SKKN hợp chất dị vòng

Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc An Giang, ngày 14 tháng 09 năm 2018 BÁO CÁO Kết thực sáng kiến, cải tiến, giải pháp kỹ thuật, quản lý, tác nghiệp, ứng dụng tiến kỹ thuật nghiên cứu khoa học sư phạm ứng dụng I- Sơ lược lý lịch tác giả: - Họ tên: NGUYỄN THỊ THẠCH THẢO Nam, nữ: Nữ - Ngày tháng năm sinh: 12/11/1983 - Nơi thường trú: Bình Đức, Long xuyên, An giang - Đơn vị công tác: THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu - Chức vụ nay: Giáo viên - Trình độ chun mơn: Thạc sĩ – Chun ngành Hóa hữu - Lĩnh vực cơng tác: Giảng dạy mơn Hóa II- Sơ lược đặc điểm tình hình đơn vị - Thuận lợi: + Ban giám hiệu nhà trường đặc biệt quan tâm đến công tác bồi dưỡng học sinh giỏi, tạo điều kiện tốt cho việc dạy học bồi dưỡng vật chất lẫn tinh thần + Trang thiết bị đầy đủ phục vụ cho việc giảng dạy + Học sinh có khả tư sáng tạo, khả tự tìm tịi, nghiên cứu tốt - Khó khăn: + Các em chưa biết cách trang bị đầy đủ kiến thức chuyên sâu, gây khó khăn cho việc tìm hiểu, giải vấn đề liên quan + Chuyên đề hợp chất dị vòng đề thi học sinh giỏi quốc gia, Olympic tương đối đa dạng + Các tài liệu phong phú chưa có chọn lọc, khơng đáp ứng nhu cầu tìm hiểu, nghiên cứu học sinh - Tến sang kiến: Hợp chất dị vịng Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến - Lĩnh vực: Hóa Hữu III- Mục đích u cầu sáng kiến Thực trạng ban đầu trước áp dụng sáng kiến Trong nghiệp đổi toàn diện đất nước, bồi dưỡng học sinh giỏi mục tiêu chiến lược giáo dục nước nhà, giúp học sinh hoàn thiện tri thức, phát huy lực, khiếu thân Chính vậy, bồi dưỡng học sinh giỏi nhiệm vụ hàng đầu trường THPT, đặc biệt THPT Chuyên Chuyên đề hợp chất dị vòng bồi dưỡng HSG chuyên tương đối khó, khối lượng kiến thức lớn, tài liệu tham khảo dàn trãi nhiều, gây hoang mang cho học sinh Sự cần thiết phải áp dụng sáng kiến Sách giáo khoa chuyên viết nội dung hợp chất di vòng mang tính chất sơ lược, chưa đủ kiến thức để em hồn thành tốt đề thi HSG, cịn sách tham khảo lại tương đối rộng không biên soạn theo cấp độ từ đến nâng cao Có tài liệu viết sâu, với kiến thức phổ thơng học sinh khó tiếp cận, tập nghiêng chuyên hợp chất dị vòng lại khơng có nhiều Do đó, giáo viên dạy bồi dưỡng phải tự chọn lọc, tập hợp kiến thức từ sách tham khảo, sau biên soạn lại để làm tư liệu giảng dạy Từ thực tế đó, tơi biên soạn chuyên đề“Hợp chất dị vòng” với mong muốn chia sẻ tư liệu với đồng nghiệp Nội dung chuyên đề gồm kiến thức thật với tập áp dụng đơn giản để học sinh làm quen bắt đầu tiếp cận với chuyên đề hợp chất dị vòng Nội dung sáng kiến 3.1 Tiến trình thực hiện: - Nghiên cứu tài liệu chuyên sâu hóa hữu cơ, tập hợp chọn lọc tài liệu có liên quan đến loại hợp chất dị vịng - Cơ đọng lại kiến thức trọng tâm theo chuyên đề nhỏ - Tham khảo tập hợp tập sách tham khảo, đề thi HSG, HSGQG, luận văn, luận án, báo khoa học … - Học hỏi kinh nghiệm đồng nghiệp, qua chuyên đề báo cáo tổ chuyên môn - Tự trau dồi, bồi dưỡng thường xuyên rút học kinh nghiệm trình giảng dạy 3.2 Thời gian thực hiện: công tác bồi dưỡng HSG thực từ thời gian nghỉ hè học sinh, liên tục đến tổ chức kỳ thi 3.3 Biện pháp thực hiện: - Giáo viên phát tài liệu cho học sinh tham khảo trước - Giáo viên giải đáp thắc mắc học sinh sau nghiên cứu lý thuyết - Giáo viên cho học sinh giải tập Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến 3.4 Cơ sở lý thuyết 3.4.1 GIỚI THIỆU Hợp chất dị vòng nhóm hợp chất phân lập sớm Mặc dù lĩnh vực hóa học bắt đầu phát triển mạnh nửa đầu kỉ 19 nhiên cấu trúc chúng điều bí ẩn nhà hóa học Mãi đến năm 1860, cấu trúc cacbon tứ diện khám phá, cấu trúc hợp chất dần làm rõ Các hợp chất dị vòng khám phá thời kì hầu hết phân lập từ tự nhiên Nhiều năm sau đó, phương pháp tổng hợp hữu dần phát triển cho phép tổng hợp chúng phịng thí nghiệm Một vài hợp chất dị vòng phát lần đầu liệt kê bên dưới, nhiên cấu trúc chúng đa phần xác định nhiều năm sau đó: - Uric acid (1776, Scheele từ sỏi thận) - Alloxan (1818, Brunatelli cách oxi hóa uric acid) - Quinoline (1834, Runge từ chưng cất nhựa than đá) - Melamine (1834, Liebig đường tổng hợp) - Pyridine (1849, Anderson cách nhiệt phân xương) - Indole (1866, Bayer cách phân hủy indigo) - Furan (1870, đường nhiệt phân chưng cất gỗ cellulose) Bảng Các hợp chất dị vịng có nguồn gốc từ tự nhiên Vậy hợp chất dị vòng gì? Theo IUPAC, hợp chất dị vịng hợp chất vịng có chứa từ hai ngun tử trở lên tham gia cấu tạo nên vòng Nếu xét theo thuật ngữ hợp chất dị vịng bao gồm hai loại là: hợp chất dị vịng vơ hợp chất dị vịng hữu Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến Trong thực tế, số nhóm hợp chất đáp ứng định nghĩa không xếp vào hợp chất dị vòng Chẳng hạn anhydride nội phân tử, lactone, lactam xếp vào dẫn xuất cacboxylic acid Hợp chất dị vịng vơ biết đến nhiều borazin Hầu hết nhắc đến hợp chất dị vịng nói đến hợp chất dị vòng hữu Hợp chất dị vòng hữu định nghĩa hợp chất mạch vịng, ngồi ngun tử carbon cịn có hay nhiều ngun tử phi cacbon khác cấu tạo nên vòng Những nguyên tử phi cacbon gọi dị nguyên tử hay dị tử Các dị nguyên tử phổ biến thường gặp nitơ, oxi lưu huỳnh Nhiều nguyên tố khác tạo thành liên kết cộng hóa trị bền xem dị nguyên tử là: P, As, Sb (Antimon), Si, Se, Te, B, Ge Trong số trường hợp, chí ngun tố kim loại chì, thiếc có khả hình thành dị vịng Vào năm 1983, IUPAC ghi nhận 15 nguyên tố từ nhóm II đến nhóm IV bảng hệ thống tuần hồn có khả tạo vòng với cacbon 3.4.2 PHÂN LOẠI HỢP CHẤT DỊ VỊNG Có nhiều cách khác để phân loại hợp chất dị vịng: - Theo kích thước vịng ta có phổ biến là: vịng ba, bốn, năm, sáu, bảy cạnh (phổ biến vòng 5, cạnh) - Theo kiểu dị nguyên tố: phổ biến dị vòng chứa O, N, S - Theo số dị tử: ta có vịng một, hai, ba, bốn dị tử - Theo số vịng có hợp chất: đơn vịng, đa vịng (chủ yếu vịng ngưng tụ) Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu - Báo cáo kết thực sáng kiến Theo mức độ bão hòa: dị vịng no, khơng no, thơm Nhìn chung, nhắc đến hóa học dị vịng, người ta thường đề cập đến hợp chất dị vòng thơm 3.4.3 DANH PHÁP VÀ CÁCH ĐÁNH SỐ 3.4.3.1 Danh pháp hệ đơn vịng chứa dị tử a Tên thơng thường Tên hợp chất dị vòng phức tạp tính da dạng dị vịng Mặc dù xây dụng tên thống cho hợp chất đơn vịng tên thơng thường tên nửa hệ thống dị vòng đơn IUPAC chấp nhận dùng rộng rãi [Bảng 4] Tên thông thường hầu hết dị vòng thơm năm cạnh tận –ole, vòng thơm sáu cạnh tận –ine Các dị vịng khơng thơm năm hay sáu cạnh thường tận –ine Một số tên thông thường hợp chất đơn vịng phổ biến trình bày bên b Danh pháp theo hệ thống Hantzsch – Widman Ngồi tên thơng thường sử dụng phổ biến, cách hệ thống hơn, tên dị vòng đơn gọi theo danh pháp Hantzsch-Widman với qui tắc sau: Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến [1] Tên = Tiền tố + phần sở + hậu tố Trong tiền tố cho biết tên dị ngun tử Phần sở nói lên kích thước vòng hậu tố tổ hợp với phần sở phản ánh mức độ no khơng no vịng [2] Dị nguyên tử gọi theo tiền tố (prefix) [Bảng 2] Kí tự “a” kết thúc bỏ âm sau bắt đầu nguyên âm Ví dụ: “aza-irine” viết “azirine” Bảng Một số tiền tố phổ biến hợp chất dị vịng Dị ngun tố* Hóa trị Tiền tố (Prefix) Oxygen II Oxa- Lưu huỳnh II Thia- Nitrogen IV Aza- Phospho III Phospha- Arsen III Arsa- Silic IV Sila- Bor III Bora- Sắp xếp theo trình tự giảm dần mức độ ưu tiên [2] Kích cỡ vịng gọi phần sở theo sau tiền tố: -ir- (vòng cạnh), -et- (vòng cạnh), -ol(vòng cạnh), -in- (vòng cạnh), -ep- (vòng cạnh), -oc-(vòng cạnh), -on- (vòng cạnh), -ec- (vòng 10 cạnh) [3] Nếu hợp chất không no hay hợp chất thơm, thêm hậu tố tương ứng với kích cỡ vịng: -ene (vịng cạnh khơng chứa N), -ine (vịng cạnh chứa N), -e (vòng 4, 5, cạnh), -ine (vòng 7, 8, cạnh) [4] Nếu hợp chất no, thêm hậu tố -ane cho tất kích cỡ vịng, ngoại trừ N sử dụng tiền tố -idine (vòng 3, 4, 5, cạnh) vòng cạnh, tiền tố hexahydro-được dùng Ngồi ra, vịng cạnh chứa O gọi oxane thay oxinane Một vài ngoại lệ khác trường hợp dị vòng chứa P, As, B khơng trình bày Bảng Phần sở hậu tố dị vòng Số cạnh Phần sở Phần sở + Hậu tố Vịng khơng no, vịng thơm Vịng no Chứa N Khơng chứa N Chứa N Không chứa N -irene -idine -irane -ir- -irine -et- -ete -idine -etane -ol- -ole -idine -olane Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến -in- -ine * -inane -ep- -epine * -epane -oc- -ocine * -ocane -on- -onine * -onane 10 -ec- -ecine * -ecane *Khơng có hậu tố mà phải thêm tiền tố pehydro vào tên dị vịng khơng no thơm tương ứng Một số ví dụ sử dụng quy tắc nên để gọi tên số dị vịng thơng dụng chứa N, O, S [Bảng 4] Một số tên thông thường ưu tiên sử dụng tên hệ thống trình bày dấu ngoặc Quy tắc IUPAC khơng quy định vị trí dị tử viết cơng thức dị vịng thường dị tử đặt phía vịng Bảng Danh pháp IUPAC tên thơng thường số dị vịng đơn Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến c Dẫn xuất dị vòng thơm - Quy tắc cách đánh số: Các hợp chất đơn vòng chứa dị tử đánh số dị tử - Quy tắc gọi tên: Tên = Số vị trí nhóm + Tên nhóm + Tên dị vịng dị tử - Cách đánh số: dị tử đánh số 1, nhóm cịn lại đánh số cho tổng số vị trí nhỏ Sắp xếp nhóm theo thứ tự a, b, c… Tên gọi gốc hóa trị hợp chất dị vịng thường hình thành cách thêm hậu tố -yl vào tên thông thường tên hợp chất ban đầu Tuy nhiêu tồn số ngoại lệ: furyl (đối với furan), thienyl (thiophene), pyridyl (pyridine), quinolyl (quiniline), isoquinolyl (isoquinoline) d Đồng phân vị trí H Khi có nhiều dị vịng đồng phân khác vị trí nguyên tử hydrogen “thừa” vòng (nguyên tử extra-hydrogen), nguyên tử H chữ H (in nghiêng) kèm theo số vị trí 1H, 2H, 3H,… Ví dụ trường hợp pyrrole có đồng phân vị trí H tồn song song đồng phân 1H bền tương ứng với H nằm nguyên tử N dị vòng Trong số trường hợp, dùng chữ Hy Lạp để vị trí nguyên tử H với quy ước nguyên tử carbon kế cạnh dị nguyên tố gọi “alpha” Ví dụ trường hợp pyran: Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến e Danh pháp dị vịng khơng no Đối với số dị vịng khơng no mà mức độ chưa bão hịa cịn hệ có liên kết đơi liên hợp ta dùng tiền tố cộng hydrogen như: dihydro, tetrahydro,… Ngoài ra, số trường hợp hệ vịng phức tạp, gọi theo vị trí liên kết đơi theo kiểu x, x+1 (trong x số vị trí liên kết đơi) Lấy ví dụ dihydrofuran: 3.4.3.2 Danh pháp hệ đơn vòng nhiều dị tử Danh pháp dị vòng chứa nhiều dị tử tuân theo quy tắc gọi tên dị vòng chứa dị tử với số khác sau: [1] Nếu có nhiều dị tử giống dùng thêm tiền tố di-, tri-, tetra-,… để 2, 3, 4,… dị tử Đánh số theo quy tắc tổng số vị trí dị tử nhỏ [2] Thứ tự ưu tiên dị tử: Nhóm VI (O > S > Se > Te) > Nhóm V (N > P > As) > Nhóm IV (Si > Ge) > Nhóm III (B) Đơn giản hơn, xét số dị tử phổ biến ta có: O > S > N Dị tử ưu tiên đánh số 1, dị tử lại đánh số theo chiều cho tổng số dị tử nhỏ Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến [3] Dị nguyên tử bão hòa (dị nguyên tử chứa nhiều H hơn, extra-hydrogen) ưu tiên đánh số dị nguyên tử không bão hịa (chứa H hơn) [4] Số vị trí gộp thành nhóm đứng trước tên gọi dị tử Ví dụ: gọi “1,3-oxazole” khơng gọi “1-oxa-3-azole” [5] Quy tắc kết hợp nguyên âm - nguyên âm: Khi hai nguyên âm kết hợp với nhau, hai nguyên âm loại bỏ Ví dụ: “oxa-aza”  “oxaza” 3.4.3.3 Danh pháp hệ hai vịng Hệ chứa hai vịng có loại là: ngưng tụ (fused), vòng cầu (bridged) vòng spiro Trong phần xem xét đến hệ vòng ngưng tụ với hai vịng (hay nhiều vịng) có (hay nhiều) cạnh chung Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang 10 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến - Cộng proton vào piridin xảy với đôi electron Nsp2 Ion piridinium hệ thơm ba liên kết π liên hợp vòng - Ở pyrol có nguyên tử nitơ, đơi electron cần thiết để tham gia vào hệ vịng thơm 6π nên giải tỏa tồn vịng Cộng proton (nếu có thể) xẩy khơng phải N mà cacbon lúc cation giải tỏa Tuy nhiên, cation tạo khơng cịn có tính thơm Do vậy, pyrol khơng có tính bazơ (pKaH ca -4) - Các hợp chất oxi thường khơng có tính bazơ độ âm điện cao giữ electron chặt nitơ Bài So sánh lực bazơ số thuốc: Imidazol, Histamin, Burimamid HD: Nhận xét: Để làm dạng tập HS cần nắm rõ đặc điểm cấu tạo hợp chất dị vòng, ảnh hưởng hiệu ứng đến cặp electron thể tính bazơ 3.5.4 Dạng 4: Bài tập chuỗi phản ứng, giải thích chế phản ứng có liên qua đến hợp chất dị vịng Bài Hoàn thành sơ đồ phản ứng sau, cho biết sản phẩm chính: Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang 36 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu d) mol Br(CH2)4Br + mol Báo cáo kết thực sáng kiến ? HD: Bài 10 Tìm tác nhân cho sơ đồ sau: Nguyễn Thị Thạch Thaûo Trang 37 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến HD: a: NH3/NaBH3CN b CH3I dư d RCO3H e (CH3)2NH c Ag2O/H2O, đun nóng Bài 11 Hãy đề nghị chế tạo thành chất phản ứng sau: HD: Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang 38 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến Nhận xét: Để giải tốn này, ngồi việc nắm rõ tính chất hợp chất dị vịng, HS cần trang bị thêm kiến thức liên quan: tính chất hóa học amin, chuyển vị Hopman, tách Hopman… 3.5.5 Dạng 5: Các tốn lập luận tìm cơng thức hợp chất dị vịng Bài 12 Hợp chất (S) – coniin (C8H17N) ankaloit độc, thể lỏng, chiết suất từ độc cần (Conium maculatum) (S) – coniin tan axit HCl, tác dụng với HNO2 khơng giải phóng N2, tạo kết tủa C6H5SO2Cl kiềm, metyl hóa hồn tồn CH3I nhiệt phân tách (Hopman) thu chất B quang hoạt (C10H21N) hỗn hợp 1,4 –octađien 1,5 –octađien a Xác định cấu trúc A, B gọi tên chúng b Viết sơ đồ ứng phản sau: HD: Phân tích: HS cần nắm kiến thức - Phản ứng amin với C6H5SO2Cl R – NH2 + C6H5SO2Cl  R – NH – SO2C6H5 (tan kiềm) + HCl R – NH – R’ + C6H5SO2Cl  R – N(R’) – SO2C6H5  (trong kiềm khơng cịn H+ có tính axit R – N(R”) – R’ + C6H5SO2Cl không xảy phản ứng - Phản ứng tách Hopman: Hầu hết hợp chất tách E2 theo qui tắc Hopman chứa nhóm X với kích thước lớn mang điện tích dương: +NR3, +SR2 : X bị tách với nguyên tử Hβ C có bậc thấp hơn, ngược lại với quy tắc Zaixep - Cấu trúc A B: a Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang 39 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến b Bài 13 Hợp chất quang hoạt A có cơng thức phân tử C5H11O2N khơng tan nước axit lỗng tan kiềm Hòa tan A vào dung dịch xút, sau axit hóa lại tạo biến thể racemic A Khi khử A quang hoạt H2/Ni B quang hoạt có cơng thức C5H13N Cho B tác dụng với NaNO2 HCl hỗn hợp ancol C quang hoạt lượng nhỏ ancol t – amylic Hãy xác định công thức cấu tạo A, B, c giải thích HD: Phân tích: - A: C5H11O2N không tan H2O, HCl  A amin - Hịa tan A vào xút, sau axit hóa tạo biến thể racemix  cấu tạo A: CH3 – CH(NO2) – CH(CH3) – CH3 - A + H2  B C5H13N (∆=0) + NaN O2/HCl  ancol C + CH3 – C(OH)(CH3) – CH2 – CH3  C : CH3 – CHOH – CH(CH3) – CH3; B: CH3 – CH(NH2) – CH(CH3) – CH3 Nhận xét: Kiến thức cần nắm: Amin + NaNO2/HCl  Muối điazoni R – N2+Cl-  R+ + N2 Phản ứng có chuyển vị tạo ancol t – amylic Bài 14 Một chất rắn A (C15H15ON) không tan nước, HCl loãng NaOH loãng Đun lâu A với dung dịch NaOH bề mặt dung dịch kiềm tạo thành lớp chất lỏng B (B chất lỏng nhiệt độ phòng) Tách B khỏi hỗn hợp chưng cất lôi nước Chất B tan HCl phản ứng với benzensunfoclorua KOH tạo thành chất C không tan dung dịch kiềm Axit hóa dung dịch cịn lại thu chất rắn D có nhiệt độ nóng chảy 1800C D tan NaHCO3 không chứa nitơ Hãy xác định cấu tạo A, B, C D HD: Phân tích - B + HCl; phản ứng với C6H5SO2Cl/OH- tạo hợp chất không tan  B amin bậc - D + NaHCO3; không chứa N  axit cacboxylic - A (C15H15ON) ∆ =  A: p – CH3 – C6H4 – CO – N(CH3)C6H5 - B: C6H5 – NH – CH3; C: C6H5SO2 – N(CH3) – C6H5; D: p – CH3 – C6H4 – COOH Nguyễn Thị Thạch Thaûo Trang 40 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến Nhận xét: Nếu chất D axit benzoic có nhiệt độ nóng chảy 122,40C, chất B đồng phân khác có cơng thức C6H5CH2 – NH – CH3 Bài 15 Thuốc gây tê Novocain có cơng thức C13H20O2N2 khơng tan nước dung dịch NaOH tan dung dịch HCl lỗng, phản ứng với NaNO2 HCl, sau với α – naphtol cho chất rắn màu thẫm Khi đun sơi Novocain với NaOH lỗng bị tan dần Chiết dung dịch ete tạo thành hai lớp thu kết tủa A có điểm nóng chảy 185 – 1860C có cơng thức phân tử C7H7NO2 bị tan thêm axit Lớp ete chiết được, đun đuổi ete thu chất lỏng B có cơng thức phân tử C6H15NO B tan nước tạo thành dung dịch có tính kiềm có, tác dụng với anhiđrit axetic tạo chất C (C8H17NO2) không tan nước kiềm loãng tan axit HCl loãng Người ta chứng minh B đồng với sản phẩm tạo thành cho đietylamin tác dụng với oxit etylen a Xác định công thức cấu tạo chất A, B C b Từ Toluen chất mạch hở thích hợp, lập sơ đồ tổng hợp Novocain HD: Phân tích a) - C13H20O2N2 (∆ = 5): tan HCl, phản ứng với NaNO2/HCl  amin bậc - A: C7H7NO2, ∆ =  vòng - B: C6H15NO, ∆ = 0, có cơng thức: - C: CH3COOCH2CH2N(C2H5)2; A: b) Bài 16 Một hợp chất thiên nhiên A có cơng thức phân tử C11H17O3N, khơng quang hoạt không tan nước kiềm lại dễ tan dung dịch HCl lỗng Phân tử A có hai ngun tử H linh động Khi cho A phản ứng với (CH3CO)2O thu chất B trung tính có cơng thức phân tử C13H19ON Cho A phản ứng với CH3I, sản phẩm sinh phản ứng trực tiếp với AgOH tạo hợp chất C (C14H25O4N) Nhiệt phân C thu (CH3)3N hợp chất D (C11H14O3) trung tính Ozon phân D thu fomanđehit anđehit thơm E có nhóm metoxi phân tử Cho E tác dụng với HI đặc thu anđehit thơm chứa nhóm hiđroxi mà nhóm hiđroxi không tạo liên kết hiđro nội phân tử bền vững Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang 41 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến a Cho biết công thức cấu tạo hợp chất A, B, C, D E b Từ E chất vơ cơ, điều kiện thích hợp tổng hợp chất A HD: Phân tích - A C11H17O3N có ∆ = A + CH3I, AgOH  C  (CH3)3N + D C11H14O3 - D + O3/Zn  HCHO + Hợp chất thơm có chứa nhóm OCH3 - E + HI  hợp chất có nhóm hidroxi không tạo liên kết hidro bền vững  E là:  Chất B: ; D: ; C: ; Chất A: Bài 17 (HSGQG -2017) Phản ứng đa tác nhân phương pháp tiên tiến để tổng hợp dị vòng thơm a Dị vòng 1,4 – đihiđro piriđin tạo thành qua giai đoạn ngưng tụ anđol, tạo imin, cộng Michael ngưng tụ aza-anđol theo sơ đồ bên b Hợp chất đa dị vịng chứa pyrazine hình thành theo sơ đồ bên Đề xuất chế phản ứng Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang 42 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến HD a Giai đoạn ngưng tụ anđol: + Giai đoạn tạo imin: + Giai đoạn cộng Michael ngưng tụ aza-anđol b Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang 43 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến Bài 18 (HSGQG -2017) Dị vòng thơm inđol hợp phần truyền tín hiệu kích hoạt hoạt động tế bào serotonin (truyền xung thần kinh), axit 3-inđolylaxetic (kích thích sinh trưởng nron chồi mạnh thông qua tin hiệu cụ thể), Calis (điều trị rối loạn cương dương thơng qua tín hiệu cụ thể đặc hiệu tế bào mô thành mạch máu),…Chuyển động electron π inđol tương tự hạt giếng trịn, gây tính thơm trạng thái “chấm lượng tử” thu phát lượng dạng vi tín hiệu điện tử a) Giả thiết lượng electron π hệ vòng thơm inđol tính theo mơ hình hạt giếng trịn, lượng En tính theo biểu thức bên Trong n số lượng tử (n = 0, 1, 2, 3…; h số Planck, h = 6,6261.10-34J.s, me khối lượng electron, me = 9,1094.10-31kg, π = 3,1416; r(m) bán kính giếng trịn (En = n2h2/8meπ2r2) - Tính chu vi bán kính chuyển động electron π Giả thiết chu vi chuyển động electron π chu vi giếng tròn chiều dài mạch liên hợp, độ dài liên kết trung bình cacbon cacbon 1,4 A0; độ dài liên kết trung bình cacbon nitơ 1,25 A0 - Tính bước sóng photon kích thích electron từ HOMO lên LUMO Biết c = 2,9979.108 (m/s) b) Q trình sinh chuyển hóa tryptophan theo sơ đồ sau: Biết E1 enzyme đecacboxyl hóa, E2 enzym oxi hóa, pyriđoxal photphat tác nhân loại amin Xác định cấu tạo chất A, B C c) Trytophan bị đecacboxyl hoá tạo thành tryptamine chuyển hóa thành physostigmin theo sơ đồ sau: Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang 44 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến Biết , E2 enzym oxi hóa, SAM có vai trị tác nhân hóa học CH3I, PP gốc điphotphat Xác định chất F G Đề xuất chế chuyển hóa D thành E d) Chất K hoạt chất tế bào Calis Chất K tổng hợp sau: cho etyl este tryptophan phản ứng với piperonanđehit có xúc tác axit, thu sản phẩm đóng vịng Pictet Spengler H phản ứng với CH3NH2, thu chất I Cho I phản ứng với ClCH2COCl, thu chất K (C22H19N3O4) Xác định công thức cấu tạo chất H, I K HD: a) Chu vi chuyển động electron π: 2LC-N + 7LC-C = 2.1,25 + 7.1,4 = 12,3 (A0) - Bán kính giếng trịn: r.2.π = r.2.3,1416 = 12,3  r = 1,96 A0 - Hệ có 10 eπ, phân bố vào obitan sau: n =0 : n= electron electron n= electron - Vậy mức HOMO ứng với n = ; mức LUMO tương ứng với n = - Hiệu hai mức lượng HOMO LUMO tương ứng với lượng photon cần kích thích: - Bước sóng cần thiết để kích thích electron: Vậy = 2,5.10-7 (m) = 250 nm b) Xác định chất A, B C Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang 45 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến c) Xác định cấu tạo F G: - Đề xuất chế chuyển hóa từ D thành E d) Xác định cấu tạo H, I, K IV Hiệu đạt - Trước thực sáng kiến: trình giảng dạy chuyên đề, trước lên lớp, thân phải kết hợp tài liệu dành cho sinh viên đại học, cao đẳng, tài liệu chun sâu dành cho học sinh chun…sau trình bày nội dung lý thuyết phần lớp, cho học sinh luyện tập với tập chế mức độ đơn giản trước, sau nâng dần lên Do vậy, giáo viên nhiều thời gian khâu chọn lọc, xếp tập theo mức độ - Sau thực đề tài: Với nội dung cô đọng biên soạn trước, giáo viên phát tài liệu cho học sinh tự nghiên cứu, sau giải đáp thắc mắc luyện tập với tập có sẵn tài liệu Với cách thực đem lại lợi ích đáng kể so với cách dạy truyền thống: + Với tài liệu có sẵn, kiến thức đọng, học sinh dễ tiếp thu + Học sinh giỏi có khả tư cao, tự nghiên cứu, làm tập nhà, từ rút ngắn thời gian giảng dạy chuyên đề + Phương pháp phù hợp với phương pháp giảng dạy mới, cho học sinh “tự nghiên cứu, tiếp cận với tri thức mới”, kích thích tư duy, sáng tạo em Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang 46 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến V Mức độ ảnh hưởng Đề tài áp dụng rộng rãi trường THPT nội dung giảng dạy bồi dưỡng HSG, đặc biệt trường THPT chuyên VI Kết luận Tài liệu chuyên đề hợp chất dị vòng đa dạng phong phú, biên soạn với nhiều tác giả khác nhau, tài liệu với kiến thức trọng tâm, phù hợp với khả tiếp thu học sinh giỏi trường THPT chưa nhiều Vì vậy, thân hi vọng, đề tài tài liệu tham khảo hữu ích dành cho em, giáo viên công tác bồi dưỡng HSG trường THPT Với nội dung rộng phong phú, tài liệu được cô đọng lại, khơng khỏi tránh thiếu sót hạn chế q trình thực hiện, mong đóng góp q đồng nghiệp để chun đề hồn thiện hơn, góp phần nâng cao hiệu cơng tác giảng dạy Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang 47 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến MỤC LỤC I- Sơ lược lý lịch tác giả: II Sơ lược đặc điểm tình hình III Mục đích yêu cầu sáng kiến Thực trạng ban đầu trước áp dụng sáng kiến: 2 Sự cần thiết phải áp dụng sáng kiến Nội dung sáng kiến: 3.1 Tiến trình thực hiện: 3.2 Thời gian thực hiện: 3.3 Biện pháp thực hiện: 3.4 Cơ sở lý thuyết: 3.4.1 GIỚI THIỆU 3.4.2 PHÂN LOẠI HỢP CHẤT DỊ VÒNG 3.4.3 DANH PHÁP VÀ CÁCH ĐÁNH SỐ 3.4.3.1.Danh pháp hệ đơn vòng chứa dị tử 3.4.3.2 Danh pháp hệ đơn vòng chứa nhiều dị tử 3.4.3.3 Danh pháp hệ hai vòng 10 3.4.3.4 Danh pháp hệ nhiều vòng 13 3.4.3.5 Danh pháp trao đổi 14 3.4.4 DỊ VÒNG THƠM CẠNH MỘT DỊ TỬ 14 3.4.4.1 Cấu tạo đặc tính thơm 15 3.4.4.2 Các phương pháp tổng hợp 15 3.4.4.3 Tính chất 17 3.4.5 DỊ VÒNG THƠM CẠNH HAI DỊ TƯ 20 3.4.5.1 Cấu tạo đặc tính thơm 20 3.4.5.2 Các phương pháp tổng hợp 21 3.4.5.3 Tính chất 23 3.4.6 DỊ VÒNG THƠM CẠNH MỘT DỊ TỬ 25 Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang 48 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến 3.4.6.1.Cấu tạo đặc tính thơm 25 3.4.6.2 Các phương pháp tổng hợp 26 3.4.6.3 Tính chất 27 3.4.7 DỊ VÒNG THƠM CẠNH HAI DỊ TỬ 30 3.4.7.1 Cấu tạo đặc tính thơm 30 3.4.7.2.Các phương pháp tổng hợp 30 3.4.7.3 Tính chất 31 3.5 MỘT SỐ BÀI TẬP VẬN DỤNG 32 IV Hiệu đạt 46 V Mức độ ảnh hưởng 47 VI Kết luận 47 Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang 49 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết thực sáng kiến TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Văn Hùng, “Bài giảng Hóa hữu cơ”, Cần Thơ - 2002 Trần Quốc Sơn, “Cơ sở lý thuyết Hóa hữu tập 2”, NXB giáo dục - 1979 Nguyễn Minh Thảo, “Hóa học hợp chất dị vòng”, NXB ĐHQG Hà Nội (tái lần 1) GS – TS Phạm Hữu Đỉnh, “Bài tập hóa học hữu cơ", NXB giáo dục PGS - TS Thái Dỗn Tĩnh, “ Cơ chế phản ứng hóa học hữu – Tập 2”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật PGS - TS Thái Doãn Tĩnh, “ Cơ chế phản ứng hóa học hữu – Tập 3”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Trần Quốc Sơn, "Tài liệu chuyên hóa học 11 - 12, Hóa học hữu cơ", NXB giáo dục Tôi cam đoan nội dung báo cáo thật Xác nhận đơn vị áp dụng sáng kiến Người viết sáng kiến Nguyễn Thị Thạch Thảo Nguyễn Thị Thạch Thảo Trang 50 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com ... Vậy hợp chất dị vịng gì? Theo IUPAC, hợp chất dị vịng hợp chất vịng có chứa từ hai nguyên tử trở lên tham gia cấu tạo nên vòng Nếu xét theo thuật ngữ hợp chất dị vòng bao gồm hai loại là: hợp chất. .. chất dị vịng vơ biết đến nhiều borazin Hầu hết nhắc đến hợp chất dị vịng nói đến hợp chất dị vịng hữu Hợp chất dị vòng hữu định nghĩa hợp chất mạch vịng, ngồi ngun tử carbon cịn có hay nhiều nguyên... vòng gọi phần sở theo sau tiền tố: -ir- (vòng cạnh), -et- (vòng cạnh), -ol (vòng cạnh), -in- (vòng cạnh), -ep- (vòng cạnh), -oc- (vòng cạnh), -on- (vòng cạnh), -ec- (vòng 10 cạnh) [3] Nếu hợp chất