Fakultet for. Kontaktperson : Rudolf Schmid Tlf.: (evt ) Institutt for kjemi, Realfagbygg, tel Stud nr.

Like dokumenter
EKSAMEN I EMNET TKJ 4180 FYSIKALSK ORGANISK KJEMI

Fakultet for kjemi og. Kontaktperson : Rudolf Schmid, tlf.: Institutt for kjemi, Realfagbygg Stud nr. :

EKSAMEN I EMNET TKJ 4180 FYSIKALSK ORGANISK KJEMI

EKSAMEN I EMNENE TKJ 4180 OG SIK 3064 FYSIKALSK ORGANISK KJEMI

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I EMNET TKJ 4180 FYSIKALSK ORGANISK KJEMI

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen TKJ TKJ Vår Ex juni 2008

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I EMNET TKJ 4180 FYSIKALSK ORGANISK KJEMI

Eksamensoppgave i TKJ4102 Organisk kjemi GK

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamensoppgave i TKJ4150 Organisk syntese I

OPPGAVE 1* A) Hvilken av følgende forbindelser er kirale? Marker alle kirale sentra med en stjerne (*).

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I EMNET TKJ 4180 FYSIKALSK ORGANISK KJEMI

EKSAMEN I EMNET TKJ 4180 FYSIKALSK ORGANISK KJEMI

LØSNINGSFORSLAG UNIVERSITETET I OSLO

NORGES TEKNISK OPPGAVE 1. (R eller S) for de kirale molekylene.

Studenter som har bestått midtsemestereksamen, kan sløyfe den første oppgave, som er merket med en stjerne

TKJ4111-Løsninger 2010 eksamen: oppgaver relevante for TKJ4150. Examen TKJ4111 vår Karakter

UNIVERSITETET I OSLO

KAPITEL 22. SUBSTITUSJONSREAKSJONER α TIL KARBONYL.

Løsninger:EKSAMEN I EMNE TKJ4111 ORGANISK KJEMI VK

Studenter som har bestått midtsemestereksamen, kan sløyfe den første oppgave, som er merket med en stjerne

EKSAMEN I EMNET TKJ 4180 FYSIKALSK ORGANISK KJEMI

OPPGAVE 1 A) Hvilke av følgende forbindelser er kirale? Marker alle kirale sentra med en stjerne (*).

EKSAMEN I EMNET TKJ 4180 FYSIKALSK ORGANISK KJEMI

b. Gode utgående grupper, svake baser der den negative ladningen kan delokaliseres, øker hastigheten både av S N 1 og S N 2 reaksjoner.

KAPITEL 11. REAKSJONER MED HALOALKANER: NUKLEOFILE SUBSTITUSJONER OG ELIMINASJONER.

Eksamen i TKJ4180 FYSIKALSK ORGANISK KJEMI

Bokmâl. Eksamen I emne TKJ4100. Organisk kj emi-grunnkurs. lnstitutt for kjemi Side 1 av 5 sider NTNU. Kontaktperson: 1. Amanuensis Odd R.

MED SVARFORVENTNINGER

Løsninger eksamensoppgaver TKJ

Mannich, Konvenagel, Claisen mm. C&SB, kap 2, del 3, s

Innhold. Forord... 11

EKSAMENSOPPGAVE. Kalkulator «Huskelapp» -A4 ark med skrift på begge sider Enkel norsk-engelsk/engelsk-norsk ordbok

EKSAMENSOPPGAVE. KJE-1001 Introduksjon til kjemi og kjemisk biologi

NORSK FINALE for uttakning til 39. internasjonale kjemiolympiaden i Moskva, Russland, juli 2007

Faglig veileder: Hanne Thomassen Gruppe(r): lka. Fagnr: LO 424 K. Dato: 7. juni 2001

Det er 20 avkryssingsoppgaver. Riktig svar gir 1 poeng, feil eller ingen svar gir 0 poeng.

KJM3000 H-2018 løsningsforslag

Fakultet for naturvitenskap og teknologi. EKSAMEN I KJ 2050, GRUNNKURS I ANALYTISK KJEMI (7,5 sp) Fredag 21. desember 2012 kl

Gjennomgang av mekanismer i organisk gk

KAPITEL 6. ALKENER: STRUKTUR OG REAKTIVITET.

Oppgave 1. Oppgave 2.

Universitetet i Oslo Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

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

EKSAMENSOPPGAVE I KJE-1001

EKSAMENSOPPGAVE I KJE-1001

Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, Trondheim Institutt for kjemi. Bokmål Student nr.:

Eksamen i emnet KJ 2053; KROMATOGRAFI

Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, Trondheim Institutt for kjemi. Bokmål Student nr.:

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG

NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR KJEMI

Den 35. internasjonale Kjemiolympiade i Aten, juli uttaksprøve. Fasit.

1. UTTAKSPRØVE. til den 44. Internasjonale Kjemiolympiaden i Washington DC, USA. Oppgaveheftet skal leveres inn sammen med svararket

KJM3000 vår 2014 Løsningsforslag

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG

EKSAMENSOPPGAVE I KJE-1001

Eksamensoppgave i LGU53004 Naturfag Emne 1, Kjemi

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: KJE-6002 Organisk kjemi og biokjemi for lærere Dato: Onsdag 6. juni 2012 Tid: Kl 09:00 13:00 Sted: Åsgårdvegen 9

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for lærer- og tolkeutdanning

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN I TKJ4135 ORGANISK SYNTESE VK. Tirsdag 24. mai 2011 Tid: kl (TOTAL 100 p)

Resultatet blir tilgjengelig på studentweb første virkedag etter sensurfrist, dvs (se

KJM3000 vår 2013 Løsningsforslag

TKJ4111: Kap. 10 del 4: Reaksjoner med frie-radikaler som mellomprodukt

Språkform: Bokmål Navn: Truls Gundersen, Energi og Prosessteknikk Tlf.: (direkte) / (mobil) / (sekretær)

EKSAMENSOPPGAVE. Kalkulator «Huskelapp» -A4 ark med skrift på begge sider. Enkel norsk-engelsk/engelsk-norsk ordbok

Universitetet i Oslo

Syrer og baser. Et proton er et hydrogenatom som har mistet sitt eneste elektron. Det beskrives som H +, en positiv ladning.

Alkylhalider Sn1- og Sn2- reaktivitet

EKSAMEN I FAG KJ 2053; KROMATOGRAFI

Norsk finale Fasit

1. uttak til den 37. Kjemiolympiaden, Fasit og poengberegning. Oppgave 1 1) C 2) B 3) D 4) A 5) B 6) A 7) D 8) C 9) B 10) C 11) A 12) B

KAPITEL 17. ALKOHOLER OG FENOLER.

EKSAMENSOPPGAVE I KJE-1001

Naturfag 2, Na210R510

KAPITEL 2. POLARE BINDINGER OG KONSEKVENSEN AV DEM.

v a~iii~ raitaii. ij ~ Kontaktperson i eksamensdag: Eugenia Sandru

Studieplan for KJEMI 1

1. UTTAKSPRØVE. til den. 41. Internasjonale Kjemiolympiaden 2009 i Cambridge, England

Eksamen Host Oppgave 1 (20 poeng)

Nitrering: Syntese av en fotokrom forbindelse

Finalerunde Kjemiolympiaden 2002 Blindern 19. april 2002 Kl

i=1 t i +80t 0 i=1 t i = 9816.

MENA1001 Deleksamen 2017 Forside

NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR KJEMI

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: Kje-6003 Dato: Tirsdag 10. desember 2013 Tid: Kl 09:00 13:00 Sted: Åsgårdsveien. Tillatte hjelpemidler: Kalkulator,

EKSAMENSOPPGAVE. - Ett A4 ark med selvskrevne notater (begge sider) - Kalkulator. - Molekylbyggesett. Rute

KAPITEL 9. STEREOKJEMI.

EKSAMENSOPPGAVE Bjarte Aarmo Lund

Transkript:

NTNU Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Fakultet for naturvitenskap og teknologi Institutt for kjemi Side 1 (av 6) Kontaktperson : Rudolf Schmid Tlf.: 735 96203 (evt.91375546) Institutt for kjemi, Realfagbygg, tel. 73550870 Stud nr. : - EKSAMEN I EMNENE TKJ 4180 (G SIK 3064 ) FYSIKALSK RGANISK KJEMI (RDINÆR EKSAMEN) TRSDAG 9. DESEMBER 2004, TID: KL. 09:00-13:00 Med noen svar-ideer I denne filen/utgaven skal feilene som fantes i original-oppgavesettet være rettet (forhåpentligvis alle), og noe tekst-redigering /-forbedring (?) foretatt. Tillatte hjelpemidler : D Godkjent enkel lommekalkulator molekylmodeller. Ingen trykkte eller håndskrevne hjelpemidler er tillatt Dette oppgavesett består av seks - 6 - sider : 1 forside (s. 1), 4 sider med 7 oppgaver (s. 2-5) og 1 tabell/data-ark (s. 6). Vektingen av hver oppgave er oppgitt, maksimal poengtall er 100. Alle oppgaver må besvares for 100 poeng og full uttelling. Sensurdato : Fredag, 07.01.2005 Postadresse: Besøksadresse: Telefon 47 73 55 08 70 Side 1 av 7 Realfagbygget, Telefaks 47 73 55 08 77 4180-04h-norm-bokm-end-svarideer.doc Institutt for kjemi øgskoleringen 5 N-7491 Trondheim rom D2-136 rg.nr. 974 767 880

Eksamen TKJ4180 (og SIK3064) / 2004 øst (ordinær)/ Side 2 (av 7) ppgave 1 : (2 poeng pr. del-svar, maks. 5 av 6 : maks. 10 poeng ) Definer, kort (!) : a) Konformasjonell fri energi (-ΔGº), b) Nukleofil konstant, n C3I, c) Supersyre d) ofmann-regelen og Saytsev-regelen, e) Strain energy - spennings-energi, f) Exploded transition state (i SN-reaksjoner). (C/S A4 (2000), ch.3.3, p.139f) (C/S A4 (2000), ch.5.5, p.291) (C/S A4 (2000), ch.5.7, p.286) (C/S A4 (2000), ch.6.7, p385) (C/S A4 (2000), ch.3., p.123) (C/S A4 (2000), ch.5..3, p273) ppgave 2 : ( 5 10 = 15 poeng) a) va er et fenonium-ion ( Phenonium ion )? Når og i hvilke sammenheng existerer det? (C/S A4 (2000), ch..5.10., p 314ff) b) Definer begrepene Lewis syre og Lewis base. Gi en kvalitativ forklaring av begrepene hard og myk syre (eller base) og faktorene som bestemmer om en Lewsis-syre (- base) er hard eller myk. Presenter (en) metode(r) for kvantitativ å beskrive hardhet/mykhet. Gi 2 eksempler på harde og på myke Lewis-syrer og Lewis-base hver ( i alt 8 ). (C/S A4, ch.1.2.3, s. 20ff. og ch.4.9 235f, c.5.5. p, 293)

Eksamen TKJ4180 (og SIK3064) / 2004 øst (ordinær)/ Side 3 (av 7) ppgave 3 : (7 8 = 15 poeng ) a) Permaursyre-oksidasjon i vandig maursyre av sykloheksen gir ett hovedprodukt med bruttoformelen C 6 12 2. Beskriv reaksjonsmekanismen og produktet (inkl. stereokjemi). C / 2 C 6 12 2 Epoxidering - anti-ringåpning til trans-diol. (ppg. 3 fortsatt)... ppg. 3 fortsetter... b) Den samme reaksjonen gjennomført med en mellomstor ring, syklo-okten, gir (bl.a.) to produkter med bruttoformel C 8 16 2, hvorav den mindre komponenten X var den som tilsvarer produktet som dannes i analogi til reaksjonen med sykloheksen (jfr. 3.a)). C 8 16 2 -hoved komponenten Y har derimot en annen struktur. C/ 2 C 8 16 2 C 8 16 2 X Y Beskriv de to produktene (inkl. stereokjemi), og foreslå reaksjonsmekansimen for dannelsen av Y (dannelsen av X er forutsatt analog til i 3.a)). (Lowry/Richardson, Mechan. & Theory rg. Chem., arper/row, 1976, p.314ff) For X : Epoxidering - anti-ringåpning til trans-1,2-syklooktandiol. For Y : Epoxidering - transannular assistanse/-skift(1,5) ved ringåpning og hydroxidsubstitusjon til cis-1,4-syklooktandiol. (Kopi fra ref. side 316t)

ppgave 4 : (7 3 5 = 15 poeng ) Et Et C 3 S Eksamen TKJ4180 (og SIK3064) / 2004 øst (ordinær)/ Side 4 (av 7) p-tol LDA {= Li N(i-Pr) 2 } (Ref.: G.Solladié & al., J.rg. Chem. 60, 4988, (1995)) TF - 40 0 C a) Tegn opp ditt forslag til reaksjonsmekanisme for det neste syntesetrinnet (5.1, nedenfor, i praksis tilsettes sulfoksidet til LDA, deretter tilsettes ketal-diesteren). Tegn kun for én av de to symmetriske gruppene. Sulfoksonium-ylid angriper ester-karbonyl-c, det tetrahedrale mellomproduktet eliminerer etoksid til keton, som deprotneres til enolat fram til opparbeidelsen, der protonering gir produkt-keton. b) For dette syntesetrinnet, beskriv konfigurasjonene av de stereogene sentrene i produktet v.h.a. R/S-konvensjonen. vilken konfigurasjon har sulfoksid-reagenset (utled fra produkt og mekanisme)? Begge sulfoksid-s i produktet er R; utgangssulfoksid bevarer konfigurasjonen omkring svovelatomet: derfor er utgangsstoffet også R) c) I syntesen tilsettes diester-ketalen til en blanding av litt over 4 ekvivalenter av sulfoksid og LDA-base; reaksjonen avsluttes ved tilsats av mettet vandig ammoniumkloridløsning. Gi en forklaring for at det må brukes totalt minst 4 ekvivalenter med sufoksid og base for å få produkt i tilfredstillende utbytte. Det dannede addisjonsproduktet inneholder en relativ sur metylengruppe (mellom ketonkarbonyl og sulfoksid). Denne deprotoneres sannsynligvis av reagens-sulfoksidanionet, som forbruker 1 ekvivalent reagens pr. sulfoksid-fragment. Dette hindrer samtidig også at det dannede ketonet kan angripes en gang til av en nukleofil og reagere videre til en tertiær alkohol. Reprotonering til isolert produkt skjer ved opparbeidelsen (med vandig ammoniumklorid-løsning - ammoniakk-bufret saltsyre). ppgave 5 : ( 10 poeng ) Fenylring-substituert 1-aryl-2-metyl-propylklorid 1 reagerer med natriummetoksid til en produktblanding av olefinene 2 og 3. p-tol S p-tol S Fra produktforholdet kan de relative hastighetene for dannelse av intern (2) og terminal olefin (3) beregnes. Begge hastighetene viser 2.-orden kinetikk (1.orden m.h.t. substrat, 1.orden m.h.t. base). astigheten for dannelsen av 2 er substitutentavhengig (med ρ = 1,4), men for dannelsen av 3 er den substitutenetuavhengig (med ρ = -0,1 ±0,1). Forklar de mekanistiske opplysningene som er gitt og diskuter hvordan disse observasjonene gir informasjon om reaksjonsmekanismen. (C/S A4 (2000), ch.6, probl. 10.a, p401) Øker eller minker andelen av intern olefin 2 når X = p-n 2 i forhold til når X =? Kan du gi et anslag for faktoren som andelen av 2 øker eller minker med? For dannelse av intern olefin ρ = 1,4 og for p-nitro-substituenten er σ(p) = 0,71 (evt. σ(-) = 1,23). Dannelseshastigheten k i for intern olefin 2 (X = p-n 2 ) blir da rel. til usubstituert aromat (X=) : log k i (N 2 )/log k i () =1,4 * 0,71 = 1,0 ==> k i (N 2 ) øker 10 1,0 x og andelen 2 øker ca. 10 ganger i.f.t. andel 3 for nitro-derivatet, som p.g.a. ρ = -0,1 ±0,1) har uforandret k t.

Eksamen TKJ4180 (og SIK3064) / 2004 øst (ordinær)/ Side 5 (av 7) ppgave 6 : ( 8 5 7 = 20 poeng ) a) Reaksjonen av ring-substituerte kumyl-benzoater (2-fenyl-2-propyl-benzoater) i løsningsmiddelblandingen trifluoretanol - vann (1:1) har en omsetningshastighet av utgangsstoff som er konstant, selv når det tilsettes natriumazid (NaN 3 ) i konsentrasjoner opp til 0,5 M. Derimot er produktsammensetning klart avhengig av ringsubstituenten : Elektrondonerende ( electron-releasing ) substituenter fremmer dannelsen av azid-produkt K, mens elektrontrekkende ( electron-withdrawing ) substituenter favoriserer dannelsen av løsningsmiddeladdukter, alkohol L eller trifluoretyleter M. X NaN 3 2, CF 3 C 2 X N 3 X X K L M C 2 CF 3 Formuler en detaljert reaksjonsmekanisme og forklar hvordan de eksperimentelle resultatene kan forklares. (C/S A4 (2000), ch.5, probl. 26, p.348) For vanskelig (og ikke student-matnyttig) forklaring i lit.-ref.-artikkel, men følgende trekk skulle kunne forventes nevnt/diskutert: Edukt-omsettingshastighet uavhengig av N 3 - -konsentrasjon betyr at der er ingen signifikant assistanse fra den beste nukleofilen i potten i det hastighetsbestemmende trinnet: SN1-liknende reaksjon med hastsighetsbestemmende kation- / ion-par-dannelse. Selektivitetsendring med X-sigma : elektrontrekkende substituenter destabiliserer kationet / ionparet og ionet reagerer raskest mulig, mer uselektiv, også med dårligere nukleofiler så som vann og TFE; med elektrondonerende substituenter er kationet/ionparet litt mer stabil og den større nukleofilisiteten av azid i forh. t. løsningsmiddelet blir viktigere, fører til økende selektivitet til fordel for reaksjon av kationet med N 3 -. ppg. 6 fortsetter... Fortsettelse av ppg. 6 b) vis en av metylgruppene i utgangsstoffene var substituert med deuterium-atomer istedenfor protoner, ville du forventet at en kinetisk isotop-effekt (k /k D 1,0) kunne observeres, eller ikke. Gi en kort begrunnelse, og i tilfelle du forventer en isotopeffekt, hvilke type og i hvilken størrelsesorden (et ca.-tall ønskes) er den? I a) dedusert SN1-liknende reaksjon med hastsighetsbestemmende kation- / ion-par-dannelse: Isotopeffekt i en Rx. som fører fra sp 3 til sp 2 -lignende (mellom)produkt, noe som gir sekundære kinetiske isotopeffekter. er sitter D på nabo-atomet (CD 3 -gruppe) dermed blir det en sekundær-βisotopeffekt, som er normal (svekking av bindingen v. hyperkonjugasjon til kation-senteret) og størrelsen kanskje i regionen 1,05 til 1,2 - dvs. trolig godt under 2. C/S A4, chpt. 4.5, p. 223-224

Eksamen TKJ4180 (og SIK3064) / 2004 øst (ordinær)/ Side 6 (av 7) c) gså ved isotop-skifte i løsningsmiddelet kan reaksjonshastighteter endres i mange reaksjoner (løsningsmiddel-isotopeffekter). Forklar typene løsningsmiddel-isotopeffekter som finnes, og tolkningene de tillater m.h.t. mulige/uaktuelle mekanismer for den aktuelle reaksjonen. Ut fra reaksjonsmekanismen du har postulert i delspørsmål A) ville du forvente en hastighetsendring, dersom reaksjonen ble utført med tungt vann (D 2 ) istedenfor vanlig vann i løsningsmiddelblandingen? Grunngi din prognose. (C/S A4 (2000), ch.4, p.232) Løsningsmiddel-isotopeffekt (jfr. C/S A4-ref.) oppstår ved spesifikk eller generell syre (eller base) katalyse. I det hastighetsbestemmende trinnet inngår ingen -bindingsbrudd, og forholdene er ikke beskrevet i teksten som om p-kontroll var viktig. Basekatlyse er uaktuell for SN1. Dermed er det evt. en liten mulighet for lsm.-isotop-eff. hvis protonering/deuterering av bensoat øker dens evne/hastighet som utgående gruppe. En hastighetsendring kan skje, men den vil trolig være liten (få %), om den er normal eller invers (hhv. generell eller spesifikk syrekatalyse) er vanskelig å forutsi basert på foreliggende informasjon i oppgaveteksten. ppgave 7 : ( 5 10 = 15 poeng ) Metylketen dimeriserer spontant, og det kan postuleres to alternative strukturer av dimeren. Eksperimentelt bestemmes dimerens pk a til 2,8. 3 C C 3 C 2 C 3 3 C G a) Forklar hvilken av de to strukturene G og du anser som mest sannsynlig ut fra observert pk a. (C/S A4 (2000), ch.7, probl. 19, p.446) Fasitt fra ref. i /S A4 : (Woodward & Small, JACS 72 1297 (1950)) : er isomer med pka = 2,8 (er enolversjon av en karboksylsyre, en vinylog karboksylsyre). G kan også teoretisk danne et noe stabilisert dienolat som nok dannes tregere og er mindre surt. Enoliseringen må da konkurrere med den via motsatt side av ringen konjugerte enolestergruppen (dessuten er elektronrike gjennomkonjugerte 4-ringer ugunstige/ antiaromatiske.) b) Rasemater av organiske syrer kan ofte rasemat-spaltes ved fraksjonert utkrystallisering (som diastereomere salter)med en kiral base (f.eks. 1-fenyletylamin). Forutsett at det finnes kirale baser som gir gode krystallisater med to mulige konjugerte metylketendimerene, og at det derfor i prinsippet var en mulighet for klassisk rasematspalting. Diskuter om slik klassisk rasematspaltning kunne være aktuelt og føre til to rene enantiomerer for hhv. G og (som kan være mer eller mindre gode syrer). Når G deprotoneres for saltdanneslen med basen blir systemet planart og akiralt. Rasematspaltning umulig, fordi seprasjonsprosessen selv fører til rasemisering. Når deprotoneres dannes enolatet av en β-diketon, som er symmetrisk delokalisert, slik at det de facto krystalliseres et akiralt anion (selv om konfigurasjonen på det opprinnelig asymmetriske C bevares). Rasematspaltning umulig, fordi seprasjonsprosessen selv fører til rasemisering.

Eksamen TKJ4180 (og SIK3064) / 2004 øst (ordinær)/ Side 7 (av 7) Universell gasskonstant. R = 1,987 cal/k mol = 8,315 J/K mol ammet -parametre (Tab. 4.5) og utvalgte ρ-parametere (Tab. 4.6) (fra C/S 4.utg.)