Đề Thi Thử Hữu Cơ HSGQG 4

Đề Final 4.doc
Đề Final 4 - Mol.doc


Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA ĐỘI TUYỂN – LẦN 4
Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; TEA: trietylamin; Ts: tosyl;
DCM: điclometan; Bn: benzyl; LDA: liti điisopropylamiđua; Py: piriđin; DMF: N,N-đimetylfomamit;
THF: tetrahiđrofuran; m-CPBA: axit m-cloperoxibenzoic; TMS: trimetylsilyl; t-Bu: t-butyl; Bu: butyl;
PCC: piriđini clocromat; Bz: benzoyl; TIPS: triisopropylsilyl; DIBAL: điisobutyl nhôm hiđrua;
TMDS: 1,1,3,3-tetrametylđisiloxan (tác nhân khử); NIS: N-iotsucxiimit; DMAP: đimetylaminopiriđin;
NMO: N-metylmorpholin-N-oxit; TBAF: tetrabutylamoni florua; Tf: triflyl; Boc: t-butyloxicacbonyl;
TES: trietylsilyl; LiHMDS: liti hexametylsilazua; TBHP: t-butylhiđroperoxit; DCE: 1,2-đicloetan.
Câu 1:
1.1. Đun hợp chất X với BF3 Et 2O trong toluen thu được xiclopenta-1,3-đien
và 1. Trong điều kiện phản ứng trên, 1 nhanh chóng chuyển hóa thành 2.
a) Vẽ công thức cấu tạo của 1 và 2.
b) Đề nghị cơ chế phản ứng tạo thành 1 và 2.
1.2. DNJ thuộc loại hợp chất đường imino được dùng để chữa trị một số bệnh
về rối loạn gen. Hợp chất này được tổng hợp theo sơ đồ sau:

Vẽ cấu trúc của 3, 4, 5, 6.
1.3. Khi oxi hóa các hiđrocacbon 7, 8, 9 (đều có cơng thức phân tử là C5H8) bằng KMnO4 thu được các
kết quả sau:
- Chất 7 tạo ra một axit hai chức có chứa một nguyên tử cacbon bất đối.
- Chất 8 tạo ra một xeton hai chức không chứa nguyên tử cacbon bất đối.
- Chất 9 tạo ra một xeto-axit có chứa một nguyên tử cacbon bất đối.
Vẽ công thức cấu tạo của 7, 8, 9.
1.4. Khử 2-clo-2,2-điphenylaxetyl clorua (kí hiệu là 10) bằng Zn, thu được 11 (C14H10O). Trong điều
kiện thích hợp, 11 tự chuyển hóa tạo ra hỗn hợp sản phẩm gồm lacton 12 (C28H 20O2), xeton 13

(C28H20O2) và xeton 14 (C 42H30O3). Biết phân tử 13 và 14 đều có tính đối xứng cao. Mặt khác, cho 11
phản ứng với phenylaxetilen, thu được 15. Khi đun nóng, 15 chuyển hóa thành 16 và sau đó, 16 tiếp
tục chuyển hóa thành 17 (C22H16O) có khả năng tạo ra hợp chất có màu tím đặc trưng với dung dịch
FeCl3. Nếu cho 11 phản ứng với 1,2-đimetylenxiclopentan, thu được 18 (C21H22O) và 19 (C 21H20O)
nhưng chỉ có 19 có phản ứng màu đặc trưng với 2,4-đinitrophenylhiđrazin (2,4-DNPH).
Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 10 đến 19.
Câu 2:
2.1. Vẽ sơ đồ tổng hợp các hợp chất sau từ các chất cho trước (được sử dụng thêm các chất hữu cơ và
vô cơ cần thiết khác):

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1


Hóa Học Hữu Cơ
2.2. Dẫn xuất của cyclitol có nhiều hoạt tính sinh học quan trọng. Để tổng hợp một số đồng phân lập
thể của cyclitol, người ta cho xiclohexa-1,3-đien tác dụng với O2 (chiếu sáng), thu được một hợp chất
bixiclic không bền 20. Khử 20 bằng LiAlH4 trong ete, thu được 21. Phổ 13 C-NMR của 21 cho thấy có
ba tín hiệu cộng hưởng, trong đó có một tín hiệu ở vùng C-sp2 . Khi oxi hóa 21 bằng OsO4 có mặt
NMO trong axeton – nước, thu được hỗn hợp sản phẩm gồm 22 (sản phẩm chính) và 23 (sản phẩm
phụ). Mặt khác, oxi hóa 21 bằng m-CPBA trong CHCl3, thu được hỗn hợp gồm hai đồng phân dia 24
và 25. Xử lí hỗn hợp này với H2O có mặt H2SO4 thì chỉ thu được 26 (C6H 12O4). Vẽ cấu trúc của 20,
21, 22, 23, 24, 25, 26.
2.3. Đề nghị cơ chế phản ứng cho những chuyển hóa sau:

Câu 3:
3.1. Thủy phân hoàn toàn peptit 27, thu được Gly, Ala, Arg, Leu và Tyr. Thực hiện phản
ứng thoái phân Edman với 27, thu được dẫn xuất phenylthiohydantoin như hình bên.
Mặt khác, thủy phân 27 với carboxipeptidase, thu được Ala. Nếu thủy phân 27 với

trypsin thì chỉ thu được các tripeptit, cịn khi thay trypsin bằng chymotrypsin thì chỉ thu
được các đipeptit. Xác định thứ tự của các amino axit trong 27.
3.2. Thủy phân 28 (C14H17NO9) với enzim -glycosidase, thu được Y và D -aldopyranose 29. Chất Y dễ
dàng chuyển hóa thành axit fomic và benzoxazolinon 30 (C7H5NO2 ). Tiến hành cắt mạch Ruff với 29
hai lần liên tiếp, thu được 31. Oxi hóa 31 bằng HNO3 , thu được axit hai chức 32
khơng có tính quang hoạt. Biết trong phân tử 29, ngun tử C-3 có cấu hình tuyệt đối
khác so với các nguyên tử cacbon còn lại.
a) Vẽ công thức Fischer của 29, 31, 32.
b) Vẽ cấu trúc của 28.
c) Vẽ công thức cấu tạo của 30 và đề nghị cơ chế phản ứng chuyển hóa Y thành 30.
3.3. Nấm linh chi (Ganoderma lucidum) được dùng trong các bài thuốc cổ truyền ở Đông Á. Từ loại
nấm này, người ta phân lập được lingzhiol. Hợp chất này có thể được tổng hợp theo sơ đồ sau:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2


Hóa Học Hữu Cơ
a) Vẽ cơng thức cấu tạo của các chất từ 33 đến 40.
b) Đề nghị cơ chế phản ứng của chuyển hóa 36 thành 37.
Câu 4:
4.1. Cho hai hợp chất amit sau:

a) Hãy so sánh (có giải thích) độ bền của 2-quinuclidon và axetamit.
b) Cho norcampho phản ứng với m-CPBA trong NaHCO3 và DCM, thu được hỗn hợp sản phẩm
gồm 41 và 42 (trong đó, 41 là sản phẩm chính). Khử 41 bằng LiAlH4 trong Et2O, tạo ra 43. Cho 43 tác
dụng với TsCl trong TEA và sau đó với NaN 3 trong DMF, thu được 44. Oxi hóa 44 bằng PCC trong
DCM, thu được 45. Cuối cùng, cho 45 tác dụng với HBF4 trong Et2 O, thu được 46 (là muối
tetrafloborat của 2-quinuclidon) và 47 (là muối tetrafloborat của một lactam khác). Vẽ công thức cấu

tạo của 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 và đề nghị cơ chế phản ứng tạo thành 46, 47.
4.2. Cho sơ đồ tổng hợp alstoscholarisine E (một alkaloid được dùng để hỗ trợ điều trị bệnh
Alzheimer) như sau:

a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 48 đến 54. Biết rằng, ở giai đoạn khử 54 thành
alstoscholarisine E có tạo ion iminium trung gian.
b) Ở giai đoạn chuyển hóa từ Z thành 49, còn tạo ra một sản phẩm phụ là 55 (C10H15NO2 , trong
phân tử có ba nhóm metyl). Đề nghị cơ chế phản ứng tạo thành 49 và 55 từ Z theo sơ đồ trên.
Câu 5:
5.1. Khi cho 56 phản ứng với 2,2-đicloaxetyl clorua khi có mặt TEA, thu được hỗn hợp sản phẩm gồm
T và 57 (không phải là đồng phân quang học của nhau).
a) Vẽ cấu trúc của 56 và 57.
b) Ascochlorin là một loại thuốc kháng sinh được tổng hợp từ 56 như sau:
Giai đoạn 1:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3


Hóa Học Hữu Cơ
Giai đoạn 2:

Vẽ cấu trúc của các chất từ 58 đến 73.
5.2. Paclitaxel (tên thương mại là Taxol) là một loại thuốc được dùng để
chữa trị một số bệnh ung thư. Taxol chỉ có thể được tìm thấy trong vỏ cây
thông đỏ Taxus brevifolia nhưng với hàm lượng rất ít. Để khắc phục tình
trạng trên, người ta đã bán tổng hợp paclitaxel từ dẫn xuất của Baccatin III
(hợp chất này có thể được phân lập với lượng nhiều hơn từ lá của cây
thơng đỏ, kí hiệu là R).

Đun hồi lưu bezanđehit với 4-metoxianilin trong toluen, thu được 74. Phản ứng giữa 74 với
axetoxiaxetyl clorua có mặt TEA trong DCM, thu được hỗn hợp raxemic gồm 75 (cấu hình 3S,4R) và
76 (cấu hình 3R,4S) đều có cơng thức phân tử là C18H17NO 4. Thủy phân 76 với ezim thích hợp, thu
được 77. Bảo vệ nhóm –OH vừa mới tạo thành bằng cách cho 77 tác dụng với TESCl trong Py và
DMAP, thu được 78. Xử lí 78 với (NH 4)2Ce(NO3)6 rồi sau đó với NaHCO 3 để gỡ bỡ nhóm N-aryl, thu
được 79. Cho 79 phản ứng với BzCl có mặt TEA, thu được 80 có chứa vịng lactam. Thực hiện phản
ứng giữa 80 và R (xảy ra tại nhóm –OH ở vị trí C-13) có mặt LiHMDS trong THF, thu được 81. Cuối
cùng, cho 81 phản ứng với TBAF, thu được paclitaxel. Vẽ cấu trúc của các chất từ 74 đến 81 và
paclitaxel.
-----HẾT-----

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

4


Hóa Học Hữu Cơ

KIỂM TRA LẦN XIV
Cho một số kí hiệu viết tắt: Me: metyl; Et: etyl; Ph: phenyl; Ac: axetyl; TEA: trietylamin; Ts: tosyl;
DCM: điclometan; Bn: benzyl; LDA: liti điisopropylamit; Py: piriđin; DMF: N,N-đimetylfomamit;
THF: tetrahiđrofuran; m-CPBA: axit m-cloperoxibenzoic; PDC: piriđini đicromat; TMS: trimetylsilyl;
t-Bu: t-butyl; Bu: butyl; PCC: piriđini clocromat; TES: trietylsilyl; LHDMS: liti hexametylđisilazua;
Bz: benzoyl; TIPS: triisopropylsilyl.
Câu 1:
1.1. Đun hợp chất X với BF3 Et 2O trong toluen thu được xiclopenta-1,3-đien
và 1. Trong điều kiện phản ứng trên, 1 nhanh chóng chuyển hóa thành 2.
a) Vẽ cơng thức cấu tạo của 1 và 2.
b) Đề nghị cơ chế phản ứng tạo thành 1 và 2.
1.2. DNJ thuộc loại hợp chất đường imino được dùng để chữa trị một số bệnh về rối loạn gen. Hợp

chất này được tổng hợp theo sơ đồ sau:

Vẽ cấu trúc của 3, 4, 5, 6.
1.3. Khi oxi hóa các hiđrocacbon 7, 8, 9 (đều có cơng thức phân tử là C5H8) bằng KMnO4 thu được các kết
quả sau:
- Chất 7 tạo ra một axit hai chức có chứa một nguyên tử cacbon bất đối.
- Chất 8 tạo ra một xeton hai chức không chứa nguyên tử cacbon bất đối.
- Chất 9 tạo ra một xeto-axit có chứa một ngun tử cacbon bất đối.
Vẽ cơng thức cấu tạo của 7, 8, 9.
1.4. Khử 2-clo-2,2-điphenylaxetyl clorua (kí hiệu là 10) bằng Zn, thu được 11 (C14H10O). Trong điều kiện
thích hợp, 11 tự chuyển hóa tạo ra hỗn hợp sản phẩm gồm lacton 12 (C28 H20O2), xeton 13 (C28H20O2) và
xeton 14 (C42H30O3 ). Biết phân tử 13 và 14 đều có tính đối xứng cao. Mặt khác, cho 11 phản ứng với
phenylaxetilen, thu được 15. Khi đun nóng, 15 chuyển hóa thành 16 và sau đó, 16 tiếp tục chuyển hóa
thành 17 (C22H16O) có khả năng tạo ra hợp chất có màu tím đặc trưng với dung dịch FeCl 3 . Nếu cho 11
phản ứng với 1,2-đimetylenxiclopentan, thu được hai hợp chất 18 (C 21H22O) và 19 (C 21H20O) nhưng chỉ có
19 có phản ứng màu đặc trưng với 2,4-đinitrophenylhiđrazin (2,4-DNPH).
Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 10 đến 19.
Hướng dẫn giải
1.1. Công thức cấu tạo của 1, 2 và cơ chế phản ứng tạo thành chúng:

1.2. Cấu trúc của 3, 4, 5, 6:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1


Hóa Học Hữu Cơ

1.3. Cơng thức cấu tạo của 7, 8, 9:

1.4. Công thức cấu tạo của các chất từ 10 đến 19:

Câu 2:
2.1. Từ phenol, buta-1,3-đien, metyl metacrylat, các hợp chất hữu cơ không chứa quá 3 nguyên tử
cacbon trong phân tử và các chất vô cơ cần thiết khác, hãy viết sơ đồ tổng hợp các chất sau:

2.2. Dẫn xuất của cyclitol có nhiều hoạt tính sinh học quan trọng. Để tổng hợp một số đồng phân lập
thể của cyclitol, người ta cho xiclohexa-1,3-đien tác dụng với O2 (chiếu sáng), thu được một hợp chất
bixiclic không bền 20. Khử 20 bằng LiAlH4 trong ete, thu được 21. Phổ 13 C-NMR của 21 cho thấy có
ba tín hiệu cộng hưởng, trong đó có một tín hiệu ở vùng C-sp2 . Khi oxi hóa 21 bằng OsO4 có mặt
NMO trong axeton – nước, thu được hỗn hợp sản phẩm gồm 22 (sản phẩm chính) và 23 (sản phẩm
phụ). Mặt khác, oxi hóa 21 bằng m-CPBA trong CHCl3, thu được hỗn hợp gồm hai đồng phân dia 24
và 25. Xử lí hỗn hợp này với H2O có mặt H2SO4 thì chỉ thu được 26 (C6H 12O4). Vẽ cấu trúc của 20,
21, 22, 23, 24, 25, 26.
2.3. Đề nghị cơ chế phản ứng cho những chuyển hóa sau:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2


Hóa Học Hữu Cơ

Hướng dẫn giải
2.1. Sơ đồ tổng hợp các chất:

2.2. cấu trúc của 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26:

2.3. Cơ chế phản ứng của những chuyển hóa:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3


Hóa Học Hữu Cơ

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

4


Hóa Học Hữu Cơ

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

5


Hóa Học Hữu Cơ

Câu 3:
3.1. Thủy phân hồn tồn peptit 27, thu được Gly, Ala, Arg, Leu và Tyr. Thực hiện phản
ứng thoái phân Edman với 27, thu được dẫn xuất phenylthiohydantoin như hình bên.
Mặt khác, thủy phân 27 với carboxipeptidase, thu được Ala. Nếu thủy phân 27 với
trypsin thì chỉ thu được các tripeptit, còn khi thay trypsin bằng chymotrypsin thì chỉ thu
được các đipeptit. Xác định thứ tự của các amino axit trong 27.
3.2. Thủy phân 28 (C14H17NO9) với enzim -glycosidase, thu được Y và D -aldopyranose 29. Chất Y dễ
dàng chuyển hóa thành axit fomic và benzoxazolinon 30 (C7H5NO2 ). Tiến hành cắt mạch Ruff với 29

hai lần liên tiếp, thu được 31. Oxi hóa 31 bằng HNO3 , thu được axit hai chức 32
khơng có tính quang hoạt. Biết trong phân tử 29, nguyên tử C-3 có cấu hình tuyệt đối
khác so với các ngun tử cacbon cịn lại.
a) Vẽ cơng thức Fischer của 29, 31, 32.
BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

6


Hóa Học Hữu Cơ
b) Vẽ cấu trúc của 28.
c) Vẽ công thức cấu tạo của 30 và đề nghị cơ chế phản ứng chuyển hóa Y thành 30.
3.3. Nấm linh chi (Ganoderma lucidum) được dùng trong các bài thuốc cổ truyền ở Đông Á. Từ loại
nấm này, người ta phân lập được lingzhiol. Hợp chất này có thể được tổng hợp theo sơ đồ sau:

a) Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 33 đến 40.
b) Đề nghị cơ chế phản ứng của chuyển hóa 36 thành 37.
Hướng dẫn giải
3.1. Từ sản phẩm của phản ứng thoát phân Edman của 19, xác định được đầu N là Gly. Thủy phân 19
với carboxipeptidase xác định được đầu C là Ala.
Trypsin phân cắt liên kết sau Arg, chymotrypsin phân cắt liên kết sau Tyr. Vậy thứ tự của cá c amino
axit trong 19 là: Gly-Tyr-Arg-Tyr-Leu-Ala.
3.2. a) Công thức Fischer của 22, 24, 25:

b) Cấu trúc của 20:

c) Công thức cấu tạo của 22 và đề nghị cơ chế phản ứng chuyển hóa X thành 22:

3.3. a) Cơng thức cấu tạo của các chất từ 33 đến 40:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

7


Hóa Học Hữu Cơ

b) Cơ chế phản ứng của chuyển hóa 36 thành 37:

Câu 4:
4.1. Cho hai hợp chất amit sau:

a) Hãy so sánh (có giải thích) độ bền của 2-quinuclidon và axetamit.
b) Cho norcampho phản ứng với m-CPBA trong NaHCO3 và DCM, thu được hỗn hợp sản phẩm
gồm 41 và 42 (trong đó, 41 là sản phẩm chính). Khử 41 bằng LiAlH4 trong Et2O, tạo ra 43. Cho 43 tác
dụng với TsCl trong TEA và sau đó với NaN 3 trong DMF, thu được 44. Oxi hóa 44 bằng PCC trong
DCM, thu được 45. Cuối cùng, cho 45 tác dụng với HBF4 trong Et2 O, thu được 46 (là muối
tetrafloborat của 2-quinuclidon) và 47 (là muối tetrafloborat của một lactam vịng khác). Vẽ cơng thức
cấu tạo của 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 và đề nghị cơ chế phản ứng tạo thành 46, 47.
4.2. Cho sơ đồ tổng hợp alstoscholarisine E (một alkaloid được dùng để hỗ trợ điều trị bệnh
Alzheimer) như sau:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

8


Hóa Học Hữu Cơ

a) Vẽ cơng thức cấu tạo của các chất từ 48 đến 54. Biết rằng, ở giai đoạn khử 54 thành

alstoscholarisine E có tạo ion iminium trung gian.
b) Ở giai đoạn chuyển hóa từ Z thành 49, còn tạo ra một sản phẩm phụ là 55 (C10H15NO2 , trong
phân tử có ba nhóm metyl). Đề nghị cơ chế phản ứng tạo thành 49 và 55 từ Z theo sơ đồ trên.
Hướng dẫn giải
4.1. a) Hợp chất 2-quinuclidon rất kém bền so với axetamit. Vì cặp electron tự do của nguyên tử N
không thể tham gia liên hợp với nhóm cacbonyl (tạo nối đơi đầu cầu làm tăng sức căng vịng).
b) Cơng thức cấu tạo của 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47:

Cơ chế phản ứng tạo thành 46 và 47:

4.2. Công thức cấu tạo của các chất từ 48 đến 54:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

9


Hóa Học Hữu Cơ

Câu 5:
5.1. Khi cho 56 phản ứng với 2,2-đicloaxetyl clorua khi có mặt TEA, thu được hỗn hợp sản phẩm gồm
T và 57 (không phải là đồng phân quang học của nhau).
a) Vẽ cấu trúc của 56 và 57.
b) Ascochlorin là một loại thuốc kháng sinh được tổng hợp từ 56 theo các
sơ đồ sau:
Giai đoạn 1:

Giai đoạn 2:

Vẽ cấu trúc của các chất từ 58 đến 73.

Hướng dẫn giải
a) Cấu trúc của 56 và 57:

b) Cấu trúc của các chất từ 58 đến 73:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI
10


Hóa Học Hữu Cơ

5.2. Paclitaxel (tên thương mại là Taxol) là một loại thuốc được dùng để
chữa trị một số bệnh ung thư. Taxol chỉ có thể được tìm thấy trong vỏ cây
thông đỏ Taxus brevifolia nhưng với hàm lượng rất ít. Để khắc phục tình
trạng trên, người ta đã bán tổng hợp paclitaxel từ dẫn xuất của Baccatin III
(hợp chất này có thể được phân lập với lượng nhiều hơn từ lá của cây
thơng đỏ, kí hiệu là R).
Đun hồi lưu bezanđehit với 4-metoxianilin trong toluen, thu được 74. Phản ứng giữa 74 với
axetoxiaxetyl clorua có mặt TEA trong DCM, thu được hỗn hợp raxemic gồm 75 (cấu hình 3S,4R) và
76 (cấu hình 3R,4S) đều có cơng thức phân tử là C18H17NO 4. Thủy phân 76 với ezim thích hợp, thu
được 77. Bảo vệ nhóm –OH vừa mới tạo thành bằng cách cho 77 tác dụng với TESCl trong Py và
DMAP, thu được 78. Xử lí 78 với (NH 4)2Ce(NO3)6 rồi sau đó với NaHCO 3 để gỡ bỡ nhóm N-aryl, thu
được 79. Cho 79 phản ứng với PhCOCl có mặt TEA, thu được 80 có chứa vịng lactam. Thực hiện
phản ứng giữa 80 và R (xảy ra tại nhóm –OH ở vị trí C-13) có mặt LHDMS trong THF, thu được 81.
BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI
11


Hóa Học Hữu Cơ
Cuối cùng, cho 81 phản ứng với Bu4N+F–, thu được paclitaxel. Vẽ công thức cấu tạo của các chất từ 74

đến 81 và paclitaxel.
Hướng dẫn giải

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI
12