TÓM TẮT LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP VỀ CÁC PHẢN ỨNG CHUYỂN VỊ TRONG HÓA HỮU CƠ MỤC LỤC Trang Danh mục các từ viết tắt 1 Phần thứ nhất MỞ ĐẦU 2 Phần thứ hai NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ 4 I 1 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VỀ CÁC P.
TÓM TẮT LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP VỀ CÁC PHẢN ỨNG CHUYỂN VỊ TRONG HÓA HỮU CƠ MỤC LỤC Tran g Danh mục từ viết tắt Phần thứ nhất: MỞ ĐẦU Phần thứ hai: NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ I.1 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VỀ CÁC PHẢN ỨNG CHUYỂN VỊ I.1.1 Chuyển vị 1,2nucleophin I.1.1.1 Sự chuyển vị đến nguyên tử 4 cacbon I.1.1.2 Chuyển vị đến nguyên tử nitơ electrophin I.1.1.3 Sự chuyển vị đến nguyên tử oxi electrophin I.1.2 Chuyển vị 1,2- electrophin đồng li I.1.2.1 Chuyển vị 1,2- electrophin I.1.2.2 Sự chuyển vị 1,2 đồng li I.1.3 Chuyển vị từ nhóm vào vịng thơm I.1.3.1 Chuyển vị từ nguyên tử oxi vào vòng thơm I.1.3.2 Sự chuyển vị nguyên tử nitơ vào vòng thơm I.1.4 Một số chuyển vị khác…… I.1.4.1 Phản ứng chuyển vị phản ứng tạo vòng I.1.4.2 Một số chuyển vị không làm thay đổi mạch cacbon II.1 BÀI TẬP 11 11 12 13 14 15 15 17 18 21 II.1.1 Bài tập có hướng dẫn giải 21 II.1.2 Bài tập tự luyện 40 II.1.3 Giới thiệu số tập sử dụng kiến thức chuyển vị đề thi HSG QG Phần thứ ba: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ∆ đun hồi lưu Ac acetyl AIBN 2,2’-azobisisobutyronitrle Bn benzyl Bs p-Br-C6H4SO2 Bz benzoyl CSA 10-camphorsulfonic acid DABCO 1,4-diazobicyclo[2.2.2]octane eq equivalent (đương lượng) 41 63 64 FGI funtional group interconversion (sự chuyển đổi nhóm chức) HMPA hexamethylphosphoramide LDA lithium diisopropylamide mCPBA m-chloroperbenzoic acid Ms methanesulfonyl NBS N-bromosuccinimide NCS N-chlorosuccinimide PCC pyridinium chlorochromate PDC pyridinium dichromate rt room temperature (nhiệt độ phòng) TBS t-butyldimethylsilyl Tf trifluoromethanesulfonyl TFA trifluoroacetic acid TfOH trifluoromethanesulfonic acid THF tetrahydrofuran TMS trimethylsilyl Ts p-toluensesulfonyl, tosyl TsOH p-toluenesulfonic acid Phần thứ MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Mục tiêu yêu cầu giảng dạy chương trình chuyên sâu, bồi dưỡng học sinh giỏi trường THPT chun địi hỏi giáo viên phải khơng ngừng bồi dưỡng, nâng cao kiến thức chuyên môn biên soạn tài liệu giảng dạy đáp ứng mục tiêu Thực tế cho thấy, tài liệu giảng dạy Hóa hữu cho khối chuyên Hóa nay, đặc biệt kiến thức phản ứng chế phản ứng – nội dung khó cần cho chương trình bồi dưỡng học sinh giỏi tài liệu tham khảo nhiều chưa có hệ thống Trong chế phản ứng có chuyển vị tạo sản phẩm ngồi dự đốn dẫn tới làm khơng hiệu Để trang bị đủ kiến thức cần thiết cho học sinh, giáo viên thường phải tham khảo nhiều giáo trình viết cho bậc Cao đẳng Đại học Vì cịn nhiều bất cập chưa phù hợp với đối tượng học sinh phổ thơng Nhằm có thêm tài liệu tham khảo cho thân thầy giáo giảng dạy mơn Hố học trường THPT chuyên, việc bồi dưỡng học sinh giỏi tham gia kì thi Olympic Hố học hàng năm Tỉnh, Khu vực, Quốc gia dự tuyển chọn học sinh tham dự thi Quốc tế; để em học sinh khối lớp chun Hố có tài liệu tự học, tự luyện, nắm vững thêm kiến thức có kĩ làm thành thạo, tơi biên soạn chuyên đề: "Tóm tắt lý thuyết tập phản ứng chuyển vị hóa hữu cơ" II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Chuyên đề tơi có hai mục đích chủ yếu sau: Thứ nhất, tơi tóm tắt vấn đề lý thuyết phản ứng chuyển vị hóa hữu cho đơn giản, dễ hiểu, phù hợp với trình độ nhận thức học sinh phổ thơng mà đáp ứng yêu cầu ngày cao kì thi Olympic Hóa học Khu vực, thi học sinh giỏi Quốc gia chọn đội tuyển học sinh giỏi Quốc tế Thứ hai, sưu tầm biên soạn hệ thống câu hỏi, tập phản ứng chuyển vị Gồm câu hỏi lí thuyết bản, thiết yếu; tập có lời giải cụ thể tập tự luyện Về mặt kĩ năng, nội dung câu hỏi tập biên soạn ngắn gọn, xác giúp học sinh bổ sung hồn chỉnh kiến thức, tích cực hóa hoạt động nhận thức phát triển tư độc lập, chủ động, sáng tạo III TÍNH MỚI CỦA CHUYÊN ĐỀ Thực tế có nhiều giáo trình tài liệu tham khảo Hóa học hữu nhiều tác giả chưa có tài liệu viết riêng phản ứng chuyển vị, gồm phần lý thuyết tập, phù hợp với đối tượng yêu cầu cho học sinh THPT Chuyên thi học sinh giỏi Quốc gia Vì vậy, nội dung chuyên đề đề cập đến vấn đề này, cụ thể là: Thứ nhất, chuyên đề tóm tắt lý thuyết loại phản ứng chuyển vị hóa học hữu cơ; phần kiến thức khó, rộng nằm nhiều tài liệu cách đầy đủ, ngắn gọn, dễ hiểu Thứ hai, chuyên đề sưu tầm, biên soạn hệ thống câu hỏi tập lớn, phong phú, đa dạng phản ứng chuyển vị Bài tập tự luận phân chia thành mức độ từ dễ đến khó, bao gồm câu hỏi tập có hướng dẫn giải; số câu hỏi tập tự luyện; giới thiệu tập có kiến thức chuyển vị đề HSG cấp IV CẤU TRÚC CỦA CHUYÊN ĐỀ Cấu trúc chuyên đề gồm ba phần là: Mở đầu, nội dung kết luận Nội dung chuyên đề chia thành hai phần sau: - Tóm tắt lý thuyết phản ứng chuyển vị - Câu hỏi tập phản ứng chuyển vị Từ thực tế giảng dạy, với mong muốn thân có thêm tư liệu giảng dạy mang tính chất chun mơn sâu, để em học sinh u thích mơn Hóa học có thêm tài liệu học tập mong muốn chia sẻ kinh nghiệm bạn đồng nghiệp tơi thực chun đề Trong q trình làm chuyên đề, cố gắng hẳn cịn thiếu sót Tơi mong muốn quan tâm, trao đổi, đóng góp ý kiến đồng nghiệp em học sinh để chuyên đề hoàn chỉnh Xin trân trọng cảm ơn! Phần thứ hai NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ I.1 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VỀ CÁC PHẢN ỨNG CHUYỂN VỊ Với chương trình bản, thường khảo sát phản ứng hợp chất hữu sở nguyên tắc biến đổi cực tiểu cấu tạo, nghĩa thừa nhận phản ứng hóa học nhóm chức thay đổi, cịn phần gốc hiđrocacbon bảo tồn Tuy vậy, ta biết có trường hợp không theo nguyên tắc biến đổi cực tiểu cấu tạo Chẳng hạn, có phản ứng vào phân tử lại khơng vào chỗ vốn có nhóm trước đấy, mà lại vào nguyên tử khác, thường cạnh Hiện tượng gọi chuyển vị Khái niệm: Chuyển vị thay đổi vị trí nhóm chức hay nhóm từ vị trí sang vị trí khác để thu sản phẩm bền Phản ứng từ tiểu phân trung gian mang điện khống chế động học hay sản phẩm bền nói liên kết tranh giành để thành đồng phân Hiện tượng chuyển vị đa dạng phong phú Ta phân biệt ba loại chuyển vị chủ yếu sau: + Chuyển vị no loại chuyển vị từ vị trí đến vị trí phân tử hợp chất thuộc dãy no + Chuyển vị 1,3 từ vị trí đến vị trí phân tử hợp chất thuộc dãy chưa no + Chuyển vị từ nhóm chức vào vịng thơm dãy thơm I.1.1 Chuyển vị 1,2-nucleophin Sự chuyển vị nucloephin trình chuyển vị ngun tử (hay nhóm ngun tử) chuyển dịch tới trung tâm thiếu hụt electron, mang theo cặp elecron liên kết Y A Y B A B Hợp chất hữu tham gia chuyển vị ion hay phân tử Thường vị trí chuyển vị A ngun tử C, cịn vị trí B C, N, O… Nhóm có tính nucleophin nhiều chuyển vị Trong phản ứng chuyển vị 1,2-nucleophin - Liên kết cộng hóa trị đứt hình thành liên kết vị trí khác, khung phân tử bị thay đổi - Động lực phản ứng chuyển vị tạo sản phẩm trung gian bền hơn, tạo cacbocation bậc cao hơn, giảm sức căng vòng Môt số phản ứng chuyển vị 1,2-nucleophin I.1.1.1 Sự chuyển vị đến nguyên tử cacbon (chuyển vị đến C electrophin) a) Chuyển vị Wagner-Meerwein Trong trình tách nucleohpin đơn phân tử trình cộng electrophin vào liên kết bội sinh cacbocation Những cacbocation tham gia chuyển vị làm cho nguyên tử H hay nhóm ankyl hay aryl vị trí α C(+) chuyển dịch đến C(+) R R' R R' R R' R C C C C H R H R R -X R C C X R H + -H R R' C C R R Ví dụ: Cl SN1: OH E1: OH HCl (1) + H (2) Br HBr AE: (3) Cơ chế phản ứng SN1 giải thích sau: CH3 CH3 CH3 HCl C CH2 OH CH3 -H2O CH3 C CH2 chun vÞ CH3 CH3 C CH2 CH3 CH3 Cl- Cl CH3 C CH2 CH3 CH3 Chuyển vị xảy khơng ancol mà cịn nhiều loại hợp chất khác dẫn xuất halogen, amin, hiđrocacbon… b) Chuyển vị pinacol – pinacolon + Với môi trường axit: H+ O OH OH Pinancol pinancolon NaNO 2, H+ O OH NH2 (Tách muối diazoni tạo cacbocation) + Với môi trường bazơ: AgBF4 O OH Br H O OTs - B: O Trong pinacol không đối xứng hướng chuyển vị thường quy định khả tách nhóm OH tức độ ổn định tương đối cacbocation trung gian Vì phản ứng khơng phải nhóm p-anizyl mà nhóm phenyl chuyển vị chủ yếu C6H5 p-CH3OC6H4 C p-CH3OC6H4 C C6H5 OH OH H+ -H2O C6H5 p-CH3OC6H4 p-CH3OC6H4 C C OH C6H5 C p-CH3OC6H4 C6H5 C p-CH3OC6H4 CV OH CV C6H5 p-CH3OC6H4 C p-CH3OC6H4 C6H5 C O C6H5 C p-CH3OC6H4 C6H5 C C6H5 O p-CH3OC6H4 Ngoài hướng chuyển vị cịn phụ thuộc vào yếu tố khơng gian Ví dụ khả chuyển vị o-anizyl p-anizyl 1500 lần c) Chuyển vị benzylic Chuyển vị benzylic: phản ứng chuyển hóa α-dixeton mơi trường bazơ thành α-hidroxyaxit Ph - OH Ph trung hòa Ph OH Ph O O O OH R RMgX Ph 1,2 -dixeton Ph (hon hop sp) O O MgX Ví dụ: Xác định CTCT chất A, B, C Ph CH O KCN A HNO3 HOAc HO- B C Hướng dẫn O A: O Ph Ph OH B: Ph Ph O Ph O C: Ph OH OH d) Chuyển vị Wolf Xuất phát từ phương pháp điều chế chuyển hóa axit cacboxylic thành đồng đẳng chúng dẫn xuất R CO OH SOCl2 H2O CV CH2N2 R CO Cl R'NH2 Ag2O -N2 N R C CH O R CH2 COOH R'OH R CH C O R CO CH N R CH2 COOR' R CH2 CONHR' Nhận xét: Cacben hình thành từ hợp chất diazo chuyển vị Wolf phản ứng cacben thơng thường (ví dụ tác dụng với nối đơi để tạo vịng ba cạnh) Xeten (thường điều chế từ clorua axit ion bậc 3) có phản ứng bản: A N, cộng [2+2] mà không cần ánh sáng Diazometan kết hợp với anđehit hay xeton cho phản ứng chuyển vị I.1.1.2 Cwqqqeehuyển vị đến nguyên tử nitơ electrophin a) Các phản ứng chuyển vị Hofman, Curtius, Lossen, Schmidt Đặc điểm chung phản ứng chuyển vị tạo cacbenoit trung gian nhóm ankyl aryl cacbenoit chuyển dịch nội phân tử đến nguyên tử nitơ thiếu hụt electron + Chuyển vị Hofman R C NH2 O R Hal2, NaOH C NH H R :OH- O O RNH2 (NaOHal) O H2O C N R isoxyanat Br Br C N: - R C N -Br H Br R O H O - O C NH Br CO2 + RNH2 R OH + Chuyển vị Curtius Xảy phản ứng tách nhiệt azit axit cacboxylic N N N R C Cl - R C N N N -Cl O O (I) -N2 R C N O (II) Phản ứng amin hóa khử: + NaBH3CN; + H2/ Ni; + Axit fomic C N R H C O H O NaBH3CN -CO2 C N CH NHR So sánh (có giải thích) tính bazơ hợp chất A B đây: N C6H5-CHOH-CH2NHN A C6H5-CHOH-CH2NHB Hướng dẫn Viết công thức sản phẩm tạo thành từ phản ứng: a OH O OH- CHCl2 b O COO- C2H5MgBr (d ) C=O H3O+ O (C2H5)3C-OH c CH2 = CH-CH2CH2CH3 + NBS /as → CH2 = CH-CHBrCH2CH3 (3-brompent-1-en) + CH 3CH2CH=CHCH2Br (1-brompent-2-en) CH2 Br d CH3OH, OCH3 to CH3 OCH3 + CH3 H3 C So sánh tính bazơ hợp chất A B: N C6H5-CHOH-CH2NHN A C6H5-CHOH-CH2NHB Ở A, tâm bazơ nguyên tử N-piriđin chịu ảnh hưởng -I +C nhóm NH Hiệu ứng khơng gian mạch nhánh làm khó cho proton hóa Ở B, tâm bazơ nguyên tử N-piriđin chịu ảnh hưởng -I (yếu cách xa hơn) +C nhóm NH Mạch nhánh không gây hiệu ứng không gian Vậy A < B Bài 5: HSG QG 2012 Viết công thức cấu tạo hợp chất hữu A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, M, N để hồn thành sơ đồ chuyển hóa sau: NaCN PhCHO A (C14H12O2) PCC, CH2Cl2 CH3-CH2-CH2-OH CH2=CH-CHO HBr HO G OH Mg ete HNO3, CH3COOH D H H2N-C(CH3)3 I H2O + C LiN[CH(CH3)2]2 E O CH3 CH3 H o NaOH, t B H2, Pd/C J F H2O, H+ M K Hướng dẫn 2PhCHO NaCN + Ph- C - C- OH O O Ph- C- C-OH O O Ph Ph Ph OH HNO3 Ph-CO-CHOH-Ph Ph-CO-C-Ph CH3COOH (A) (B) O H Ph- C - C- OH HO O (C) H2O, H+ N (C15H20O) CH3-CH2-CH2-OH PCC, CH2Cl2 HBr CH2=CH-CHO HO CH3-CH2-CHO D H2C-CH2 OH H3C Br H2N-C(CH3)3 O Mg ete O CH3-CH2-CH=N-C(CH3)3 E O H2C-CH2 MgBr G O F O H+ H3C CHO K CH3 CH3 CHO K H3C O J CH3 Li CH3-CH-CH=N-C(CH3)3 + I H2O - H2O H3C O OH O H3C CH3 O H3C CH3 H2, Pd/C I H2O O Li+ CH3-CH-CH=N-C(CH3)3 F O CH3 CH3 H OH H3C LiN[CH(CH3)2]2 H2O, H+ - H2N-C(CH3)3 H3C (CH3)3C-N=HC M CH3 H3C OHC N CH3 Bài 6: HSG QG 2011 Viết tác nhân, điều kiện phản ứng (nếu có) thay cho dấu chấm hỏi viết công thức cấu tạo hợp chất hữu F, G, H, I, J để hồn thành sơ đồ chuyển hố sau: Hãy giải thích chế phản ứng sau: Hướng dẫn Bài 7: HSG QG 2012 Viết chế phản ứng: O N Br KOH, H2O o 40 C H2N-CH2-CH2-COOK O Hợp chất (A) chuyển hố thành hợp chất (A') mơi trường kiềm theo sơ đồ bên Hãy dùng mũi tên cong để rõ chế phản ứng OHO Br Br (A) COOH (A') Viết công thức cấu tạo hợp chất hữu B, C, D, E chế phản ứng tạo thành B theo sơ đồ chuyển hóa sau: H3C OH H3C O O H2N SH N H O dd NaOH, to B C + D + E Viết tác nhân phản ứng, điều kiện phản ứng (nếu có) thay cho dấu chấm hỏi (?) vẽ cấu trúc hợp chất hữu A, B để hoàn thành sơ đồ chuyển hoá sau: Hướng dẫn O O O OH OH N Br OH N Br N Br O O H N C O O OH H O C O O O OH O O NH OH O NH OH N C OH O O OH N C OH N C O O O O O C H O C O OH O O O O NH O K+ NH2 H2N COOK Nếu nguyên tử Br thứ vị trí số vịng phản ứng với OH - không tạo sản phẩm A’ Muốn tạo A’, nguyên tử Br phải vị trí phản ứng xẩy sau: Br OH OH - H2O O Br Br OH H H N N HO H3C CH3O O Br O OH O Br Br COOH O OH SH HO H3C CH3 B COONa COONa + H2N C D SH + H2N E Me Me O + O O § iel-Alder O Me Me HO HOCH2 Me HOCH2 Me Hg(OAc)2 LiAlH4 O H Me NaBH4 H O Me O Bài 8: HSG QG 2015 Khi xử lí chất A (C13H18O2) dung dịch HCl lỗng, thu chất B (C11H14O) không quang hoạt Khi B phản ứng với Br2/NaOH, sau axit hóa sản phẩm phản ứng, thu chất C Khi đun nóng B với hiđrazin/KOH etylen glicol, thu chất D Đun B với benzanđehit môi trường kiềm, thu chất hữu E (C18H18O) Khi bị oxi hóa mạnh, chất B, C, D E cho axit phtalic (axit benzen1,2-đicacboxylic) Xác định công thức cấu tạo chất A, B, C, D E Enamin tạo thành cho anđehit xeton phản ứng với amin bậc hai có xúc tác axit a) Xiclohexanon phản ứng với piroliđin tạo enamin H theo sơ đồ sau: H + + N H H N O Đề xuất chế giải thích q trình tạo thành enamin H b) Longifolen sesquitecpen có thành phần nhựa thông tinh dầu số kim, dùng công nghiệp hương liệu, mĩ phẩm, Chất Y sử dụng để tổng hợp longifolen Từ xiclopentađien, chất Y tổng hợp theo sơ đồ sau: +HCl I Mg/ete, t CO2 + K H3O SOCl2 O O O o PhCH2OCOCl Enamin X (C9H15NO) H3O+ M OCOOCH2Ph h [2+2] L Y - Xác định chất I, K M - Xác định công thức cấu tạo enamin X, biết X chứa vòng cạnh Hướng dẫn Khi bị oxi hóa mạnh, hợp chất B, C, D E cho axit phtalic chứng tỏ hợp chất dẫn xuất benzen bị hai lần vị trí 1,2 B có độ khơng no k = có phản ứng bromofom nên B là: B1 CH2CH2CH3 CH(CH3)2 C2H5 COCH3 COCH3 CH2COCH3 B2 B3 CH3 B4 CH(CH3)COCH3 Do B không quang hoạt nên loại B4 Đun B với benzanđehit môi trường kiềm, thu chất hữu E (C18H18O) nên loại B3 B3 ngưng tụ với benzanđehit tạo sản phẩm hữu khác C3H7 C3H7 N2H4/KOH COCH3 B C3H7 C2H5 D C3H7 - PhCHO/OH COCH3 COCH=CHPh B E Khi xử lí hợp chất A (C13H18O2) dung dịch HCl loãng thu hợp chất B phản ứng thủy phân xetal C3H7 CH3 A O C3H7 H3O+ O Vậy A hai công thức đây: + HO COCH3 B OH CH2CH2CH3 CH(CH3)2 CH3 O CH3 O O O a) H O O +H HN + HO NH H2O N N -H2O N H -H3O H2O + b) Công thức cấu tạo hợp chất I, K M sơ đồ: PhCH2OCOO O Cl O Cl M K I - Công thức cấu tạo enamin X: Do L chứa vòng cạnh (một vòng thuộc K) enamin X phải chứa vịng cạnh khơng chứa ngun tử nitơ → ngun tử nitơ enamin X phải nằm bên vòng cạnh X có cơng thức phân tử C9H15NO với độ khơng no k = nên X chứa vịng xiclopenten vòng cạnh no chứa nguyên tử oxi nguyên tử nitơ vòng Cấu tạo X là: O O N O N N Bài 9: HSG QG 2016 Cho sơ đồ sau: m-CPBA H3O B + A CrO3/Pyr (C6H10O) NH2OH H2SO4 C LiAlH4 o Se, t D p-NO2 C6H4 CHO OH-, to E (C13H10N2O3) Viết công thức cấu tạo chất A, B, C, D E Biết B δ-lacton Hướng dẫn H 3O + + + + OH2 -H+ H2O CH CH3 OH CrO3/Pyr O O NOH NH2OH H 3O + NH A N LiAlH4 Se, t o p-NO2 C6H4 CHO N NO2 o OH-, t D E O O O m-CPBA A B Chú ý: phản ứng chuyển hóa A thành B phản ứng chuyển vị Bayer- Villiger ưu tiên chuyển vị gốc bậc ba Giai đoạn trình chuyển hóa A thành C có giai đoạn chuyển vị Beckman tạo sản phẩm khác nhau, nhờ D 2metylpiridin 3-metylpiridin Nhưng có sản phẩm 2-metylpiridin có khả ngưng tụ với p-NO2-C6H4-CHO Các đề HSG QG 2017 Bài 10 Cho chất sau đây: NH2 O Br CHO NH2 O Triquinacen Xiclooctatetraen Adamantan A1 A2 N Amantadin A3 R NADPH a) Đề xuất chế phản ứng chuyển vị nhiệt từ A1 tạo thành adamantan b) Đề xuất sơ đồ tổng hợp triquinacen A1 từ A2 c) Đề xuất sơ đồ tổng hợp amantadin (thuốc khắng virut ức chế kênh bơm proton) từ adamantan d) Đề xuất chế tạo thành A3 từ phản ứng xiclooctantetraen với HBr e) Giải thích tạo tác nhân sinh học NADPH có tính khử tương tự NaBH Hướng dẫn a) Đề xuất chế phản ứng chuyển vị nhiệt từ A1 tạo thành adamantan toC toC toC Adamantan A1 b) Đề xuất sơ đồ tổng hợp triquinacen A1 từ A2 OH OH CHO - OH O O NaBH4 OH H+ -H2O H2/Pd A2 Triquinacen A1 c) Đề xuất sơ đồ tổng hợp amantadin (thuốc kháng virut ức chế kênh bơm proton) từ adamantan Br NBS Adamantan NH2 NH3 Amantadin d) Đề xuất chế tạo thành A3 từ phản ứng xiclooctantetraen với HBr + H H + Br + - Br + HBr + A3 Xiclooctatetraen Quá trình chuyển hóa xuất chuyển vị 1,2-nucleophin e) Giải thích tạo tác nhân sinh học NADPH có tính khử tương tự NaBH H O O NH2 - NH2 -H + N N R NADPH R Khi NADPH tách ion hydrua tạo thành trung gian NADPH+ có tính thơm bền vững mặt lượng điện tích nhờ tham gia đôi điện tử không phân chia nguyên tử nitơ vòng Bài 11 Từ 2-metyl-1-(4-nitrobenzoyl)naphtalen, viết sơ đồ điều chế axit pnitrobenzoic 3-metyl-1-naphtylamin, biết tổng hợp cần dùng NH 2OH Từ pnitrobenzoic, viết sơ đồ điều chế p-phenylenđiamin Hướng dẫn + Từ 2-metyl-1-(4-nitrobenzoyl)naphtalen, chế axit p-nitrobenzoic 3-metyl-1naphtylamin O 2N O 2N O O 2N N OH NH2OH N OH PCl5 (CV Becman) COOH NH2 H3O + + NO axit p-nitrobenzoic 2-metyl1-naphtylamin + Từ axit p-nitrobenzoic điều chế p-phenylenđiamin COOH COCl SOCl2 NO NH3 NO Sn/HCl Br2/NaOH NO2 NH2 NH2 CONH2 NO2 NH2 Bài 12 Hợp chất C1 (C10H18O) phản ứng với CH3MgBr, tạo khí metan, phản ứng với PCC, tạo thành xeton, phản ứng với KMnO4 loãng, lạnh tạo thành C10H20O3 Axetyl hóa C1 CH3COCl, sau ozon phân /khử hóa, thu C2 (C12H20O4) Oxi hóa C2 nước brom, thu C3 (C12H20O5) Chất C3 tham gia phản ứng chuyển vị Baeyer Villiger với m-CPBA (tỷ lệ mol 1:1) thu nhiều đồng phân có C4 (C12H20O6) Thủy phân C4 với H2SO4/H2O, thu axit adipic HOOC[CH2]4COOH, butan-1,3-diol axit axetic Xác định cấu tạo chất C1, C2, C3 C4 Hướng dẫn Từ sản phẩm thu là: axit adipic HOOC[CH2]4COOH, butan-1,3-diol axit axetic, theo kiện C1 phản ứng với PCC tạo thành xeton, suy đầu ancol bậc butan-1,3-diol có sẵn từ chất đầu C1 Vì vậy, cấu tạo C4 hồn tồn xác định Từ xác định cấu tạo C1, C2, C3 : O O O O O COOH O COOH O O O C4 O CHO O C3 HO O C3 C1 Bài 13 Hợp chất A(C8H16O2) không tác dụng với H2/Ni đun nóng Cho A tác dụng với HIO4, thu A1 (C3H6O) có khả tham gia phản ứng iodofom A2 (C5H8O) Đun nóng A có mặt H2SO4, thu chất B (C8H14O) chứa vòng cạnh Cho B tác dụng với 2,4-dinitrophenylhidrazin, thu C; cho B phản ứng với H2/Ni đun nóng, thu chất D Đun nóng D với H2SO4 đặc, thu E (C8H14) Ozon phân E, sau khử hóa ozonit với Zn/HCl oxi hóa với H 2O2, thu F (C8H14O2) F tham gia phản ứng iodofom sau axit hóa, thu G (C6H10O4) a) Xác định cấu tạo chất A, A1, A2, B, C, D, E, F G Đề xuất COOEt chế từ A sang B O H b) Đề xuất phương pháp điều chế β-xetoeste H từ A2(C5H8O) etanol Hướng dẫn a) Xác định cấu tạo chất A, A1, A2, B, C, D, E, F G: A(C8H16O2) có độ bất bão hịa khơng tác dụng với H2/Ni đun nóng nên A khơng chứa liên kết đơi khơng chứa vịng xiclopropan, xiclobutan A tác dụng với HIO4, thu A1 (C3H6O) A2 (C5H8O), A1 (C3H6O) có khả tham gia phản ứng iodofom=> A1 axeton => A có cấu tạo 1,2-diol có nhánh dimetyl A có cấu tạo sau: CH3 O N NH CH3 O2N OH OH A OH NO2 B COOH O COOH G A2 E D C O A1 Đề xuất chế từ A sang B CH3 CH3 A OH OH CH3 H+ CH3 OH OH2 CH3 -H2O O H CH3 O H b) Đề xuất phương pháp điều chế β-xetoeste H từ A2(C5H8O) etanol O -H+ D O COOH OH Mg/Hg HNO + -H benzen COOH CV pinnacol HO O COOEt EtOH/ H2SO4 EtOK//EtOH COOEt ngung tu Claizen COOEt O Các đề HSG QG 2018 Bài 14 Cho chất sau đây: O A2 A1 NH HN B3 B2 B1 A3 N N H NH2 a) Giữa A1 A2, chất dễ tham gia phản ứng với Br theo chế cộng electrophin (vào liên kết đơi C=C)? Giải thích b) So sánh lực axit A2 A3 Giải thích c) Trong số chất: B1, B2 B3 chất có lực bazơ mạnh nhất? Giải thích d) Đề xuất sơ đồ tổng hợp A2 từ A1 e) Cho sơ đồ chuyển hóa A2 sau: A2 HBr/H2O O2/PdCl2 Mg/ete C1 C2 (C9H14O) C4 H3O+ o C5 CuO, t C6 C3 PhCHO C7 KOH, to (C25H32O) Vẽ (không cần giải thích) cơng thức cấu tạo chất C1, C2, C3, C4, C5, C6 C7 Hướng dẫn a) Theo chế cộng electrophin Br vào liên kết đôi C=C, tác nhân công Br+, liên kết đôi giàu electron cacbocation trung gian bền phản ứng thuận lợi A2 dễ tham gia phản ứng với Br theo chế cộng electrophin (vào liên kết đôi C=C) hai nguyên nhân: thứ A1 có nhóm cacbonyl hút điện tử qua hệ liên kết σ (hiệu ứng –I) làm liên kết đôi C=C nghèo electron A2, thứ hai cacbocation bậc trung gian tạo thành từ A2 bền hơn: Br O O Br+ Br+ + A1 Br + A2 b) So sánh lực axit A2 A3 Giải thích A3 có tính axit cao A2, A2 tách proton tạo thành hệ có tính thơm: H + +H c) Trong số chất: B1, B2 B3 chất có lực bazơ mạnh nhất? Giải thích B1 có tính bazơ cao nhất, bị proton hóa tạo thành hệ thơm, cacbocation bền hóa: HN NH HN + NH H N H B1 N d) Đề xuất sơ đồ tổng hợp A2 từ A1 O O O NaOH O 3/Me2S O O A1 Ph3P=CH2 H2/Pd A2 OMgBr Br e) C1 O C2 MgBr C3 C4 O OH C7 C6 C5 O Ph Bài 15 Cho sơ đồ chuyển hóa cumen (isopropylbenzen) sau: Cunem O 2/xt D1 H2SO N D2 (C6H6O) D3 H H2/Ni D4 PCC (C16H21NO) Vẽ (không cần giải thích) cơng thức cấu tạo chất D1, D2, D3 D4 Hướng dẫn H O O OH H2/Ni, to H2SO4 O 2/xt PCC D2 D1 N O H N CH2O/HCl D3 Bài tập có xuất chuyển vị peoxit O D4 Bài 16 Cho cis-2-aminohexanol phản ứng với NaNO 2/HCl, thu chất A chất B có CTPT C6H10O Cho trans-2-aminohexanol phản ứng với NaNO 2/HCl, thu chất A Cả A B phản ứng với thuốc thử 2,4-dinitrophenylhidrazin Xác định công thức cấu tạo A B Đề xuất chế giải thích tạo thành A B Hướng dẫn + Đồng phân trans-2-aminohexanol tồn chủ yếu cấu dạng (e, e) Khi nguyên tử H khơng ưu tiên tách Q trình chuyển vị cacbocation ưu tiên: H H HO + HNO2 NH2 N 2+ O CH O H CHO + -H A H + Đồng phân cis-2-aminohexanol tồn cấu dạng nên xảy trình chuyển vị cacbocation tách proton: H H HNO2 HO Tac tách HNO H H HO N 2+ OH NH2 cis -H+ -N NH2 N2 OH + cv cis + CH O H -H+ O HO B CHO A Bài 17 Queretin (chất chống oxi hóa làm bền thành mạch máu) tổng hợp từ 1,2-dimetoxibenzen theo sơ đồ sau: MeO OH MeO CHCl3/KOH E C9H10O3 MeO OMe O C5H11ONO H2SO G F C19H20O C19H20O OH OH + H3O H C19H19NO7 HI HO O OH OH O Qeurcetin Vẽ (không cần giải thích) cơng thức cấu tạo chất D, E, F, G H Hướng dẫn OMe OMe OMe MeO CHO HO OH OH OMe HO O OH HO O MeO N OH E F OH O G OH O H OH O Bài 18 Murrayafolin (T) ancaloit phân lập từ thực vật Trong phịng thí nghiệm, murrayafolin tổng hợp theo sơ đồ sau: ZnBr Me N N2BF4 L N H M O COOMe O NaOMe H o MeOH/BF3 NaOH, t PCC P Q O C13G15NO C13H13NO C14H13NO Me OMe N H T a) Vẽ (khơng cần giải thích) cấu tạo chất O, P Q b) Đề xuất chế phản ứng chuyển hóa L thành M Hướng dẫn a) Vẽ (khơng cần giải thích) cấu tạo chất O, P Q HO Me Me OHC O O N H N O N O H O O H Q P b) Đề xuất chế phản ứng chuyển hóa L thành M (Phương pháp Ficher cải tiến): ZnBr cv [3.3] N N N N N N L H H Me NH NH2 NH2 N Me N N N Bài 19 HSG QG 2019 (5S, 9S)-5,9-dimetylpentadecan (D) sex-pheromon, chất dẫn dụ bướm đêm (Leucoptera coffeella gây tác hại đến cà phê) Chất D tổng hợp từ isopulegol theo sơ đồ sau: B2H6 H2O 2/NaOH OH D1 NaH BnBr D2 PCC MeOH m-CPBA D3 D5 D4 H 2SO4 (C17H24O 2) NaHCO S D7 TsCl pyridin D8 n-BuMgBr D9 Li2CuCl4 (C H O) 21 36 H2/Pd MsCl D10 pyridin D11 n-PrMgBr Li2CuCl4 S D Vẽ (khơng cần giải thích) cấu trúc chất từ D1 đến D11 TsCl LiAlH4 D7 D6 pyridin C17H28O Hướng dẫn B2H6 NaH H2O2/NaOH OH BnBr H OH D1 H2SO4 OH O H OBn O O NaHCO3 OBn D3 (C17H24O 2) D2 O MeOH H m-CPBA PCC OH D4 H OBn O OMe TsCl pyridin D5 pyridin OTs OBn OTs OH TsCl OMe LiAlH4 OBn D7 (C17H28O2) OBn D6 OBn D8 S n-BuMgBr Li2CuCl4 D9 (C21H36O) Li2CuCl4 D10 S OMs OH OBn n-PrMgBr MsCl pyridin H2/Pd D11 D (5S, 9S)-5,9-dimetylpentadecan Bài 20 HSG QG 2020 Đề xuất chế hình thành sản phẩm trình Hướng dẫn ... chun đề: "Tóm tắt lý thuyết tập phản ứng chuyển vị hóa hữu cơ" II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Chun đề tơi có hai mục đích chủ yếu sau: Thứ nhất, tơi tóm tắt vấn đề lý thuyết phản ứng chuyển vị hóa hữu. .. hết phản ứng chuyển vị xúc tác axit cơng nhóm X vào vịng thơm có tính cách phản ứng thể electrophin Ta gọi phản ứng chuyển vị electrophin vào vòng thơm Những phản ứng chuyển vị nucleophin vào... học sinh THPT Chuyên thi học sinh giỏi Quốc gia Vì vậy, nội dung chuyên đề đề cập đến vấn đề này, cụ thể là: Thứ nhất, chuyên đề tóm tắt lý thuyết loại phản ứng chuyển vị hóa học hữu cơ; phần kiến