✏26【浜松医科大(医)】3⃣4⃣有機
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高校全学年
3⃣オゾン分解とヒントからの構造決定。良問かと。
4⃣チロシンの等電点計算とトリペプチド異性体数計算とケルダール法の計算。頻出問題だが、良問かと。正誤問題が難しいかも。
医学部の問題であるが、有機の問題は解きやすいかと。
ノートテキスト
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3 次の文を読んで、 以下の問いに答えよ。 ただし, 構造式は例にならって記せ。 H II CH2-CH2-C-H C-N-CH3 HO- O H HO-C (例) しゃくねつかん トウガラシの辛味成分であるカプサイシンは, 灼熱感や局所刺激作用がある さいるい ため、催涙スプレーの成分としても利用される。 カプサイシンの化学構造にはア ミド結合が含まれる。 このアミド結合を強塩基の存在下で加水分解し,反応後の 溶液を酸性にした。 そこにジエチルエーテルを加えて抽出したところ, 炭素, 水 素、酸素のみからなる分子量 200 以下の化合物Aが得られた。 化合物 Aの構造 式を決定するために,以下の実験 1~4を行った。 【実験1】 化合物 A85mgを完全燃焼させると, 二酸化炭素 220mg と水 81mg が得られた。 【実験2】 化合物Aに炭酸水素ナトリウム水溶液を加えると, 二酸化炭素が生 じた。 【実験3】 化合物Aをオゾン分解すると, 化合物Bと化合物Cが得られた。 【実験4】 化合物Cにアンモニア性硝酸銀水溶液を加えて加熱すると, 容器の 壁面に銀が生じるとともに, 枝分かれ構造をもたないジカルボン酸の塩 が得られた。 -16- ◇M4 (685–48)
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問1 化合物 Aの組成式を記せ。 問2 化合物Bの構造式は右記のように決定された。 化合 物B に関する (ア)~(オ)の記述について,正しいものには ○を,誤っているものには×を記せ。 CH3O || H3C-CH-C-H 化合物 B (ア)化合物Bにヨウ素と水酸化ナトリウム水溶液を加えて加熱すると, ヨードホルムが得られる。 (イ) 化合物Bにフェーリング液を加えて加熱すると, 赤色の沈殿が生じ る。 (ウ) 化合物Bの溶液は, 偏光板を通した光を通過させると旋光性を示す。 (エ) 化合物 B を還元して得られる化合物Dに, ナトリウムを加えると,反 応して水素が発生する。 (オ) 化合物 B を酸化して得られる化合物Eに,エタノールと少量の濃硫酸 を加えて加熱すると,エステル化合物が得られる。 問3 化合物 Cの構造式を記せ。 問4 化合物 Aにはシスートランス異性体が考えられる。このうちトランス形の 構造式を記せ。 -17- ◇M4 (685-49)
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☆
3 (4917
カプサイシン
N{C-
け
【1A+
④+02
(26 浜松医科大)
CHOのみ
強塩基
A
←これを求める
M≦200
COZ+HzO
問
85mg
220mg
81mg
((g)=220×
12
=60mg
C:M:O
44
2
18
0191-85-69
H/91 = 81 x = = 4 ing 7 = 62: 7:16
A組成式C5HqO
【実2] A NaHCO3 CO2↑より
Cook
EM
ということは...〇が2つだから(C5H90) 2
= C₁0H1802 (200) OK
60.9
16
12
=16mg
=5:9:1
Du=22-18
=2より
ÇEC=C?
-
1
43日でわかる
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A C & C 3 (その2) 【3】 03分 B+C 【4】 +[Agamo]+Agu CHOあり ©の数は? CHO 問2 BBの構造式が書いてある。 GH3 C 11 HCCHO-M ということはBc=⑨ ができるので CHO BがC4とわかったので、◎はCocoon ---© H (ア) × CH3-85-なし(イ)O CHOあり (ウ)× 水なし (エ)〇還元するとアルコールより Naで ↑Hz (オ) 〇Eはカルボ酸だからエタノールでエステル化 2
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3 (その3) 問3 H-C 3 13 A H₂C_ CH_ H - H - CH-CH-CH₂-CH2-C-01-1 03 ( H トランス © C = C T CHE CHE CH₂ CH₂- C-OH カプサイシンがわかれば・・・ )になる ④になる 0 N H HO Nauh M Bになる
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4 次の文を読んで,以下の問いに答えよ。 分子内にアミノ基-NH2 とカル ボキシ基-COOH がある化合物 をアミノ酸という。 アミノ酸のう ,-NH2 と-COOH が同じC原 子に結合している化合物をα-ア ミノ酸といい,側鎖の構造の異な るさまざまなα-アミノ酸がある (表1)。 また, 不斉炭素原子を有 するアミノ酸には立体異性体の一 種である鏡像異性体が存在する。 表 1 α-アミノ酸の例 名称 側鎖の構造 グリシン アラニン システイン -H - CH 3 -CH2SH グルタミン酸(CH2)2COOH リシン -(CH2)4NH2 チロシン -CH21 -OH アミノ酸は水溶液中では, 陽イオン, 双性イオン, 陰イ オンが電離平衡の状態で存在している。 例えば,チロシン (a)* は1価の陽イオン (A+), 双性イオン(A), 1価の陰イオ ン(A-) (図2), 2価の陰イオン(A2-)の4種類のイオン の形で存在し,次の3つの電離平衡が成り立っている。ま た,それぞれの電離定数 K1, K2, K3 は以下のとおりとす る。 H2N-CH-COO CH2 OH 図2A の構造式 A+ A+ + H+ (K」 = 1.0 x 10-2.2 mol/L) A+ € A¯ + H+ (K2 = 1.0 x 10-9.2mol/L) (2) A¯ A2- + H+ (K3 = 1.0 x 10-10 mol/L) (3) アミノ酸分子にはNH2とCOOH があるので,反応条件によっては分子間で 脱水縮合が起こり, アミド結合ができる。 アミノ酸がアミド結合でつながってで - 18 - ◇ M4 (685-50)
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きる化合物をペプチドという。 ペプチドのうち, 2つのアミノ酸がアミド結合で つながった化合物をジペプチド, 3つが結合した化合物をトリペプチド,多数の (b) アミノ酸が結合したものをポリペプチドという。 タンパク質は,おもにポリペプ チドからなり,特定の立体構造をもつ高分子化合物である。 問1 分子量 71 のアクリルアミド (CH2=CHCONH2) の結晶の融点 (85 ℃) に対 し,分子量 75 のグリシンの結晶の融点 (230℃以上)は高い。 一般に,アミ ノ酸の結晶の融点が、 同程度の分子量の有機化合物の結晶の融点と比べて高 い理由を30字程度で記せ。 問2 下線部(a)に関して, 以下の問いに答えよ。 (1) チロシンの等電点を小数第1位まで求めよ。 ただし, チロシンの等電点 では,A-のモル濃度に比べてAのモル濃度は無視できるほど小さいも のとする。 (2)チロシンの等電点において, 双性イオンのモル濃度は1価の陽イオンの モル濃度の何倍か, 次の(ア)~(カ)から最も近い値を選び, その記号を記せ。 (ア) 6.3 倍 (イ) 6.3 × 102 倍 (ウ)3.2 × 10倍 (エ) 6.3 × 103 倍 (オ)3.2 × 105倍 (カ) 6.3 × 107倍 問3 下線部(b)に関して, 以下の問いに答えよ。 (1) 表1に示すグリシン1分子とアラニン 2分子からなる鎖状のトリペプチ ドを合成した。 何種類の鎖状トリペプチドが合成できるか, 記せ。ただ し,立体異性体は別種類として考える。 (2)表1に示すグリシン1分子, アラニン 1分子, グルタミン酸1分子から なる鎖状のトリペプチドを合成した。 何種類の鎖状トリペプチドが合成で きるか,記せ。ただし, 立体異性体は同一種類として考える。 - 19- ◇M4 (685-51)
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問4 アミノ酸やタンパク質の性質として正しいものを次の(ア)~(オ)から2つ選 び、その記号を記せ。 (ア) 天然には β-アミノ酸が存在する。 (イ)体内で豊富に合成されるアミノ酸を必須アミノ酸という。 (ウ) 単純タンパク質に含まれる元素の質量組成は,タンパク質の種類によっ て大きく異なる。 (エ)細胞内や血液中には球状タンパク質が存在し, その多くは水に溶けやす い。 (オ)タンパク質の変性とは,タンパク質の水溶液に多量の電解質を加えて夕 ンパク質を沈殿させることであり, 変性後のタンパク質はもとの立体構造 にもどれないことが多い。 問5 食品中のタンパク質の含有量は,タンパク質中に成分元素として一定量含 まれる窒素を定量することで求められる。 窒素の定量法のひとつであるケルダール法では,食品に濃硫酸, 硫酸銅(II)と硫酸カリウムを加えて煮沸し, 食品中の窒素をすべて硫酸アン モニウムへ変換する。 この硫酸アンモニウムに水酸化ナトリウムを加えて加 (c) 熱すると,アンモニアが発生する。 これを一定量の酸の標準溶液に完全に吸 収させた後,別の塩基の標準溶液で逆滴定して求めたアンモニアの物質量か ら,窒素の物質量を算出する。この窒素の物質量から, 食品中のタンパク質 の含有量を求めることができる。 (1)下線部(C)に関して,この反応の化学反応式を記せ。 (2)ある食品 10g を用いて, ケルダール法の一連の操作を行ったところ, アンモニアの発生量は3.0×10-2molであった。 アンモニアの窒素原子は すべてタンパク質に由来するとし, タンパク質中の窒素の質量百分率を 16%とした場合,この食品中のタンパク質の含有量を質量百分率 (%) で求 めよ。数値は有効数字2桁で記せ。 -20- M4 (685-52)
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④ (その1) 30字程度(オーバーOK) ☆☆ 対性イオンとなり、静電気力が はたらくため (クーロン力) 問2電荷の釣り合い(等電点)で[A]=[A] Kikz KIKz = [A][カ [A][カ][H [A+] [AF] [H+]=Vkik2=V0x10x1092 104=1.0×105.7よりカH=5.7 (2) PH=5.7(毛)の[A+] [A+] 10x102.2 を求める 110x 10-5 in =/ 10x 103.5 10×105 [A] Ki [A+] [A+] 3 =1.0×103×10°5=1.0×10×510 31162 ≒3.2×103-(ウ) 4
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問3 (1) G 4 (その2) ☆グリシン、アラニン アラニン GAA・AGA A. A AAGの予通り 4 4 Aに水あるので 4 3配列×4立体=12異性体 (答) 12種類 COCMxあるが 異性考慮しない グリシン、アラニン、グルタミン酸 Gly - Ala- Glu. 3!を並べるのと同じ =3×2×1=6種類 ので UT
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4 (その3) *** (問4 (3) (エ) ○は2つありと言っているが 少し難しい (3) β-アミノ酸→ヒスチジン→カルノシン生成しか あり (イ)×必須は体内でつくれない ある (ウ)×単純チタンパクの質組成は種類によろず ほぼ一定 (エ) 球状タンパク(親水基外側の)は水にとけい (×変性の説明が塩になっている 問5 ☆☆ * (1)(NH4)2SO4+2NaOH→NEO4+2H2ODNH3 (2) ↑NM3=3.0×102m01より、Ncm)も300×10-zmo Ng)=3,0x102ml×140/mo)=0.42g タンパの質 0.42g == 0.16 =2,625g 2,625 10g -X100 = 2625 =26% 6
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フルクトースはケトースであるが、 フェーリングと混合、加熱するとすぐに 反応して褐色沈殿を生じる。 また、以下の実験結果1.2が知られている。 実験結果 フルクトースがフェーリング液と反応して赤褐色沈殿を生じる速さ では、アルドースであるグルコースとほぼ変わらない。 とんど生じない。 実験結果2 以下の化合物C, D. Eそれぞれをフェーリング液と反応させる と、 C.Dからは赤褐色沈殿が生じるが、Eからは赤褐色沈殿はほ 化合物に CH₂ 素原子数の 基が結合した分子 グルコースなどの 同じCHO の分子式 ノシトールは、シクロヘキサ が付いた分子であり、単糖ではな )をもつアルドースと、ケトン構造(カル れいずれも塩基性水溶液中で加熱すると 生成する に不安定で酸化されや スが thank you for visiting! H FUOH Co --CH CH₂OH に関して の中で像の 1.c 「性体の総数を入 また、一 "は区別しないもの。 -33- ケ 中間体 A. Bは化学的に不安定で酸化されやすいという事実及び実験 1と2から、 フェーリングと反応して赤褐色沈殿を生じるために重要 と考えられる単糖の化学構部分構造のみでよい)を記せ。また実験結果 2で、化合物CDからは赤色沈殿が生じるが、 化合物Eからは赤褐色 沈殿がほとんど生じない理由を50字程度で説明せよ。 なお、 CH20分 の 分子式で表される単は、水溶液中で 平衡混合物 として存在していることが知られているが、 本間ではどの車も直鎖状分 子として存在する比率は同じであるとする。 コ下線部に関して、プシコースの構造式を、 以下の図1-5に示した 影にならって記せ。 ただし、プシコースのカルボニル基の炭素原子の位 フルクトースと同じである。 (1) HO マンノース(アルドー の加熱による別の単糖の生成 すると、上記の中間体A こ不安定で酸化されやすいが などが徐々に生成する(図1 グルコース 体A] マンノー B] プシュー 他の (6) H H 条件下での加熱による 32- H HC-OH H- -OH C CH₂OH HOC-H HO- -H H OH H H-C-OH HO OH H-OH H-C-OH HI-OH SCHz OH HH OH H OH 図中①~⑥は、グルコース中の素原子の位置番号を表している。 (i) 3次元構造が認識できるように、手前にある結合を太線で表した構造式 直鎖状分子として、紙面手前側に向かう結合をで表した構造式 (8)の構造式にした図投影図 1-5 グルコースの構造を表す方法 またね〜
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化学を勉強し始めた大学生です。これってあってますか? 調べてもサイトで違いがあってよく分からなかったので💧
高校生
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高校で科学を履修しておらず、科学を独学で勉強しているものです。まず、有機化合物についてノートにまとめたんですけど、ここでは炭化水素っていうのは、アルカン、アルケン、アルキンに分かれるっていうことをまとめました。そして2枚目の写真の問題でつまずいているんですけど、まず前提として炭化水素基っていうのは、炭化水素−水素で習ったんですけど、この問題では炭化水素を聞かれていて、なぜ炭化水素であるアルカン名+炭化水素基の名前を合わせて炭化水素の名称になるのかがわからないです
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