Organische Chemie IV: Heterocyclen

Organische Chemie IV: Heterocyclen
Wintersemester 2002 / 2003 – Technische Universität München
Klausur am 06.02.2003
1315 –1445 h
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Name; Vorname .......................................................................... Matrikel-Nr. ..........................
(Druckbuchstaben)
geboren am .............................
in .................................................................
............................................................
(Eigenhändige Unterschrift)
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Hinweise zur Klausur:
1.
Die Klausur besteht aus insgesamt 13 Blättern (Deckblatt plus Aufgabenblätter). Bitte
kontrollieren Sie sofort, ob die Klausurunterlagen vollständig sind.
2.
Bitte nur die vorgedruckten Bögen (einschließlich Rückseite) benutzen. Antworten sind zu
kennzeichnen, sonst werden sie nicht bewertet. Bitte kurze Antworten!
3.
Es sind keine Hilfsmittel erlaubt. Täuschungen und Täuschungsversuche führen zum
Nichtbestehen der Klausur.
4.
Bitte schreiben Sie mit einem Kugelschreiber oder Füller. Verwenden Sie keinen Bleistift und
keine rote Tinte!
5.
Jede richtig und vollständig beantwortete Aufgabe wird mit der jeweils angegebenen Anzahl von
Punkten bewertet. Es können Teilpunkte gegeben werden. Die Klausur ist bestanden, wenn
mindestens 50 Punkte erreicht worden sind.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Σ
14
8
24
8
8
8
6
6
6
12
100
NOTE:
Seite 1
Aufgabe 1: (14P)
S
oder
O
S
O
B
O
O
C
A
1.Ph3P=CH2
2. MCPBA o.ä.
(2+3P)
Das cyclische Keton Α soll zu den beiden diastereomeren Epoxiden B und C umgesezt werden.
Geben Sie mögliche Reaktionsbedingungen an! Produkt B soll anschließend mit folgenden
Reagenzien weiter umgesetzt werden. Geben Sie hierfür jeweils die Reaktionsprodukte an! Achten
Sie dabei auch auf die Regioselektivität und begründen Sie diese kurz.
( je 2+3P)
O
Al N
OH
nur ein syn-H für Deprotonierung
O
Me 2CuLi
OH
sekundäres C leichter zugänglich
O
LDBB
OH
Bildung des primären Carbanions günstiger
Seite 2
Aufgabe 2: (8P)
Durch Verwendung von 8-Phenylmenthol als chiralem Auxiliar wird in der photochemischen
Reaktion von 1 mit dem Alken 2 faciale Diastereoselektivität induziert. Welches Produkt wird hierbei
bevorzugt gebildet? Begründen Sie kurz Ihre Antwort, indem Sie die Regioselektivität und faciale
Diastereoselektivität der Reaktion erklären! Wie lautet der Name der Reaktion?
Ph
O
O
Ph
O
1
OEt
+
hν, λ = 300 nm
R*OOC
OEt
Ph OEt
OEt
O
2
(3P)
(1P)
Name der Reaktion: Paterno Büchi Reaktion
Regioselektivität: Bildung des stabilsten Biradikals:
Ph
O
O
Ph OEt
O
OEt
Faciale Diastereoselektivität: Phenylrest schirmt Rückseite ab, Angriff des Alkens von vorne
(4P)
Seite 3
Aufgabe 3: (24P)
Ergänzen Sie die in den Kästchen fehlenden Edukte, Produkte bzw. Reagentien!
(je 3P)
3.1
O
O
COOMe
∆T
S
COOMe
S
3.2
O
Cl
Cl
Ph
+
N
Ph
Cl
Cl
Cl
NEt3
Ph
H
(C6H6)
N
O
Ph
3.3
OH
·
t
O
Ag BF4
Me
(CHCl3)
Bu
3.4
1. Hg(OAc)2, (THF)
2. NaBH4
NH
Ac
N
Ac
3.5
CO 2Me
O
O
1. PPTS (Aceton/W)
OHC
MeO2 C
2. ( NH4)2CO 3
(DMF/H2 O), 120 °C
N
H
PPTS = Pyridiniumpara-Toluolsulfonat
3.6
P4S10 v
MeO
O
Br
O
Br
MeO
Lawesson-Reagenz
S
O
O
Seite 4
3.7
Mes N
PhO
N Mes
Ru
Ph
N
Cl
SO 2Ph
N
Cl
PCy3
SO2Ph
3.8
SnBu3
Ph
200 °C
N
O
SnBu3
SnBu 3
Bu 3Sn
O
Seite 5
Aufgabe 4: (8P)
Die Heck Reaktion kann asymmetrisch durchgeführt werden:
[M(dba)2](3 mol %)
[L](6 mol%)
OTf
+
(i Pr) 2NH, 30°C
(Benzol)
ee > 90%
O
O
1
O
2
4.1
Markieren sie das verwendete Metall (M)!
(2P)
Ru
Mn
Rh
Pd
X
4.2
Wählen Sie einen sinnvollen Liganden (L)!
(2P)
OR
O
Ph2P
O
N
O
N
R
N
N
N
OH HO
t-Bu
t-Bu
Ph2P
N
R
R
t-Bu
t-Bu
X
4.3
In dieser Reaktion entsteht als Nebenprodukt 2. Erklären Sie kurz warum, und skizzieren Sie den
Mechanismus der Reaktion.
(4P)
II
Mechanismus : R-OTf + Pd(0) -> R-Pd -OTf Oxidative Addition
H
Pd-R
Pd
H
R
H
O
O
O
H
Syn-Addition
Pd und Ar
2
R
Syn-Eliminierung
PdH
H
PdH
O
O
Pd
H
R
H
O
O
R
R
Seite 6
Aufgabe 5: (8P)
5.1
Das tetrasubstituierte Thiophen A kann gut über eine Hinsberg-Synthese hergestellt werden. Geben
Sie hierfür die Edukte an!
Ph
Ph
O
EtO 2C
S
CO2Et
+
Ph
Ph
HO2C
S
O
CO 2Et
A
(3 + 3P)
5.2
Die Hinsberg Reaktion ist besonders gut geeignet, um 3,4 disubstituierte Thiophene herzustellen. Wie
würde sich das primär gebildete Thiophen A in ein entsprechendes Produkt überführt lassen? Durch
eine...
.(2 P)
Oxymercurierung und anschließende Hydroborierung
x
Verseifung und anschließende Decarboxylierung
Hydroformylierung und anschließendes Steamcracken
Keto-Enol Tautomerie mit anchließender Walden-Umkehr
Bildung des gemischten Anhydrids und anschließende Hydrierung
Seite 7
Aufgabe 6: (8P)
In der van Leusen-Synthese wird zum Aufbau von Fünfring-Heterorcyclen ein Reagenz mit der
Abkürzung „TosMIC“ eingesetzt.
6.1
Kennzeichnen Sie, bei welcher der folgenden Strukturen A-D es sich um TosMIC handelt!
N
S
O O
NC
S
O O
A
NC
S
O O
B
NC
S
O O
C
D
X
6.2
Die abgebildeten Heterocyclen 1-3 können durch die van Leusen-Synthese dargestellt werden.
Markieren Sie, welche der Atome in 1-3 aus dem Edukt „TosMIC“ stammen.
COOEt
N
N
N
H
O
N
H
1
2
3
Seite 8
N3
Aufgabe 7: (6P)
Abgebildet ist die Synthesesequenz zur Darstellung eines C2-symmetrischen Bisoxazolins, das in der
enantioselektiven Katalyse als Ligand eingesetzt wird. Ergänzen Sie die in den Kästchen fehlenden
Produkte!
Ph
N N
N N
SOCl 2
O
HO
O
O
O
Cl
HN
NH
Ph
Ph
O
OH
OH
NEt 3, CH 2Cl 2
O
Cl
N N
1. MsCl, NEt3
2. NaOH, EtOH/H2 O
O
O
HO
H2N
O
OH
N N
2 eq.
O
O
N
Ph
N
O
Ph
Seite 9
Aufgabe 8: (6P)
Nifedipin A wird in der Behandlung von Hypertonie und Angina pectoris eingesetzt. Als
Dihydropyridin ist es Zwischenprodukt einer Hantzsch´schen Synthese. Ergänzen Sie!
NO 2
H2O/H2SO4
NO2
H
CHCl2
O
H
N
O
O
2
OMe
MeOOC
COOMe
O2 N
NH3
A
Seite 10
Aufgabe 9: (6P)
In der folgenden Reaktion wird ein Pyridinring in einem Schritt aufgebaut. Geben sie den
Reaktionspartner an und skizzieren Sie den Mechanismus durch Angabe des durchlaufenen Bicyclus!
EtO2C
N
CO2Et
EtOOC
N
COOEt
N
Br
EtO2C
N
COOEt
Br
N
∆, (CHCl3)
via:
N
COOEt
N
COOEt
N
N
EtOOC
Br
Seite 11
Aufgabe 10: (12P)
Pyrrole lassen sich wie fast alle Heterocyclen über eine Fülle von Kondensationsreaktionen
darstellen, die sich nur in der jeweiligen Bindungsknüpfung und darin unterscheiden, dass Wasser aus
verschiedenen Positionen heraus eliminiert wird.
Zeigen Sie anhand von drei Beispielreaktionen, aus welchem Vorläufer Pyrrole zugänglich sein
sollten, wenn man retrosynthetisch Wasser addiert. Zeigen Sie, welche Bindungen neu geknüpft
wurden, indem Sie die retrosynthetische Analyse fortsetzen. Nennen Sie ein konkretes Beispiel für
die von Ihnen retrosynthetisch beschriebene Reaktion, wobei Sie auch die Reagentien angeben.
Zum besseren Verständnis sei hier eine Beispiellösung für Oxazole angegeben:
N
HO
H
N
O
H2N
OH
O
H
O
O
Br
O
Cl
HCOOH
N
NH4+ HCOO -
O
Seite 12