Guía de problemas - Departamento de Química Orgánica

Universidad de Buenos Aires
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Química Orgánica II
Guía de Problemas
2º cuatrimestre 2007
Profesores:
Dr. Juan B. Rodríguez
Dra. María Laura Uhrig
2
SERIE DE REPASO
1) Complete las siguientes reacciones, indicando que tipo de mecanismo se da en cada
una de ellas
Br 2
a)
hυ
Br
b)
Br 2
c)
hυ
2) Complete las siguientes reacciones indicando el mecanismo por el cual proceden:
a)
(S)-2-iodooctano+ EtSNa
b)
Br
c)
H
Ph
acetona
+
Na
+
I
d)
OH
H2SO4
100° C
EtO-/EtOH
CH3
e)
g)
I
- / t-BuOH
t-BuO
Cl
H2O/NaOH (d)
EtO-/EtOH
f)
Br
∅
h)
EtO-/EtOH
Cl
i)
EtO-/EtOH
Cl
2
3
3) Prediga el producto de las siguientes reacciones y su estereoquímica:
i)
a)
Br2
Cl4C
b)
Br2
H2O
c)
d)
HBr
HBr
peróxidos
e)
f)
-
B2H6
H2O2/HO
+
H3O
MCPBA
HO
-
CH3O+
H3O
CH3OH /H+
g)
OsO4
h)
CH2I2
H2S
Zn(Cu)/Et2O
j)
ii)
H2/Pd
H2/Pd
BaSO4
1) Na/NH3/-33ºc
2) H2O
3
4
4) Indique los productos o reactivos de las siguientes reacciones según corresponda, y
el mecanismo por el cual transcurren:
Cl
a)
i)
HNO3/H2SO4(c)/calor
H2SO4/SO3
b)
Br2/FeBr3
c)
d)
e)
1-cloropropano/AlCl3/PhNO2
AlCl3/CH3COCl
Cl
OH
?
ii)
Cl
OH
NO2
iii)
NO2
NO2
?
NO2
4
5
5) Indique la o las posiciones que experimentarían una S. E. A. en cada uno de los
siguientes compuestos:
a)
NO2
b)
OH
c)
NO2
CN
NHCOCH3
d)
e)
NO2
f)
Cl
NO2
g)
h)
Cl
NHCOCH3
6) Indique el o los productos de las siguientes nitraciones (justifique):
a)
OCH3
HNO3
b)
HNO3
H2SO4
7) Escriba los productos intermedios en la siguiente secuencia de reacciones. Prediga
las configuraciones de los intermedios y del producto final.
H
CO2CH3
A
O +
CO2CH3
CO2CH3
O
H
CO2CH3
5
6
SERIE 1
REACCIONES DE GRUPO CARBONILO
1) Indique qué métodos le permiten efectuar las siguientes transformaciones:
a)
O
HO
b)
HO
c)
O
CH2OH
CH2OH
OH
OH
CH3COOH + CO2
CH3CHO + H2CO
d)
O
O
O
e)
H
O
OH
2) Complete las siguientes reacciones. ¿Cuáles son las semejanzas y
diferencias mecanísticas de las mismas? ¿Con qué objetivos se suelen llevar a
cabo estas reacciones? Discuta la influencia de la acidez del medio.
O
p-TsOH
a)
OH
O
OH
CH3OH/ H+
b)
O
c)
SH
HS
H+
benceno, O
7
H
N
O
, H
d)
O
+
O
p-TsOH,
+
e)
benceno
N
H
O
NHNH2
f)
SO4H2 (d)
+
O
-
i) CN
g)
ii) H2O, H
+
3) ¿Qué tipo de grupo funcional presentan los compuestos a-d? ¿Cuáles serían
los precursores inmediatos de los mismos?
a)
b) HO
O
O
c)
OH
O
O
O
d)
O
HOH2C
OH
4) La ciclopropanona existe como un hidrato en agua pero el 2-hidroxietanal no
existe como un hemiacetal. Explique.
OH
H2O
O
OH
O
HO
H2O
H
H
OH
O
5) Complete las siguientes reacciones detallando reactivos y condiciones usados
o bien los productos formados.
8
a)
1) NaBD4
?
CH3CH2CD(OH)CH2CH3
2) H2O
OH
OCH3
Zn / Hg
b)
HCl
CHO
Ni/Raney
HSCH2CH2SH
c)
BF3-Et2O / 0ºC
O
OH
O
d)
5) El tricloroetanol puede prepararse directamente por reducción del hidrato de
cloral en agua con NaBH4. Sugiera un mecanismo
HO
OH
Cl3C
H
NaBH4
Cl3C
H2O
OH
6) Ordene según acidez creciente los siguientes compuestos:
a) CH3CH2CHBr CO2H
b) CH3(CH2)3OH
c)Br3CCO2H
d) CH3CHBr CH2 CO2H
e)C6H5OH
f) H2O
g) CH3CH2CH2 CO2H
7) En los siguientes grupos de compuestos, ¿cuál esperaría que fuera el ácido
más fuerte? Justifique.
CO2H
CO2H
CO2H
CO2H
a)
OCH3
NO2
CH3
b) fenol; p-nitrofenol; m-nitrofenol; ácido pícrico
9
8) Ordene los siguientes compuestos por velocidad creciente frente a la
hidrólisis alcalina y dé los productos de reacción en cada caso:
O
O
O
C OEt
C Cl
C
O
NH2
O
C O C
9) Complete el siguiente esquema indicando la estructura de los productos A-C y
los reactivos faltantes:
CH3(CH2)3OH
H+
B
H+
O
O
CH2N 2
CH3(CH2)4C OH
A
CH3(CH2)4 C NHCH2CH2CH3
O
CH3(CH2)4C Cl
O
- +
CH3CO Na
C
10) Complete las siguientes reacciones detallando reactivos y condiciones
usados o bien los productos formados.
O
N(CH3)2
a)
O
b)
O
CH3OCCH2CH2CH
N(CH3)2
O
CH3OCCH2CH2CH2OH
HOCH2CH2CH2CH2OH
CN
c)
CHO
10
d)
CH3CH=CHCOCl
CH3CH=CH2OH
CH3CH=CHOH
11) Discuta la posibilidad de una descarboxilación en los ácidos que se muestran
a continuación. En caso de que ocurra la reacción escriba el producto de la
misma.
a)
CH3
b)
CO2H
CO2H
O
c)
d)
O
COOH
O
HOOC
12) Escriba ecuaciones para una síntesis práctica de laboratorio de cada una de
las siguientes sustancias a partir del n-propanol:
a) ácido butanoico.
b) butanal.
c) n-butanol.
d) butanoato de n-butilo.
13) Estime la cantidad de enol presente en el equilibrio para cada uno de los
siguientes compuestos. Compare en particular los casos b, c, y d.
a)
c)
b)
O
O
O
O
e)
d)
O
O
14) Complete las siguientes reacciones:
O
O
11
O
o
Br2 / AcOH / 20 C
a)
O
-
3 I2 / HO
b)
H2O
15) Explique cómo llevaría a cabo las siguientes transformaciones:
O
OH
O
Ph
O
a)
OH
b)
CHO
CHO
CHO
16) Explique cómo sintetizaría los siguientes derivados a partir de compuestos
carbonílicos adecuados
1)
2)
N OH
N
3)
N
17) Algunos reactivos de Grignard reaccionan con ortoformiato de etilo, seguido
de hidrólisis ácida, para obtener aldehídos. Proponga un mecanismo.
HC(OEt)3 + RMgX
R CH(OEt)2
H+
O
R CH
18) Los aminoacetales sencillos se hidrolizan rápida y fácilmente en medio ácido
diluido. Proponga un mecanismo.
O
NMe2
H
H+
OH
CHO
+ Me2NH2
12
SERIE 2
REACCIONES DE FORMACION DEL ENLACE C-C
1) Discuta la selectividad de las siguientes reacciones: (Discuta qué tipo de
control, cinético o termodinámico, está presente en cada una de ellas).
1) LDA / DMF / - 78 oC
2) Me3SiCl / Et3N
O
Me3SiCl / Et 3N / DMF / 25 oC
1) LDA / THF / -78ºC
2) MeI
2) a) Explique cómo se puede realizar la siguiente reacción a través de una
enamina. Indique en cada caso qué otro producto de alquilación se puede
formar y porqué el que se muestra es el único producto de la reacción.
i)
O
O
ii)
O
O
O
b) Utilizando enaminas sintetice los siguientes compuestos a partir de
ciclohexanona:
O
O
i)
ii)
3) Use el éster malónico para preparar:
a) ácido 2-etilbutanoico.
b) ácido 3-metilbutanoico.
c) ácido 2-metilbutanoico.
d) ácido 2-etilsuccínico.
4) Use el éster acetilacético y el halogenuro de alquilo que considere necesario
para preparar:
a) CH3-CO-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
b) ciclobutil-metil-cetona
13
c) CH3-CO-CH(CH2CH3)-CH(CH3)2
5) Diseñe una síntesis de los siguientes compuestos usando como etapa clave
una reacción de tipo aldólica.
a) C6H5-CH=CH-COC6H5
b) C6H5-CH=CH-CO-CH=CH-C6H5
c) C6H5-CH=C(COCH3)2
d) C6H5-CH=CHCO2H
CHO
e)
O
f)
a partir de
CH3
PhCCH CCH2CH3
CH3 OH
6) Dé las estructuras de los ésteres que serían necesarios para preparar los
siguientes compuestos mediante condensaciones de Claisen.
a) Ph-CH2-CH2-CO-CH(CH2Ph)-CO2Et
b) EtO-CO-CO-CH(CH3)-CO2Et
c) H-CO-CH(Ph)-CO2Et
7) Dé las ecuaciones para la preparación de los siguientes compuestos mediante
reacciones de Dieckmann:
O
O
O
a)
b)
COOEt
c)
COOH
8) La condensación de Dieckmann del siguiente éster asimétrico conduce a un
único producto. Prediga de cuál se trata y justifique claramente. Desarrolle el
mecanismo.
O
O
O
O
14
9) Prepare los siguientes compuestos utilizando la reacción de Knoevenagel.
O
a)
COOEt
CN
b)
COOEt
10) Prepare por condensación de Perkin:
a) C6H5-CH=CH-CO2H
b) C6H5-CH(OH)-C(CH3)2-CO2H
11) Muestre cómo las siguientes sustancias se pueden preparar por caminos
sintéticos basados en adiciones de Michael (en algunos casos se requieren
transformaciones adicionales).
a) ácido 3-fenilpentanodioico a partir de 3-fenilpropenoato de etilo.
b) 3,5-difenil-5-oxopentanonitrilo a partir de 1,3-difenilpropenona
(benzalacetofenona)
12) Complete las siguientes reacciones indicando reactivos y condiciones de
reacción en cada caso.
O
a)
O
O
OCH3
b)
O
O
O
O
COOEt
COOEt
c)
CN
EtO
CN
O
15
13) Complete las siguientes reacciones y escriba las estructuras para los
intermediarios clave que se forman durante el transcurso de la reacción
(anelación de Robinson), muy usada para la condensación de anillos. Aplique el
concepto de retrosíntesis.
O
O
a)
+
O
O
COOEt
b)
Ph
O
O
c)
+
O
O
O
d)
e)
a partir de
O
y 3-buten-2-ona
O
14) Una modificación de la adición aldólica (llamada reacción de Mannich) usa una
amina secundaria (como su clorhidrato) para unir selectivamente un átomo de
carbono a la posición α de un aldehído o cetona. El producto es la sal de una
aminocetona. Por ejemplo:
Ph-CO-CH 3 + H2CO + (CH 3 ) 2 NH2+Cl - ⎯⎯⎯⎯→
Ph-CO-CH2-CH2-NH+(CH3)2 Cl -
16
Escriba los pasos involucrados en la reacción suponiendo que se forma un
intermediario (CH3)2N+=CH2 a partir de la amina y formaldehído.
Complete también para los siguientes casos:
⎯⎯⎯→
a) CH 3 -CO-CH 3 + H2CO + (CH3 CH 2)2NH2+ Cl -
b) CH 3 CH 2 CH 2 CHO + H2CO + (CH3)2 NH2+ Cl - ⎯⎯⎯→
15) Completar la serie de reacciones, detallando el mecanismo del último paso.
⎯⎯⎯⎯→
a) CH 3 CH 2 P+ Ph 3 Br -
⎯⎯⎯→
b)
Ph3P
+
tolueno
OEt
Br
NaEtO/EtOH
temp. ambiente
A
B
O
H
B
+
O
benceno
C
reflujo 2 h
O
OH
c)
CHO
OCH3
DME
H2O, HCl
CH3
-40oC
MeOH, calo
+ Ph3P=C
16) Completar:
14
CO 2
a)
2-cianonaftaleno
PhCO 2Et
CH2O
n-C3H7MgBr
óxido de etileno
CH3CHO
17
b)
O
LiCH3
H3O+
XMgCH3
H3O+
LiCu(CH3)2
H3O+
+
c) (CH3)3C CO2H + 2PhLi
A
H2O / H
B
d) [(CH3)2 CH CH2CH2]2Cd + ClCOCH2CH2CO2CH3
e) Br CH2 CO2Et
Zn/Bz
ciclopentanona
O
COOCH3 + LiCu(CH=CH2)2
f)
A
OC(CH3)
g)
O
(C2H5)2CuLi
Cl
O
h)
O
O
1) CH3MgBr
+
2) H2O / H
16) Proponga un mecanismo para la siguiente reacción
i. THF
+
O
O
BrMgCH2(CH2)2CH2MgBr
ii. H3O+
OH
HO
B
18
SERIE 3
COMPUESTOS NITROGENADOS
1) Ordene por basicidad creciente y justifique.
a) metilamina, dimetilamina, trimetilamina y piperidina
b) NH2
NH2
NH2
H2N
+ _
NH Cl
_
O Na+
_
O Na+
N
NO2
2) La diacetamida es mucho más ácida (Ka 10-11) que la acetamida (8,3x10-16)
y casi tanto como la bencenosulfonamida (10-10). ¿Cómo explica esto?
3) Describa el proceso de síntesis de LDA
4) Proponga las siguientes transformaciones sintéticas:
Br
Cl
NH 2
OH
O
H
5) a) Proponga un mecanismo para la síntesis de t-butilamina por reacción de
t-butanol o isobutileno con CH3CN en H2SO4(c), seguida por hidrólisis del
producto.
b) Por qué no se puede sintetizar este compuesto mediante:
i) aminación reductiva de compuestos carbonílicos
ii) reducción de nitrilos
iii) reducción de oximas
Iv) síntesis de Gabriel o sustitución de halogenuros de alquilo
c) ¿Qué otra síntesis es aplicable?
6) Completar la siguiente secuencia:
O
Cl
H Ph
NaN3
A
B
19
7) Dé un mecanismo razonable para la metilación de Eschweiler-Clarke.
H2CO
NH
N
HCOOH
CH3
8) Una amina terciaria es oxidable con peróxidos (como H2O2) a un N-óxido.
Los N-óxidos con hidrógenos β dan eliminación por calentamiento (eliminación
de Cope). Sugiera un mecanismo para el ejemplo siguiente:
CH3
calor
Ph
Ph
H
+ (CH3)2NOH
N (CH3)2
CH3
O-
(E)
9) ¿Qué amina, sometida a dos secuencias de metilación exhaustivaeliminación, da como productos trimetilamina y 3-vinilciclohexeno?
10)¿Cuál es la sustancia mononitrogenada a partir de la que se requieren 3
ciclos de eliminación de Hofmann, para obtener como producto principal
3etenil-1,4-pentadieno?
11) ¿Cómo llevaría a cabo la siguiente síntesis utilizando en una de las etapas
la eliminación de Cope?
CO2H
12) Formule un mecanismo razonable para las etapas de las síntesis e indique el
producto final:
O
O
H2CO ; HN(CH3)2
-
Cl
+
N H(CH3 ) 2
HCl
Ag2O, H2O
20
13) La síntesis de Strecker es un método para preparar aminoácidos a partir de
aldehídos, usando NH3 y HCN. Proponga un mecanismo para la formación
del aminonitrilo. Indique la estereoquímica del producto.
CN
PhCHO + NH3 + HCN
H3O
+
NH2
Ph
Ph
14)¿Cómo llevaría a cabo las siguientes síntesis?
NH2
a)
Ph
COOH
O
NH2
b)
c)
NH2
H
d)
Ph-CO-NH-Ph
Ph-CO-Ph
15)¿Cómo llevaría a cabo las siguientes síntesis?
Br
a)
F
NH2
b)
Et
COOH
+
NH3
21
SERIE 4
SINTESIS ORGANICA
1) Indique los grupos protectores y su eliminación de los siguientes grupos funcionales:
a) RCHO
b) RCOR
c) ROH
d) RNH2
e) RCOOH
2) Escriba los productos de las siguientes reacciones y clasifíquelas como: a)
regioselectivas; b) estereoselectivas (diastereo o enantioselectivas) y c)
estereoespecíficas (diastereo o enantioespecíficas):
1)
HO2C
H
H
Br2
CO2H
SN2
TsO
KMnO4
3)
AcO-
2)
KMnO4
4)
HO-
HO-
C6H13
HNO3
5)
6)
H2SO4
H
Br
CH3
NaOH
SN2
3) Clasifique las siguientes reacciones de acuerdo al tipo de selectividad que presentan.
Escriba los productos cuando no estén indicados:
NCO + ROCN + KBr
R
isocianato cianato
25%
75%
a) RBr + KNCO
b)
1) R2CuLi
2) H3O+
O
1) RMgX
2) H3O+
22
c)
Ph
CH
Ph
O
C
CPh
PhMgBr
Ph
Ph
Ph
O
CH
CH
CPh
100%
OH
O
Ph
C
CPh
C
PhMgBr
Ph
C
CH
CPh
Ph
Ph
Ph
100%
d)
O
LiAlH(OMe)3
OH
Me
Me
cis 2-metilciclohexanol
(99%)
O
1) 1mol base +RX
2) H3O+
O
e)
R
CH3C
CH 3CCH2CO2Et
CHCO2Et
O
RCH2CCH2CO2Et
1) 2 mol base +RX
2) H3O+
4) La hidroxilación se llevó a cabo en presencia de un borano quiral, el
monoisopinocanfenilborano. Calcule el exceso enantiomérico (ee) obtenido.
Ph
BH2
H
B
H
H
+
Ph
H2O2
HO-
Ph
HOH
[α]D = + 56
{[α]D = + 63,7 (enantioméricamente puro)}
23
5) Proponga un método sintético para cada una de las siguientes transformaciones.
Formule un análisis retrosintético.
OMe
b)
OH
a)
OH
OH
O
O
O
d)
c)
H
H
Br
O
e)
H
H
O
OMe
6) Construya las siguientes moléculas empleando una reacción de Diels-Alder
O
O
c)
b)
a)
O
O
O
O
CO2Me
d)
O
e)
H
CO2Me
7) Realizar las siguientes transformaciones utilizando los reactivos que se indican en
cada caso:
O
H
O
a)
H
O
MeO
MeO
24
Reactivos: p-benzoquinona, ∅; H2 / Pd- BaSO4 -quinolina; HCC-Li+ / THF; H3O+
b)
O
Ph
CO2Et
Ph
Reactivos: H2/Ni; H3O+; etanoditiol / p-TsOH; PhMgBr / éter
8) Realizar las siguientes transformaciones:
OH
a)
O
H
H
O
O
OH
OH
O
OH
O
OH
b)
OH
O
O
c)
OEt
H
O
d)
O
O
Ph
e)
H
H
AcO-
p-TsCl
HO
Py
A
acetona
B
1) KOH /H2O
2) H3O+
C
25
9) Formule una síntesis para cada uno de los siguientes compuestos:
a)
NH2
b)
a partir de alcohol bencílico
H
CHO
CHO
H
c)
CHO
a partir de tolueno y acroleína
d)
CO2H
e)
OH
a partir de 2-buteno
CHO
OH
10) Para la molécula abajo indicada, diseñe tres caminos sintéticos partiendo de
compuestos de menos de cuatro átomos de carbono.
O
11) Proponga métodos (más de uno en cada caso) para la síntesis de los siguientes
compuestos. Compare los resultados y discuta ventajas y limitaciones.
26
a)
CO2R
para R = H
R = Et
b)
CO2R
para R = H
R = Et
C H 2C O 2Et
c)
O
12) Proponga un análisis retrosintético hasta llegar a compuestos de partida
convenientes y luego formule la síntesis:
a)
O
b)
c)
OH
13) a) Sintetice a partir de benceno:
Br
Cl
b) Sintetice a partir de tolueno:
COOH
14
COOH
14) Proponga un camino retrosintético para los siguientes compuestos a partir de los
precursores indicados. Luego, formule la ruta de síntesis.
27
OCH2OCH3
OH
a)
NH2
OH
b)
c)
OH
OH
CH3
d)
CH3
O
O
O
O
O
e)
HO
Ph
O
f)
COOH
HO
CHO
OH
COOH
g)
OH
HOOC
28
h)
CHO
Ph
O
O
i)
NH2
j)
CH3
k)
CH3
O
O
Br
Ph
l)
O
O
29
15) Realice un análisis sintético y retrosintético del compuesto A empleando como
producto de partida compuestos de hasta cinco átomos de carbono.
H
O
H
A
16) Realice un análisis retrosintético de la molécula blanco indicada debajo. Una vez
realizado este análisis, proponga un camino de síntesis empleando benzaldehído como
uno de los materiales de partida.
O
H
OH
mezcla racémica
17) Indique un método de síntesis y el análisis retrosintético para acceder al compuesto
A a partir de compuestos de hasta cuatro átomos de carbono.
OH
OH
A
18) Dada la siguiente transformación. Indique de qué reacción se trata y proponga un
mecanismo para la misma.
O
CH3
NaOH, H2O
O
O
H
H3C
30
SERIE 5
HETEROCICLOS AROMATICOS
1) a) Explique los siguientes valores de basicidad:
N
H
N
Kb 1,3x10-3
1,7x10-9
NH2
4,2x10-10
N
H
2,5x10-14
b) Aunque el pirrol es una base muy débil el protón del NH puede abstraerse
fácilmente con base para dar el anión C4H4N-. Explique.
c) ¿Esperaría que el oxazol fuese más o menos básico que el pirrol? ¿Por qué?
2) De las tres monohidroxipiridinas, la única que se comporta como un fenol es la 3hidroxipiridina. ¿Por qué?
3) Complete las siguientes reacciones:
i)
N
H
N
H
ii)
SO3/Py
O
iii)
O
O
O
, AlCl3
S
iv)
NaNH2
N
H
NH3 ( l iq )
v)
Br2, dioxano, 0 °C
N
H
vi)
NO 2
31
N
N
NH2
N
N
Ph
vii)
viii)
NO2
N
N
ix)
Cl
NaMeO
MeOH
N
4) Justifique la exaltación de la acidez de los protones metílicos en la α y γ-picolina y la
ausencia de este efecto en la β- picolina.
Ejemplo:
-
CH3
CH2 Na
NaOH
N
5) Complete las siguientes reacciones:
i)
HNO3/H2SO4
0 °C
ii)
N
iii)
CH=CHPh
PhCHO
N
N
+
KMnO4
HO-/
∅
N
32
NaNH2
N
NH3 (l)
6) Realizar las siguientes transformaciones:
i)
NH2
N
H
N
H
ii)
CH2N(CH3)2
N
H
N
H
gramina
iii)
O2N
O
O
CH NOH
nitrofuroxima
iv)
NH2
N
N
N
N
v)
COOH
7) a) Justifique las propiedades aromáticas del anillo imidazólico.
b) Ordene los átomos de nitrógeno de la histamina (sustancia responsable de
muchas reacciones alérgicas) según su basicidad, y justifique su respuesta.
CH2CH2NH2
N
HISTAMINA
N
H
33
8) Explique cómo realizaría las siguientes transformaciones. Indique los reactivos
necesarios y justifique la estrategia empleada en cada caso:
Cl
S
N
N
a)
NO2
b)
N
N
34
SERIE 6
HIDRATOS DE CARBONO
1) Dibuje la proyección de Fischer y la fórmula de Haworth de:
a) α-D-glucopiranosa
b) α-D-galactofuranosa
c) β-D-fructofuranosa
d) β-L-manopiranosa
e) β-D-ribofuranosa
2) Indique el confórmero más estable entre 4C1 y 1C4 de:
a) α-D-glucopiranosa
b) α-L-glucopiranosa
c) α-D-idopiranosa
3) El poder rotatorio inicial de una D-manosa cristalina recientemente disuelta es
+28º, en el equilibrio se llega a +14º. Sabiendo que el poder rotatorio de los
anómeros α y β puros es de +28º y -17º respectivamente, calcule la
composición en el equilibrio.
4) ¿Cuál de los siguientes compuestos experimentará mutarrotación?
a)
b)
c)
d)
CH2OCH3
CH3O
H
HO
H
H
OH
CH3O
H
H
OH
CH3O
H
H
O
H
O
CH2OH
OH
O
OH
OH
OH
CH3O
CH3O
CH2OH
O
OCH3
OCH3
CH2OCH3
5) El confórmero predominante del bromuro de glicosilo de la 2,3,4-tri-O-acetil-β-Dxilopiranosa es la silla 1C4. Explique esta observación. Explique cuál es el efecto
determinante de la estabilidad de este confórmero.
CHO
H
HO
H
OH
H
OH
CH2OH
D-xilosa
35
6) Formule las reacciones nombrando los compuestos obtenidos.
a)
D-glucosa
i-PrOH / H+
Ag(NH3)2+
Br2, H2O
HNO3, calor
i) NaBH4
ii) H+
Ac2O / C5H5N
b)
D-ribosa
HCN
A
H+, H2O, calor
B
H2 / Pd-BaSO4, H+
C
H+, H2O, calor
c) metil α-D-glucopiranósido
Ag(NH3)2+
i) DMSO / NaH
ii) CH3I
A
H+, H2O, calor
B
IO4-
d)
metil β-D-glucopiranósido
metil β-D-arabinofuranósido
e)
una aldopentosa
O
PhCH, ZnCl2
O
CH3CCH3, H+
i) NaBH4
ii) Dowex H
un alditol meso
+
7) Dibuje la proyección de Haworth de:
i) 4-O-(β-D-galactopiranosil)-D-glucopiranosa
ii) β-D-fructofuranosil-α-D-glucopiranósido
(lactosa)
(sacarosa)
36
8) Dado el siguiente trisacárido:
CH 2 OH
O
CH2 OH
O
O
OH
HO HO
O
O
OH
OH
OH
OH
CH 2 OH
a) Indique los productos que se obtienen por tratamiento del mismo con NaBH4 y
posterior hidrólisis ácida total.
b) Si se oxida con NaIO4 un mol del producto de reducción con NaBH4, escriba los
productos de oxidación. Indique cuantos moles de formaldehído y de ácido
fórmico se obtienen. ¿Cuántos moles de NaIO4 se consumen?
+
9) Un hidrato de carbono A (C12H22O11) fue tratado con: 1) CH3OH / H ; 2) ICH3 /
Ag2O, para dar B. El producto B se hidrolizó dando 2,3,4,6-tetra-O-metil-Dgalactosa y 2,3,6-tri-O-metil-D-glucosa. ¿Cuáles son las estructuras de A y B?
10)
Se tienen dos hexasacáridos A y B que por hidrólisis dan glucosa y
galactosa en relación 5:1. La permetilación e hidrólisis de cada uno dio dos
productos en relación 5:1, el mayor de los cuales se identificó como 2,4,6-tri-Ometil-glucosa, mientras que el otro no pudo ser identificado. El tratamiento con
periodato de sodio de los metilglicósidos de ambos oligosacáridos, da en el caso
de A un equivalente de ácido fórmico, y en el caso de B un equivalente de
formaldehido. ¿Cuales son las estructuras de A y B?
11) Por hidrólisis ácida de un compuesto A (C21H38O16) que no reduce el reactivo
de Tollens se obtuvo glucosa, manosa y un compuesto B (C3H8O). El espectro de
RMN-1H de B mostró un doblete a δ 1.20, un multiplete a δ 3.94 y un singulete
ancho a δ 4.50. Por tratamiento de A con periodato de sodio y posterior hidrólisis,
se obtuvieron dos moles de ácido fórmico y manosa, entre otros productos. El tratamiento de A con α-glucosidasa produjo glucosa y C que no reduce el reactivo de
Tollens. El tratamiento de A con emulsina (β-glucosidasa) produjo B y un
trisacárido reductor D. Por tratamiento con DMSO, NaH y MeI y posterior hidrólisis
ácida se obtuvo: 2,3,4,6-tetra-O-metilglucosa, 2,4,6-tri-O-metilmanosa y 2,3,4-triO-metilglucosa.
Escriba las estructuras de los compuestos A - D.
12) Una sustancia A da por hidrólisis ácida D-glucosa y D-xilosa en relación 2:1. La
reducción con NaBH4 y posterior hidrólisis produce D-glucosa, D-glucitol y D-
37
xilosa en relación 1:1:1. Por permetilación según el metodo de Hakomori e
hidrólisis ácida se producen 2,3,4,6-tetra-O-metil-D-glucopiranosa; 2,3,4-tri-Ometil-D-glucopiranosa y 2,3-di-O-metil-D-xilosa. Considerando uniones αpiranosídicas, deduzca la fórmula de A y formule las reacciones.
13) Una sustancia A dio por hidrólisis ácida D-glucosa, D-galactosa y D-manosa en
relación 2:1:1. La reacción con NaBH4, seguida de hidrólisis produjo la aparición
de D-glucosa, D-manosa y galactitol. Por acción de una endo α-glucosidasa
sobre A se obtuvieron dos productos B y C, ambos reductores. La hidrólisis de
B generó únicamente D-glucosa, y en cambio la de C no generó glucosa. Una
endo β-manosidasa permitió aislar galactosa a partir de A. Sabiendo que todos
los azúcares estaban en forma piranósica y que un mol del metilglicósido de A
consumió dos moles de NaIO4, formule las estructuras de A, B y C.
14) Formule: 1,2-dioleil-3-O-β-D-galactofuranosilglicerol (compuesto A) y las
reacciones del mismo con:
a) Compuesto A
b) Compuesto A
c) Compuesto A
IO4KOH / etanol
Productos
IO4-
H3O+ / calor
15) Para determinar la estructura de un tetrasacárido (A) se rearizaron los
siguientes ensayos:
a) por tratamiento de A con una α−glicosidasa se obtuvo D-glucosa, D-manosa, D-
xilosa y L-ramnosa (6-desoxi-L-manosa).
b) cuando A se trató con una α-glucosidasa no se observó reacción alguna
c) el tratamiento con α-manosidasa se aislaron dos disacáridos B y C.
d) el disacárido B se redujo con NaBH4 , se trató con NaH, DMSO/ IMe, y
finalmente se hidrolizó dando 1,3,4,5,6-penta-O-metil-D-manitol y 2,3,5-tri-Ometil-D-xilosa.
e) similar tratamiento para el disacárido C, dio 1,2,3,4,5,-penta-O-metil-D-glucitol y
2,3,4-tri-O-metil-L-ramnosa.
+
f) luego del tratar el tetrasacárido A con MeOH/ H , consunió 4 moles de NaIO4
formándose sólo un mol de ácido fórmico y ninguno de formaldehído.
i) Proponga una estructura compatible con los datos observados para A, B y C.
ii) ¿Qué concluye del consumo de 4 moles de NaIO4? Dibuje el tetrasacárico con
fórmulas de Haward e indique dónde se consumen dichos moles.
38
16) Un oligosacárido se trató con NaBH4 y sobre el producto (A) se realizaron los
siguientes ensayos:
a)
A se sometió a hidrólisis ácida exhaustiva, obteniendo D-xilosa, D-glucosa
y D-glucitol en relación 2:2:1.
b) A se trató con una α-glicosidasa aislándose D-xilosa y B (C18O16H34).
c) Cuando se trató A con una β-glucosidasa se aisló un disacárido C y Dglucitol como únicos productos.
d) Por metilación exhaustiva y posterior hidrólisis de A, se pudieron identificar
los siguientes azúcares: 2,3,4-tri-O-metil-D-glucosa, 2,3,-di-O-metil-Dglucosa, 1,2,3,5,6-penta-O-metilglucitol y 2,3,4-tri-O-metilxilosa.
i) Determine una estructura para A, B y C compatible con los datos presentados.
Utilice fórmulas de Haworth. Indique claramente su razonamiento deductivo.
ii) ¿Cuántos moles de periodato de sodio consume un mol de A y cuántos moles
de formaldehído y de ácido fórmico se producen?
17) Determine una estructura (fórmula de Haworth) para el oligosacárido A
compatible con los datos presentados más abajo. Indique su razonamiento
deductivo.
a) A no reacciona con el reactivo de Tollens ni con NaBH4.
b) La hidrólisis total de A da exclusivamente D-galactosa, D-glucosa, D-xilosa, Lmanosa y metanol en relación 1:1:1:1:1
c) Cuando A se trató con una β-glicosidasa, se obtuvo un trisacárido B
(reaccionaba con NaBH4), además de xilosa y metanol.
d) La permetilación e hidrólisis del metilglicósido de B produjo dos 2,3,4,6-tetraO-metilhexosas diferentes y una 2,4-di-O-metilhexosa.
e) Cuando A se trató con una galactopiranosidasa se liberó galactosa y se
obtuvo un trisacárido C (que no reaccionaba con NaBH4).
f) El tratamiento de C con periodato de sodio, indicó el consumo de cuatro
moles de ese reactivo por mol de C, con producción de dos moles de ácido
fórmico. Tras ese tratamiento, la reacción con i) NaBH4, ii) H3O+, dio lugar a
xilosa como único azúcar estable.
g) Entre los productos de hidrólisis parcial de A se ha encontrado un trisacárido
lineal D, en cuya hidrólisis se verificó la ausencia de glucosa.
39
SERIE 7
AMINOACIDOS Y PEPTIDOS
1).a) ¿Por qué los aminoácidos tienen puntos de fusión tan altos, y son solubles en
agua e insolubles en solventes orgánicos?
b) ¿Por qué son menos ácidos que los ácidos carboxílicos normales y menos básicos
que las aminas?
2) a) Representar la estructura y la forma predominante de valina a un pH de 11 y
prolina a un pH de 2.
b) Explique el siguiente orden de valores de puntos isoeléctricos:
i) arginina > glicina > ác. glutámico
ii) histidina > triptofano
c) Aspartamo es un edulcorante de bajas calorías cuya estructura es Asp-Fen-OMe.
Sabiendo que su punto isoeléctrico es 5.9, escriba la estructura del compuesto a pH
fisiológico (7.6).
d) Representar la separación electroforética de Ala, Lis y Asp a un pH de 6.
3) La anemia falciforme es causada por una única sustitución en un nucleótico del ADN,
que resulta en la sustitución de un único aminoácido en una porción de la
hemoglobina: VHLTPEEK se convierte en VHLTPVEK.
VHLTPEEK
CH3
CH3
H3C
O
O
NH
NH
H3C
HO
HO
CH3
NH2
NH
NH
NH
O
O
O
N
O
O
N
NH
O
NH
O
O
HO
HO
NH2
VHLTPVEK
CH3
CH3
H3C
O
O
NH
NH
H3C
HO
HO
NH2
NH
N
NH
O
N
CH3
O
O
O
O
NH
NH
O
NH
CH3
H3C
O
HO
NH2
40
Teniendo en cuenta los valores de pKa que se proporcionan, estime el valor del
punto isoeléctrico del péptido VHLTPVEK y prediga si el punto isoeléctrico de
VHLTPEEK estará por encima o debajo de ese valor.
Valina (V)
Histidina (H)
Leucina (L)
Treonina (T)
Prolina (P)
Acido glutámico
(E)
Lisina (K)
2.29 (CO2H)
1.70 (CO2H)
2.33 (CO2H)
2.09 (CO2H)
1.95 (CO2H)
2.23 (α-CO2H)
9.72 (NH3)
6.02 (NH2)
9.75 (NH3)
9.10 (NH3)
10.64 (NH2)
4.42 (γ-CO2H)
2.04 (CO2H)
9.08 (NH3)
9.08 (NH3)
9.95 (NH3)
10.69 (ε-NH3)
4) Indicar cómo se podrían formar los aminoácidos siguientes en el laboratorio con
aminación reductiva del α-cetoácido adecuado:
(a) alanina
(b) leucina
5) Indicar cómo se podría emplear la bromación seguida por aminación para sintetizar
los aminoácidos siguientes:
(a) glicina
(b) valina
6) Indicar cómo se podría emplear la síntesis de Gabriel con éster malónico para
preparar:
(a) fenilalanina
(b) leucina
7) Indicar como usa la síntesis de Strecker para preparar los siguientes aminoácidos:
(a) glicina
(b) valina
8) Complete las siguientes reacciones:
a)
O
N-K+
1) BrCH(COOEt)2 2) NaEtO
3) PhCH2Cl 4) HCl / H2O / calor
O
O
b)
H
COH
C
Ph
C
NHCCH3
O
H2, Rh-(R,R)-Degphos
41
9) a) Completar
Gli + Ala
O
c) Proponga un esquema de síntesis para la síntesis de Ala-Val-Fen-Gli-Leu a partir
de Z-Ala-Val-Fen.
d) Indicar cómo se podría emplear la síntesis clásica para preparar Leu-Ala Val
e) Esquematice la síntesis del tripéptido Ile-Gli-Asn mediante el método en fase
sólida de Merrifield.
10) Indicar dónde romperían la tripsina y la quimotripsina al péptido siguiente;
Tir-Ile-Gln-Arg-Leu-Gli-Fen-Lis-Asn-Trp-Fen-Gli-Ala-Lis-Gli-Gln-Gln-Gln.NH2
11) La hidrólisis completa de un heptapéptido (condiciones de hidrólisis HCl 6N, 110 °C,
24hs) y posterior análisis de la mezcla mediante el uso de un analizador de
aminoácidos, se obtuvo un cromatograma con tiempos de retención
correspondientes a los aminoácidos Glu (1), Ala (2), Val (1), Leu (1), Fen (1) y Lis (1)
(entre paréntesis se indica la relación de áreas). Deducir la secuencia de
aminoácidos de este heptapéptido a partir de los siguentes datos:
a) El tratamiento con 2,4-dinitrofluorbenceno seguido de hidrólisis parcial produjo
entre otros compuestos: N-2,4-(dinitrofenil)-valina, ε-(N-2,4-dinitrofenil)-lisina y un
dipéptido 2,4-dinitrofenil-Val-Leu.
b) La hidrólisis del heptapéptido con carboxipeptidasa produjo una alta concentración
inicial de Ala, seguida de un aumento de la concentración de Glu.
c) La hidrólisis parcial del heptapéptido formó un dipéptido A y un tripéptido B. Al
tratar A con 2,4-dinitrofluorbenceno e hidrolizar se produjo el derivado de Leu y el
derivado en posición ε de Lis.
d) La hidrólisis completa de B produjo Fen, Glu y Ala.
e) Cuando se trató B con carboxipeptidasa, la solución mostró una alta concentración
inicial de Glu.
f) Al tratar B con quimotripsina se liberó Fen.
12) Por hidrólisis total de un nonapéptido A se obtiene 3 Ala, 2 Lis, 2 Glu, Fen, Tir.
Dados los siguientes datos:
a) Por tratamiento de A con 2,4-dinitrofluorbenceno se obtuvo ε-N-2,4-dinitrofenillisina y bis-N,N-dinitrofenil-lisina.
b) La digestión con tripsina produjo Lis, un hexapéptido B y un dipéptido C.
c) Por acción de carboxipeptidasa sobre A se observó a tiempos cortos la liberación
de un aminoácido ácido, y luego un aumento de la concentración de Fen.
d) El aminoácido N-terminal de B es el ácido glutámico.
e) Entre los tetrapéptidos que se obtiene por hidrólisis parcial de B, pudo detectarse
D, compuesto por Lis y Ala en relación 1:3.
Deduzca la estructura primaria de los compuestos A-D. Indique su razonamiento
deductivo.
42
13) a) Indicar el primer y el segundo paso en la determinación de la secuencia de la
oxitocina bovina mediante la degradación de Edman (después de romper el puente
disulfuro).
Cis-Tir-Ile-Gln-Asn-Cis-Pro-Leu-Gli.NH2 (Oxitocina reducida)
b) Ubicar el puente disulfuro en la estructura de la oxiticina sabiendo que la misma
está formado por una sóla cadena polipeptídica.
c) Explicar por qué se prefiere la degradación de Edman al método de Sanger.
14) A continuación se esquematizan los primeros pasos de la síntesis química de la
hormona oxitocina:
O2 N
COO-
a)
NH3+
+
Cl
O
Ph
base
O
A
OH
H+, cat
B
Leu
b)
O-
H3N
O
1) EtOH, H+
C
2) HCl
Gli
c)
B +
C
D
Oxitocina
Z-Leu-Gli-OEt
1) Escriba las estructuras de los compuestos A a D.
2) En la secuencia a), explique por qué la leucina se transforma en B antes del
acoplamiento.
3) En la reacción b), indique los reactivos necesarios para preparar un éster de tbutilo a partir de glicina. Indique ventajas y desventajas con respecto al éster de
etilo C.
4) Indique en qué condiciones transcurre la reacción C. Discuta la quimioselectividad
de esta reacción.
5) Escriba las reacciones de hidrólisis de Z con HBr/AcOH y con H2/Pd.
6) Escriba las reacciones necesarias para transformar D en Z-Pro-Leu-Gli-OEt.
15) La gastrina es una hormona liberada por el estómago que controla el progreso de la
digestión. La estructura del tetrapéptido C-terminal de la gastrina, responsable de
su actividad fisiológica, es: H2N-Trp-Met-Asp-Fen-CONH2. La síntesis del
tetrapéptido se muestra a continuación:
43
O
H2N
OH
OH
ZHN
BnOCOCl
OH
OH
base
O
O
Asp
A
O
O
O
Ph
OH
ZHN
O
O
p-TsOH
tolueno, O
Ph
Ph
ZHN
LiOH
OH
OBn
O
O
B
C
Este último paso (B→C) muestra la hidrólisis quimioselectiva de uno de los ésteres.
Luego,
Cl
Cl
HO
Cl
C
p-TsOH
tolueno, O
Fen-OMe
D
E
H2/Pd
F
base
El compuesto F es el nutrasweet, 200 veces más dulce que la glucosa y descubierto
accidentalmente al hacer esta síntesis.
1) Escriba las estructuras de los compuestos C a F y las reacciones involucradas.
2) Utilizando los reactivos de la siguiente lista y otros que Ud. considere necesarios,
esquematice la síntesis del tetrapéptido C-terminal de la gastrina a partir de F.
SMe
OH
H2N
O
Met
O
t-BuO
Cl
O
O
Ot-Bu
Cl
O
O
NH
HO
Cl
O
N
H
NO2
Ot-Bu
Boc-Trp-OCp