Eindexamen scheikunde vwo 2015, tijdvak 2

Geef de vergelijking van de halfreactie van de omzetting van coumarine tot 4-hydroxycoumarine in structuurformules. In deze vergelijking komen onder andere H + en H 2 O voor. In de bedorven klaver reageerde 4-hydroxycoumarine in de molverhouding 2 : 1 met een andere stof tot dicoumarol en water. De stof dicoumarol bleek verantwoordelijk voor de bloedingen.

Geef de structuurformule van de stof die met 4-hydroxycoumarine reageert tot dicoumarol en water. Uit vervolgonderzoek bleek dat dicoumarol geschikt was als geneesmiddel om het ontstaan van bloedstolsels in bloedvaten tegen te gaan. Om inzicht te krijgen in de risico’s van het gebruik van dicoumarol is onderzocht welke reacties deze stof in het menselijk lichaam ondergaat. Een onderzoek ging uit van een bekende reactie van dicoumarol met water. Deze reactie is hieronder weergegeven. reactie van dicoumarol met water

Om te onderzoeken of deze reactie van dicoumarol met water in het lichaam plaatsvindt, werd C-14 dicoumarol bereid. Dit is dicoumarol waarin twee C-14 atomen per molecuul aanwezig zijn. C-14 is radioactief en verbindingen met C-14 kunnen daardoor in een mengsel worden aangetoond. Voor de synthese van C-14 dicoumarol gebruikte men Ag 2 14 CO 3 dat in drie reactiestappen werd gevormd uit Ba 14 CO 3 . Deze stappen zijn hieronder schematisch weergegeven. Ba 14 CO 3 → 1 14 CO 2 → 2 Na 2 14 CO 3 → 3 Ag 2 14 CO 3 In stap 1 wordt aan Ba 14 CO 3 een oplossing toegevoegd. Het ontstane 14 CO 2 wordt in stap 2 in een andere oplossing geleid. Aan de oplossing van Na 2 14 CO 3 die dan ontstaat, wordt in stap 3 een oplossing toegevoegd waarbij Ag 2 14 CO 3 ontstaat.

Geef voor elk van deze drie reactiestappen de naam van een stof die (in water opgelost) met de genoemde stof tot het volgende product kan reageren. Noteer je antwoord als volgt: stap 1: .......... stap 2: ………. Ag 2 14 CO 3 werd vervolgens gebruikt voor de bereiding van radioactief 4-hydroxycoumarine. Hiernaast is weergegeven op welke plaats het C-14 atoom zich in het molecuul bevindt. Het gevormde 4-hydroxycoumarine werd omgezet tot C-14 dicoumarol. Uit 100 mg Ba 14 CO 3 kon op deze wijze 12,2 mg C-14 dicoumarol worden bereid.

Bereken het rendement van deze bereiding. Ga er hierbij vanuit dat uit één mol Ba 14 CO 3 maximaal één mol 4-hydroxycoumarine ontstaat. Wanneer de reactie van dicoumarol met water (zie bladzijde 2, onderaan) in het lichaam zou plaatsvinden, wordt het gevormde koolstofdioxide uitgeademd. Het andere reactieproduct wordt in de lever omgezet tot een stof die in de urine wordt uitgescheiden. Een muis werd geïnjecteerd met een kleine hoeveelheid C-14 dicoumarol. Van deze muis werden gedurende 18 uur apart opgevangen: − de uitgeademde lucht; − de uitwerpselen; − de urine. Na afloop bleek de uitgeademde lucht niet radioactief, de uitwerpselen en de urine wel.

Leg uit hoeveel verschillende producten in de tweede formosereactie kunnen ontstaan. − Geef de structuurformules van de stoffen die kunnen ontstaan. − Houd in je uitleg ook rekening met eventuele stereo-isomeren. De ontdekking van hydroxyethanal in de ruimte was een doorbraak. Wetenschappers waren het er al over eens dat in het heelal methanal voorkomt. Maar kan dit daar ook tot hydroxyethanal reageren? Aan het einde van de 20ste eeuw passeerde de komeet Hale-Bopp de aarde. Deze komeet bleek behalve veel stoffen met kleine moleculen, zoals water en methanol, ook de stof 1,2-ethaandiol te bevatten. Deze stof is interessant, omdat deze een andere mogelijke verklaring biedt voor het ontstaan van hydroxyethanal. Onderzoekers uit Connecticut en Florida probeerden aan te tonen dat in de ruimte hydroxyethanal kan ontstaan uit 1,2-ethaandiol. Ze brachten 1,2-ethaandiol in een reactor onder condities die in twee opzichten leken op de omstandigheden in bepaalde delen van het heelal: de temperatuur was erg laag (10 K) en de stof werd bestraald met protonen. De onderzoekers namen verschillende IR-spectra op. Deze zijn in de bijlage bij dit examen weergegeven: − spectrum a is het IR-spectrum van 1,2-ethaandiol; − spectra b, c en d zijn opgenomen na bestraling met steeds oplopende doses protonen.

Leg uit of deze spectra nog een aanwijzing geven dat onder deze omstandigheden hydroxyethanal ontstaat. Als er aanwijzingen zijn dat methanal en/of 1,2-ethaandiol in de ruimte tot hydroxyethanal kan/kunnen reageren, betekent dit nog niet dat hydroxyethanal daar tot ribose kan reageren. Onderzoekers uit de VS hebben onderzocht of formosereacties waarin hydroxyethanal uiteindelijk leidt tot de vorming van ribose, mogelijk zijn in de aanwezigheid van boorverbindingen die in ruimtestof zouden kunnen voorkomen. Ze brachten hydroxyethanal en een reactieproduct van de tweede formosereactie samen met een boorverbinding. Van het mengsel dat ontstond maakten zij een massaspectrum, waarbij de apparatuur zodanig was ingesteld dat uitsluitend negatieve ionen werden gemeten. Dit massaspectrum is in de bijlage bij dit examen weergegeven. De onderzoekers leidden uit het massaspectrum af dat er een pentose-boor verbinding was ontstaan. Zij vonden namelijk pieken die zij toekenden aan het hiernaast weergegeven negatieve ion B(C 5 H 8 O 5 ) 2 – : de molecuulionpieken met m/z = 306 en m/z = 307. Ook de relatieve intensiteit van deze pieken is in overeenstemming met dit ion.