Het kunnen onderscheiden van verschillende isomeren is nodig voor het begrijpen van de unieke eigenschappen die isomeren bezitten.

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Het kunnen onderscheiden van verschillende isomeren is nodig voor het begrijpen van de unieke eigenschappen die isomeren bezitten."

Jonathan Meyer
6 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Eindtoets Bio-organische Chemie (8RB19) Mandag, 7 april, 2014, 9:00 12:00 (3 uur) Bij het begin van elke opgave staat het aantal punten dat te verdienen is en de geadviseerde tijdsbesteding. Er zijn in totaal 6 opgaven en 100 punten (ongeveer 30 min per vraag). Alle vragen beantwoorden. Verklaar je antwoorden duidelijk. SUCCES! Opgave 1. Stereochemie en Koolhydraten (17 punten) Het kunnen onderscheiden van verschillende isomeren is nodig voor het begrijpen van de unieke eigenschappen die isomeren bezitten. a. Geef de configuratie aan van de stereocentra in de volgende vier isomere tripeptiden (A D) volgens de Cahn Ingold Prelog notatie en toon aan welke van de vier tripeptiden identiek, enantiomeren of diastereomeren zijn.

2 Glucose (1) kan isomeriseren onder basische condities (HO ) naar D mannose (3) of D fructose (4), welke beide natuurlijke suikers zijn. Deze isomerisatie verloopt via intermediair enediol (2). b. Teken L mannose in de Fischer projectie. c. Teken de Haworth projectie van 3 in de gesloten ringstructuur met de anomere C 1 koolstof in de α configuratie. d. Geef een gedetailleerd mechanisme (met elektronen pijlen) voor de synthese van 3 en 4 onder basische condities. Identificeer daarbij duidelijk intermediair enediol (2). e. 1 en 4 worden gevormd wanneer sucrose (5) reageert in water onder zure condities. Geef een gedetailleerd mechanisme van dit proces en verklaar hoe deze reactie plaatsvindt. Gebruik elektronen pijlen.

3 Opgave 2. Natuurlijke en synthetische polymeren (17 punten) Melkdrankjes die het caseïne afgeleide tripeptide Val Pro Pro (5) bevatten, hebben anti hogebloeddruk eigenschappen. In een recente studie is het peptide Val Ala Pro (6) gemaakt en daarmee is de relevantie van het tweede proline van tripeptide (5) onderzocht. De solid phase peptide synthesis (SPPS), ontwikkelt door Merrifield, maakt het mogelijk deze peptiden eenvoudig te maken. a) Beschrijf met heldere aanduiding (= in ruimtelijke structuren) inclusief alle intermediairs de stapsgewijze " solid phase" synthese aan van tripeptide 6, startend van het Merrifield resin (zie boven). Geef bij elke stap de benodigde reagentia weer. Reactie mechanismen hoeven niet te worden genoteerd, maar chemische structuren en correcte stereochemie wel. Chemische stabiliteit is een belangrijke eigenschap in de keuze voor een synthetisch polymeer voor een bepaalde applicatie; bijvoorbeeld, polyethyleen tereftalaat (PET, 7) en polymeer 8. b) Hoe worden 7 en 8 gemaakt? Een van de polymeren is bestand tegen hydrolyse en wordt gebruikt om voedsel en vloeistofhouders te maken, terwijl het andere minder bestand tegen hydrolyse is en wordt gebruikt om biologisch afbreekbare implantaten maken. c) Bepaal welke polymeer wordt gebruikt voor welke toepassing, en leg uit hun relatieve stabiliteit aan hydrolyse met betrekking tot hun respectieve structuren.

4 Opgave 3. Kleurstoffen en medicijnen (17 punten) a) Geef voor de volgende set molecule weer (A C, D F, G I), welk molecuul: Het meest reactief is in elektrofiele aromatische substitutie. Het minst reactief is in elektrofiele aromatische substitutie. De hoogste opbrengt meta gesubstitueerd product oplevert. b) Beschrijf met chemische structuren hoe ibuprofen (9) te maken is, startend vanuit benzeen. Noteer alle gebruikte reagentia.

5 Opgave 4. Condensatie reacties en metabolisme (16 punten) Koolstof koolstof condensatie reacties zijn zeer geschikt voor het vormen van complexe polycyclische (ring) structuren. De synthese van 10 is bijvoorbeeld noodzakelijk voor het maken van het antikankermedicijn vernolepine. Molecuul 10 wordt gemaakt via een Robinson annulatie reactie tussen β keto ester 12 en het α,β onverzadigde keton 13. Molecuul 12 wordt in een stap gemaakt van het diester 14 onder basische condities. a) Noteer de synthese van molecuul 12, gedetailleerd met reactiemechanismen, startend van molecuul 14 als deze plaatsvindt onder basische condities. b) Noteer de synthese 11, gedetailleerd met reactiemechanismen, startend van moleculen 12 en 13 als deze plaatsvindt onder basische condities. Esters kunnen worden gereduceerd tot alcoholen, d.m.v. LiAlH 4 (zie hieronder). c) Geef het reactiemechanisme van bovenstaande reactie. d) Waarom zal de reactie van 11 met LiAlH 4 niet tot 10 leiden? e) Geef een suggestie hoe het probleem gesteld in vraag 4 d wel kan slagen.

6 Opgave 5. NMR en moleculaire karakterisering (17 punten) Vetzuren worden in het lichaam gemaakt d.m.v. een condensatiereactie tussen een geactiveerde acylgroep en een geactiveerde malonylgroep: De synthese van ester 16 (zie hieronder) is biomimetiek, wat betekende dat het een mimiek is van de synthese van vetzuren. a) Teken de intermediairs in de reactie van stappen A tot C, van esterformatie 16 startend vanuit β keto ester 15. b) Verklaar waarom het mogelijk is om de drie qua structuur vergelijkbare intermediairs te onderscheiden middels nucleaire magnetische resonantie spectroscopie (NMR), massa spectroscopie (MS) en infrarood spectroscopie (IR)? Noteer bij het antwoord: Een schets van het 1 H NMR spectrum van één van de intermediairs (geschatte δ warden, multipliciteit en integralen voor elk unieke protonpiek.) Een berekening van het moleculaire ion piek voor één van de intermediairs zoals deze zal worden waargenomen in elektronen ionisatie (EI) massa spectroscopie (MS). [atoommassa O = 16, C = 12, H = 1] Een beschrijving van het verschil in IR spectra tussen de drie intermediairs. Laat je kennis over dit onderwerp zien in een uitgebreid antwoord! Let op, vraag 5b heeft alleen betrekking op de syntheze van ester 16 vanuit β keto ester 15.

7 Opgave 6. Lipiden, terpenen en steroïden (16 punten) Lanosterol (17) is een chiraal tetracyclisch triterpenoïde welke van alle andere steroïden is afgeleid. Het wordt in het lichaam gemaakt vanuit squaleen 18 middels een cascade van enzymatische reacties, waarbij alle atomen aanwezig in 18, worden omgezet naar 17. Hierbij wordt slechts één zuurstofatoom vanuit een andere bron toegevoegd; een prachtige en zeer efficiënte synthese! a) Hoeveel stereocentra zijn er in 17 aanwezig? b) Hoeveel isopreen eenheden zijn er in 17 aanwezig? c) Hoe komt het dat er maar één enantiomeer van 17 in het lichaam wordt gemaakt, startend vanuit achiraal 18? Geef een korte verklaring. Cholesterol (19) wordt in het lichaam vanuit 17 gemaakt en is een essentieel molecuul in de membranen van dierlijke cellen. Cholesterol zorgt voor de juiste permeabiliteit en vloeibaarheid. d) Teken de 3D conformatie van 19 (zie voorbeeld trans decaline). e) Welke van de volgende moleculen, 20, 21, 22, zijn terpenen en welke niet? Verklaar je antwoord door het tekenen van elk terpeen op het antwoordblad en markeer de individuele isopreen eenheden. f) Teken de structuur van een meervoudig onverzadigd vetzuur naar keuze en verklaar middels de getekende structuur waarom onverzadigde vetten makkelijker worden geoxideerd door O 2.

Vergelijkbare documenten

a) Teken molecuul I op het antwoordblad en omcirkel alle stereocentra.(5)

a) Teken molecuul I op het antwoordblad en omcirkel alle stereocentra.(5) Hertentamen Bio-organische Chemie (8RB19) Maandag, 30 juni, 2014, 14:00 17:00 (3 uur) Bij het begin van elke opgave staat het aantal punten dat te verdienen is en de geadviseerde tijdsbesteding. Er zijn