Chuyen de hóa hữu cơ bồi dưỡng học sinh giỏi tỉnh, qốc gia (bài tập và bải giải chi tiết) tap 2

Chuyen de hóa hữu cơ bồi dưỡng học sinh giỏi tỉnh, qốc gia (bài tập và bải giải chi tiết) tap 2 gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia. gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.c sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.gồm nhiều bài tập nhiều dạng khác nhau dùng để ôn luyện học sinh giỏi, học sinh tự học , giáo viên dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi thi tỉnh, quóc gia.

GV PHẠM CÔNG NHÂN

BÀI TẬP HÓA HỮU CƠ

PHẦN 2

Câu 1 Hóa học các hợp chất thiên nhiên

1 Carbohydrate A có công thức phân tử C18 H32O16 Khi thủy phân A bằng dung dịch

acid loãng dư cho các sản phẩm là D-fructose, D-galactose và D-glucose Khi thủy phân bằng enzyme α-galactosidase (enzyme thủy phân liên kết α-galactoside) cho D-

galactose và disaccharide A1 Khi thủy phân bằng enzyme β-fructosidase (enzyme thủy phân liên kết β-fructoside) cho D-fructose và disaccharide A2 Mặt khác A cũng

có thể bị thủy phân bởi enzyme maltase (enzyme thủy phân liên kết α-glucoside).

Carbohydrate A và A1 không có tính khử (phản ứng với thuốc thử Tollens) trong khi A2 có tính khử.

Khi methyl hóa A (bằng MeI dư, xúc tác Ag2O) rồi thủy phân trong dung dịch acid

cho các sản phẩm chính là: A3 (C10H20O6); A4 (C10H20O6) và A5 (C9H18O6) Oxi hóa

A3 bằng dung dịch HNO3 đặc, nóng thu được A6 (có tên gọi là 2,3,4-trimethoxy pentanedioic acid) có tính quang hoạt A3 cho phản ứng với thuốc thử Tollens Oxi hóa A5 bằng HIO4 thu được A7 (C8H14O5) không có tính quang hoạt

Xác định công thức lập thể của A, A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7.

2 Penicillamine là amino acid không có trong protein

HS

NH 3

O

O penicillamine

a Biểu diễn cấu trúc (S)-penicillamine ở dạng công thức Fischer.

b Phức chất được tạo thành từ (S)-penicillamine với Cu2+ được sử dụng làm dược phẩm Viết công thức lập thể của phức trên.

c Khi oxi hóa (S)-penicillamine sẽ thu được sản phẩm có chứa nhóm disulfide Viết

công thức lập thể sản phẩm đó Phản ứng có thể diễn ra theo cơ chế ion hoặc cơ gốc tự

do tùy theo tác nhân phản ứng Đề xuất cơ chế phản ứng xảy ra khi sử dụng chất oxi hóa là hydroperoxide (phản ứng xảy ra theo cơ chế gốc tự do) và chất oxi hóa là nước bromine trong kiềm (Br2, NaOH, H2O – phản ứng xảy ra theo cơ chế ion).

CH 2 OH OH

OH

CH 2 OH H

OH

CH 2 OH H

A1

O

CH 2 OH OH OH OH

O

O

CH 2

OH OH OH

CO 2 H MeO H

A6

O

CH2OMe

OMe OMe OMe OH

A5

CO2H

H OMe MeO H

O O

c Công thức của sản phẩm oxi hóa:

Cơ chế phản ứng oxi hóa bằng H2O2:

Câu 2: Đại cương hữu cơ

1 So sánh các tính chất của các cặp chất sau và giải thích ngắn gọn:

a) So sánh nhiệt độ sôi của propanal và acetone.

b) So sánh độ tan trong nước của cyclohexanol và hexan-1-ol.

2 So sánh tính acid của các nguyên tử hydrogen được đánh dấu (nguyên tử hydrogen

được in đậm) trong phân tử sau đây và giải thích:

H H

O

H

S O O O

H

O

O O

H

H

(1)

(2) (3)

(4) (5)

(6)

3 Kết quả đo NMR cho thấy rằng các nhóm α-methylene (đánh dấu *) của acetylpyrrolidine 1 không tương đương nhau, trong khi các nhóm α-methylene trong N-(2-propenyl)-pyrrolidine 2 thì tương đương nhau Hãy giải thích hiện tượng này.

N-HƯỚNG DẪN GIẢI

1 a Nhiệt độ sôi của propanal thấp hơn so với acetone.

Acetone có 2 nhóm methyl đẩy electron (+I, +H) trong khi propanal của có một nhóm đẩy electron nên moment lưỡng cực của acetone lớn hơn, dẫn đến nhiệt độ sôi của acetone cao hơn.

O

Et H O

b Độ tan trong nước của cyclohexanol cao hơn so với hexan-1-ol.

Nhóm thế cyclohexyl có hình dạng gọn hơn so với nhóm hexan-1-yl nên nhóm -OH trong cyclohexanol ít bị cản trở không gian khi hình thành liên kết hydrogen hơn

Bên cạnh đó, dạng mạch hở, gốc hydrocarbon khi quay cấu dạng cũng cản trở

sự hình thành liên kết hydrogen, gốc hydrocarbon mạch vòng thì sự quay cấu dạng diễn ra khó khăn hơn.

2 Tính acid của nguyên tử hydrogen: (6) > (1) > (4) > (5) > (3) > (2).

H (6) là hydrogen của nhóm -SO3 H có tính acid mạnh do được hai nhóm S=O gây hiệu ứng -C, -I giải tỏa điện tích âm.

H (1) là hydrogen của nhóm -CO2 H có tính acid mạnh thứ hai do có một nhóm C=O gây hiệu ứng -C, -I (yếu hơn hai nhóm S=O) giải tỏa điện tích âm.

H (4) là hydrogen của nhóm -OH phenol có tính acid mạnh thứ ba do có

nhóm phenyl gây hiệu ứng -C (yếu hơn nhóm C=O) giải tỏa điện tích âm.

H (5) là hydrogen α của nhóm carbonyl có tính acid mạnh thứ ba do có C=O

gây hiệu ứng -C giải tỏa điện tích âm H (1) mạnh hơn H (5) do H (1) là nhóm -OH còn H(5) là nhóm C-H, mức độ phân cực H(5) kém hơn nhiều (nguyên

tử carbon độ âm điện nhỏ hơn oxygen).

H (3) là hydrogen α của nhóm phenyl gây hiệu ứng -C, giải tỏa điện tích âm.

H (2) là hydrogen của gốc alkyl nên không được giải tỏa điện tích âm.

3 Cả 1 và 2 đều có thể biểu diễn qua hai cấu trúc cộng hưởng dưới đây Đối với

trường hợp X = O, do O có độ âm điện lớn nên mức độ đóng góp của cấu trúc

cộng hưởng thứ hai cũng lớn, dẫn tới liên kết CN mang đặc tính của cả liên kết đơn và liên kết đôi, cản trở khả năng quay tự do Vì vậy đối với N-

acetylpyrrolidine 1, các nhóm α-methylene không tương đương với nhau.

Đối với N-(2-propenyl)-pyrrolidine 2, X = CH2 với nguyên tử C có độ âm điện không lớn nên mức độ đóng góp của dạng cộng hưởng thứ hai gần như bằng 0, do đó liên kết CN chỉ mang đặc tính của liên kết đơn và có thể quay

tự do, làm cho các nhóm α-methylene tương đương với nhau.

Câu 3: Sơ đồ tổng hợp hữu cơ Cơ chế phản ứng hữu cơ.

Retinol, còn được gọi là Vitamin A1, là một loại vitamin có trong thực phẩm và được

sử dụng như một chất bổ sung trong chế độ ăn uống Retinol được sử dụng để điều trị

và ngăn ngừa thiếu vitamin A, đặc biệt là dẫn đến chứng xerophthalmia và được tổng hợp như sau:

H H

O O 200-300o C

H+

O OH

-H 2 O O H+ OH

OH -H +

NaNH 2

HO

COOEt O

O OMe OMe

1 HC CH , NaNH2

2 H 2 - Lindar

OH OMe OMe

1 Ac2O, Py

2 Cu, H3O +

(10) t-BuOK

HƯỚNG DẪN GIẢI A

Câu 5: Xác định cấu trúc các chất hữu cơ

Chất B (C26H29NO) được sử dụng để sản xuất thuốc điều trị ung thư vú Cho B phản ứng với ozone rồi khử hóa hoặc oxi hóa ozonide, đều thu được B1 (C9H10O) và B2

(C17H19NO2) Cho B1 phản ứng với NH2OH rồi đun nóng sản phẩm trung gian với xúc tác H2SO4, sau đó thủy phân sản phẩm tạo thành, thu được aniline và acid

propanoic Cho B2 phản ứng với m-CPBA sau đó thủy phân sản phẩm tạo thành, thu

được acid benzoic và 4-(2-(dimethylamino)ethoxy)phenol.

a) Xác định cấu tạo các chất B1, B2 và B.

b) Phương pháp Hassan tổng hợp chọn lọc lập thể chất B có cấu hình Z (kí hiệu

là (Z)-B) như sau: Trimethyl(phenylethynyl)silane được alkyl hóa bằng Et2AlCl có mặt xúc tác Cp2TiCl2 sau đó brom hóa bằng NBS, thu được B3 Ghép nối B3 với

PhZnCl có mặt xúc tác Pd(Ph3P)4, thu được B4 Brom hóa B4 bằng Br2 có mặt NaOEt

trong dung môi MeOH, thu được B5 không còn silicon Cho B5 phản ứng với

4-MeOC6H4ZnCl, thu được B6 Cho B6 phản ứng với NaSEt để loại nhóm methyl, thu

được B7 Cho B7 phản ứng với 2-choloro-N,N-dimethylethanamine, thu được (Z)-B.

Vẽ cấu trúc các chất B3, B4, B5, B6, B7 và (Z)-B.

HƯỚNG DẪN GIẢI Xác định cấu tạo các chất B1, B2 và B

O

O N

O N

O N

Câu 6: Hóa học các hợp chất thiên nhiên

1 Đường D–Galactose là đồng phân cấu hình ở vị trí C4 của D–Glucose Khử hóa D–galactose thu được hợp chất không quang hoạt A, nếu khử D–Glucose thì sản phẩm thu được lại quang hoạt B D–Galactose tác dụng với PhN2H3 dư thu được sản

phẩm C chứa 2 liên kết hydrogen nội phân tử Đóng vòng furan 5 cạnh D–Galactose

với MeOH/H+ tạo thành D

a) Vẽ cấu trúc Fisher của D–Galactose, A, B, C và dạng Haworth của D

b) Vẽ cấu trúc dạng liên kết hydrogen nội phân tử của C.

c) Cho D–Galactose tác dụng với (CH2OH)2/H+ tạo thành E, sau đó E phản ứng tiếp với 2 phân tử acetone thu được F Chuyển nhóm OH trong F thành Br rồi thủy phân với NaOH thu được G Loại bỏ các nhóm bảo vệ trong G thu được D–Talose.

Vẽ cấu trúc Fisher của D–Talose, E, F, G

2 Cyanoglycoside X là chất phòng vệ của một số thực vật chống lại côn trùng theo

cơ chế giải phóng HCN Thủy phân hoàn toàn X trong môi trường axit, phân lập được carbohydrate X1 (C5H10O5) và X2 (C6H12O6).

a) Vẽ công thức chiếu fischer dạng mạch hở của X1 và X2.

b) Vẽ dạng mạch hở của X1 nằm trong cân bằng với dạng mạch vòng hemiacetal furanose tương ứng Vẽ công thức Haworth (Havooc) của các dạng mạch vòng furanose có thể có của X1.

c) X1 phản ứng với phenylhidrazin tạo thành phenylosazonne X3 Vẽ công thức chiếu fischer của X3 và cho biết X3 có hoạt động quang học không?

HƯỚNG DẪN GIẢI

1 a .

O OH HO

HO

OH OH

OH OH HO

HO

OH OH

OH OH HO

OH OH OH

NNHPh NNHPh HO

OH OH OH

O

OH OH

OH OH OMe

b

N

N HN

O

H N

H HO

O H

HO

Ph

Ph

c

OH HO

HO

OH OH

O HO

HO

HO

OH OH

O O

OH O

O O O

O O

HO O O O O

O O

2 a.

Câu 7: Đại cương hữu cơ

1 Giải thích tại sao tốc độ thủy phân chất A tăng mạnh khi có mặt LiCl, còn B thì gần như không

đổi?

2 Các chất có màu là do trong phân tử của các chất chứa nhiều nhóm nối đôi hay nối ba như: C=C;

C=O; C=N; N=N; C≡C; N≡N; …Do vậy chúng được gọi là nhóm mang màu Nếu phân tử có nhiềunhóm mang màu liên hợp tạo thành mạch dài thì màu của chất sẽ càng đậm Hãy giải thích tại saokhi hòa tan đồng phân cis và trans của hợp chất dưới đây vào sulfuric acid 60% thì chỉ mỗi đồngphân cis tạo màu vàng đậm, còn đồng phân trans cho dung dịch trong suốt?

3 Cho biết đồng phân nào tạo sản phẩm nhanh hơn? Giải thích.

4 Sắp xếp ba chất A, B, C dưới đây theo thứ tự giảm dần khả năng thủy phân và giải thích:

HƯỚNG DẪN GIẢI

1 Khi H2O tấn công vào acyl chloride sẽ tạo thành trung gian tứ diện có dạng:

Ở A sự tạo thành trung gian tứ diện không hề thuận lợi do trung gian tạo thành sẽ tươngtác mạnh với hai nhóm -CH3 ở vị trí ortho Thế nên ở A sẽ xảy ra sự phân li trực tiếp tạothành RCO+, dẫn đến việc thêm LiCl sẽ thúc đẩy mạnh hơn sự phân chia điện tích, dẫnđến sự thúc đẩy phản ứng:

Ở B không xảy ra hiện tượng này, một phần do nhóm -NO2 làm giảm tính bền của carbocation tạo thành

2 Ở đồng phân cis tạo thành carbocation được ổn định bằng orbital pi của liên kết đôi, côngthêm việc nhóm phenyl trợ màu dẫn đến tạo thành dung dịch có màu Đồng phân transkhông có sự hỗ trợ từ liên kết đôi của vòng cyclohexene nên không có màu:

3 Phản ứng xảy ra nhanh hơn khi Br ở vị trí a, là vị trí thuận lợi cho việc di chuyển nối đôi.Vậy A sẽ cho phản ứng chậm hơn B

4 Phản ứng nhanh nhất là C do hiệu ứng nhóm kề của oxygen làm tăng tốc độ phản ứng.Tuy nhiên sự hỗ trợ tương tự không thể xuất hiện ở chất A do lúc này tạo thành cationvòng 4 cạnh rất căng, do đó O trong vòng sẽ gây hiệu ứng -I làm giảm tính bền củacarbocation tạo thành nên phản ứng thủy phân A sẽ xảy ra chậm nhất Như vậy tốc độthuỷ phân sẽ giảm dần theo thứ tự: C > B > A

Câu 8: Sơ đồ tổng hợp hữu cơ Cơ chế phản ứng hữu cơ

Một trong những vấn đề trong tổng hợp hữu cơ liên quan đến tổng hợp các dẫn xuất hai lần thế củabenzene thông qua phản ứng thế electrophile vào dẫn xuất một lần thế Vấn đề này được giải quyếttrong quá trình tổng hợp Tramadol, một loại thuốc giảm đau (C16H25NO2) Bước đầu tiên như sau:

Phenol 26

Br HSbF

  

A (MA = 173)

Biết A cho hỗn hợp ba dẫn xuất thế mononitro khi phản ứng nitro hóa trong điều kiện êm dịu.

a) Viết công thức cấu tạo của A và ba dẫn xuất thế mononitro.

b) Xét sơ đồ phản ứng sau: A (CH ) SO / NaOH 3 2 4

    

D (C9H17NO; tan trong HCl) và C + D   [E]

Thủy phân E thu được Tramadol Viết công thức cấu tạo của D và Tramadol.

d) Viết các đồng phân lập thể có thể có của Tramadol.

HƯỚNG DẪN GIẢI a)

A là m-bromophenol

Ba dẫn xuất thế mononitro:

b)

Câu 9 Đề nghị cơ chế phản ứng sau:

a)

b)

HƯỚNG DẪN GIẢI a)

Bước 4 và 5 lặp lại nhiều lần

b)

Câu 10: Xác định cấu trúc các chất hữu cơ

Các tạp chất А, B và С được tạo thành trong quá trình xử lý dầu thực vật Là các chất

đồng phân, các chất này được tạo thành từ ester của dầu.

a) Xác định công thức phân tử của А, B và С, biết chứa 32,60% С và 6,38% H

theo khối lượng, và có chứa bốn loại nguyên tố.

b) Vẽ công thức cấu trúc của А, B và С, biết tỉ lệ số mol của В và С trong dầu là

1 : 1.

c) Xác định công thức cấu tạo của chất X được sử dụng để xử lý dầu thực vật ở nhiệt độ và áp suất cao Biết rằng chất này tham gia trực tiếp trong quá trình tạo А, B

và С từ các ester của chúng trong quá trình xử lý.

d) Sự có mặt của hai hợp chất mạch hở đồng phân dễ bay hơi D và E trong quá

trình xử lý dầu đã được nghiên cứu Các hợp chất này có thành phần nguyên tố giống

hợp chất A Số nguyên tử của mỗi nguyên tố tạo thành một cấp số cộng Xác định công thức cấu tạo của D và E, biết rằng D không có nguyên tử carbon bất đối.

e) Hợp chất Y được tìm thấy trong dầu cọ Y là một ester của A với tỉ lệ số mol của O và C là 1 : 7 Viết các đồng phân cấu trúc có thể có của Y, biết (các) acid béo trong Y là bão hòa và có số chẵn nguyên tử carbon.

g) Hợp chất vòng F chứa 48,64% С và 8,16% H theo khối lượng là một tạp chất khác, được tạo

thành khi đun dầu thực vật trên 180 °С Ảnh hưởng của chất này đến sức khỏe con người được

quan tâm nhiều hiện nay Xác định công thức cấu trúc của F, biết nó là hợp chất quang hoạt và chứa ba loại nguyên tố Giải thích độc tính của F đối với cơ thể sống bằng cách viết phản ứng của

F với RNH2 (acid nucleic và protein)

h) Hợp chất G là một ester của F G chứa bốn loại nguyên tố Nó xuất hiện trong

cơ thể người do là một sản phẩm chuyển hóa của dược phẩm Z Xác định công thức cấu trúc của G và Z, biết thành phần khối lượng của C và H trong G khác nhau

26,03% (tỉ lệ mol tương ứng là 1,67 : 1).

k) Polymer H, thu được từ G, được sử dụng làm nhiên liệu đẩy tên lửa G là hợp

chất kém bền, nó phân hủy tạo ra nhiều hợp chất khác nhau Phân tích phổ khối của

các khí tạo thành từ sự phân hủy H được tiến hành Các nhà nghiên cứu đề xuất 4

chất có peak với m/z = 44 Viết công thức phân tử của 4 chất khí này.

g)

h)

k) CO2, N2O, CH2NO, C2H4O

Câu 11: Hóa học các hợp chất thiên nhiên

1 Khi tiến hành phân cắt methyl α-glycoside của một đường A bằng HIO4 thu được duy nhất X Còn khi tiến hành phân cắt methyl α-glycoside của một aldohexose B thu được X cùng với một đương lượng methanoic acid Methyl hóa A bằng CH3I dư thu được C, sau đó thủy phân C bằng

acid rồi oxi hóa mạnh thu được (2S, 3S) 2,3-dimethoxysuccinic acid Lập luận xác định công thức

Haworth của C; biết các chất trên đều thuộc dãy D.

2 Kin - dza - dza là bộ phim nổi tiếng của đạo diễn Georgiy Daneliya ra mắt tại Nga năm 1986 Bộ

phim kể về câu chuyển hai người Nga trước đây chưa từng quen biết nhau, vô tình sử dụng thiết bịdịch chuyển của người ngoài Trái đất và bị đưa tới hành tinh Pluke thuộc thiên hà Kin - dza - dza

Họ phải vượt qua những rào cản về ngôn ngữ và chuẩn mực xã hội của người Pluke để có thể tìmđường quay về Trái đất Trên hành tinh này, có thể nhận ra những người giàu có dựa vào màu quầncủa họ Và dĩ nhiên, trên phương diện hóa học thì thứ tạo nên “sự giàu có” này chính là các thuốcnhuộm Dưới đây là sơ đồ tổng hợp một loại thuốc nhuộm phổ biến trên hành tinh này:

1)HNO /H SO 2)OH /H O 

    

I (C6H5ClN2O2)   HCHO K Biết rằng tỉ lệ phản ứng giữa I và HCHO là 2 : 1.

Xác định công thức cấu tạo từ A đến K.

HƯỚNG DẪN GIẢI

- Xác định CT cấu trúc của F, biết nó là hợp chất quang hoạt và chứa ba loại nguyên

tố

- Giải thích độc tính của F đối với cơ thể sống bằng cách viết phản ứng của F với RNH2

(acid nucleic và protein)

O NH

N OH

N

a) So sánh (có giải thích) nhiệt độ sôi của các chất X 1 , X 2 , X 3 , X 4

b) So sánh (có giải thích) tính base của các chất Y 1 , Y 2

2 Giải thích tại sao ở pH nhỏ hơn 2, hoặc lớn hơn 12 các nhóm thế của axit

cis-3-aminoxiclohexanoic đều chiếm vị trí equatorial (e) còn ở pH nằm trong khoảng 6 ÷ 9

thì cả hai nhóm thế đều chiếm vị trí axial(a).

3 NaBH4 trong dung môi MeOH không khử được imine Tuy nhiên nếu thêm BF3 vào hỗnhợp (NaBH4 trong MeOH) thì quá trình khử imine xảy ra và hiệu quả hơn rất nhiều

N

NaBH4MeOH

NaBH4MeOH, BF3 H N

4 Giải thích tại sao hợp chất Z sau đây có moment lưỡng cực rất lớn (9,6D).

5 Trans-4-floxiclohexanol tồn tại chủ yếu ở dạng ghế, trong khi đồng phân cis tồn tại chủ

yếu ở dạng xoắn Vẽ cấu dạng của 2 chất và giải thích ngắn gọn

b Tính bazơ: Y2 < Y1

Y2 (nguyên tử nitrogen thứ hai có độ âm điện lớn, hút electron làm giảm tính

bazơ của nguyên tử nitrogen còn lại so với Y1) < Y1

2

Ở pH thấp hẳn hoặc cao hẳn, các nhóm thế phân bố ở e để tránh tương tác không

gian, nhưng ở pH từ 6-9 thì nhóm amin ở dạng NH3+, nhóm axit ở dạng COO-

Điều này dẫn đến việc các nhóm thế ở a sẽ bền hơn do tương tác hút tĩnh điện.

Tính khử của hydride trong NaBH4 không đủ mạnh để khử imine

Khi thêm BF3 vào hỗn hợp, BF3 phản ứng với imine:

N H

BF3

MeOH

N H

H

5 Trans-4-floxiclohexanol tồn tại chủ yếu ở dạng ghế với hai nhóm thể ở vị trí

liên kết e, khi đó sức căng vòng và tương tác đẩy của các nhóm thế nhỏ nhất

Cis-4-floxiclohexanol tồn tại chủ yếu ở dạng xoắn vì F và nhóm –OH tồn tại

liên kết H nội phân tử:

Trong các cấu dạng của xiclohexan, bền nhất là cấu dạng ghế, sau đó đến cấu

dạng xoắn Cấu dạng xoắn sẽ giúp rút ngắn khoảng cách giữa nhóm –OH và –F

O HO

O

O O

O

O OH

O OH HO

MeO

N

H NH -H 2 O

N

b)

Câu 15

Hợp chất A bền, có đồng phân quang học và có công thức phân tử C12H12O3 Cho A phản

ứng với 1,3-dioxolane (B) có mặt benzoic peroxyanhydride (Bz2O2, (C)) trong điều kiện

chiếu sáng thu được hợp chất D (C15H18O5) Đun nóng D với H2, có xúc tác Pd/C, thu được

hợp chất E (C8H12O5) Khử E bằng LiAlH4 tạo thành F (C8H16O5) Trong dung môi

tetrahydrofuran (THF) khan và có mặt xúc tác acid p-toluenesulfonic (p-TsOH), F chuyển hóa thành hợp chất G (C6H10O3) dạng bis-tetrahydrofuran là một chất trung gian trong tổng

hợp dược phẩm kháng HIV G phản ứng được với Ac2O/pyridine tạo thành sản phẩmmonoacetate

O O

1,3-Dioxolane (B)

O

O

O O

Benzoic peroxyanhydride (C)

a) Xác định công thức cấu tạo của các hợp chất từ A đến G trong dãy tổng hợp trên

b) Giải thích sự chuyển hóa F thành G bằng cơ chế phản ứng

OH

O O

H

O O

OH OH OH

O

OH OH OH H

O HO

OH

- H +

- H +

Câu 16 Hợp chất X (C 14 H 12 O 3) phản ứng lượng dư CH3I/NaOH tạo chất A (C 17 H 18 O 3 ).

Ozon phân A rồi oxi hóa bởi H2O2/H+ cho chất B (C 8 H 8 O 3 ) và C (C 9 H 10 O 4 ) Cho B, C lần

lượt phản ứng HI, đun nóng thu được các chất M (C 7 H 6 O 3 ) và N (C 7 H 6 O 4 ) tương ứng Biết

M, N là dẫn xuất benzen, M là đồng phân có pKa nhỏ nhất, N có mặt phẳng đối xứng và

không có tương tác nội phân tử X là loại đồng phân bền so với đồng phân còn lại của nó Khi chiếu tia tử ngoại, X chuyển thành Y đồng phân rồi lại chuyển thành Z là một dẫn xuất của naphtalen có khả năng phát huỳnh quang Xác định cấu trúc X, A, B, C, M, N, Y, Z.

C

OMe MeO

OH HO

HO

X

OH HO

OH HO

NH3

O

+ a)

Vẽ công thức cấu tạo và đề nghị cơ chế tạo thành T1, biết T1 chứa ether 5 cạnh.

HO

N H

OH O

R O

Cho biết T2 và T3 đều có cấu trúc dạng spiro Vẽ công thức cấu tạo của T2, T3 và đề nghị

Br

O

NH3O

T 3

Cơ chế tạo thành T2:

N H

OH

NH 2

O R O HO

Br

N O O Br

-H

N O O

N H

OH

NH2

O R O

Br O

NH 3

O

H 3 N OHR O

H 3 O +

+

Câu 18 Sucrose (hình bên) là một disaccharide phổ

biến với tên gọi là đường mía (hay đường cát, đường

trắng) Trong dung dịch acid, sucrose bị thuỷ phân

thành aldohexose G1 và ketohexose G2 có cùng công

thức phân tử C6H12O6

a) Vẽ công thức chiếu Fischer của G1 và G2

b) Vẽ công thức Haworth biểu diễn hai dạng pyranose của G2, xác định cấu hình α và β của

chúng

c) Khi G1 và G2 phản ứng với phenylhydrazine sẽ tạo ra cùng một osazone G3, vẽ côngthức chiếu Fischer của G3 và vẽ công thức chiếu Fischer của một aldohexose G4 khác phảnứng với phenylhydrazine cũng tạo ra G3

HƯỚNG DẪN GIẢI

a)

b)

c)

Câu 19 Sơ đồ tổng hợp hữu cơ Cơ chế phản ứng hữu cơ.

Đề xuất cơ chế cho các phản ứng sau:

1 NaOH, H2O

2 H + workup N

N OH

HƯỚNG DẪN GIẢI

a Do có mặt base mạnh, không thể viết cơ chế với một trong các nitrogen guanidino trunghòa đóng vai trò như nucleophile Thay vào đó, giai đoạn thứ nhất là tách proton từnhóm NH2 guanidino, tạo thành một anion được bền hóa cộng hưởng Tách proton từnitrogen imino tạo thành anion kém bền bởi nó không được bền hóa cộng hưởng Trongminh họa dưới đây thì R là vòng N-methylpyrazine

Một giai đoạn khả dĩ khác có thể diễn ra trong điều kiện đã cho là sự tách một trong cácproton trên carbon ở vị trí α so với các nhóm carbonyl trong diethyl malonate Tuynhiên, phản ứng này không tạo thành sản phẩm và là ví dụ về một giai đoạn phi hữu ích(unproductive) Một phản ứng phi hữu ích khác là trao đổi ester trong diethyl malonate.Trong trường hợp này, sodium methoxide sẽ phản ứng với ethyl ester tạo thành methylester

Tuy nhiên, phản ứng này không hợp lí bởi các methyl và ethyl ester có hoạt tính gầnnhư tương đương và các oxygen alkyl với các nhóm thế của chúng bị mất đi trong tiếntrình phản ứng

0.5

Nitrogen có tính nucleophile trong anion tạo thành ở trên cộng hợp vào nhóm carbonyl,sau đó ion ethoxide tách ra

Trung gian ở trên phản ứng tương tự như các giai đoạn trước, tạo thành tautomer (dạng

hỗ biến) của sản phẩm Cụ thể thì proton được tách ra từ nitrogen amino tạo thành mộtanion được bền hóa cộng hưởng Anion có tính nucleophile này cộng hợp vào carbonylester còn lại, sau đó tách loại ethoxide tạo thành tautomer

Tautomer này trải qua hai quá trình hỗ biến để tạo thành sản phẩm Quá trình hỗ biếnthứ nhất bao gồm sự tách proton trên nitrogen, tạo thành một anion được giải tỏa nhiềuhơn so với anion được tạo thành bởi sự tách proton từ carbon Oxygen enolate tạothành có thể lấy proton từ ethanol hoặc methanol, rồi cuối cùng tách proton có tính acidthứ hai để tạo thành sản phẩm phenolate

Động lực của phản ứng là tạo thành muối phenolate bền Sản phẩm trung hòa có thểđược tạo thành bằng cách acid hóa hỗn hợp phản ứng (workup)

Câu 20

a) Alloxan là chất ức chế quá trình tổng hợp insulin trong tế bào beta, gây ra bệnh tiểu đường.

Alloxan được tổng hợp theo sơ đồ sau:

Vẽ công thức cấu tạo của các hợp chất từ A đến D

b) Alloxan (C) cũng được điều chế theo sơ đồ sau:

Vẽ công thức cấu tạo của các hợp chất H và G

HƯỚNG DẪN GIẢI

Câu 21 Xác định cấu trúc các chất hữu cơ

Cidofovir (1), được thiết kế và điều chế đầu tiên bởi nhóm nghiên

cứu ở Tiệp Khắc của Giáo sư Holy, là chất tương tự nucleotit và có

hoạt tính kháng virus Chất này được dùng để chữa các bệnh viêm

nhiễm do virus gây ra, chủ yếu cho các bệnh nhân nhiễm AIDS

Chất trung gian chìa khoá để tổng hợp cidofovir là diol quang hoạt 2

Diol này được điều chế từ L-mannitol (3)

1 Vẽ công thức cấu trúc của các hợp chất từ A–D với đầy đủ các yếu tố lập thể Một phân tử A tạo

thành 2 phân tử B

2 Vẽ công thức cấu trúc của tất cả các đồng phân lập thể khác của hợp chất 3 có thể được dùng

trong cùng chuỗi phản ứng trên mà chỉ tạo thành duy nhất sản phẩm 2

Diol 2 được biến đổi tiếp để tạo thành hợp chất I Phosphonat 4 được sử dụng để chuyển hoá hợpchất F thành G Quá trình tổng hợp 4 sẽ được thảo luận sau

3 Vẽ công thức cấu trúc của các hợp chất từ E–I với đầy đủ các yếu tố lập thể Sử dụng kí hiệu viết

tắt MMT cho nhóm (4-methoxyphenyl)diphenylmethyl

Phosphonate 4 có thể được điều chế theo sơ đồ sau:

4 Vẽ công thức cấu tạo của các hợp chất từ J–L.

Phản ứng của I (từ câu hỏi 3.3) với cytosine (5) tạo thành hỗn hợp hai đồng phân M và N với tỉ lệ3:1 Sự hình thành của các đồng phân này là do cytosine (5) tồn tại đồng thời ở dạng tautome thơm

P Phản ứng của M với cyclohexa-1,4-dien và palladi hiđroxit trên than hoạt tính tạo thành hợp chất

O Phần este phosphonic của hợp chất O phản ứng với bromotrimetylsilan tạo thành cidofovir (1)

HƯỚNG DẪN GIẢI 1

Câu 22 Hóa học các hợp chất thiên nhiên

1 Stevioside được tách ra từ cỏ ngọt, có độ ngọt gấp khoảng 100 lần so với đường mía, được dùng trong công nghiệp nước giải khát Khác với các chất tạo ngọt thiên nhiên khác, stevioside có lợi chosức khỏe, chống sâu răng và phòng ngừa bệnh tiểu đường Stevioside không bị thủy phân bởi enzym α-glicozidaza trong cơ thể người để sinh ra gluxit nên không tạo năng lượng

Khi thủy phân hoàn toàn các liên kết glycozit trong stevioside thu được D-glucozơ và một terpenoid

F chứa hai nhóm chức (đều chứa oxy) dạng X-G-Y có khối lượng phân tử 318 Thủy phân không

hoàn toàn stevioside thu được D-glucozơ và chất H (C26H40O8) Khi axetyl hóa H thu được chất I

(C36H50O13) Thủy phân không hoàn toàn stevioside trong một điều kiện khác thu được chất K

(C32H50O13) và D-glucozơ Chất K phản ứng với ancol tạo thành este Metyl hóa hoàn toàn các

nhóm hydroxi trong stevioside bằng MeI/Ag2O thu được chất L1 Thủy phân hoàn toàn các liên kết glycozit của L1 thu được hỗn hợp L2 Khử hóa L2 bằng NaBH4 thu được hỗn hợp L3 Khi axetyl hóa L3 thu được 1,5-di-O-axetyl-2,3,4,6-tetra-O-metyl-D-glucitol (chất M) và 1,2,5-tri-O-axetyl- 3,4,6-tri-O-metyl-D-glucitol (chất N) theo tỉ lệ 2:1 (về số mol) kèm theo một dẫn xuất axetyl của terpenoit F

a) Vẽ công thức Fisơ của các chất M và N.

b) Nhóm chức nào có mặt trong terpenoid F? Biết X là nhóm chức có mặt trong H, còn Y là nhóm chức có mặt trong K.

c) Để tổng hợp terpenoid F người ta thực hiện sơ đồ chuyển hóa sau:

Xác định cấu trúc các chất X1 đến X8 và terpenoid F

d) Xác định cấu dạng của stevioside, biết tất cả các vòng 6 cạnh đều tồn tại ở dạng ghế

2 Thổ phục linh là một cây thuốc quý của Việt Nam được sử dụng trong các bài thuốc dân gian nhằm cải thiện tuần hoàn não Astilbin là một hợp chất có hàm lượng cao trong rễ cây thổ phục linh.

Từ astilbin chuyển hóa thành ()alphitonin qua taxifolin theo sơ đồ sau:

a) Xác định cấu trúc của taxifolin

b) Đề nghị cơ chế để giải thích quá trình tạo thành ()alphitonin từ taxifolin

HƯỚNG DẪN GIẢI

1 a) Vẽ công thức Fisơ các chất M và N

b) Nhóm chức nào có mặt trong terpenoid F?

Có MH = 480 trong khi MF = 318, chênh lệch 162 đơn vị, trong khi phân tử khối của

glucozơ là 180 chứng tỏ H là sản phẩm tạo glycozit giữa glucozơ với F (kèm theo sự

mất đi một phân tử H2O) Sản phẩm axetyl hóa H chứa 5 nhóm axetyl, như vậy H có

5 nhóm -OH, trong đó 4 nhóm -OH thuộc hợp phần glucozơ Nhóm -OH còn lại

thuộc hợp phần của F Vậy X là nhóm OH

Lập luận tương tự đối với K, K được tạo thành bởi hai hợp phần glucozơ và hợp phần

F Do X là nhóm OH nên Y là nhóm COOH

c) Cấu trúc các chất X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8 và terpenoid F

d) Cấu dạng của stevioside:

2 a) Cấu trúc của taxifolin:

b) Cơ chế giải thích quá trình tạo thành ()-alphitonin từ taxofilin

Câu 23 Sơ đồ tổng hợp hữu cơ Cơ chế phản ứng hữu cơ

Đề xuất cơ chế cho các phản ứng sau:

a)

N

Me

N Ph Ph

Biết phản ứng tách loại nitrogen dưới dạng N 2

b)

NH O

O HO

HO

H N O

Br2, NaOMe MeOH

Biết phản ứng đi qua trung gian isocyanate.

c)

O

H 100%

O

H 100%

O

HƯỚNG DẪN GIẢI

Cơ chế đề xuất:

a)

N O

O HO

H

MeO

N O

O HO

- MeOH

Br Br

N O

O HO

Br MeO

N O

N O

MeOH

H N O



- CO 2 , - MeOH

H N O HO

c)

O

OH OH

Câu 24 Đề xuất một sơ đồ tổng hợp chất D1 là một loại thuốc chống trầm cảm, sử dụng nguồn

carbon là các chất dưới đây Có thể sử dụng thêm các chất vô cơ, dung môi, xúc tác và điều kiệncần thiết khác

N Ph

O HO

HƯỚNG DẪN GIẢI

Sơ đồ điều chế đề xuất:

MeO2C CO2Me CHO

F

Ph3P CHO

F

CHO MeONa/MeOH F

Ph LiAlH4

F

N Ph

OH

TsCl/Et3N

F

N Ph

OTs

O

O HO

F

N Ph

O

pyridine

O O

Câu 25 Xác định cấu trúc hợp chất hữu cơ

Trong quy trình tổng hợp penicilin V, một kháng sinh nhóm beta-lactame, người ta phải tổng hợp

chất E5 Tổng hợp chất E5 đi từ valine như sau: Đầu tiên, cho valine phản ứng với ClCH2COCl, sau

một thời gian thu được chất E1 Ở 60oC, E1 phản ứng với Ac2O cho sản phẩm E2 Chất này phản

ứng với NaOMe/H2S tạo chất E3 (C8H15SO3) Đun nóng E3 trong môi trường acid, sau đó cho thêm

Me2CO vào bình phản ứng thấy tạo thành hợp chất dị vòng E4 Chất E4 phản ứng với HCO2H trong

Ac2O thu được chất E5

a) Xác định cấu tạo các chất E1-E4.

b) Đề xuất cơ chế hình thành chất E2 và E3.

HƯỠNG DẪN GIẢI a)

COOH O Cl

E1

Ac 2 O, 600C

N O O

Me

Me Me

MeMe Me

COOH O

O Me

N O

O Me Me

H AcO

N O O

Me

Me Me

E2

+ Cơ chế tạo E3:

N O O

Me

Me Me

H 2 S, NaOMe

E2

N O O

Me

Me Me

N O O

Me

Me Me HS

OMe

Me

O N H

HS Me Me

CO 2 Me

E3

Câu 26 Sauristolactame có hoạt tính gây độc tế bào cực mạnh với nhiều dòng tế bào ung thư Chất

này được điều chế theo sơ đồ sau:

MeNH2 du

B(OH)2CHO Pd(PPh3)4, Cs2CO3

N

O Me HO

MeO

Bỏ qua yếu tố lập thể, vẽ công thức cấu tạo các chất từ F1 đến F7.

HƯỚNG DẪN GIẢI

Cấu tạo các chất từ F1-F7:

Câu 27 Hoá học các hợp chất thiên nhiên

Eremantholide A là mộtsesquiterpen, được phân lập từ một loại cây ở Brazil Chất này có tiềmnăng chống lại sự phát triển của các dòng tế bào ung thư Sơ đồ tổng hợp eremantholide A bắtnguồn từ D-glucose như sau:

O

O O HO

O

O

CH 3 (OEt) 3 , EtCO 2 H o-xylene, 135oC G1

C 18 H 28 O 6

1) LiAlH 4

2) PCC 3) Pd/C, PhCN G2

1) O32) nBuLi, Me TMS 3) nBu4NF

O

O

O O O O

O

G2

O O O O

O

G3

MeO

O O

HO

G4

MeO

O OH HO

G5

MeO

O HO

G7

O

OMe O

G8

O

OMe O

S SMe

Câu 28 Ô nhiễm nhựa được định nghĩa là sự tích tụ các sản phẩm nhựa trong môi trường, gây ra

tác động tiêu cực tới đời sống động vật và con người Các nhà nghiên cứu Nhật Bản gần đây đã phát

hiện ra rằng, vi khuẩn Ideonella sakaiensis có thể sử dụng polyethylene terephthalate (PET), một

polymer có độ kháng cực kì cao với sự phân huỷ sinh học, làm nguồn carbon và năng lượng

Sự phân huỷ sinh học PET gồm hai giai đoạn xúc tác bởi enzyme hydrolases, tạo thành 3 sản phẩm

có khối lượng phân tử thấp Z1, Z2, Z3 (M < 600 gam.mol-1) có số loại hydrogen tương ứng là 2, 4,

6 Sau khi thâm nhập vào bên trong các tế bào Ideonella sakaiensis, Z3 bị chuyển hoá thành Z1, trở

thành nguồn carbon duy nhất cho vi khuẩn

a) Sử dụng kí hiệu mũi tên, chỉ ra các liên kết hoá học trong công thức PET bị phân cắt trong quá

trình phân huỷ sinh học, xúc tác bởi hydrolase

b) Vẽ tất cả các cấu tạo có thể có của Z1, Z2, Z3 thoả mãn với dữ kiện ở trên.

c) Z1 trải qua một chuyển hoá trao đổi chất xúc tác enzyme qua 3 giai đoạn:

X là một nhóm chức trong Y3, NADP+ và NADPH là các dạng co-enzyme xúc tác cho phản ứngoxy hoá khử

Xác định cấu tạo của Y1, Y2 và Y3, biết trong Y3 phần mol của oxygen và hydrogen bằng nhau và

thấp hơn carbon

HƯỚNG DẪN GIẢI a) Liên kết duy nhất có thể bị thuỷ phân trong phân tử PET là các liên kết ester:

b) Liên kết bị cắt khi sử dụng enzyme thuỷ phân chỉ có thể là liên kết ester, tỷ lệ các loại nguyên

tử H trong Z1-Z3 cho thấy các phân tử này đều có tính đối xứng Khối lượng các chất nhỏ hơn

600 gam mol-1, như vậy chất Z1 có thể là terephtalic acid, Z2 và Z3 là các sản phẩm thuỷ

phân không hoàn toàn của PET

Các cấu tạo có thể có của Z1, Z2 và Z3:

Z1: Chỉ có 1 cấu trúc thoả mãn (terephtalic acid):

Z2: Có 2 cấu trúc thoả mãn: