Q5 50M Compulsory discuss Organic chemistry and spectroscopy
(a) Write the structures of nucleosides and nucleotides, and discuss the primary structures of DNA and RNA. (10 marks)
(b) Write down the products obtained after photolysis of 2-methylcyclohexanone in solution phase. Explain the formation of products. (10 marks)
(c) (i) By using appropriate reactants, reagents and conditions and using acetylene as starting material, how will you synthesize the following compound?
(ii) Identify the products W, X, Y and Z in the following reactions: (10 marks)
(d) (i) How will you distinguish between NH stretching absorption of a primary amine and a secondary amine by using IR spectroscopy?
(ii) How will you distinguish among primary, secondary and tertiary alcohols on the basis of PMR spectroscopy? (8 marks)
(e) Given below are the IR and NMR spectral characteristics of three compounds:
(i) IR : 1750 cm⁻¹; NMR : δ 2·0 (s, 3H), 5·1 (s, 2H) and 7·3 (s, 5H)
(ii) IR : 1740 cm⁻¹; NMR : δ 3·5 (s, 3H), 3·6 (s, 2H) and 7·4 (s, 5H)
(iii) IR : 3200–2800 (various bands) and 1700 cm⁻¹; NMR : δ 2·75 (t, 2H), 2·95 (t, 2H), 7·4 (s, 5H) and 12·0 (s, 1H)
Match each of these spectral data with one of the following structures: (1), (2), (3), (4), (5) (10 marks)
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(a) न्यूक्लियोसाइड व न्यूक्लियोटाइड की संरचना लिखिए तथा डी० एन० ए० एवं आर० एन० ए० की प्राथमिक संरचनाओं की विवेचना कीजिए। (10 अंक)
(b) 2-मेथिलसाइक्लोहेक्सानोन की विलयन प्रावस्था में प्रकाश-अपघटन के पश्चात् उत्पन्न उत्पाद को लिखिए। उत्पादों के बनने की व्याख्या कीजिए। (10 अंक)
(c) (i) ऐसीटिलीन को आरंभिक द्रव्य लेते हुए उपयुक्त अभिक्रियकों, अभिकर्मकों तथा दशा के प्रयोग से आप निम्नलिखित यौगिक का संश्लेषण कैसे करेंगे?
(ii) निम्नलिखित अभिक्रियाओं में उत्पादों W, X, Y और Z को पहचानिए: (10 अंक)
(d) (i) आप प्राथमिक ऐमीन व द्वितीयक ऐमीन के बीच NH तरंग अवशोषण को IR स्पेक्ट्रमिकी द्वारा कैसे पहचानेंगे?
(ii) आप प्राथमिक, द्वितीयक तथा तृतीयक ऐल्कोहॉलों को PMR स्पेक्ट्रमिकी के आधार पर कैसे पहचानेंगे? (8 अंक)
(e) नीचे तीन यौगिकों की IR व NMR स्पेक्ट्रमी विशेषताएँ दी गई हैं:
(i) IR : 1750 cm⁻¹; NMR : δ 2·0 (s, 3H), 5·1 (s, 2H) और 7·3 (s, 5H)
(ii) IR : 1740 cm⁻¹; NMR : δ 3·5 (s, 3H), 3·6 (s, 2H) और 7·4 (s, 5H)
(iii) IR : 3200–2800 (विभिन्न बैंड) तथा 1700 cm⁻¹; NMR : δ 2·75 (t, 2H), 2·95 (t, 2H), 7·4 (s, 5H) और 12·0 (s, 1H)
इनमें से प्रत्येक स्पेक्ट्रमी डेटा को निम्नलिखित संरचनाओं में से किसी एक से मिलाइए: (1), (2), (3), (4), (5) (10 अंक)
Answer approach & key points
(a) discuss: intro > 3-4 dimensions > example > balanced close | (b) explain: definition/context > points in order > small example > short close | (c(i)) trace: start point > the stages in sequence > end point > what changed | (c(ii)) map: locate accurately > label > one line on why it matters | (d(i)) compare: paired headings or table > key differences > significance > conclusion | (d(ii)) compare: paired headings or table > key differences > significance > conclusion | (e) map: locate accurately > label > one line on why it matters Full marks: All parts answered with correct structures, mechanisms, and reasoning. Spectral data matched with full justification.
- Nucleoside structure (base + sugar)
- Nucleotide structure (nucleoside + phosphate)
- DNA primary structure (deoxyribose, A,T,G,C)
- RNA primary structure (ribose, A,U,G,C)
- Norrish Type I cleavage products
- Norrish Type II products
- Mechanism for product formation
- Role of solution phase
Q6 50M explain Organic reactions and polymer chemistry
(a) (i) Predict the products in the following reactions: Propose suitable mechanism to justify your answer.
(ii) Giving justification, write the major and minor product(s). Comment upon the chirality of recovered reactant (if any). (5+10=15 marks)
(b) (i) How will you synthesize polypropylene (PP) by using Ziegler-Natta catalysis? Discuss the mechanism and its advantages over conventional polymerization. (10 marks)
(ii) How is Perlon synthesized from ε-Caprolactam? Give the mechanism of the reaction. (5 marks)
(c) (i) Write the structures of the products X, Y and Z in the following reactions and indicate the mechanism for the formation of X: (1) OsO₄, Pyridine (2) H⁺, H₂O; X →[HIO₄] Y + Z (10 marks)
(ii) Write the major and minor products in the following reaction. Discuss the stereochemistry along with reaction mechanism for the formation of the major product: Ph-C(=O)-CH₃ →[m-CPBA] ? + ? (Major product + Minor product) (10 marks)
हिंदी में पढ़ें
(a) (i) निम्नलिखित अभिक्रियाओं में उत्पादों का अनुमान लगाइए: अपने उत्तर का औचित्य सिद्ध करने के लिए उपयुक्त क्रियाविधि प्रस्तावित कीजिए।
(ii) औचित्य प्रदान करते हुए मुख्य तथा अल्प उत्पाद/उत्पादों को लिखिए। पुनःप्राप्त अभिक्रियक (अगर कोई है) की काइलतता पर टिप्पणी कीजिए। (5+10=15 अंक)
(b) (i) ज़िग्लर-नाट्टा उत्प्रेरण के प्रयोग से आप पॉलीप्रोपिलीन (PP) का संश्लेषण कैसे करेंगे? क्रियाविधि बताइए तथा पारंपरिक बहुलकन (पॉलिमराइजेशन) की अपेक्षा फायदों की विवेचना कीजिए। (10 अंक)
(ii) ε-कैप्रोलैक्टम से पर्लन को कैसे संश्लेषित करते हैं? अभिक्रिया की क्रियाविधि दीजिए। (5 अंक)
(c) (i) निम्नलिखित अभिक्रियाओं में उत्पादों X, Y और Z की संरचना लिखिए तथा X के बनने की क्रियाविधि का उल्लेख कीजिए: (1) OsO₄, पिरिडीन (2) H⁺, H₂O; X →[HIO₄] Y + Z (10 अंक)
(ii) निम्नलिखित अभिक्रिया में मुख्य तथा अन्य उत्पादों को लिखिए। मुख्य उत्पाद के बनने की विषम रसायन के साथ अभिक्रिया क्रियाविधि की विवेचना कीजिए: Ph-C(=O)-CH₃ →[m-CPBA] ? + ? (मुख्य उत्पाद + अन्य उत्पाद) (10 अंक)
Answer approach & key points
Framework: Organic Reaction Mechanism & Stereochemistry. (a) justify: claim > 3-4 reasons > evidence > conclusion | (b) discuss: intro > 3-4 dimensions > example > balanced close | (c) justify: claim > 3-4 reasons > evidence > conclusion Full marks: Flawless mechanisms with correct stereochemistry and clear justification for selectivity.
- Norrish Type I/II mechanisms
- Ziegler-Natta coordination-insertion
- Ring-opening polymerization of lactams
- OsO4 syn-dihydroxylation
- Baeyer-Villiger oxidation migration rules
Q7 50M discuss Protein structures and spectroscopic analysis
(a) Discuss the different types of secondary structures of proteins and compare these structures with tertiary structure of proteins. 15 marks
(b) Complete the following reactions and give suitable mechanisms for the formation of products:
(i) CH₃—CH₂—CH₂—C(=O)—Cl (1) 2NaBH₄ → ?
(2) H₃O⁺
(ii) CH₃—C≡C—CH₃ Na in liq. NH₃ → ?
10+5=15 marks
(c) (i) A compound (A) containing C, H and O has molecular weight 102 and displays two signals in the ¹H NMR spectrum at δ 1·1 (d) and 3·55 (septet) in the integral ratio of 6:1. Treatment of A with 1 mole of HI gives rise to B and C. In the IR spectrum, B gives a strong absorption band at 3330 cm⁻¹, whereas its ¹H NMR spectrum shows signals at δ 1·05(d, 6H), 3·6 (septet, 1H) and 4·4 (s, 1H, disappeared with D₂O). The ¹H NMR spectrum of C gives signals at δ 1·9(d, 6H) and 4·25 (septet, 1H). Reaction of A with excess of HI gives only C. Identify A, B and C. Write all the reactions involved. 10 marks
(ii) Three isomeric compounds having MF C₅H₁₀O give positive 2,4-DNP test and display the following NMR spectral characteristics. Identify the compounds. Among them, one isomeric compound on treatment with KOH (concentrated) gives two products. Write their structures also:
(1) A triplet at δ1.05 and a quartet at δ2.47
(2) Two singlets
(3) A doublet at δ1.0, a singlet at δ2.1 and a septet at δ2.2
10 marks
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(a) प्रोटीन के भिन्न प्रकारों की द्वितीयक संरचनाओं की विवेचना कीजिए तथा इन संरचनाओं की तुलना प्रोटीन के तृतीयक संरचना से कीजिए। 15 अंक
(b) निम्नलिखित अभिक्रियाओं को पूर्ण कीजिए तथा उत्पादों के बनने की उपयुक्त क्रियाविधि दीजिए :
(i) CH₃—CH₂—CH₂—C(=O)—Cl (1) 2NaBH₄ → ?
(2) H₃O⁺
(ii) CH₃—C≡C—CH₃ तरल NH₃ में Na → ?
10+5=15 अंक
(c) (i) C, H तथा O के एक यौगिक (A) का आणविक भार 102 है और ¹H NMR स्पेक्ट्रम में दो सिग्नल δ 1·1 (d) तथा 3·55 (सेप्टेट) पर अभिन्न अनुपात 6:1 में देता है। A का विवेचन जब 1 मोल HI के साथ किया जाता है, तो B तथा C उत्पाद बनते हैं। B के IR स्पेक्ट्रम में 3330 cm⁻¹ पर एक प्रबल अवशोषण बैंड है, जबकि ¹H NMR स्पेक्ट्रम में δ 1·05(d, 6H), 3·6 (सेप्टेट, 1H) और 4·4 (s, 1H, D₂O में लुप्त) पर सिग्नल दिखाता है। C के ¹H NMR स्पेक्ट्रम में δ 1·9(d, 6H) तथा 4·25 (सेप्टेट, 1H) पर सिग्नल देता है। यदि A की अभिक्रिया अतिरिक्त HI से की जाती है, तो केवल C बनता है। A, B तथा C को पहचानिए। सभी संबंधित अभिक्रियाओं को लिखिए। 10 अंक
(ii) तीन समावयवी यौगिकों, जिनका आणविक सूत्र (MF) C₅H₁₀O है, 2,4-DNP परीक्षण सकारात्मक देते हैं तथा निम्नलिखित NMR स्पेक्ट्रमी अभिलक्षण देते हैं। यौगिकों को पहचानिए। इनमें एक समावयवी यौगिक KOH (संद्रित) के साथ विवेचन करने पर दो उत्पाद देता है। उत्पादों की संरचना भी बताइए :
(1) δ1.05 पर एक ट्रिप्लेट और δ2.47 पर एक क्वार्टेट
(2) दो सिंगलेट
(3) δ1.0 पर एक डबलेट, δ2.1 पर एक सिंगलेट और δ2.2 पर एक सेप्टेट
10 अंक
Answer approach & key points
Framework: Organic Reaction Mechanism & Spectroscopic Structure Elucidation. (a) discuss: intro > 3-4 dimensions > example > balanced close | (b) explain: definition/context > points in order > small example > short close | (c) explain: definition/context > points in order > small example > short close Full marks: Accurate mechanisms, correct stereochemistry, and precise spectral interpretation.
- Alpha-helix and beta-sheet structures
- NaBH4 reduction of acyl chloride to alcohol
- Dissolving metal reduction of alkyne to trans-alkene
- NMR interpretation of isopropyl group (septet/doublet)
- Markovnikov addition of HI to alkene
- Aldol condensation of aldehydes/ketones
Q8 50M explain Spectroscopic techniques in organic chemistry
(a) (i) Among the following compounds I and II, which has more carbonyl stretching frequency in IR spectra? Explain:
I
II
5 marks
(ii) Complete the following reaction. Write the structures of A, B and C, and explain how IR spectroscopy is helpful to distinguish among them:
H₃C OH CH₃
H⁺
A + B + C
10 marks
(b) (i) Calculate the λ_max values of the following compounds:
(1)
(2)
10 marks
(ii) Explain why 1,3-butadiene exhibits a lower λ_max for π → π* transitions compared to that of 1,3,5-hexatriene.
5 marks
(c) (i) What is McLafferty rearrangement? Discuss the mass spectral fragmentation of butyl butyrate with the following given data of ions:
m/z 101, m/z 73, m/z 71 and m/z 56
Write the structures of fragment ions.
10 marks
(ii) (1) A compound with MF C₂H₂BrCl exhibits two doublets (J = 16 Hz) in its PMR spectrum. Suggest a suitable structure along with other possible structures.
(2) How can the structures of A and B be decided based on their UV spectral data?
[ λ_max = 296 nm (ε_max = 10700) and
λ_max = 281 nm (ε_max = 20800) ]
10 marks
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(a) (i) निम्नलिखित यौगिकों I तथा II में किसकी कार्बनिल तनन आवृत्ति IR स्पेक्ट्रा में अधिक है? व्याख्या कीजिए :
I
II
5 अंक
(ii) निम्नलिखित अभिक्रिया को पूर्ण कीजिए। A, B और C की संरचना लिखिए तथा व्याख्या कीजिए किस प्रकार से IR स्पेक्ट्रमिकी इनमें अंतर बताने में सहायक है :
H₃C OH CH₃
H⁺
A + B + C
10 अंक
(b) (i) निम्नलिखित यौगिकों की λ_max मानों का परिकलन कीजिए :
(1)
(2)
10 अंक
(ii) 1,3-ब्यूटाडाइन के π → π* संक्रमण का λ_max मान 1,3,5-हेक्साट्राइन की तुलना में कम क्यों है? व्याख्या कीजिए।
5 अंक
(c) (i) मैकलफर्टी पुनर्विन्यास क्या है? ब्यूटिल ब्यूटिरेट के द्रव्यमान स्पेक्ट्रमी खंडन में निम्नलिखित आयन प्राप्त हुए हैं :
m/z 101, m/z 73, m/z 71 और m/z 56
इनकी विवेचना कीजिए। खंड आयनों की संरचना लिखिए।
10 अंक
(ii) (1) एक यौगिक, जिसका आण्विक सूत्र (MF) C₂H₂BrCl है, PMR स्पेक्ट्रम में दो डबलेट (J = 16 Hz) देता है। एक उपयुक्त संरचना का सुझाव दीजिए तथा संभावित दूसरी संरचनाएं भी दीजिए।
(2) A तथा B की संरचना को UV स्पेक्ट्रमी आँकड़ों के आधार पर कैसे तय कर सकते हैं?
[ λ_max = 296 nm (ε_max = 10700) और
λ_max = 281 nm (ε_max = 20800) ]
10 अंक
Answer approach & key points
(a(i)) explain: definition/context > points in order > small example > short close | (a(ii)) explain: definition/context > points in order > small example > short close | (b(i)) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (b(ii)) explain: definition/context > points in order > small example > short close | (c(i)) discuss: intro > 3-4 dimensions > example > balanced close | (c(ii)) suggest: the problem in one line > implementable measures > who acts > conclusion Full marks: All parts answered with correct structures, mechanisms, and calculations. Clear and concise explanations.
- Identify Compound I as having higher frequency
- Explain conjugation in Compound II
- Link conjugation to reduced C=O bond order
- State that reduced bond order lowers frequency
- Draw structures of A, B, and C
- Identify A as the conjugated diene
- Identify B and C as non-conjugated dienes
- Explain IR distinction based on C=C stretching