Chimica organica, Solomons - Esercizi seconda parte

O

C CH OH OH <

(b) < < OH

O

O O

+

(c) (CH ) C (CH ) N

< <

3 3 3 3

OH

OH OH

O O O

< <

(d) OH OH OH

Cl Cl

Cl O O

NH 2 NH 2

(e) < < NH

O

RP.2 Elencate i composti di ognuna delle seguenti serie in ordine di basicitaÁ crescente:

O

(a) NH

NH NH

2 2 3

NH NH CH NH

(b) 2 2 3 2

O N NH CH NH

(c) 2 2 3 2

NH

2

CH CH CH CH NHCH CH OCH

(d) 3 2 3 3 3 3 3

O

(a) NH < NH < NH

2 3 2

< <

NH NH NH

CH

(b) 2 3 2 2

(c) < < NH

O N NH NH CH

2 2 2 3 2 3

Seconda rassegna di problemi

ã 978-88-08-06327-4 H

N

O

(d) < < CH

CH CH

CH 3 3 3 3

RP.3 Partendo da 1-butanolo e facendo uso di qualsiasi altro reagente, proponete una

sintesi di ciascuno dei seguenti composti. Evitate di ripetere i passaggi delle prime parti di

questo problema.

(a) Butilbromuro (b) Butilammina

(c) Pentilammina (d) Acido butanoico

(c) Acido pentanoico (f) Butanoilcloruro

(g) Butanammide (h) Butil butanoato

(i) Propilammina (j) Butilbenzene

(k) Anidride butanoica (l) Acido esanoico

PBr

3

(a) OH Br

(o HBr) O NK O

O

Br N

(b) [da (a)] O

O

H N

H NNH +

2 2 NH 2 N

calore H O

NaCN LiAlH

4

Br CN

(c) Et O NH

2 2

[da (a)] O

−

(1) KMnO , OH , calore

4

OH OH

(d) +

(2) H O

3 O

+

CN H O , H O +

+

3 2 NH

(e) OH 4

calore

[da (c)]

4 Seconda rassegna di problemi ã 978-88-08-06327-4

O O

SOCl

2

(f ) OH Cl

[da (d)] O

O NH

(g) 3

Cl NH 2

[da (f )]

O O

OH

(h) Cl O

base

[da (f )]

O − NH

(1) Br , OH 2

2 32−

+

(i) CO

NH +

2 (2) H O

3

[da (g)] O

O Zn (Hg)

( j) Cl AlCl HCl

3

[da (f )] O

O O

(k) ONa

Cl O

2

[da (f )] O OEt

−

+

Na O

OEt −

(1) OH , H O, calore

Br OEt 2

O

(l) +

(2) H O

OEt 3

[da (a)] O

O O

OH calore

−CO

OH OH

2

O

RP.4 Partendo da benzene, toluene, anilina e qualsiasi altro reagente proponete una

sintesi dei seguenti composti: 5

Seconda rassegna di problemi

ã 978-88-08-06327-4

C

H

3 O (b)

(a) H O

[(E) o (Z)] O

Br CH

3 (d)

(c) Cl O N

2 [(E) o (Z)]

Br O OH

(e) [(E) o (Z)] MgBr

Br

Br Mg

2

(a) FeBr O

Et

3 2

CH CH CH

3 3 3

(separato dall’isomero orto)

O OH H

(1) PCC

+ CH Cl O

(2) H O 2 2

3 CH CH

3 3

CH 3 O H

−

OH

(condenzazione

aldolica) [(E) o (Z)] CH 3

Br

NBS

(b) HF CCl (hv)

4

6 Seconda rassegna di problemi ã 978-88-08-06327-4

OH

(1) BH : THF

base 3 −

(2) H O , OH

2 2 O

(1) NaH

(2) Br

H

O

NH N

2 Cl , FeCl

2 3

O

2

(c) (separato dall’iso-

O mero orto) H

N O

Cl

Br

NH NH

2 2 °

− Br (1) HONO, 0–5 C

OH 2

H O H O PO

(2) H

2 2 3 2

Br

Cl Cl

calore Br Br

Cl

CH

CH 3 −

3 HNO , H SO (1) KMnO , OH , calore

3 2 4 4

(d) +

(separatore O

(2) H

3

O N

dell’isomero orto) 2

O O

OH Cl LiAlH[OC(CH ) ]

SOCl 3 3 3

2 dietil etere

− °

O N O N 78 C

2 2

O

O O

H −

OH

O N O N

2 2 [(E) o (Z)] 7

Seconda rassegna di problemi

ã 978-88-08-06327-4

CH

3 Br

NBS NaC CH

(e) (hv)

CCl 4 +

CN H O

(1) H catalizzatore di Lindlar 3

2 HCN OH calore

O

(2) (i) Hg(OAc) , THF-H O

2 2

(ii) NaBH

4 O

(3) H CrO O

2 4 OH

OH

OH −H O

2 [(E) o (Z)]

RP.5 Assegnate le strutture stereochimiche ai composti A-D:

dietilfumarato

2-Metil-1,3-butadiene (1) LiAlH , (2) H O PBr

4 2 3

A (C B (C H O )

H O )

13 20 4 9 16 2

1) Mg, Et O, 2) H O

2 3

C (C H Br D (C H )

)

9 14 2 9 16 O

O

CH CH COEt

3 3

EtO

+ Reazione di

OEt COEt

Diels-Alder A

O O

2-Metil-1,3- Dietilfumarato + l’enantiomero

butadiene CH CH

CH OH CH Br

3 3

2 2

(1) LiAlH , Et O

4 2 PBr 3

+

(2) H O

3 OH Br

CH CH

2 2

B C

+ +

l’enantiomero l’enantiomero

CH CH

3 3

(1) Mg +

(2) H O

3 CH 3

D

+ l’enantiomero

8 Seconda rassegna di problemi ã 978-88-08-06327-4

RP.6 L'intermedio chiave nella sintesi industriale della vitamina A eÁ un reattivo di

Grignard e puoÁ essere preparato nel modo seguente:

O +

(1) NH liq. H O

+ 3

3

HC CLi A (C H O) B

6 8

+

(2) NH 4

2 C H MgBr

2 5 H Mg Br O)

C (C

HO 6 6 2 2

(a) Quali sono le strutture di A e C?

(b) La trasposizione acido-catalizzata di A in B avviene molto rapidamente. Quali sono i

due fattori responsabili?

(a) A C BrMgO

OH MgBr

(b) A eÁ un alcol allilico e quindi forma facilmente un carbocatione. B eÁ un eneino coniugato e

quindi eÁ piuÁ stabile di A.

HA

− +

H O

OH 2

A

+ H O

2 HO

+

− H B

RP.7 I rimanenti passaggi della sintesi industriale della vitamina A (come acetato) sono

come segue. Il reattivo di Grignard C del problema RP6 viene fatto reagire con la seguente

aldeide: H

O

Dopo acidificazione, il prodotto ottenuto in questo stadio eÁ un diolo (D). L'idro-

genazione selettiva del triplo legame di D mediante il catalizzatore Ni B (P-2) fornisce

2

E (C H O ). Trattando E con un equivalente di anidride acetica si ottiene un mo-

20 32 2

noacetato (F) e dalla sua disidratazione l'acetato della vitamina A. Quali sono le

strutture di D-F? 9

Seconda rassegna di problemi

ã 978-88-08-06327-4 H + Et O

2

BrMgO +

MgBr

O O

(2) H

3

H

OH 2

Ni B (P-2)

2

OH D O O

2

OH OH

E −H O

2

OH O O

F O

O

acetato della vitamina A

RP.8 Scaldando acetone con un eccesso di fenolo in presenza di HCl si ha una rea-

zione che corrisponde al processo industriale del composto noto come «bisfenolo A»,

usato nella sintesi di resine epossidiche e di un polimero chiamato Lexan. Il bisfenolo A

ha la formula molecolare C H O e le reazioni della sua formazione sono simili a

15 16 2

quelle della sintesi di DDT (vedi appendice F). Scrivete queste reazioni e assegnate la

struttura al bisfenolo A.

10 Seconda rassegna di problemi ã 978-88-08-06327-4

OH

+ OH

O OH

+ HCl +

+ HO

+ +

−H +H

H OH OH

HO H −H O

2

O

+ OH

H +

OH +

−H

+ OH H OH

HO OH

HO Bisfenolo A

RP.9 Schematizzate una sintesi dell'anestetico locale procaina. Assegnate la struttura alla

procaina e agli intermedi A-C:

(1) KMnO , OH , calore SOCl

4 2

p-Nitrotoluene A (C H NO )

7 5 4

O

(2) H 3 HOCH CH N(C H )

2 2 2 5 2

B (C H ClNO )

7 4 3

H , cat.

2

C (C H N O ) procaina (C H N O )

13 18 2 4 13 20 2 2 O

CH 3 − OH

(1) KMnO , OH , calore SOCl

4 2

+

(2) H O

3

O N O N

2 2 A 11

Seconda rassegna di problemi

ã 978-88-08-06327-4 HO O

O N N

O

Cl C

O

O N N

2 2

B O N

O

H

2

cat. H N

2 Procaina

RP.10 Il sedativo-ipnotico etinammato puoÁ essere preparato nel modo seguente. As-

segnate la struttura all'etinammato e agli intermedi A e B:

(1) HC CNa, (2) H O CICOCI

3 A (C H O)

Cicloesanone 8 12

NH

3

B (C H ClO ) etinammato (C H NO )

9 11 2 9 13 2

O O

OH O Cl

(1) HC CNa Cl

Cl O

+

(2) NH

4 A B O NH 2

NH

3 O

Etinammato

RP.11 La difenilidrammina, il prototipo delle antistamine, puoÁ essere sintetizzata in

forma racemica con la seguente sequenza di reazioni:

(a) Assegnate le strutture alla difenilidrammina e agli intermedi A e B.

(b) Suggerite un meccanismo per l'ultimo passaggio della sintesi.

(1) C H MgBr, (2) H O PBr

6 5 3 3

A (C H O)

Benzaldeide 13 12

(CH ) NCH CH OH

3 2 2

2

B (C H Br) difenilidrammina (C H NO)

13 11 17 21

12 Seconda rassegna di problemi ã 978-88-08-06327-4

OH Br

O (1) C H MgBr PBr

6 5 3

+

(2) H O

(a) 3

H C H C H

H

C H H

C C

6 5 6 5

6 5 6 5 6 5

A B

C H

(CH ) N 6 5

3 2 OH )

N(CH

3 2

−HBr O

C H

6 5

Difenilidrammina

(b) L'ultimo stadio probabilmente ha luogo secondo un meccanismo S 1. Il bromuro di

N

difenilmetile, B, ionizza rapidamente perche forma un carbocatione benzilico stabi-

lizzato per risonanza.

H

+ C H

H

C 6 5

6 5

RP.12 Come si potrebbe modificare la sintesi del precedente problema per sintetizzare i

seguenti farmaci? )

N(CH

3 2

R O

2

R 1

(a) Bromodifenilidrammina (un antistaminico), dove R ˆBr, R ˆH

1 2

(b) Orfenadrina (un antispastico, usato per controllare il morbo di Parkinson), dove

R ˆH, R ˆCH

1 2 3 Br

(a) Per questa sintesi eÁ necessario preparare l'alogenuro benzilico, ,

Br

per poi farlo reagire con (CH ) NCH CH OH come nel Problema RP.11.

3 2 2 2

L'alogenuro benzilico si prepara nel modo seguente: OH

O (1) C H MgBr PBr

H 6 5 3

+

(2) H O

3

Br Br Br

Br 13

Seconda rassegna di problemi

ã 978-88-08-06327-4

(b) Per questa sintesi l'alogenuro benzilico si puoÁ preparare in due modi: Br

CH CH

OH

CH

O

3 3

3

(1) C H MgBr PBr

H 6 5 3

+

(2) H O

3

oppure CH 3 MgBr Br

CH

CH

O OH 3

3

(1) PBr

H 3

+

(2) H O

3

Successivamente l'alogenuro benzilico eÁ fatto reagire con (CH ) NCH CH OH come

3 2 2 2

nel Problema RP.11.

RP.13 Schematizzate una sintesi di acido 2-metil-3-ossociclopentancarbossilico. Asse-

gnate la struttura a tutti gli intermedi:

O O

O −

CN, EtO

−

EtO OEt, EtO

OEt A (C H O )

12 20 6