Task 26 Stoichiometry and Structure Determination ---
26.1: Determinare la formula chimica di A sapendo che contiene solo C, H, O, MM = 166,2 g/mol, in peso, C è il 65,0%, O è il 28,9%
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La % di H è 100 - 65,0 - 28,9 = 6.1%
In 100 g vi sono quindi 65,0/12 = 5,42 mol di C; 6,1/1.008 = 6.05 mol di H; 28,9/16 = 1.81 mol di O Dividendo questi valori per il minore ottengo
5,42/1.81 = 3 mol di C 6.05/1.81 = 3.34 mol di H 1.81/1.81 = 1 mol di O Moltiplicando questi valori per 3 ottengo numeri piccoli e interi: C9H10O3 (formula minima)
Questa è anche la formula chimica di A dato che ha MM = 166 g/mol C9H10O3 (formula chimica di A) ---
26,2: Determinare A sapendo che è un fenolo, ha legami H intramolecolari, ha i seguenti spettri CNMR e HNMR
Se A fosse satura avrebbe formula C9H20O3, noto che in C9H10O3 mancano 10 H quindi ha 5 insaturazioni che possono essere un anello benzenico (4 ins) e un carbonile (1 ins).
La presenza del carbonile è confermata dal segnale CNMR a 205 ppm, mentre la presenza dell’anello benzenico è confermata dai segnali HNMR tra 6.4 e 7.4 ppm. Questi sono segnali di area 1 accoppiati tra loro come doppietto, tripletto, doppietto. Indicano tre idrogeni consecutivi legati all’anello, vicini a sostituenti molto attivanti (6.4 ppm).
H
H H
doppietto 6.4 ppm doppietto
6.6 ppm
tripletto
7.3 ppm
Uno dei sostituenti è un gruppo OH dato che sappiamo che la molecola è un fenolo, e deve essere vicino
all’idrogeno doppietto a 6.4 ppm, quello vicino al gruppo più attivante. Il suo segnale è il singoletto a 13.5 ppm che si trova così a sinistra nello spettro per il carattere acido del fenolo e per l’effetto deschermante dell’anello.
OH singoletto 13.5 ppm
2 Il successivo segnale di area 3 a 3.85 ppm è dovuto ad un CH3 legato all’ossigeno di un etere aromatico, infatti:
0.9 (CH3) + 2.5 (etere aromatico) = 3.4 ppm.
O
CH3 singoletto 3.85 ppm
Infine il segnale di area 3 a 2.65 ppm, dato che restano due carboni e un ossigeno da sistemare, è dovuto ad un CH3
legato ad un carbonile a sua volta legato al benzene, infatti:
0.9 (CH3) + 1.0 (carbonile) + 0.4 (anello in beta) = 2.3 ppm.
C CH3
O singoletto
2.65 ppm
Questi due sostituenti vanno posti come nella figura qui sotto perché così l’ossigeno del carbonile può fare il legame H intramolecolare, mentre il sostituente OCH3, attivante dell’anello, giustifica l’assorbimento a 6,6 ppm dell’H che ha vicino nell’anello.
La molecola A è quindi 3-metossi-2-acetil-fenolo. Il legame H è mostrato tratteggiato.
H
H H
CH3O O
H C
H3 O
2.65
13.5 3.85
6.6
7.3
6.4 A: C9H10O3
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26.3: Completare lo schema seguente con le strutture di X, Y, Z.
OCH3
OH CH3
O NH2
N H2
OCH3
OH CH3
N N
CH3
O H
OCH3
- 2 H2O
2 +
X Y
A
N C H3
O CH3O
Cu N
CH3
O
OCH3 Cu(CH3COO)2
- 2 CH3COOH
Z
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Task 27 Atropine
L’atropina può essere sintetizzata in un solo passaggio da tropina e acido tropico ---
27.1: La tropina può essere preparata con una doppia reazione di Mannich come mostrato qui sotto. Individuare le formule di struttura di A e B.
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O O H
H
N H2 CH3
O N H
H
CH3
O
O NH
H
CH3 O
N CH3 O
H
N O
N
O CH3
N CH3
OH tropinone
C8H13NO
Zn / HI
tropina C8H15NO
---
27.2: L’acido tropico può essere preparato per reazione di acetofenone con HCN seguita da idrolisi, eliminazione, addizione di HCl e sostituzione nucleofila. L’addizione di HCl avviene con orientazione anti Markovnikov.
L’acido tropico può anche essere sintetizzato in soli tre passaggi partendo da etil 2-bromo-2-fenilacetato.
Scrivere le formule di struttura dei composti C-G dello schema mostrato qui sotto sapendo i seguenti dati di F:
HNMR: 3.76-3.83 ppm (2H, m); 4.80 ppm (1H, dd); 7.21-7.30 ppm (5H, m); 5 ppm e 12 ppm (2 picchi larghi).
CNMR: 55.9, 65.1, 128.5, 129.2, 129.7, 137.9, 176.1 ppm.
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4
COOH CH2
COOH CH2 Cl
COOH CH2 O H
HCl 1) K2CO3
2) H2O
F: C9H10O3 E
D: C9H8O2
Br
O OEt
CH2
O OEt O
H
CH2 O H
2) HCHO COOH 3) H2O 1) Zn
idrolisi
G F: C9H10O3
---
27.3: Quando la tropina viene fatta reagire con acido tropico in ambiente acido, si forma atropina. Scrivere la formula di struttura dell’atropina (H).
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N CH3
OH
O H
OH O
N CH3
O
O
OH
tropina C8H15NO
+
acido tropico C9H10O3
atropina C17H23NO3 H+
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27.4: Predire i prodotti J, I, K della reazione mostrata qui sotto.
Lo spettro CNMR di I mostra 9 segnali nella zona 0-80 ppm, 4 segnali nella zona 120-140 ppm, un segnale a 155 ppm.
Lo spettro CNMR di J mostra 8 segnali nella zona 0-80 ppm, un segnale a 155 ppm.
Lo spettro CNMR di K mostra 7 segnali nella zona 0-80 ppm, 4 segnali nella zona 120-140 ppm.
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N O
O O
H H
O
N H2
N O
O N
H H
O
N O
O N H
H O
NaBH3CN CH3OH
N O
O N
N O
O N
N
N
O O
2) NaHCO3 NaBH3CN
I: C18H26N2O2 +
N
N
O O
N H
N
N
NH
O O
HCl CH3OH
K
H2 / Pd(OH)2 CH3OH I: C18H26N2O2
J
distacco del protettore BOC
distacco del protettore benzilico
I dati CNMR per il composto I vanno interpretati come è indicato qui sotto e confermano l’identità della struttura proposta.
N
N
N
N
N
* * * N
* *
*
*
6 Task 28 Synthesis of Building Blocks for Fluorescent Markers
I coloranti fluorescenti funzionalizzati con gruppi carbossilici si sono rivelati importanti come marcatori di composti biologicamente attivi. Per la loro sintesi sono necessari due precursori (C e I) che si possono preparare con le sintesi mostrate qui sotto.
Identificare i composti A – I.
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C
OH
O H
OCH3
C
OH
O H
OCH3 Cl
O
OH OCH3
Cl H O
OH
OH OCH3
Cl2 m-CPBA Cl
CH2Cl2
1) NaOH 2) HCl
A: C8H7ClO3 due H vicini nell'anello due doppietti convergenti AB
B C
Cl
Cl
Cl
Cl
NO2 O2N
Cl
Cl
NH2 N
H2
Cl
Cl N H2
CN HNO3
H2SO4
H2/Pt
1) NaNO2 HCl, 0°C 2) CuCN
D E F
Cl
Cl N H2
COOH
Cl
Cl O H
COOH
Cl
Cl O H
HOOC
O O
O NaOH
diossano
G
NaNO2 H2SO4 30 °C
H
KMnO4 K2CO3 110 °C
I
Task 29 Synthesis towards Anatoxin-a
L’anatossina-a (composto I) è un’ammina secondaria alcaloide molto tossica che può causare la morte per paralisi respiratoria. Questo composto è prodotto da diversi generi di cianobatteri in tutto il mondo. Nel 2004 Brenneman ha proposto la seguente sintesi che parte da un composto disponibile in commercio metil D-piroglutammato che viene facilmente convertito nel composto A. Scrivere le formule di struttura dei composti B, C, F, H, I.
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O N
OCH3
N O H
OCH3
N
OCH3
8
N O
OCH3
O O
N O
H
O O
C P
OCH3 O O
OCH3
N amminazione N
riduttiva
C: C18H23NO4
DIBALH
D: C17H21NO3
Cs2CO3 - +
2°
N
O O
C H N
O O
O
O N
1) NaN(SiMe3)2
E: C18H21NO2
2) MeOTf
F: C19H23NO2
O
O N
O
O N
enino metatesi
G: C19H23NO2
O
O N O
N
H O
1) OsO4 2) NaIO4
H: C18H21NO3 I: C10H15NO (anatossina-a) SiMe3I
Task 31 Total Synthesis of μ-Opioid Receptor (MOR) Agonists
Nello schema qui sotto è riportata la sintesi della mitraginina, un alcaloide che si vuole utilizzare per il controllo del dolore.
31.1 Scrivere la struttura corretta del composto A
31.2 Identificare le strutture B-D con la corretta stereochimica
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N
N
O H
OMe
Ts
P O EtO
OEt
OCH3 O
N
N
H OMe
Ts
O CH3O
H
(S) (S)
A
NaH
B: C28H32N2O5S (E + Z)
(E)
2) CH3O CH3OH 1) riduzione
-
N OMe
N OMe
1) LDA
1) CH3O CH3OH
-
10
NH
N
H OMe
OCH3 H
CH3O O
NH
N
H OMe
H OCH3
CH3O O D: C23H30N2O4 +
(Z)-mitraginina
(E) (Z)
