(2S, 3S)-2,3-dibrompentan og (2R, 3R)-2,3-dibrompentan kan dannes fra Z-isomeren.

Transkript

1 Løsningsforslag til eksamen i rganisk kjemi 9. desember 1998 side 1 Løsningsforslag. 1a. N l 1b ksidasjon med osmiumtetraoksid eller kaliumpermangant omdanner alkener til 1,2-dioler. De to hydroksylgruppene vil stå syn til hverandre i produktet. Dette vil altså gi meso formen. De to enantiomere trans-sykloheksan-1,2-diolene kan dannes ved epoksidering med en persyre etterfulgt av syrekatalysert ringåpning av epoksidet. 1c (2R,3S)-2,3-dibrompentan (2R,3R)-2,3-dibrompentan (2S, 3R)-2,3-dibrompentan (2S,3S)-2,3-dibrompentan (2S, 3S)-2,3-dibrompentan og (2R, 3R)-2,3-dibrompentan kan dannes fra Z-isomeren. 1c (1S,2S)-1-isopropyl-2-metylsyklopentan (1R,2R)-1-isopropyl-2-metylsyklopentan 1d. i ii (2S, 3R)-2-brom-3-metylpentan og (2R, 3S)-2-brom-3-metylpentan

2 Løsningsforslag til eksamen i rganisk kjemi 9. desember 1998 side 2 iii (2R, 3R)-2-brom-3-metylpentan og (2S, 3S)-2-brom-3-metylpentan 2a. Koke teen i vann. Koffein er løselig i vann fordi den har flere polare og basiske funksjonelle grupper. Denne egenskapen gjør den uløselig i vandig basisk løsning. Ved å tilsette en svak base, som natriumkarbonat eller kalsiumkarbonat, avtar løseligheten i vann, mens løseligheten i et mindre polart løsningsmiddel som 2 l 2 øker. Koffein kan dermed ekstraheres over i organisk fase. Andre nøytrale forbindelser vil også ekstraheres over i den organiske fasen, men det er få av dem i te. Sure forbindelser som garvesyre vil bli deprotonert og forblir i vannfasen. Vannfasen kan ekstraheres et par ganger med 2 l 2 Det organiske fasen kan kombineres og tørkes med MgS 4. MgS 4 filtreres så fra og 2 l 2 kan dampes av med rotasjonsfordamper. Koffein kan så renses ytterligere ved sublimering, den prosessen der et fast stoff fordamper fra en varm overflate og kondenserer på en kald overflate. 2b Koffein kan sublimeres fordi de intermolekylære krefter i det faste stoffet er tilstrekkelig svake og molekylet har liten masse. Det er derfor lett å gå under trippelpunkt på fasediagrammet med moderat vakuum (vannstrålepumpe). 2c Koffein ville smelte før det sublimerte, og ville trolig ha dekomponert for det nådde kokepunktet. 2d Tynnsjiktkromatogrammet forteller deg om renheten av koffein, f. eks. om en annen organisk forbindelse ble isolert sammen med koffein. Ren koffein skal kun vise en flekk når kromatogrammet undersøkes under UV-lampen.

3 Løsningsforslag til eksamen i rganisk kjemi 9. desember 1998 side 3 3a dietyleter Mg Mg Mg Mg F( 3 3 ): 58,08 F( ): 137,02 F(2-metyl-2-heksanol) : 116,2 Mol propanon: Mol 1-brombutan: 1mol 6,0g = 0, 103mol 58,08g 1mol 13,70g = 0, 100mol 137,02g

4 Løsningsforslag til eksamen i rganisk kjemi 9. desember 1998 side 4 Mol magnesium: 1mol 2,5g = 0, 103mol 24,31g 1-brombutan er det begrensende reagens. Teoretisk utbytte: 116,2g 0,100mol = 11, 62g 1mol 8,9g Prosent utbytte: 100% = 76% 11,62g 3b. Konsentrert svovelsyre kan dehydratisere produktet (en tertiær alkohol) og gi et alken., hovedsakelig 2-metyl-2-heksen, 2-metyl-1-heksen i mindre mengder. 2 S 4 3c. Tørkerør som inneholder kalsiumklorid settes over kjøler og dryppetrakt for å hindre at vann kommer ned i reaksjonsblandingen. Vann vil reagere med Grignard reagenset og gi et alkan. Dette fordi Grignard reagenset ikke bare reagerer som en nukleofil men også som en base. Dette er en uønsket reaksjon Mg Mg() 3d i. etanal 3 ii.aceton 3 3 iii. etyletanat iv. eddiksyre 4 og eddiksyre v. etanol 4 og etanol vi. n-pentan ingen reaksjon

5 Løsningsforslag til eksamen i rganisk kjemi 9. desember 1998 side 5 4a. =N= N 2 N 2 N 2 N 2 =N= N 2 N 2 N 2 N 2 I forsøket vil brombenzen nitreres og det dannes 2,4-dinitrobenzen (hovedprodukt) og en blanding av para- og orto-bromnitrobenzen. Mekanismen involverer at aromaten angriper det sterkt elektrofile nitroniumionet og danner et sykloheksandienyl karbokation. Deretter regenereres et aromatisk system ved eliminasjon av et proton. Monosubstitusjon favoriserer ortoog para-isomerene over meta-isomeren fordi brom er elektrondonerende (via resonans) Elektrontiltrekkende grupper som nitrogrupper favoriserer meta substitusjon. Den andre nitrogruppen kommer inn meta til den første nitrogruppen og orto eller para til bromatomet. Det kan også dannes noe 2,6-dinitrobrombenzen, men i langt mindre mengder. 4b ikke-toksisk billig ikke reagere med det løste stoff flyktig slik at det lett kan fjernes fra krystallene. I stand til å løse stoffet ved kokepunktet, men ikke ved lavere temp. I stand til å løse forurensninger fullstendig eller ikke i det hele tatt både i kald og i varm løsning er benyttes etanol. rto- og para-nitrobrombenzen løses både i varm og kald løsning, mens 2,4- dinitrobrombenzen kun er løselig i varm løsning og vil felles i kald løsning. 4c (i). Svovelsyre protonerer N 3 slik at nitroniumionet dannes. 2 S 4 N 3 = 2 N 3 S 4-2 N 3 = 2 N 2 (ii) For å fjerne rester av salpetersyre og svovelsyre fra produktet.

6 Løsningsforslag til eksamen i rganisk kjemi 9. desember 1998 side 6 4d. N 2 N 2 N 2 N 2 N 2 hovedsakelig para mindre orto N N N N 2 N 2 N 2 Aldehydgruppen er deaktiverende og meta-dirigerende. Nitrogruppen kommer derfor i meta-stilling til aldehydgruppen. Dersom ytterligere en nitrogruppe føres inn vil denne komme i meta-stilling til aldehydgruppen og i meta-stilling til den først nitrogruppen. Nitrilgruppen er deaktiverende og meta-dirigerende. Nitrogruppen kommer derfor i meta stilling til nitrilgruppen. Dersom ytterligere en nitrogruppe føres inn vil denne komme i meta stilling til nitrilgruppen og i metastilling til den først nitrogruppen. Alkylgrupper er aktiverende og orto-para dirigerende. Da sykloheksylgruppen er stor vil sannsynligvis bensenringen fortrinnsvis substitueres i posisjon para til benzylgruppen. Ved ytterligere substitusjon vil neste nitrogruppe gå inn i posisjon orto til benzylgruppen. 5a N 2 N 3 Karbonylgruppen i anhydridet er mer utsatt for nukleofilt angrep på grunn av de elektrontiltrekkende egenskapene til den andre karbonylgruppen. Acetat en bedre utgående gruppe enn hydroksidionet. Reaksjonen mellom eddiksyre og anilin er en syre-base reaksjon som vil gi det korresponderende saltet. N 2 3 N 3 3

7 Løsningsforslag til eksamen i rganisk kjemi 9. desember 1998 side 7 5b Baser, som pyridin, reagerer med syre som dannes i reaksjonen, i vårt tilfelle eddiksyre, og assisterer dermed reaksjonen ved å skyve likevekten mot høyre. 5c Når det er acylert blir aminet et amid som er mye vanskeligere å acylere. I motsetning til nitrogen i aminet er nitrogen i amidet en dårlig nukleofil. Det er enklere for et amin enn for et amid å angripe et karbonylkarbon. Dette skyldes den elektrontiltrekkende effekten av karbonylgruppen i amidet og en steriske faktor; der et atom knyttet til N i aminet er en acylgruppe er knyttet til N i amidet. Amin: R N Amid: R N R N 5d Produktene i reaksjonen mellom eddiksyreanhydrid og difenylamin N N 3 3 Vann 2 2 Benzen i nærvær av en Lewis syre. All 3 Toluen i nærvær av en Lewis syre. All 3 3 mindre av denne Etanol med varme hovedsakelig denne 3

8 Løsningsforslag til eksamen i rganisk kjemi 9. desember 1998 side 8 ppgave 6 Beregner først umettethet: ( )/2 =4. En benzenring gir umettethet lik 4, tre dobbeltbindinger og en ring Signalet ved 7,25 i NMR spekteret samt karakteristiske bånd i IR spekteret tyder på dette. IR spekteret. Bølgetall cm -1 Tolkning bredt bånd str i alkohol > 3000 sp 2 str i aromat < 3000 sp 3 str 1600,1580, 1500 = str i aromat str IR spekteret viser at vi har en alkohol, alkylgrupper og en aromat. NMR spekteret δ antall protoner Multiplisitet Tolkning 1,4 1 singlett 1,9 2 multiplett ( 5?) 2 2,7 2 triplett 2 3,7 2 triplett 2 7,25 5 multiplett (monosubstituert aromat) Forbindelsen er 3-fenyl-1-propanol ,6 1,3 3,6 Tabell 3.4 0,3 Tabell 3,5 0,2 1,8 Kjemisk shift for protonene i benzenringen: δ A = 7,27-0,15 = 7,12 (protonene orto til substituenten) δ B = 7,27-0,1 = 7,17 (protonene meta til substituenten) δ = 7,27-0,1 = 7,17 (protonet para til substituenten) I tabell 3,8 ser vi at kjemisk shift for hydroksygrupper skal være i området 0,5-4,5