Tuyển tập đề thi thử HSGQG hữu cơ tập 2

Vẽ công thức cấu tạo của 1 và đề nghị cơ chế phản ứng tạo ra nó.. Hợp chất trên được tổng hợp theo sơ đồ sau: Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 29 đến 41 và metyl jasmonat.. c Tetram

Đề Final 1 - Mol.doc

Hóa Học Hữu Cơ

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 1

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: tetrahiđrofuran; DCM: điclometan; m-CPBA: axit m-cloperoxibenzoic;

DIBAL: điisobutyl nhôm hiđrua; PPA: axit poliphotphoric; LDA: liti diisopropylamiđua; PCC: piriđini

clocromat; DMSO: đimetyl sunfoxit; PDC: piriđinium đicromat; DMF: N,N-đimetylfomamit

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  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  Me

Tính năng lượng chênh lệch (Go) giữa các cấu dạng

c) Giả sử ở 298K, butan chỉ tồn tại ở dạng bền nhất và dạng kém bền nhất Hãy tính phần trăm của

mỗi cấu dạng trong hỗn hợp khi hệ đạt trạng thái cân bằng Cho R = 1,987 cal.mol–1.K–1

phản ứng và tiếp tục đun, thu được ancol 1 (C15H18O) 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

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:

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:

Cho X tác dụng với hex-5-inoyl clorua (tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 2) trong

Py/DCM, tạo ra 8 Khử 8 bằng Zn trong AcOH, thu được thiol 9 Trong điều kiện

có không khí, 9 chuyển hóa thành 10 chứa vòng 10 cạnh và có một nối đôi C=C

Khử 10 bằng DIBAL, thu được 11 (C9H13NO2S) Ngưng tụ 11 với BnNHOH

trong DCM, tạo ra 12 (C16H20N2O2S, chứa C N O) Đun 12 trong toluen

thì xảy ra phản ứng đóng vòng 1,3-lưỡng cực nội phân tử, thu được 13 Biết trong phân tử 13 chứa hai

dị vòng là 1,2-oxazoliđin và tetrahiđrothiophen có chung một cạnh Khi khử 13 bằng Zn trong dung

dịch AcOH thì liên kết N–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 SOCl2, thu được 17 Cho 17 phản ứng với MeOH, thu được

được vitamin H Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 8 tới 19

Câu 3: (4,5 điểm)

3.1 Từ tinh dầu của vỏ cây Cinnamomum loureiroi, người ta phân lập được (E)-3-phenylprop-2-enal

(kí hiệu là 20) Oxi hóa 20 bằng NaClO2, thu được 21 Cho 21 tác dụng với EtOH có mặt axit, tạo ra

este 22 Đun 22 với N2H4.H2O, thu được 23 (C9H10N2O) Cho 23 phản ứng với p-nitrobenzanđehit

trong EtOH, thu được 24 (C16H13N3O3) Phổ 1H-NMR của các chất 23 và 24 được cho ở bảng sau:

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

(2,4-điphenylxiclobutan-1,3-đicacboxylic) có tâm đối xứng trong phân tử Mặt khác, nếu chiếu tia UV

vào -21, thu được axit -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 -truxillic, axit -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?

Hóa Học Hữu Cơ

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 3

3.4 Thủy phân -truxilline (C38H46N2O8, là một ancaloit), thu được axit 26 (C9H15NO3), metanol và

axit -truxillic Oxi hóa 26 bằng PCC, tạo ra 27 Nung nóng 27, thu được xeton 28 (C8H13NO) không

có tính quang hoạt Oxi hóa 28 bằng dung dịch KMnO4, thu được N-metylsucxinimit Vẽ công thức

cấu tạo của 26, 27, 28 và -truxilline

Câu 4: (3,75 điểm)

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

4.2 Từ tinh dầu của hoa nhài, người ta phân lập được metyl jasmonat Hợp chất trên được tổng hợp

theo sơ đồ sau:

Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 29 đến 41 và metyl jasmonat

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:

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:

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 sau:

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

-HẾT -

Hóa Học Hữu Cơ

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 1

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: tetrahiđrofuran; DCM: điclometan; m-CPBA: axit m-cloperoxibenzoic;

DIBAL: điisobutyl nhôm hiđrua; PPA: axit poliphotphoric; LDA: liti diisopropylamiđua; PCC: piriđini

clocromat; DMSO: đimetyl sunfoxit; PDC: piriđinium đicromat; DMF: N,N-đimetylfomamit

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  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  Me

Tính năng lượng chênh lệch (Go) giữa các cấu dạng

c) Giả sử ở 298K, butan chỉ tồn tại ở dạng bền nhất và dạng kém bền nhất Hãy tính phần trăm của

mỗi cấu dạng trong hỗn hợp khi hệ đạt trạng thái cân bằng Cho R = 1,987 cal.mol–1.K–1

phản ứng và tiếp tục đun, thu được ancol 1 (C15H18O) 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

Hướng dẫn giải

1.1 a) 0,125 điểm cho mỗi cấu dạng (0,125 x 4 = 0,5 điểm)

Các cấu dạng của butan:

b) 0,125 điểm cho mỗi giá trị năng lượng (0,125 x 3 = 0,375 điểm)

Mức chênh lệch năng lượng (Go) giữa các cấu dạng

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

Cân bằng hóa học như hình bên:

1.2 0,25 điểm cho mỗi ý a) và b) (0,25 x 2 = 0,5 điểm)

Phản ứng SN1 xảy ra qua giai đoạn tạo cacbocation (giai đoạn quyết định tốc độ phản ứng) nên

cacbocation càng bền thì phản ứng càng dễ xảy ra Cacbocation phải ở dạng phẳng (C lai hóa sp2)

a) Cacbocation tạo từ (I) được bền hóa nhờ hiệu ứng +H từ các nhóm metyl và có thể ở dạng phẳng

Trong khi đó, cacbocation tạo từ (II) không thể ở dạng phẳng vì hệ thống vòng cứng nhắc Do đó, (I)

dễ tham gia phản ứng SN1 hơn (II)

b) Cacbocation tạo từ (III) được bền hóa nhờ hiệu ứng +C từ nguyên tử oxi và có thể ở dạng phẳng

Trong khi đó, cacbocation tạo từ (II) không có hiệu ứng +C từ nguyên tử oxi (không tạo được liên kết

đôi ở đầu cầu – quy tắc Bredt) và không thể ở dạng phẳng vì hệ thống vòng cứng nhắc Do đó, (III) dễ

tham gia phản ứng SN1 hơn (IV)

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:

1.4 0,25 điểm cho mỗi chất và 0,25 điểm cho mỗi cơ chế phản ứng (0,25 + 0,25 = 0,5 điểm)

Công thức cấu tạo của 2, 3 và đề nghị cơ chế phản ứng tạo thành chúng:

Hóa Học Hữu Cơ

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 3

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:

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:

Cho X tác dụng với hex-5-inoyl clorua (tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 2) trong Py/DCM, tạo ra 8 Khử 8

bằng Zn trong AcOH, thu được thiol 9 Trong điều kiện có không khí, 9 chuyển

hóa thành 10 chứa vòng 10 cạnh và có một nối đôi C=C Khử 10 bằng DIBAL, thu

được 11 (C9H13NO2S) Ngưng tụ 11 với BnNHOH trong DCM, tạo ra 12

(C16H20N2O2S, chứa C N O) Đun 12 trong toluen thì xảy ra phản ứng

đóng vòng 1,3-lưỡng cực nội phân tử, thu được 13 Biết trong phân tử 13 chứa hai

dị vòng là 1,2-oxazoliđin và tetrahiđrothiophen có chung một cạnh Khi khử 13 bằng Zn trong dung

dịch AcOH thì liên kết N–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 SOCl2, thu được 17 Cho 17 phản ứng với MeOH, thu được

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 thức cấu tạo của các chất 4, 5, 6, 7

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

Cấu hình tuyệt đối R/S của các tâm lập thể trong phân tử vitamin H:

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:

Câu 3: (4,5 điểm)

3.1 Từ tinh dầu của vỏ cây Cinnamomum loureiroi, người ta phân lập được (E)-3-phenylprop-2-enal

(kí hiệu là 20) Oxi hóa 20 bằng NaClO2, thu được 21 Cho 21 tác dụng với EtOH có mặt axit, tạo ra

este 22 Đun 22 với N2H4.H2O, thu được 23 (C9H10N2O) Cho 23 phản ứng với p-nitrobenzanđehit

trong EtOH, thu được 24 (C16H13N3O3) Phổ 1H-NMR của các chất 23 và 24 được cho ở bảng sau:

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

Hóa Học Hữu Cơ

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 5

(2,4-điphenylxiclobutan-1,3-đicacboxylic) có tâm đối xứng trong phân tử Mặt khác, nếu chiếu tia UV

vào -21, thu được axit -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 -truxillic, axit -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?

3.4 Thủy phân -truxilline (C38H46N2O8, là một ancaloit), thu được axit 26 (C9H15NO3), metanol và

axit -truxillic Oxi hóa 26 bằng PCC, tạo ra 27 Nung nóng 27, thu được xeton 28 (C8H13NO) không

có tính quang hoạt Oxi hóa 28 bằng dung dịch KMnO4, thu được N-metylsucxinimit Vẽ công thức

cấu tạo của 26, 27, 28 và -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:

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

Quy kết các tín hiệu trong phổ 1H-NMR cho các proton trong những phân tử 23 và 24

3.2 (0,25 điểm) Cơ chế phản ứng của chuyển hóa 21 thành 25:

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

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

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

b) Vì trong dung dịch, các phân tử 21 bị solvat hóa và sắp xếp ngẫu nhiên (0,25 điểm)

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 -truxilline:

Câu 4: (3,75 điểm)

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

4.2 Từ tinh dầu của hoa nhài, người ta phân lập được metyl jasmonat Hợp chất trên được tổng hợp

theo sơ đồ sau:

Hóa Học Hữu Cơ

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 7

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:

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 jasmonat:

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:

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:

Hóa Học Hữu Cơ

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 9

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 sau:

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:

5.2 a) 0,125 điểm cho mỗi chất (0,125 x 14 = 1,75 điểm)

Công thức cấu tạo của các chất từ 42 đến 55:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

b) 0,125 điểm cho cấu trúc và 0,125 điểm cho tên IUPAC (0,125 + 0,125 = 0,25 điểm)

Cấu trúc và tên IUPAC của axit chrysanthemic:

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:

Đề Final 2.doc

Đề Final 2 - Mol.doc

KIỂM TRA ĐỘI TUYỂN – LẦN 2

Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; PCC: piriđini clocromat;

AIBN: azobisisobutyronitrin; t-Bu: t-butyl; Py: piriđin; LiHDMS: liti hexametylđisilizua; Ms: mesyl;

MOM: metoximetyl; DIPEA: N,N-điisopropyletylamin; THF: tetrahiđrofuran; TEA: trietylamin;

DCM: điclometan; DCC: N,N’-đixiclohexylcacbođiimit; DMAP: 4-đimetylaminopiriđin; Ts: tosyl;

DMF: N,N-đimetylfomamit; DMSO: đimetyl sunfoxit; DIBAL: điisobutyl nhôm hiđrua; Bu: butyl;

TBDPS: t-butylđiphenylsilyl, HMPA: hexametylphotphoramit

Câu 1: (3,5 điểm)

1.1 Khi đun (2S,3S)-2-brom-1,1,3-trimetylxiclohexan với MeONa trong MeOH, thu được hỗn hợp sản

phẩm gồm 1 (C10H20O) và 2 (C9H16) Mặt khác, khi đun (2S,3R)-2-brom-1,1,3-trimetylxiclohexan với

MeONa trong MeOH, chỉ thu được 3 (C10H20O)

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 saccarozơ thành axit (S)-2-hiđroxipropanoic

hay còn gọi là axit L-lactic Axit này có thể tự polime hóa tạo ra 4 Mặt khác, hai phân tử axit trên có

thể phản ứng với nhau để tạo ra hỗn hợp raxemic gồm các lacton 5, 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:

phản liên kết *) trong những phân tử xiclopenta-1,3-đien và anhiđrit maleic như sau:

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:

Hóa Học Hữu Cơ

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 2

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 (C17H30O3) 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 H2SO4, 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 AlCl3, thu được hỗn hợp sản phẩm gồm 21 (C12H9Cl), 22 (C12H8Cl2),

23 (C12H7Cl3), 24 (C12H6Cl4) và 25, 26, 27 đều có công thức phân tử là C12H5Cl5 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 sánh (có giải thích) khả năng raxemic hóa của các chất 25, 26, 27

Câu 3: (3,5 điểm)

3.1 Đề nghị cơ chế phản ứng của những chuyển hóa sau:

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 sau:

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

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 ClCH2COCl, thu được 40 Đun 40 với Ac2O ở 60oC,

thu được một dị vòng azlacton 41 (C7H9NO2) Ở nhiệt độ 0oC, 41 được cho tác dụng với H2S có mặt

MeONa, sau đó xử lí với H2O ở 90oC, thu được 42 (C7H13NO3S) 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 Ac2O,

thu được 44 (C9H15NO3S) Thủy phân 44 trong dung dịch HCl, tạo ra 45 (C5H12NO2SCl) Thực hiện

phản ứng giữa 45 và VII có mặt AcONa trong EtOH và H2O, thu được 46 Xử lí 46 với N2H4 rồi thủy

phân trong dung dịch HCl và AcOH, thu được 47 (C11H23N2O2SCl) Cho 47 tác dụng với

PhOCH2COCl trong TEA, thu được 48 Gỡ bỏ nhóm t-butyl bằng cách cho 48 phản ứng với HCl trong

DCM và sau đó xử lí với Py trong axeton và nước, thu được 49 (C15H20N2O4S) Cuối cùng, cho 49 tác

dụng với KOH và sau đó với DCC trong dung môi 1,4-đioxan lẫn nước, thu được muối 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:

Vẽ cấu trúc của các chất từ 50 đến 61

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, hãy viết sơ đồ tổng hợp các hợp chất sau:

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 64 (dẫn xuất N-glycoside) và 67 (dẫn xuất C-glycoside) qua các giai

đoạn sau:

Hóa Học Hữu Cơ

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 4

KIỂM TRA ĐỘI TUYỂN – LẦN 2

Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; PCC: piriđini clocromat;

AIBN: azobisisobutyronitrin; t-Bu: t-butyl; Py: piriđin; LiHDMS: liti hexametylđisilizua; Ms: mesyl;

MOM: metoximetyl; DIPEA: N,N-điisopropyletylamin; THF: tetrahiđrofuran; TEA: trietylamin;

DCM: điclometan; DCC: N,N’-đixiclohexylcacbođiimit; DMAP: 4-đimetylaminopiriđin; Ts: tosyl;

DMF: N,N-đimetylfomamit; DMSO: đimetyl sunfoxit; DIBAL: điisobutyl nhôm hiđrua; Bu: butyl;

TBDPS: t-butylđiphenylsilyl, HMPA: hexametylphotphoramit

Câu 1: (3,5 điểm)

1.1 Khi đun (2S,3S)-2-brom-1,1,3-trimetylxiclohexan với MeONa trong MeOH, thu được hỗn hợp sản

phẩm gồm 1 (C10H20O) và 2 (C9H16) Mặt khác, khi đun (2S,3R)-2-brom-1,1,3-trimetylxiclohexan với

MeONa trong MeOH, chỉ thu được 3 (C10H20O)

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 saccarozơ thành axit (S)-2-hiđroxipropanoic

hay còn gọi là axit L-lactic Axit này có thể tự polime hóa tạo ra 4 Mặt khác, hai phân tử axit trên có

thể phản ứng với nhau để tạo ra hỗn hợp raxemic gồm các lacton 5, 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:

phản liên kết *) trong những phân tử xiclopenta-1,3-đien và anhiđrit maleic như sau:

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 0,125 điểm cho mỗi chất và 0,125 cho mỗi cơ chế phản ứng (0,125 x 3 + 0,125 x 4 = 0,875 điểm)

MeO– là một tác nhân vừa có tính nucleophin, vừa có tính bazơ nên có thể tham gia phản ứng SN2

hoặc E2

Trong cơ chế phản ứng SN2, cấu hình tuyệt đối của nguyên tử cacbon sẽ bị thay đổi

Trong cơ chế phản ứng E2, nguyên tử H và Br phải nằm ở vị trí đối trục

Hóa Học Hữu Cơ

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 2

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:

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)

Tính axit của các chất giảm dần theo thứ tự sau: VI > V > II > I > III > IV

Công thức cấu tạo chung của các chất:

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 có thể giải tỏa trên hai nhóm cabonyl Tuy nhiên, nhóm –OEt 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 hơn nhóm xeton (vì –H không có hiệu ứng +I như –CH3)

Cacbanion của V và VI được giải tỏa điện tích âm tốt bởi các nguyên tử oxi (trong nhóm –NO2) và

flo (trong nhóm –CF3) Tuy nhiên, nhóm –CF3 có hiệu ứng –I mạnh hơn –NO2

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

trạng thái chuyển tiếp của sản phẩm exo Vậy, sản phẩm endo sẽ chiếm hàm lượng nhiều hơn sản

phẩm exo

Câu 2: (4,25 điểm)

2.1 Cho sơ đồ tổng hợp patchoulol như sau:

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 (C17H30O3) 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 H2SO4, 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 AlCl3, thu được hỗn hợp sản phẩm gồm 21 (C12H9Cl), 22 (C12H8Cl2),

23 (C12H7Cl3), 24 (C12H6Cl4) và 25, 26, 27 đều có công thức phân tử là C12H5Cl5 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 sánh (có giải thích) khả năng raxemic hóa của các chất 25, 26, 27

Hướng dẫn giải

2.1 0,125 cho mỗi chất (0,125 x 11 = 1,375 điểm)

a) b) Công thức cấu tạo của các chất từ 8 đến 18:

Hóa Học Hữu Cơ

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 4

Chuyển hóa từ 11 thành 13 là “Barton decarboxylation”

c) (0,25 điểm) Cơ chế phản ứng của các giai đoạn chuyển hóa 6-metylcarvon thành 10:

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:

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

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

Với hợp chất biphenyl, khả năng raxemic hóa phụ thuộc vào sự quay liên kết đơn giữa hai vòng

benzen Do đó, sự cản trở không gian của các nguyên tử clo sẽ làm giảm khả năng raxemic hóa Vậy

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:

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 sau:

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

Hướng dẫn giải

3.1 0,5 điểm cho mỗi cơ chế phản ứng (0,5 x 4 = 2,0 điểm)

Hóa Học Hữu Cơ

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 6

d)

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

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 ClCH2COCl, thu được 40 Đun 40 với Ac2O ở 60oC,

thu được một dị vòng azlacton 41 (C7H9NO2) Ở nhiệt độ 0oC, 41 được cho tác dụng với H2S có mặt

MeONa, sau đó xử lí với H2O ở 90oC, thu được 42 (C8H15NO3S) mạch hở Thủy phân 42 trong dung

dịch HCl rồi sau đó cho tác dụng với axeton, thu được 43 (C8H15NO2) Cho 43 tác dụng với HCOOH

trong Ac2O, thu được 44 (C9H15NO3S) Thủy phân 44 trong dung dịch HCl, tạo ra 45 (C5H12NO2SCl)

Thực hiện phản ứng giữa 45 và VII có mặt AcONa trong EtOH và H2O, thu được 46 (C20H24N2O6S)

Xử lí 46 với N2H4 rồi thủy phân trong dung dịch HCl và AcOH, thu được 47 (C12H23N2O4SCl) Cho 47

tác dụng với PhOCH2COCl trong TEA, thu được 48 (C20H28N2O6S) Gỡ bỏ nhóm t-butyl bằng cách

cho 48 phản ứng với HCl trong DCM và sau đó xử lí với Py trong axeton và nước, thu được 49

(C16H20N2O6S) Cuối cùng, cho 49 tác dụng với KOH và sau đó với DCC trong dung môi 1,4-đioxan

lẫn nước, thu được muối 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:

Hóa Học Hữu Cơ

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 8

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 = 0,75 điểm)

b) 0,125 điểm cho mỗi chất (0,125 x 10 = 1,25 điểm)

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

4.2 0,125 điểm cho mỗi chất (0,125 x 12 = 1,5 điểm)