Universidad de Buenos Aires Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Qumica Orgnica II

Gua de Problemas

2 cuatrimestre 2007

Profesores: Dr. Juan B. Rodrguez

Dra. Mara Laura Uhrig

2

2

SERIE DE REPASO

1) Complete las siguientes reacciones, indicando que tipo de mecanismo se da en cada una de ellas

B r

a)

b)

c)Br 2h

hBr 2

2) Complete las siguientes reacciones indicando el mecanismo por el cual proceden:

t-BuOHt-BuO- / EtO-/EtOH

Brf)I

EtO-/EtOHI

100 CH2SO4Ph OH

CH3

H

e)

d)c)

+Na+Br

b)

acetonaa) (S)-2-iodooctano + EtSNa

Cl

i)

Cl

h)H2O/NaOH (d)

Cl

EtO-/EtOH

EtO-/EtOHg)

3

3

3) Prediga el producto de las siguientes reacciones y su estereoqumica:

Br2Cl4C

HBr

HBr

perxidos

H2O2/HO-

H3O+

MCPBA

+H3O

HO-

OsO4 H2S

CH2I2Zn(Cu)/Et2O

H2/Pd

a)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

j)

i)

b)H2O

Br2

B2H6

CH3O-

CH3OH /H+

H2/Pd

BaSO4ii)

1) Na/NH3/-33c

2) H2O

4

4

4) Indique los productos o reactivos de las siguientes reacciones segn corresponda, y el mecanismo por el cual transcurren:

Cl

a)

b)

c)

d)

Cl

ii)

iii)

e)

?

?

Cl

NO2

NO2OH

NO2

NO2

OH

HNO3/H2SO4(c)/calor

H2SO4/SO3

Br2/FeBr3

1-cloropropano/AlCl3/PhNO2

AlCl3/CH3COCl

i)

5

5

5) Indique la o las posiciones que experimentaran una S. E. A. en cada uno de los siguientes compuestos:

NO2

NO2

OH

Cl

CNNHCOCH3 NO2

NO2

NHCOCH3Cl

a) b) c)

d)e) f)

g) h)

6) Indique el o los productos de las siguientes nitraciones (justifique):

a)

b)

OCH3

HNO3

HNO3H2SO4

7) Escriba los productos intermedios en la siguiente secuencia de reacciones. Prediga las configuraciones de los intermedios y del producto final.

O

CO2CH3

CO2CH3

CO2CH3

CO2CH3

O

H

H

A+

6SERIE 1

REACCIONES DE GRUPO CARBONILO 1) Indique qu mtodos le permiten efectuar las siguientes transformaciones:

HO Oa)

HO CH2OH O CH2OH

b)

OH

OH

CH3COOH + CO2

CH3CHO + H2CO

c)

OO

O

d)

e)

OH O

H

2) Complete las siguientes reacciones. Cules son las semejanzas y diferencias mecansticas de las mismas? Con qu objetivos se suelen llevar a cabo estas reacciones? Discuta la influencia de la acidez del medio.

O

OH OHp-TsOH

benceno, O

O CH3OH/ H+

a)

b)

O

H+HS

SHc)

7

SO4H2 (d)NHNH2

+f)

O

O

g)

N

O

H

O

e) +p-TsOH,benceno

NH

, H+d)

O

i) CN-

ii) H2O, H+

3) Qu tipo de grupo funcional presentan los compuestos a-d? Cules seran los precursores inmediatos de los mismos?

O OH

OHOO

O

OO

HOH2COH

a) b) c)

d)

4) La ciclopropanona existe como un hidrato en agua pero el 2-hidroxietanal no existe como un hemiacetal. Explique.

OH2O

OH

OH

HOH

O H2O

O

H OH

5) Complete las siguientes reacciones detallando reactivos y condiciones usados o bien los productos formados.

8

a) ?1) NaBD42) H2O

CH3CH2CD(OH)CH2CH3

b)

OH

CHO

OCH3 Zn / HgHCl

c)O

HSCH2CH2SHBF3-Et2O / 0C

d)

O OH

Ni/Raney

5) El tricloroetanol puede prepararse directamente por reduccin del hidrato de cloral en agua con NaBH4. Sugiera un mecanismo

Cl3C H

HO OHCl3C OH

NaBH4

H2O

6) Ordene segn 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, cul esperara que fuera el cido ms fuerte? Justifique.

CO2H CO2H

OCH3

CO2H

NO2

CO2H

CH3

a)

b) fenol; p-nitrofenol; m-nitrofenol; cido pcrico

98) Ordene los siguientes compuestos por velocidad creciente frente a la hidrlisis alcalina y d los productos de reaccin en cada caso:

C

O

OEt C

O

Cl C

O

NH2 C

O

O C

O

9) Complete el siguiente esquema indicando la estructura de los productos A-C y los reactivos faltantes:

C

CH3(CH2)3OHB

ACH2N2

C

O

CH3(CH2)4 NHCH2CH2CH3

+H

+H

CH3(CH2)4C OH

O

CH3(CH2)4C Cl

O

+Na-

CH3CO

O

10) Complete las siguientes reacciones detallando reactivos y condiciones usados o bien los productos formados.

a) N(CH3)2

O

N(CH3)2

CH3OCCH2CH2CH

O O

CH3OCCH2CH2CH2OH

O

HOCH2CH2CH2CH2OH

b)

c)CN CHO

10d) CH3CH=CHCOCl CH3CH=CH2OH

CH3CH=CHOH 11) Discuta la posibilidad de una descarboxilacin en los cidos que se muestran a continuacin. En caso de que ocurra la reaccin escriba el producto de la misma.

a) CO2H

OCO2H

CH3b)

COOHO

c) d)

OHOOC 12) Escriba ecuaciones para una sntesis prctica de laboratorio de cada una de las siguientes sustancias a partir del n-propanol: a) cido 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.

O O

c)

O O

b)Oa)

O

e)d)

OO

14) Complete las siguientes reacciones:

11

H2O

3 I2 / HO-

b)

Br2 / AcOH / 20 o

C

O

a)

O

15) Explique cmo llevara a cabo las siguientes transformaciones:

O PhO

CHO

O

OH

OH

CHO

CHO

a) b)

16) Explique cmo sintetizara los siguientes derivados a partir de compuestos carbonlicos adecuados

N OH1) 2) N 3) N

17) Algunos reactivos de Grignard reaccionan con ortoformiato de etilo, seguido de hidrlisis cida, para obtener aldehdos. Proponga un mecanismo.

HC(OEt)3 + RMgX R CH(OEt)2 R CHOH+

18) Los aminoacetales sencillos se hidrolizan rpida y fcilmente en medio cido diluido. Proponga un mecanismo.

OH

NMe2 H+ CHOOH

+ Me2NH2

12

SERIE 2 REACCIONES DE FORMACION DEL ENLACE C-C

1) Discuta la selectividad de las siguientes reacciones: (Discuta qu tipo de control, cintico o termodinmico, est presente en cada una de ellas).

O

1) LDA / DMF / - 78 oC

2) Me3SiCl / Et3N

Me3SiCl / Et3N / DMF / 25 oC

1) LDA / THF / -78C 2) MeI

2) a) Explique cmo se puede realizar la siguiente reaccin a travs de una

enamina. Indique en cada caso qu otro producto de alquilacin se puede formar y porqu el que se muestra es el nico producto de la reaccin.

ii) O OOO Oi)

b) Utilizando enaminas sintetice los siguientes compuestos a partir de

ciclohexanona: O

ii)i)O

3) Use el ster malnico para preparar: a) cido 2-etilbutanoico. b) cido 3-metilbutanoico. c) cido 2-metilbutanoico. d) cido 2-etilsuccnico. 4) Use el ster acetilactico 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) Disee una sntesis de los siguientes compuestos usando como etapa clave

una reaccin de tipo aldlica. a) C6H5-CH=CH-COC6H5 b) C6H5-CH=CH-CO-CH=CH-C6H5 c) C6H5-CH=C(COCH3)2 d) C6H5-CH=CHCO2H

f) PhCCH

O

CH3

CCH2CH3

CH3

OH 6) D las estructuras de los steres que seran 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) D las ecuaciones para la preparacin de los siguientes compuestos mediante

reacciones de Dieckmann:

8) La condensacin de Dieckmann del siguiente ster asimtrico conduce a un nico producto. Prediga de cul se trata y justifique claramente. Desarrolle el mecanismo.

OO

OO

e) CHO a partir de

O

COOH

a) b)

O

COOEt c)

O

14

9) Prepare los siguientes compuestos utilizando la reaccin de Knoevenagel.

10) Prepare por condensacin de Perkin: a) C6H5-CH=CH-CO2H

b) C6H5-CH(OH)-C(CH3)2-CO2H

11) Muestre cmo las siguientes sustancias se pueden preparar por caminos sintticos basados en adiciones de Michael (en algunos casos se requieren transformaciones adicionales).

a) cido 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

reaccin en cada caso.

a)

O

O

O

b)

O

OCH3

O

O

COOEt

O

c)CN

EtO

O

COOEt

CN

a)

O

COOEt

b)

COOEt

CN

15

13) Complete las siguientes reacciones y escriba las estructuras para los

intermediarios clave que se forman durante el transcurso de la reaccin (anelacin de Robinson), muy usada para la condensacin de anillos. Aplique el concepto de retrosntesis.

O

Ph

COOEt

O

O

O

b)

+a)

O

d)

O

O

c) +

O

O

O O

a partir de y 3-buten-2-ona

e)

14) Una modificacin de la adicin aldlica (llamada reaccin de Mannich) usa una amina secundaria (como su clorhidrato) para unir selectivamente un tomo de carbono a la posicin de un aldehdo 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 reaccin suponiendo que se forma un intermediario (CH3)2N+=CH2 a partir de la amina y formaldehdo.

Complete tambin 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 ltimo paso. a) CH 3 CH 2 P+ Ph 3 Br -

Creflujo 2 h

bencenoB +

BNaEtO/EtOH

Atemp. ambiente

tolueno+Ph3P

b)

BrOEt

O

H

O

OHO

16) Completar:

PhCO2Et

2-cianonaftaleno

CH3CHO

xido de etileno

CH2O

n-C3H7MgBr

a) CO214

c)

CHO + Ph3P=COCH3

CH3

DME

-40oC

H2O, HCl

MeOH, calo

17

b) O LiCH3

XMgCH3

LiCu(CH3)2

H3O+

H3O+

H3O+

c) (CH3)3C CO2H + 2PhLi AH2O / H

+

B

d) [(CH3)2 CH CH2CH2]2Cd + ClCOCH2CH2CO2CH3

e) Br CH2 CO2EtZn/Bz ciclopentanona

B A+ LiCu(CH=CH2)2f)

OCOOCH3

(C2H5)2CuLi

OC(CH3)

O

O

Cl

g)

h)

O O 1) CH3MgBr

2) H2O / H+

16) Proponga un mecanismo para la siguiente reaccin

O O HOOH+

BrMgCH2(CH2)2CH2MgBri. THF

ii. H3O+

18

SERIE 3 COMPUESTOS NITROGENADOS

1) Ordene por basicidad creciente y justifique. a) metilamina, dimetilamina, trimetilamina y piperidina

NH2 NH2

NO2Na+

_

NH2

ONH Cl

+ _Na+

_O

H2Nb)

N

2) La diacetamida es mucho ms cida (Ka 10-11) que la acetamida (8,3x10-16)

y casi tanto como la bencenosulfonamida (10-10). Cmo explica esto? 3) Describa el proceso de sntesis de LDA 4) Proponga las siguientes transformaciones sintticas:

Cl

OH

O

H

NH 2

Br

5) a) Proponga un mecanismo para la sntesis de t-butilamina por reaccin de

t-butanol o isobutileno con CH3CN en H2SO4(c), seguida por hidrlisis del producto.

b) Por qu no se puede sintetizar este compuesto mediante: i) aminacin reductiva de compuestos carbonlicos ii) reduccin de nitrilos iii) reduccin de oximas Iv) sntesis de Gabriel o sustitucin de halogenuros de alquilo c) Qu otra sntesis es aplicable? 6) Completar la siguiente secuencia:

Cl

O

PhH

NaN3 A B

19

7) D un mecanismo razonable para la metilacin de Eschweiler-Clarke.

NH

H2CO

HCOOHN CH3

8) Una amina terciaria es oxidable con perxidos (como H2O2) a un N-xido.

Los N-xidos con hidrgenos dan eliminacin por calentamiento (eliminacin de Cope). Sugiera un mecanismo para el ejemplo siguiente:

PhN (CH3)2

CH3

CH3

O-

calor Ph H

(E)

+ (CH3)2NOH

9) Qu amina, sometida a dos secuencias de metilacin exhaustiva-

eliminacin, da como productos trimetilamina y 3-vinilciclohexeno? 10)Cul es la sustancia mononitrogenada a partir de la que se requieren 3 ciclos de eliminacin de Hofmann, para obtener como producto principal 3-etenil-1,4-pentadieno? 11) Cmo llevara a cabo la siguiente sntesis utilizando en una de las etapas

la eliminacin de Cope?

CO2H

12) Formule un mecanismo razonable para las etapas de las sntesis e indique el producto final:

O

H2CO ; HN(CH3)2

HCl

O

N+H(CH3)2Cl-

Ag2O, H2O

20

13) La sntesis de Strecker es un mtodo para preparar aminocidos a partir de

aldehdos, usando NH3 y HCN. Proponga un mecanismo para la formacin del aminonitrilo. Indique la estereoqumica del producto.

PhCHO + NH3 + HCN

CN

NH2Ph

H3O+ COOH

NH3Ph+

14)Cmo llevara a cabo las siguientes sntesis?

PhCOOH

NH2

O NH2

NH2

H

a)

b)

c)

d) Ph-CO-Ph Ph-CO-NH-Ph

15)Cmo llevara a cabo las siguientes sntesis?

Br

F

NH2

Et

a)

b)

21SERIE 4

SINTESIS ORGANICA

1) Indique los grupos protectores y su eliminacin de los siguientes grupos funcionales:

a) RCHO b) RCOR c) ROH d) RNH2 e) RCOOH

2) Escriba los productos de las siguientes reacciones y clasifquelas como: a) regioselectivas; b) estereoselectivas (diastereo o enantioselectivas) y c) estereoespecficas (diastereo o enantioespecficas):

CO2HH

HHO2C

SN2

NaOH6)H2SO4

5)

KMnO4 4)

SN2

3)

2)1) Br2

TsO

AcO-

HO- HO-

KMnO4

HNO3C6H13

Br

CH3

H

3) Clasifique las siguientes reacciones de acuerdo al tipo de selectividad que presentan. Escriba los productos cuando no estn indicados:

75% 25%isocianato cianato

NCO + ROCN + KBrRa) RBr + KNCO

b)

1) RMgX2) H3O+

1) R2CuLi2) H3O+

O

22

RCH2CCH2CO2Et

OCH3CCH2CO2Et

OCH3C CHCO2Et

O R

1) 2 mol base +RX2) H3O+

1) 1mol base +RX2) H3O+

e)

(99%)

cis 2-metilciclohexanol

OH

Me

LiAlH(OMe)3O

Me

d)

CPhCH

Ph O

C CH CPh

Ph Ph

OH

Ph

100%

Ph CH

Ph

100%

PhMgBr

Ph

Ph C C C

O

Ph

PhMgBrPhC

O

CH

Ph

CPhc)

4) La hidroxilacin se llev a cabo en presencia de un borano quiral, el monoisopinocanfenilborano. Calcule el exceso enantiomrico (ee) obtenido.

Ph

H BH2+

BPhH

HH2O2HO-

Ph

H[]D = + 56{[]D = + 63,7 (enantiomricamente puro)}

HO

235) Proponga un mtodo sinttico para cada una de las siguientes transformaciones.

Formule un anlisis retrosinttico.

a) OH

OH

b)

OH

OMe

c)

H Br

O

H

O d) O

e)H

O OMe

H

O

6) Construya las siguientes molculas empleando una reaccin de Diels-Alder

O

O

O

O

O

Oa) b) c)

d) e)CO2Me

CO2Me

O

H

7) Realizar las siguientes transformaciones utilizando los reactivos que se indican en

cada caso:

OH

HO

MeO

O

MeO

a)

24

Reactivos: p-benzoquinona, ; H2 / Pd- BaSO4 -quinolina; HCC-Li+ / THF; H3O+

Ph

Ph

CO2Et

Ob)

Reactivos: H2/Ni; H3O+; etanoditiol / p-TsOH; PhMgBr / ter 8) Realizar las siguientes transformaciones:

a)

H

OH

O

H

O

O

OH

OH

O

OH

O

OH

OH

b)

OEt

O

H

O

c)

2) H3O+

1) KOH /H2OCBacetona

AcO-APy

p-TsClHO

H He)

O

Ph

OO

d)

259) Formule una sntesis para cada uno de los siguientes compuestos:

NH2a partir de alcohol benclico

a)

b)

CHO

CHO

H

H

a partir de tolueno yacrolena

a partir de 2-butenoCHO

OH

OH

e)

CO2H

d)

CHOc)

10) Para la molcula abajo indicada, disee tres caminos sintticos partiendo de compuestos de menos de cuatro tomos de carbono.

O

11) Proponga mtodos (ms de uno en cada caso) para la sntesis de los siguientes

compuestos. Compare los resultados y discuta ventajas y limitaciones.

26

R = Et

R = Et

a)CO2R para R = H

b)

CO2R

para R = H

c)O

CH2CO2Et

12) Proponga un anlisis retrosinttico hasta llegar a compuestos de partida

convenientes y luego formule la sntesis:

a) O b) c)

OH

13) a) Sintetice a partir de benceno: b) Sintetice a partir de tolueno: 14) Proponga un camino retrosinttico para los siguientes compuestos a partir de los

precursores indicados. Luego, formule la ruta de sntesis.

Br

Cl

COOH

14COOH

27

a)

OH OCH2OCH3

b)

OHNH2

c)

d)

OH CH3

O

OH CH3

O

O

e) HO

OO

Ph

O

f) COOH HO CHO

g)COOH

HOOC

OH

OH

28

h) CHO

i)O O

Ph

j)NH2

k) CH3

Br

O

CH3

O

l) O

Ph

O

2915) Realice un anlisis sinttico y retrosinttico del compuesto A empleando como producto de partida compuestos de hasta cinco tomos de carbono.

H

H

O

A 16) Realice un anlisis retrosinttico de la molcula blanco indicada debajo. Una vez realizado este anlisis, proponga un camino de sntesis empleando benzaldehdo como uno de los materiales de partida.

O

H

OH

mezcla racmica 17) Indique un mtodo de sntesis y el anlisis retrosinttico para acceder al compuesto A a partir de compuestos de hasta cuatro tomos de carbono.

OH

OH

A 18) Dada la siguiente transformacin. Indique de qu reaccin se trata y proponga un mecanismo para la misma.

H3C

CH3

O

NaOH, H2O

H

OO

30

SERIE 5 HETEROCICLOS AROMATICOS

1) a) Explique los siguientes valores de basicidad:

2,5x10-144,2x10-101,7x10-91,3x10-3KbNH2

NH

NNH

b) Aunque el pirrol es una base muy dbil el protn del NH puede abstraerse

fcilmente con base para dar el anin C4H4N-. Explique. c) Esperara que el oxazol fuese ms o menos bsico que el pirrol? Por qu? 2) De las tres monohidroxipiridinas, la nica que se comporta como un fenol es la 3-

hidroxipiridina. Por qu? 3) Complete las siguientes reacciones:

i)

H HN NO2N

ii)

SO3/Py

O iii)

, AlCl3OO

O

S iv)

NH3 ( l iq )

NaNH2NH

v)

Br2, dioxano, 0 C

NH

vi)

31

N N NH2

vii)

N N Ph viii)

N N

NO2

ix)

MeOH

NaMeO

N

Cl

4) Justifique la exaltacin de la acidez de los protones metlicos en la y -picolina y la

ausencia de este efecto en la - picolina. Ejemplo:

N

CH=CHPh

N

CH2-Na+

PhCHONaOH

N

CH3

5) Complete las siguientes reacciones:

i)

0 CHNO3/H2SO4

N

ii)

HO-/

KMnO4

N iii)

32

N

NaNH2

NH3 (l)

6) Realizar las siguientes transformaciones: i)

N NNH2

HH ii)

NH H

N

CH2N(CH3)2

gramina iii)

O O CH NOHO2N

nitrofuroxima iv)

N

NH2

N v)

NCOOH

N

7) a) Justifique las propiedades aromticas del anillo imidazlico. b) Ordene los tomos de nitrgeno de la histamina (sustancia responsable de

muchas reacciones alrgicas) segn su basicidad, y justifique su respuesta.

HISTAMINAN

N

H

CH2CH2NH2

33

8) Explique cmo realizara las siguientes transformaciones. Indique los reactivos necesarios y justifique la estrategia empleada en cada caso:

N

Cl

N

S

a)

b)

N N

NO2

34

SERIE 6 HIDRATOS DE CARBONO

1) Dibuje la proyeccin de Fischer y la frmula de Haworth de: a) -D-glucopiranosa b) -D-galactofuranosa c) -D-fructofuranosa d) -L-manopiranosa e) -D-ribofuranosa 2) Indique el confrmero ms estable entre 4C1 y 1C4 de: a) -D-glucopiranosa b) -L-glucopiranosa c) -D-idopiranosa 3) El poder rotatorio inicial de una D-manosa cristalina recientemente disuelta es

+28, en el equilibrio se llega a +14. Sabiendo que el poder rotatorio de los anmeros y puros es de +28 y -17 respectivamente, calcule la composicin en el equilibrio.

4) Cul de los siguientes compuestos experimentar mutarrotacin?

HCH3O

OHH

OHH

OH

CH2OH

HHO

HCH3O

HCH3O

OH

CH2OCH3

a) b) c)

O

OHOHOH

OHCH2OCH3

d)

O

OCH3

CH3OCH3O

OCH3

CH2OH

5) El confrmero predominante del bromuro de glicosilo de la 2,3,4-tri-O-acetil--D-xilopiranosa es la silla 1C4. Explique esta observacin. Explique cul es el efecto determinante de la estabilidad de este confrmero.

CHO

OHH

HHO

OHH

CH2OH

D-xilosa

35

6) Formule las reacciones nombrando los compuestos obtenidos. D-glucosa i-PrOH / H

+

Ag(NH3)2+

Br2, H2O

HNO3, calor

i) NaBH4ii) H+

Ac2O / C5H5N

a)

HCN H+, H2O, calor

H2 / Pd-BaSO4, H+

D-ribosab) A B

C

c) metil -D-glucopiransido H+, H2O, calor

Ag(NH3)2+

i) DMSO / NaH ii) CH3I H

+, H2O, calorA BIO4

-

d) e) una aldopentosa i) NaBH4 un alditol meso ii) Dowex H+ 7) Dibuje la proyeccin de Haworth de: i) 4-O-(-D-galactopiranosil)-D-glucopiranosa (lactosa) ii) -D-fructofuranosil--D-glucopiransido (sacarosa)

metil -D-glucopiransido PhCH, ZnCl2O

metil -D-arabinofuransido CH3CCH3, H+

O

36

8) Dado el siguiente trisacrido:

OO

O

OH

OH

HO

OH

CH2OH

CH2OH

OHHO

CH2OH

OO

OH

a) Indique los productos que se obtienen por tratamiento del mismo con NaBH4 y

posterior hidrlisis cida total. b) Si se oxida con NaIO4 un mol del producto de reduccin con NaBH4, escriba los

productos de oxidacin. Indique cuantos moles de formaldehdo y de cido frmico se obtienen. Cuntos 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 hidroliz dando 2,3,4,6-tetra-O-metil-D-galactosa y 2,3,6-tri-O-metil-D-glucosa. Cules son las estructuras de A y B?

10) Se tienen dos hexasacridos A y B que por hidrlisis dan glucosa y galactosa en relacin 5:1. La permetilacin e hidrlisis de cada uno dio dos productos en relacin 5:1, el mayor de los cuales se identific como 2,4,6-tri-O-metil-glucosa, mientras que el otro no pudo ser identificado. El tratamiento con periodato de sodio de los metilglicsidos de ambos oligosacridos, da en el caso de A un equivalente de cido frmico, y en el caso de B un equivalente de formaldehido. Cuales son las estructuras de A y B? 11) Por hidrlisis cida 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 mostr un doblete a 1.20, un multiplete a 3.94 y un singulete ancho a 4.50. Por tratamiento de A con periodato de sodio y posterior hidrlisis, se obtuvieron dos moles de cido frmico y manosa, entre otros productos. El tra-tamiento de A con -glucosidasa produjo glucosa y C que no reduce el reactivo de Tollens. El tratamiento de A con emulsina (-glucosidasa) produjo B y un trisacrido reductor D. Por tratamiento con DMSO, NaH y MeI y posterior hidrlisis cida se obtuvo: 2,3,4,6-tetra-O-metilglucosa, 2,4,6-tri-O-metilmanosa y 2,3,4-tri-O-metilglucosa. Escriba las estructuras de los compuestos A - D. 12) Una sustancia A da por hidrlisis cida D-glucosa y D-xilosa en relacin 2:1. La

reduccin con NaBH4 y posterior hidrlisis produce D-glucosa, D-glucitol y D-

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xilosa en relacin 1:1:1. Por permetilacin segn el metodo de Hakomori e hidrlisis cida se producen 2,3,4,6-tetra-O-metil-D-glucopiranosa; 2,3,4-tri-O-metil-D-glucopiranosa y 2,3-di-O-metil-D-xilosa. Considerando uniones -piranosdicas, deduzca la frmula de A y formule las reacciones.

13) Una sustancia A dio por hidrlisis cida D-glucosa, D-galactosa y D-manosa en

relacin 2:1:1. La reaccin con NaBH4, seguida de hidrlisis produjo la aparicin de D-glucosa, D-manosa y galactitol. Por accin de una endo -glucosidasa sobre A se obtuvieron dos productos B y C, ambos reductores. La hidrlisis de B gener nicamente D-glucosa, y en cambio la de C no gener glucosa. Una endo -manosidasa permiti aislar galactosa a partir de A. Sabiendo que todos los azcares estaban en forma piransica y que un mol del metilglicsido de A consumi dos moles de NaIO4, formule las estructuras de A, B y C.

14) Formule: 1,2-dioleil-3-O--D-galactofuranosilglicerol (compuesto A) y las

reacciones del mismo con:

IO4-

H3O+ / calor

Compuesto Aa)

b) Compuesto A IO4-KOH / etanol Productos

c) Compuesto A 15) Para determinar la estructura de un tetrasacrido (A) se rearizaron los

siguientes ensayos: a) por tratamiento de A con una glicosidasa se obtuvo D-glucosa, D-manosa, D-

xilosa y L-ramnosa (6-desoxi-L-manosa). b) cuando A se trat con una -glucosidasa no se observ reaccin alguna c) el tratamiento con -manosidasa se aislaron dos disacridos B y C. d) el disacrido B se redujo con NaBH4 , se trat con NaH, DMSO/ IMe, y

finalmente se hidroliz dando 1,3,4,5,6-penta-O-metil-D-manitol y 2,3,5-tri-O-metil-D-xilosa.

e) similar tratamiento para el disacrido 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 tetrasacrido A con MeOH/ H+, consuni 4 moles de NaIO4 formndose slo un mol de cido frmico y ninguno de formaldehdo.

i) Proponga una estructura compatible con los datos observados para A, B y C. ii) Qu concluye del consumo de 4 moles de NaIO4? Dibuje el tetrasacrico con

frmulas de Haward e indique dnde se consumen dichos moles.

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16) Un oligosacrido se trat con NaBH4 y sobre el producto (A) se realizaron los siguientes ensayos:

a) A se someti a hidrlisis cida exhaustiva, obteniendo D-xilosa, D-glucosa

y D-glucitol en relacin 2:2:1. b) A se trat con una -glicosidasa aislndose D-xilosa y B (C18O16H34). c) Cuando se trat A con una -glucosidasa se aisl un disacrido C y D-

glucitol como nicos productos. d) Por metilacin exhaustiva y posterior hidrlisis de A, se pudieron identificar

los siguientes azcares: 2,3,4-tri-O-metil-D-glucosa, 2,3,-di-O-metil-D-glucosa, 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 frmulas de Haworth. Indique claramente su razonamiento deductivo. ii) Cuntos moles de periodato de sodio consume un mol de A y cuntos moles

de formaldehdo y de cido frmico se producen? 17) Determine una estructura (frmula de Haworth) para el oligosacrido A compatible con los datos presentados ms abajo. Indique su razonamiento deductivo. a) A no reacciona con el reactivo de Tollens ni con NaBH4. b) La hidrlisis total de A da exclusivamente D-galactosa, D-glucosa, D-xilosa, L-

manosa y metanol en relacin 1:1:1:1:1 c) Cuando A se trat con una -glicosidasa, se obtuvo un trisacrido B

(reaccionaba con NaBH4), adems de xilosa y metanol. d) La permetilacin e hidrlisis del metilglicsido de B produjo dos 2,3,4,6-tetra-O-metilhexosas diferentes y una 2,4-di-O-metilhexosa.

e) Cuando A se trat con una galactopiranosidasa se liber galactosa y se obtuvo un trisacrido C (que no reaccionaba con NaBH4).

f) El tratamiento de C con periodato de sodio, indic el consumo de cuatro moles de ese reactivo por mol de C, con produccin de dos moles de cido frmico. Tras ese tratamiento, la reaccin con i) NaBH4, ii) H3O+, dio lugar a xilosa como nico azcar estable.

g) Entre los productos de hidrlisis parcial de A se ha encontrado un trisacrido lineal D, en cuya hidrlisis se verific la ausencia de glucosa.

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SERIE 7 AMINOACIDOS Y PEPTIDOS

1).a) Por qu los aminocidos tienen puntos de fusin tan altos, y son solubles en

agua e insolubles en solventes orgnicos?

b) Por qu son menos cidos que los cidos carboxlicos normales y menos bsicos 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 isoelctricos: i) arginina > glicina > c. glutmico ii) histidina > triptofano c) Aspartamo es un edulcorante de bajas caloras cuya estructura es Asp-Fen-OMe. Sabiendo que su punto isoelctrico es 5.9, escriba la estructura del compuesto a pH fisiolgico (7.6). d) Representar la separacin electrofortica de Ala, Lis y Asp a un pH de 6.

3) La anemia falciforme es causada por una nica sustitucin en un nucletico del ADN,

que resulta en la sustitucin de un nico aminocido en una porcin de la hemoglobina: VHLTPEEK se convierte en VHLTPVEK.

VHLTPEEK

NH2

CH3

CH3

O

NH

NHN

O

NH

CH3

CH3

O

NH

OH CH3

O

N

O

O

OH

NH

O

O

OH

NH

OO

NH

NH2

OH

VHLTPVEK

NH2

CH3

CH3

O

NH

NHN

O

NH

CH3

CH3

O

NH

OH CH3

O

N

O

CH3

NH

O

O

OH

NH

OO

NH

NH2

OH

CH3

40

Teniendo en cuenta los valores de pKa que se proporcionan, estime el valor del punto isoelctrico del pptido VHLTPVEK y prediga si el punto isoelctrico de VHLTPEEK estar por encima o debajo de ese valor. Valina (V) 2.29 (CO2H) 9.72 (NH3) Histidina (H) 1.70 (CO2H) 6.02 (NH2) 9.08 (NH3) Leucina (L) 2.33 (CO2H) 9.75 (NH3) Treonina (T) 2.09 (CO2H) 9.10 (NH3) Prolina (P) 1.95 (CO2H) 10.64 (NH2) Acido glutmico (E)

2.23 (-CO2H) 4.42 (-CO2H) 9.95 (NH3) Lisina (K) 2.04 (CO2H) 9.08 (NH3) 10.69 (-NH3)

4) Indicar cmo se podran formar los aminocidos siguientes en el laboratorio con

aminacin reductiva del -cetocido adecuado: (a) alanina (b) leucina

5) Indicar cmo se podra emplear la bromacin seguida por aminacin para sintetizar

los aminocidos siguientes: (a) glicina (b) valina 6) Indicar cmo se podra emplear la sntesis de Gabriel con ster malnico para

preparar: (a) fenilalanina (b) leucina 7) Indicar como usa la sntesis de Strecker para preparar los siguientes aminocidos: (a) glicina (b) valina 8) Complete las siguientes reacciones:

3) PhCH2Cl 4) HCl / H2O / calor

1) BrCH(COOEt)2 2) NaEtO N - K +

O

O

a)

PhC C

NHCCH3

COHH

O

O

H2, Rh-(R,R)-Degphosb)

41

9) a) Completar

Gli + AlaO

c) Proponga un esquema de sntesis para la sntesis de Ala-Val-Fen-Gli-Leu a partir

de Z-Ala-Val-Fen. d) Indicar cmo se podra emplear la sntesis clsica para preparar Leu-Ala Val e) Esquematice la sntesis del tripptido Ile-Gli-Asn mediante el mtodo en fase

slida de Merrifield.

10) Indicar dnde romperan la tripsina y la quimotripsina al pptido siguiente;

Tir-Ile-Gln-Arg-Leu-Gli-Fen-Lis-Asn-Trp-Fen-Gli-Ala-Lis-Gli-Gln-Gln-Gln.NH2 11) La hidrlisis completa de un heptapptido (condiciones de hidrlisis HCl 6N, 110 C,

24hs) y posterior anlisis de la mezcla mediante el uso de un analizador de aminocidos, se obtuvo un cromatograma con tiempos de retencin correspondientes a los aminocidos Glu (1), Ala (2), Val (1), Leu (1), Fen (1) y Lis (1) (entre parntesis se indica la relacin de reas). Deducir la secuencia de aminocidos de este heptapptido a partir de los siguentes datos:

a) El tratamiento con 2,4-dinitrofluorbenceno seguido de hidrlisis parcial produjo entre otros compuestos: N-2,4-(dinitrofenil)-valina, -(N-2,4-dinitrofenil)-lisina y un dipptido 2,4-dinitrofenil-Val-Leu.

b) La hidrlisis del heptapptido con carboxipeptidasa produjo una alta concentracin inicial de Ala, seguida de un aumento de la concentracin de Glu.

c) La hidrlisis parcial del heptapptido form un dipptido A y un tripptido B. Al tratar A con 2,4-dinitrofluorbenceno e hidrolizar se produjo el derivado de Leu y el derivado en posicin de Lis.

d) La hidrlisis completa de B produjo Fen, Glu y Ala. e) Cuando se trat B con carboxipeptidasa, la solucin mostr una alta concentracin

inicial de Glu. f) Al tratar B con quimotripsina se liber Fen.

12) Por hidrlisis total de un nonapptido 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 -N-2,4-dinitrofenil-lisina y bis-N,N-dinitrofenil-lisina. b) La digestin con tripsina produjo Lis, un hexapptido B y un dipptido C. c) Por accin de carboxipeptidasa sobre A se observ a tiempos cortos la liberacin de un aminocido cido, y luego un aumento de la concentracin de Fen. d) El aminocido N-terminal de B es el cido glutmico. e) Entre los tetrapptidos que se obtiene por hidrlisis parcial de B, pudo detectarse D, compuesto por Lis y Ala en relacin 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 determinacin de la secuencia de la oxitocina bovina mediante la degradacin de Edman (despus 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 est formado por una sla cadena polipeptdica.

c) Explicar por qu se prefiere la degradacin de Edman al mtodo de Sanger.

14) A continuacin se esquematizan los primeros pasos de la sntesis qumica de la

hormona oxitocina:

COO-

NH3++

Cl O Ph

OA

base OH

O2N

H+, catBa)

H3NO-

Ob)

1) EtOH, H+

2) HClC

c) B + C D Oxitocina

Z-Leu-Gli-OEt

Gli

Leu

1) Escriba las estructuras de los compuestos A a D. 2) En la secuencia a), explique por qu la leucina se transforma en B antes del

acoplamiento. 3) En la reaccin b), indique los reactivos necesarios para preparar un ster de t-

butilo a partir de glicina. Indique ventajas y desventajas con respecto al ster de etilo C.

4) Indique en qu condiciones transcurre la reaccin C. Discuta la quimioselectividad de esta reaccin.

5) Escriba las reacciones de hidrlisis 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 estmago que controla el progreso de la

digestin. La estructura del tetrapptido C-terminal de la gastrina, responsable de su actividad fisiolgica, es: H2N-Trp-Met-Asp-Fen-CONH2. La sntesis del tetrapptido se muestra a continuacin:

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OHOH

O

O

H2N

Asp

BnOCOCl

base OHOH

O

O

ZHN

A

Ph OH

p-TsOHtolueno, O

OO

O

O

ZHN

B

PhPh OBn

OH

O

O

ZHN

C

LiOH

Este ltimo paso (BC) muestra la hidrlisis quimioselectiva de uno de los steres. Luego,

C

ClCl

HOCl

p-TsOHtolueno, O

DFen-OMe

baseE

H2/Pd F

El compuesto F es el nutrasweet, 200 veces ms dulce que la glucosa y descubierto accidentalmente al hacer esta sntesis.

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 sntesis del tetrapptido C-terminal de la gastrina a partir de F.

ClCl

HOCl

H2NOHSMe

Ot-BuO O Ot-Bu

OO

NH

NH

O O

NO2

O Ot-Bu

Boc-Trp-OCpMet