Page 1

Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

HÓA HỌC HỮU CƠ BÀI TẬP XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC HỢP CHẤT HỮU CƠ (Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học)

Bài 1 Paracetamol hay acetaminophen là một dược chất có công dụng làm giảm ñau và hạ sốt, ñược Harmon Northrop Morse tổng hợp nhân tạo lần ñầu tiên vào năm 1878 và ñược Bernard Brodie cùng Julius Axelrod thuộc sở y tế New York ñưa ra chủ trương sử dụng trong ñiều trị từ năm 1948. Sản phẩm paracetamol ñầu tiên ñã ñược McNeil Laboratories bán ra năm 1955 như một thuốc giảm ñau hạ sốt cho trẻ em với tên Tylenol Children's Elixir. Sau này, paracetamol ñã trở thành thuốc giảm ñau hạ sốt ñược sử dụng rộng rãi nhất với rất nhiều tên biệt dược ñược lưu hành. Vì nó có rất ít tác dụng phụ với liều ñiều trị nên ñược cung cấp không cần kê ñơn ở hầu hết các nước.

Có một chuỗi phản ứng hóa học ñược thực hiện từ chất A (cho ở trên) như sau: Khi A phản ứng với O3 trong nước thì cho hai hợp chất B và C. Cả hai ñều phản ứng với PCl5 trong nước cho D và E tương ứng. D có thể phản ứng với paracetamol ñể cho F và G. Hợp chất E phản ứng với paracetamol cho H. Hơi chất F cho ñi qua AlCl3 khan thì thu ñược chất I. Trong sự có mặt của HF + SbF5 thì chất H ñồng phân hóa thành J và K. Khi ñun nóng I trong axit sunfuric loãng thì tạo ñược chất L. Trong cùng ñiều kiện thì cả J và K ñều tạo thành L. Xác ñịnh CTCT các chất và cho biết vai trò của HF + SbF5.

1

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

Bài 2 Shikonin là hợp chất có màu ñỏ ñược tìm thấy ở rễ của cây Lithospermum erythorizon mọc ở Châu Á. Một ñoạn rễ ñã ñược sử dụng trong nhiều thế kỷ ñể làm bài thuốc dân gian và ngày nay ñược sử dụng làm thuốc mỡ ñể chữa các vết bỏng. Shikonin có công thức cấu tạo như sau:

Một chuỗi phản ứng từ shikonin ñể tổng hợp những dẫn xuất có hoạt tính sinh học tốt hơn ñược trình bày như sau:

Một dẫn xuất có ích khác của shikonin cũng có thể tổng hợp theo sơ ñồ sau:

Hãy xác ñịnh công thức cấu tạo của những hợp chất chỉ mới ñược kí hiệu bằng công thức phân tử trong hai sơ ñồ phản ứng trên.

Bài 3 Rễ gừng ñược biết nhiều về mặt dược tính và những tính chất của hương liệu. Tại Ayurveda (Nơi có truyền thống về thuốc ở Ấn ðộ), rất nhiều ñơn thuốc có sử dụng gừng như là một vị thuốc trị các bệnh liên quan ñến ruột, cảm lạnh thông thường và một số bệnh khác. Một vài hợp chất ñược coi như là nguyên nhân gây ra vị cay của gừng. Rất nhiều trong số ñó là những dẫn xuất thế ñơn giản của vòng thơm với ñộ dài mạch có khác nhau.

2

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

Một trong những dẫn xuất quan trọng nhất là Zingreon có công thức phân tử là C11H14O3. Hợp chất này không cho phản ứng với thuốc tử Tollens nhưng có phản ứng dương tính với FeCl3 và 2,4-ñinitrophenylhiñrzin. Brom hóa Zingeron bằng dung dịch nước brom chỉ thu ñược duy nhất một sản phẩm monobrom. Trong phân tử Zingreon và sản phẩm khử hóa theo Clemmensen ñều có liên kết hiñro liên phân tử (yếu). a) Xác ñịnh công thức cấu tạo của Zingreon dựa trên những dữ kiện ñã cho. b) Zingreon có thể ñược tổng hợp theo sơ ñồ sau:

Hãy xác ñịnh công thức cấu tạo của A. c) Zingreon có thể dễ dàng chuyển hóa thành Gingerol có công thức phân tử C17H26O4, cũng là một hợp chất gây ra vị cay ñược tìm thấy trong cây rễ gừng bằng sơ ñồ sau:

Hãy xác ñịnh công thức cấu tạo của B và Gingerol.

Bài 4 (-)-Atractyligenin là một hợp chất hoạt ñộng sinh học ñược cô lập từ cây Thistle chết chóc, một loại cây có hoa ñộc có thể tìm thấy ở Scotland. Người Zulu dùng nó ñể chữa bệnh nhưng thường gây hiểm họa chết người.

(-)-Atractyligenin

3

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

ðể có thể tạo một hợp chất tương ñương có ñộc tính kém hơn, nay ñã có nhiều phương pháp tổng hợp hóa học:

Xác ñịnh cấu trúc của các hợp chất B,C , D, E, G, H, I. Biết I có chứa nhóm cacbonyl.

Bài 5 Sự phát triển của các loại dược phẩm mới phụ thuộc chủ yếu vào tổng hợp hữu cơ. Phương pháp chỉnh lại phân tử (fine-tuning) ñược sử dụng ñể có thể nhận ñược các tính chất như mong muốn. Sau ñây là qúa trình tổng hợp thuốc gây mê cục bộ proparacaine (hay còn ñược gọi là proxymetacaine), chất này ñược sử dụng ñể ñiều trị các bệnh về mắt.

(Tất cả ñều là sản phẩm chính) Hãy xác ñịnh công thức cấu tạo của các chất A, B, C, D, E trong sơ ñồ tổng hợp trên.

Bài 6 Nấm Aspergillus nidulans hay còn gọi là Emericella nidulans, là một trong rất nhiều loại nấm dạng sợi của lớp nấm túi. Nấm Aspergillus nidulans tạo ra hai lacton (este vòng) thơm A và B (C10H10O4) mỗi ñồng phân tan trong dung dịch NaOH lạnh trong nước nhưng không tan trong dung dịch NaHCO3 trong nước. Cả A và B ñều cho màu tím với dung dịch FeCl3 trong

4

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

nước. Phản ứng của A với CH3I có mặt K2CO3 tạo thành C (C11H12O4) mà phổ 1H NMR của nó thấy có chứa ba nhóm metyl không giống nhau, một nhóm liên kết trực tiếp với vòng thơm. Sự tách loại nhóm metyl có chọn lọc của C với BCl3 rồi xử lý kế tiếp trong nước tạo ra D là một ñồng phân mới của A. Phổ 1H NMR của hợp chất D cho thấy rõ sự hiện diện của một nhóm hydroxyl có tạo liên kết hydro nội phân tử.

Hợp chất D ñược tổng hợp như sau: Phenol E ñược metyl hóa (MeI/K2CO3) ñể tạo F(C9H12O2) sau ñó F ñược khử bằng liti kim loại trong amoniac lỏng và 2-metylpropan-2-ol ñể cho một dien ñối xứng và không liên hợp G. Có thể chuyển dien này thành liên hợp bằng phản ứng với KNH2 trong amoniac lỏng rồi xử lý kế tiếp trong nước, qúa trình này chỉ tạo một sản phẩm H. Sự ozon phân H rồi xử lý không khử lế tiếp tạo ra nhiều sản phẩm, trong ñó có xetoeste I. Thực hiện phản ứng Diels – Alder hợp chất H với dimetyl but-2-indioat J tạo thành K (C15H20O6) mà khi ñun nóng sẽ loại eten ñể tạo ra một este thơm L. Thủy phân L trong môi trường bazơ rồi axit hóa dung dịch tạo thành M(C11H12O6) mà khi ñun nóng trong chân không tạo ra N (C11H10O5). Khử N bằng NaBH4 trong dimetylfomamit tạo thành C và một lacton O ñồng phân, O cũng có thể thu ñược nhờ metyl hóa B. Viết công thức cấu trúc của tất cả các hợp chất từ A ñến O.

Bài 7 Một trong những yêu cầu ban ñầu cho sự phát triển các ñiot phát xạ ánh sáng hữu cơ (OLED) là sự tìm kiếm vật liệu phát quang có hiệu quả cao mà có thể là những phân tử nhỏ hoặc những hợp chất cao phân tử. Ví dụ như floren, một biphenyl cầu nối metylen, có hiệu suất lượng tử huỳnh quang cao hơn biphenyl. Nhiều dẫn xuất floren ñã ñược phát triển, chúng có tiềm năng ứng dụng trong công nghệ màn hình phẳng. ðể tránh sự tương tác giữa các phân tử, các nhóm thế lớn ñược ñưa vào vị

5

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

trí C9 của fluoren. Một ví dụ của trường hợp này là hợp chất C, một phát minh về vật liệu phát xạ ánh sáng xanh có hiệu quả cao rất thú vị và bổ ích. Dưới ñây là giản ñồ tổng hợp chất này.

Bài 8 Năm 1981, S. Itsuno và các cộng sự của ông là những người ñầu tiên ñã báo cáo thực hiện thành công thí nghiệm khử xeton tương ứng không có tính quang hoạt thành ancol bậc hai quang hoạt bằng cách sử dụng hỗn hợp ñồi xứng của amino ancol và phức của BH3 trong THF với một hiệu suất rất cao. Vài năm sau ñó, E.J.Corey ñã chỉ ra ñược rằng phản ứng giữa amino ancol và BH3 trong THF dẫn tới sự tạo thành các oxazaborolidin. Chất này có tác dụng xúc tác chọn lọc lập thể và làm tăng nhanh tốc ñộ phản ứng trong sự có mặt của BH3 trong THF. Phản ứng khử tổng hợp bất ñối chọn lọc xeton này ñược gọi là phản ứng Corey - Bakishi - Shibata.

Từ ancol quang hoạt trên, người ta thực hiện một chuỗi phản ứng như sau:

Biết rằng A có công thức phân tử là C8H6OCl2, C có công thức phân tử là C8H9NO2 và B có cấu hình tuyệt ñối giống A. Xác ñịnh công thức cấu tạo của A, B, C (chú ý hóa lập thể). Giải thích sự hình thành các sản phẩm B và C.

6

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

Bài 9 Năm 1966 Saturo Masamune ñã thực hiện một chuỗi phản ứng xuất phát từ sản phẩm cộng anhiñrit maleic vào xiclooctatetraen. Cấu trúc của sản phẩm cuối này ñã ñược xác ñịnh chắc chắn nhưng Masamune vẫn chưa biết nên ñặt tên cho nó là gì. Trong một lần ñi uống cafe cùng các ñồng sự, Masamune nhìn thấy một giỏ trái cây ở trên bàn có hình dạng rất giống với hợp chất mình ñã tổng hợp ñược, ông bèn ñặt tên cho nó là basketen (xuất phát từ basket - cái giỏ). Hợp chất mà Masamune ñã tìm ra có thể tổng hợp như sau: từ sản phẩm của anhiñrit maleic và xiclooctatetraen, chiếu xạ tử ngoại hợp chất cộng trên tạo ra anhiñrit A. Thủy phân anhiñrit A bằng Na2CO3 sau ñó trung hòa bằng HCl thu ñược một hợp chất B, trong B tồn tại liên kết hiñro nội phân tử. Dưới tác dụng của chì tetraaxetat Pb(OAc)4 chất B biến ñổi thành một hiñrocarbon vòng. Quá trình trên có thể tóm tắt trong sơ ñồ sau: O O O

O to

hv

O

A

i) Na 2CO3

B

Pb(OAc)4

ii) HCl

O

a) Hiñro hóa hiñrocacbon nhờ xúc tác Lindlar thu ñược một hiñrocarbon mới có tên 1,1' bishomocuban. Hãy vẽ cấu trúc phân tử của hiñrocarbon mới này . b) Xác ñịnh cấu trúc của các chất A và B.

7

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

Bài 10 Antihistamine (kháng histamin) ñược sử dụng ñể làm giảm ảnh hưởng của các tác ñộng dị ứng trên cơ thể. Dược chất fexofenañin (fexofenadine) ñược dùng ñể chữa chứng hắt hơi, nhảy mũi và ngứa mắt do dị ứng phấn hoa, mà không gây buồn ngủ. Fexofenañin ñược bán trên thị trường như một loại muối hiñro clorua. Cho sơ ñồ tổng hợp và cấu trúc kèm theo của fexofenañin như sau: O CN

MeI MeONa

A

MeI

Cl B

Cl

C

AlCl3

NaBH4

D COOH

HO NH H3C

O O

RMgBr

E

i) RMgBr ii) HCl

F

D

G

HCl

N

to

R

OH R

f exof enadine

Cho biết rằng: -

Công thức phân tử của A là C9H9N

-

Công thức phân tử của B là C10H11N

-

Công thức phân tử của C là C14H16ClNO

-

Công thức phân tử của D là C14H18ClNO

-

Công thức phân tử của E là C6H10NOR (R = gốc hiñrocacbon)

-

Công thức phân tử của F là C6H11NOR2

-

Công thức phân tử của G là C20H28N2O2R2

Dựa trên các dữ kiện ñã cho, hãy xác ñịnh công thức cấu tạo của các chất từ A → G trong sơ ñồ tổng hợp ñã cho.

8

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

Bài 11 Vào tháng 9/2004, công ty dược phẩm Sanofi-Synthelabo ñã giới thiệu một hợp chất có khả năng chống lại bệnh béo phì và chứng nghiện thuốc lá. Cấu trúc của dược chất rimonabant (ñã ñược bán với tên thương mại là Acomplia) ñã ñược ñưa ra sau ñây cùng với sơ ñồ tổng hợp của nó.

Biết rằng B có công thức phân tử là C9H8ClO-Li+ Hãy xác ñịnh công thức cấu tạo của các chất A, B, C, D, E, F trong sơ ñồ tổng hợp trên.

Bài 12 Urushiol là một nhóm các chất lỏng màu vàng với nhiệt ñộ sôi cỡ 200-210oC, là hoạt chất chính trong cây sồi ñộc và cây sơn ñộc. Chúng làm cho da nổi mụn và trở nên ngứa khi tiếp xúc với khí trời. Sử dụng các thông tin sau ñây ñể xác ñịnh cấu trúc của urushiol C21H34O2, một chất trong số họ chất này. Urushiol ñựơc metyl hóa và sau ñó ozon phân ñể cho hai hợp chất như sơ ñồ dưới ñây:

9

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

MeI

Urushiol

C 23 H38O 2

NaOH

i) O 3, CH 2Cl2 ii) Zn, H2O

CH3(CH 2) 5CHO

A (C 16 H24O 3)

Sự tổng hợp andehit A ñược tiến hành qua sơ ñồ sau: xử lý metoxybenzen bằng axit sunfuric bốc khói sau ñó tiến hành nitro hóa bằng axit nitric ñặc trong sự có mặt của axit sunfuric ñặc cho hợp chất B (C7H7NSO6). ðun nóng B trong dung dịch axit cho hợp chất C (C7H7NO3). Cho chất C phản ứng với Zn trong HCl rồi sau ñó thêm vào NaNO2 trong môi trường axit sau ñó ñun nóng cho hợp chất D (C7H8O2). Cho chất D phản ứng CO2 và KHCO3 ở áp suất cao (phản ứng Kolbe) dẫn tới chất E (C8H8O4). Chất này phản ứng với CH3I và NaOH cho chất F (C9H10O4). Khử chất F bằng LiAlH4 và sau ñó tiếp tục oxi hóa bằng MnO2 cho hợp chất G (C9H10O3). Tiến hành phản ứng Wittig của chất G với chất C6H5CH2O(CH2)6C-H–P+(C6H5)3 cho hợp chất không no H (C23H30O3). Hiñro hóa chất H bằng hiñro với xúc tác Pd cho chất I (C16H26O3). Oxi hóa chất này bằng PCC cho anñehit A. Viết công thức cấu tạo các chất từ B ñến I và viết công thức cấu tạo của urushiol.

Bài 13 Pseudoephedrin (thường viết tắt là PSE) là một amin có khả năng kích thích thần

OH

kinh giao cảm, thường gặp trong các loại thuốc chống cảm thông dụng, nó có

NHCH3

công thức cấu tạo như sau: a) Vẽ công thức chiếu Newman và công thức chiếu Fischer của pseudoephedrin. b) ðun nóng pseuoephedrine với KMnO4 trong ñiều kiện nhẹ nhàng ñược methcanthinon là một chất kích thích, có thể gây nghiện. Xác ñịnh cấu trúc lập thể của methcanthinon. OH KMnO4 / H + NHCH 3

to

ðun nóng methcanthinon với LiAlH4 thu ñược chất A. Chất này có công thức phân tử giống và có nhiệt ñộ sôi khác so với pseudoephedrin. Hãy xác ñịnh cấu trúc lập thể của A và giải thích quá trình tạo thành A từ methcanthinon.

10

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

Bài 14 ðiclofenac là một hóa chất phi steroit rất quan trọng, có tác dụng chống viêm và giảm ñau. Nó còn ñược dùng ñể ñiều trị ñau bụng kinh. Là thành phần chính trong rất nhiều các loại dược phẩm thương mại (Ví dụ: Voltaren). Tên gọi có nguồn gốc từ tên hóa học là axit 2-(2,6-ñicloanilino) phenylaxetic. Cấu trúc của tác nhân hoạt ñộng chỉ ra rằng chất này là một dẫn xuất thế vòng thơm của axit axetic thế. Quá trình tổng hợp chất này từ anilin ñược biết như sau:

Ta có thể ñược biết thêm một số thông tin sau ñể bổ sung cho qúa trình tổng hợp: -

B là sản phẩm mononitro hóa

-

Trong bước chuyển B → C thì hai nguyên tử hydro ñã bị thay thế

-

Chất H có cùng loại nhóm chức với chất A.

-

Phản ứng H → I là một qúa trình nội phân tử.

-

Phản ứng E → F và I → sản phẩm cuối cùng có chung một cơ chế

Trả lời các câu hỏi sau: a) Viết CTCT các chất từ A ñến I. b) Vị trí nào ở vòng benzen bị thế? c) A và H thuộc loại hợp chất nào?

11

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

Bài 15 Captodiame là một loại thuốc giảm ñau và an thần, ñược tạo nên từ một tổng hợp nhiều giai ñoạn. Giai ñoạn cuối của quá trình tổng hợp là sự kết hợp của hai hợp chất G và H dưới tác dụng của bazơ. G

+

B-

H

Captodiame

G ñược tổng hợp từ etilen oxit và ñimetylamin qua hai giai ñoạn: +

O

SOCl2

I

HNMe 2

G C 4H 10NCl

C 4H 11NO

Còn việc tổng hợp H ñược xuất phát từ chất ñầu là benzen thiol: SH C 6H5COCl

C 4H9Cl

J C 10H 14 S

Na2 CO3

AlCl3

NaBH 4

K C 17H 18 SO

L C 17H 20SO

SOCl2 NH 2

H 2O H C 17H 20S2

-

S

OH (-CH4 N 2O)

+

N

NH2

M C 17H 19 SCl

S

Dựa trên các dữ kiện ñã cho hãy xác ñịnh cấu trúc các chất từ G → M, tác nhân phản ứng N.

Bài 16 Hợp chất bixiclic C (81,82 % C; 6,06 % H) là một hợp chất trung gian trong quá trình tổng hợp các ñồng phân E và K. Quá trình tổng hợp C như sau:

COOEt

Cl +

COOEt

EtONa EtOH

A

i) NaOH/H2O ii) H+, H 2 O

B

i) PCl3 ii) AlCl3

C

iii) to

12

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

ðể tổng hợp hai ñồng phân E và K người ta tổng hợp theo cách sau:

a) Xác ñịnh công thức cấu tạo của các chất A, B, C, D, E, F, G, H, K. b) E tham gia một phản ứng ít gặp ở hiñrocarbon: phản ứng với NaNH2 thu ñựơc một muối

rắn chứa natri và anion L. Xác ñịnh xem L có tính thơm hay không? c) Từ hợp chất E thì epoxit ñược hình thành khi cho phản ứng với MCPBA (axit m-

clopebenzoic) sau ñó chất này nhanh chóng chuyển thành ñiol N bằng NaOH. Viết các ñồng phân lập thể có thể có ở N và xác ñịnh cấu hình tuyệt ñối ở các trung tâm bất ñối. Cho biết mối quan hệ giữa các ñồng phân này.

Bài 17 Guaiol (C15H26O) là một ancol rắn ở trạng thái tinh thể có cấu trúc terpen. Ancol này ñược phân lập từ tinh dầu cây gỗ Bulnesia, một loại cây có thể tìm thấy ở khu vực biên giới Argentina - Bolivia - Paraguay. Khi ñehiñrat hóa guaiol bằng lưu huỳnh thì thu ñược một hiñrocacbon thơm màu xanh da trời không chứa vòng benzen X (C15H18). Khi hòa tan hiñrocacbon thơm này vào axit sunfuric ñặc thì màu xanh biến mất. Cho nước vào dung dịch này thì X ñược phục hồi nguyên dạng. Rất khó ñể hiñro hóa guaiol bằng hiñro có xúc tác. Qua một loạt các chuyển hóa dưới ñây ta nhận ñược một dẫn xuất của naphtalen (A là sản phẩm duy nhất của quá trình ozon phân).

13

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

a) Xác ñịnh cấu trúc của guaiol và X nếu biết trong phân tử guaiol thì nhóm hiñroxyl gắn với nguyên tử cacbon bậc ba exocyclic của hệ vòng. b) Giải thích màu xanh da trời của X và nêu lý do nó bị mất màu trong dung dịch axit sunfuric ñặc. c) Xác ñịnh CTCT A, B và giải thích sự tạo thành A. d) Có bao nhiêu mảnh isopren trong chất X.

Bài 18 Dù là tinh dầu có tác dụng và lợi ích rất lớn với sức khỏe con người nhưng không phải là tất cả các loại tinh dầu trên thế giới ñều có thể sử dụng ñược, có một số loại tinh dầu có ñặc tính có thể gây ñộc tố cho người sử dụng. Cỏ Thuja là loại cỏ thuộc loài tùng bách ñược tìm thấy nhiều ở Bắc Mĩ và ðông Á (xem hình minh họa), tinh dầu của loại cỏ này có những sự nghiên cứu về khoa học rất phức tạp, nó là tác nhân gây sảy thai rất mạnh và cũng là chất ñộc ñối với thần kinh. Carvotanaxeton trong tinh dầu Thuja là một terpin có công thức phân tử C10H16O không phản ứng với thuốc thử Tollens nhưng làm mất màu nhanh dung dịch KMnO4 (loãng, lạnh), phản ứng ñược với hiñroxylamin tạo ra sản phẩm kết tinh. Khi khử carvotanaxeton người ta thu ñược carvomenton (C10H18O) và carvomentol (C10H20O). Carvomenton phản ứng ñược với hiñroxylamin nhưng không phản ứng ñược với dung dịch KMnO4 (loãng, lạnh) còn carvomentol thì không phản ứng ñược với hiñroxylamin lẫn KMnO4 (loãng, lạnh) nhưng lại tác

14

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

dụng ñược với axit sunfocromic. Trong một bài thí nghiệm oxi hóa carvotanaxeton với hai nhóm sinh viên ñồng thời thực hiện trong các ñiều kiện khác nhiệt ñộ khác nhau thì nhóm thứ nhất thu ñược sản phẩm chính là axit 2,4-isopropylbutañioic và axit 2-oxopropanoic. Trong khi ñó nhóm thứ hai lại thu ñược sản phẩm chính là 3-isopropylpentanñioic và axit axetic. Hãy xác ñịnh cấu tạo của carvotanaxeton, carvomenton và carvomentol.

Bài 19 Từ nhựa thông người ta tách ñược một monoterpen bixiclic là xabinen (sabinene) có công thức phân tử C10H16 với cấu trúc nền là hệ thống một vòng xiclopropanngưng tụ với một vòng xiclopentan. Xabinen là một trong những hóa chất góp phần tạo nên mùi thơm của hạt tiêu ñen và cũng là một thành phần chính trong carốt thuộc loại dầu (carrot seed oil). Từ chất ñầu là xabinen, người ta thực hiện một chuỗi chuyển hóa theo sơ ñồ như sau:

Hãy xác ñịnh công thức cấu tạo của các chất từ X1 → X7. Cho biết phản ứng oxi hóa của KMnO4 không tạo ra hợp phần xiclopropanon và phân tử X1 có 9 nguyên tử carbon.

Bài 20 Toluen (A) phản ứng nitro hóa với HNO3/H2SO4 thu ñược hỗn hợp các ñồng phân Bx. Từ hỗn hợp này, sản phẩm para B ñược tách riêng ra. Cho một nửa lượng chất B phản ứng với một ñương lượng sunfuryl clorua cùng một lượng nhỏ azo bis-isobutylnitrin (AIBN) làm chất tạo gốc thu ñược hợp chất C có khối lượng phân tử 171,5 ñv.C. Chất C ñược chuyển hóa với triphenyl

15

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

photphin cho muối photphonium D. Kế tiếp, cho D phản ứng với n-BuLi thu ñược chất ylid E. Một nửa lượng chất B còn lại ñược chuyển hóa với hai ñương lượng sunfuryl clorua cùng một lượng nhỏ AIBN thu ñược hợp chất F có khối lượng phân tử bằng 206 ñv.C. Khi có mặt axit mạnh, F chuyển thành G và giải phóng khí mùi hắc. Chất G có thể bị oxi hóa tiếp theo bằng thuốc thử Tollens. E và G tham gia phản ứng Wittig thu ñược H, trong các ñiều kiện thuận lợi ñã cho sự tạo thành ñồng phân dạng cis. ðồng phân này bị chiếu xạ bởi cường ñộ mạnh ñể thực hiện phản ứng ñóng vòng oxi hóa cho hợp chất I có công thức thực nghiệm là C14H8N2O4. I bị khử bằng Fe trong HCl cho J. Tại 5oC, J phản ứng với NaNO2 trong dung dịch axit tạo thành muối ñiazoni. Tiếp theo thêm CuCl vào thu ñược chất K. K ñược chuyển hóa với Mg trong ete cho L, L phản ứng với HCHO tạo thành M, M phản ứng với HBr trong môi trường axit mạnh là H2SO4 cho hợp chất N có công thức thực nghiệm là C16H12Br2. Trong môi trường bazơ, N phản ứng với O cho hợp chất P và hai phân tử HBr. Công thức cấu tạo của O:

P ñược xử lí với H2O2 dư cho Q. Nhiệt phân Q ở nhiệt ñộ cao trong chân không tạo ra hợp chất X và giải phóng khí SO2. X có khối lượng phân tử là 308 ñv.C và chỉ chứa các nguyên tố cacbon và hiñro. Xác ñịnh công thức cấu tạo các chất ñược kí hiệu bằng các chữ cái và viết các phương trình phản ứng ñã xảy ra.

Bài 21 Trong lá cây thuốc lá có các ankaloit là hoạt chất, trong ñó ankaloit chính là nicotin (khoảng 10 - 16% ở thuốc lá và 16% ở thuốc lào). Nó ở trong cây thuốc lá dưới dạng muối kết hợp với axit limonic. Nicotin là chất lỏng như dầu, không màu, sôi ở 247 ñộ C, hóa nâu nhanh chóng trong không khí do bị oxi hóa, nó dễ bay hơi gây ra mùi của thuốc lá, dễ tan trong ước, dung dịch có tính bazơ mạnh. Nicotin là một ancaloit rất ñộc, chỉ có vài mg cũng gây nhức ñầu, ói mửa, với lượng lớn hơn nó kìm hãm hoạt ñộng của hệ thần kinh, làm ngưng hô hấp, tê liệt hoạt ñộng

16

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

của tim, do ñó không nên hút thuốc lá. Một số kết qủa ñiều tra cho thấy rằng những người nghiện thuốc lá ñều bị nám phổi, một số ñáng kể bị ung thư phổi và dẫn ñến tử vong. Nicotin trong thuốc lá có thể ñược tổng hợp từ sơ ñồ sau:

Xác ñịnh công thức cấu tạo của các chất F, G, H, I, K, L, M, N, P và nicotin trong sơ ñồ trên.

Bài 22 Charles John Pedersen (1904 - 1989) là nhà hóa học người Mĩ gốc Nhật, ñã dành ñược giải Nobel Hóa học cùng Donald Cram vào năm 1987 cho sự ñóng góp của họ vào hóa học siêu phân tử. Năm 1967, Pedersen ñã khám phá ra các ete vòng, ñặc biệt là những ete vương miện (crown) có khả năng tạo phức chất với các ion kim loại kiềm. Với ñặc tính của những ete này là khả năng tạo liên kết với các kim loại kiềm tùy thuộc vào bán kính của các ion nên một ứng dụng của chúng là ñược dùng ñể tách các ion kim loại kiềm ra khỏi hỗn hợp. Pedersen và Cram ñã thực hiện một sơ ñồ tổng hợp ñi từ catechol:

Hãy xác ñịnh công thức cấu tạo của các chất A, B, C, X, Y trong sơ ñồ tổng hợp trên.

17

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

Bài 23 Anastrozole C17H19N5 có tên thương mại là Arimidex, là một loại thuốc ñược sử dụng làm tá dược trị liệu sau giải phẫu hay ñiều trị bệnh ung thư vú ở phụ nữ. Anastrozole có thể ñược tổng hợp từ 3,5-bis(brommetyl)toluen theo sơ ñồ như sau: Na + N N N KCN Br

Br

MeI (d−) A

CH 2Cl2

NaH, to

B

NBS (1 : 1) (PhCO) 2O 2

C

D (Anastrozole)

Hãy xác ñịnh công thức cấu tạo của các chất A, B, C, D trong sơ ñồ chuyển hóa trên. Cho biết cơ chế của phản ứng chuyển C thành D.

Bài 24 Coca là một cây nhỡ, cao khoảng 2 - 4m, lá mọc so le, có cuống ngắn, có hai lá kèm nhỏ biến ñổi thành gai. Phiến lá nguyên, hình bầu dục; hai bên gân giữa có hai ñường cong lồi (gân giả), tương ứng với hai nếp gấp của lá trong chồi. Hoa nhỏ, mọc ñơn hoặc tập trung 3 - 4 cái thành xim ở kẽ lá. Hoa lưỡng tính, năm lá ñài màu xanh, tràng 5 cánh màu vàng nhạt, 10 nhị, bầu 3 ô có 3 vòi rời nhau, hai ô của bầu lép ñi, ô thứ ba ñựng 1 - 2 noãn ñảo. Hoa nở rộ vào tháng 3 và tháng 4. Trong cây coca có nhiều ankaloit, nổi tiếng nhất trong ñó là cocain với công thức cấu tạo như sau:

18

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

Ancaloit tropan, như atropin, hyosxiamin hay cocain ñều là este của axit thơm với các tropanol. Khung cơ bản cấu trúc của các tropanol là tropan, một amin bixiclo, có tên IUPAC là 8-metyl-8aza-bixiclo[3.2.1]octan:

Sự cắt mạch hyosxiamin cho 3-tropanol và axit-(S)-tropic. Từ sự phân tích cấu trúc của axit tropic người ta thu ñược các dữ liệu sau: -

Axit tropic dễ bị oxy hóa bằng K2Cr2O7/H2SO4.

- Axit hydrotropic ñược tổng hợp từ axit tropc theo sơ ñồ:

Sự phân tích nguyên tố của axit hydrotropic cho kết qủa là 72,0 % C; 6,67 % H và phần còn lại là O. Sự oxy hóa 3-tropanol cho tropinon, cấu trúc của nó lần ñầu tiên ñược xác ñịnh bởi Robert Robinson năm 1917 theo sơ ñồ dưới ñây:

Phản ứng của amin bậc ba tropinon với benzyl bromua cho ra hai muối amoni bậc 4 A và B. Sự oxy hóa tropinon bằng CrO3 trong axit H2SO4 ñặc nóng cho axit tropinic (C8H13O4N). Axit tropinic cho ñiểm cân bằng trung tính ở 94 ± 1, không phản ứng với Br2 trong CCl4 và vẫn chứa nhóm chức amin bậc 3. Nếu sử dụng ñimetyleste của axit-3-oxopentanoic thay cho propanon trong sự tổng hợp tropinon của Robinson thì nhận ñược ñieste tương ứng của tropinon C như là một chất trung gian trong sự tổng hợp khung cấu trúc cocain. Sơ ñồ dưới ñây chỉ ra một con ñường tổng hợp cocain.

19

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

a) Hãy cho biết công thức cấu tạo của axit hiñrotropic, axit tropic. Vẽ cấu trúc của axit-(S)tropic và hyosxiamin. b) Xây dựng cơ chế của phản ứng giữa andehit sucxinic với một mol metylamin sinh ra imin (phản ứng xảy ra trong ñiều kiện axit yếu) và phản ứng của imin với enol của propanon (axeton) sinh ra bazơ Mannich. c) Xác ñịnh công thức cấu tạo của A, B, D, E, F, X. d) Cocain thiên nhiên có cấu trúc như sau:

Xác ñịnh cấu hình R-S của các tâm bất ñối.

Bài 25 François Auguste Victor Grignard (1871 - 1935) từng là giáo sư hóa học của ðại học Lyon (Pháp), ông là người ñầu tiên nghiên cứu sâu và ứng dụng những hợp chất cơ magie vào tổng hợp hữu cơ. Chính nhờ những ứng dụng to lớn của loại hợp chất phức hợp này mà ông ñược nhận giải thưởng Nobel hóa học và tên tuổi của ông ñược ghi danh bởi việc ñược dùng ñể ñặt tên chung cho những hợp chất cơ magie mà ông ñã phát hiện Grignard reagent (Tác nhân Grignard). Hợp chất này thường ñược tổng hợp bằng cách cho phoi Mg tác dụng với các dẫn xuất halogen trong ete.

20

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

Hợp chất Grignard có thể phản ứng với các hợp chất carbonyl α,β không no tạo thành các sản phẩm cộng 1,2 và 1,4 như butañien-1,3 với các tác nhân electrophile. Sự cạnh tranh giữa phản ứng cộng 1,2 và cộng 1,4 chịu sự chi phối rất mạnh của hiệu ứng không gian. Hãy xác ñịnh cấu trúc của các chất trong chuỗi phản ứng sau:

Trình bày cụ thể các bước tạo thành sản phẩm.

Bài 26 Patchoulol hay ancol patchouli (C15H26O) là một terpen ñược trích ra từ patchouli - một loại thảo mộc của họ bạc hà. Loại thảo mộc này ñược tìm thấy nhiều các quốc gia vùng Caribe hoặc ở châu Á, ñặc biệt là Trung Quốc, Ấn ðộ, Inñonesia,... Patchoulol có mùi hương rất nồng và mạnh, nó ñược sử dụng ñể làm nước hoa từ nhiều thế kỉ trước cho ñến tận bây giờ. Năm 1984, nhà khoa học người Nhật Bản Yamda K cùng các ñồng sự ñã công bố trên tạp chí Tetrahedron công trình tổng hợp patchoulol từ các hợp chất hữu cơ ñơn giản. Một phần trong quy trình tổng hợp patchoulol ñược tóm tắt trong sơ ñồ sau ñây (sản phẩm cuối là một tiền chất của patchoulol).

21

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

Hãy dự ñoán các sản phẩm trung gian, tác nhân phản ứng (còn thiếu ở bước cuối cùng).

Bài 27 Các hợp chất vòng liên hợp ñơn giản có số electron π thỏa mãn quy tắc Hückel thì việc giải thích tính chất thơm không quá phức tạp, tuy nhiên với những hợp chất ngưng tụ mà có số electron π không

thỏa mãn quy tắc Hückel nhưng vẫn có tính thơm thì việc giải thích tính chất thơm phải theo hướng khác. Cụ thể vòng ngưng tụ nào ñược tổ hợp từ những vòng ñơn với số electron π thỏa mãn kπ = 4n +

2, tạo thành hệ vòng kín thì hợp chất ñó là thơm, không phụ thuộc vào tổng số electron π trong cả hợp chất. Ví dụ trong trường hợp koronen (coronene). Hợp chất này có thể ñược xem như tạo nên bởi hai hệ vòng 18 electron và 6 electron, ñều là những hệ vòng thơm có số electron π thỏa mãn quy tắc Hückel nên koronen là một hệ thơm. Koronen có thể tổng hợp từ m-xilen qua một chuỗi phản ứng như sau:

B là sản phẩm của phản ứng sau:

Xác ñịnh cấu trúc của các chất B, C, D, E, F trong chuỗi phản ứng.

22

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

Bài 28 Cho 2 - cacbetoxixixlopentanon phản ứng với 1,3 - ñibrompropan khi có mặt NaH trong DMF. Sản phẩm A nhận ñược ñược ñun nóng với một ñương lượng NaH trong hỗn hợp benzen - DMF cho phép thu ñược dẫn xuất bixiclic B C11H16O3. B chịu tác dụng của etanñithiol khi có mặt BF3 và Ni Raney trong metanol ñể hình thành sản phẩm C. Xà phòng hóa C bằng NaOH sau ñó thủy phân rồi xử lý với thionyl clorua và cuối cùng bằng NaN3 trong axeton. ðun hồi lưu hỗn hợp trên khi có mặt vết axit H+ sẽ thu ñược D C8H15N. Bằng tác dụng của fomandehit trong axit fomic ở 100oC D chuyển thành E. Sau khi xử lý E bằng metyl ioñua, sau ñó bằng Ag2O trong nước, ñun sản phẩm thu ñược ở 200oC khi có mặt 1,3 – ñiphenylisobenzofuran người ta sẽ nhận ñược hai ñồng phân C28H26O là (I) và (II) với hiệu suất thấp.

Bài 29 Reserpin là một ankaloit ñược cô lập lần ñầu tiên vào năm 1952 từ rễ khô của một loại cây chữa ñược nọc ñộc của rắn. Reserpin ñược sử dụng ñể ñiều chế các dược phẩm chữa bệnh huyết áp cao hay chữa bệnh trầm cảm, tuy nhiên nó cũng ñược sử dụng ñể chế tạo các loại ma túy rất nguy hiểm, bởi vậy nên trong một thời gian nó ñã bị cấm ở Vương quốc Anh. Cách ñây gần một nửa thế kỉ, nhà hóa học người Mĩ Robert Burns Woodward (1917 - 1979), người ñã dành ñược giải thưởng Nobel Hóa học vào năm 1965 ñã thực hiện thành công tổng hợp toàn phần reserpin. Một số giai ñoạn ñầu của tổng hợp này ñược trình bày như sơ ñồ dưới ñây.

Hãy viết công thức cấu tạo và xác ñịnh hóa lập thể của các chất A, B, C, D trong chuỗi phản ứng trên. Cho biết rằng phản ứng khử hóa A có chọn lọc lập thể và khi ñun nóng B với Ac2O sẽ tạo ra

23

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

lacton với hiệu suất cao. ðể biết thêm về quá trình tổng hợp reserpin của Woodward, chúng ta có thể tìm hiểu tiếp một giai ñoạn khác trong quá trình tổng hợp toàn phần. NH2 O H

i) CH 2N 2

H HOOC

OH OCH3

ii) Ac2 O

H3 CO

i) HIO4

E

ii) CH 2N 2

N H

F

G

NaBH4 MeOH

H

iii) OsO4

Hãy xác ñịnh cấu trúc của E, F, G, H (không cần quan tâm ñến hóa lập thể).

Bài 30 Ankaloit (alkaloid) là những amin hữu cơ chứa dị vòng nitơ có nguồn gốc thiên nhiên. Các Ankaloit thường ñược tìm thấy ở các loài thực vật, ñôi khi là ở cả ñộng vật và nấm. Nhiều loại trong số chúng có khả năng gây ra những tác ñộng dược lí học lên cơ thể người và ñộng vật, ñặc biệt là hệ thần kinh. Với một lượng nhỏ có ankaloit là chất ñộc gây chết người nhưng lại có khi nó là thần dược trị bệnh ñặc hiệu. Những ankaloit có chứa hệ vòng piroliziñin ñược gọi với tên chung là ankaloit piroliziñin. Retronexin (retronecine) - một pheromon của côn trùng là một trong số khoảng hơn 100 ankaloit piroliziñin ñã ñược phát hiện. Nó ñược phân lập lần ñầu tiên vào năm 1909, nhưng phải mất hơn một nửa thế kỉ người ta mới tổng hợp nhân tạo ñược retronexin bằng con ñường hóa học (1962). EtOOC

H N

COOEt

EtOOC COOEt

A C 16 H27O 8N

Na

NaOEt

B C14H 21O7 N

i) HCl ii) EtOH/HCl

C C 11 H17O 5N

O

C

i) H 2O/OH- , t o

O

NaBH4

N COOEt

ii) HCl

E

BrCH 2COOEt Na 2CO3

F C 10 H15O 4N

KOEt

D

OH COOEt H F N G

24

O

H2 Pt, t o

H C 10 H17O 4N

i) H 2O/OH- , t o ii) HCl

I

i) EtOH/H

C 8H 11O3 N ii) LiAlH 4 iii) H3 O+

+

OH CH2 OH H N

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

Hãy xác ñịnh công thức cấu tạo của các chất A, B, C, E, F, H, I (không cần quan tâm ñến hóa lập thể của các sản phẩm và các phản ứng).

Bài 31 Cloroquyn (chloroquine) thuộc nhóm p-aminoquinolin ñược sử dụng ñể ñiều chế một trong những dược phẩm phòng chống bệnh sốt rét ñầu tiên trên thế giới. Tuy nhiên do nó gây ra những phản ứng phụ như gây ngứa, nhức mắt, ñau ñầu,... nên ñã dần dần bị thay thế bởi các loại thuốc hiệu quả hơn và ít gây phản ứng phụ. Nó ñược tổng hợp từ m-cloanilin và etilen oxit theo sơ ñồ sau ñây:

Hãy hoàn chỉnh sơ ñồ tổng hợp trên bằng cách chỉ ra công thức cấu tạo của các chất chưa biết.

Bài 32 Từ cổ xưa, con người ñã ưa thích sử dụng các loại dầu thơm tách từ thực vật. Hương thơm mà công chúa, công nương ñến các cô thôn nữ ñều ưa thích là hương thơm của hoa hồng. Các hợp phần chính tạo nên mùi thơm của tinh dầu thực vật, của hoa hồng và các loại hoa khác ñược phân loại dựa trên cấu trúc hóa học là terpen (nếu là hiñrocacbon) hoặc là terpenoit (dẫn xuất chứa oxi của terpen). Dưới ñây là sơ ñồ tổng hợp terpenoit fenchone, một chất lỏng không màu ñược phân lập ñược từ cây thì là và cây ngải ñắng. Fenchone ñược sử dụng nhiều ñể làm hương liệu thực phẩm và làm nước hoa.

25

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

Xác ñịnh các chất và tác nhân còn thiếu trong sơ ñồ tổng hợp này (Có thể có một hay nhiều tác nhân tham gia vào cùng một giai ñoạn chuyển hóa, yêu cầu số tác nhân càng ít càng tốt).

Bài 33 Thuốc nhuộm hay phẩm nhuộm là những hợp chất hữu cơ có màu, có khả năng nhuộm màu các vật liệu như vải, giấy, nhựa, da. Ngoài những nhóm mang màu (quinon, azo, nitro,... ), phẩm nhuộm còn chứa các nhóm trợ màu như OH, NH2... có tác dụng làm tăng màu và tăng tính bám của phẩm vào sợi. Người cổ ñại chiết lấy phẩm nhuộm tự nhiên từ một vài loài thực vật hay ñộng vật biển, nhưng gần như tất cả phẩm nhuộm màu chàm ngày nay ñều ñược sản xuất bằng phương pháp tổng hợp. Người ta tổng hợp một phẩm nhuộm thioinñigo thường dùng ñể nhuộm màu ñỏ cho áo quần ở một số nước châu Âu theo sơ ñồ sau:

Hãy xác ñịnh công thức cấu tạo của các chất A, B, C, K, L. Biết rằng phản ứng giữa ñiazo với Na2S2 là ñể ghép mạch hai phân tử ñiazo với cầu lưu hùynh –S – S – chung và giải phóng N2.

26

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

Bài 34 Trong việc khảo sát hóa thực vật của một loại cây thuốc trị chứng mất trí nhớ ở Trung Quốc thì các nhà khoa học của quốc gia này ñã phân lập ñược hoạt chất chính thể hiện tính chất này là Huperzine A. Hợp chất này còn ñược sử dụng ñể ñiều trị bệnh sốt hay rối loạn ñường máu. Sơ ñồ dưới ñây ñã ñược các nhà hóa học Trung Quốc sử dụng ñể tổng hợp hợp Huperzine A. Hãy xác ñịnh cấu tạo các chất chưa biết trong sơ ñồ.

Bài 35 Axit lysergic ñược biết nhiều ở dạng axit D-lysergic là một tiền chất của họ ancaloit ergoline, nó ñược tổng hợp trong các loài nấm cựa gà và một số loài thực vật. ðietylamit của axit này, ñược biết nhiều dưới cái tên LSD là một loại dược phẩm gây ảo giác mạnh. LSD ñược tổng hợp lần ñầu tiên bởi thiên tài hóa học người Thụy Sĩ Albert Hofmann (1906 – 2008), ông là tác giả của hơn 100 bài báo và công trình nghiên cứu khoa học nổi tiếng và ñược xếp cùng Tim Berners Lee người phát minh ra mạng internet ở vị trí cao nhất trong danh sách 100 thiên tài ñương ñại (do 6 chuyên gia trong lĩnh vực sáng tạo và sáng kiến, từ công-ty tư vấn toàn cầu Creators Synectics công bố vào tháng 10/2007). LSD có ảnh hưởng rất lớn ñối với thế giới trên nhiều lĩnh vực. Axit lysergic thường thu ñược bằng cách thủy phân LSD nhưng cũng có thể ñược tổng hợp trong phòng thí nghiệm qua các chuỗi tổng hợp toàn phần hết sức phức tạp.

27

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!


Trung tâm học liệu box Hóa học Olympiavn Advanced organic chemistry exams Tài liệu ôn thi học sinh giỏi quốc gia môn Hóa học (dành cho học sinh THPT)

Ví dụ như sơ ñồ tổng hợp sau:

Hãy xác ñịnh công thức cấu tạo (không cần quan tâm ñến hóa lập thể) của các chất còn thiếu trong sơ ñồ tổng hợp trên.

28

Tài liệu được biên soạn bởi các thành viên box Hóa học Olympiavn, yêu cầu khi sao lưu tài liệu hãy giữ nguyên biểu tượng của diễn đàn. Những ý kiến đóng góp xin gửi đến hòm thư hoahoc.olympiavn@gmail.com. Xin chân thành cảm ơn!

Xác định cấu trúc