Opgave 4:    Aldolreaktionen - en stereospecifik reaktion

Aldolreaktionen anvendes til at forlænge carbonkæder i molekyler. Ved reaktionen dannes kun den ene af to mulige stereoisomere former. Det er derfor en vigtig reaktion i  lægemiddelindustrien til fremstilling af stereospecifikke lægemidler.
Det stereospecifikke lægemiddel atorvastatin, er et af de mest benyttede lægemidler til hjertepatienter i USA. Atorvastatin-molekylet indeholder to asymmetriske carbonatomer, der bliver dannet ved to aldol-reaktioner.

I figur 4.1 ses aldolreaktionen mellem acetone og benzaldehyd, der danner stoffet A med det systematiske navn 4-hydroxy-4-phenylbutan-2-on.

	benzaldehyd	acetone		A

MarvinSketchfil stof A i figur 4.1   ChemSketchfil stof A i figur 4.1

a)

Forklar navnet af stof A i figur 4.1.

Produktet A i aldolreaktionen i figur 4.1 kan under bestemte betingelser reagere videre ved reaktionen vist i figur 4.2.

	A		B

MarvinSketchfil figur 4.2   ChemSketchfil figur 4.2

b)

Færdiggør reaktionen i figur 4.2. Angiv reaktionstypen. Argumenter ud fra reaktionsskemaet i figur 4.2.

Aldolreaktionen i figur 4.1 er en ligevægt. ΔG° for reaktionen ved 25 °C er -5,3 kJ/mol.

c)

Vis at ligevægtskonstanten ved 25 °C er 8,5 ᴍ-1. Gør rede for, i hvilken retning aldol-ligevægten i figur 4.1 forskydes, når reaktionen i figur 4.2 forløber.

Aldol-ligevægten undersøges i et eksperiment. Startkoncentrationerne af benzaldehyd og acetone er begge 3,85 ·10⁻⁵ ᴍ. Ligevægten indstilles ved 25 °C. Det antages, at reaktionen i figur 4.2 ikke forløber.

d)

Beregn den aktuelle koncentration af A ved ligevægt.

Opgave 3:    DCPIP

	DCPIP kan bruges til at bestemme reaktionshastigheden for fotosyntese i planter. Stoffet kan erstatte NADP+, som normalt er den afsluttende elektronbærer i fotosyntesen. DCPIP anvendes i laboratorier til at bestemme C-vitaminindhold i fødevarer. Stoffet har også været undersøgt som muligt lægemiddel i kræftbehandling.
En mættet opløsning af DCPIP har den formelle koncentration 0,034 ᴍ. Opløsningen fortyndes ved at overføre 20 mL af stamopløsningen med fuldpipette til en 250 mL målekolbe og fylde op til stregen med vand.

a)

Beregn den formelle stofmængdekoncentration af DCPIP i den fortyndede opløsning.

DCPIP er en base med pK_b lig med 5,15 ved 25 °C.

b)

Beregn pH i den mættede vandige opløsning.

I et skolelaboratorium undersøger en elev opløseligheden af DCPIP i vand ved forskellige pH-værdier, som vist i filmen nedenfor.

c)

Forklar farveskift i vandfasen, når der tilsættes saltsyre. Redegør for, hvorfor vandfasen forbliver farveløs ved tilsætning af natriumhydroxid. Inddrag farveskiftene i skilletragten.

Opgave 2:   Paxlovid - tabletter til behandling af COVID 19

Paxlovid er et nyt lægemiddel fra Pfizer til behandling af COVID 19. I 2021 blev det frigivet til produktion og salg i 95 lande. Undersøgelser har vist, at det nedsætter risikoen for indlæggelse og død med 89 % for udsatte grupper. Lægemidlet indtages som tabletter 2 gange dagligt i doser af 2 tabletter med nirmatrelvir og en tablet med ritonavir. Ritonavir er kendt fra behandling af HIV-patienter og anvendes i Paxlovid til at hæmme nedbrydningen af nirmatrelvir i leveren.

I figur 2.1 ses strukturen for nirmatrelvir.

MarvinSketchfil Figur 2.1      ChemSketchfil Figur 2.1   

a)

Marker de funktionelle grupper, som tilhører stofklassen amid i strukturen for nirmatrelvir. Angiv, om amidgrupperne er primære, sekundære eller tertiære.

I figur 2.2 ses enzymets bindingslomme og nirmatrelvirs placering i lommen. Sidegrupperne i enzymets aminosyreenheder i bindingslommen er tegnet blå.

Nirmatrelvir fastholdes i bindingslommen ved en elektronparbinding, som er tegnet grøn i figur 2.2, men også af hydrofobe vekselvirkninger og hydrogenbindinger.

b)

Marker hydrogenbindinger og hydrofobe vekselvirkninger mellem nirmatrelvir og bindingslommen.

I forbindelse med forskernes udvikling af et lægemiddel til behandling af COVID 19, der kan indtages som tabletter, undersøgte de flere forskellige  stoffer. Et af de undersøgte stoffer, A, har en struktur, som kun adskiller sig fra nirmatrelvirs struktur ved, at gruppen CN er erstattet af en anden funktionel gruppe, X, som vist i figur 2.3. 

Ved en elementaranalyse af strukturen i figur 2.3 bestemmes masseprocenterne vist i tabel 2.1.

Tabel 2.1

C N H O F 54,97 % 11,15 % 6,62 % 15,92 % 11,34 %

c)

Bestem molekylformlen for A.                                          Bestem strukturen for X.

Spaltningen af protein med enzymet M^pro fra Omicron-varianten er blevet undersøgt.

Der blev fremstillet en række reaktionsblandinger med forskellige koncentrationer af protein. Alle reaktionsblandinger indeholdt enzymet M^pro i samme koncentration.

Initialhastigheden v for spaltningen af protein blev bestemt for de forskellige koncentrationer af protein i reaktionsblandingen. Resultaterne er vist i figur 2.3 og gemt i datafilen nedenfor.

Opgave 1:    Svømmehal

Chlorlugten i svømmehaller skyldes en blanding af dichlor og nitrogentrichlorid, NCl3. Dichlor dannes ud fra desinfektionsmidlet hypochlorit i svømmebassinets vand.
Nitrogentrichlorid dannes, når syreformen af hypochlorit reagerer med nitrogenforbindelser, som vandet forurenes med fra badende gæster. Nitrogentrichlorid er mistænkt for at give astma og allergi. I figur 1.1 ses reaktionen for dannelsen af nitrogentrichlorid. Cl kan tildeles oxidationstallet -I i nitrogentrichlorid.

a)

Gør rede for, hvilke atomer der oxideres, og hvilke atomer der reduceres ved redoxreaktionen i figur 1.1.

Standardentalpi for nitrogentrichlorid fremgår af tabel 1.1.

b)

Beregn ΔH° for reaktionen i figur 1.1. Kommenter resultatet.

c)

Vis, at Lambert-Beers lov er opfyldt. Bestem det totale indhold af chlor i familiens swimmingpool. Angiv resultatet i mg dichlor/L.