Chuyen de 7 dai cuong hoa hoc huu co hoa hoc 11 bmdil

Chuyên đề ĐẠI CƯƠNG HÓA HỌC HỮU CƠ A LÍ THUYẾT CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO I KHÁI NIỆM VỀ CẤU TRÚC PHÂN TỬ Cấu tạo • Cấu tạo hóa học cho biết thành phần nguyên tổ phân tử, trật tự liên kết kiểu liên kết hóa học nguyên tử phân tử • Sự khác cấu tạo hóa học dẫn tới tượng đồng phân cấu tạo, • Cách viết đồng phần cấu tạo: Bước 1: Tính độ bất bão hoà (  ) hợp chất hữu để biết tổng số liên kết  + Số vòng phân tử - C x H y C x H y O z 2x   y - C x H y N t C x H y O z N t  2x   y  t - C x H y O z N t X v (X: halogen)  2x   (y  v)  t Bước 2: Xác định đồng phân cần viết theo yêu cầu toán: - Hợp chất hữu thuộc dãy đồng đăng nào? - Mạch hở hay mạch vòng ?  Dựa vào giá trị  số lượng nguyên tố có mặt phân tử để phân loại đồng phân cấu tạo có: + Đồng phấn mạch cacbon: Xuất xếp mạch cacbon khác Ví dụ:  + Đồng phân cách chia mạch cacbon: xuất chia cắt mạch cacbon khác Ví dụ: CH 3COOCH HCOOC H + Đống phân vị trí: Xuất khác vị trí nối đơi, ba, nhóm thể nhóm chức phân tử Ví dụ: CH CH CH CH  OH;CH  CH CH  CH OH;CH CH  CHOH  CH3 + Đồng phân nhóm chức: Xuất thay đổi cấu tạo nhóm chức phân tử, Ví dụ CH  CH  CH 2OH CH  CH  O  CH + Đổng phân liên kết: Xuất thay đổi liên kết nguyên tử cacbon với Ví dụ: CH  CH  C CH CH =CH  CH=CH Bước 3: Viết sườn mạch cacbon có, từ mạch dài (mạch không nhánh) đến mạch ngắn nhất, mạch vịng từ vịng rộng đến vịng nhỏ Bước 4: Thêm nối đơi, nối ba, nhóm chức vào vị trí thích hợp mạch cacbon Cuối bão hịa hố trị cacbon số nguyên tử H cho đủ Ví dụ: Viết đồng phân C4H10O Trang 2.4   10 0 Vì  O nên phân tử khơng có liên kết  vịng Vậy C4H10O • Ancol no, đơn chức, mạch hở: CH3  CH  CH  CH OH;CH  CH  CHOH  CH ;  CH  CH  CH 2OH;  CH  COH  • Ete no, đơn chức, mạch hở: CH3  O  CH  CH  CH3 ;CH3  CH  O  CH  CH ;  CH3  CH  O  CH 3 Cấu hình • Ngồi ý nghĩa cấu tạo hóa học, cấu hình cịn cho biết phân bố ngun tử nhóm ngun tử khơng gian xung quanh trung tâm | hay hệ trung tâm định • Sự khác cấu hình phân tử dẫn đến tượng đồng phân cấu hình bao gồm đồng phân hình học cơng phần quang học a) Đồng phân hình học • Là loại đồng phân không gian (hay đồng phân lập thể) gây nên phân bố khác nguyên tử nhóm nguyên tử hai bên phận "cứng nhắc" nối dõi, vịng no, • Điều kiện để xuất đồng phân hình học: + Điều kiện cần: Phân tử phải có liên kêt đơi (một liên kết đôi hay số liên kết dội) vòng (thường vòng nhỏ) phân tử Coi phận "cứng nhắc" cản trở quay tự nguyên tử (hay nhóm nguyên tử) phận + Điều kiện đủ: Ở nguyên tử cacbon liên kết đơi hai ngun tử cacbon vịng phải có hai ngun tử nhóm nguyên tử khác Với a b : c d • Danh pháp đồng phân chinh học  ) Hệ danh pháp cis - trans Trong hệ danh pháp này, dạng có hai nhóm thể phân bố phía mặt phẳng nối dối hay vòng thi gọi cis, khác phía gọi trans Ví dụ: Trang II QUAN HỆ GIỮA CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT HỢP CHẤT HỮU CƠ Các kiểu liên kết hóa học hữu a) Liên kết cộng hóa trị Liên kết cộng hóa trị liên kết hình thành xen phủ cực đại obitan nguyên tử (AO) tạo nên obitan phân tử (MO) chung cho hai nguyên tử tham gia tạo liên kết Loại liên kết quan trọng phổ biến hợp chất hữu • Liên kết sigma    : Liên kết  hình thành xen phủ "dầu với đầu" AO tạo nên MO có trục đối xứng trùng với trục nối hai hạt nhân nguyên tử Liên kết  tương đối bền Hai nguyên tử nối với liên kết  thời thi có khả quay quanh trục liên kết mà không làm xen phủ Do xuất đồng phân cấu dạng hợp chất hữu • Liên kết pi (  ): Liên kết  hình thành xen phủ “bên với bến" AOp cạnh có trục song song với tạo nên MO  nằm hai bên trục nối hai hạt nhân nguyên tử So với liên kết  liên kết  bền Hai nguyên tử nối đối nối với liên kết  liên kết  quay tự quanh trục nối hai hạt nhân vi phạm xen phủ cực đại hai AO xuất đồng phân hình học hợp chất có nối đơi b) Sự lai hóa obitan Để giải thích hóa trị cacbon, người ta cho trạng thái "kích thích" electron 2s chuyền chỗ sang 1AO trống 2pz: 1s 2s 2p1x 2p1y  Kichthich   1s 2s1 2p1x 2p1y 2p1z xảy tổ hợp AO2s với số AO2P tạo AO lai hóa có lượng xem tương đương Sự tổ hợp gọi lai hóa AO Có kiểu lai hóa: • Lai hỏa sp3 (lại hóa tứ diện); Một AOS 3AOP tổ hợp với tạo thành 4AO lai hóa sp3 có trục tạo nên góc 1090 28 : Trang • Lại hóa sp2 (lại hòa tam giác): Một AOs 2AOp tổ hợp với tạo thành 3AO lai hóa sp có trục năm mặt phẳng hình thành góc 1200 • Lai hóa sp (lai hóa thắng): Một AOs AOp tổ hợp với tạo thành 2AO lai hóa sp có trục nằm đường thẳng Sự phân cực liên kết - Momen lưỡng cực a) Sự phân cực liên kết  • Khi hai nguyên tử hoàn toàn đồng liên kết  với nhau, liên kết khơng phân cực (chẳng hạn CH  CH , H  H, Cl  Cl ) Ngược lại hai nguyên tử không đồng có độ âm điện khác liên kết phân cực phía độ âm điện lớn hơn, làm xuất lưỡng cực đầu âm (δ -) đầu dương (δ +) Ví dụ: • Mức độ phân cực phân tử đánh giá momen lường cực  với cơng thức:  .d Trong đó; δ điện tích dương hay âm (coulomb); d khoảng cách trọng tâm điện tích dương âm (met) Đơn vị SI  coulomb.met thường chuyển thành Debye (D): 1D 3,336.10 (C m) • Momen lường cực đại lượng vectơ có chiều từ điện tích dương đến điện tích âm,  lớn phân cực mạnh Ví dụ: Trang • Để mơ tả phân cực liên kết  người ta thay nét gạch liền nét gạch dạng mũi tên (  ) b) Sự phân cực liên kết  • Liên kết TT hai nguyên tử nhóm ngun tử đồng nhất, ví dụ CH =CH2 thưởng không phân cực Ngược lại liên kết  hai ngun tử khơng đồng có độ âm điện khác lại ln phân cực phía ngun tử có độ âm diện lớn • Ta biểu diễn phân cực liên kết T mũi tên cong Ví dụ: • Liên kết  thường dễ phân cực liên kết  Sự phân cực liên kết  đánh giá định lượng momen lưỡng cực Ví dụ: CH CH CH O  0, 00D  2, 27D Sự liên hợp a) Sự liên hợp ,  • Khi phân tử có hai (hoặc nhiều) liên kết  cách liên kết  thể liên hợp), AOP xen phi tạo thành MO  ), riêng lẻ mà tạo thành MO  chung giải tỏa cho toàn phần tử Ví dụ: Buta- 1.3 - đien • Hệ liên kết  giải tỏa gọi hệ liên hợp ,  Để mô tả liên hợp . ta dùng mũi tên cong b) Sự liên hợp n,  • Khi nguyên tử mang cặp ccctron chưa liên kết (electron n) nối với nguyên tử chửa liên kết  ta thấy tượng liên hợp tương tự gọi liên hợp n,  • Sự liên hợp n,  làm chuyển dịch clectron từ cặp electron n theo chiều mũi tên cong Ví dụ: Trang Một số liên kết yếu tương tác yếu a) Liên kết hiđro: Liên kết hidro (biểu thị dấu chấm thẳng hàng) hình thành gia nhóm X   H  phân cực nguyên tử Y  chứa cặp electron tự nhờ tương tác tĩnh điện yếu Sơ đồ: X  H  , Y  Liên kết hiđro Ở X Y nguyên tử có độ âm điện lớn, thường O, N, F, Liên kết cộng hóa trị XH phân cực khả nhường cặp electron tự Y lớn liên kết hiđro bền vững Có hai loại liên kết hiđro thường gặp: • Liên kết hidro liên phân tử: Đó trường hợp X - H Y thuộc phân tử riêng rẽ (có thể giống khác nhau) Ví dụ: • Liên kết hiđro nội phân tử: Đó liên kết X - H Y phần tử Ví dụ: Chú ý: Liên kết hidro liên kết yếu, lại gây ảnh hưởng lớn tới nhiều tính chất vật lí ( t s , độ tan nước, ) cá tính chất hóa học (tỉnh axit nhiều hợp chất hữu cơ) b) Lực lát phân tử (Lực Van der Waals) • Lực định hướng lực tương tác phát sinh phân tử phân cực Những phân tử xếp có trật tự cực đối cực (dầu dương đối diện với đầu âm) cho có lợi mặt lượng Ví dụ:     CH  Cl CH  I • Lực cảm ứng lực tương tác phát sinh phân tử phân cực không phân cực nhờ tạo lưỡng cực cảm ứng tượng phân cực cảm ứng gây nên • Lịch phân tản London, dạng tương tác yếu lực hút Van der Waals, xuất phân tử không phân cực phân cực Trong phân tử dù phân tử phân cực hay không clectron chuyển động không ngừng xung quanh hạt nhân, cịn hạt nhân thường xun dao động xung quanh vị trí cân Vì phân bố điện tích dương âm phân tử thời lệch khỏi vị trí cân bằng, đủ để xuất lưỡng cực tạm thời khác Kết bề mặt phân tử ln có lưỡng cực tạm thời giúp chúng hút Lực hút phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc hai phân tử, nên coi tỉ lệ với diện tích bề mặt phân tử: diện tích bề mặt phân tử lớn lực hút Van der Waals mạnh Lực hút Van der Waals thuộc loại lực tương tác yếu (khoảng 10 40kJ.mol gây ảnh hưởng đến nhiệt độ sơi tính tan nước tương tự liên kết hiđro Hiệu ứng cấu trúc a) Hiệu ứng cảm ứng (I) • Khái niệm: Là phân cực liên kết gây nên chênh lệch độ ẩm điện hai nguyên tử hay nhóm nguyên tử tạo thành liên kết Hiệu ứng cảm ứng (I) biểu diễn mũi tên ( ) hướng theo chiều di chuyển đơi điện tử dùng chung Ví dụ: Trang   CH3  Cl Nếu lấy liên kết đơn C - H làm chuẩn (I = 0) ta có:     C H Y C C X +I (I = 0) -I Y nhóm electron gây nên hiệu ứng cảm ứng dương (+I) nhóm mang điện tích âm:  S ,  O  , gốc ankyl C n H 2n 1 Chú ý: Hiệu ứng (+I) nhóm ankyl tăng dần theo bậc ankyl  H   CH3   C2 H5   CH 2CH CH   CH  CH    C  CH  X nhóm hút electron gây nên hiệu ứng cảm ứng âm (-I) nhóm mang điện dương:   NR ; nguyên tử có độ âm điện lớn  F;  Cl,  OR,  SR,  NR , ; gốc hiđrocacbon không no: CH  CH  , C6 H  ,  NO ,  CN  Nguyên tử H coi khơng có hút hay electron • Tính chất: Giảm sút nhanh kéo dài mạch cacbon • Ứng dụng: Dùng để giải thích so sánh tính axit hay tính bazơ chất hữu dùng giải thích chế phản ứng Ví dụ 1: Tính axit tăng dần theo dãy: CH 3COOH  CH 2ClCOOH  CH 2FCOOH CH 3CH 2OH  CH 3OH  H 2O  C6 H 5OH  CH 3COOH  HCOOH Ví dụ 2: Lực bazơ tăng dần theo dãy: C6 H5 NH  NH3  CH3 NH  C2 H NH   CH3  NH b) Hiệu ứng liên hợp (C) • Khái niệm: Là hiệu ứng truyền electron hệ liên hợp, gây nên phân cực electron  liên hợp - Hiệu ứng liên hợp C biểu diễn mũi tên cong, hướng theo chiều di chuyển electron + Nhóm hút electron  n (electron tự do) gây hiệu ứng liên hợp âm (kí hiệu - C) + Nhóm đẩy electron  n (electron tự do) gây hiệu ứng liên hợp dương (kí hiệu + C) Ví dụ: • Đặc điểm - Chỉ xuất phân tử có diện liên kết bội - Gây ảnh hưởng trực tiếp đến nguyên tử cacbon mang liên kết bội hiệu ứng lan truyền khắp hệ liên hợp, không giảm theo khoảng cách • Các nhóm gây hiệu ứng liên hợp thường gặp - Nhóm gây hiệu ứng liên hợp dương (+C) đầy electron: -I