Oefen Tentamen-FA-BA102-V2016-Antwoord Model PDF

Preview

Summary

Tentamen FA-BA102 Chemie van geneesmiddelen Vrijdag 11 november 2016, 8.30-11, Olympos Hal 2Aanwijzingen: Schrijf je naam, voorletter(s), handtekening, studentnummer en tafelnummer op het eerste vel van het tentamen in het daarvoor bestemde kader (zie boven). Leg je bewijs van inschrijving klaar rec...

Description

Tentamen FA-BA102 Chemie van geneesmiddelen Vrijdag 11 november 2016, 8.30-11.30, Olympos Hal 2

Naam:

________________________

Studentnummer:

________________________

Tafelnummer:

________________________

Handtekening:

________________________

M

O

L E D

Aanwijzingen: 1. Schrijf je naam, voorletter(s), handtekening, studentnummer en tafelnummer op het eerste vel van het tentamen in het daarvoor bestemde kader (zie boven). Leg je bewijs van inschrijving klaar rechtsboven op je tafel. Dit wordt direct na de start gecontroleerd. Op de tafel ligt verder niets anders dan het uitgereikte materiaal, schrijfmateriaal, liniaal en rekenmachine. Geen BINAS. Op de laatste pagina’s staan een lijst met formules, waardes van constanten en een periodiek systeem. 2. Uitsluitend een rekenmachine van het type Casio FX-82MS is toegestaan. Alle andere types zijn niet toegestaan.

AN

W T

O O

D R

3. Mobiele telefoon uit en in de tas. 4. De eerste 30 min. mag de zaal niet verlaten worden; dit om laatkomers de gelegenheid te geven alsnog deel te nemen. De laatkomers krijgen geen recht op verlenging van de tentamenduur. Studenten die 30 min. na aanvang verschijnen worden uitgesloten van deelname. 5. Blijf niet bij de uitgang staan praten. Dit stoort de nog werkenden. 6. In geval van vragen: hand opsteken. In geval van toiletbezoek gaat een surveillant mee tot aan de deur. 7. Schrijf de antwoorden in de daarvoor bestemde kaders of in de structuren als daarom gevraagd wordt. Antwoorden buiten de kaders worden niet beoordeeld en leveren geen punten op. Beargumenteer de antwoorden beknopt en ter zake. De puntenwaardering is bij de opgaven aangegeven. Voor foutieve antwoorden of antwoorden die geen betrekking hebben op de vraag kunnen punten in mindering worden gebracht. 8. Lever het gehele tentamen intact (dus geen losse vellen) met daarin je antwoorden weer in. Neem eventueel gebruikt kladpapier mee. 9. Geef de resultaten van berekeningen weer in decimale vorm (dus niet a = log√2 maar a = 0,151). Houd rekening met nauwkeurigheden en geef dus niet onzinnig veel decimalen in een antwoord. Let op het teken en geef altijd de eenheden aan, ook als dat niet expliciet gevraagd wordt. Het gecorrigeerde tentamen en de antwoorden kunnen éénmalig worden ingezien op donderdag 1 december van 13:00-18:00 in DDW 1.36.

1

1. Teken de Lewis dot structuur van het isocyanaat ion (OCN)— en geef de formele lading van alle atomen. (2 pt)

N

C

O

N

C

O

Twee punten voor een van beide structuren. 2. Teken de chemische structuren van aceetaldehyde, piperidine, glycerol en tolueen in onderstaand kader. (4 pt) Aceetaldehyde:

Piperidine: H N

O

H

Glycerol:

Tolueen:

OH OH OH

1 punt per volledig juiste structuur.

2

3. Omcirkel in onderstaande structuur van het antivirale geneesmiddel Tamiflu de functionele groepen en schrijf de juiste namen van de groepen erbij. (4 pt)

O

ether

O

ester

(E)

O

(R) (R) (S)

HN

amide

NH 2

amine

O

1 punt per juiste functionele groep. 4. Geef in de structuur van Tamiflu de configuraties aan van de chirale centra en de dubbele band (R of S en/of E of Z). (4 pt) 1 punt per juiste configuratie. 5. Teken van de onderstaande verbinding alle relevante resonantiestructuren. Laat duidelijk zien hoe deze resonantiestructuren verkregen zijn. (3 pt) OH

OH

OH

OH

1 punt per correcte nieuwe resonantiestructuur inclusief pijlen.

3

De hydrolyse-snelheid van methylacetaat (MeOAc) onder basische omstandigheden (zie onderstaande reactie) blijkt recht evenredig te zijn met zowel de MeOAc als de OH- concentratie:

O

O

+

OH

+

CH3OH

O

O

6. Geef het reactiemechanisme van de basische hydrolyse van MeOAc. (4 pt) O O

OH

O O OH

O

O

O

OH OH

O

1 punt per juiste stap inclusief pijlen die de flow van de electronenparen aangeven. 7. Geef de snelheidswet van deze reactie. (2 pt) 𝑑[𝑒𝑠𝑡𝑒𝑟] 𝑑𝑡

= ! −𝑘[𝑒𝑠𝑡𝑒𝑟][𝑂𝐻 ! ]

Eventueel ook zonder de OH- als pseudo eerste-orde. Foutief teken: 0.5 pt aftrek. De kinetiek van de hydrolyse van MeOAc werd onderzocht bij twee verschillende constante pH waarden: pH = 11.0 en 12.0 bij een temperatuur van 25 ˚C. De resultaten van deze studie zijn weergegeven in onderstaande grafiek.

4

0.0 ■ ●

● ■

●

●

●

■

●

●

■

-0.5

●

ln [MeOAc]

■ ■ ■

-1.0

-1.5

■ -2.0 0

20

40

60

80

100

120

140

tijd/min

8. Welke lijn beschrijft het experiment bij pH = 11.0 en bij pH = 12.0? Verklaar je antwoord. (3 pt) Onderste lijn. Experiment bij pH = 12 heeft hogere [OH-] en grotere richtingscoefficient. Antwoord 1 pt, verklaring 2 pt.

9. Bepaal m.b.v. de grafiek de snelheidsconstanten van beide experimenten. (3 pt)

k1 ≈ 0.005 1/min (pH = 11.0) k1 ≈ 0.016 1/min (pH = 12.0) 1.5 pt per juist antwoord. 1 pt aftrek voor vergeten eenheid.

10. Bereken de halfwaardetijd van MeOAc bij 25oC en pH = 11.0 (indien bij vraag 9 geen antwoord gebruik voor de snelheidsconstante k = 0.01 1/min). (1 pt) t1/2 = ln 2/k1 => 139 min of 69 min 1 pt correct antwoord, 0.5 pt aftrek eenheid vergeten.

5

11. Het hydrolyse experiment bij pH = 11.0 werd herhaald bij een temperatuur van 50 ˚C. De gemeten snelheidsconstante was 2.0 keer groter dan bij 25˚C (indien bij vraag 9 geen antwoord gebruik voor de snelheidsconstante k = 0.01 1/min). Bereken de activeringsenergie van de reactie. (2 pt) Invullen in de Arrhenius vergelijking: Ea = 22.2 kJ/mol Rekenfout: 1 pt aftrek, foutieve/geen eenheid 0.5 pt.

6

Een student maakt op het practicum een oplossing van 100 mM natriumacetaat in 0.1 L water. De pKa van azijnzuur is 4.75. 12. Bereken de pH van deze oplossing. (2 pt)

pKb = 9.25; Kb = 5.62x10-10 [OH-] = 7.50x10-6; pH = 8.87

13. Is de pH van een oplossing van trichloorazijnzuur hoger, lager of gelijk aan die van een oplossing van trifluoroazijnzuur met dezelfde concentratie? Verklaar je antwoord. (2 pt) De pH van trifluoroazijnzuur is lager dan trichloorazijnzuur vanwege het grotere inductief effect van de fluorgroepen (F is meer electronegatief dan chloor).

7

Vragen 14-19 hebben betrekking op onderstaande structuur.

1

2

3 O

O

CN

4

14. Benoem de hybridisatietoestand van de koolstofatomen 1 tot en met 3 en stikstofatoom 4. (2 pt) 1: sp2 2: sp3 3: sp2 4: sp 0.5 pt per juist antwoord

15. Teken een diastereomeer van deze verbinding. (2 pt)

NH 2 O

O

CN

O

2 pt voor een van beide structuren.

8

O

16. Beschouw de onderstaande reactievergelijking. Van welk reactietype, oxidatie of reductie, is deze reactie en motiveer je antwoord kort? (2 pt)

NH 2 O

O

CN

O

O

Dit is een reductie omdat het aantal bindingen tussen koolstof en een heteroatoom afneemt. 1 pt noemen reductie en 1 pt voor juiste verklaring.

Deze reactie wordt uitgevoerd bij 25oC en hierbij komt 10.2 kJ/mol warmte vrij. Na verloop van tijd stelt zich een chemisch evenwicht in: K = 22.4 x 103.

17. Is deze reactie endotherm of exotherm? (2 pt)

ΔH < 0 er komt warmte vrij dus exotherm. 2 punten noemen exotherm. 18. Berekenen uit bovenstaande gegevens ΔG0, ΔH0 en ΔS0. (4 pt)

Δ H0 = -10.2 kJ/mol (1 pt inclusief juiste teken) Δ G0 = -R T ln K = -24.8 kJ/mol (1.5 pt) 0 0 0 Δ S = (Δ H - Δ G )/T = 49 J/(mol.K) (1.5 pt) Een of meer eenheden vergeten 1 pt aftrek 19. Bereken de evenwichtsconstante wanneer de reactie bij 50oC wordt uitgevoerd i.p.v. 25oC. (2 pt) ln K = -Δ H0/RT + Δ S0/R = 9.698 => K =16285 20. Teken de structuurformules van alle mogelijke isomeren van buteen (bruto formule C4H8). (4 pt)

9

1 pt per juiste structuur. Hieronder staan de structuren van de twee DNA basen cytosine en guanine. NH 2

O

N

N

N

NH

O

N

N

NH 2

21. Teken in onderstaand kader de structuur van deze DNA basen voorzien van de waterstofbruggen zoals die voorkomen in de DNA dubbele helix. (3 pt)

1 pt per juiste waterstofbrug 22. Welke niet-covalente interacties komen voor in eiwitten? Noem er tenminste drie. (3 pt) Waterstofbrug Electrostatische interactie vanderWaals interactie Hydrofobe interactie

10

Hieronder staat de structuurformule van de suiker D-galactose.

O

OH

HO

HO

OH OH

23. Teken beide stoel-conformaties van deze suiker. (4 pt)

HO

OH OH

OH O HO

HO

OH

O

OH OH

OH

2 pt per juiste conformatie 24. Verklaar welke van deze twee stoel-conformaties het meest stabiel is. (2 pt) Linkerstructuur: meeste groepen equatoriaal waaronder de CH2OH groep. 25. Omcirkel de nummers van de juiste beweringen in onderstaande lijst. (1 pt per juist antwoord, 1 pt aftrek voor ieder onjuist antwoord). 1. Een α-helix is een secundair structuurelement van een eiwit. 2. De DNA basen zijn thymine, cytosine, uracil en adenosine. 3. De volgorde van de DNA basen in de sequentie wordt de primaire structuur genoemd. 4. Alle aminozuren zijn chiraal behalve glycine. 5. De tertiaire structuur van eiwitten wordt zowel door covalente als niet covalente interacties gestabiliseerd. 6. Eén chiraal koolstofatoom geeft altijd aanleiding tot twee optische isomeren. 1. 2. 3. 4. 5. 6.

juist onjuist onjuist juist juist juist (Maximaal 4 pt)

11

De volgende vragen gaan over de analyse van een mengsel van MDMA en MDA. In een forensisch laboratorium werkt een analist aan de chromatografische scheiding van MDMA (‘Ecstasy’, ‘XTC’) en MDA. MDA heeft vergelijkbare psycho-actieve eigenschappen als MDMA en ontstaat in het lichaam bij de afbraak van MDMA als metaboliet. De analist heeft een reversed phase HPLC-systeem tot zijn beschikking met een UV-detector. De mobiele fase bestaat uit 30% methanol met 10 mM HClO4.

MDMA

MDA

26.Voorspel de elutievolgorde van MDMA en MDA en geef een korte verklaring. (2 pt) Waarschijnlijk is MDA het meest polair (H i.p.v. methyl groep) en komt het eerste van de kolom. 27.Hoe zou je de samenstelling van de mobiele fase aanpassen als de stoffen onvoldoende gescheiden zijn? Licht je antwoord toe. (2 pt) De stoffen moeten meer vertraagd worden om meer scheiding/betere resolutie te krijgen. De mobiele fase meer polair maken (%methanol omlaag) waardoor het solvofoob/hydrofoob effect en daardoor de retentietijden toenemen. Zie slide 26 van HC7. 28.De dode tijd van de gebruikte kolom is 2.21 minuten. In een tabel vindt de analist een k’ van 3.5 voor MDMA bij de gebruikte mobiele fase. Bereken de retentietijd. (2 pt) ’ k’ = (tr – tm)/tm => tr = tm x k + tm = 2.21 + 2.21x3.5 = 9.95 min

2 pt correct antwoord. 0.5 pt aftrek eenheid vergeten. 29.Verwacht je dat deze moleculen een pH-shift in hun UV-spectrum (220400 nm) laten zien? Waarom wel/niet? (2 pt) Nee: Er is een titreerbare groep in het molecuul aanwezig, die echter geen onderdeel uitmaakt van een geconjugeerd/aromatisch systeem.

12

Constanten R = RT (25.°C) = 1 cal = 0.°C =

–1

–1

8.31 J.K mol –1 2479.0 J.mol 4.18 J 273.K

SI prefixen –3 –6 m = 10 µ = 10 3 6 k = 10 M = 10

–9

–12

n = 10 9 G = 10

p = 10 12 T = 10

f = 10

–15

Formules

Rt = R0 − k 0 t Rt = R0 e−k t 1

ΔG o = −RT ln K = ΔH o − TΔSo −E a 

k = Ae 

  RT 

pH = pK + log (α/1–α)

α=

1 pK−pH

10

+1

D = (1–α) P(HA) + α P(A–) voor een zuur HA D = (1–α) P(BH+) + α P(B) voor een base B

ax2 + bx + c = 0 −b ± b2 − 4ac x 1,2 = 2a Rf =

xi x0

RS = 2

n t k'= s = s nm t m RS = 2

(t (w

R ,B

− tR ,A )

b ,B

+ wb ,A )

(x2 − x1 ) (w1 + w2 )

k '=

k'=

c sVs V =P s c mVm Vm

tR − t0 t 'R = t0 t0

13

α =

t R' ,B t R' ,A

=

k 'B PB = k A' PA

14...