О Л И М П И А Д А1 (Олимпиады по органической химии)

О Л И М П И А Д А – 2 0 0 7

1. Нагревание циклооктатетраена (100^оС, 80 ч) приводит к образованию смеси изомеров А и В. В спектре ПМР вещества A содержится 8 мультиплетов одинаковой интенсивности (6 в области 5-6 м.д. и 2 в области 2-3 м.д.). Спектр ПМР B содержит в два раза меньше сигналов (3 мультиплета в области 5-6 м.д. и 1 - в области 2-3 м.д.), также одинаковой интенсивности. Изомер B при нагревании с диметилацетилендикарбоксилатом в присутствии 4 экв. КОН превращается в соединения С, D, и E. В-ва D и E представляют собой прозрачные легкокипящие жидкости (т.кип. 64 и 80^oС соответственно), причем D бурно реагирует с металлическим натрием, тогда как E нет. В спектре соединения С содержится 4 мультиплета в области 5-6 м.д. и 2 - в области 2-3 м.д. Исследование вещества С показало, что его облучение в атмосфере инертного газа приводит к образованию нестабильного соединения F, которое при повышении температуры превращается сначала в вещество G, затем в вещество H и, наконец, в соединение Е. Обнаружено, что интермедиат F можно стабилизировать, обработав металлическим литием, в результате чего образуется соль I:

Определите структуры соединений A-H, укажите причины нестабильности F и стабилизации его производного I, используя спектральные данные, приведенные в таблице. (20 баллов)

2. Вещество K, полученное из димедона J, гладко реагирует с производными полиненасыщенных кислот. Проведение реакции в ЯМР ампуле позволило установить, что в реакционной смеси образуется только один интермедиат L. Однако после продолжительного нагревания реакционной смеси и хроматографической очистки образуется производное резорцина M, которое легко алкилируется в эфир N. Определите строение веществ K-N. Предложите механизм превращения K в M. Предложите альтернативный метод синтеза N, из м-диметоксибензола O, метилакрилата, метанола, неорганических реагентов и катализаторов. (15 баллов)

3. Восстановите схему синтеза циклена P (ИК, см^-1: 3051, 2983, 1410, 1247, 1071 1046, 1016 и 994 ; ЯМР ¹H: 1.17, с; ЯМР ¹³С: 2.8, 110.2). В реакции с широко используемым гетареном Q (С₂H₂N₄), из него образуется единственный продукт R в виде смеси двух диастереомеров. Приведите структуры Q и стереоизомеров R₁ и R₂ (спектры смеси: ИК, см^-1:3070,3000,2910,1615,1420,1330,1320,1220,1140; ЯМР ¹H: 0.10-1.03 (м), 3.47, 3.62, 4.23, 6.09, 6.16, 6.20 (6 cинглетов). ЯМР ¹³С: 0.0, 5.7, 6.2, 6.7, 8.8, 9.3, 10.0, 10.6, 12.4, 13.3, 17.3, 19.4, 19.8, 21.0, 79.7, 84.6, 146.2, 146.9, 147.4). Предложите механизм их образования. (10 баллов)

4. Опробуйте себя в научно-промышленном шпионаже. В ваши руки попали секретные данные конкурирующей фирмы, специализирующейся на разработке и патентовании антигистаминных препаратов. Их новый препарат обещает избавить от слез большую часть человечества. Вам удалось подкупить оператора масс-спектрометра и снабженца. В результате чего на руках мы имеем: данные по содержанию углерода и азота в полупродуктах на всех стадиях, а также список реактивов и растворителей. Разгадайте схему синтеза препарата (укажите условия всех стадий, а также структуры промежуточных продуктов), и патент у Вас в кармане ;) (10 баллов)

Реактивы и реагенты: NaCN, N-метил-4-хлорпиперидин, этилникотинат, этилхлорформиат, этилат натрия, H₂O₂ 30%, уксусная кислота, диметилсульфат, полифосфорная кислота, магний, гидразин, HBr 48%, NaOH; Растворители: диэтиленгликоль, ТГФ, бензол, этанол.

8. Нагревание изатина с изобутанолом в атмосфере водорода над никелем Ренея при температуре 200^оС приводит к образованию 3-изобутилоксиндола. Eсли же повысить температуру до 230^оС, неожиданно основным продуктом становится 7-метилпроизводное. Это же соединение образуется, если нагревать неметилированный продукт в тех же условиях; кроме того, вместо изобутанола можно взять диглим:

Предложите механизм образования обоих продуктов, учитывая тот факт, что в реакционной смеси не было обнаружено продуктов метилирования по другим положениям индола (15 баллов).