Đề Thi Thử Hữu Cơ HSGQG 2

Đề Final 2.doc
Đề Final 2 - Mol.doc


Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA ĐỘI TUYỂN – LẦN 2
Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; PCC: piriđini clocromat;
AIBN: azobisisobutyronitrin; t-Bu: t-butyl; Py: piriđin; LiHDMS: liti hexametylđisilizua; Ms: mesyl;
MOM: metoximetyl; DIPEA: N,N-điisopropyletylamin; THF: tetrahiđrofuran; TEA: trietylamin;
DCM: điclometan; DCC: N,N’-đixiclohexylcacbođiimit; DMAP: 4-đimetylaminopiriđin; Ts: tosyl;
DMF: N,N-đimetylfomamit; DMSO: đimetyl sunfoxit; DIBAL: điisobutyl nhôm hiđrua; Bu: butyl;
TBDPS: t-butylđiphenylsilyl, HMPA: hexametylphotphoramit.
Câu 1: (3,5 điểm)
1.1. Khi đun (2S,3S)-2-brom-1,1,3-trimetylxiclohexan với MeONa trong MeOH, thu được hỗn hợp sản
phẩm gồm 1 (C10H20O) và 2 (C9H16). Mặt khác, khi đun (2S,3R)-2-brom-1,1,3-trimetylxiclohexan với
MeONa trong MeOH, chỉ thu được 3 (C10H20O).
a) Vẽ cấu trúc của 1, 2, 3.
b) Đề nghị cơ chế phản ứng để giải thích các kết quả trên.
1.2. Trong điều kiện thích hợp, vi khuẩn sẽ chuyển hóa saccarozơ thành axit (S)-2-hiđroxipropanoic
hay cịn gọi là axit L-lactic. Axit này có thể tự polime hóa tạo ra 4. Mặt khác, hai phân tử axit trên có
thể phản ứng với nhau để tạo ra hỗn hợp raxemic gồm các lacton 5, 6, 7.
Vẽ cấu trúc của axit L-lactic và 4, 5, 6, 7.
1.3. Hãy so sánh (có giải thích) tính axit của các hợp chất sau:

1.4. Cho giản đồ năng lượng các HOMO và LUMO (tương ứng với các orbital liên kết  và orbital
phản liên kết *) trong những phân tử xiclopenta-1,3-đien và anhiđrit maleic như sau:

a) Trong phản ứng trên, HOMO và LUMO của phân tử nào sẽ tương tác với nhau? Giải thích.
b) Biết rằng các thùy cùng tính đối xứng (cùng màu) có thể tương tác với nhau. Hãy so sánh (có giải
thích) hàm lượng của các sản phẩm endo và exo tạo thành.

Câu 2: (4,25 điểm)
2.1. Cho sơ đồ tổng hợp patchoulol như sau:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1


Hóa Học Hữu Cơ

a) Vẽ cơng thức cấu tạo của các chất từ 8 đến 17.
b) Khi đun hồi lưu 16 với Na trong THF còn tạo ra một sản phẩm khác là 18 (C17H30O3) có 5 nhóm
metyl trong phân tử. Vẽ công thức cấu tạo của 18.
c) Đề nghị cơ chế phản ứng của các giai đoạn chuyển hóa 6-metylcarvon thành 10.
d) Cho patchoulol phản ứng với axetonitrin có mặt H 2SO 4, thu được một amit 19 (khung cacbon
không thay đổi so với patchoulol). Vẽ công thức cấu tạo của 19 và đề nghị cơ chế phản ứng tạo ra nó.
2.2. Đun benzen với xúc tác thích hợp ở nhiệt độ cao, thu được biphenyl (kí hiệu là 20). Khi cho 20
phản ứng với Cl2 có mặt xúc tác AlCl3, thu được hỗn hợp sản phẩm gồm 21 (C12H9Cl), 22 (C12H8Cl2),
23 (C12H7Cl3), 24 (C12H6 Cl4) và 25, 26, 27 đều có cơng thức phân tử là C12 H5Cl5. Biết rằng, 20 ưu tiên
thế ở vị trí ortho nhưng khi trong vịng đã có ngun tử clo thứ nhất thì sẽ ưu tiên thế ở vị trí para (đối
với nguyên tử clo).
a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 20 đến 27.
b) Các chất 21, 22, 23, 24 có đồng phân quang học hay khơng? Giải thích. Nếu có, hãy vẽ các cặp
đồng phân đối quang của mỗi chất trên.
c) Hãy so sánh (có giải thích) khả năng raxemic hóa của các chất 25, 26, 27.
Câu 3: (3,5 điểm)
3.1. Đề nghị cơ chế phản ứng của những chuyển hóa sau:

3.2. Longifolene là một sesquiterpene được tìm thấy trong nhựa thông. Hợp chất này được E. J. Corey
và các cộng sự tổng hợp theo sơ đồ sau:

Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 28 đến 39.
Câu 4: (4,5 điểm)
4.1. Muối kali của penicilline V là một loại thuốc kháng sinh phổ biến được tổng hợp bằng cách cho
valin (2-amino-3-metylbutanoic) phản ứng với ClCH 2COCl, thu được 40. Đun 40 với Ac2O ở 60oC,
thu được một dị vòng azlacton 41 (C7H9NO2 ). Ở nhiệt độ 0oC, 41 được cho tác dụng với H2 S có mặt
BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2


Hóa Học Hữu Cơ
MeONa, sau đó xử lí với H2O ở 90oC, thu được 42 (C7H 13NO3S) mạch hở. Thủy phân 42 trong dung
dịch HCl rồi sau đó cho tác dụng với axeton, thu được 43. Cho 43 tác dụng với HCOOH trong Ac2O,
thu được 44 (C9H15NO3S). Thủy phân 44 trong dung dịch HCl, tạo ra 45 (C5H12NO2SCl). Thực hiện
phản ứng giữa 45 và VII có mặt AcONa trong EtOH và H2O, thu được 46. Xử lí 46 với N2 H4 rồi thủy
phân trong dung dịch HCl và AcOH, thu được 47 (C11H23N2O2SCl). Cho 47 tác dụng với
PhOCH2COCl trong TEA, thu được 48. Gỡ bỏ nhóm t-butyl bằng cách cho 48 phản ứng với HCl trong
DCM và sau đó xử lí với Py trong axeton và nước, thu được 49 (C15H20N2 O4S). Cuối cùng, cho 49 tác
dụng với KOH và sau đó với DCC trong dung mơi 1,4-đioxan lẫn nước, thu được muối kali của
penicilline V.

a) Xác định cấu hình tuyệt đối R/S của các tâm lập thể trong muối kali của penicilline V.
b) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 40 đến 49.
c) Đề nghị cơ chế phản ứng của chuyển hóa 40 thành 41 và 41 thành 42.
4.2. Brasoside là một hợp chất iridoid được tổng hợp theo sơ đồ sau:

Vẽ cấu trúc của các chất từ 50 đến 61.
Câu 5: (4,25 điểm)
5.1. Từ benzen, các chất hữu cơ mạch hở, chứa không quá hai nguyên tử cacbon trong phân tử và các

chất vô cơ khác, hãy viết sơ đồ tổng hợp các hợp chất sau:

5.2. Các dẫn xuất dị vòng gắn thêm phần đường (cacbohiđrat) có khả năng kháng khuẩn và một số tế
bào ung thư. Cho sơ đồ tổng hợp 64 (dẫn xuất N-glycoside) và 67 (dẫn xuất C-glycoside) qua các giai
đoạn sau:
BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3


Hóa Học Hữu Cơ
Giai đoạn 1:

Giai đoạn 2:

Giai đoạn 3:

a) Vẽ cấu trúc của các chất từ 61 đến 67.
b) Đề nghị cơ chế phản ứng giữa 61 và Ar–CH=C(CN)2 .
-----HẾT-----

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

4


Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA ĐỘI TUYỂN – LẦN 2
Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; PCC: piriđini clocromat;

AIBN: azobisisobutyronitrin; t-Bu: t-butyl; Py: piriđin; LiHDMS: liti hexametylđisilizua; Ms: mesyl;
MOM: metoximetyl; DIPEA: N,N-điisopropyletylamin; THF: tetrahiđrofuran; TEA: trietylamin;
DCM: điclometan; DCC: N,N’-đixiclohexylcacbođiimit; DMAP: 4-đimetylaminopiriđin; Ts: tosyl;
DMF: N,N-đimetylfomamit; DMSO: đimetyl sunfoxit; DIBAL: điisobutyl nhôm hiđrua; Bu: butyl;
TBDPS: t-butylđiphenylsilyl, HMPA: hexametylphotphoramit.
Câu 1: (3,5 điểm)
1.1. Khi đun (2S,3S)-2-brom-1,1,3-trimetylxiclohexan với MeONa trong MeOH, thu được hỗn hợp sản
phẩm gồm 1 (C10H20O) và 2 (C9H16). Mặt khác, khi đun (2S,3R)-2-brom-1,1,3-trimetylxiclohexan với
MeONa trong MeOH, chỉ thu được 3 (C10H20O).
a) Vẽ cấu trúc của 1, 2, 3.
b) Đề nghị cơ chế phản ứng để giải thích các kết quả trên.
1.2. Trong điều kiện thích hợp, vi khuẩn sẽ chuyển hóa saccarozơ thành axit (S)-2-hiđroxipropanoic
hay cịn gọi là axit L-lactic. Axit này có thể tự polime hóa tạo ra 4. Mặt khác, hai phân tử axit trên có
thể phản ứng với nhau để tạo ra hỗn hợp raxemic gồm các lacton 5, 6, 7.
Vẽ cấu trúc của axit L-lactic và 4, 5, 6, 7.
1.3. Hãy so sánh (có giải thích) tính axit của các hợp chất sau:

1.4. Cho giản đồ năng lượng các HOMO và LUMO (tương ứng với các orbital liên kết  và orbital
phản liên kết *) trong những phân tử xiclopenta-1,3-đien và anhiđrit maleic như sau:

a) Trong phản ứng trên, HOMO và LUMO của phân tử nào sẽ tương tác với nhau? Giải thích.
b) Biết rằng các thùy cùng tính đối xứng (cùng màu) có thể tương tác với nhau. Hãy so sánh (có giải
thích) hàm lượng của các sản phẩm endo và exo tạo thành.
Hướng dẫn giải
1.1. 0,125 điểm cho mỗi chất và 0,125 cho mỗi cơ chế phản ứng (0,125 x 3 + 0,125 x 4 = 0,875 điểm).
MeO – là một tác nhân vừa có tính nucleophin, vừa có tính bazơ nên có thể tham gia phản ứng SN2
hoặc E2.
Trong cơ chế phản ứng S N2, cấu hình tuyệt đối của nguyên tử cacbon sẽ bị thay đổi.
Trong cơ chế phản ứng E2, nguyên tử H và Br phải nằm ở vị trí đối trục.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1


Hóa Học Hữu Cơ

1.2. 0,125 điểm cho mỗi chất (0,125 x 4 = 0,5 điểm).
Cấu trúc của axit L-lactic và 4, 5, 6, 7:

1.3. 0,5 điểm cho sắp xếp đúng và 0,75 điểm cho giải thích hợp lí (0,5 + 0,75 = 1,25 điểm).
Tính axit của các chất giảm dần theo thứ tự sau: VI > V > II > I > III > IV.
Công thức cấu tạo chung của các chất:

Tính axit của các hợp chất được thể hiện ở nguyên tử H gắn trên nguyên tử cacbon nằm giữa nhóm
cacbonyl và nhóm X. Tính axit càng mạnh khi cacbanion liên hợp càng bền, nghĩa là điện tích âm càng
được giải tỏa nhiều.
Cacbanion của IV chỉ có thể giải tỏa điện tích âm trên nhóm cacbonyl nên tính axit yếu nhất.
Cacbanion của I, II và III đều có thể giải tỏa trên hai nhóm cabonyl. Tuy nhiên, nhóm –OEt tham
gia liên hợp với một nhóm cacbonyl nên khả năng giải tỏa điện tích âm kém nhất. Mặt khác, nhóm
anđehit giải tỏa điện tích âm tốt hơn nhóm xeton (vì –H khơng có hiệu ứng +I như –CH3).
Cacbanion của V và VI được giải tỏa điện tích âm tốt bởi các nguyên tử oxi (trong nhóm –NO2) và
flo (trong nhóm –CF3). Tuy nhiên, nhóm –CF3 có hiệu ứng –I mạnh hơn –NO2.
1.4. 0,25 điểm cho a); 0,5 điểm cho b) và 0,125 điểm cho vẽ MO (0,25 + 0,5 + 0,125 = 0,875 điểm).
a) Dựa vào sự chênh lệch năng lượng giữa các HOMO và LUMO thì HOMO của xiclopenta-1,3-đienĩe
tương tác với LUMO của anhiđrit maleic.
b) Ở trạng thái chuyển tiếp, khi tạo thành sản phẩm endo thì ngồi tương tác chính (mũi tên nét liền)
tạo ra các liên kết mới thì cịn có tương tác phụ (mũi tên nét đứt). Trong khi đó, khi tạo thành sản phẩm
exo thì khơng có tương tác phụ này. Do đó, trạng thái chuyển tiếp của sản phẩm endo bền hơn so với
trạng thái chuyển tiếp của sản phẩm exo. Vậy, sản phẩm endo sẽ chiếm hàm lượng nhiều hơn sản

phẩm exo.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2


Hóa Học Hữu Cơ

Câu 2: (4,25 điểm)
2.1. Cho sơ đồ tổng hợp patchoulol như sau:

a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 8 đến 17.
b) Khi đun hồi lưu 16 với Na trong THF còn tạo ra một sản phẩm khác là 18 (C17H30O3) có 5 nhóm
metyl trong phân tử. Vẽ công thức cấu tạo của 18.
c) Đề nghị cơ chế phản ứng của các giai đoạn chuyển hóa 6-metylcarvon thành 10.
d) Cho patchoulol phản ứng với axetonitrin có mặt H 2SO 4, thu được một amit 19 (khung cacbon
không thay đổi so với patchoulol). Vẽ công thức cấu tạo của 19 và đề nghị cơ chế phản ứng tạo ra nó.
2.2. Đun benzen với xúc tác thích hợp ở nhiệt độ cao, thu được biphenyl (kí hiệu là 20). Khi cho 20
phản ứng với Cl2 có mặt xúc tác AlCl3, thu được hỗn hợp sản phẩm gồm 21 (C12H9Cl), 22 (C12H8Cl2),
23 (C12H7Cl3), 24 (C12H6 Cl4) và 25, 26, 27 đều có cơng thức phân tử là C12 H5Cl5. Biết rằng, 20 ưu tiên
thế ở vị trí ortho nhưng khi trong vịng đã có ngun tử clo thứ nhất thì sẽ ưu tiên thế ở vị trí para (đối
với nguyên tử clo).
a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 20 đến 27.
b) Các chất 21, 22, 23, 24 có đồng phân quang học hay khơng? Giải thích. Nếu có, hãy vẽ các cặp
đồng phân đối quang của mỗi chất trên.
c) Hãy so sánh (có giải thích) khả năng raxemic hóa của các chất 25, 26, 27.
Hướng dẫn giải
2.1. 0,125 cho mỗi chất (0,125 x 11 = 1,375 điểm).
a) b) Công thức cấu tạo của các chất từ 8 đến 18:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3


Hóa Học Hữu Cơ

Chuyển hóa từ 11 thành 13 là “Barton decarboxylation”.
c) (0,25 điểm) Cơ chế phản ứng của các giai đoạn chuyển hóa 6-metylcarvon thành 10:

d) 0,125 điểm cho chất và 0,25 điểm cho cơ chế phản ứng (0,125 + 0,25 = 0,375 điểm).
Công thức cấu tạo của 15 và đề nghị cơ chế phản ứng (phản ứng Ritter) tạo ra nó:

2.2. a) 0,125 điểm cho mỗi chất (0,125 x 8 = 1,0 điểm).
Công thức cấu tạo của các chất từ 20 đến 27:

b) 0,125 điểm cho 1 cặp đối quang (0,25 x 3 = 0,75 điểm).
Các chất 22, 23, 24 đều hệ thống vòng cứng nhắc tạo ra một tâm bất đối với hai nhóm thế khác nhau
trên mỗi cacbon (nhìn theo cơng chức chiếu Newman) nên chúng đều có đồng phân quang học. Trong
khi đó, 21 có hệ thống vịng cứng nhắc nhưng lại khơng có hai nhóm thế khác nhau trên mỗi cacbon
(nhìn theo cơng thức chiếu Newman) nên 21 khơng có đồng phân quang học.

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

4


Hóa Học Hữu Cơ

c) 0,5 điểm cho so sánh và giải thích đúng.
Với hợp chất biphenyl, khả năng raxemic hóa phụ thuộc vào sự quay liên kết đơn giữa hai vịng
benzen. Do đó, sự cản trở khơng gian của các nguyên tử clo sẽ làm giảm khả năng raxemic hóa. Vậy
khả năng raxemic hóa của các chất giảm theo thứ tự sau: 25 > 26 > 27.
Câu 3: (3,5 điểm)
3.1. Đề nghị cơ chế phản ứng của những chuyển hóa sau:

3.2. Longifolene là một sesquiterpene được tìm thấy trong nhựa thông. Hợp chất này được E. J. Corey
và các cộng sự tổng hợp theo sơ đồ sau:

Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 28 đến 39.
Hướng dẫn giải
3.1. 0,5 điểm cho mỗi cơ chế phản ứng (0,5 x 4 = 2,0 điểm).

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

5


Hóa Học Hữu Cơ

d)

3.2. 0,125 điểm cho mỗi chất (0,125 x 12 = 1,5 điểm).

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

6

Hóa Học Hữu Cơ

Câu 4: (4,5 điểm)
4.1. Muối kali của penicilline V là một loại thuốc kháng sinh phổ biến được tổng hợp bằng cách cho
valin (2-amino-3-metylbutanoic) phản ứng với ClCH 2COCl, thu được 40. Đun 40 với Ac2O ở 60oC,
thu được một dị vòng azlacton 41 (C7H9NO2 ). Ở nhiệt độ 0oC, 41 được cho tác dụng với H2 S có mặt
MeONa, sau đó xử lí với H2O ở 90oC, thu được 42 (C8H 15NO3S) mạch hở. Thủy phân 42 trong dung
dịch HCl rồi sau đó cho tác dụng với axeton, thu được 43 (C8H15NO2). Cho 43 tác dụng với HCOOH
trong Ac2O, thu được 44 (C9 H15NO3 S). Thủy phân 44 trong dung dịch HCl, tạo ra 45 (C5H 12NO2SCl).
Thực hiện phản ứng giữa 45 và VII có mặt AcONa trong EtOH và H2O, thu được 46 (C20H24N2O6S).
Xử lí 46 với N2H4 rồi thủy phân trong dung dịch HCl và AcOH, thu được 47 (C12H23N2O 4SCl). Cho 47
tác dụng với PhOCH2COCl trong TEA, thu được 48 (C20H28N2O6 S). Gỡ bỏ nhóm t-butyl bằng cách
cho 48 phản ứng với HCl trong DCM và sau đó xử lí với Py trong axeton và nước, thu được 49
(C16H20N2O6 S). Cuối cùng, cho 49 tác dụng với KOH và sau đó với DCC trong dung môi 1,4-đioxan
lẫn nước, thu được muối kali của penicilline V.

a) Xác định cấu hình tuyệt đối R/S của các tâm lập thể trong muối kali của penicilline V.
b) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 40 đến 49.
c) Đề nghị cơ chế phản ứng của chuyển hóa 40 thành 41 và 41 thành 42.
4.2. Brasoside là một hợp chất iridoid được tổng hợp theo sơ đồ sau:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

7


Hóa Học Hữu Cơ

Vẽ cấu trúc của các chất từ 50 đến 61.
Hướng dẫn giải

4.1. a) 0,25 điểm cho các cấu hình tuyệt đối (0,25 x 3 = 0,75 điểm).

b) 0,125 điểm cho mỗi chất (0,125 x 10 = 1,25 điểm).

c) 0,5 điểm cho mỗi cơ chế phản ứng (0,5 x 2 = 1,0 điểm).

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

8


Hóa Học Hữu Cơ

4.2. 0,125 điểm cho mỗi chất (0,125 x 12 = 1,5 điểm).

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

9


Hóa Học Hữu Cơ

Câu 5: (4,25 điểm)
5.1. Từ benzen, các chất hữu cơ mạch hở, chứa không quá hai nguyên tử cacbon trong phân tử và các
chất vô cơ khác, hãy viết sơ đồ tổng hợp các hợp chất sau:

5.2. Các dẫn xuất dị vòng gắn thêm phần đường (cacbohiđrat) có khả năng kháng khuẩn và một số tế
bào ung thư. Cho sơ đồ tổng hợp 62 (dẫn xuất N-glycoside) và 65 (dẫn xuất C-glycoside) qua các giai
đoạn sau:
Giai đoạn 1:

Giai đoạn 2:

Giai đoạn 3:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

10


Hóa Học Hữu Cơ
a) Vẽ cấu trúc của các chất từ 61 đến 67.
b) Đề nghị cơ chế phản ứng giữa 61 và Ar–CH=C(CN)2 .
Hướng dẫn giải
5.1. 1,0 điểm cho mỗi sơ đồ tổng hợp (1,0 x 2 = 2,0 điểm).

5.2. a) 0,25 điểm cho mỗi chất (0,25 x 7 = 1,75 điểm).
Cấu trúc của các chất từ 61 đến 67:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

11


Hóa Học Hữu Cơ
b) 0,5 điểm cho cơ chế phản ứng.
Cơ chế phản ứng giữa 59 và Ar–CH=C(CN)2:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

12