ôn thi học sinh giỏi hóa hữu cơ

51
OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1996:
Đôi khi hoá học lập thể của các hợp chất hữu cơ có thể được xác định bằng
cách khảo sát tính chất hóa học đặc trưng của chúng. Cấu tạo của một trong các đồng
phân của axit 5-norbonen-2,3-dicacboxylic, hợp chất X (kí hiệu ~ để chỉ không nêu rõ
hóa học lập thể) được hình thành nhờ các thí nghiệm sau:
COOH
COOH
X
Khi đun nóng X nóng chảy và tách nước để tạo ra hợp chất mới Y. Hợp chất Y
tan chậm trong lượng dư dung dịch nước của NaOH để tạo X1, cùng một sản phẩm
như X tạo thành trong lượng dư dung dịch nước của NaOH. Dung dịch thu được của
X1 trong NaOH được tác dụng với iot, tạo thành các hợp chất có chứa iot. Axit hóa
dung dịch tạo một hỗn hợp hai chất đồng phân triệt quang (tiêu triền hay raxemic) A
và B theo tỉ lệ 3:1. Chuẩn độ 0,3913g hợp chất A với NaOH 0,1000M có mặt
phenolphtalein cần dùng 12,70mL bazơ. Cần cùng một thể tích NaOH 0,1000M
NaOH để chuẩn độ 0,3913g hợp chất B. Khi đun nóng, hợp chất A chuyển chậm
thành hợp chất mới C không chứa iot và có thể phản ứng với nước. Trong cùng điều
kiện, hợp chất B không xảy ra chuyển hóa này nhưng khi đun nóng với axit clohydric
thì chuyển chậm thành A.
Phải viết và cân bằng mọi phương trình phản ứng. Không cần viết cơ chế
phản ứng.
1) Đánh dấu (*) các nguyên tử cacbon phi đối xứng (asymmetric) trong axit 5norbonen-2,3-dicacboxylic.
2) Viết công thức hóa học lập thể của từng đồng phân lập thể có thể có của hợp
chất X và cấu tạo của sản phẩm tách nước nếu có xảy ra.
3) Viết các phương trình phản ứng của một đồng phân lập thể bất kỳ của X và
hợp chất tương ứng Y với lượng dư dung dịch NaOH trong nước.
4) Tính khối lượng mol phân tử của chất A. Viết các phương trình phản ứng từ
X1 đến A.
5) Viết phương trình phản ứng tạo thành C từ A và phản ứng của C với nước.
6) Viết công thức hóa học lập thể của hợp chất X thoả mãn tất cả các dữ kiện đã

cho.
7) Viết các phương trình phản ứng dẫn từ B đến A.
8) A và B có phải là các đồng phân không đối quang (diastereoisomers)?

BÀI GIẢI:
1) Các trung tâm bất đối của X:
*
*

*

COOH

COOH
*
2) Công thức cấu tạo của các đồng phân lập thể của X được ghi ở bên trái, cột
bên phải là cấu tạo của sản phẩm tách nước tương ứng (nếu sản phẩm không
tồn tại có dấu gạch ngang).


52

COOH

OC

COOH

O

OC

O
C

COOH

O
COOH

C
O

COOH

COOH

COOH
COOH

3) Phản ứng của một đồng phân lập thể của X với NaOH:
COONa

COOH

+

+ 2NaOH

2H2O

COONa

COOH

Phản ứng của một đồng phân lập thể của Y với NaOH:
O
C

COONa
O

+ H2O

+ 2NaOH
COONa

C
O

4) MA = 0,3913/(12,7.0,100/1000) = 308 (g/mol-1)
Các phản ứng từ X đến A:
I

COONa
COONa

5) Chuyển hóa A thành C:

I

I2
-NaI

HCl
COONa -NaCl
O

CO

C
O

CO


53

I

COOH
O

O

CO

O

CO

+

HI

CO

Phản ứng của C với nước:

O
O

CO

+

2H2O

OH

CO

OH

COOH
COOH

6) Cấu tạo của X:

COOH

COOH

7) Chuyển hóa B thành A:
I

I

I

+H2O

-H2O
COOH

CO
O

COOH

OH

COOH

8) Không, A và B không phải là các đồng phân không đối quang.
OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1997:
Hợp chất X là một đường ba (tri – saccarit) có chủ yếu trong các thức ăn làm
từ hạt bông. Hợp chất X không phản ứng với dung dịch Benedict cũng như không đối
quang. Sự thuỷ phân xúc tác axit tạo ra ba đường D – hexozơ khác nhau A, B và C.
Tất cả các hợp chất A và B cũng như hợp chất I (xem dưới đây) đều cho cùng một
osazon khi phản ứng với lượng dư phenylhydrazin trong môi trường axit. Hợp chất C

phản ứng với axit nitric tạo thành một hợp chất D không có tính quang hoạt (không
triệt quang). Để thiết lập quan hệ giữa cấu hình giữa D – glyxerandehit và C, chất
đường andehit 4 cacbon (andotetrozơ) trung gian khi bị oxy hóa bởi axit nitric không
tạo thành được một hợp chất meso. Khi A được xử lý bởi axit nitric tạo thành axit
aldaric có tính quang hoạt. Cả A và B đều phản ứng với 5 mol HIO4; A tạo thành 5
mol axit metanoic (axit fomic) và 1 mol metanal (fomandehit), trong khi đó B tạo
thành 4 mol axit metanoic, 1 mol metanal và 1 mol CO2. Cả A và B có liên quan với 1
andotetrozơ, andotetrozơ này là một đồng phân không đối quang (diastereoisomer)

O

CO


54
của chất mà C có tương quan. Sự metyl hóa của X rồi thủy phân kế tiếp tạo thành
2,3,4-tri-O-metyl-D-hexozơ (E) (chuyển hóa từ A); 1,3,4,6-tetra-O-metyl-D-hexozơ
(F) (chuyển hóa từ B) và 2,3,4,6-tetra-O-metyl-D-hexozơ (G) (chuyển hóa từ C).
1) Xác định công thức chiếu Fischer của A, B, C và D.
2) Vẽ đầy đủ công thức chiếu Haworth tương ứng để chỉ rõ kích thước vòng và
hóa học lập thể tuyệt đối của E, F và G.
3) Viết công thức chiếu Haworth của X.
O
C

H

O
C
H

HO

H

HO

H

H
OH
H

OH

H

OH

CH2OH

D-glyxerandehit

CH2OH

I

BÀI GIẢI:
Hợp chất X là một tri-saccarit, không phản ứng với dung dịch thuốc thử
Benedict, không quang hoạt. Điều này cho thấy X là một đường không khử và vì vậy

chỉ có các liên kết axetal và xetal tồn tại ở tất cả các cacbon anome. Trong ba
monosaccarit thì A và B cho cùng một osazon như vậy có hóa học lập thể như nhau
tại C-3; C-4 và C-5 (và C-6). A và B cũng khác với hợp chất I (là D-mannozơ) tuy
cho cùng một osazon và như vậy một trong số đó phải là C-2 epime của D-mannozơ
(là D-glucozơ) và chất kia phải là đường xeton tương ứng ở C-2 (như D-fructozơ)
(Suy luận này được kiểm nhận sau này bằng các phản ứng cắt mạch oxy hóa). Hợp
chất C, sau phản ứng với axit nitric tạo một axit dicacboxylic không quang hoạt là axit
andaric D. Axit andaric như vậy có thể có hai dạng: là AA1 (D) và AA2
Andotetrozơ tạo thành trước C (cũng như trước D) không cho một hợp chất
meso sau phản ứng với axit nitric và như vậy buộc phải là D-threozơ:


55
COOH

CHO
H

H

OH

OH

meso
H

CHO
H

OH
COOH

CH2OH

OH

COOH

CHO

CH2OH

D-glyxerandehit

H

OH

HO

HO

H

H

H

H

OH

OH

doi xung
guong

COOH

CH2OH

D-threoza

Như vậy axit andaric D tạo thành từ C nêu trên là AA1 và như vậy C phải là
D-galactozơ. Hợp chất A phản ứng với 5 mol axit HIO4 để tạo ra 5 mol axit metanoic
(axit fomic) và một mol metanal (fomandehit) cho phép đề nghị A là một andohexozơ
trong khi đó B phản ứng với 5 mol HIO4 tạo được 3 mol axit metanoic, 1 mol metanal
và 1 mol CO2 giúp dự đoán nó là một xetohexozơ.
Các hợp chất A và B có liên hệ với một tetrozơ không giống như C (liên quan
với D –erithreozơ). Tetrozơ liên quan đến A và B vì thế phải có cấu tạo sau đây và A
là D – glucozơ còn B là D – fructozơ.
CHO
H

CHO
H

OH

H

OH
CH2OH

OH

HO

CHO

CH2OH

H

HO

O

H

H

HO

H
H

H

OH

H

OH

HO

H

OH

H

OH

H

CH2OH

A
(D-glucoza)

CH2OH

B
(D-fructoza)

Metyl hóa X rồi thuỷ phân kế tiếp tạo thành E, F và G dưới đây:

OH

OH
CH2OH

C
(D-galactoza)


56
CHO
CH2OH
H

OCH3

H3CO

H

H

OCH3

H

OH

OH

O

H
H

H

OCH3

H

OCH3
H

OCH3

CH2OH

E chuyển hóa từ A
CH2OH
O
CH2OCH3
HO

H
H

OH

O

H

OCH3

OH

CH2OCH3

H
H

OH

H

OCH3

CH2OH

F chuyển hóa từ B
CHO
CH2OCH3
H

OCH3
O

H
H3CO

H

H3CO

H

H
OCH3

H

H

OCH3
H

OH

OH
H

OCH3

CH2OCH3

G chuyển hóa từ C
Trong sự metyl hóa, chỉ các nhóm hydroxyl không tham gia vào sự hình thành
axetal/xetal (hoặc nội phân tử hoặc liên phân tử) mới bị ete hóa. Từ dữ kiện metyl
hóa, chỉ E có hai nhóm hydroxyli tự do có thể liên kết với các cacbohydrat khác. Như

vậy A phải là cacbohydrat trung tâm.
Các kết qủa này chỉ ra rằng trật tự của các monosaccarit trong X là C-A-B
(hay B-A-C)
Nếu: A5 biểu thị dạng furanozơ (vòng 5 cạnh) của cacohydrat A.
A6 biểu thị dạng pyranozơ (vòng 6 cạnh) của cacbohydrat A.


57
B5 biểu thị dạng furanozơ (vòng 5 cạnh) của cacbohydrat B.v.v…
thì saccarit X có thể được biểu thị là C6 – A6 – B5
Một trong 4 cấu tạo khác nhau có thể có của X được cho dưới đây:
B

CH2OH
O

OH

H

H
H

OH

O

H

CH2

C
H

OH

O

H

H

H
H

OH

O

A

Tri-saccarit X

CH2OH

O

OH
H

OH

OH

H

CH2OH

H

B

H

OH

Ghi chú: Bản chất của các liên kết anome là không thiết yếu trong đề bài. Sự
sắp xếp các liên kết của A với B và C cũng có thể được đảo lại (liên kết 1,1’ giữa C và
A và liên kết 1,6 giữa A và B.
OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1997:
Các nhà hóa học của công ty Merck Frosst Cânda ở Montréal đã phát triển một
dược phẩm rất có triển vọng và hữu hiệu để trị bệnh suyễn. Cấu tạo của MK-0476 như
sau.
COOH
CH3
H3C
S

Cl

N

MK-0476

Trong qúa trình kiểm tra, họ phát minh một qúa trình tổng hợp đơn giản và
hiệu qủa, mô tả dưới đây cho sự thiol hóa một phần của MK – 0476 bắt đầu từ este
dietyl A

OH


58
1) Hãy cho biết cấu tạo của các sản phẩm trung gian B – F trong qúa trình tổng
hợp này.
COOC2H5

A

1) LiAlH4
2) H3O+

B

C6H5COCl
Pyridin

1) CH3-SO2Cl/(C2H5)3N

C (C12H14O3)

2) NaCN

D(C12H13O2N

COOC2H5

1) KOH(aq)
2) CH2N2
COOH 1) NaOH(aq)

2) H3O+

G

F(C9H14O3S)

1) CH3-SO2Cl/(C2H5)3N
E
2) CH3COS-Cs+

SH

Một trong những giai đoạn cuối của qúa trình tổng hợp MK – 0476, muối diliti
của thiol axit (G) ở trên được ghép với mạch của phân tử nêu dưới đây:
H3C

O

CH3

S
O

Cl

H3C

OH

O

N

H
1)
- +

CO2-Li+

S Li

2) H+
COOH
CH3
H3C
S

Cl

N

MK-0476
2) Căn cứ trên hóa học lập thể quan sát được của phản ứng trên, gọi tên cơ chế
của qúa trình ghép này?

OH


59
3) Nếu qúa trình phản ứng xảy ra theo cơ chế được đề nghị như trên thì tốc độ
toàn phần (chung) sẽ thay đổi như thế nào nếu nồng độ của cả muối thiolat và
chất nền đều cùng lúc tăng gấp ba?
4) Các nghiên cứu mẫu được tiến hành với việc sử dụng brom etan như là một
chất nền để tối ưu hóa qúa trình ghép nói trên. Vẽ cấu tạo sản phẩm chính của
phản ứng giữa một mol đương lượng brom etan với:
a) G thêm hai mol đương lượng bazơ.
b) G thêm một mol đương lượng bazơ.
5) Qúa trình ghép có thể trở nên phức tạp do sự nhị hợp oxi hóa (dime hóa – oxy
hóa của G)
Viết công thức cấu tạo Lewis, chỉ rõ tất cả các electron không liên kết của sản
phẩm nhị hợp - oxy hóa trên.
BÀI GIẢI:
1) Công thức cấu tạo của các chất:
O

O
CH2O

CH2O

CH2OH

H2C

CH2OH

CH2OH

C

C

B

D
CH2S

CH2OH

C
O

CH2CO2CH3

CH2CO2CH3

E

F

2) SN2: thế nucleophin lưỡng phân tử.
3) v = k[tác nhân][tác chất nucleophin]
Tốc độ chung tùy thuộc vào nồng độ của cả tác nhân lẫn tác chất nucleophin.
Như vậy, gấp ba nồng độ của các chất tham gia phản ứng sẽ dẫn đến tốc độ chung của
phản ứng tăng gấp 9 lần.
4) Với hai đương lượng bazơ:
CH2SCH2CH3

CH2CO2H

Với một đương lượng bazơ:
CH2SH

CH2CO2CH2CH3

5) Công thức Lewis của sản phẩm dime:

N

CH3


60

CH2S

SCH2

H2C

CH2

HO

O

O

OH

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1998:
Nấm Aspergillus nidulans tạo ra hai lacton (este vòng) thơm A và B
(C10H10O4) mỗi đồng phân tan trong dung dịch NaOH lạnh trong nước nhưng không
tan trong dung dịch NaHCO3 trong nước. Cả A và B đều cho màu tím với dung dịch
FeCl3 trong 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 kết\ tiếp trong nước tạo ra D là một đồng 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 tại δ = 11,8pm
OH
H3C

H3C

CO2CH3

O
HO

I
E
Hợp chất D được tổng hợp như sau: Phenol E được metyl hóa (MeI/K2CO3) để
tạo F(C9H12O2) sau đó F được khử bằng liti kim loại trong amoniac lỏng và 2 –
metylpropan – 2 –ol để cho một dien đối 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 đó có xetoeste I. Thực hiện phản ứng Diels –
Alder hợp chất H với dimetyl but – 2 –indioat J tạo thành K (C15H20O6) mà khi đun
nóng sẽ loại eten để tạo ra một este thơm L. Thủy phân L trong môi trường bazơ rồi
axit hóa dung dịch tạo thành M(C11H12O6) mà khi đun nóng trong chân không tạo ra
N (C11H10O5). Khử N bằng NaBH4 trong dimetylfomamit tạo thành C và một lacton O
đồng phân, O cũng có thể thu được nhờ metyl hóa B.
1) Viết công thức cấu trúc của tất cả các hợp chất từ A đến O.
2) Hãy trình bày một cấu trúc khác của B.
BÀI GIẢI:
1) Công thức cấu tạo của các chất:


61
OCH3

OCH3

OCH3

O

H3C

H3C

H3C

HO

A

H3CO

B
O

OH

OH

O

O

O
HO

O

C
OCH3

OCH

O

H3C

H3C

H3C

H3C

HO

H3CO

H3CO

O
H3CO

D

F

E

OCH3

G
OCH3

CO2CH3
H3C

H3C

CO2CH3

H3C

O
H3CO

H3CO

I

H

CO2CH3

K

J

OCH3

OCH3
H3C

CO2CH3

H3C

H3CO

CO2CH3

H3CO

M

L
OCH3
H3C
O
H3CO

O
O

2) Công thức khác của B:

OCH3
CO2H

H3C

CO2H

H3CO

O

N
O


62
OH
H3C
O
H3CO
O

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1999:
Glycozit A (C20H27NO11) có trong hạt Rosaceae không phản ứng với dung
dịch Benedict cũng như nước Fehling. Sự thuỷ phân bằng enzym của A cho (-)B
(C8H7NO) và C ( C12H22O11) nhưng sự thuỷ phân hoàn toàn bằng axit tạo thành các
sản phẩm hữu cơ (+) D (C6H12O6) và (-) E (C8H8O3).
C có một liên kết β - glycozit và cho phản ứng với dung dịch Benedict cũng
như nước Fehling. Metyl hóa C với MeI/Ag2O tạo thành C20H38O11 mà khi thuỷ phân
trong môi trường axit cho 2,3,4-tri-O-metyl-D-glucopyranozơ.
(±) B có thể được điều chế từ benzandehit và NaHSO3, tiếp theo với NaCN.
Thuỷ phân (±) B trong môi trường axit cho (±) E (C8H8O3).
1) Viết các cấu tạo của A – D với hóa học lập thể phù hợp theo công thức chiếu
Haworth trừ chất B.
Glycozit A có độc tính và được cho là do hợp chất F rất độc, được giải phóng
trong điều kiện thủy phân. Sự khử độc của hợp chất F trong cây cối có thể kèm theo
các phản ứng (không trình bày hóa học lập thể).

O

F + H2N

CH

C

O
OH

enzym

G

+

H (C4H6N2O2)

enzym

H2N

CH

CH2

CH2

SH

C

L - cystein

C

O

NH2

L - asparagin

Một lượng nhỏ hợp chất F trong cơ thể người được giải độc bằng một phản
ứng trực tiếp với cystin cho L – cystein và hợp chất I (C4H6N2O2S) được bài tiết theo
nước tiểu (không trình bày hóa học lập thể).
NH2
S

H2
C

S

H2
C

F +

NH2

C
H
H
C

COOH
COOH

enzym

HS

H2
C

C
H

COOH

L - c y s te in

NH2

c y stin

Hợp chất I cho thấy không bị hấp thụ tại 2150 – 2250cm-1 trong phổ IR của nó
nhưng quan sát thấy một dải tại 1640cm-1 và các dải ứng với nhóm cacboxyl.

+

I (C 4 H 6 N 2 O


63
2) Hãy viết công thức phân tử của các hợp chất F và G và các công thức cấu tạo
của các hợp chất H và I. Chỉ rõ hóa học lập thể của H.
(-) – 1 – Phenyletan – 1 – d C6H5CHDCH3 có thể được điều chế ở dạng quang
hoạt và khả năng triền quang khá mạnh [α]D = -0,6.
CH3

C8H10O
(-)N

C6H5SO2Cl
Pyridin

O

1) LiAlD4/ete
2) H3O+

D

H
C6H5

(-) - 1 - phenyletan -1 -d
Cấu hình tuyệt đối của (-) – 1 – phenyletan – 1 – d liên hệ với (-) E theo các
phản ứng sau:

Ag2O
1) LiAlH4/ete
C8H8O3
C10H14O2
C12H16O3
C
H
I
2) H3O+
2 5
(-) E
(-) J
(-) K

1) LiAlH4/ete C H CHCH (OC H )
C6H5SO2Cl
6 5
3
2 5
L
2) H3O+
Pyridin
(-) M
Hợp chất (-) M cũng có thể thu được từ hợp chất M như sau:
1)K
C6H5CHCH3(OC2H5)
C8H10O
(-) M
(-) N 2) C2H5I

3) Suy ra cấu hình tuyệt đối của (-) E và cấu tạo với cấu hình của mỗi chất trung
gian ( J – O) trong qúa trình.
4) Cho biết cơ chế có liên quan trong sự chuyển hợp chất O thành 1 – phenyletan
– 1 – d.
BÀI GIẢI:
1) Công thức cấu tạo của các chất:
CH2OH
O

H

O

CH2

H
OH

H
O

H H

OH

O

H
H

OH

OH

H
H

OH
H

A

OH

H
C

CN


64

HO

H
C

CH2OH

CN

O

H

O

CH2

H
H

OH

B

O

H H

OH

OH

H
H

OH

H

OH

H

OH
H

CH2OH

OH

C
O

H

OH

H
H

OH

H

OH
H

D

OH

2) Công thức phân tử F: HCN
Công thức phân tử G: H2S
HOOC

COOH
H2N

H
N

HOOC

H

N

hay

NH

NH2

S

CH2CN

S

I

H
3) Công thức cấu tạo của các chất từ E đến O:
COOC2H5

COOH

R

H

OH

H

OC2H5

C6H5

C6H5

(-) E

(-) J

CH2OSO2C6H5

CH2OH

H

OC2H5
C6H5

(-) K

H

OC2H5
C6H5

L


65
CH3

CH3

CH3

CH3

R
H

OC2H5 H

OH

S

C6H5

C6H5

(-) M

(-) N

H

OSO2C6H5 D
C6H5

O

H
C6H5

(-)1 - phenyletan - 1 -d

4) Cơ chế phù hợp: SN2.
OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1999:
Peptit A có khối lượng phân tử 1007. Thuỷ phân hoàn toàn bằng axit cho các
aminoaxit sau với số mol bằng nhau: Asp, Cystin, Glu, Gly, Ile, Leu, Pro và Tyr. Oxy
hóa A với HCO2OH chỉ cho B chứa hai gốc axit cysteic (ký hiệu là Cya), là một dẫn
xuất của cystein với nhóm thiol bị oxy hóa thành axit sunfonic.
1) Có bao nhiêu nhóm chứa axit sunfonic được tạo thành từ sự oxy hóa một liên

kết disunfua?
Thuỷ phân không hoàn toàn B cho một số di và tri-peptit (B1 – B6). Trật tự
của mỗi sản phẩm thuỷ phân được xác định trong những cách sau.
Aminoaxit có N cuối được xác định bằng cách xử lý peptit với 2,4 –
dinitroflobenzen (DNFB) để cho DNP – peptit. Sau khi thuỷ phân hoàn toàn DNP –
peptit bằng axit, thu được một DNP – aminoaxit, chất này có thể được xác định dễ
dàng bằng cách so sánh với các DNP – aminoaxit chuẩn.
2) Khi xử lý B1 với DNFB rồi thuỷ phân kế tiểp bằng axit tạo thành một sản
phẩm là DNP – Asp. Điều này cho thấy B1 có axit aspartic tại N cuối. Hãy
viết cấu tạo đầy đủ của DNP – Asp tại điểm đẳng điện của nó (không cần hóa
học lập thể).
Kế đó, aminoaxit có C cuối được xác định bằng cách đun nóng peptit tại
100oC với hydrazin, chất này bẻ gãy tất cả các liên kết peptit và chuyển tất cả trừ
aminoaxit C cuối thành hydrazit của aminoaxit, còn nhóm cacboxyl ở C cuối còn
nguyên vẹn.
Theo cách này, các aminoaxit N- và C- cuối được xác định thứ tự toàn bộ của
B1 – B6 như sau:
B1: Asp – Cya
B4: Ile – Glu
B2: Cya – Tyr
B5: Cya – Pro – Leu
B3: Leu – Gly
B6: Tyr – Ile - Glu.
Thuỷ phân B với một enzym từ Bacillus subtilis cho B7 - B9 với thành phần
như sau:
B7: Gly – NH2 (glyxinnamit)
B8: Cya, Glu, Ile, Tyr
B9: Asp, Cya, Leu, Pro
3) Viết trình tự của B8 nếu thu được DNP – Cya khi xử lý B8 với DNFB rồi thuỷ
phân hoàn toàn sau đó bằng axit.

4) Nếu các aminoaxit N- và C- cuối của B9 được xác định theo thứ tự là Asp và
Leu, viết trình tự của B9.
5) Viết cấu tạo đầy đủ của A và chỉ rõ vị trí của liên kết disunfua.
Tuy nhiên khối lượng phân tử của A tính được thì lớn hơn gía trị thực nghiệm
hai đơn vị. Quan sát kỹ lưỡng hỗn hợp thu được từ sự thủy phân hoàn toàn bằng axit
của A ngoài các aminoaxit tìm được lúc đầu còn có 3 đương lượng mol amoniac cũng
được tạo thành.


66
6) Đề nghị cấu tạo điều chỉnh của A và khoanh tròn (một hay nhiều vị trí) trên
cấu tạo này để cho thấy tất cả các nguồn tạo amoniac có thể có.
BÀI GIẢI:
1) 2
2) Công thức cấu tạo:
O
O2N
OH
OH
N
H
NO2

O

3) Trình tự của B8 là: Cya – Tyr – Ile – Glu.
4) Trình tự của B9 là: Asp – Cya – Pro – Leu.
5) Cấu tạo đầy đủ của A là: Cys – Tyr – Ile – Glu – Asp – Cys – Pro – Leu – Gly
– NH2
6) Cấu tạo điều chỉnh của A:

Cys – Tyr – Ile – Gln – Asn – Cys – Pro – Leu – Gly – NH2
Các vị trí gạch chân là các vị trí tạo amoniac.
OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2000:

Shikonin là hợp chất có màu đỏ được tìm thấy ở rễ của cây
Lithospermum erythorizon mọc ở Châu Á. Một đoạn rễ đã được sử dụng trong
nhiều thế kỷ để làm bài thuốc dân gian và ngày nay được sử dụng làm thuốc
mỡ để chữa các vết bỏng. Shikonin có công thức cấu tạo như sau:
OH

O

OH

O

OH

1. Shikonin có bao nhiêu đồng phân lập thể?
2. Có phải các đồng phân lập thể của Shikonin có cùng nhiệt độ nóng chảy
không?
Đây là một phần trong qúa trình tổng hợp Shikonin:


67
O

OCH3

OH

O

OH

O

+A
B (xt)

O

OCH3

OH
+C

OH

O

OH

O

OH

3. Viết công thức cấu tạo A.
4. Gọi tên A.
5. Viết công thức cấu tạo C

Lượng lớn những hợp chất tương tự Shikonin được tổng hợp để nhận
được các chất có hiệu lực hơn. Một chuỗi phản ứng được dẫn ra dưới đây
Shikonin

SOCl2

C6H15ClO4

KOH/EtOH
70oC

C16H14O4

6. Viết công thức cấu tạo của E.
7. E có thể có bao nhiêu đồng phân lập thể.
Một cách khác để điều chế những dẫn xuất có ích của Shikonin là:
OCH3

OCH3

HBr

F
C21H29BrO5

OCH3

OCH3

OCH3

1) Mg/(C2H5O)2
2) CO2
3) HCl(dd)
G
C22H30O7

8. Viết công thức cấu tạo F.
9. Viết công thức cấu tạo G.
BÀI GIẢI:

1. Có 2 đồng phân.
2. Tất cả các đồng phân lập thể của Shikonin đều có cùng nhiệt độ nóng chảy.
3. A có công thức cấu tạo như sau:


68

O

Cl

4. Tên IUPAC của A: 4-Metyl-3-pentanoylclorua.
5. Công thức của C: NaBH4 (LiAlH4 cũng có thể được chấp nhận).
6. Công thức cấu tạo của E:
OH
O

OH
O

7. E có thể có 2 đồng phân lập thể .
8. Công thức cấu tạo của F :
OCH3 OCH3
OCH3

Br
OCH3 OCH3
9. Công thức cấu tạo của G:
OCH3 OCH3
OCH3

COOH
OCH3

OCH3

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2000:

Hợp chất thiên nhiên A chứa C, H, O có % mỗi nguyên tố theo khối
lượng như sau: C: 63,2%; H: 5,3%; O: 31,5%.
Phổ khối của A:


69

1. Xác định công thức nguyên của A.
2. Viết công thức phân tử chất A.

Dung dịch chất A trong ete được lắc với dung dịch NaOH trong ete. Sau
phản ứng thấy A không còn trong ete. Lại lắc kỹ dung dịch A trong ete với

dung dịch NaHCO3 rồi để yên thấy A vẫn còn trong ete.
3. A có thể có những nhóm chức nào?
A phản ứng được với thuốc thử Tollens.
4.4. A có nhóm chức nào?

Phổ HNMR của A ghi ở tần số 300MHz cho ở hình sau (dung môi
CDCl3). Cho vạch ở 7,27ppm và 3 vạch đơn ở 3,9; 6,3 và 9,8ppm.
Hình sau là sự cụ thể hóa hình phổ trong khu vực từ 6,9 đến 7,6ppm:


70

Tín hiệu ở 6,3ppm mất đi khi nhỏ D2O vào:
5. Thông tin nào sau đây đúng:
+ Trao đổi liên kết giữa C và H.
+ Trao đổi liên kết giữa O và H.
+ Hiệu ứng pha loãng.
+ Sự thủy phân.
Khi them CDCl3 thì vạch này xuất hiện ở tín hiệu thấp hơn.
6. Thông tin nào sau đây đúng:
+ Tăng mức độ liên kết hydro.
+ Giảm mức độ liên kết hydro.
+ Có liên kết hydro liên phân tử.
+ Có liên kết hydro nội phân tử.
+ Không có liên kết hydro.
7. Viết 4 công thức cấu tạo có thể có của A.
8. Mảnh nào biến mất tại pic có khối lượng 137 và 123.
9. Hai trong số 4 đồng phân đã viết có pKa thấp hơn hai đồng phân còn lại.
Xác định chúng.
BÀI GIẢI:

1.
2.
3.
4.
5.
6.

C8H8O3.
C8H8O3.
Nhóm phenol.
Nhóm andehit.
Trao đổi liên kết O-H.
Giảm mức độ liên kết hydro và có sự tạo thành liên kết hydro liên phân
tử

7.
CHO

CHO
OCH3
HO

OCH3
CHO
CHO

OH

OH

OH

8. CH3 và HC=O
9

OCH3

OCH3


71

CHO
OCH3

CHO

OH

OH

OCH3

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2001:
Rễ gừng (Zingiber officinale) được biết nhiều về mặt dược tính và những tính
chất của hương liệu. Tại Ayurveda (Nơi có truyền thống về thuốc ở Ấn Độ), rất nhiều
đơng thuốc có sử dụng gừng như là một vị thuốc trị các bệnh liên quan đến ruột, cảm
lạnh thông thường và một số bệnh khác. Một vài hợp chất được coi như là nguyên
nhân gây ra vị cay của gừng. Rất nhiều trong số đó là những dẫn xuất thế đơn giản
của vòng thơm với độ dài mạch có khác nhau. Ba trong số đó là Zingeron; (+)[6]

Gingerol và Shogaol là quan trọng nhất.
Công thức phân tử của các chất này là:
+ Zingeron: C11H14O3.
+ Gingerol: C17H26O4.
+ Shogaol: C17H24O3.
1) Zingeron cho phản ứng dương tính với FeCl3 và 2,4 –DNP (2,4 –
dinitrophenylhydrazin). Nó không cho phản ứng với thuốc tử Tollens. Vậy có
thể kết luận nó có những nhóm chức nào?
Brom hóa Zingeron bằng dung dịch nước brom chỉ thu được duy nhất một sản
phẩm monobrom. Phổ IR của zingeron cho biết có sự xuất hiện của liên kết hydro liên
phân tử (yếu). Điều tương tự cũng xuất hiện khi kết thúc phản ứng khử hóa Zingeron
theo Clemensen.
2) Từ các thông tin trên cho biết:
(i)
Mạch chính của Zingeron
(ii)
Các nhóm thế vào vòng thơm.
(iii) Vị trí của tất cả các nhóm thế.
3) Viết công thức cấu tạo của Zingeron.
4) Hoàn thành quy trình tổng hợp sau:
+ H2/to
dd NaOH
Zingerol
A +
B
C
xt
(C
11H14O3)
(C3H6O)

Biết A có CTCT:


72
CHO

HO
OCH3

5) Zingeron có thể dễ dàng chuyển hóa thành Gingerol bằng các phản ứng sau:
Zingeron 1) Me3SiCl/(Me3Si)2NH D 1) hexanal
Gingerol
(C11H14O3) 2) LDA; -78oC
(C17H26O4)
2) H3O+
Chú ý:
(1) Me3SiCl/(Me3Si)2NH được sử dụng để chuyển nhóm –OH thành nhóm –
SiMe3; nhóm
-SiMe3 dễ bị thuỷ phân trong môi trường axit để cho trở lại nhóm –OH ban đầu.
(2) LDA: liti diisopropylamit là một bazơ mạnh nhưng rất cồng kềnh (về mặt
cấu tạo).
(ii)
Viết CTCT D.
(iii) Viết CTCT của Gingerol.
(iv)
Viết công thức chiếu Fischer đồng phân (R) của Gingerol.
(v)
Ngoài Gingerol ta còn có thể nhận được sản phẩm E ( 2 – 3%) là
đồng phân của Gingerol. Viết CTCT E

(vi)
Thông tin nào sau đây đúng về sự hình thành E?
a) Sản phẩm của phản ứng điều chế Gingerol là một cặp đồng
phân đối quang.
b) Thu được hỗn hợp các đồng phân quang học không đối
quang.
c) Thu được hỗn hợp của cặp đồng phân đối quang và đồng
phân meso.
(vii) Loại nước của Gingerol bằng cách đun nó với KHSO4 thu được
Shogaol. Viết CTCT của Shogaol.
7) Củ nghệ (Curcuma Longa) là một loại gia vị trong thực phẩm của người Ấn.
Nó cũng được sử dụng nhiều trong các đơn thuốc ở vùng Ayurvedic.
Curcumin (C21H20O6) là thành phần chính của củ nghệ có cấu trúc tương tự
như Gingerol. Nó có cân bằng xeto – enol. Curcumin liên quan đến màu vàng
của củ nghệ và cũng góp phần tạo ra vị cay.
Phổ 1H NMR của hình dạng xeto trong Curcumin cho tín hiệu vòng thơm
tương tự Gingerol. Nó cũng cho một vạch đơn ở độ chuyển dịch δ = 3,5 (2H) và hai
vạch đôi (mỗi 2H là một vạch ở vùng δ=6-7 với J = 16Hz. Nó có thể được tổng hợp
bằng cách ngưng tụ hai mol A (câu 4) với 1 mol pentan–2,4-dion.
(i)
Viết CTCT của Curcumin.
(ii)
Viết CTCT dạng enol của Curcumin.
(iii) Curcumin có màu do:
a) Có vòng thơm.
b) Có nhóm cacbonyl.
c) Có hệ liên hợp.
d) Có nhóm hydroxyl.
BÀI GIẢI:
1) Các nhóm chức có thể có: xeton, hydroxiphenolic

2) Ta có:


73
Cấu tạo mạch chính của Zingeron: CH2CH2COCH3.
(i)
(ii)
Nhóm thế vào vòng thơm: OH, CH3.
(iii) Các vị trí có nhóm thế: 1, 2, 4.
3) Cấu tạo của Zingeron:
CH2CH2COCH3

HO
OCH3

4) Các phản ứng:
H
C

CHO

+

dd NaOH
H3C

C

CHC
O

CH3

HO

HO
O
OCH3

A

OCH3

B

C

H2; to/xt

CH2CH2COCH

HO
OCH3

zingeron

5) Ta có:
(i)

Công thức cấu tạo D:

O
H3CO

CH2CH2C

(H3C)3SiO

(ii)

Công thức cấu tạo của Gingerol:

CH2-Li+


74
O
H3CO

CH2CH2C

H2
C

H
C

(CH2)4CH3

OH
(H3C)3SiO

(iii)

Công thức chiếu Fischer đồng phân R của Gingerol:
CH2COR
HO

(CH2)4CH3
H

(iv)

Công thức cấu tạo của E:
O
H2
C

H3CO

(H3C)3SiO

H
C

CH3

HC

(CH2)4CH3

OH

(v)
Câu b đúng.
6) (i) Công thức cấu tạo của Curcumin:
O

O
H2
C

H

H

H3CO

OCH3
H

H

HO

OH

(ii) Công thức cấu tạo dạng enol của curcumin:
OH
H3CO

H
C

C
H

C

O
C
H

C

C
H

H
C

HO

(iii) Câu c đúng
OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2001:
1. Dạng gấp nếp của protein:
Protein (polipeptit) có nhiều loại khung có cấu dạng khác nhau. Ở một cấu
dạng khung ở trạng thái bị kéo căng hầu như hoàn toàn (ở dạng song song hay dạng
đối song trong dạng gấp nếp β) và một cấu dạng khác xảy ra sự xoắn hoàn toàn (ở cấu
trúc xoắn α).

OCH3

OH


75
1) Khoảng cách giữa hai đuôi mạch trong một hexapeptit trong cấu dạng xoắn
hoàn toàn là:
a) 10 Å
b) 15 Å
c) 20 Å
d) 25 Å
2) Giả sử rằng hexapeptit đã cho có cấu trúc xoắn α, vẽ một mũi liên kết nối giữa
nguyên tử oxy và hydro của nhóm –NH nếu có liên kết hydro tồn tại giữa hai
nguyên tử đó.
O
+

R2

H

H3N

O

R4

H

N

H

O

N
O

R6

N

N
R1

O

R3

H

N
O

R5

3) Hai hexapeptit (A và B) biểu diễn hai cấu dạng tương phản trong nước ở tại
pH = 7,0, đặc biệt là nhóm hydro ở serin đã được photphoryl hóa. A có sự
xoắn vừa phải và sự xoắn trở nên mạnh hơn khi serin đã được photphoryl hóa.

B có sự xoắn rất yếu và hoàn toàn trở nên rối loạn khi serin được photphoryl
hóa. Vẽ các mũi tên để chỉ sự ảnh hưởng giữa các phần còn lại phù hợp với sự
khác nhau đã nêu.
Ser
Leu
Phe
Glu
Arg
COOCH3
CH3CONH Lys
Ser
Leu
Phe
Arg
Glu
COOCH3
CH3CONH Lys
2. β - lactamaza và tính kháng thuốc.
Penixilin là một dược phẩm có hịêu lực để chống lại sự nhiểm khuẩn. Tuy
nhiên thình trjang vi khuẩn kháng thuốc đã trở nên đáng báo động. Xuất hiện sự
kháng penixilin trong vi khuẩn được quy kết cho một enzym chưa biết gọi là β lactamaza (hay còn gọi là penixilinaza), nó làm giảm hoạt tính của vòng penixilin
bằng cách mở vòng β - lactam. Cơ chế của phản ứng mở vòng β - lactam liên quan
đến sự tấn công nucleophin bằng nhóm –OH của serin ở hướng tấn công của enzym.
Cơ chế qúa trình này được trình bày như sau:

H

O