Eindexamen scheikunde vwo 2005, tijdvak 2 (scheikunde 1)

→ Geef de structuurformule van een gedeelte uit het midden van een molecuul natuurrubber. In dit gedeelte moeten drie eenheden isopreen voorkomen. In veel planten komen koolwaterstoffen voor die men terpenen noemt. Terpenen hebben de molecuulformule C 10 H 16 . Men kan zich indenken dat een molecuul van een terpeen is ontstaan door onderlinge additie van twee moleculen isopreen. Een voorbeeld van een terpeen is myrceen. Myrceen dient als grondstof voor de bereiding van diverse geurstoffen. Eén zo’n geurstof is geraniol, een stof die naar rozen ruikt. Bij de bereiding van geraniol uit myrceen wordt als tussenproduct onder andere geranylchloride gevormd. De structuurformules van myrceen, geranylchloride en geraniol zijn als volgt: HC 3 CCHH 2 CCll C C H 3 C CCHH 2 CCHH 2 H C C H 3 C H H 3 C H myrceen geranylchloride De omzetting van myrceen tot geraniol verloopt in drie stappen. Stap 1: Myrceen laat men in de molverhouding 1 : 1 met waterstofchloride reageren. Hierbij ontstaat een mengsel van chloriden, waaronder geranylchloride. Stap 2: Het mengsel van chloriden dat in stap 1 is ontstaan, laat men reageren met natriumethanoaat. Het geranylchloride wordt hierbij omgezet tot geranylethanoaat, de ester van geraniol en ethaanzuur. Stap 3: Door reactie met een oplossing van een stof X wordt het geranylethanoaat omgezet tot geraniol. Hierbij ontstaat behalve geraniol ook opgelost natriumethanoaat.

→ Geef de reactievergelijking voor de omzetting van geranylethanoaat tot geraniol. Gebruik H 3 C CCHH 2 OOHH hierin voor geraniol de volgende verkorte structuurformule: C C R HH geranylethanoaat een vergelijkbare verkorte structuurformule. Behalve geraniol ontstaat bij deze bereiding ook de stereo-isomeer van geraniol, nerol. Deze stof ruikt ook naar rozen. Nerol wordt ook wel cis -geraniol genoemd. De structuurformule van nerol is hieronder weergegeven: Het ontstaan van nerol kan worden verklaard met behulp van het reactiemechanisme van stap 1. Voor het verloop van stap 1 is het volgende reactiemechanisme voorgesteld. Bij de additie van een waterstofchloridemolecuul aan een molecuul myrceen wordt eerst een H + ion aan het myrceenmolecuul gebonden. Daarna wordt aan het ontstane positieve ion een Cl – ion gebonden (zie figuur 2). figuur 2 In deze figuren is met kromme pijlen aangegeven hoe achtereenvolgens het H + ion en het Cl – ion worden gebonden en hoe de bindingen in het molecuul veranderen. Voor de structuurformule van myrceen is een verkorte schrijfwijze gebruikt.

→ Leg uit hoe het ontstaan van nerol kan worden verklaard met het hierboven weergegeven reactiemechanisme voor de vorming van geranylchloride. In een Amerikaanse publicatie over de hierboven beschreven bereiding van geraniol staat het volgende: tekst- In dit proces wordt myrceen omgezet tot geranylchloride en nerylchloride. Het fragment 1 mengsel van chloriden wordt dan omgezet tot een mengsel van geranylethanoaat en nerylethanoaat. Dit mengsel wordt vervolgens gehydrolyseerd en gezuiverd, zodat geraniol en nerol worden verkregen. vertaald uit: The Flavor and Fragrance High Production Volume Consortia, The Terpene Consortium Je zou verwachten dat in het mengsel dat in stap 1 uit myrceen en waterstofchloride ontstaat ook andere chloriden voorkomen dan de twee genoemde.

→ Leg uit dat het mogelijk is dat in het mengsel dat in stap 1 ontstaat, behalve geranylchloride en nerylchloride, ook andere chloriden voorkomen. Geef in je uitleg ook de structuurformule van een chloride dat naar verwachting in stap 1 ook kan ontstaan. Gebruik voor de structuurformule de hiervoor vermelde verkorte schrijfwijze.

→ Geef aan waarom niet een dieet zonder eiwit wordt voorgeschreven. Zweet bestaat uit water waarin een groot aantal verschillende stoffen is opgelost. Zweet heeft als functie de temperatuur van het lichaam te reguleren. Bij het verdampen van zweet wordt warmte aan het lichaam onttrokken. Wanneer trimethylamine in het zweet is opgelost, verdampt dat mee, waardoor de betreffende persoon naar vis ruikt. Wassen met bepaalde soorten zeep kan de vislucht verminderen. In een Engels tijdschrift staat hierover het volgende: Uit onderzoek is gebleken dat door gebruik van zepen met een pH waarde 5,5 – 6,5 bij tekst- fragment 2 sommige patiënten de stank drastisch afnam. De werking van die zepen berust erop dat uitgescheiden trimethylamine (een sterke base) wordt vastgehouden in de vorm van een veel minder vluchtig zout. vertaald naar: H. U. Rehman, Fish odour syndrome, Postgrad Med J 1999

→ Leg uit dat trimethylamine een vluchtiger stof is dan het zout waarvan in tekstfragment 2 sprake is. Betrek in je uitleg soorten bindingen die in de desbetreffende stoffen voorkomen. Of iemand wel of niet aan het visluchtsyndroom lijdt, is niet altijd duidelijk. Mensen met een milde vorm van deze afwijking verspreiden slechts af en toe een vislucht. De ernst van de aandoening kan door onderzoek worden vastgesteld. De man of vrouw die wordt onderzocht, krijgt een hoeveelheid trimethylamine toegediend waarna zijn/haar urine gedurende een aantal uren wordt verzameld. Bij dit onderzoek wordt de waarde van het quotiënt berekend. Hierin is [TMAO] de concentratie van trimethylamineoxide in de verzamelde urine en [TMA] de concentratie van trimethylamine in de verzamelde urine. Bij mensen die niet aan het visluchtsyndroom lijden, is de waarde van dit quotiënt 0,9 of hoger. Bij de ernstige vorm van het visluchtsyndroom is de waarde van de breuk kleiner dan 0,4. Bij de milde vorm schommelt de waarde van het quotiënt tussen de genoemde grenzen. Bij het onderzoek wordt een methode gebruikt waarbij alleen TMA wordt bepaald. Daarom wordt tijdens de bepaling de verzamelde urine in twee delen verdeeld. In het ene deel bepaalt men rechtstreeks de hoeveelheid TMA. Deze hoeveelheid wordt omgerekend naar de hoeveelheid TMA in de verzamelde urine.

Aan het andere deel wordt een Ti 3+ oplossing toegevoegd. Alle aanwezige trimethylamineoxide wordt hierdoor omgezet tot trimethylamine; Ti 3+ reageert hierbij tot Ti 4+ . De reactievergelijking is als volgt: (CH 3 ) 3 NO + 2 H + + 2 Ti 3+ → (CH 3 ) 3 N + H 2 O + 2 Ti 4+ Men bepaalt ook de totale hoeveelheid TMA die aanwezig is in de oplossing na toevoeging van de Ti 3+ oplossing. Aan de hand daarvan wordt berekend hoeveel TMA aanwezig zou zijn wanneer alle verzamelde urine met de Ti 3+ oplossing zou zijn behandeld. De resultaten van één zo’n onderzoek waren als volgt: - de hoeveelheid TMA in de verzamelde urine was 131 µmol; - de hoeveelheid TMA die aanwezig zou zijn wanneer alle verzamelde urine met de Ti 3+ oplossing zou zijn behandeld, was 420 µmol.

→ Ga door middel van een berekening na of de onderzochte persoon lijdt aan een milde of aan een ernstige vorm van het visluchtsyndroom. Het enzym FMO is een eiwit dat 533 aminozuren lang is. De primaire structuur is bekend. Een deel van het enzym is hieronder weergegeven: Aminozuur nummer 152 153 154 Afkorting aminozuur ∼ Tyr Pro Asn ∼

→ Geef het hierboven weergegeven fragment uit het enzym FMO in structuurformule weer. De oorzaak dat het enzym FMO bij sommige mensen niet of onvoldoende wordt aangemaakt, is genetisch van aard. Er zijn verschillende DNA mutaties bekend die de afwijking veroorzaken. Eén van deze mutaties is een zogenoemde puntmutatie in het gen dat codeert voor de aminozuurvolgorde in het enzym FMO. Bij deze puntmutatie is op de coderende streng één base in het triplet CCC anders: op de plaats van één van de cytosinegroepen zit een andere base. Daardoor komt op plaats 153 in het enzym geen proline maar leucine.