo vệ nhóm -O H vừa mới tạo thành bằ với NaHCO 3 để gỡ bỡ nhóm N-aryl, thu DMAP, thu được 78. Xử lí 78 với (NH 4 )2 Ce(NO3 > rồi ợc 80 có chứa vòng lactam. Thực hiện phản được 79. Cho 79 phản ứng với BzCl có mặt TE ứng giữa 80 và R (xảy ra tại nhóm -O H ở vị trí mặt LiHMDS trong THF, thu được 81. Cuối cùng, cho 81 phản ứng với TBAF, thu đượ el. Vẽ cấu trúc của các chất từ 74 đến 81 và paclitaxel.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

4

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN XIV Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; TEA: trietylamin; Ts: tosyl; DCM: điclometan; Bn: benzyl; LDA: liti điisopropylamit; Py: piriđin; DMF: N,N-đimetylfomamit; THF: tetrahiđrofuran; m-CPBA: axit m-cloperoxibenzoic; PDC: piriđini đicromat; TMS: trimetylsilyl; Í-Bu: í-butyl; Bu: butyl; PCC: piriđini clocromat; TES: trietylsilyl; LHDMS: liti hexametylđisilazua; Bz: benzoyl; TIPS: triisopropylsilyl.

Câu 1: 1.1. Đun hợp chất X với BF3»Et20 trong toluen thu được xiclopenta-l,3-đi và 1. Trong điều kiện phản ứng trên, 1 nhanh chóng chuyển hóa thành 2. a) Vẽ công thức cấu tạo của 1 và 2. b) Đề nghị cơ chế phản ứng tạo thành 1 và 2.

1.2. DNJ thuộc loại hợp chất đường imino được dùng để chữa trị một s chất này được tổng hợp theo sơ đồ sau: H O ^ O

ệnh về rối loạn gen. Hợp

A c 20

(C20 H26O10) H% M e MeONa MeOH

DBU

(C14H20O7)

Vẽ cấu trúc của 3, 4, 5, 6.

1.3. Khi oxi hóa các hiđrocacbon 7, 8, 9 (đều c ng thức phân tử là C 5H 8 ) bằng KMnO 4 thu được các kết quả sau: ột nguyên tử cacbon bất đối.

- Chất 7 tạo ra một axit hai chức có lứa nguyên tử cacbon bất đối.

- Chất 8 tạo ra một xeton hai chức nguyên tử cacbon bất đối.

- Chất 9 tạo ra một xeto-axit có Vẽ công thức cấu tạo của 7, 8 í hiệu là 10) bằng Zn, thu được 11 (C 14H 10O). Trong điều kiện 1.4. Khử 2-clo-2,2-điphenylaxet thích hợp, 1 1 tự chuyển hóa tí ợp sản phẩm gồm lacton 12 (C28 H 20 O2 ), xeton 13 (C28 H 20 O2 ) và xeton 14 (C42H 30 O3 ). Biết phâi và 14 đều có tính đối xứng cao. Mặt khác, cho 11 phản ứng với . Khi đun nóng, 15 chuyển hóa thành 16 và sau đó, 16 tiếp tục chuyển hóa phenylaxetilen, thu được thành 17 (C22 H 16O) có k tạo ra hợp chất có màu tím đặc trưng với dung dịch FeCl3 . Nếu cho 11 phản ứng với 1 , 2 -đim iclopentan, thu được hai hợp chất 18 (C21H 22 O) và 19 (C21 H 20 O) nhưng chỉ có g với 2,4-đinitrophenylhiđrazin (2,4-DNPH).

19 có phản ứng màu Vẽ công thức cấu tạo d các chất từ 10 đến 19.

Hướng dẫn giải 1.1. Công t

tạo của 1, 2 và cơ chế phản ứng tạo thành chúng:

L Cấu trúc của 3, 4, 5, 6:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

A cO ^Y ^°x AcO-V^^~A AcO I OMe 3

A cO ^V ^°x AcO

HO—\ ° Bn

HO—\ ° Bn

A cO ^V ^°x

H O ^ \^ ° x

AcO A_--y A AcO I OMe 4

A c° L a OMe 5

OMe 6

1.3. Công thức cấu tạo của 7, 8, 9:

V

KMn04

HOOC

COOH

16

1.4. Công thức cấu tạo của các chất từ 10 đến 19:

CI Ph

Ph

o C1 10

Ph

Ph

P h ^ ^ O 15

Câu 2: 2.1. Từ phenol, buta-1,3-đien, metyl metacrylai cacbon trong phân tử và các chất vô cơ cần thiết

chất hữu cơ không chứa quá 3 nguyên tử viết sơ đồ tổng hợp các chất sau:

a)

h sinh học quan trọng. Để tổng hợp một số đồng phân lập 2.2. Dẫn xuất của cyclitol có nhiề thể của cyclitol, người ta cho đien tác dụng với O2 (chiếu sáng), thu được một hợp chất bixiclic không bền 20. Khử 2 H 4 trong ete, thu được 21. Phổ 13C-NMR của 21 cho thấy có ba tín hiệu cộng hưởng, trong một tín hiệu ở vùng C-sp2. Khi oxi hóa 21 bằng OsO4 có mặt NMO trong axeton - nư được hỗn hợp sản phẩm gồm 22 (sản phẩm chính) và 23 (sản phẩm m-CPBA trong CHCh, thu được hỗn hợp gồm hai đồng phân dia 24 phụ). Mặt khác, oxi hó và 25. Xử lí hỗ H 2 O có mặt H 2 SO4 thì chỉ thu được 26 (C6H 12O4 ). Vẽ cấu trúc của 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26.

2.3. Đề nghị cơ chế phải mg cho những chuyển hóa sau: 1

NT

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

//

Zn, H2SO4 EtOH

1. CH2=CHMgBr/THF 2. H20/H + 3. MeC(OMe)3 dư TsOH, t°

c) ^

MeOOC

Hướng dẫn giải 2.1. Sơ đồ tổng hợp các chất: CHO a) OH

OH

OH b)

o 1

K2Cr20

"í* ^ $ Ể F OOMe

.

.C O O I S ^ X ^

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

MeONa

3

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

HnO1'

ỉ-ỵ —--Ị^ OM gB r

ÖH

O S'- s+ H^C-CHtVlgBr

Hl ~S- \

H

M eô'

OMe

MsO"*')

OMe

Ms

owe

Mế ‘ế

OM e

XL.

/% T

/

ị

MeOH

H

H

OMe

-MeOH 'T ° ^ J ]rỌMe V Me \ j ’

°- CổMe , ~N < CH2'

H

' \ HOMe

A [3,3] Shift

-O 0 :Zn

A

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

4

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

fr

H

V H

Product

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

5

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ CH,

Et

CHj

E[

CHj

Et

đ ỷ * c£ặ* đ Ệ o

Cl l 2

O

Q

o :v

+0-11

Et

r

PÖH

Ä

OH

H

. o:

H

Jm H

H jC JLX

OH

HO

nu

A U

OH

Câu 3: 3.1. Thủy phân hoàn toàn peptit 27, thu được Gly, Ala, Arg, Leu và Tyr. Thực hiện phản ứng thoái phân Edman với 27, thu được dẫn xuất phenylthiohydantoin như hình bên.

Mặt khác, thủy phân 27 với carboxipeptidase, thu được Ala. Nếu thủy phân 27 với trypsin thì chỉ thu được các tripeptit, còn khi thay trypsin bằng chymotrypsin thì chỉ thu o được các đipeptit. Xác định thứ tự của các amino axit trong 27.

3.2. Thủy phân 28 (C 14H 17NO 9 ) với enzim ^-glycosidase, thu được Y và D-aldopyranose 29. Chất Y dễ dàng chuyển hóa thành axit fomic và benzoxazolinon 30 (C7H 5NO 2 ). Tiến hành cắt mạch Ruff với 29 hai lần liên tiếp, thu được 31. Oxi hóa 31 bằng HNO 3 , thu được axit hai chức 32 không có tính quang hoạt. Biết trong phân tử 29, nguyên tử C-3 có cấu hình tuyệt đối J khác so với các nguyên tử cacbon còn lại.

O N OH (Y) a) Vẽ công thức Fischer của 29, 31, 32.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

6

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

b) Vẽ cấu trúc của 28. c) Vẽ công thức cấu tạo của 30 và đề nghị cơ chế phản ứng chuyển hóa Y thành 30.

3.3. Nấm linh chi (Ganoderma lucidum) được dùng trong các bài thuốc cổ truyền ở Đông Á. Từ loại nấm này, người ta phân lập được lingzhiol. Hợp chất này có thể được tổng hợp theo sơ đồ sau: OMe o Ọ COOMe _______ OMe MeONa Y(OTf)3, PhH, 80°c

HC1 MeOH

39

Rh2(cap)4(MeCN)2 TBHP, DCE cap = ¿■-caprolactam

a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 33 đến 40. b) Đề nghị cơ chế phản ứng của chuyển hóa 36 thành 37.

Hướng dẫn giải 3.1. Từ sản phẩm của phản ứng thoát phân Edman của 19, xá với carboxipeptidase xác định được đầu C là Ala. Trypsin phân cắt liên kết sau Arg, chymotrypsin phân cắ axit trong 19 là: Gly-Tyr-Arg-Tyr-Leu-Ala. 3.2. a) Công thức Fischer của 22, 24, 25:

h được đầu N là Gly. Thủy phân 19 sau Tyr. Vậy thứ tự của cá c amino

OH

i^

L - oh ch 2oh

b) Cấu trúc của 20:

er

c) Công thức cấu tạ

N ổH và đề nghị cơ chế phản ứng chuyển hóa X thành 22: ?•

s

m £ o ịc -o :

¿H

Ọ

N Óh

Ọ uI I H,0 OH =

H.

c? ọ >1 OH N OH r\I

AỎH

S ôiT0C^O H 0>° o H

22

Công thức cấu tạo của các chất từ 33 đến 40:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

7

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ

o OMe

OH

OH

o

34 OH

37

b)

38

Cơ chế phản ứng của chuyển hóa 36 thành 37: ỌH

R

Ẽt

HO 0

Õ[V

bt ,y f-H

0

í '' H

1Ữ(R=CỌjH«)

11

HO. OMe 12

El

13 (30%)

Câu 4: 4.1. Cho hai hợp chất amit sau: Ọ

X

NH,

Ö

plỉdon

Axetamit

Norcampho

a) Hãy so sánh (có giải thích) độ bền của 2-quinuclidon và axetamit. b) Cho norcampho phản ứng với m-CPBA trong NaHCO 3 và DCM, thu được hỗn hợp sản phẩm gồm 41 và 42 (trong đó, 41 là sản phẩm chính). Khử 41 bằng LiAlH 4 trong Et2 O, tạo ra 43. Cho 43 tác dụng với TsCl trong TEA và sau đó với NaN 3 trong DMF, thu được 44. Oxi hóa 44 bằng PCC trong DCM, thu được 45. Cuối cùng, cho 45 tác dụng với HBF 4 trong Et2 O, thu được 46 (là muối tetrafloborat oborat của 2-quinuclidon) và 47 (là muối tetrafloborat của một lactam vòng khác). Vẽ công thức cấu tạoo của 41, 442, 43, 44, 45, 46, 47 và đề nghị cơ chế phản ứng tạo thành 46, 47.

4.2. Cho sơ đồ tổng hợp alstoscholarisine E (một alkaloid được dùng để hỗ trợ điều trị bệnh Alzheimier) như iư sau:

o BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

8

Guíauiêii:

Hóa Học Hữu Cơ Ọ N L

N N

J

_CỊ MeCN, 80°c ’

48 (C6H 10NOC1)

TMSO-Tf, 0°c ’

49 (C 10H 15NO2)

„ '

PhMe t°

50

(Z)

B(OH)2 NIS, A gN 0 3 MeCN, 80°c

Et3SiH, EtAlCl2 DCM, 0°c

51 „ „ PdLn, K3PO4, PhMe, H20 (C10H 14NO2I)

54 (C19H24N 2O2)

TMDS, DCM IrCl(CO)(PPh3)2

.N

N

giai đoạn khử 54 thành a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 48 đến 54. Biết alstoscholarisine E có tạo ion iminium trung gian. b) Ở giai đoạn chuyển hóa từ Z thành 49, còn tạo ra một sản phẩm phụ là 55 (C 10H 15NO 2 , trong phân tử có ba nhóm metyl). Đề nghị cơ chế phản ứng tạo thài ’ - 55 - -từ- Z- theo ­ sơ đồ trên.

Hướng dẫn giả 4.1. a) Hợp chất 2-quinuclidon rất kém bền so với axeti nit. Vì cặp electron tự do của nguyên tử N không thể tham gia liên hợp với nhóm cacbonyl (tạo nối đc đầu cầu làm tăng sức căng vòng). b) Công thức cấu tạo của 41, 42, 43, 44, 45, 46, 4

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

9

Guíauiêii: o

Hóa Học Hữu Cơ

o

k

o

C1

48

49

53

54

Câu 5: 5.1. Khi cho 56 phản ứng với 2,2-đicloaxetyl clorua khi có mặt TEA, thu T và 57 (không phải là đồng phân quang học của nhau). a) Vẽ cấu trúc của 56 và 57. b) Ascochlorin là một loại thuốc kháng sinh được tổng hợp từ 56 theo cá sơ đồ sau: Giai đoạn 1:

hợp sản phẩm gồm

56 + Í9h 130 2I)

ic của các chất từ 58 đến 73:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 10 ’

Guía viêii: /N.

Hóa Học Hữu Cơ

P

I

„ J

O

____

COOH

O. \

o.

\ ----- ọ

ọ

HO

\

^ " 3 0 £ ) Ü , Ỉ J ±3 OTEPS MeOOC.

JL

-

-

•

.Li

■

v\OH

CHO __ 7

,\OH

/ỵ V ^

MeOOC

MeOOC

MeOOC

73

5.2. Paclitaxel (tên ại là Taxol) là một loại thuốc được dùng để OAc chữa trị một số bệ ư. Taxol chỉ có thể được tìm thấy trong vỏ cây OTES thông đỏ Taxus nhưng với hàm lượng rất ít. Để khắc phục tình HO' trạng trên, n án tổng hợp paclitaxel từ dẫn xuất của Baccatin III (hợp chất nay co được phân lập với lượng nhiều hơn từ lá của cây hiệu là R). „u bezanđehit với 4-metoxianilin trong toluen, thu được 74. Phản ứng giữa 74 với clorua có mặt TEA trong DCM, thu được hỗn hợp raxemic gồm 75 (cấu hình 3S,4R) và ình 3R,4S) đều có công thức phân tử là C 18H 17NO 4 . Thủy phân 76 với ezim thích hợp, thu ? Bao vệ nhóm -O H vừa mới tạo thành bằng cách cho 77 tác dụng với TESCl trong Py và thu được 78. Xử lí 78 với (NH 4)2 Ce(NO3) 6 rồi sau đó với NaHCO 3 để gỡ bỡ nhóm N-aryl, thu 79. Cho 79 phản ứng với PhCOCl có mặt TEA, thu được 80 có chứa vòng lactam. Thực hiện phản ứng giữa 80 và R (xảy ra tại nhóm -O H ở vị trí C-13) có mặt LHDMS trong THF, thu được 81.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 11

Gưíaviêii:

Hóa Học Hữu Cơ

Cuối cùng, cho 81 phản ứng với Bu 4N+F-, thu được paclitaxel. Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 74 đến 81 và paclitaxel.

Hướng dẫn giải AcCX /C|

Ph

* ^

™

TT^

™

N. 'OMe 74

TESO, ‘[ o

//

Ph TESO, w sPh ph ]' rnV s; NH // N__ o Bz

Pủ

<s>; OTES

, H0^ H lBzO jZ X J sc' AcO

V o

79

ề

A.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 12 ’