Inleiding Organische Chemie Eindtoets (8SA09) Woensdag 22-1-2014, 9:00–12:00 Deze toets bestaat uit 6 opgaven ________________________________________________________________________________ H He 1 2 Li Be B C N O F Ne 3 5 6 7 8 9 10 Al Si P S Cl Ar 4 Na Mg 11 12 K 13 14 15 16 17 18 Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 Cs Ba Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 55 56 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 Fr Ra Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Fl Lv 87 88 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 114 116 118 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 Opgave 1. Lewis structuren en resonantie (30 punten) a. Geef voor moleculen I–III de Lewis structuur met formele ladingen en evt. resonantie-structuren. NCCHCN– I FCHCHCH2CH2NO2 II HCO3– III b. Geef voor de relevante atomen in I–III de bindingshoeken en hybridisatie. c. Teken de Lewis structuur van IV, en geef éénduidig aan hoeveel en welke elektronen behoren tot het π-systeem. CN IV d. Teken alle relevante resonantiestructuren van IV met maximaal 2 ladingen. e. Is IV aromatisch? Leg uw antwoord uit. Opgave 2. Zuursterkte (20 punten) a. Geef aan welk proton in I–IV het meest zuur is, geef de Lewis structuur van het anion dat ontstaat, en leg duidelijk uit welke factoren uw antwoorden bepalen. b. Rangschik de zuren I–IV op sterkte. leg duidelijk uit welke factoren uw antwoorden bepalen. O O CH3CHO I CH3C(O)NHCH3 II CH3CHCH2 III IV Opgave 3. Conformatie en Configuratie (10 punten) a. Geef van onderstaande conformeren I–III aan of het meest stabiele conformeer getekend is en— indien dat niet het geval is—teken dan eenduidig het meest stabiele conformeer. Me H Br Br H H H Me Cl HOOC Me Cl I H H II III b. Geef voor onderstaande verbinding IV de correcte configuratie voor de dubbele binding. Br H IV c. Wat is de configuratie van het stereocentrum in IV volgens de Cahn-Ingold-Prelog notatie (R, S)? Opgave 4. Thermodynamica (10 punten) We maken salpeterzuur in een water-acetonitril mengsel met 15 mol% acetonitril (CH3CN): a. 3 NO2 (g) + 3 H2O (l) ⇄ 2 H3O+ (aq) + 2 NO3– (aq) + NO (g) Bereken voor deze reactie (met behulp van de onderstaande tabel): ∆Ho, ∆So, ∆Go en K bij 25 °C. De gasconstante is: R = 8,3145 J/mol∙K. b. Geef een exacte en benaderde formule voor K. Leg uit welke aannames u maakt, en waarom. c. Bereken ∆H en ∆S voor deze reactie, en beredeneer of het teken van ∆S te verwachten is. Bij 25 °C: ∆Hfo (kJ/mol) ∆Gfo (kJ/mol) So (J/mol∙K) NO2 (g) 33,18 51,31 240,06 NO (g) 90,25 86,55 210,761 H2O (l) –285,830 –237,129 69,91 NO3– (aq) –205,0 –108,74 H3O+ (aq) –285,830 –237,129 146,4 69,91 Opgave 5. NMR (10 punten) Welke verbinding met brutoformule C12H16O kan overeenkomen met het onderstaande NMR spectrum? Leg uw antwoord uit met aantal signalen, integralen, chemical shifts (zie tabel) en koppelingen. Voor een verbinding CnHm is het aantal dubbele bindingen (of ringen): (2n+2–m)/2. Als de verbinding een of meer zuurstof- en/of zwavelatomen heeft is de regel hetzelfde. Een halogeen (F, Cl, Br, I) telt als een H. A B C D E F G 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 7,10 ppm 7,00 ppm 6,20 ppm 4,10 ppm 1,85 ppm 1,80 ppm 1,40 ppm 4.5 4.0 2 2 1 2 3 3 3 doublet doublet singlet quartet singlet singlet triplet 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 Opgave 6. Reacties (60 punten) Geef voor de volgende reacties: reactietype, product(en) met Lewis structuur, hoofd- en bijproduct, stereochemie, en evt. intermediair met Lewis structuur. Geef kort uw argumenten bij de antwoorden. O O + HBr + H3C C NH2 a. b. Br Me OH c. F + EtOH + HCl d. Me Br H3C C C Br e. H D + CH3O f. SUCCES! + + AlCl3 Cl