Kemiska Övningslaboratoriet, Stockholms Universitet
1
Basårets Kemikurs B2, 2008/09
Svar till tentamen på Organisk kemi och metoder inom organisk kemi B2,
torsdagen 16 april 2009
Uppgift 1, 12 poäng - Isomeri, funktionellagrupper.
1a.
1b.
*
OH
OH
1c.
*
OH
sekundär alkohol
CH3
H
För att en molekyl skall vara kiral
krävs att en atom(kol) binder fyra
olika grupper eller atomer. Molekylen
får ej vara identisk med sin spegelbild!
OH
OH
Primär alkohol
1d.
OH
Primär alkohol
CH3
Br
Br
CH2CH3
H
Enantiomerer är spegelbilder.
Detta gäller även för Fischerprojektioner
CH2CH3
e.
Ett optiskt aktivt ämne vrider planpolariserat ljus.
f.
Ett racemat är en blandning av enantiomerer (50/50)
Uppgift 2, 16 poäng – Grundläggande mekanismer
a.
En elektrofil (E eller E +) är atom som söker elektroner (har tom orbital, elektroplats eller
underskott av elektroner δ+).
-
Nukleofil (Nu eller Nu )har fritt elektronpar (dubbelbindning). Nukleofil donerar elektroner till
annan kärna och skapar därmed ny bindning!
b.
Nu-E
E
T ex Nu
Aminer (R-NH2) är mycket bättre nukleofiler än alkoholer och vatten, som är dåliga nukleofiler.
c.
eter, (lösningsm.)
Br
N
primär halogenid
Br
värme SN2
SN2-reaktionen är en enstegsreaktion. Inga intermediärer
bildas!! Brom är lämnande grupp!
Br
Br
2d.
N
Br
primär halogenid
sekundär halogenid
tertiär halogenid
e. Den tertiära halogeniden genomgår lättast (reagerar snabbast i ) en SN1-reaktion, då den går via en
jämförelsevis stabil karbokatjons intermediär. (Den tertiära halogeniden stabiliseras av tre st
alkylgrupper. Ju fler alkylgrupper desto stabilare!)
O
HBr
BE , 2009-04 14
Kemiska Övningslaboratoriet, Stockholms Universitet
2
Basårets Kemikurs B2, 2008/09
2f.
Al (kat)
Br2
Additionsprodukten
ej aromatisk och därmed
mycket mindre stabil!
alt.
Br
Br
Br
substitutionsprodukt
Uppgift 3, 12 poäng – Syrastyrka, mm och karbonylgruppsmekanismer
O
3a.
O
-H
O
OH
O
ättiksyra
-H
jmf med
OH
O
O
etanols anjon (etoxidjon) kan ej
resonansstabiliseras! Stabiliseras
endast av syrets elektronegativitet!
etanol
ättiksyrans anjon är resonansstabiliserad
där två syren kan stabilisera anjonen!!
3b. pKa =6 är 100 ggr surare än pKa =8?
O
3c.
O
O
O
Cl
H2N
Cl
Cl
H
H
N
N
Cl
H
H
O
δ
O
O
3d.
OH
O
OH
O
O
δ O
O
H
O
eller OH
HO
Se förtvålning i komp. och jmf sid 137 i boken
O
O
H
3e Reaktionen
OH
OH
3-metylbutansyra
etanol
H2O
O
Svavelsyra
vatten
eyl 3-metylbutanoat
Mekanism för syrakatalyserad esterbildning
H
O
H
OH
O
H
OH
en av OH-grupperna protoneras
av svavelsyran för att skapa
vatten som lämnande grupp
BE , 2009-04 14
H
O
H
O
H
-H
OH
alkoholen (nukleofilen) attackerar den
protonerade syramolekylens karbonylkol
och bildar en plusladdad tetrahedrisk intermediär
H O
H
O
HO
OH
OH
OH
syrans karbonylsyre
protoneras av svavelsyran
HO
O
O
här återlämnas en proton och en
oladdad intermediär bildas
H
O
-H O
O
2
OH
vatten avges och
den protonerade
estern bildas
OH
O
O
O
OH
H
den
protonerade
estern
-H
O
O
här återlämnas en
proton och estern
har bildats
(etyl 3-metyl butanoat)
Kemiska Övningslaboratoriet, Stockholms Universitet
3
Basårets Kemikurs B2, 2008/09
Uppgift 4, 10 poäng –Kromatografi, separationsmetoder, spektra
a.
Rita reaktionsformler, som förklarar hur karboxylsyran och aminen kan bli vattenlöslig!
COOH
COO
OH(aq)
H2O
H2O
bas
saltet av karboxylsyran som är vattenlöslig!
3,5-dimetylkarboxylsyra
NH2
H(aq)
3,5-dimetyl-1-aminobensen
är basisk
NH3
H2O
saltet av 3,5-dimetyl-1-aminobensen är vattenlösligt
b.
Kiselgelen är polär och binder polära ämnen som 3,5-dimetylbensoesyra och 3,5-dimetyl-1aminobensen hårdare än opolära ämnen som 1,3,5-trimetylbensen. Etylacetat är ett relativt
opolärt ämne och därför vandrar 1,3,5-trimetylbensen längst! ”lika löser lika principen”
c.
C5H10O2
Bifogade IR-spektrum har starka band vid vågtal
ca 3000 ger C-H
ca 1740 ger C=O
ca 1250 ger C-O
Detta ger att en karbonylförening är den troligaste funktionella gruppen kanske en ester (två
syren). Band vid ca 3400 saknas så det kan ej vara karboxylsyra eller alkohol.
Summaformeln ger att det ej kan vara, anhydrid, amid!
.
C5H10O2 NMR tolkning
antal protoner
på grannkol
Antal protoner i
finstrukturen
Tolkning
trolig struktur
Kemiskt skift
ppm
antal
toppar
1,3
2
1
6
CH3 C
CH3-CH-CH3
2,0
1
0
3
CH3-C=O
CH3-C=O
5,0
7
6
1
CH-O
Tabell ger
H
CH3-C O
CH3
OBS att svaret måste innehålla dessa strukturelement. Då integralen ger t ex 6H gissar man på den enklaste lösningen
nämligen att det är två ideniska metyler.
Enda rimliga strukturen blir då
O
O
BE , 2009-04 14
