TÓM tắt bài GIẢNG cơ CHẾ PHẢN ỨNG hóa hữu cơ 2

TÓM TẮT BÀI GIẢNG CƠ CHẾ PHẢN ỨNG HÓA HỮU CƠ Buổi thứ Chương Phản ứng cộng vào nối đôi C=O Liên kết đôi C=O hợp chất carbonil bao gồm liên kết  liên kết  Liên kết  tạo thành từ vân đạo nguyên tử 2px ôxi vân đạo sp2 carbon, liên kết  tạo thành từ vân đạo 2pz, cịn đơi điện tử p tự ôxy chuyển động vân đạo 2py mặt phẳng vng góc với mặt phẳng liên kết  (đôi điện tử thứ không biểu diễn) Đôi điện tử khơng ảnh hưởng nhiều tính chất hóa học nhóm carbonil mà chủ yếu tham gia vào tương tác liên phân tử (như tạo phức với muối kim loại, phản ứng acid – baz với acid) Do ơxi có độ âm điện lớn carbon nên liên kết  bị phân cực phía ơxi, liên kết đôi C=O carbon mang phần điện tích dương (C có tính dương điện), ơxy mang phần điện tích âm (O có tính âm điện) Các aldehid ceton hợp chất phân cực mạnh Do có phân cực ơxi nên nhóm carbonil nhóm rút điện tử hiệu ứng cảm hiệu ứng cộng hưởng (–I, –R) Do phân bố điện tử khơng nên nhóm carbonil có tâm phản ứng: tâm chịu tác kích thân hạch C tâm chịu tác kích thân điện tử O Nguyên tử ôxi cho phản ứng theo kiểu cho nhận điện tử nên phản ứng xảy nhanh liên kết không bền nên không dẫn đến sản phẩm, phản ứng C thường xảy giai đoạn chậm phản ứng (giai đoạn tốc định) tạo liên kết bền, tạo sản phẩm phản ứng nên phản ứng C quan trọng Vì phản ứng đặc trưng nhóm carbonil phản ứng cộng thân hạch 1.1 Phản ứng cộng thân hạch nhóm carbonil – Chất thân hạch Chất thân hạch (hay tác chất thân hạch) chất có nguyên tử giàu điện tử mang điện tích âm có khả tương tác với nguyên tử carbon nghèo điện tử chất thân điện tử Chất thân hạch mang điện tích âm ion âm OH①, RO①, NC①, H①, R2N①, carbanion Chất thân hạch không mang điện tích hợp chất chứa dị nguyên tử có đơi điện tử tự H2O, ROH, NH3, amin Đặc trưng cho độ mạnh yếu chất thân hạch tính thân hạch hay lực thân hạch Có nhiều cách xác định lực thân hạch, ta tham khảo phương pháp dựa tỉ lệ điều chỉnh phản ứng SN2 với công thức Swain-Scott lg(k/k0)=s.n, với k k0 số vận tốc với chất thân hạch với nước, s hệ số độ nhậy chất với tác chất (S=1 với chất chuẩn CH3Br), n lực thân hạch chất thân hạch, phản ứng nước, 25OC Kết bảng (McMurry J (2008) Organic Chemistry, 7th Edition, p 494) HS① CN① I① PhNH2 HO① N3 ① Piridin 5,1 5,1 5,0 4,5 4,2 4,0 3,6 Br① PhO① CH3COO① Cl① F① NO3① H2 O 3,5 3,5 2,7 2,7 2,0 1,0 0,0 Như tính thân hạch có điểm tương đồng với tính baz, có nhiều chất thân hạch mạnh đồng thời baz mạnh, EtO①, n-BuLi, PhCOCH2① , ngược lại có nhiều chất thân hạch yếu đồng thời baz yếu, F①, NH3, PhS① Nhưng khơng phải lúc vậy, có baz mạnh tính thân hạch yếu ter-BuO①K+, (iso-Pr)2N①Li , baz yếu chất thân hạch tốt RS① Lực thân hạch phụ thuộc vào phản ứng, có chất thân hạch tốt khơng phụ thuộc vào phản ứng HO①, CN①, RS①, I①, Br① , có chất thân hạch khơng phụ thuộc vào phản ứng H2O, CH3OH, F①, NO3①, SO42① – Độ phản ứng hợp chất carbonil + Độ phản ứng (hoạt tính) hợp chất carbonil với chất thân hạch phụ thuộc vào mật độ điện tử nguyên tử carbon nhóm carbonil: C thiếu điện tử (càng dương điện) độ phản ứng cao Nhóm đẩy điện tử làm giảm hoạt tính, nhóm rút điện tử làm tăng hoạt tính nhóm carbonil (hiệu ứng điện tử) + Các nhóm lớn làm giảm hoạt tính nhóm carbonil (hiệu ứng lập thể) + Nhóm có cộng hưởng với nhóm carbonil làm giảm hoạt tính nhóm carbonil + Ceton vịng có hoạt tính cao ceton mạch hở – Ảnh hưởng môi trường phản ứng Xúc tác acid: proton tác kích vào O làm xuất O điện tích dương, nhóm carbonil phân cực mạnh O, C dương điện, hoạt tính nhóm carbonil tăng Các chất thân hạch thường baz, nhiều chất gốc acid yếu (CN①, NH2① ), nên môi trường acid mạnh phản ứng với proton tạo acid liên hợp acid yếu không phân li, nên khơng có tính thân hạch Mơi trường acid mạnh làm giảm nồng độ chất thân hạch, làm giảm vận tốc phản ứng Acid xúc tác cho phản ứng vùng pH xác định Xúc tác baz: baz làm tăng nồng độ chất thân hạch, làm tăng vận tốc phản ứng C – Quá trình cộng tác chất thân hạch vào nhóm carbonil O 2s 2px 2pz 2pz Phản ứng cộng thân hạch vào nhóm carbonil tương  tác vân đạo phân tử thấp trống (LUMO) nhóm carbonil với vân đạo phân tử cao chứa  điện tử (HOMO) tác chất thân hạch Theo phép  gần thứ nhất, LUMO nhóm carbonil vân đạo *, xen phủ phản liên kết vân đạo 2pz C 2pz O Chất thân hạch tương tác với nhóm n carbonil vân đạo HOMO, xảy tương tác HOMO với 2pz C theo kiểu đồng pha (liên kết)  với 2pz O theo kiểu ngược pha (phản liên kết) Để xen phủ phản liên kết với O nhỏ xen phủ liên kết với C lớn nhất, góc tương tác vào O  khoảng 107 Giá trị tính tốn lý thuyết xác định thực nghiệm C 2py 2pz 2pz 2s 2px C  Theo biểu diễn phản ứng phương pháp cộng hưởng, tương tác tác chất thân hạch (Nu) trình bày dạng dịch chuyển đôi điện tử tự chất thân hạch sang nguyên tử C nhóm carbonil, thành lập liên kết  Nu-C Đơi điện tử  nhóm carbonil dịch chuyển từ nguyên tử C sang nguyên tử O, O có đủ điện tử tầng hóa trị mang điện tích âm Ngun tử C sp2 phẳng chuyển sang C sp3 tứ diện 1.1.1 Phản ứng cộng đơn giản 1.1.1.1 Cộng nước Nước chất thân hạch yếu nên phản ứng cộng nước vào aldehid ceton xảy thuận nghịch cho hidrat hay gem-diol Do có nhóm OH gắn cung carbon nên hợp chất không bền, nằm trạng thái thuận nghịch với chất đầu Trạng thái cân phụ thuộc phần lớn vào cấu tạo hidrat Formaldehid, aldehid ceton có nhóm rút điện tử gần cho hoàn toàn dạng hidrat, acetaldehid cho 58% dạng hidrat, cịn aceton gần khơng cho hidrat Cho aceton trộn với với H2O18 người ta thấy theo thời gian nồng độ aceton chứa O18 tăng dần Đã xảy phản ứng gọi phản ứng trao đổi đồng vị ôxy CH3 CH3 C O CH3 H2O* O*H C CH3 CH3 C O* + H2 O CH3 CH3 OH C O + H2O* CH3 Aceton cho phản ứng trao đổi đồng vị O18 chậm, nhiên phản ứng xảy nhanh nhiều có xúc tác baz acid Xúc tác baz: Dưới tác dụng hidroxid kim loại kiềm, ion hidroxid có tính thân hạch mạnh nước, phản ứng với nhóm carbonil nhanh nước CH3 C O (chaäm) CH3 OH CH3 CH3 O C OH H2O CH3 -HO CH3 OH C OH Xúc tác acid: proton làm tăng hoạt nhóm carbonil, làm phản ứng xảy nhanh CH3 C O H CH3 CH3 C O H CH3 (chaäm) CH3 HOH CH3 OH C OH2 -H OH CH3 C CH3 OH Các aldehid cộng nước khơng cần xúc tác Các nhóm rút điện tử làm phản ứng xảy nhanh gem-diol nhận bền Cloral chất dạng dầu, cho nước nước vào, phản ứng xảy nhanh chóng cho sản phẩm hidrat chất kết tinh Trong cấu tạo sản phẩm hidrat cloral có liên kết hidro nội phân tử làm sản phẩm bền Tương tự, PhCOCOCOPh cho phản ứng cộng nước nhanh sản phẩm hidrat bền Cl H O H O CH Cl Cl H O C O C Ph O H C O Ph 1.1.1.2 Cộng alcol Cũng nước, alcol chất thân hạch yếu nên phản ứng cộng thân hạch alcol xảy khó khăn thuận nghịch 1/ Cộng alcol vào aldehid Alcol cộng vào aldehid cho sản phẩm hemiacetal acetal Xét phản ứng acetaldehid metanol O CH3 CH3 + H OH CH3 R'OH C H OCH3 hemiacetal CH3OH C OCH3 OCH3 H acetal – Hemiacetal Aldehid cộng phân tử alcol cho hemiacetal, cấu không bền, thường tách khỏi hỗn hợp sản phẩm nằm cân với chất đầu Cơ cấu aldehid ảnh hưởng đến tính bền sản phẩm hemiacetal tương tự phản ứng cộng nước, số cân thấp so với phản ứng cộng nước Xúc tác baz acid làm tăng vận tốc phản ứng Trong dung dịch baz, ion alcoxid tạo ra, chất thân hạch mạnh nhiều so với alcol, nên cộng xảy nhanh CH 3OH CH3 + O H CH3O HO + CH3 (chaäm) O CH + H H2 O C O H2O CH3 OCH3 -OH H C OH OCH3 Trong dung dịch acid, proton hoạt hóa nhóm carbonil làm vận tốc phản ứng tăng CH3 CH3 C O H CH3 H + C O H H H CH3 + CH3OH CH3 C O H H C H C O H CH3 OH H O CH3 C OH OCH3 + H H Nếu nồng độ proton cao, alcol bị proton hóa thành ion oxonium làm tính thân hạch, vận tốc phản ứng giảm Các hemiacetal có nhóm rút điện tử có cấu tạo vịng hemiacetal bền, hemiacetal cloral Đường glucoz hemiacetal vịng bền, chuyển đổi dạng và  ngang qua dạng mạch hở – Acetal Trong mơi trường acid mạnh (HCl khí, CaCl2, NH4Cl, HBr, TsOH ) nhựa trao đổi ion H, hemiacetal phản ứng với phân tử alcol cho acetal Hemiacetal bị proton hóa thành ion hidroxonium, ion phân tử nước thành ion metiloxonium Ion bền cộng hưởng với O ion chìa khóa điều chế acetal Sự cộng phân tử alcol vào ion metiloxonium cho acid liên hợp acetal Để cân chuyển dịch sang phải người ta dùng lượng thừa lớn alcol cất loại nước khỏi hỗn hợp phản ứng CH3 H C OH H CH3 H OCH3 CH3CH=OCH3 + CH3OH C OH2 OCH3 -H2O (chaäm) H CH3 H C CH3CH=OCH3 CH3CH-O-CH3 ion metiloxonium OCH3 OCH3 H CH3 H C OCH3 OCH3 Các acetal hợp chất bền, lập sau trung hịa hỗn hợp phản ứng, tinh chế Acetal dễ dàng bị thủy phân dung dịch acid loãng thành aldehid ban đầu Cơ chế thủy phân dung dịch acid tương đương với chế tạo acetal với thứ tự ngược lại 2/ Cộng alcol vào ceton Ceton cho phản ứng cộng alcol tạo sản phẩm hemicetal cetal Do ceton có hoạt tính với tác kích thân hạch aldehid nên cộng alcol khó khăn nhiều Cetal điều chế phản ứng ceton với ortoester acid formic (ortoformiat alkil), thêm vài giọt acid sulfuric đậm đặc R1 C O R2 OR3 H C OR3 OR3 + R1 H2 SO4 C R2 OR3 OR3 HCOOR3 + Cetal dễ dàng bị thủy phân dung dịch acid loãng thành ceton ban đầu, chế thủy phân cetal tương tự thủy phân acetal 3/ Ứng dụng Acetal cetal bền môi trường baz, đung với dung dịch acid loãng cho trở lại hợp chất carbonil ban đầu Người ta ứng dụng đặc điểm để bảo vệ nhóm carbonil Các aldehid ceton có mang nhóm rút điện tử dễ dàng cho hemiacetal hemicetal, tất khó khăn tạo thành acetal cetal 1.1.1.3 Cộng tiol Tiol có tính thân hạch cao alcol S có bán kính ngun tử lớn tính âm điện nhỏ hơn, khả cho điện tử lớn O Tiol acid alcol nên đễ dàng cho ion tiolat RS① bền hơn, phản ứng cộng tiol xảy dễ dàng nhanh phản ứng cộng alcol Aldehid ceton cộng dễ dàng tiol cho hemitioacetal hemitiocetal, có mặt acid phản ứng tiếp đến tioacetal tiocetal R H R1 R2 O + R'SH O + R'SH R C H R1 C R2 OH H R'SH SR' OH H R'SH SR' R H R1 R2 C C SR' SR' SR' SR' Tioacetal tiocetal bền acetal cetal acid, nên người ta không dùng tioacetal tiocetal để bảo vệ nhóm carbonil Để thủy phân tioacetal tiocetal thành aldehid ceton người ta dùng dung dịch HgCl2, ion Hg2 loại phân tử tiol tạo thành để không cho tạo trở lại tioacetal tiocetal R1 R2 C SR' SR' R1 + H2O + HgCl2 O R2 + Hg(SR')2 + 2HCl Tioacetal tiocetal dùng tổng hợp hữu để chuyển aldehid ceton thành hidrocarbon R1 R2 O + HSCH2CH2SH R1 BF3 -H2O R2 C S S H2 Ni Raney R1 R2 CH2 1.1.1.4 Cộng bisulfit natri Các aldehid, metilceton ceton vòng không bị chướng ngại lập thể dễ dàng cho phản ứng với dung dịch bisulfit natri Ion bisulfit tác nhân thân hạch tốt, đễ dàng cộng vào liên kết đôi C=O Sản phẩm hợp chất cộng bisulfit không tan lượng thừa dung dịch bão hịa bisulfit, lọc kết tinh dễ dàng CH3 CH3 O O + S O Na O H CH3 CH3 C O Na CH3 SO3H CH3 C OH SO3Na Hợp chất cộng bisulfit bị thủy phân dễ dàng môi trường acid baz, cho trở lại hợp chất carbonil ban đầu Thường aldehid tái tạo môi trường acid, ceton môi trường baz Những aldehid, metilceton vài ceton vòng cho phản ứng dễ dàng; aldehid, ceton chướng ngại lập thể, ceton thơm không cho phản ứng 1.1.1.5 Cộng acid cianhidric HCN cộng vào liên kết đôi C=O cho sản phẩm cianohidrin R1 R2 O CN + CH3 (chaäm) CH3 C O H CN CH3 CH3 CN C OH + CN CN Phản ứng xảy chậm HCN acid yếu, dung dịch phân li ion cianur Khi thêm lượng nhỏ baz vận tốc phản ứng tăng mạnh, nồng độ CN① tăng mạnh Để hoàn tất phản ứng cần có mặt proton Do phản ứng thường thực với lượng dư muối ciarur kim loại kiềm có mặt vết acid mạnh Phản ứng xảy hoàn toàn với aldehid thấp, với ceton đơn giản ceton vịng cho hiệu suất trung bình, ceton thơm béo cho hiệu suất thấp, ceton thơm không cho phản ứng, benzaldehid cho phản ứng cạnh tranh với ngưng tụ benzoin, aldehid tiếp cách cạnh tranh với phản ứng cộng 1,4 Bài tập So sánh hoạt tính với tác chất thân hạch aldehid ceton sau a/ CH3COCH3 CH3COCCl3 b/ CH3COCH3 CH3COOCH3 c/ CH3COCH3 CH3COC(CH3)3 d/ Ciclohexanon, ciclopentanon ciclobutanon e/ CH3COCH3 (CH3)3CCOCH3 f/ Aceton, acetophenon, benzaldehid benzophenon Hằng số cân phản ứng cộng nước formaldehid, cloral ciclopropanon có giá trị lớn Giải thích So sánh vận tốc phản ứng trao đổi đồng vị ôxy hợp chất sau O a/ O F F b/ O O C CH C H c/ CH3CH2CHO, (CH3)2CHCHO, (CH3)3CCHO d/ PhCOCH3, PhCOCF3, PhCOCOCH3 e/ HCHO, CH3CHO, CH3CH2CHO f/ CH3COCH3, FCH2COCH3, F2CHCOCH3, F3CCOCH3 Cloral phản ứng nhanh với metanol sản phẩm hemiacetal, khó cho sản phẩm acetal với metanol Giải thích Viết sản phẩm phản ứng sau So sánh phản ứng với HCN HCHO, CH3CHO, (CH3)2CO, PhCHO, PhCOCF3 Buổi thứ hai 1.1.2 Phản ứng cộng phức tạp Sự cộng chất thân hạch vào nhóm carbonil kèm theo tách loại phân tử (thường nước) gọi phản ứng cộng phức tạp 1.1.2.1 Cộng dẫn xuất amoniac Amoniac dẫn xuất nguyên tử H amoniac cộng vào nhóm carbonil tạo liên kết đơi C=N R1 R2 C O R1 H2N–Z + R2 C N Z + H2O với Z=H (amoniac), R (amin bậc 1), OH (hidroxilamin), NH2 (hidrazin), NHPh (phenilhidrazin), NHCONH2 (semicarbazid) Amoniac cho sản phẩm khơng bền thường bị polimer hóa Các amin bậc cho phản ứng cộng vào nhóm carbonil aldehid ceton tạo sản phẩm imin enamin Amin bậc cộng vào aldehid ceton cho sản phẩm chứa nối đôi C=N gọi imin (aldimin, cetimin) hay gọi baz Schiff Phản ứng xảy có mặt vết acid Trong mơi trường có pH thấp cao, phản ứng xảy với hiệu suất không cao Phản ứng thuận lợi vùng pH khoảng 4-5 R1 R2 C O + R1 H2N–R3 (chaäm) R2 C NH2–R3 R1 O R2 C NH–R3 OH H R1 R2 H C N R3 R1 R2 H C N R3 H2O R1 R2 C NH–R3 OH2 Amin cộng thân hạch vào nhóm carbonil cho trung gian tứ diện lưỡng ion Sự trao đổi proton nội phân tử cho aninoalcol Trong mơi trường phản ứng có proton xảy proton hóa nhóm OH aminoalcol thành nhóm xuất tốt H2O.Tách loại phân tử nước cho ion iminium, loại proton cho sản phẩm imin có cấu hình E Z Imin dãy béo khơng bền, có hệ thơm cộng hưởng với liên kết đơi C=N imin bền Phản ứng xảy có mặt H, nồng độ H cao có proton hóa amin thành ion aminium khơng có tính thân hạch Nếu nồng độ H thấp, aminoalcol tách OH để thành ion iminium Có thể dùng acid yếu acid acetic Amin bậc cộng thân hạch vào nhóm carbonil cho trung gian aminoalcol (hemiaminal) Nếu hợp chất carbonil ban đầu khơng có ngun tử  mơi trường acid có tách loại nhóm OH dạng phân tử nước cho ion iminium phân tử amin cộng vào ion iminium cho aminal R' R" + C O R' HNR2 R" C R' NHR2 C NR2 R" OH hemiaminal O H R' NR2 C R' HNR2 NR2 R" aminal R" H2O C NR2 R' R" C NR2 OH2 Nếu hợp chất carbonil ban đầu có chứa ngun tử H hemiaminal loại phân tử nước môi trường acid với tham gia H thành enamin R' C NR2 H R"CH2 OH hemiaminal R' R"CH NR2 -H3O C OH2 H R' C NR2 R"CH enamin Amin bậc cộng thân hạch vào nhóm carbonil cho muối hidroxiamonium R' R" C O + R' NR3 R" C O HCl R' R" NR3 C OH NR3 Cl 1.1.2.2 Cộng hidrur Hidrur nguyên tử hidro giàu điện tử ion hidrur Ion hidrur H① coi anion acid H2, mà acid H2 coi acid yếu, nên ion H① baz mạnh, đồng thời chất thân hạch mạnh Các phản ứng cộng hidrur vào nhóm carbonil phản ứng chiều Hidrur phản ứng dạng ion hidrur dịch chuyển hidrur liên phân tử nội phân tử 1/ Phản ứng khử hidrur kim loại Hidrur kim loại nguồn cung cấp ion hidrur Muối hidrur đơn giản (NaH, LiH, BH3, AlH3 ) không bền nên người ta thường dùng muối phức (NaBH4, LiAlH4 ) Độ phản ứng hidrur kim loại khác LiAlH4 có hoạt tính khử mạnh, khử aldehid ceton, acid carboxilic chuyển hóa chất Ngồi LiAlH4 cịn khử H hoạt động, nên phản ứng với LiAlH4 phải thực dung môi trơ khan (dietil eter, THF, dioxan ) NaBH4 có tính khử yếu, khử aldehid ceton, thực phản ứng dung mơi có nhóm OH (nước, alcol ) – LiAlH4 khử fornaldehid thành metanol, aldehid ceton thành alcol bậc Trong dung môi trơ khan, LiAlH4 phân ly thành Li AlH4① AlH4① cho C carbonil ion H①, AlH3 tạo liên kết với O carbonil Tiếp theo ion hidrur AlH3 cộng vào nhóm carbonil khác cho phức tetraalcoxid nhôm Sau phản ứng cho thêm nước alcol để hoàn tất phản ứng Như sản phẩm alcol tạo thành có nguyên tử H từ AlH4①, nguyên tử H lại từ nước alcol thêm vào sau phản ứng R2C H O AlH3 AlH4 R2C OAlH3 3R2C=O R2C O H H Al H2O (R'OH) R2C OH H LiAlH4 khử acid carboxilic chuyển hóa chất (ester, anhidrid acid, halogenur acid) thành alcol bậc Với acid carboxilic, lượng LiAlH4 chuyển acid thành muối carboxilat Sự khử ion carboxilat cho trung gian aldehid, môi trường phản ứng bị khử tiếp đến alcol bậc R C LiAlH4 O R C OH O Li R C H + O Li H2 + O Li AlH3 O O AlH3 R C R C O AlH2 H AlH2 O H + AlH2 O + Li Với chuyển hóa chất acid carboxilic (X=OR, OCOR, halogen), ban đầu chất thân hạch AlH4① tác kích nhóm carbonil cho trung gian chứa O① Do nhóm X① nhóm xuất tốt nên tương tác đẩy O① làm tách loại X①, cho trung gian aldehid Trong môi trường phản ứng có LiAlH4, aldehid bị khử, sau thêm nước alcol chuyển thành alcol bậc X RC H X AlH4 O RC O -X RC=O H H AlH3 LiAlH4 H2O (R'OH) RCH OH H Với amid nitril, khử LiNaH4 cho amin bậc Trong khử amid, nhóm NR2 nhóm xuất nên trung gian carbon tứ diện khơng có tạo trung gian aldehid chuyển hóa chất khác, mà có tách loại O để tạo sản phẩm amin bậc (hoặc bậc amid thế) NR2 R'C O H NR2 AlH3 R'C OAlH2 -AlH2O H R'CH2NR2 H H AlH2 R'C NR2 R=H nhóm alkil Nitril bị khử liên kết , cho amin bậc RC N H AlH3 AlH4 H RC AlH3 N AlH3 AlH4 H RCH2 N AlH3 AlH3 H2O RCH2NH2 –NaBH4 chất khử yếu nên khử aldehid ceton thành alcol Đây chất khử chọn lọc dùng để khử nhóm carbonil lập có mặt nhóm có liên kết  khác Có thể dùng xúc tác acid Lewis 2/ Phản ứng Meerwein-Pondorf-Verley Phản ứng Meerwein-Pondorf-Verley khử aldehid ceton muối nhôm alcol bậc Muối nhơm alcol bậc bậc làm nguồn cung cấp hidrur để cộng thân hạch vào nhóm carbonil Ta xét khử ceton muối nhôm isopropoxid R R' R C O + R' i Al(OPr )3 i O C OPr Al C H3C Al + H O C H3C CH3 i OPr O C R' i OPr O H R i OPr CH3 HCl R R' CH OH + + AlCl3 i Pr OH Nhơm tương tác với O nhóm carbonil acid Lewis, làm tăng hoạt nhóm carbonil, đồng thời đẩy điện tử O làm H nhóm isopropoxil giàu điện tử đóng vai trị hidrur Tại trạng thái chuyển tiếp có dịch chuyển hidrur sang C carbonil, nhóm carbonil bị khử thành nhóm alcoxid Thủy phân muối nhơm dung dịch acid lỗng cho sản phẩm alcol Nếu thực phản ứng dung môi alcol isopropil, alcoxid tạo thành phản ứng với alcol isopropil cho alcol sản phẩm nhôm isopropoxid ban đầu R R' O C i i OPr Al R Pr OH i R' OPr H CH OH i Al(OPr )3 + Như coi phản ứng hidrur dịch chuyển từ alcol isopropil nhôm isopropoxid xúc tác Thực tế người ta tiến hành phản ứng lượng thừa alcol isopropil làm dung môi lượng nhỏ nhôm isopropoxid Phản ứng xảy thuận nghịch, để dịch chuyển cân sang bên phải người ta cất loại aceton khỏi hỗn hợp phản ứng R R' C O + i R i PrOH Al(OPr )3 C R' OH H3C + H H3C C O Sự dịch chuyển hidrur xảy trạng thái chuyển tiếp vòng Điều khẳng định phản ứng với (Me2CDO)3Al có tạo thành sản phẩm R2CDOH Alcoxid nhơm hợp chất cộng hóa trị nên hidrur dịch chuyển đến nhóm carbonil mà khơng đến nhóm khác trường hợp phản ứng ion hidrur Bằng phản ứng người ta khử chọn lọc nhóm carbonil lập có mặt nhóm dễ bị hidro hóa khác Nếu ceton có nhóm cồng kềnh nhơm alcoxid có nhóm kích thước khác Al tạo liên kết với O từ phía chướng ngại lập thể Do phản ứng có tính chọn lọc lập thể Ta xem thí dụ OR RO Al O C Al(OR)2 H H3 C O H C Pri (S) O _MeCOPri C H3 C i H3 C Pr C O C CH3 + Al(OR)2 O CH3 H H3 C C H (R) OR RO O OH Al C H CH3 10 O C _MeCOPri i H3C Pr Al(OR)2 O C H3 C OH H C H H3C (S) Nếu ester ban đầu có H, phản ứng khơng xảy với baz không đủ mạnh EtONa Nếu dùng baz mạnh Na triphenilmetil, phản ứng xảy Có thể giai đoạn deproton hóa thành enolat xảy hồn tồn nên đẩy cân sang phải, baz mạnh đủ tạo carbanion H nhóm ceton H3C Ph3C Na CHCH2OOEt C Et2O H3C CH3 H3C H3C C C C O CH3 O OEt CH3 H3C H3O CHCOCCOOEt H3C CH3 Như có khác ngưng tụ Claisen ngưng tụ aldol: O① ngưng tụ Claisen tạo liên kết  với C có tách loại nhóm alcoxil, cịn ngưng tụ aldol nhận proton mơi trường để thành OH Ngưng tụ Claisen xảy ester khác nhau, gọi ngưng tụ Claisen tréo Bình thường ester có nguyên tử H linh động tương tự nhau, sản phẩm nhận Nếu ester khơng có H dung dịch baz, ester thứ hai có H đổ chậm vào khuấy đều, ta nhận sản phẩm ngưng tụ + PhCOOEt CH3COOEt có sẵn H 3O EtONa + PhCOCH2COOEt EtOH cho chậm Nếu ester khơng có H có nhóm carbonil hoạt tính mạnh phản ứng cho sản phẩm + HCOOEt CH3COOEt H 3O EtONa HCOCH2COOEt + EtOH 1.2.8 Phản ứng Dieckman Phản ứng Dieckman phản ứng ngưng tụ Claisen nội phân tử 1,6- 1,7-diester, cho sản phẩm -cetoester vòng Cơ chế phản ứng tương tự ngưng tụ Claisen Phản ứng có đặc điểm tương tự ngưng tụ Claisen O C O OEt H 2C C C EtO OEt O C - EtOH O C OEt HC OEt C OEt C OEt O O - OEt O O O COOEt H 3O COOEt EtO COOEt - EtOH 1.2.9 Phản ứng Stobbe Phản ứng Stobbe ngưng tụ aldol aldehid ceton với enolat tạo thành từ dialkil succinat, cho monoester acid -alkiliden- hay -arilidensuccinic R COOEt O R' + COOEt ButO H3O 32 R R' COOEt COOH Dưới tác dụng baz, dialkil succinat loại proton thành enolat Cộng aldol ion enolat vào nhóm carbonil aldehid ceton cho trung gian ion alcoxid, đóng vịng cho lacton Sự đóng vịng lacton làm cân dịch chuyển sang chiều thuận Mở vòng lacton tác dụng baz acid hóa cho sản phẩm dẫn xuất monoester acid succinic R tBuO O H t-BuO OEt COOEt O O R' OEt - t-BuOH COOEt R RR'CO CH2 R' O COOEt C O OEt COOEt COOEt R R EtO R' R - EtO R' - t-BuOH O O COOEt R' O O O O OEt COOEt R COOEt H R R' R' O COOH O Các ceton có nhóm lớn khơng cho phản ứng ngưng tụ aldol khác, cho ngưng tụ theo Stobbe Điều giải thích ưu tiên tạo thành ion carboxilat từ lacton 1.2.10 Phản ứng Darzens Phản ứng Darzen ngưng tụ aldehid hay ceton với enolat từ hợp chất có nhóm halometilen hoạt động, cho sản phẩm -epoxiester hay ester glicidic R1 R3 O + X - EtOH R2 O R1 EtO R3 R2 COOEt COOEt Baz thường dùng alcoxid kim loại, dung dịch kiềm Dưới tác dụng baz, hợp chất halometilen hoạt động tách proton, cho enolat Enolat cộng thân hạch vào aldehid hay ceton, trung gian cộng aldol có phản ứng thân hạch nội phân tử C mang X Kết có đóng vịng epoxid EtO O H R OEt X R1 EtO X O O R2 R3 R1 O R3 R2 X COOEt -X R1 R2 O R3 COOEt Phản ứng có giai đoạn ngưng tụ aldol thân hạch nội phân tử đóng vịng Hóa học lập thể sản phẩm quy định tương quan vận tốc giai đoạn Nếu giai đoạn 33 giai đoạn chậm, trung gian cộng aldol nằm trạng thái cân với chất đầu Khi trung gian cộng aldol bền nhiều hơn, sản phẩm từ trung gian nhiều Ta xét phản ứng benzaldehid với etil 2-cloro-2-phenilacetat Trung gian bền trung gian có nhóm lớn vị trí đối lệch PhCHO + Ph H ButO PhCHCOOEt Cl Ph Ph COOEt O Cl H Cl Ph Ph H Ph COOEt H Ph Ph COOEt O O 75% O COOEt 25% Những yếu tố làm giảm vận tốc giai đoạn (nhóm lớn, dung môi không phân cực), làm giai đoạn giai đoạn chậm, thành phần sản phẩm xác định vận tốc tạo thành trung gian aldol Phản ứng ngưng tụ Darzens có ứng dụng rộng rãi, ngồi -haloester cịn sử dụng cho nhiều hợp chất -halogennitril, -halogentioeter, -halolacton 1.2.11 Phản ứng Knoevenagel Phản ứng Knoevenagel ngưng tụ aldehid hay ceton với hợp chất có nhóm metilen tăng hoạt ester malonic, -cetoester, ester cianoacetic , có mặt baz hữu yếu, thường amin bậc 2, hay amoniac muối amonium, vết acid, cho sản phẩm dẫn xuất -không no R X O R' + R X R' Y baz H2C Y X Y nhóm CN, COR, COAr, COOH, COOR, CONHR, CONHAr Ta xét phản ứng với xúc tác amin bậc Dưới tác dụng tính baz, amin bậc tách H nhóm metilen tăng hoạt, cho carbanion (enolat) Mặt khác, amin bậc tương tác với aldehid ceton có mặt vết acid cho ion iminium Carbanion cộng thân hạch vào iminium, tách amin bậc ra, cho sản phẩm không no 34 H3C COOEt + O NH H3C H2C H3C COOEt H3C COOEt COOEt COOEt + H2C COOEt NH + HC COOEt NH2 COOEt CH3 CH3 NH H3C H3C O CH3 H3C H H N N H3C O N - H 3O OH H3C ion iminium H3C COOEt + N H3C H COOEt H3C COOEt + HC H3C COOEt H3C N COOEt H3C NH COOEt Đây phản ứng ngưng tụ aldol đặc biệt với hợp chất có nhóm metilen hoạt động Do H nhóm metilen có tính acid cao nên baz dùng cho phản ứng yếu nhiều so với ngưng tụ aldol khác Sự cộng aldol xảy enolat với iminium, khơng phải với nhóm carbonil Ion iminium có hoạt tính với chất thân hạch cao nhóm carbonil Sản phẩm có cấu cộng hưởng tồn phân tử nên bền, kéo cân bên phải Hợp chất có nhóm metilen tăng hoạt mạnh với X Y CN, COOR phản ứng với aldehid ceton dây thẳng, hợp chất có nhóm metilen hoạt động hươn ceton, hợp chất nitro phản ứng với aldehid thơm PhCHO CH3CH2NO2 + RNH2 / EtOH NO2 PhCH CH3 Nếu phản ứng tiến hành piridin, ngưng tụ aldehid hay ceton với dẫn xuất acid malonic kèm theo tách nhóm carboxil, cho sản phẩm giống ngưng tụ Perkin, hiệu suất thường cao Phản ứng gọi phản ứng Doebner Với aldehid dây thẳng, phản ứng Doebner piridin cho sản phẩm -không no, trietanolamincho sản phẩm -không no Ở 100OC decarboxil hóa xảy liên hợp với tách nhóm xuất piperidinium O O H NH COOH H 100OC + COOH 35 NH + CO2 1.2.12 Phản ứng Mannich Phản ứng Mannich phản ứng hợp chất carbonil enol hóa mơi trường acid với aldehid (thường dùng formaldehid) amin bậc hay hay amoniac (thường dùng amin bậc 2), xúc tác vết acid HCl, cho sản phẩm -dialkilaminoalkilceton (thường làdialkilaminometilceton), thường gọi baz Mannich CH3COCH3 HCHO + + C2H5 HCl (C2H5)2NH CH3COCH2CH2N C2H5 baz Mannich C2H5 H C2H5 NH C2H5 NH H OH H3C CH3 OH C2H5 H O N C2H5 H H3C HCl H C2H5 CH2 H2C C2H5 H3C H CH2 H O N OH2 H NEt2 H C2H5 CH2 NEt2 O Ceton không đối xứng phản ứng dạng enol bền, enol có nhiều nhóm alkil O O CH3 + + Me NH HCHO CH3 HCl OH CH2 NMe2 Tuy nhiên amin có nhóm cồng kềnh dung mơi không proton cho phản ứng vào C trống trải CH3CH2CCH3 + + (i-Pr)2NH2 Cl HCHO MeCN Pri CH3CH2CCH2CH2N O O Pri Phản ứng Mannich thuận lợi cần đưa thêm 1C vào mạch mà phản ứng khác cho hỗn hợp phức tạp (như aldol tréo với formaldehid cho phản ứng nhiều lần kết thúc phản ứng Cannizzaro) 1.2.13 Phản ứng Wittig Phản ứng Wittig phản ứng aldehid ceton với ilur phosphor, cho sản phẩm alcen R1 R3 C R2 O + Ph C R4 P R1 R3 + Ph R2 Ph R4 Ph3PO Ilur phosphor, hợp chất có chứa C①, tác kích thân hạch lên nhóm carbonil, cho trung gian betain lưỡng ion, cho vòng 4, mở vòng cho alcen Thường nhận đồng phân trans nhiều 36 R3 R3 Ph C R4 Ph P C R4 OH Ph P R1 R1 Ph O R2 R1 O R2 R3 Ph Ph Ph P R4 Ph O R2 R3 P R4 Betain O P Ph Ph Ph R1 R3 R2 R4 + Ilur phosphor điều chế từ halogenur alkil triphenilphosphin cho muối phosphonium, sau loại proton baz mạnh R1 Ph CH R2 X Ph Ph Ph + P R1 Ph Ph Ph CH P Ph X baz Ph R2 R1 Ph C R2 P Ph Ph Bài tập Cho 4-metil-4-hidroxi-2-pentanon vào dung dịch kiềm, sau thời gian thấy có aceton Giải thích Viết phản ứng ngưng tụ aldol xúc tác baz chất đây, trường hợp nhận sản phẩm cộng aldol? a/ 2-Metilpropanal b/ Acetophenon c/ Ciclopentanon d/ (R)-2-Metilbutanal Khi ngưng tụ aldol dung dịch acetaldehid nồng độ cao D2O/OD① nhận sản phẩm chứa liên kết C-D Nếu dùng dung dịch acetaldehid lỗng D2O/OD① số liên kết C-D tăng đáng kể Mặt khác ngưng tụ aldol dung dịch aceton D2O/OD① nồng độ thấy sản phẩm chứa nhiều D so với trường hợp acetaldehid, D tham gia vào aceton nhanh phản ứng ngưng tụ Giải thích trường hợp Phản ứng Claisen – Schmidt thường cho sản phẩm trans-alcen Sản phẩm xác định cấu trạng giai đoạn tách nước Viết cấu trạng giai đoạn tách nước phản ứng benzaldehid với isobutilmetilceton xúc tác baz Tại nói: "Trạng thái chuyển tiếp vịng dạng ghế giải thích chọn lọc lập thể phản ứng, sản phẩm nhận chủ yếu hỗn hợp tiêu triền loại đồng phân syn anti" Hãy vẽ vị trí phản ứng để thấy rõ trạng thái chuyển tiếp bền loại đồng phân tạo thành nhiều Tại phản ứng sản phẩm anti tạo thành nhiều hơn? 37 O Li O OH O H Ph PhCHO + OH H Ph + 16% 84% Phản ứng Perkin sử dụng xúc tác muối carboxilat anhidrid tương ứng Nếu sử dụng muối acid khác với anhidrid acid phản ứng xảy nào? Phản ứng Mannich thường tiến hành với formaldehid amin bậc với amin bậc amoniac phản ứng thường phức tạp Hãy giải thích việc sử dụng amin bậc phản ứng sau Me N CH2COOMe CHO + + NH2CH3 C COOMe O CH2COOMe CHO MeOOC O Phản ứng Wittig thuận lợi việc tạo liên kết C=C Nhưng tác chất Wittig số trường hợp tương tác với hợp chất carbonil, hợp chất khơng phản ứng với ceton, cịn hợp chất khơng phản ứng với aldehid Giải thích O Ph3P CH Ph Ph3P C H C Ph 10 Viết phản ứng sau EtONa a/ CH3CH2COCH3 b/ CH3CH2COCH3 c/ HCHO + CH3CH2CHO d/ HCHO + CH3COCH3 e/ CH3COCH3 f/ EtOOC(CH2)5CH(CH3)COOEt g/ HCOOCH3 h/ CH3COCH2CH2CH2CH2COCH3 + + HCl CH3COOEt NaOH KOH EtONa H 3O EtONa H 3O H 3O MeONa CH3CH2CH2COOCH3 EtONa 38 H 3O Buổi thứ năm 1.2.14 Phản ứng ngưng tụ benzoin Phản ứng ngưng tụ benzoin ngưng tụ mol aldehid thơm dị vịng có mặt ion cianur, cho sản phẩm -hidroxiceton thơm, gọi benzoin KCN PHCHO Ph EtOH C CH O OH Ph bezoin Người ta nhận thấy tạo thành cianohidrin nhanh ngưng tụ.Vận tốc phản ứng phụ thuộc bậc vào nồng độ aldehid bậc vào nồng độ ion cianur Phản ứng bắt đầu cộng thân hạch ion cianur vào aldehid, trao đổi proton nội phân tử cho carbanion chất thân hạch mạnh Carbanion cộng thân hạch vào nhóm carbonil phân tử aldehid thứ cho trung gian ion alcoxid, O① đẩy điện tử làm nhóm xuất CN đi, cho sản phẩm benzoin Ph C O CN + Ph C N C O Ph C N C OH H H O cham Ph C H C O OH - CN Ph Ph CN H C C O OH Ph Ph Ph CN H C C O O C H Ph H Xúc tác cianur phù hợp cho phản ứng đáp ứng yêu cầu phản ứng Đó chất thân hạch tốt để phản ứng xảy dễ dàng, nhóm rút điện tử tốt để làm linh động H cho phản ứng xảy làm bền ion carbanion tạo thành, nhóm xuất tốt để phản ứng xảy Về sau người ta tìm xúc tác khác tốt cho phản ứng ion tiazolium R H Me N R = PhCH2, Alkil 12C X S X = Cl, Br, I CH2CH2OH Tiazolium tác dụng baz nhẹ H cho carbanion, cộng thân hạch vào C=O aldehid Trung gian tạo thành trao đổi proton nội phân tử, cho carbanion bền hóa cộng hưởng với vòng tiazol Sự cộng thân hạch carbanion vào phân tử aldehid thứ 2, tách tiazolium cho sản phẩm ngưng tụ Xúc tác tiazolium tỏ tốt cianur xúc tác cho phản ứng với aldehid dây thẳng R thường dùng gốc dodecil để ion tiazolium tan dung môi hữu H C N S có tính linh động cao (pKa ~ 10) nên môi trường baz nhẹ amin bậc dễ dàng tách dạng proton, cho carbanion bền Sự cộng thân hạch vào 39 aldehid thứ cho trung gian có H linh động (pKa ~ 10), dễ dàng cho carbonium bền Phản ứng thực không cần đun, dùng điều kiện xúc tác chuyển pha O R H R' N baz S R' N RCH S R' O CH N S -H Me Me CH2CH2OH R R'N S OH + Me CH2CH2OH OH O C CHR OH R RCHO R' N S R' CH2CH2OH Me CH2CH2OH C N RCOCHR Me CH2CH2OH S Me CH2CH2OH Ngưng tụ aldehid khác gọi ngưng tụ benzoin tréo, cho sản phẩm Trong ngưng tụ benzoin với xúc tác cianur, aldehid thơm có nhóm đẩy điện tử 4(dimethylamino)benzaldehid không cho phản ứng Nếu thêm aldehid thơm khác benzaldehid, ngưng tụ benzoin tréo xảy Me Me N CHO + CN CHO Me N Me C CH O OH (86%) Đúng phản ứng cho sản phẩm 1, chất thân hạch CN① tác kích vào nhóm carbonil benzaldehid (chứ khơng phải 4-(dimethylamino)benzaldehid, sao?) bắt đầu phản ứng Sản phẩm tạo thành Sự hỗ biến qua endiol làm xuất sản phẩm Sản phẩm trạng thái cân bằng, sản phẩm bền (tại sao?), sản phẩm chuyển gần hoàn toàn sang sản phẩm Me Me N Me CH C OH O N Me C CH O OH C C OH OH 1.3 Phản ứng nhóm carbonil tiếp cách, 1.3.1 Đại cương Các hợp chất chứa hai nối đôi C=C C=O thường có tính chất đặc trưng nhóm Tại nối đôi C=C đặc trưng phản ứng cộng thân điện tử acid, halogen, hidrogen hóa, 40 hidroxil hóa Tại nối đôi C=O phản ứng cộng thân hạch Với hợp chất carbonil tiếp cách chờ đợi loại phản ứng Tuy nhiên tính chất nhóm hợp chất có khác biệt so với nối C=C C=O cô lập Điều giải thích cộng hưởng nhóm carbonil tiếp cách C C C O C C C O Trên công thức cộng hưởng ta thấy tâm chịu tác kích thân điện tử nằm O, tâm chịu tác kích thân hạch nằm C Như nhóm carbonil tiếp cách cho phản ứng cộng thân điện tử lẫn thân hạch Nhưng cộng vào hệ cộng hưởng nên đặc trưng cộng 1,4 Phản ứng cộng thân điện tử Nhóm C=O rút điện tử làm giảm mật độ điện tử nhóm C=C, làm giảm độ phản ứng, đồng thời định hướng cộng tác chất thân điện tử: H tác kích vào C, nhóm điện tích âm tác kích vào C Phản ứng bắt đầu tác kích H vào O, lấy điện tử hệ, làm phần lại hệ mang điện tích dương Phần điện tích âm tác kích vào C bìa hệ cho sản phẩm enol, hỗ biến thành ceton Sản phẩm nhận dường cộng vào nối đôi C=C, chế phản ứng cho thấy xảy cộng 1,4 Sự cộng HCl, HBr, H2O/H, CH3OH/H theo kiểu 1,4 C C C O H C C C OH Z C C C OH C C C O Z H Z Phân tử Cl2, Br2 CCl4 cộng vào nhóm carbonil theo kiểu 1,2 vào nối đơi C=C Cộng thân hạch Công thức cộng hưởng cho thấy tâm chịu tác kích thân hạch nhóm carbonil C Tác chất thân hạch tác kích vào hệ tiếp cách C, cho hệ điện tử, làm phần cịn lại hệ mang điện tích âm Proton tác kích vào hệ mang điện tích âm ngun tử bìa O (chứ khơng phải C, sao?), cho enol, hỗ biến thành ceton Cũng giống cộng thân điện tử, cộng theo kiểu 1,4 C C C O Z C C Z C O H C C C OH C C C O Z H Z Ta thấy cộng vào nhóm carbonil tiếp cách tác chất thân điện tử hay thân hạch xảy theo kiểu cộng 1,4 cho sản phẩm giống cộng vào nhóm C=C Phản ứng qua giai 41 đoạn, giai đoạn chậm tạo thành anion cation trung gian Sản phẩm phản ứng quy định trạng thái chuyển tiếp: trạng thái chuyển tiếp phân tán điện tích tốt bền cho sản phẩm Như cộng vào nhóm carbonil tiếp cách xảy theo kiểu 1,4 cho enol, hỗ biến cho ceton với cấu giống cộng vào nối đôi C=C Tuy nhiên số trường hợp cộng thân hạch, cộng xảy theo kiểu 1,2 vào nhóm C=O Với chất thân hạch mạnh tác chất Grignard, hợp chất kim, hidrur kim loại chất nhóm carbonil hoạt tính cao aldehid, cộng xảy theo kiểu 1,2 Ceton cho cộng 1,2 1,4 Một số thí dụ CH3CH CH PhCH CH CN KCN CHO CH3COOH/CH3OH COPh KCN CH3COOH/CH3OH CH3CH CH PhCH CH2 CH OH COPh CN CH3CH CH3CH PhCH CH CH3MgBr CHO H3O CH COCH3 CH CH3MgBr H3O EtMgBr COEt H3O PhCH CH H3O CHCH3 OH CH3CH CH (72%) PhCH CH PhCH Et MeLi/eter O CH (30%) EtMgBr COCMe3 CH3CH CH2 C(CH3)2 CH3CH OH CH3 + CEt2 PhCH Et OH CH2 COCH3 (28%) COEt CH2 (70%) COCMe3 OH (65%) H3O Me OH LiAlH4/eter, -10OC O + (97%) H3O, 0OC H 1.3.2 Phản ứng cộng Michael Phản ứng Michel cộng thân hạch enolat tạo thành từ hợp chất có nhóm metilen tăng hoạt tác dụng xúc tác baz vào hợp chất carbonil tiếp cách Nhóm metilen tăng hoạt thường hợp chất dialkilmalonat, -diceton, alkil cianoacetat, nitroalcan, alkil -nitroalcanoat, -cetoester Baz thường amin bậc 2,3, alcoxid kim loại Ph HC CH C Ph + CH2(COOEt)2 EtONa H3O O 42 Ph CH CH2 C CH(COOEt)2 O Ph Hợp chất có nhóm metilen tăng hoạt môi trường baz dạng carbanion (enolat) tác kích thân hạch vào C hợp chất carbonil tiếp cách, cho sản phẩm enolat, acid hóa hỗn hợp phản ứng thành enol, hỗ biến thành ceton EtOOC HC Na + Ph CH CH EtOOC Ph C Ph O CH C C H Ph Na O (EtOOC)2CH H3O Ph H2 C CH C Ph O (EtOOC)2CH Sản phẩm cộng Michael cho tiếp phản ứng ngưng tụ aldol H3C COOEt C CH H3C C + CH3 CH2 EtONa O C C CH CH3 H3C COOEt O H2 C H3C EtOOC COOEt oxit mesitil - EtO H3C O H2 C H3C H3C H3O C C H3C CH - CO2 O EtOOC CH2 C O dimedon Cộng Michael từ dạng enol bền 43 O 1.3.3 Phản ứng Diels - Alder Phản ứng Diel – Alder đóng vịng theo kiểu (4 + 2) dien chất thân dien, cho sản phẩm dẫn xuất ciclohexen Hợp chất dien dien tiếp cách, hoạt tính cao có nhóm đẩy điện tử Hợp chất thân dien có nhóm C=C, hoạt tính cao có nhóm rút điện tử Hợp chất carbonil tiếp cách có nhóm C=C gắn với nhóm rút điện tử C=O nên đóng vai trị chất thân dien Xét phản ứng Diels – Alder but-3-en-2-on với dien có nhóm A đẩy điện tử Trong chất thân dien, nhóm C=O rút điện tử làm nối đôi C=C phân cực phía C5 Trong chất dien, nhóm A đẩy điện tử làm hệ tiếp cách phân cực phía C4 Tương tác tâm giàu điện tử tâm nghèo điện tử tạo liên kết C1-C5 C4-C6 Giữa C2-C3 nối đơi Có thể dùng xúc tác acid Lewis Phản ứng Diels – Alder coi cộng thân điện tử theo kiểu 1,2 vào nhóm C=C hợp chất carbonil tiếp cách O A A O C C CH3 CH3 Đặc điểm phản ứng Diels – Alder: hợp chất dien phản ứng cấu trạng s-cis; đóng vịng xảy ta từ hướng (cộng cis); sản phẩm endo ưu đãi exo Một số thí dụ N N COOEt COOEt + O H + H O C O O 44 C O O Bài tập: Tại ngưng tụ benzoin xúc tác cianur dùng cho aldehid thơm? Tại tiazolium xúc tác cho phản ứng với aldehid dây thẳng? Tạo aldehid thơm có nhóm đẩy điện tử khơng cho ngưng tụ benzoin? Chất thân hạch cộng vào nhóm carbonil tiếp cách theo kiểu 1,4 chất thân hạch mạnh carbonil hoạt tính cho phản ứng theo kiểu cộng 1,2 Có thể có kiểm sốt động học hay nhiệt động phản ứng không? Trong phản ứng Diels – Alder, nhóm rút đẩy điện tử chất dien thân dien quy định đồng phân ưu đãi Xét phản ứng sau A B tOC Điều kiện phản ứng Tỷ lệ A : B 150 25 không xúc tác xúc tác SnCl4.5H2O 59 :41 96 : Xúc tác làm tăng tính ưu đãi sản phẩm Giải thích Phản ứng Diels – Alder cho sản phẩm ưu đãi endo, sản phẩm exo thuận lợi mặt lập thể Có thể có kiểm sốt động học hay nhiệt động phản ứng không? Viết chế phản ứng CH3 CH3 H 2C a/ CHCOCH3 EtONa / EtOH KOH, tO O O OCH3 b/ + CH3CH2COCH CH2 MeONa MeOH H3C O O Viết phản ứng sau 45 OCH3 O a/ + 50 - 70OC O O OCH3 b/ + CHO 160OC O CH3 benzen 100OC 1:1 CH3 + c/ CH3O O d/ + Cl eter CH2 CHNO2 CH2 CHCOCH2CH3 25OC O CH3 e/ + EtONa 140OC O COOEt f/ H3C + H2C COOEt g/ CH3CCH2CCH3 O C CHCOOEt H3C + CH2 EtONa EtOH 25OC Et3N CHCN EtOH O 46 ... HCHO + + C2H5 HCl (C2H5)2NH CH3COCH2CH2N C2H5 baz Mannich C2H5 H C2H5 NH C2H5 NH H OH H3C CH3 OH C2H5 H O N C2H5 H H3C HCl H C2H5 CH2 H2C C2H5 H3C H CH2 H O N OH2 H NEt2 H C2H5 CH2 NEt2 O Ceton... RCH2OH H Na R C EtOH EtONa H R C OEt O O Na Bài tập Xếp hợp chất sau theo chiều tăng dần vận tốc phản ứng tạo imin: CH3NH2, CH3CH2NH2, CH3CH2CH2NH2, (CH3)2CHNH2, PhCH2NH2, CF3CH2NH2, CH3OCH2CH2NH2... 1 ,2- glicol Acid hóa hỗn hợp phản ứng nhận 1 ,2- glicol đối xứng pinacol Phản ứng xảy tốt với ceton thơm, với ceton béo, riêng aceton phản ứng tốt Phản ứng áp dụng cho aldehid có sản phẩm phụ 2/ Phản