ACCERTAMENTO DI CHIMICA ORGANICA PER I CORSI DI LAUREA IN FARMACIA E
DI INFORMAZIONE SCIENTIFICA DEL FARMACO (I Semestre)
Bari, 15 novembre 2004
Traccia A
1) Vengono qui sotto riportate varie coppie di strutture di risonanza contribuenti.
Individuate, per ciascuna coppia, la struttura più contribuente e spiegate perché.
(a)
H3C
H
H3C
C O
H
H
C O
(b)
H
H
O
C
O
C
H
H
(c) H C O
H
H C O
2) (a) “Anche se una molecola contiene uno stereocentro tetraedrico non vuol dire che
essa debba essere necessariamente chirale” (1) Fornite un esempio che sia di supporto a
tale punto di vista. (2) Può una molecola che possiede un piano di simmetria avere uno
stereocentro tetraedrico situato su quel piano? Fornite un esempio che sia di supporto alla
vostra risposta.
(b) Un fiocco di neve ha un asse C6. Quante volte l’orientazione del fiocco di neve diventa
indistinguibile dall’orientazione iniziale durante una rotazione completa intorno a tale
asse? Di quanti gradi è la rotazione che porta ad una orientazione indistinguibile?
3) La clorurazione radicalica del bromocicloesano porta ad un certo numero di prodotti
monoclorurati. (a) Disegnate (utilizzando i cunei o la “convenzione del punto”) tutti gli
stereoisomeri (trascurando le conformazioni) prodotti in questa reazione. (b) Quali sono
simmetrici, cioè hanno un centro o un piano di simmetria? (c) Quali dovrebbero avere
punti di ebollizione differenti?
4) L’1,2-dibromo-1,2-difeniletano è presente sotto forma di due diastereoisomeri;
descriveteli utilizzando delle proiezioni di Fischer. Questi vengono sottoposti
singolarmente ad una reazione di eliminazione con sodio etossido in etanolo che decorre
con un meccanismo E2. Scrivete quali sono i prodotti formatisi in ciascuna reazione e la
loro stereochimica relativa. Assumete che soltanto un equivalente di HBr venga eliminato
in ciascun caso.
5) (a) La reazione del 3,3-dimetil-1-butino con HCl produce una piccola quantità di 3-cloro2,3-dimetil-1-butene. Spiegate la formazione di tale prodotto.
(b) Prevedete i prodotti delle seguenti reazioni:
O H
H 2O
(1) H
H
CH 2CH3 H (cat.)
(2)
H
O
H
H
CH2CH3
1. OH
2. H
6) Proponete una sintesi del seguente prodotto a partire dal reagente indicato:
OH
H C C H
H3C
H
H
OH
CH 3
1
Traccia B
1) La reazione riportata sotto può essere descritta in termini di reazione acido-base.
Identificate l’acido e la base di Lewis. Identificare, inoltre, lo stato di ibridazione di ciascun
carbonio nella sequenza di reazione.
CH3
+ H 2C CH2
H3C CH 2 CH 2
2) (a) Il 2,3-pentadiene è chirale ma non asimmetrico. Perché? Giustificate la vostra
risposta. (b) Supponiamo di essere stati i primi a isolare un composto nuovo, otticamente
attivo, la cui rotazione specifica è +101°. Il composto isolato è l’isomero R oppure S?
Giustificate la vostra risposta.
3) Gli inositoli sono prodotti naturali che si trovano in molti organismi viventi. (a) Usando la
“convenzione del punto” o i cunei, scrivete tutti gli inositoli possibili di cui è data la formula
generale qui sotto. (b) Quali sono quelli che non possono avere attività ottica?
H OH
HO
H
H
OH
HO
OH
H
H
HO H
4) (a) Quali prodotti si formano e con che meccanismo (sostituzione o eliminazione) nelle
seguenti reazioni?
(1) Metil ioduro e sodio cianuro in etanolo;
(2) 2-bromo-3-metilbutano in etanolo a caldo;
(b) Quali prodotti si ottengono quando il 2-cloro-2-metilpentano va incontro ad
eliminazione E1? Indicare i nomi, la stereochimica e le quantità relative.
5) (a) Quando il trans-2-metilcicloesanolo (A) è sottoposto ad una disidratazione acido
catalizzata, il principale prodotto è l’1-metilcicloesene. Al contrario, quando il trans-1bromo-2-metilcicloesano (B) è sottoposto a deidroalogenazione, il principale prodotto
risulta essere il 3-metilcicloesene. Giustificate queste osservazioni.
CH3
CH3
OH
CH3
HA
calore
A
CH3
Br
B
EtO
EtOH
calore
(b) In presenza di una soluzione acquosa di un acido diluito, l’1-metossicicloesene (un
membro di quella classe di composti chiamati eteri vinilici) è trasformato in cicloesanone.
Suggerite un meccanismo per questa trasformazione.
6) (a) Proponete una sintesi dell’esanale a partire dall’1-esene.
(b) Che prodotto si ottiene trattando l’ (R)-3-metil-1-pentene prima con magnesio perftalato
e poi con H3O+/H2O?
2
Traccia C
1) Il radicale metilico, CH3•, ha un carbonio senza un ottetto esterno di elettroni, ma non è
un acido di Lewis. Date una spiegazione. Qual è lo stato di ibridazione del carbonio in
questo radicale “quasi planare”? Qual è la carica formale su questo carbonio?
2) (a) Esistono 6 isomeri per il dimetilciclobutano. Scrivete i nomi e le loro strutture ed
identificate quelle chirali. (b) Che cosa si intende per eccesso enantiomerico?
3) Il micaminosio è strutturalmente connesso all’antibiotico Magnamycin. Sulla base della
rappresentazione riportata sotto, disegnate la sua conformazione preferita. Assegnate una
configurazione assoluta a ciascun stereocentro.
OH
(H3 C)2N
OH
O
HO
CH3
4) (a) Quali prodotti si ottengono quando il 3-iodo-2-metileptano e l’1-cloro-1metilcicloesano vanno incontro ad eliminazione E1? Indicare i nomi, la stereochimica e le
quantità relative.
(b) Quale reazione SN2 vi aspettereste per ciascuna coppia (1) o (2)? Quale tra le due
reazioni potrebbe avvenire più velocemente in un solvente protico?
( 1) CH3CH 2CH2Cl + CH3CH 2O
oppure
(2) H 3CH2CH2Cl + CH 3CH2OH
5) (a) Suggerite un meccanismo per la seguente trasformazione:
CH3
OH
CH3
H2SO4
CH3
calore
H 3C
H 3C
CH3
(b) Trovate il reagente mancante e suggerite una sua preparazione:
?
Cl
CH 2CH3
6) Proponete una sintesi del 5-nonanolo utilizzando unicamente come materiale di
partenza l’1-pentene ed ogni reagente necessario:
?
OH
3
Traccia D
1) (a) Sistemare i seguenti composti in ordine di decrescente acidità. Quali sono le
corrispondenti basi coniugate?
CH3CH2NH2 , CH3 CH2OH, CH3OCH3 ,H 3CHC CH2 , H3CC CH ,CH 3CH2OH2
(b) Sistemare i seguenti composti in ordine di crescente basicità:
CH 3NH , CH3O , H3CC C , CH3CH2 ,
H 3CHC CH
2) (a) Delineate uno schema per risolvere i due enantiomeri del (±)-2-amminobutano.
Usate ogni reagente necessario.
(b) Le seguenti strutture sono coppie di enantiomeri o sono strutture identiche?
(a)
HO
H3C
H
CH2CH3
H
H3C
Cl
CH2CH3
OH
(b) H
CH3
CH2 CH3
H
H3CH2 C
Cl
CH3
3) La bromurazione radicalica di A, otticamente attivo, produce vari dibromuri, alcuni dei
quali sono otticamente inattivi. Disegnati tutti i possibili prodotti di bromurazione indicando
quelli otticamente attivi. Nelle molecole dissimmetriche assegnate anche la configurazione
assoluta agli stereocentri.
Br
A
H
4) (a) Dovendo trasformare il terz-butil cloruro in 2-metilpropene, quali condizioni
sperimentali scegliereste per favorire l’eliminazione? Se invece voleste trasformare il terzbutil cloruro in terz-butil metil etere, quali condizioni scegliereste al fine di avere la resa più
alta in etere?
(b) Disegnare il profilo energetico relativo alla reazione di eliminazione E2 cui va
incontro il 2-bromo-2,3-dimetilbutano quando trattato con sodio terz-butossido; indicate
anche la natura del prodotto finale. Come si può preparare questo alcolato?
5) (a) Le aloidrine possono essere sintetizzate per trattamento di epossidi con HX.
(1) Come sintetizzereste il 2-clorociclopentanolo a partire dal ciclopentene?
(2) Che stereochimica vi aspettereste per questo prodotto? cis- o trans?
4
(b) La seguente reazione si è rivelata un metodo di preparazione insoddisfacente di A,
perchè il prodotto principale è risultato essere B. Proponete un plausibile meccanismo per
la formazione di B.
OH
CH2
H3C
OH
CH3
H 3C
HBr
A
Br
(in assenza di luce)
H3C
B
O
CH3
6) Assegnate le strutture per A-E:
EtO /EtOH
Br
B (C6H13)3B
H2O2, OH
BH3:THF
A (C6H12)
(prodotto maggioritario)
C (C6H14O)
PCC
CH2Cl2
D
1. MeLi
E
2. H3O
5
Traccia E
1) L’acido mostrato sotto è noto come acido squarico ed è un acido diprotico (pKa1 = 0.5,
pKa2 = 3.5). Studi strutturali indicano che la specie dianionica, ottenuta per perdita di
entrambi i protoni, è altamente simmetrica con lunghezze di legame C-C uguali, come
pure uguali lunghezze di legame C-O. Date una spiegazione plausibile in termini di
risonanza.
O
OH
O
OH
2) (a) Scrivete tutti i possibili stereoisomeri dell’1,3,4-triidrossiciclopentano. (b) Assegnate
la configurazione assoluta (R o S) ai carboni 3 e 4 in ciascun stereoisomero. (c) Indicate
quale stereoisomero è chirale. (d) Indicate se il carbonio 1 può essere considerato uno
stereocentro in ciascun stereoisomero.
3) Quale termine delle seguenti coppie di composti vi aspettereste abbia il più grande
calore di combustione? (a) cis- o trans-1,2-dimetilcicloesano?, (b) cis o trans-1,3dimetilcicloesano?, (c) cis o trans-1,4-dimetilcicloesano? Giustificate le vostre risposte.
Ciascun termine delle precedenti coppie può essere considerata una molecola chirale?
4) (a) Dalla reazione di eliminazione E1 del 3-bromo-2,3-dimetilpentano si formano 3
alcheni. Indicare i loro nomi e le loro percentuali relative. Quali di questi presentano
isomeria geometrica? Giustificate la vostra risposta.
(b) Scrivete il prodotto della seguente reazione indicando la sua stereochimica:
H3C
CH3OH
+ HS
H3CH 2C C Br
50 °C
H
5) (a) Proponete un meccanismo per la seguente trasformazione:
CH3
Ph
C
CH3
C
H
CH 2
TsOH
cat.
Ph
CH3
H3C
CH3
(b) Quali sono i reagenti necessari per realizzare le seguenti trasformazioni?
H3C
OH
H3C
OH
?
?
H3C
SCH 2CH3
H3C
SCH 2CH3
6
6) Assegnate le strutture per A-E:
Metilciclobutano
Br2
h!
A (C5H9Br)
C (C5 H10O) TsCl
EtONa
B (C5H 8)
EtOH, 55 °C
D (C 12H16 SO3)
OH
1. BH3:THF
2. H2O2, OH
E (C5H10 O)
OH
Che relazione di stereoisomeria esiste tra C e E ?
7