¡Descarga examens y más Exámenes en PDF de Química Orgánica solo en Docsity!
EXAMEN DE QUÍMICA ORGÀNICA I BIOQUÍMICA, 31 de Maig 2006. Opció A Nom i Cognoms: DNI: Especialitat:
A. Test Escriviu les vostres respostes al requadre corresponent amb MAJÚSCULES: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 E E D A B A C A D D
1. Quina de les espècies següents és electròfila?: a) NH 3 b) NH 4 + c) CH 3 OH d) - AlCl 4 e) BF 3 2. Senyaleu la resposta CERTA de les afirmacions referides a la figura:
CH 3
H 3 C
a) Tots dos grups metils són equatorials b) Tots dos grups metils són CIS c) La molècula té un plànol de simetria d) No té estereoisòmers e) Totes dues conformacions de cadira tenen la mateixa energia i, per tant, són equivalents
3. Quin dels següents alcohols pot ser oxidat amb dicromat en medi àcid per a donar una cetona amb el mateix nombre d’àtoms de carboni? a) Etanol b) Propan-1,3-diol c) 2-Metilbutan-2-ol d) 1-Fenilpropan-1-ol e) tert -Butanol 4. Indiqueu la sentència CERTA per a la reacció següent: CH 3 OH + HCl Æ CH 3 Cl + H 2 O a) És una reacció de substitució nucleòfila b) És una reacció d’eliminació c) És una reacció de substitució electròfila d) És una reacció redox e) És una reacció d’addició + eliminació. 5. El nom IUPAC del següent compost (CH 3 ) 2 C(CH 2 CH 3 )CH 2 CHClCH 3 és: a) 5-cloro-3,3-dimetilhexà b) 2-cloro-4,4-dimetilhexà c) 2-cloro-4-metil-4-etilpentà d) 1-cloro-1,3,3,3-trimetilpentà e) 3-cloro-1-etil-1,1-dimetilbutà
6. Quin producte dels indicats
esperaríem com a majoritari en la
reacció:
CH Hg (II), H 2 O H 2 SO (^4)
COCH (^3) OH
CH 2 CHO
H O
A (^) CH B
C D
a) A; b) B; c) C; d) D; e) A i D
7. Senyaleu l’afirmació CERTA sobre els lípids: a) Les esfingomielines deriven del glicerol. b) Els fosfoglicèrids són lípids no saponificables. c) Els esfingolípids són lípids de membrana. d) Els esteroides contenen àcids grassos en les seves molècules. e) El colesterol és un terpè 8. Senyaleu l’afirmació FALSA : Si sabem que en una cadena senzilla d´ADN té un 30% de Adenines i un 25% de Guanines: a) El percentatge de purines de la cadena complementària serà del 55%. b) El percentatge de pirimidines de la cadena complementària serà del 55%. c) El percentatge de pirimidinas en la mateixa cadena serà del 45%. d) En la cadena complementària, el percentatge de Timinas serà del 30%. e) En la cadena complementària, el percentatge de Citosinas serà del 25%.
9. Senyaleu l’afirmació CERTA sobre els
següents compostos :
O
OH
H OH
H
HO
H
OH H
H OH
OH
HO H
H OH H OH
O
OH
a) Són epímers. b) Són enantiòmers. c) Són anòmers.
d) Són el mateix compost. e) Són diastereoisòmers
10. Senyaleu l’afirmació CERTA sobre els inhibidors competitius:
a) En un gràfic de Lineweaver-Burk, dóna una línia recta que talla la recta de la reacció no inhibida a l´eix d´abscisses (S -1) b) No altera la KM de la reacció c) Altera la Vmàx de la reacció d) S´uneix al centre actiu de l’enzima e) Es el mateix que un inhibidor no competitiu
CH 3 OH
CH 3 CH 2
H 3 C CH 3 OH
H 3 C CH 3
1-metilciclohexè (majoritari) metilenciclohexà
3,3-dimetilciclohex-1-è
OH
CH 2
metilenciclohexà
CH 3
H 3 C
OH
H 3 C
CH 3
H 2 C
CH 3
1-etiliden-4-metilciclohexà 1-metil-4-vinilciclohexà H 3 C CH 3
CH 3
CH 3
OH
E)^ no hi ha reacció
c) Productes d’oxidació
Cal considerar que els alcohols primaris s’oxiden a àcids carboxílics, els alcohols secundaris ho fan a cetones i els terciaris no poden oxidar-se, per tant:
CH 3
A) OH
H 3 C CH 3 OH
B)
OH
COOH
C)
CH 3
H 3 C
OH
D)
no s'oxida
O
H 3 C CH 3
2,2-dimetilciclohexanona
àcid ciclohexancarboxílic
CH 3
H 3 C
O
metil (4-metilciclohexil)cetona
H 3 C CH 3
CH 3
CH 3
OH
E)
H 3 C CH 3
CH 3
CH 3
O 2,2,6,6-tetrametilciclohexanona
2. Dóneu l’estructura de Lewis, la geometría molecular al voltant de l’àtom remarcat i digueu tan mateix quin tipus de forces intermoleculars es donen:
a) H 3 O + b) CH 3 O CH 3 c) CH 3 C OOH
SOLUCIÓ
O
H H
H
H O
H
H tipus XY 3 E
piràmide trigonal
angle: 109º
a)
estructura de Lewis
Forces d’interacció intermoleculars seran: iòniques (columbianes), de pont de hidrogen i de dipol-dipol
C
O
C
H
H H
H
H
H
O
C
C
Tipus XY 2 E 2
estructura angular
angle 109º
b)
estructura de Lewis
Forces d’interacció intermoleculars: de dipol-dipol
H
C
H
H
C
O
O H
C
O
C
O
tipus XY 3
estructura plana trigonal
angles 120º
c)
estructura de Lewis
Forces d’interacció intermoleculars: de pont d’hidrogen i de dipol –dipol
Les forces de London es donen en tots els casos però són despreciables en comparació amb les esmentades per cada cas
a) Anoteu-ne l' estructura. Justifiqueu si es tracta d’un sucre reductor. b) Sabent que una dissolució d'aquest compost causa una desviació de +15'9º , mesurada en un polarímetre de 30 cm , calculeu la concentració ( mols · L-1 ) de la solució.
( Dades: pes molecular = 342 g · mol-1 ; poder rotatori específic [α] = +66'5º)
5. Determineu: a) Quina concentració de substrat necessitarà un enzim per assolir la tercera part de la seva velocitat màxima, si Vmàx és 80 mM min-1^ i KM és 0’016 M? b) Quina fracció de Vmàx es trobaria si la concentració de substrat fos ²/ 3 KM?
EXAMEN DE QUÍMICA ORGÀNICA I BIOQUÍMICA, 31 de Maig 2006. Opció B Nom i Cognoms: DNI: Especialitat:
A) Test Escriviu les vostres respostes al requadre corresponent amb MAJÚSCULES: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 B C E C D B D A A D
1. Quina de les espècies següents és electròfila?: a) NH 3 b) BF 3 c) CH 3 OH c) NH 4 + d) - AlCl 4 2. Senyaleu la resposta CERTA de les afirmacions referides a la figura:
CH 3
H 3 C
a) No té estereoisòmers b) La molècula té un plànol de simetria c) Totes dues conformacions de cadira tenen la mateixa energia i, per tant, són equivalents d) Tots dos grups metils són equatorials e) Tots dos grups metils són CIS
3. Quin dels següents alcohols pot ser oxidat amb dicromat en medi àcid per a donar una cetona amb el mateix nombre d’àtoms de carboni? a) Etanol b) 2-Metilbutan-2-ol c) Propan-1,3-diol d) tert -Butanol e) 1-Fenilpropan-1-ol 4. I ndiqueu la sentència CERTA per a la reacció següent: CH 3 OH + HCl Æ CH 3 Cl + H 2 O a) És una reacció redox b) És una reacció d’eliminació c) És una reacció de substitució nucleòfila d) És una reacció substitució electròfila e) És una reacció d’addició + eliminació. 5. El nom IUPAC del següent compost (CH 3 ) 2 C(CH 2 CH 3 )CH 2 CHClCH 3 és: a) 3-cloro-1-etil-1,1-dimetilbutà b) 1-cloro-1,3,3,3-trimetilpentà c) 2-cloro-4-metil-4-etilpentà d) 2-cloro-4,4-dimetilhexà e) 5-cloro-3,3-dimetilhexà
6. Quin producte dels indicats
esperaríem com a majoritari en la
reacció:
CH Hg (II), H 2 O H 2 SO 4
COCH 3
OH
CH 2 CHO
H O
CH
A B
C D
a) A; b) B; c) C; d) D; e) A i D
7. Senyaleu l’afirmació CERTA sobre els lípids: a) El colesterol és un terpè b) Les esfingomielines deriven del glicerol c) Els fosfoglicèrids són lípids no saponificables d) Els esfingolípids són lípids de membrana e) Els esteroides contenen àcids grassos en les seves molècules 8. Senyaleu l’afirmació FALSA : Si sabem que en una cadena senzilla d´ADN té un 30% de Adenines i un 25% de Guanines: a) El percentatge de purines de la cadena complementària serà del 55%. b) El percentatge de pirimidinas en la mateixa cadena serà del 45%. c) El percentatge de pirimidines de la cadena complementària serà del 55%. d) En la cadena complementària, el percentatge de Citosinas serà del 25% e) En la cadena complementària, el percentatge de Timinas serà del 30%.
B. Qüestions de resposta breu (opció B)
1. Donats els alcohols que es mostren:
(A) (B) (C) (D) (E)
CH 2 OH
CH 3
OH
H 3 C
H 3 C OH OH
H 3 C CH^3
CH 3
CH 3
H 3 C CH 3 OH
a) Anomeneu-los segons la IUPAC. Indiqueu si són primaris, secundaris o terciaris b) Indiqueu els producte (o productes) del procés de deshidratació per acció de H 2 SO 4 i calor, ordenant els compostos segons la seva facilitat de reacció c) Indiqueu i anomeneu (si és el cas) el producte d’oxidació amb CrO 3
SOLUCIÓ
a) Nomenclatura
A: 2-ciclopentiletan-1-ol (alcohol primari) B: 1-(3-metilciclopentil)etan-1-ol (alcohol secundari) C: 1-metilciclopentan-1-ol (alcohol terciari) D: 2,2,5,5-tetrametilciclopentan-1-ol (alcohol secundari) E: 2,2-dimetilciclopentan-1-ol (alcohol secundari)
b) Productes de deshidratació :
El productes de deshidratació en medi àcid i calor són olefines. La reacció implica eliminació d’aigua segons el mecanisme:
CH 3
O H
H+
CH 3
O
H H H H
CH 3
calor
+ H 2 O + H+
El procés requereix la presència de H en posició contigua a la del grup hidroxil.
La velocitat de reacció és funció de l’estabilitat de les corresponents olefines formades. A major estabilitat major facilitat de formació i major velocitat del procés. L’estabilitat de les olefines es funció de la substitució (radicals alquílics) present sobre els carbonis de doble enllaç. A més, cal considerar que a igual substitució l’enllaç endocíclic és més estable que l’enllaç exocíclic. D’acord amb això l’ordre de la velocitat de deshidratació serà:
C > B > E > A > D
El productes concrets de deshidratació en cada cas seran:
OH CH^2
vinilciclopentà
H 3 C
CH 3
OH
H 3 C
CH 3
H 3 C
CH 2
1-etiliden-3-metilciclopentà 1-metil-3-vinilciclopentà
B)
H 3 C OH
H 3 C
1-metilciclopent-1-è (majoritari) metilenciclopentà
H 2 C
C)
CH 3 H 3 C
CH 3
CH 3
OH
D)^ no es deshidrata
CH 3 H 3 C OH
CH 3 H 3 C
3,3-dimetilciclopent-1-è
E)
2. Doneu l’estructura de Lewis la geometría molecular al voltant de l’àtom remarcat i digueu quin tipus de forces intermoleculars es donen: a) N H 4 + b) CH 3 C HO c) CH 3 CH 2 O H
SOLUCIÓ
a) N H 4 +
N
H
H
H
N H
H
H
H
H
- tipus XY 4
- estructura tetraèdrica
- angle 109º
estructura de Lewis
Forces d’interacció intermoleculars: iòniques (columbianes) i de dipol-dipol
b) ( S,S )-2,3-dibromohexà.
CH 3
CH 2 CH 2 CH (^3)
H Br
Br H
3
2
4 1
1
4
2 3
2
3
1 4
1
4
2 3
configuració (S,S)
projecció de Fischer
CH 2 CH 2 CH (^3)
CH 3
Br
H
H
Br
CH 2 CH 2 CH (^3)
CH 3
H
Br H
Br
estructures en perspectiva
4. Sabent que la seqüència del següent disacàrid natural és Glc-Gal ,
a) Anoteu-ne l' estructura. Justifiqueu si es tracta d’un sucre reductor. b) Sabent que una dissolució d'aquest compost causa una desviació de +27’6º , mesurada en un polarímetre de 20 cm , calculeu la concentració ( mols · L-1 ) de la solució.
( Dades: pes molecular = 342 g · mol-1 ; poder rotatori específic [α] = +80’3º)
5. Determineu: a) Quina concentració de substrat necessitarà un enzim per assolir la cinquena part de la seva velocitat màxima, si Vmàx és 35 mM min-1^ i KM és 0’020 M? b) Quina fracció de Vmàx es trobaria si la concentració de substrat fos ¾ KM?.
EXAMEN DE QUÍMICA ORGÀNICA I BIOQUÍMICA, 31 de Maig 2006. Opció A Nom i Cognoms: DNI: Especialitat:
Nº FULLS (inclòs aquest):
NOTA: Problema 1 Problema 2 Problema 3
Problema 1 Una substància A es descomposa segons la següent reacció: 2 A ⇒ B + C Experimentalment s’obtenen les següents dades cinètiques de la reacció: T=400ºC t (seg) 0 189 372 600 1098 1848 2628 [A] (M) 0.1009 0.0899 0.0815 0.0722 0.054 0.0368 0. T=500ºC t (seg) 0 34 57 145 201 522 [A] (M) 0.102 0.077 0.065 0.034 0.024 0.
Un cop realitzats els ajustos s’obtè:
T = 400ºC
Ordre 0: y = -3·10-5^ x + 0.0935; R^2 = 0. Ordre 1: y = -0.0006 x – 2.2996; R^2 = 0. Ordre 2: y = 0.0121 x + 7.7256; R^2 = 0.
T = 500ºC
Ordre 0: y = -0.0002 x + 0.0778; R^2 = 0. Ordre 1: y = -0.0075 x – 2.2875; R^2 = 0. Ordre 2: y = 0.9597 x – 51.851; R^2 = 0.
A partir d’aquestes dades es demana: a) La llei de velocitats a cadascuna de les temperatures. b) Temps de vida mitjana a 500ºC. c) Energia d’activació d’aquesta reacció (R= 8.314 J/K mol).
SOLUCIÓ a) Llei de la velocotat per cada temperatura Si s’observen els valors experimentals queda clar que l’estudi cinètic s’ha realitzat sobre el reactiu (A), i, per tant, la llei de velocitats serà del tipus:
V = k × [ A ] n
Observant els ajustos per mínims quadrats, es veu clar que, tant a 400ºC com a 500ºC, l’ajust per a ordre 1 dóna un coeficient de correlació molt pròxim a 1 i per tant podem dir que l’ordre d’aquesta reacció respecte al reactiu A és 1. Se sap que per ordre 1 la variació de reactiu amb el temps s’expressa per una equació logarítmica:
ln^ [ A ]^ =− k ⋅ t +ln[^ A ] 0
Així, el valor del pendent de la recta d’ajust correspon a la constant de velocitat k canviada de signe i les unitats de la constant a les dues temperatures són 1/s. Per tant:
V = 0. 0006 × [ A ]
V = 0. 0075 × [ A ]
Així, els composts són:
D és Ácid propanoic
O
OH
H 3 C
B Alcohol propanol
H 3 C OH
C Ácid benzoic
O OH
E Clorur de benzoïl
O Cl
El compost A serà l’ ester Benzoat de propil
O O CH 3
Problema 3 Tenim una solució 2M de lisina (Lys). La cadena lateral ( -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -NH 3 + ) és ionitzable, i té un pKa de 10’.
a) Dibuixeu els equilibris de dissociació possibles per a Lys. b) Calculeu-ne el punt isoelèctric. c) Calculeu les concentracions de les diferents formes iòniques de Lys a pH 8’.
d) Determineu la mobilitat electroforètica de Lys a pH 8’.
e) Quin pH haurà de tenir la dissolució perquè el 90% de les molècules de Lys presents
tinguin el grup α -amino en forma desprotonada?
( Dades: pK 1 = 2’18, pK 2 = 9’05, pK 3 = 10’53) SOLUCIÓ
a) Equilibris de Lisina:
O
NH 3 +
H 3 N + OH
O
NH 3 +
H 2 N OH
O
NH 2
H 2 N O -
O
NH 2
H 2 N OH
b) Punt isoelèctric = 9’79 (mitjana de pKa 2 i pKa 3 , doncs la forma isolèctrica és la C).
c) [A] = 2’78 · 10-6^ M
[B] = 1’84 M
[C] = 0’16 M
[D] = 4’90 · 10-4^ M
d) A pH 8’0, hi ha dues formes iòniques presents en una concentració considerable (B i C).
La forma B és la més abundant (el 92% del total), i correspon al catió +1. La forma C
representa només el 8% del total, i a més a més és la forma isoelèctrica, raó per la qual no
aporta càrrega a la solució. Per tant, a pH 8’0 Lys serà catiònica, i en electroforesi
migrarà cal al càtode (pol -).
e) pH = 9’05 + log 90% = 10
b) Temps de vida mitjana a 450ºC.
Per a un ordre de reacció 1 el temps de vida mitjana és funció de k. Substituint pels valors corresponents tindrem:
segons k
t 90
- 0077
ln 2 0. 693 (^1 ) = = =
c) Energia d’activació d’aquesta reacció (R= 8.314 J/K mol).
La llei d’Arrhenius diu:
RT
Ea k A e RT k A
Ea = ⋅ ⇒ = −
− ln ln
Ea és independent de la temperatura a la que es dóna la reacció. Substituint les dades disponibles per cada temperatura tindrem:
( 450 273 )
ln 0. 0077 ln
( 350 273 )
ln 0. 0007 ln
= −
= −
R
Ea A
R
Ea A
Si restem aquestes dues equacions obtenim:
Ea J mol kJ mol
Ea 89798 / 89. 8 / 623
1 723
1
- 314
ln 0. 0007 ln 0. (^0077) ⎟⇒ = = ⎠
⎞ ⎜ ⎝
⎛ − = −
Problema 2 Un compost orgànic de tipus Ester ( A ) té per fórmula molecular C 9 H 18 O 2 i quan es tracta amb una dissolució aquosa de HCl dóna els productes B i C. La substància B quan s’oxida dóna l’àcid carboxílic D de fórmula molecular C 3 H 6 O2. La substància C (C 6 H 12 O 2 ) al reaccionar amb el clorur de tionil dóna E, que al tractar-se amb metilamina dóna el compost N-metilhexanamida.
Indiqueu tots els tipus de reaccions que tenen lloc i deduir les estructures dels compostos A, B, C, D i E que intervenen en el problema.
SOLUCIÓ
La 1ª reacció del Ester A és una hidròlisi amb HCl/H 2 O, que donarà un àcid C i un alcohol B.
L’alcohol B es oxida donant l’àcid D que és l’àcid Propanoic CH 3 -CH 2 -COOH
La substància C al reaccionar amb el clorur de tionil dóna el derivat d’àcid E (clorur d’àcid), que amb la metilamina dóna l’ amida N-metilhexanamida
O
NH
H 3 C CH 3
Així, els composts són:
D és Àcid propanoic
O
OH
H 3 C
B Alcohol propanol
H 3 C OH
C Àcid hexanoic
O
H 3 C (^) OH
E = Clorur de hexnoïl
O
H 3 C (^) Cl O
H 3 C (^) O
CH 3
El A serà el compost de tipus Ester = Hexanoat de propil
Problema 3 Tenim una solució 3M de lisina (Lys). La cadena lateral ( -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -NH 3 + ) és ionitzable, i té un pKa de 10’.
a) Dibuixeu els equilibris de dissociació possibles per a Lys. b) Calculeu-ne el punt isoelèctric. c) Calculeu les concentracions de les diferents formes iòniques de Lys a pH 7’.
d) Determineu la mobilitat electroforètica de Lys a pH 7’.
e) Quin pH haurà de tenir la dissolució perquè el 80% de les molècules de Lys presents
tinguin la cadena lateral en forma protonada?
( Dades: pK 1 = 2’18, pK 2 = 9’05, pK 3 = 10’53) SOLUCIÓ:
a) Equilibris de dissociació de lisina:
O
NH 3 +
H 3 N + OH
O
NH 3 +
H 2 N OH
O
NH 2
H 2 N O -
O
NH 2
H 2 N OH
