1. Trang chủ
  2. » Khoa Học Tự Nhiên

152 bài tập cơ chế phản ứng

325 18 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề 152 Bài Tập Cơ Chế Phản Ứng
Định dạng
Số trang 325
Dung lượng 7,02 MB

Cấu trúc

  • Bài 1 Tính tan (4)
  • Bài 2 Ứng dụng của tính tan (6)
  • Bài 3 Cấu dạng (10)
  • Bài 4 Cấu dạng (12)
  • Bài 5 Cấu dạng (14)
  • Bài 6 Đánh số nguyên tử (16)
  • Bài 7 Phân loại phản ứng (18)
  • Bài 8 Đánh số và phân loại phản ứng (21)
  • Bài 9 Cấu tạo và hoạt tính (27)
  • Bài 10 Cấu tạo và hoạt tính (29)
  • Bài 11 Cộng hưởng (32)
  • Bài 12 Cộng hưởng (38)
  • Bài 13 Sự hỗ biến (41)
  • Bài 14 Xác định tâm hoạt động (43)
  • Bài 15 Hóa lập thể (46)
  • Bài 16 Phản ứng thế (49)
  • Bài 17 Phản ứng tách (51)
  • Bài 18 Phản ứng tách (54)
  • Bài 19 Phản ứng của alkene (56)
  • Bài 20 Phản ứng của alkyne (59)
  • Bài 21 Phản ứng của alcohol, ether (62)
  • Bài 22 Phản ứng oxid hóa-khử (66)
  • Bài 23 Phản ứng gốc (69)
  • Bài 24 Phản ứng của diene (71)
  • Bài 25 Terpene (75)
  • Bài 26 Tính thơm (82)
  • Bài 27 Phản ứng thế nhân thơm (87)
  • Bài 28 Phản ứng của nhóm carbonyl (91)
  • Bài 29 Phản ứng cộng nucleophile của nhóm carbonyl (95)
  • Bài 30 Acid carboxylic và dẫn xuất (102)
  • Bài 31 Phản ứng thế ở α carbon của hợp chất carbonyl (109)
  • Bài 32 Phản ứng ngưng tụ hợp chất carbonyl (115)
  • Bài 33 Tạo liên kết carbon-carbon (123)
  • Bài 34 Phản ứng của carbohydrate (127)
  • Bài 35 Phản ứng của aminoacid và peptide (130)
  • Bài 36 Phản ứng phân cực trong base (133)
  • Bài 38 Phản ứng phân cực trong base (137)
  • Bài 40 Phản ứng Michael (140)
  • Bài 41 Phản ứng thế ở liên kết C(sp 2 )-X (143)
  • Bài 42 Phản ứng thế ở liên kết C(sp 2 )-X (145)
  • Bài 44 Cyclopropane hóa (147)
  • Bài 45 Bài tập lớn I (148)
  • Bài 46 Bài tập lớn II (157)
    • I. Các phản ứng thế nucleophile (183)
  • Bài 47 (183)
  • Bài 48 (184)
  • Bài 49 (185)
  • Bài 50 (186)
  • Bài 51 (187)
  • Bài 52 (188)
  • Bài 53 (189)
  • Bài 54 (191)
    • II. Các phản ứng thế trên nhân thơm (191)
  • Bài 55 (192)
  • Bài 56 (196)
  • Bài 57 (322)
  • Bài 58 (0)
  • Bài 59 (0)
  • Bài 60 (197)
  • Bài 61 (199)
  • Bài 62 (200)
    • III. Các phản ứng tách (200)
  • Bài 63 (202)
  • Bài 64 (204)
  • Bài 65 (205)
  • Bài 66 (324)
  • Bài 67 (0)
  • Bài 68 (0)
  • Bài 69 (0)
  • Bài 70 (208)
    • IV. Các phản ứng cộng (208)
  • Bài 71 (209)
  • Bài 72 (210)
  • Bài 73 (211)
  • Bài 74 (213)
  • Bài 75 (216)
  • Bài 76 (0)
  • Bài 77 (0)
  • Bài 78 (0)
    • V. Các phản ứng gốc tự do (216)
  • Bài 80 (217)
  • Bài 81 (224)
  • Bài 82 (225)
  • Bài 83 (0)
  • Bài 84 (0)
  • Bài 85 (0)
  • Bài 86 (0)
    • VI. Các phản ứng chuyển vị và tách phân mảnh (224)
  • Bài 87 (0)
  • Bài 88 (0)
  • Bài 89 (0)
  • Bài 90 (232)
  • Bài 91 (233)
  • Bài 92 (234)
  • Bài 93 (236)
  • Bài 94 (0)
    • VII. Các phản ứng pericyclic (232)
  • Bài 95 (0)
  • Bài 96 (0)
  • Bài 97 (0)
  • Bài 98 (0)
  • Bài 99 (0)
  • Bài 1 (238)
  • Bài 2 (315)
  • Bài 3 (138)
  • Tập 4 (319)
  • Bài 5 (0)
  • Bài 6 (0)

Nội dung

Mục lục CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT ......................................................................................................................................6 Bài 1 Tính tan .........................................................................................................................................................6 Bài 2 Ứng dụng của tính tan...................................................................................................................................8 Bài 3 Cấu dạng .....................................................................................................................................................12 Bài 4 Cấu dạng .....................................................................................................................................................14 Bài 5 Cấu dạng .....................................................................................................................................................16 Bài 6 Đánh số nguyên tử ......................................................................................................................................18 Bài 7 Phân loại phản ứng......................................................................................................................................20 Bài 8 Đánh số và phân loại phản ứng ...................................................................................................................23 Bài 9 Cấu tạo và hoạt tính ....................................................................................................................................29 Bài 10 Cấu tạo và hoạt tính ..................................................................................................................................31 Bài 11 Cộng hưởng...............................................................................................................................................34 Bài 12 Cộng hưởng...............................................................................................................................................40 Bài 13 Sự hỗ biến .................................................................................................................................................43 Bài 14 Xác định tâm hoạt động ............................................................................................................................45 Bài 15 Hóa lập thể ................................................................................................................................................48 CÁC DẠNG PHẢN ỨNG CƠ BẢN.........................................................................................................................51 Bài 16 Phản ứng thế..............................................................................................................................................51 Bài 17 Phản ứng tách............................................................................................................................................53 Bài 18 Phản ứng tách............................................................................................................................................56 Bài 19 Phản ứng của alkene..................................................................................................................................58 Bài 20 Phản ứng của alkyne .................................................................................................................................61 Bài 21 Phản ứng của alcohol, ether ......................................................................................................................64 Bài 22 Phản ứng oxid hóakhử .............................................................................................................................68 Bài 23 Phản ứng gốc.............................................................................................................................................71 Bài 24 Phản ứng của diene ...................................................................................................................................73 Bài 25 Terpene .....................................................................................................................................................77 Bài 26 Tính thơm..................................................................................................................................................84 Bài 27 Phản ứng thế nhân thơm............................................................................................................................89 Bài 28 Phản ứng của nhóm carbonyl ....................................................................................................................93 Bài 29 Phản ứng cộng nucleophile của nhóm carbonyl........................................................................................97 Bài 30 Acid carboxylic và dẫn xuất....................................................................................................................104 Bài 31 Phản ứng thế ở α carbon của hợp chất carbonyl......................................................................................111 Bài 32 Phản ứng ngưng tụ hợp chất carbonyl.....................................................................................................117 Bài 33 Tạo liên kết carboncarbon......................................................................................................................125 Bài 34 Phản ứng của carbohydrate .....................................................................................................................129 Bài 35 Phản ứng của aminoacid và peptide........................................................................................................132 Bài 36 Phản ứng phân cực trong base.................................................................................................................135 Bài 38 Phản ứng phân cực trong base.................................................................................................................139 Bài 40 Phản ứng Michael ...................................................................................................................................142 Bài 41 Phản ứng thế ở liên kết C(sp2)X ............................................................................................................145 Bài 42 Phản ứng thế ở liên kết C(sp2)X ............................................................................................................147 Bài 44 Cyclopropane hóa ...................................................................................................................................149 Bài 45 Bài tập lớn I.............................................................................................................................................150 Bài 46 Bài tập lớn II .......

Tính tan

1) Dự đoán tính tan trong nước của các phân tử hữu cơ sau:

2) Dự đoán tính tan của các vitamin sau trong nước và trong dung môi hữu cơ:

3) Giải thích tại sao A kém tan trong nước hơn B, mặc dù cả hai hợp chất này có các nhóm chức giống nhau

DDT không tan trong nước do không chứa nitơ (N) và oxy (O), trong khi caffeine có nhiều liên kết phân cực với N và O, cho phép nó hòa tan trong nước nhờ khả năng tạo liên kết hydrogen Mestranol, mặc dù có hai nhóm chức phân cực, nhưng với 10 carbon, cũng không tan trong nước Tương tự như caffeine, sucrose và aspartame đều tan trong nước Ngược lại, carotatoxin giống như mestranol, không hòa tan trong nước.

Tính tan của các chất chủ yếu được xác định bởi độ phân cực của chúng; các phân tử phân cực có khả năng tan trong nước, trong khi các phân tử không phân cực lại tan trong dung môi hữu cơ.

3) Trong A, các nhóm OH và CHO đủ gần nhau để tạo thành liên kết hydrogen nội phân tử

Trong B, hai nhóm chức phân cực xa nhau, khiến A gặp khó khăn hơn trong việc tạo liên kết hydrogen với nước Sự tham gia của hai nhóm chức phân cực trong B tạo ra liên kết hydrogen nội phân tử, dẫn đến độ tan trong nước của A thấp hơn B, do A không có đủ nhóm chức để tạo liên kết hydrogen với dung môi H2O.

Ứng dụng của tính tan

Avobenzone và dioxybenzone là hai thành phần phổ biến trong kem chống nắng thương mại Dựa vào nguyên lý tính tan, avobenzone có khả năng hòa tan trong dầu, trong khi dioxybenzone có tính chất hòa tan trong nước Do đó, khi người dùng đi bơi, kem chống nắng chứa dioxybenzone dễ bị rửa trôi hơn, khiến avobenzone trở thành lựa chọn tốt hơn cho việc bảo vệ da trong môi trường nước.

Poly(ethylene glycol) (PEG) và poly(vinyl chloride) (PVC) là hai loại polymer tiêu biểu, được cấu thành từ nhiều đơn vị nhỏ hơn liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị Tính chất của các polymer này rất đa dạng, phụ thuộc vào các nhóm chức của chúng PEG có tính tan trong nước cao, điều này giúp nó được sử dụng trong các sản phẩm như dầu gội, trong khi PVC, với tính chất bền và không tan trong nước, thường được dùng để chế tạo các ống dẫn nước.

Tetrahydrocannabinol (THC) là thành phần hoạt tính chính trong cần sa, trong khi ethanol là thành phần chủ yếu trong đồ uống có cồn Khi thực hiện xét nghiệm sàng lọc thuốc, THC có thể được phát hiện trong cơ thể trong một thời gian dài sau khi sử dụng, do nó được lưu trữ trong mỡ và có thời gian bán hủy dài Ngược lại, ethanol được chuyển hóa nhanh chóng và bài tiết ra ngoài cơ thể trong vòng vài giờ, dẫn đến việc không còn phát hiện được sau vài tuần.

Cocaine là một loại thuốc gây nghiện phổ biến, thường được điều chế dưới dạng muối hydrochloride, nhưng có thể chuyển thành ma túy "crack" thông qua quá trình xử lý với base Crack có nhiệt độ sôi thấp hơn và tan kém hơn trong nước so với cocaine hydrochloride Do đó, crack thường được sử dụng bằng cách hút (hít), trong khi cocaine hydrochloride thường được tiêm trực tiếp vào máu để đạt hiệu quả nhanh chóng hơn.

Không giống như xà phòng, là hợp chất ion, một số chất tẩy rửa dạng lỏng được cấu tạo từ các phân tử trung tính Mỗi phân tử trong các chất tẩy rửa này hoạt động hiệu quả để loại bỏ vết bẩn tương tự như xà phòng.

Dioxybenzone là một thành phần trong kem chống nắng, nổi bật với khả năng bị rửa trôi bởi nước do có hai nhóm hydroxy, khiến nó tan trong nước nhiều hơn so với các nhóm chức khác trong kem chống nắng.

PEG có khả năng hòa tan trong nước nhờ vào các nguyên tử oxy có thể tạo liên kết hydrogen với nước, điều này làm cho PEG trở thành lựa chọn lý tưởng cho các sản phẩm như dầu gội Ngược lại, PVC không tan trong nước do không có khả năng tạo liên kết hydrogen, mặc dù nó sở hữu nhiều liên kết phân cực.

Do PCV không tan trong nước nên có thể dùng để vận chuyển và giữ nước (ví dụ làm đường ống.)

Các phân tử tan trong nước dễ dàng bị bài tiết qua nước tiểu, trong khi các phân tử kém phân cực dễ hòa tan trong mô mỡ và được giữ lại lâu hơn Điều này giải thích tại sao các xét nghiệm sàng lọc có thể phát hiện THC (không tan trong nước) nhưng không phát hiện ethanol sau vài tuần.

So sánh các lực hút liên phân tử giữa crack và cocaine hydrochloride cho thấy rằng các lực hút liên phân tử mạnh hơn sẽ dẫn đến việc tăng nhiệt độ sôi và độ tan trong nước của chất.

Cocaine hydrochloride và crack khác nhau chủ yếu ở liên kết ion, với cocaine hydrochloride có lực hút ion mạnh, dẫn đến nhiệt độ sôi cao hơn và độ tan trong nước lớn hơn Muối cocaine hydrochloride dễ dàng hòa tan trong nước, cho phép tiêm trực tiếp vào máu, trong khi crack được sử dụng bằng cách hít vì nó tan trong các mô hữu cơ của mũi và phổi.

Một chất tẩy rửa hiệu quả cần có cả đầu phân cực và đầu không phân cực Đầu phân cực tương tác với nước, trong khi đầu không phân cực bao quanh mỡ và chất hữu cơ, giúp loại bỏ các vết bẩn hiệu quả.

Cấu dạng

Các haloethane (CH3CH2X, với X là Cl, Br, I) có năng lượng quay tương đối đồng nhất, dao động từ 13.4 đến 15.5 kJ/mol, mặc dù kích thước của các halogen tăng dần theo thứ tự Cl < Br < I Điều này cho thấy rằng yếu tố kích thước không phải là yếu tố duy nhất ảnh hưởng đến năng lượng quay của các haloethane.

Khi hai vòng 6 cạnh có chung một liên kết C-C, hệ bicylic này được gọi là decalin Decalin có hai dạng sắp xếp: trans-decalin, trong đó hai nguyên tử hydrogen ở phần ngưng tụ nằm ở hai phía khác nhau, và cis-decalin, với hai nguyên tử hydrogen ở cùng một phía Đồng phân trans-bền hơn do cấu trúc không gian của nó giảm thiểu sự va chạm giữa các nguyên tử hydrogen, dẫn đến năng lượng thấp hơn và ổn định hơn so với cis-decalin.

Mặc dù nguyên tử I lớn hơn nguyên tử Cl, nhưng liên kết C-I lại dài hơn đáng kể so với liên kết C-Cl Điều này dẫn đến sự tương tác che khuất giữa các nguyên tử H và I không khác biệt nhiều so với tương tác giữa H và Cl.

2) Đồng phân cis kém bền hơn bởi tương tác trục [diaxial] 1,3 (xem hình.)

Cấu dạng

1) Hãy cho biết đồng phân nào bền hơn trong hai chất sau đây và giải thích ngắn gọn

2) Hai hợp chất sau có hàm lượng enol tương ứng là 9,5% (Me2CHCHO chỉ có 0,014%) và 95% Hãy giải thích khả năng tồn tại ở dạng enol của các chất này

3) Cho biết cấu dạng bền nhất của chất sau đây:

1) Cấu dạng của đồng phân bền hơn:

Trong trường hợp này sẽ hạn chế tương tác 1,3-allylic đến mức tối thiểu

2) Giảm tương tác không gian khi tăng góc liên kết

3) Do có khả năng tạo thành các liên kết hydro nội phân tử giữa các nhóm COOH nên cấu dạng bền nhất của triacid sẽ là:

Cấu dạng

1) Chất nào trong số 2 chất sau đây phản ứng nhanh hơn với NaBH4? Giải thích

2) Hợp chất X dưới đây có khả năng tác dụng với axit để giải phóng hydro Hãy giải thích điều này dựa trên cấu trúc của nó

1) Cấu trúc decalin phản ứng nhanh hơn do sự chuyển dạng lai hóa từ Csp 2 thành Csp 3 dẫn đến sự giải tỏa tương tác che khuất (xem hình)

2) Cấu dạng của X như sau:

Carbocation hình thành ở carbon trung tâm sẽ được ổn định mạnh mẽ nhờ tương tác với ba cặp electron từ ba nguyên tử nitơ lân cận Điều này làm cho liên kết C - H trung tâm dễ dàng phân ly, cho phép carbocation tương tác với acid để tạo ra khí H2.

Đánh số nguyên tử

1) Cân bằng các phương trình sau và đánh số tất cả các nguyên tử (trừ hydrogen) trong các chất đầu và sản phẩm:

2) Cho biết các liên kết σ đã được tạo thành và phá vỡ giữa các nguyên tử (trừ hydrogen) trong hai phản ứng trên

Không có sản phẩm nào khác ngoài C(1-3) và C(6-9), đây là yếu tố quan trọng để thực hiện việc đánh số Sau khi hoàn tất việc đánh số cho sản phẩm chính, sẽ còn lại C6b và Br25 ở chất đầu, cho thấy khả năng chúng đã tạo liên kết với nhau.

2) a) Liên kết được tạo thành: C4-O12, C6-C11, C9-O12 Liên kết bị phá vỡ: C4-C6, C9-C11, C11-O12 b) Liên kết được tạo thành: C8-N10, C9-C13, C12-Br24 Liên kết bị phá vỡ: O5-C6, C8-C9.

Phân loại phản ứng

Phân loại các phản ứng hóa học thành bốn loại chính: phân cực, gốc tự do, điện vòng (pericyclic) và xúc tác kim loại chuyển tiếp Đối với phản ứng phân cực, cần xác định điều kiện là axit hay bazơ để hiểu rõ hơn về cơ chế và sản phẩm hình thành.

Hướng dẫn về các phương pháp phản ứng hóa học bao gồm: a) Sử dụng gốc tự do với xúc tác peroxide; b) Xúc tác kim loại như Os; c) Phân cực trong môi trường acid, đặc biệt là nitric acid; d) Phân cực trong môi trường base với fluoride ion, không đóng vai trò nucleophile; e) Gốc tự do trong không khí; f) Điện vòng mà không cần tác nhân nucleophile, electrophile hay kim loại; g) Phân cực trong môi trường base, sử dụng LDA như base mạnh và allyl bromide là electrophile; h) Gốc tự do với AIBN; i) Điện vòng; j) Sử dụng xúc tác kim loại; k) Điện vòng; l) Phân cực trong môi trường base với ethoxide là base; m) Điện vòng.

Đánh số và phân loại phản ứng

Đa số nguyên tử nặng trong nguyên liệu đầu của mỗi phản ứng đã được đánh số Các phản ứng được phân loại theo dạng phân cực-acid, phân cực-base, điện vòng hoặc gốc tự do Sau khi phân loại, các nguyên tử trong sản phẩm cũng được đánh số, đồng thời xác định các liên kết đã được tạo thành và phá vỡ giữa các nguyên tử nặng Tất cả các trường hợp đều được xử lý (workup).

Hướng dẫn phản ứng theo cơ chế gốc tự do (AIBN) cho thấy Sn7 và Br6 bị thiếu trong sản phẩm, có thể do liên kết với chất khác trong sản phẩm phụ Các liên kết được tạo thành bao gồm C5-C3 và Sn7-Br6, trong khi các liên kết bị phá vỡ là C4-C3 và C5-Br6 Ag+ là một Lewis acid tốt, đặc biệt trong các phản ứng với halide, tuy nhiên, phản ứng thực tế diễn ra theo cơ chế điện vòng với các liên kết hình thành giữa C10, C13 của furan và C3, C7 của enamine Cl8 thiếu trong sản phẩm do đã liên kết với Ag tạo thành AgCl không tan và bền Một nguyên tử O xuất hiện trong sản phẩm từ H2O trong quá trình xử lý, trong đó một H tách ra với BF4 và H còn lại gắn vào N1 của sản phẩm phụ Các liên kết mới bao gồm C3-C10, C7-C13, C2-O (nước), và Ag-Cl, trong khi các liên kết bị phá vỡ là N1-C2 và C7-C18 Cuối cùng, phản ứng diễn ra theo cơ chế điện vòng, sử dụng các nhóm carbonyl, Me3SiO và CH3.

Trong quá trình phản ứng, các liên kết được tạo thành và phá vỡ giữa các nguyên tử được đánh số như sau: C2-C12, C3-C11, và C2-C8 trong trường hợp đầu tiên Ph3P đóng vai trò là Lewis base, với các liên kết mới là C1-C7, O2-C4, O3-C6 và liên kết O3-C4 bị phá vỡ Dưới điều kiện acid mạnh RSO3H, liên kết C13-C6 được hình thành trong khi C13-C8 bị phá vỡ Khi phản ứng trong điều kiện base với NaOEt, hai đương lượng cycloacetate tương tác với mỗi đương lượng dibromoethane, dẫn đến việc mất nhóm CO2Et và thay thế bằng H từ EtOH hoặc HOH Kết quả là hai sản phẩm khác nhau chỉ bởi vị trí của một nguyên tử H và một liên kết π, với các liên kết mới là C2-C5, C2’-C6, C2’-C3, và C1’-OEt, trong khi C1’-C2’, C5-Br, C6-Br bị phá vỡ Cuối cùng, trong phản ứng acid, enzyme hướng dẫn phản ứng tương tự như trong pha dung dịch, với các nhóm Me làm "mỏ neo" để đánh số, tạo ra các liên kết C1-C6, C2-C15, C9-.

Trong quá trình phản ứng, có hai cơ chế chính: phân cực trong base và điện vọng Ở giai đoạn đầu, việc đánh số khá phức tạp với hai nhóm methyl tại C5 và C16, cùng hai nhóm trong sản phẩm Các liên kết được tạo thành bao gồm C1-C14, C2-C12 và C12-C15, trong khi các liên kết bị phá vỡ là C3-C12 và O7-Si8 Sự xuất hiện của acid carboxylic cho thấy cơ chế phân cực trong acid, với các liên kết hình thành là C2-C7, C2-O3 và C4-O6, và liên kết bị phá vỡ là O3-C4 Đối với cơ chế gốc tự do (AIBN), Br7 và Sn11 biến mất trong sản phẩm, cho thấy chúng có thể đã liên kết với chất khác, với các liên kết hình thành là C1-C9, C2-C6 và Br7-Sn11, và liên kết bị phá vỡ là C6-Br7 Không có acid hoặc base trong phản ứng điện vòng, và C8 với hai nhóm Me được sử dụng làm “mỏ neo” để bắt đầu đánh số Mặc dù ozone là phân tử đối xứng, O ở giữa khác với các O đầu mạch, nhưng O4 vẫn gắn vào C3 Các liên kết được tạo thành là C1-O11, C1-O4, C2-O9 và C2-O10, với các liên kết bị phá vỡ là C1-C2 và O9-O10 Cuối cùng, phản ứng theo cơ chế phân cực trong base lại sử dụng C11 với hai nhóm Me làm điểm khởi đầu.

Trong quá trình phản ứng, C7 vẫn liên kết với C8 và O6, trong khi C2 tách ra dưới dạng ion formate Hai nguyên tử O gắn với C2 trong chất đầu vẫn giữ liên kết trong sản phẩm formate, trong khi O4 có thể đã tách ra dưới dạng H2O với hai nguyên tử H từ C8 Các liên kết mới được hình thành là C5-C8, trong khi các liên kết bị phá vỡ bao gồm C2-C7, O3-O4, O4-C5, và C5-O6 Bromine tham gia vào phản ứng electrophile trong môi trường acid mà không cần chiếu sáng, sử dụng C6 làm "mỏ neo" Trong chất đầu, có hai nhóm CH2, là C4 và C7 Nhóm CH2 trong sản phẩm phải là C4, vì C7 nằm cạnh C6 trong chất đầu Các liên kết mới được tạo thành là C2-C7 và C3-Br, trong khi liên kết Br-Br bị phá vỡ.

Cấu tạo và hoạt tính

1) Mặc dù penicillin G có 2 nhóm amide nhưng có 1 nhóm hoạt động mạnh hơn nhiều so với nhóm còn lại Nhóm nào hoạt động mạnh hơn? Tại sao?

2) Xác định các tâm electrophilic và nucleophilic trong mỗi phân tử sau:

3) Chỉ bằng cách lập luận dựa vào mật độ electron, hãy xác định em liệu các phản ứng sau có xảy ra hay không:

1) Nhóm amide trong vòng 4 cạnh có góc liên kết 90 o , dẫn đến sức căng vòng lớn, do đó sẽ có hoạt tính hóa học cao hơn

Cấu tạo và hoạt tính

1) So sánh độ dài liên kết C=O trong ba hợp chất sau đây và giải thích ngắn gọn:

2) Giải thích tốc độ dung môi phân của các hợp chất sau đây trong acetic acid (rel rate = tốc độ tương đối.)

3) Giải thích hướng của phản ứng sau đây:

Khi hòa tan đồng phân cis và trans của hợp chất vào axit sunfuric 60%, đồng phân cis tạo ra dung dịch màu vàng đậm, trong khi đồng phân trans chỉ cho dung dịch trong suốt Sự khác biệt này có thể được giải thích bởi cấu trúc phân tử và tính chất hóa học của từng đồng phân, dẫn đến phản ứng khác nhau với axit sunfuric.

Độ dài liên kết giữa các chất tăng dần theo thứ tự, với liên kết C=O của A ngắn nhất do không có khả năng cộng hưởng C có liên kết C=O dài hơn A nhưng ngắn hơn B, vì khả năng cộng hưởng của N mạnh hơn O, dẫn đến liên kết C=O trong B có tính chất liên kết đơn nhiều hơn, làm cho nó dài hơn.

Phản ứng dung môi phân tạo ra carbocation không cổ điển, được ổn định bởi các nhóm dồn electron Kết quả của quá trình này thể hiện sự ảnh hưởng của các yếu tố cấu trúc đến sự ổn định của carbocation.

Phản ứng tạo carbocation không cổ điển được ổn định hóa nhờ liên kết đôi qua tương tác không gian, dẫn đến việc mặt sau của liên kết C - OTs bị chắn, do đó phản ứng chỉ diễn ra theo hướng bảo toàn cấu hình.

Trong đồng phân cis, carbocation được ổn định nhờ vào obitan pi của liên kết đôi, kết hợp với sự hỗ trợ từ nhóm phenyl, tạo ra dung dịch có màu Ngược lại, đồng phân trans không nhận được sự hỗ trợ từ liên kết đôi bên vòng xiclohexen, do đó không có màu.

Cộng hưởng

1) Cấu trúc cộng hưởng nào mô tả trạng thái cơ bản của hợp chất sau tốt hơn?

2) Vẽ cấu trúc cộng hưởng của các phân tử/ion sau:

3) Vẽ các cấu trúc cộng hưởng có thể có của mỗi hợp chất sau:

4) Các liên kết carbon-carbon trong naphthalene không bằng nhau Sử dụng cấu trúc cộng hưởng để giải thích tại sao liên kết (a) ngắn hơn liên kết (b)

Khi indene được xử lý với NaNH2, sẽ hình thành base liên hợp của nó Các cấu trúc cộng hưởng của base liên hợp này cho thấy sự phân bố điện tích ổn định, dẫn đến tính axit mạnh hơn Điều này giải thích tại sao pKa của indene thấp hơn so với hầu hết các hydrocarbon khác, do khả năng ổn định của anion sau khi mất proton.

6) Trong 5-methyl-1,3-cyclopentadiene (A) và 7-methyl-1,3,5-cycloheptatriene (B), nguyên tử

H được đánh dấu nào có tính acid mạnh nhất? Nguyên tử nào có tính acid yếu nhất? Giải thích tại sao

Phản ứng proton hóa pyrrole xảy ra ở vị trí C2 để tạo thành A thay vì tại nguyên tử N để tạo thành B do sự ổn định của cấu trúc sản phẩm Sự proton hóa tại C2 giúp tăng cường tính ổn định của cấu trúc nhờ vào hiệu ứng cộng hưởng Hơn nữa, A có tính axit mạnh hơn C, axit liên hợp của pyridine, vì sự phân bố điện tích trong A cho phép dễ dàng giải phóng proton, trong khi C không có khả năng này do cấu trúc và tính chất hóa học khác biệt.

8) Giải thích tại sao hơn chất A bền hơn hợp chất B nhiều?

Triphenylene và benzene có cấu trúc cộng hưởng tương tự, dẫn đến việc chúng không phản ứng với Br2 để tạo sản phẩm cộng Trong khi đó, phenanthrene có cấu trúc cho phép sự giải tỏa của các liên kết π, nên nó có khả năng phản ứng với Br2 tạo thành sản phẩm cộng Việc phân tích cấu trúc cộng hưởng của cả hai hợp chất này giúp làm rõ sự khác biệt trong tính chất hóa học của chúng.

1) Cấu trúc bên phải bởi các nguyên tử đều đạt bát tử

(cấu trúc thứ 2 có sức căng vô cùng lớn)

4) Naphthalene có thể có 3 cấu trúc cộng hưởng:

Hai cấu trúc cộng hưởng chính bao gồm liên kết đôi và liên kết đơn Liên kết đơn có nhiều đặc điểm đặc trưng hơn, dẫn đến việc nó dài hơn so với liên kết đôi.

5) Base liên hợp của indene có 10 π electron nên nó có tính thơm và cực kì bền Do đó, tính acid của indene mạnh hơn hầu hết các hydrocarbon

Hb là một axit mạnh nhất do base liên hợp của nó mang tính thơm với 6 electron π Ngược lại, Hc là axit yếu nhất vì base liên hợp của nó là phản thơm với 8 electron π.

Sự proton hóa ở C2 tạo ra acid liên hợp A, với điện tích dương có thể được ổn định nhờ cộng hưởng, trong khi điện tích dương ở B không bền vững Khi tách 1 proton khỏi A, không có tính thơm, sẽ để lại electron cho N và hình thành pyrrole, có 6 π electron và cấu trúc thơm Do đó, sự deproton hóa của A diễn ra thuận lợi Ngược lại, cả C và base pyridine liên hợp đều có tính thơm, khiến việc tách proton không ảnh hưởng nhiều đến tính thơm của hệ, dẫn đến C có tính acid kém hơn A Thực tế, pKa của A là 0.4 và của C là 5.2.

Cấu trúc cộng hưởng thứ hai của A có vòng liên hợp hoàn toàn với 6 π electron, mang lại tính thơm và độ bền cao Ngược lại, cấu trúc B chỉ có 4 π electron trong vòng liên hợp, dẫn đến tính phản thơm và độ bền kém.

9) Các cấu trúc cộng hưởng của triphenylene:

Các cấu trúc cộng hưởng A-H có 3 liên kết đôi và 3 liên kết đơn trong 3 vòng 6 cạnh, tương tự như vòng benzene cô lập, chỉ cho phép phản ứng thế thay vì phản ứng cộng do mật độ π electron được phân bố đều Ngoại trừ cấu trúc cộng hưởng I, tất cả các cấu trúc khác đều tuân theo quy tắc này Trong triphenylene, mỗi liên kết C-C có 4 (hoặc 5) cấu trúc cộng hưởng với liên kết đơn và 4 (hoặc 5) cấu trúc cộng hưởng với liên kết đôi.

Các cấu trúc cộng hưởng của phenanthrene:

Trong phenanthrene, 4 trong số 5 cấu trúc cộng hưởng có 1 liên kết đôi ở các nguyên tử carbon được đánh dấu, cho thấy rằng hai nguyên tử carbon này có đặc trưng liên kết đôi mạnh hơn so với các liên kết C-C khác Điều này khiến chúng dễ dàng tham gia vào phản ứng cộng thay vì phản ứng thế.

Cộng hưởng

Amides (R2NCOR) exhibit stronger nucleophilic properties on oxygen compared to nitrogen In contrast, the electrophilic character of carbon in esters is weaker than that in ketones Acyl chlorides (RCOCl) demonstrate greater acidity than esters Compound 1 possesses a larger dipole moment than isomer 2 Additionally, compound 3 is a stronger acid than compound 4 Imidazole 5 is significantly more basic than pyridine 6 Fulvene 7 acts as an electrophile at the exocyclic carbon Lastly, cyclohexadienone 8 is more prone to tautomerization than most carbonyl compounds.

Sự hỗ biến của các hợp chất carbonyl diễn ra nhanh chóng, cho thấy rằng vấn đề này liên quan đến xu hướng nhiệt động học hơn là động học Cyclopentadienone 9 có tính bền rất kém Chênh lệch pKa giữa PhSH và EtSH nhỏ hơn nhiều so với chênh lệch giữa PhOH và EtOH Đặc biệt, furan 10 chỉ tấn công electrophile tại vị trí C2, không phải C3.

Cả nitơ (N) và oxy (O) trong amide đều sở hữu các cặp electron chưa liên kết có khả năng phản ứng với electrophile Khi oxy tương tác với tác nhân electrophile E+, sản phẩm tạo ra sẽ có hai cấu trúc cộng hưởng tốt, trong khi đó, phản ứng của nitơ chỉ tạo ra sản phẩm với một cấu trúc cộng hưởng.

Các ester có năng lượng thấp hơn ketone do sự bền hóa cộng hưởng từ nguyên tử O, dẫn đến việc cần nhiều năng lượng hơn để cộng một nucleophile vào ester Tương tự, tính acid của acyl chloride so với ester cũng bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng cộng hưởng, không phải hiệu ứng cảm ứng Hợp chất 1 có cấu trúc cộng hưởng với các điện tích tách riêng, tạo ra hai vòng thơm quan trọng Sự khác biệt giữa 3 và 4 là do vòng trong cấu trúc, với 3 tạo thành tiểu phân có cấu trúc cộng hưởng thơm khi mất 1 H Imidazole và pyridine đều là hợp chất thơm, nhưng proton hóa của chúng tạo ra các cấu trúc cộng hưởng khác nhau Các liên kết π C=C trong hydrocarbon thường không có tính electrophile, nhưng khi nucleophile tấn công vào hợp chất thơm như fulvene, sẽ tạo ra hệ thơm Dạng hỗ biến của 2,4-cyclohexadienone là phenol, một hợp chất thơm Nhóm carbonyl C=O có hợp phần cộng hưởng quan trọng, nhưng trong cyclopentadienone lại tạo thành cấu trúc phản thơm PhOH có tính acid mạnh hơn EtOH do sự bền hóa cộng hưởng của base liên hợp, trong khi sự xen phủ trong PhS - thấp hơn dẫn đến bền hóa cộng hưởng giảm Cuối cùng, sự tấn công của electrophile vào C2 tạo thành carbocation với ba cấu trúc cộng hưởng tốt, trong khi tấn công vào C3 chỉ tạo ra hai cấu trúc cộng hưởng tốt.

Sự hỗ biến

1) Tại sao pKa của các proton Ha trong 1-acetylcyclohexene cao hơn pKa của các proton Hb?

2) Tại sao 5,5-dimethyl-1,3-cyclohexanedione chủ yếu tồn tại ở dạng enol nhưng 2,2-dimethyl-1,3-cyclohexanedione thì không?

Sự tách loại Hb tạo ra ba cấu trúc cộng hưởng, trong khi tách loại Ha chỉ tạo ra hai cấu trúc, khiến cho điện tích âm không bao giờ nằm trên O Điều này làm cho base liên hợp của Hb bền hơn, dẫn đến tính acid mạnh hơn với pKa thấp hơn.

5,5-dimethyl-1,3-cyclohexanedione chủ yếu tồn tại dưới dạng enol nhờ vào sự liên hợp giữa liên kết C=C của enol và nhóm C=O khác, làm tăng tính bền vững của enol Trong khi đó, enol của 2,2-dimethyl-1,3-cyclohexanedione không có sự liên hợp với nhóm carbonyl còn lại.

Xác định tâm hoạt động

Trong mỗi hợp chất, nguyên tử được chỉ định bởi mũi tên cần được xác định là nucleophile, electrophile hay acid Một số nguyên tử có thể không có tính chất nào hoặc có nhiều hơn một tính chất Đặc biệt, trong bài viết này, "tính acid" được định nghĩa là các nguyên tử có pKa ≤ 25.

A = tính acid; E = tính electrophile; N = tính nucleophile; none = không

Hóa lập thể

Methylphenidate, hay còn gọi là Ritalin, được sử dụng để điều trị rối loạn tăng động giảm chú ý (ADHD) Sản phẩm này bao gồm hỗn hợp các đồng phân R,R và S,S, nhưng chỉ có đồng phân R,R mới có tác dụng điều trị ADHD Đồng phân tinh khiết R,R, được gọi là dexmethylphenidate, hiện đang được bán dưới tên thương mại Focalin.

Artemisinin và mefloquine là hai hợp chất phổ biến trong điều trị sốt rét Cả hai đều có những tâm bất đối, với cấu hình tuyệt đối được xác định theo quy tắc R/S Trong mefloquine, trạng thái lai hóa của các nguyên tử N là quan trọng, và nguyên tử bị proton hóa trong phản ứng với HCl cần được chỉ rõ để hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của thuốc.

Saquinavir (thương mại Invirase) là thuốc ức chế protease, được sử dụng trong điều trị HIV Trong cấu trúc của Saquinavir, cần xác định các tâm bất đối và cấu hình tuyệt đối của chúng theo quy tắc R/S.

Phản ứng acid-base giữa (R)-sec-butylamine và hỗn hợp racemic của 2-phenylpropanoic acid tạo ra hai sản phẩm với nhiệt độ nóng chảy và độ tan khác nhau Cấu trúc của hai sản phẩm này cần được vẽ rõ ràng, đồng thời xác định cấu hình tuyệt đối (R/S) của các tâm lập thể Hai sản phẩm này có mối liên hệ chặt chẽ với nhau, phản ánh sự khác biệt trong cấu trúc và tính chất vật lý của chúng.

Phản ứng của mefloquine với HCl:

CÁC DẠNG PHẢN ỨNG CƠ BẢN

Phản ứng thế

Khi một hợp chất chứa cả nhóm nucleophile và nhóm rời đi, phản ứng thế nội phân tử có khả năng xảy ra Để xác định sản phẩm của phản ứng này, cần phân tích cấu trúc của hợp chất và các nhóm chức liên quan.

2) Nicotine có thể được tạo thành khi xử lí muối ammonium sau với Na2CO3 Trình bày cơ chế của phản ứng

Phản ứng tách

1) Phản ứng dehydrohalogen hóa 1-chloro-1-methylcyclopropane tạo thành hai alkene (A và B) Hãy cho biết đâu là sản phẩm chính?

2) Khi xử lí alkyl chloride A với NaOCH2CH3 thì chỉ tạo thành sản phẩm B, trong khi đó xử lí

A với base rất loãng trong CH3CH2OH tạo thành một hỗn hợp các alkene B và C, trong đó C chiếm ưu thế

3) Giải thích sự chọn lọc của các phản ứng sau:

Phản ứng của β-lactam, một vòng 4 cạnh trong cấu trúc của chất đầu và sản phẩm, đóng vai trò quan trọng trong hoạt tính sinh học của penicillin và nhiều kháng sinh khác Cơ chế phản ứng bắt đầu bằng sự tách β và được chia thành hai giai đoạn chính.

Phản ứng dehydrohalogen hóa của alkyl halide thường tạo ra sản phẩm chính là alkene bền hơn Trong trường hợp này, alkene A bền hơn alkene B mặc dù A chỉ có một liên kết đôi C=C với hai nhóm thế, trong khi B có ba nhóm thế Nguyên nhân là do liên kết đôi trong B thuộc vào vòng ba cạnh, dẫn đến sức căng rất lớn.

Khi sử dụng base mạnh CH3CH2O-, cơ chế phản ứng diễn ra theo E2, trong khi với base loãng, cơ chế là E1 Phản ứng tách E2 yêu cầu cấu trúc anti periplanar cho vị trí H và X, trong khi E1 không có yêu cầu về hình học này Sản phẩm chính trong trường hợp tách E1 luôn là alkene với nhiều nhóm thế hơn và bền nhất, do đó C là sản phẩm chính trong điều kiện tách E1.

Phản ứng tách

Giải thích sự khác nhau về kết quả hai phản ứng sau đây:

Sự tách theo cơ chế E2 chỉ xảy ra khi hai liên kết cần tách nằm ở vị trí 1,2-trans diaxial Cấu dạng bền hơn không đáp ứng được điều kiện này, buộc phải chuyển sang cấu dạng kém bền hơn Do đó, quá trình tách chỉ diễn ra tại một vị trí duy nhất, dẫn đến việc hình thành chỉ một sản phẩm.

Với ester xanthate, quá trình tách diễn ra theo kiểu tách cis, do đó chỉ cần có nguyên tử hydro ở vị trí cis so với nhóm rời, sẽ xảy ra hiện tượng tách loại Trong đó, cấu dạng bền hơn sẽ tạo ra sản phẩm chính.

Thông thường các phản ứng tách nhiệt luôn là tách cis, còn các phản ứng tách bằng base chủ yếu là tách trans

Phản ứng của alkene

1) Trình bày cơ chế của các phản ứng sau:

2) Trình bày cơ chế phản ứng sau:

Alkene A có khả năng đồng phân hóa thành isocomene, một hợp chất tự nhiên được chiết xuất từ hoa Hoàng Anh (goldenrod), thông qua quá trình xử lý với TsOH Cơ chế chuyển hóa này liên quan đến việc tạo ra carbocation, sau đó xảy ra sự tái sắp xếp để hình thành isocomene.

Các lactone và ester vòng, như hợp chất A, được tạo ra thông qua phản ứng halolactone, một dạng phản ứng cộng hợp vào alkene Chẳng hạn, quá trình iodolactone hóa hợp chất B dẫn đến sự hình thành lactone C, một trung gian quan trọng trong tổng hợp prostaglandin PGF2α Cần trình bày cơ chế của phản ứng này để hiểu rõ hơn về quá trình hình thành các hợp chất này.

Phản ứng của alkyne

Trong bài viết này, chúng ta sẽ xác định các hợp chất được ký hiệu trong các sơ đồ phản ứng Những chuỗi phản ứng này đóng vai trò quan trọng trong quy trình tổng hợp các hợp chất tự nhiên.

2) Trình bày cơ chế phản ứng sau:

3) Tại sao hợp chất X được tạo thành phản ứng sau thay vì đồng phân cấu tạo Y của nó?

4) Trình bày cơ chế phản ứng nội phân tử sau:

Phản ứng của alcohol, ether

Mặc dù alcohol V chỉ chuyển hóa thành alkene W khi xử lý với POCl3 và pyridine, nhưng khi xử lý với H2SO4, nó tạo ra các đồng phân alkene (X - Z) Cần trình bày cơ chế cho mỗi phản ứng này để hiểu rõ hơn về quá trình chuyển đổi.

2) Trình bày cơ chế của phản ứng sau:

Allylic alcohol có một nhóm OH gắn trên nguyên tử carbon kề cạnh liên kết đôi C=C Khi xử lý allylic alcohol A với HCl, phản ứng tạo ra hỗn hợp hai allylic chloride B và C Cơ chế phản ứng diễn ra qua bước proton hóa nhóm hydroxyl, tiếp theo là sự tách nước và hình thành carbocation, sau đó là sự tấn công của ion Cl- vào carbocation để tạo thành sản phẩm cuối cùng.

4) Trình bày cơ chế của phản ứng sau:

Epoxide sẽ được chuyển đổi thành allylic alcohol khi phản ứng với các base không có tính nucleophile như lithium diethylamide (LiN(CH2CH3)2) Cơ chế phản ứng của 1,2-epoxycyclohexane thành 2-cyclohexen-1-ol với base này liên quan đến sự tấn công của base mạnh vào carbon electrophilic trong epoxide, dẫn đến sự mở vòng và hình thành sản phẩm cuối cùng Việc sử dụng base mạnh có kích thước lớn là cần thiết trong các phản ứng này để ngăn chặn sự cạnh tranh từ các phản ứng phụ và đảm bảo sự chọn lọc cao trong quá trình chuyển đổi.

6) Trình bày cơ chế phản ứng sau:

Phản ứng này diễn ra qua hai quá trình chính: đầu tiên, vòng epoxide được proton hóa, tạo điều kiện cho tác nhân nucleophile mở vòng Tiếp theo, tác nhân electrophile sẽ cộng hợp vào liên kết đôi carbon-carbon, hoàn thành quá trình phản ứng.

Khi sử dụng POCl3/pyridine, phản ứng tách xảy ra theo cơ chế E2, dẫn đến việc chỉ tạo ra một sản phẩm do chỉ có một carbon có β hydrogen Ngược lại, với H2SO4, cơ chế phản ứng tách là E1, trong đó carbocation bậc 2 chuyển vị thành carbocation bậc 3, cho phép ba hướng tách khác nhau xảy ra.

Nếu không sử dụng base cồng kềnh, nó có thể hoạt động như một tác nhân nucleophile và gây ra sự mở vòng epoxide Ngược lại, base cồng kềnh không thể thực hiện chức năng nucleophile và chỉ có khả năng tách proton.

Phản ứng oxid hóa-khử

Quá trình khử epoxide A thành alcohol B được thực hiện bằng cách sử dụng LiAlH4, một tác nhân khử mạnh Khi thay thế LiAlH4 bằng LiAlD4, sản phẩm tạo thành sẽ là deuterated alcohol B, với sự thay đổi ở các nguyên tử hydro thành deuterium Cần chú ý đến cấu trúc lập thể của sản phẩm, trong đó các tâm lập thể sẽ cần được xác định rõ ràng để hiểu rõ hơn về tính chất và hoạt động của chúng trong phản ứng.

2) Trình bày cơ chế của mỗi giai đoạn trong chuỗi phản ứng 3 giai đoạn sau:

Hợp chất A có công thức phân tử C10H18O phản ứng với H2SO4 để tạo ra hai hợp chất B và C, cả hai đều có công thức C10H16 Khi có mặt Pd-C, cả B và C đều phản ứng với H2 để tạo thành decalin Ozone phân hủy hợp chất B tạo ra hợp chất D, trong khi ozone phân hủy hợp chất C tạo thành diketone E với công thức C10H16O2 Cần xác định cấu trúc của các hợp chất A, B, C, D và E.

4) Trình bày cơ chế phản ứng sau:

Phản ứng gốc

1) Trình bày cơ chế của phản ứng cộng hợp vào alkene sau:

PGF2α được tổng hợp từ axit arachidonic (C20H32O2) thông qua enzym cyclooxygenase, tham gia vào một cơ chế gốc nhiều giai đoạn Quá trình này bắt đầu bằng việc chuyển hóa gốc A thành PGG2, một sản phẩm trung gian không ổn định Cơ chế chuyển hóa này bao gồm phản ứng cộng gốc vào liên kết đôi carbon-carbon, dẫn đến sự hình thành gốc được bền hóa nhờ hiện tượng cộng hưởng, từ đó tiếp tục chuyển hóa thành PGF2α và các prostaglandin khác.

Phản ứng của diene

Các phản ứng sau đây được áp dụng để tổng hợp dieldrin và aldrin, hai loại thuốc trừ sâu có nhiều điểm tương đồng với DDT Việc xác định các chất chưa biết trong sơ đồ phản ứng là rất quan trọng để hiểu rõ hơn về quá trình tổng hợp và tính chất của các hợp chất này.

2) Các phản ứng Diels-Alder nội phân tử có thể xảy ra khi chất nền chứa cả hợp phần 1,3-diene và dienophile, như trong phản ứng tổng quát sau:

Xác định sản phẩm của các phản ứng Diels-Alder nội phân tử sau:

Phản ứng transannular Diels-Alder là một quá trình nội phân tử xảy ra khi một diene và dienophile thuộc cùng một vòng lớn, tạo ra một hệ vòng ba Hãy vẽ cấu trúc sản phẩm hình thành khi triene trải qua phản ứng này.

Giai đoạn trong tổng hợp occidentalol, một hợp chất thiên nhiên chiết xuất từ cây tuyết tùng trắng phương Đông, sẽ được trình bày Bài viết sẽ xác định cấu trúc của hợp chất A và mô tả quy trình chuyển hóa A thành B.

Giai đoạn trong tổng hợp dodecahedrane liên quan đến phản ứng giữa tetraene C và dimethylacetylene dicarboxylate (D), dẫn đến sự hình thành hai hợp chất có công thức C16H16O4 Phản ứng này được biết đến với tên gọi phản ứng domino Diels-Alder Cần xác định hai sản phẩm tạo thành từ phản ứng này.

6) Trình bày cơ chế của chuyển hóa M thành N N được chuyển hóa qua nhiều giai đoạn tạo thành lysergic acid, một tiền chất có trong tự nhiên của hallucinogen LSD

6) Phản ứng Diels-Alder ngược (retro) tạo thành một diene liên hợp Sau đó là phản ứng Diels-Alder nội phân tử tạo thành N.

Terpene

1) Xác định các đơn vị isoprene trong mỗi hợp chất sau:

2) Trình bày cơ chế chuyển hóa neryl diphosphate thành α-pinene α-Pinene là thành phần của dầu thông và dầu hương thảo

3) Trình bày cơ chế của chuyển hóa sau để tạo thành camphene, là thành phần của long não và dầu sả:

4) Farnesyl diphosphate bị vòng hóa thành sesquiterpene A, chất này sau đó chuyển hóa thành sản phẩm hai vòng (bicyclic) epi-aristolochene Trình bày cơ chế của hai phản ứng:

Flexibilene là một terpene được chiết xuất từ Sinularia flexibilis, một loại san hô mềm ở Ấn Độ Dương Quá trình hình thành flexibilene bắt đầu từ farnesyl diphosphate và isopentenyl diphosphate Một điểm đáng chú ý trong phản ứng vòng hóa tạo thành vòng 15 cạnh của flexibilene là sự bất thường trong cấu trúc và cơ chế phản ứng.

Quá trình sinh tổng hợp lanosterol từ squalene đã thu hút sự quan tâm của các nhà hóa học kể từ khi phát hiện ra nó, cho phép tổng hợp các hợp chất đa vòng từ các tiền chất không hoặc đơn vòng thông qua các phản ứng tạo thành nhiều liên kết C-C trong hỗn hợp phản ứng Cần trình bày cơ chế phản ứng và biểu diễn quá trình chuyển hóa X thành 16,17-dehydroprogesterone.

7) Trình bày cơ chế của phản ứng sau:

2) resonance-stabilized carbocation = carbocation được bền a cộng hưởng

Điểm đặc biệt trong phản ứng vòng hóa tạo ra flexibilene là sự hình thành carbocation bậc 2 thay vì carbocation bậc 3 Phản ứng vòng hóa ở đầu khác của liên kết C=C có khả năng tạo ra carbocation bậc 3 và hình thành vòng 14 Hơn nữa, carbocation bậc 2 không trải qua quá trình chuyển vị để tạo thành carbocation bậc 3.

Tính thơm

Hydrocarbon A sở hữu một moment lưỡng cực lớn, mặc dù chỉ bao gồm các liên kết C-C và C-H Sự xuất hiện của moment lưỡng cực có thể được giải thích thông qua cấu trúc cộng hưởng, cho phép biểu diễn chiều lưỡng cực một cách rõ ràng Trong cấu trúc này, vòng nào có mật độ electron cao hơn sẽ thể hiện tính giàu electron hơn so với các vòng khác.

Pentalene, azulene và heptalene là những hydrocarbon liên hợp không chứa vòng benzene Trong số này, azulene được coi là cực kỳ bền nhờ vào cấu trúc điện tử ổn định của nó, trong khi pentalene và heptalene có độ bền kém hơn Sự khác biệt về độ bền này có thể giải thích dựa trên số lượng electron π trong từng hợp chất, ảnh hưởng đến tính ổn định của chúng.

3) Hợp chất C dưới đây có bao nhiêu electron π? Hợp chất này có tính thơm không?

4) Hợp chất nào có tính thơm?

5) Trình bày cơ chế của phản ứng sau:

α-pyrone phản ứng với Br2 chủ yếu thông qua cơ chế phản ứng thế, tương tự như benzene, do cấu trúc vòng thơm của nó Các liên kết đôi C=C trong α-pyrone không dễ bị đứt gãy để tạo ra sản phẩm cộng, mà thay vào đó, phản ứng thế xảy ra ở vị trí carbon trong vòng thơm, dẫn đến sự hình thành sản phẩm chính Điều này cho thấy tính ổn định của cấu trúc vòng thơm và xu hướng của các hợp chất chứa vòng thơm trong các phản ứng halogen hóa.

Cấu trúc cộng hưởng từ A có điện tích âm ở vòng 5 cạnh và điện tích dương ở vòng 7 cạnh, với mỗi vòng chứa 6 electron, thể hiện tính thơm Phân tử này có lưỡng cực, trong đó vòng 7 cạnh thiếu hụt electron và vòng 5 cạnh giàu electron.

3) Hợp chất C có 16 π electron trong đó 14 electron giải tỏa trong vòng 14 = 4(3) + 2, do đó hợp chất này có tính thơm

Các nguyên tử carbon không lai hóa sp2 dẫn đến việc không hình thành hệ liên hợp hoàn toàn, do đó không có tính thơm Hệ liên hợp có 14 π electron thể hiện tính thơm, trong khi 4 vòng benzene ngưng tụ cũng cho thấy tính thơm Ngược lại, hệ liên hợp với 12 π electron không có tính thơm, được xem là phản thơm.

α-Pyrone có tính thơm và phản ứng tương tự như benzene nhờ vào cấu trúc cộng hưởng của vòng 6 π electron Chính vì vậy, α-pyrone dễ dàng tham gia vào các phản ứng đặc trưng của hợp chất thơm, chủ yếu là phản ứng thế thay vì phản ứng cộng.

Phản ứng thế nhân thơm

1) Trình bày cơ chế các phản ứng sau: a b c

2) Trình bày cơ chế của chuyển hóa nội phân tử sau, được dùng trong tổng hợp hormone giới tính nữ estrone

Mặc dù aryl halide thường khó tham gia phản ứng thế nucleophile, nhưng các aryl halide chứa nhóm nitro ở vị trí ortho hoặc para với halogen có thể tham gia phản ứng này Cần lưu ý rằng phản ứng không thể xảy ra theo cơ chế SN1 hoặc SN2 Để hiểu rõ hơn, hãy đề xuất cơ chế của phản ứng và giải thích lý do tại sao nhóm thế NO2 hút electron là cần thiết để phản ứng thế nucleophile diễn ra.

Phản ứng có thể xảy ra theo cơ chế hai giai đoạn, bắt đầu bằng việc nucleophile cộng hợp để tạo thành carbanion, sau đó là quá trình tách loại nhóm rời đi Nhóm NO2 góp phần làm bền tiểu phân trung gian mang điện tích âm thông qua hiệu ứng cảm ứng và sự cộng hưởng.

Phản ứng của nhóm carbonyl

1) Những nhóm carbonyl nào trong thuốc chống ung thư taxol sẽ tham gia phản ứng cộng nucleophile? Những nhóm nào tham gia phản ứng thế nucleophile?

2) Giải thích sự tạo thành sản phẩm chính trong các phản ứng sau:

3) Trình bày cơ chế của phản ứng sau (excess = dư.)

Lithium tri-sec-butylborohydride, hay còn gọi là L-selectride, là một tác nhân hydride kim loại với ba nhóm sec-butyl gắn vào boron Khi L-selectride được sử dụng để khử các ketone vòng, sản phẩm thu được thường có một đồng phân lập thể chiếm ưu thế Đặc biệt, trong phản ứng khử 4-tert-butylcyclohexanone bằng L-selectride, sản phẩm chính tạo thành là cis alcohol do sự chọn lọc lập thể của tác nhân khử này.

Xác định các chất X và Y trong tổng hợp venlafaxine, một loại thuốc chống trầm cảm, từ sơ đồ phản ứng Cần viết cơ chế hình thành chất X từ hợp chất W.

1) Chỉ có nhóm carbonyl được đánh dấu là không có nhóm rời đi tốt; còn lại các nhóm carbonyl khác đều có thể tham gia phản ứng thế

L-Selectride là một tác nhân khử mạnh mẽ, có khả năng cộng hợp H vào nhóm C=O, tạo ra hai sản phẩm khử là đồng phân cis và trans, trong đó đồng phân cis chiếm ưu thế Sự hiện diện của ba nhóm sec-butyl làm cho L-Selectride trở nên cồng kềnh, giúp nó tấn công vào nhóm carbonyl theo hướng ít bị cản trở không gian hơn.

Khi H - tấn công từ hướng biên (equatorial) thì sản phẩm có 1 OH trục (axial) và một H biên mới

Hướng tấn công này ít bị cản trở không gian, tạo điều kiện thuận lợi cho các tác nhân khử cồng kềnh như L-selectride Kết quả thu được trong trường hợp này là sản phẩm cis.

Các H ở vị trí trục gây cản trở cho H - tấn công từ hướng trục, làm cho hướng này trở nên khó khăn hơn với các tác nhân khử lớn Trong tình huống này, sản phẩm là trans, nhưng sản phẩm này không được tạo thành với mức độ đáng kể.

Phản ứng cộng nucleophile của nhóm carbonyl

Imine đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh học, đặc biệt là imine rhodopsin liên hợp cao, một phân tử thiết yếu cho thị lực Phân tử này được tổng hợp trong các tế bào hình que của mắt từ 11-cis-retinal và nhóm amine bậc 1 trong protein opsin, tạo nên cơ chế phản ứng cho khả năng nhìn.

2) Xác định các chất chưa biết trong sơ đồ sau:

Etoposide, hay còn gọi là Etopophos, là một loại thuốc được sử dụng để điều trị ung thư phổi, ung thư tinh hoàn và u lympho Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định sản phẩm tạo thành khi tất cả các nhóm acetal của etoposide bị thủy phân trong dung dịch acid.

4) Trình bày cơ chế các phản ứng sau:

5) Một cách khác để tổng hợp các acetal vòng là sử dụng các enol ether (không phải hợp chất carbonyl) Trình bày cơ chế của tổng hợp sau:

Salsolinol là một hợp chất tự nhiên có mặt trong chuối và được sử dụng trong chocolate cùng nhiều thực phẩm có nguồn gốc thực vật khác Ngoài ra, salsolinol cũng được hình thành trong cơ thể khi có sự hiện diện của acetaldehyde.

Sản phẩm oxid hóa của ethanol từ đồ uống có cồn tương tác với dopamine, một chất dẫn truyền thần kinh quan trọng Quá trình này dẫn đến sự hình thành salsolinol, một hợp chất được tạo ra thông qua phản ứng giữa ethanol và dopamine Salsolinol có thể ảnh hưởng đến hệ thần kinh và có liên quan đến các cơ chế sinh hóa trong cơ thể.

Các sulfur ylide, giống như tác nhân Wittig, là chất trung gian quan trọng trong tổng hợp hữu cơ Chúng được hình thành khi muối sulfonium được xử lý bằng butyllithium và có khả năng phản ứng với các hợp chất carbonyl để tạo ra epoxide Cơ chế tạo thành epoxide từ cyclohexanone thông qua sulfur ylide sẽ được trình bày chi tiết.

8) Phản ứng của 5,5-dimethoxy-2-pentanone với methylmagnesium iodide sau đó xử lí với dung dịch acid tạo thành hemiacetal vòng Y Trình bày cơ chế tạo thành Y

9) Trình bày cơ chế của phản ứng sau:

Acid carboxylic và dẫn xuất

Thủy phân các hợp chất như Ttamiflu (oseltamivir) và aspartame dẫn đến việc cắt đứt các liên kết amide và ester Ttamiflu là thuốc kháng virus hiệu quả nhất trong điều trị cúm, và nhiều chính phủ dự trữ thuốc này để phòng ngừa đại dịch cúm Aspartame, một chất làm ngọt nhân tạo phổ biến trong thức uống, khi thủy phân tạo ra amino acid phenylalanine Trẻ em mắc chứng phenylketonuria không thể chuyển hóa phenylalanine, dẫn đến tích lũy trong cơ thể và gây chậm phát triển tâm thần Do đó, cần áp dụng chế độ ăn hạn chế phenylalanine và các hợp chất như aspartame để phòng ngừa tình trạng này.

2) Xác định các chất A-M trong chuỗi chuyển hóa sau:

Aspirin là một tác nhân chống viêm hiệu quả nhờ vào khả năng ức chế chuyển hóa arachidonic acid thành prostaglandin Cơ chế hoạt động của aspirin liên quan đến việc chuyển nhóm acetyl (CH3CO-) của nó cho nhóm OH tại tâm hoạt động của enzyme, qua đó thực hiện phản ứng ester chéo hóa Phản ứng này diễn ra thông qua sự thế acyl nucleophile, dẫn đến sự chuyển hóa giữa các nhóm ester khác nhau.

4) Các nghiên cứu trước đây về cơ chế thủy phân ester trong dung dịch base cho rằng phản ứng có thể xảy ra theo cơ chế SN2 1 giai đoạn

Ester quang hoạt X được sử dụng làm nguyên liệu đầu để vẽ carboxylate anion và alcohol thông qua phản ứng thủy phân Phản ứng này diễn ra theo cơ chế được chấp nhận với tiểu phân trung gian tứ diện và cơ chế SN2 một giai đoạn thay thế Kết quả cho thấy chỉ có duy nhất một alcohol là (2R)-2-butanol được tạo thành trong phản ứng, điều này cho thấy cơ chế phản ứng là cụ thể và không có sự hình thành sản phẩm phụ nào khác.

Chuyển hóa lactone A thành ester B bằng HCl trong ethanol diễn ra trong một giai đoạn, tạo ra ethyl chrysanthemate, một trung gian quan trọng trong tổng hợp nhiều pyrethrin Pyrethrin là các tác nhân trừ sâu tự nhiên có cấu trúc vòng ba cạnh, được chiết xuất từ hoa cúc.

Cơ chế phản ứng chuyển lactone C thành carboxylic acid D là một quá trình quan trọng trong tổng hợp các prostaglandin, được nghiên cứu bởi nhà hóa học đoạt giải Nobel E J Corey và các cộng sự tại Đại học Harvard.

Taxotere, tên thương mại của docetaxel, là một loại thuốc chống ung thư tổng hợp có cấu trúc tương tự như taxol, một hợp chất tự nhiên được chiết xuất từ cây dương ở Thái Bình Dương Đặc điểm độ tan trong nước thấp của taxol đã dẫn đến các nghiên cứu nhằm tìm kiếm các hợp chất tương tự với độ tan cao hơn Docetaxel được cho là có cấu trúc giúp tăng cường khả năng tan trong nước Nếu tất cả các liên kết ester và carbamate trong docetaxel bị phân cắt, các sản phẩm thu được từ quá trình thủy phân trong dung dịch acid sẽ cần được vẽ ra để phân tích.

Reserpine, một hợp chất được phân lập từ cây Rauwolfia serpentina Benth, được sử dụng để điều trị chứng tăng huyết áp nhẹ do lo âu Tổng hợp reserpine được thực hiện qua hai giai đoạn chính, theo cơ chế do R B Woodward phát triển vào năm 1958 Cơ chế này đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu rõ quá trình tổng hợp và ứng dụng của reserpine trong y học.

4) Theo cơ chế được chấp nhận, hóa lập thể của tâm lập thể vẫn được bảo toàn trong sản phẩm

Cơ chế SN2 có khả năng tạo ra sản phẩm với cấu hình nghịch đảo, cụ thể là (2S)-2-butanol Tuy nhiên, do (2R)-butanol là sản phẩm duy nhất, nên cơ chế SN2 không thể diễn ra trong phản ứng thủy phân ester.

7) a Docetaxel có ít C hơn và nhiều nhóm OH hơn taxol Do đó độ tan của docetaxel > taxol b

Phản ứng thế ở α carbon của hợp chất carbonyl

1) Giải thích tại sao 2,4-pentadione tạo thành hai sản phẩm alkyl hóa nhau (A hoặc B) khi số đương lượng base tăng từ 1 lên 2?

Cis ketone A có thể đồng phân hóa thành trans ketone B khi tiếp xúc với dung dịch NaOH, trong khi cis ketone C không trải qua phản ứng đồng phân hóa tương tự Sự khác biệt này có thể được giải thích bằng cấu trúc và tính chất hóa học của các hợp chất, ảnh hưởng đến khả năng phản ứng của chúng trong môi trường kiềm.

3) Trình bày cơ chế phản ứng sau:

4) Trình bày cơ chế của các phản ứng sau (major product = sản phẩm chính):

Giai đoạn then chốt trong tổng hợp β-vetivone, thành phần chính của cỏ hương bài, diễn ra qua phản ứng giữa hợp chất A và dihalide B với 2 đương lượng LAD, tạo thành hợp chất C Cơ chế phản ứng này đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu quy trình tổng hợp β-vetivone từ các nguyên liệu ban đầu.

Giai đoạn cuối của tổng hợp β-vetivone diễn ra khi hợp chất C phản ứng với CH3Li, tạo ra hợp chất trung gian X Hợp chất X sau đó phản ứng với dung dịch acid để hình thành β-vetivone Cần xác định cấu trúc của X và trình bày cơ chế chuyển hóa từ X thành β-vetivone.

7) Giải thích tại sao Ha có tính acid kém hơn Hb? Trình bày cơ chế của phản ứng sau:

Trong phản ứng alkyl hóa với CH3I, proton có tính acid nhất nằm giữa các nhóm C=O sẽ bị tách ra, tạo thành A khi chỉ có một đương lượng base Khi có đương lượng base thứ hai, dianion được hình thành Enolate thứ hai có tính bền hóa cộng hưởng kém hơn, do đó nó có tính nucleophile cao hơn và sẽ phản ứng trước với tác nhân alkyl hóa CH3I, tạo thành B.

Phản ứng đồng phân hóa xảy ra qua trung gian enolate, có thể bị proton hóa để tái tạo A hoặc tạo thành B Do B có hai nhóm lớn ở vị trí biên, nên cân bằng ưu tiên chuyển hướng đến sản phẩm này Hợp chất C không thể đồng phân hóa vì cấu trúc của nó đã ổn định.

2 nhóm thế ở vị trí biên (bền.)

1 nhóm biên, 1 nhóm trục 2 nhóm biên (bền) 2 nhóm biên (bền)

(Phản ứng diễn ra với cả hai base [LDA và KOC(CH3)3].)

Tách loại Ha không tạo ra anion có khả năng giải tỏa điện tích vào nguyên tử O carbonyl, trong khi tách loại Hb lại tạo thành một anion với điện tích giải tỏa trên O Điều này dẫn đến sự khác biệt trong tính acid của các hợp chất.

Phản ứng ngưng tụ hợp chất carbonyl

Mặc dù hợp chất B chứa ba nhóm ester, nhưng khi xử lý với NaOCH3 trong CH3OH và sau đó với H3O+, chỉ tạo thành một sản phẩm Dieckmann duy nhất Điều này xảy ra do sự chọn lọc trong quá trình phản ứng, dẫn đến việc hình thành một cấu trúc ổn định nhất mà không có sự cạnh tranh từ các nhóm ester khác.

β-Vetivone là một hợp chất được chiết xuất từ cỏ hương bài, một loại cỏ lâu năm nổi tiếng trong y học cổ truyền phương Đông Quá trình tổng hợp β-vetivone từ ketone A diễn ra qua hai giai đoạn: đầu tiên là phản ứng Michael, tiếp theo là phản ứng ngưng tụ aldol nội phân tử Để thực hiện phản ứng cộng liên hợp, cần xác định chất nhận Michael phù hợp Đồng thời, cơ chế phản ứng aldol hóa dẫn đến sự hình thành vòng 6 cạnh cũng cần được trình bày rõ ràng.

Hợp chất A và B là hai sản phẩm trung gian trong quy trình tổng hợp hormone tăng trưởng thực vật gibberellic acid, theo nghiên cứu của Corey và Smith (1979) Gibberellic acid có tác dụng kích thích sự phân chia và kéo dài tế bào, dẫn đến việc cây trồng phát triển cao và lớn hơn.

Phản ứng aldol hóa nội phân tử của 6-oxoheptanal có khả năng tạo ra ba hợp chất khác nhau Trong đó, 1-acetylcyclopentene đã được các nhà nghiên cứu xác định là sản phẩm chính Tuy nhiên, hai sản phẩm còn lại chỉ được hình thành với lượng nhỏ do các yếu tố như sự ổn định của cấu trúc và điều kiện phản ứng Cơ chế phản ứng cho thấy cách mà ba sản phẩm này được tạo thành thông qua các bước trung gian khác nhau.

Polymer xanh là một lĩnh vực nghiên cứu hóa học đang phát triển, tập trung vào việc điều chế các polymer từ nguyên liệu không phải dầu mỏ Một ví dụ điển hình là quá trình trùng hợp tulipalin A, một hợp chất tự nhiên từ hoa tulip, để tạo ra polytulipalin Polytulipalin sở hữu những đặc tính tương tự như các polymer truyền thống từ dầu mỏ, nhưng với nguồn nguyên liệu tự nhiên dồi dào, nó trở thành một lựa chọn tiềm năng Phản ứng trùng hợp này diễn ra dưới sự có mặt của một base mạnh (B:), trong đó mỗi liên kết C-C mới trong polytulipalin được hình thành thông qua phản ứng Michael.

Trong tổng hợp helminthosporal, một chất độc do nấm lúa mì sản xuất, có bốn giai đoạn chính Đầu tiên, cần xác định các hợp chất cần thiết cho giai đoạn 1 và 2 Tiếp theo, cần trình bày cơ chế của giai đoạn 3 và 4, đồng thời xem xét sự bất thường của sản phẩm phản ứng Đặc biệt, giai đoạn 1 thực hiện việc cộng hợp một nhóm formyl (HCO-), trong khi giai đoạn 3 lại loại bỏ nhóm này Điều đáng chú ý là quá trình dường như không cần thiết này lại được thực hiện, điều này đặt ra câu hỏi về mục đích của nó trong tổng hợp.

7) Đề xuất cơ chế cho phản ứng sau của một β-keto ester

8) Trình bày cơ chế của phản ứng sau (Gợi ý: Có hai phản ứng Michael.)

4-Methylpyridine phản ứng với benzaldehyde trong sự hiện diện của base để tạo thành sản phẩm A (a) Cơ chế phản ứng bao gồm bước tấn công nucleophile của 4-methylpyridine vào carbonyl của benzaldehyde, theo sau là sự hình thành liên kết carbon-carbon (b) Dự đoán rằng 2-methylpyridine hoặc 3-methylpyridine có thể không phản ứng ngưng tụ tương tự do sự ảnh hưởng của nhóm methyl lên vị trí nucleophilic, ảnh hưởng đến khả năng tạo liên kết với benzaldehyde.

Chỉ các ester có 2H hoặc 3H trên α carbon mới có khả năng tạo enolate tham gia phản ứng Claisen, dẫn đến sản phẩm β-keto ester với enolate được bền hóa nhờ cộng hưởng Phản ứng này diễn ra như sau:

2) a Đồng phân E hoặc Z có thể được sử dụng: b

Enolate A có độ bền cao hơn so với hai enolate còn lại và sẽ tấn công vào carbonyl của aldehyde ít bị cản trở không gian hơn so với nhóm ketone Kích thước vòng 5 cạnh tạo thành cũng rất bền, lý do này giải thích tại sao 1-acetylcyclopentene trở thành sản phẩm chính.

Nguyên tử H ở giai đoạn 4 trở nên có tính acid mạnh hơn do nằm giữa hai nhóm carbonyl, điều này làm cho nó dễ dàng tách proton hơn để tham gia vào phản ứng Michael ở giai đoạn tiếp theo.

Phản ứng ngưng tụ chỉ xảy ra khi nhóm CH3 gắn với vòng pyridine có các nguyên tử hydrogen có tính acid, cho phép chúng bị tách ra bởi OH-.

Tạo liên kết carbon-carbon

1) Trình bày cơ chế phản ứng sau:

Các sulfur ylide và phosphorus ylide là những hợp chất trung gian quan trọng trong tổng hợp hữu cơ Methyl trans-chrysanthemate, một hợp chất trung gian thiết yếu trong tổng hợp thuốc trừ sâu pyrethrin I, có thể được điều chế từ diene A kết hợp với một sulfur ylide Cần trình bày cơ chế phản ứng để làm rõ quá trình này.

Các dimethyl cyclopropane có thể được tổng hợp thông qua phản ứng giữa hợp chất carbonyl không no α,β X và 2 đương lượng tác nhân Wittig Y Phản ứng này diễn ra theo một cơ chế nhất định, trong đó tác nhân Wittig tạo ra một anion phosphonium, sau đó tấn công vào carbonyl, dẫn đến hình thành dimethyl cyclopropane.

Mặc dù diazomethane (CH2N2) không thường được sử dụng để tổng hợp cyclopropane, nhưng các hợp chất diazo khác lại cho hiệu suất tốt hơn với các cyclopropane phức tạp Cơ chế chuyển hóa hợp chất diazo A thành B, tiểu phân trung gian trong tổng hợp sirenin, một chất hấp dẫn tinh trùng do giao tử nữ của nấm mốc Allomyces sản sinh, cần được trình bày rõ ràng.

Phản ứng của cyclohexene với iodobenzene trong điều kiện phản ứng Heck dẫn đến sự hình thành sản phẩm E, là sản phẩm ghép cặp với nhóm phenyl mới trên carbon allylic Tuy nhiên, sản phẩm ghép cặp “như dự kiến” F, với nhóm phenyl liên kết trực tiếp vào liên kết đôi carbon-carbon, lại không được hình thành Cần trình bày cơ chế tạo thành sản phẩm E để hiểu rõ hơn về quá trình này.

Nhiều biến thể của phản ứng hoán vị đóng vòng đã được công bố, trong đó phản ứng hoán vị đóng vòng-mở vòng tiếp đôi [tandem] có thể xảy ra với các alkene vòng có thêm 2 liên kết đôi carbon-carbon Trong trường hợp này, cycloalkene sẽ bị phân cắt, dẫn đến sự hình thành hai vòng mới Cần xác định các hợp chất được tạo thành trong phản ứng tiếp đôi với các chất nền cụ thể.

Phản ứng ghép cặp Suzuki giữa aryl iodide A và vinylborane B tạo ra hợp chất C Hợp chất C sẽ chuyển thành D khi tiếp xúc với dung dịch acid Cần xác định các chất C và D, đồng thời viết cơ chế chuyển hóa giữa chúng.

7) resonance-stabilized = được bền hóa cộng hưởng

Phản ứng của carbohydrate

Trình bày cơ chế của các phản ứng sau:

3) Bỏ qua hóa lập thể:

Phản ứng của aminoacid và peptide

Nhóm bảo vệ Fmoc có thể được cộng vào nhóm amino của amino acid thông qua tác nhân A, tạo thành một amino acid được bảo vệ Cơ chế phản ứng này bao gồm sự tương tác giữa Fmoc-Cl và nhóm amino, dẫn đến việc hình thành liên kết mới Đồng thời, cơ chế phản ứng loại bỏ nhóm bảo vệ Fmoc diễn ra thông qua quá trình khử, trong đó nhóm Fmoc được loại bỏ để phục hồi tính hoạt động của nhóm amino.

Các giai đoạn cuối trong thoái phân Edman bao gồm sự chuyển đổi của thiazolinone thành N-phenylthiohydantoin Phản ứng này được xúc tác bởi acid, và cơ chế của nó diễn ra qua các bước cụ thể, trong đó acid đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy quá trình chuyển vị.

Phản ứng phân cực trong base

Đề xuất cơ chế cho phản ứng sau:

LDA is a strong base that facilitates two E2 elimination reactions to form an alkyne This alkyne is then deprotonated by excess LDA, resulting in the formation of an alkynyl anion Subsequently, this anion reacts with MeI via an SN2 mechanism.

Bài 37 - Phản ứng aldol hóa

Phản ứng aldol hóa đóng vai trò quan trọng trong quá trình ngưng tụ benzoin, yêu cầu sự có mặt của một lượng xúc tác CN- Cơ chế phản ứng được đề xuất cho thấy sự tương tác giữa các phân tử dẫn đến sự hình thành sản phẩm cuối cùng.

C2 và C4 đều là tâm electrophile, nhưng để tạo liên kết giữa chúng, C2 cần chuyển thành tâm nucleophile thông qua quá trình umpolung, được thực hiện bởi ion CN- Các aldehyde không có tính acid ở carbonyl C, vì vậy ion CN- không thể deproton hóa C2 mà chỉ có thể cộng hợp vào đó Sau khi C2 trở thành vị trí α của nhóm nitrile, nó sẽ có tính acid mạnh hơn và có khả năng bị deproton hóa bởi ion CN- dư, tạo thành enolate, chất này có thể cộng vào C4 Cuối cùng, sự deproton hóa O1 và tách ion CN- sẽ tạo ra sản phẩm cuối cùng.

Bài 37 - Phản ứng aldol hóa Đề xuất cơ chế cho các phản ứng aldol hóa sau:

This article provides a guide on the synthesis of aldol products through two distinct methods First, it describes the deprotonation of the α-carbon of an ester using LDA, followed by the addition of an aldehyde and subsequent workup to yield an aldol product Secondly, it details the use of BuLi for the deprotonation of the α-carbon of a nitrile, which is then reacted with a ketone and processed to form an aldol compound.

Bài 37 - Phản ứng phân cực trong base

Trình bày cơ chế phản ứng sau:

Phản ứng này không có sự nghịch đảo cấu hình như phản ứng thế SN2 do không có OH- và OH- là nhóm rời đi kém hiệu quả DBU có khả năng deproton hóa nhóm OH, tạo ra alkoxide, chất này có thể tham gia phản ứng aldol nghịch (retro-aldol) để tạo ra aldehyde và ester enolate Aldehyde có thể quay liên kết C-C, dẫn đến sự tấn công của enolate từ phía đối diện, tạo ra sản phẩm đồng phân trong phản ứng aldol.

Phản ứng phân cực trong base

Trình bày cơ chế phản ứng sau:

Nếu amine không hoạt động như một base, nó sẽ trở thành tác nhân nucleophile Khi amine cộng hợp với ketone có tính electrophile, hemiaminal được hình thành Sau đó, sự rời đi của nhóm OH dẫn đến sự tạo thành ion iminium, một tiểu phân trung gian quan trọng không thể được hình thành từ amine bậc 3.

Iminium ions exhibit stronger electrophilic properties than the ketones from which they are derived They react with deprotonated 1,3-dicarbonyl compounds, necessitating the removal of amine elements for product formation Once the amine is protonated to become a better leaving group, an E1cb elimination reaction occurs, leading to product formation and the regeneration of the catalyst.

Bài 39 - Phản ứng phân cực trong base Đề xuất cơ chế cho phản ứng sau:

Bằng cách đánh số nguyên tử, ta thấy các liên kết được tạo thành ở C8-C9 và C13-C6, và C6-O7 bị phá vỡ

The strongest acidic center in both compounds is C8, which, upon deprotonation, becomes a nucleophile This allows it to add C9 through a Michael addition mechanism, resulting in the formation of C10 enolate, which is subsequently protonated.

C13 được chuyển thành tâm nucleophile thông qua quá trình deproton hóa, sau đó tấn công vào C6 Sản phẩm alkoxide sẽ bị proton hóa để tạo thành aldol Ở giai đoạn cuối, liên kết C6-O7 bị phá vỡ và các nguyên tố H2O bị loại bỏ Phản ứng tách β diễn ra theo cơ chế E1cb do khả năng rời đi kém của nhóm OH- và tính acid của liên kết C-H.

Phản ứng Michael

Mỗi quá trình sau đều có giai đoạn đầu tiên là phản ứng Michael Đề xuất cơ chế hợp lí cho mỗi quá trình

Hướng dẫn a) Tạo thành: C2-C5, C2-C6 Phá vỡ: C2-Br4

C2 vừa có tính electrophile vừa có tính acid, trong khi C5 là electrophile và C6 không có hoạt tính Do đó, liên kết đầu tiên được hình thành giữa C2 và C5 Sự deproton hóa C2 tạo ra một tâm nucleophile, tấn công vào C5 để tạo thành enolate ở C6 Sau đó, C6 trở thành nucleophile và thực hiện phản ứng thế SN2 nội phân tử tại C2, dẫn đến sản phẩm cuối cùng Mặc dù C2 là alkyl halide bậc 3, thường không dự đoán xảy ra phản ứng SN2, nhưng trong trường hợp này, phản ứng vẫn diễn ra nhờ vào tính chất nội phân tử Các liên kết mới C7-C8 và C4-C9 được hình thành mà không có sự phá vỡ nào.

LiN(i-Pr)(c-Hex) tương tự như LDA, trong đó C4 và C8 là các electrophile, C9 không hoạt động và C7 có tính acid Giai đoạn đầu tiên là deproton hóa C7 để tạo ra nucleophile Phản ứng cộng liên hợp vào C8 tạo nucleophile ở C9, sau đó nó cộng vào C4 để hình thành enolate mới Quá trình xử lý (workup) tiếp theo dẫn đến sản phẩm cuối cùng, bao gồm các cấu trúc C2-C21, C5-C11, và C6-C22.

Trong số 6 nguyên tử tham gia vào quá trình tạo thành liên kết, có 3 nguyên tử (C6, C10, C21) mang tính electronphile, 2 nguyên tử (C5, C22) không hoạt động, và chỉ có C2 thể hiện tính acid Giai đoạn đầu tiên của phản ứng là deproton hóa C2 Nucleophile sau đó cộng vào C21, làm cho C22 trở thành nucleophile Tiếp theo, C22 cộng vào C6, dẫn đến việc C5 trở thành nucleophile, và cuối cùng, nó cộng vào C10 để tạo thành sản phẩm.

Phản ứng thế ở liên kết C(sp 2 )-X

Trình bày cơ chế các phản ứng acyl hóa sau:

Hướng dẫn a) Sản phẩm phụ của phản ứng này là EtOH Tạo thành: C2-C11 Phá vỡ: O1-C2

C2 hoạt động như một tâm electrophile, vì vậy giai đoạn đầu tiên là deproton hóa C11 để chuyển đổi thành tâm nucleophile Sau đó, sự cộng hợp vào C2 và tách loại O1 tạo ra sản phẩm Sản phẩm này là 1,3-diketone với tính axit mạnh, dẫn đến việc deproton hóa trong điều kiện phản ứng, hình thành anion.

Xử lí (workup) tiếp đó tạo thành sản phẩm trung hòa b) Tạo thành: C3-C9 Phá vỡ: O8-C9

Cơ chế giống hệt như phần a.

Phản ứng thế ở liên kết C(sp 2 )-X

Trình bày cơ chế của các phản ứng thế nhân thơm sau

Hướng dẫn a) Tạo thành: O1-C9 Phá vỡ: S8-C9

O1 trải qua quá trình deproton hóa và kết hợp với C9, tạo ra một anion giải tỏa tại C10, C12 và C14, đồng thời liên kết với nhóm NO2 Anion này sau đó tách ra SO2, dẫn đến việc hình thành sản phẩm Quá trình sản xuất bao gồm O1-P5 và C2-Br4, trong khi các liên kết O1-C2 và Br4-P5 bị phá vỡ.

Trong phản ứng này, O1 hoạt động như một nucleophile, trong khi C2 là electrophile P5 có thể đóng vai trò là nucleophile hoặc electrophile, nhưng do phản ứng với O1 dẫn đến việc phá vỡ liên kết P5-Br4, nó phải là electrophile O1 tấn công P5 theo cơ chế SN2, thay thế Br4, sau đó bromide tấn công C2 trong phản ứng cộng Cuối cùng, cặp electron chưa liên kết của N3 được sử dụng để tách O1, tạo ra sản phẩm quan sát được.

Cyclopropane hóa

Trình bày cơ chế của hai phản ứng cyclopropane hóa sau:

Bài tập lớn I

Xác định và trình bày cơ chế phản ứng (SN2, SRN1, cộng-tách, tách-cộng) cho từng phản ứng thế Một số phản ứng có thể diễn ra theo nhiều cơ chế; trong trường hợp này, hãy đề xuất thí nghiệm để xác định rõ cơ chế Sản phẩm cuối cùng là mô hình cho tác nhân chống ung thư duocarmycin, một chất alkyl hóa DNA hiệu quả Lưu ý đến hóa lập thể trong quá trình phân tích.

Phản ứng thế ở alkyl halide bậc 3 thường không diễn ra theo cơ chế SN2, trừ khi là phản ứng nội phân tử Trong tình huống này, khả năng xảy ra SN2 còn thấp hơn do sự cản trở không gian của electrophile và việc C electrophilic không dễ dàng mở rộng góc liên kết từ 109° lên 120° trong trạng thái trung gian SN2 Một khả năng khác là cơ chế SRN1, phù hợp với nucleophile có nguyên tử nặng và điều kiện có ánh sáng.

Khơi mào: PhS - ⎯⎯→ hv [PhS - ] *

Phát triển mạch: Halide bậc 1 sẽ phản ứng theo cơ chế SN2, trong khi indene có tính acid mạnh (pKa ≈ 19) nhờ sự bền hóa của anion Sau khi deproton hóa với BuLi, indene tấn công carbon nucleophilic theo cơ chế SN2 Đương lượng indenyl anion thứ hai tiếp tục deproton hóa nhóm indenyl của sản phẩm, cho phép xảy ra phản ứng SN2 nội phân tử, tạo sản phẩm quan sát được Đối với halide bậc 3, do không thể nghịch đảo, không tham gia phản ứng SN2 Cơ chế tách-cộng không hợp lý vì base không mạnh và các liên kết C-H không song song với C-I Do đó, cơ chế SRN1 là khả năng cao nhất Các liên kết C(sp³)-I là nền tốt cho phản ứng SRN1, với FeCl2 đóng vai trò là tác nhân khử 1-electron (Fe II → Fe III), làm chất khơi mào.

Phản ứng thế của các arene có nhóm thế hút electron mạnh thường diễn ra theo cơ chế cộng-tách, trong đó nhóm rời đi là nitrite (NO2-) Sản phẩm đầu tiên được tạo ra từ phản ứng trao đổi halogen-kim loại, mặc dù cơ chế của phản ứng này vẫn chưa được hiểu rõ Phản ứng có thể diễn ra qua cơ chế SN2 với brom nhờ sự tham gia của C nucleophilic, hoặc có thể liên quan đến các giai đoạn chuyển electron.

Những lượng nhỏ sản phẩm thế nhân thơm thường được tạo thành trong phản ứng trao đổi halogen-kim loại Có thể có nhiều cơ chế hợp lí

- Sản phẩm chính PhLi có thể phản ứng với sản phẩm phụ n-BuBr theo cơ chế SN2

- Có thể diễn ra sự cộng-tách PhBr không phải là arene có tính electrophile nhưng tính nucleophile của n-BuLi có thể bù trừ

- Có thể diễn ra phản ứng SRN1

- Có thể diễn ra phản ứng tách-cộng (cơ chế benzyne.)

Các thí nghiệm cụ thể có thể giúp kiểm chứng các khả năng:

- Phản ứng tách-cộng đi qua trạng thái trung gian benzyne, và nucleophile có thể cộng vào

C của benzyne, do đó sản phẩm sẽ là hỗn hợp 3- và 4-bromotolune nếu cơ chế này xảy ra

Phản ứng cộng-tách sẽ được tăng tốc nhờ các nhóm hút electron trong vòng, trong khi các nhóm đẩy electron sẽ làm chậm quá trình này.

Nếu cơ chế SN2 xảy ra, việc chuyển đổi từ n-BuLi sang s-BuLi có thể dẫn đến sự giảm đáng kể sản phẩm thế, trong khi việc chuyển đổi sang CH3Li lại có khả năng làm tăng sản phẩm.

Nếu cơ chế SRN1 xảy ra, việc chuyển đổi từ n-BuLi sang s-BuLi không ảnh hưởng đến lượng sản phẩm thế, trong khi việc chuyển đổi sang CH3Li có thể làm giảm đáng kể sản phẩm Các acyl chloride có thể tham gia vào phản ứng thế theo hai cơ chế: cộng-tách hoặc tách-cộng (cơ chế ketene) Tuy nhiên, trong trường hợp này, cơ chế tách-cộng không thể xảy ra do không có các hydrogen alpha.

Cơ chế phản ứng của acyl chloride là cộng-tách, với khả năng tách do tính acid của các hydrogen benzylic Mặc dù cơ chế cộng-tách có thể xảy ra, nhưng cơ chế tách-cộng thường diễn ra dễ dàng hơn Phản ứng này tuân theo cơ chế SN2 và có entropy hoạt hóa thấp, cho phép nó xảy ra ngay cả khi mất tính thơm Sản phẩm cuối cùng là một mô hình của tác nhân chống ung thư duocarmycin, trong đó DNA phản ứng với duocarmycin thông qua sự tấn công của nhóm CH2 vào vòng cyclopropane.

SN2 i) Phản ứng thế electrophile ở C(sp 2 ) thơm có thể diễn ra theo cơ chế cộng-tách, tách-cộng hoặc

Trong trường hợp này, cơ chế cộng-tách với năng lượng thấp được thúc đẩy bởi sự ổn định mạnh mẽ của phức Meisenheimer nhờ vào tính thơm của vòng 5 cạnh Cơ chế phản ứng không thể là SN2 do tính electrophile của alkyl bậc 3, vì vậy cơ chế khả thi nhất là

Phản ứng SRN1 diễn ra qua các anion gốc, với cấu trúc cộng hưởng tốt nhất của anion gốc chất đầu là electron dư vào vòng thơm, trong khi sản phẩm có electron dư vào S Cả hai trường hợp nên vẽ cấu trúc cộng hưởng với liên kết 3-electron, 2-tâm Phản ứng thế ở C(sp²) có thể xảy ra qua ba cơ chế, trong đó cơ chế cộng-tách yêu cầu vòng có nhóm hút electron, và phản ứng tách-cộng cần một base mạnh như NH2- Có khả năng cao rằng phản ứng diễn ra theo cơ chế SRN1, đặc biệt khi có ánh sáng tham gia Cơ chế SN2 không thể xảy ra do sự bảo toàn cấu hình, và mặc dù có thể có hai phản ứng SN2 liên tiếp, nhưng khó xảy ra vì -OAc là nhóm rời đi kém Cơ chế tách-cộng có thể xảy ra khi nhóm AcO ở vị trí α với N, làm yếu và kéo dài liên kết C-O, dễ dàng tách ra tạo thành N-acyl iminium ion Cuối cùng, AcO- deproton hóa ketoester tạo thành enolate, sau đó cộng vào liên kết π C=N từ phía ít án ngữ không gian hơn, tạo thành sản phẩm trans.

Bài tập lớn II

II Các phản ứng thế trên nhân thơm

Các phản ứng thế trên nhân thơm

Bài 57 Đề nghị cơ chế giải thích sự hình thành hai sản phẩm sau và cho biết sản phẩm nào là sản phẩm chính

Cơ chế hình thành sản phẩm chính (do loại bỏ tương tác không gian với H ortho vòng kế cận) như sau:

Sản phẩm phụ được tạo thành qua cơ chế tương tự

III Các phản ứng tách

IV Các phản ứng cộng

Từ 2 sang 3 là sự cộng Michael 1,4 của MeO - vào hệ liên hợp mới thành hình của 2

V Các phản ứng gốc tự do

Bài 86: Khi đun nóng peroxide, quá trình này tạo ra hai sản phẩm với tỉ lệ gần như bằng nhau Để giải thích hiện tượng này, cần đề xuất một cơ chế hợp lý cho quá trình phân hủy của peroxide, trong đó các bước phản ứng dẫn đến sự hình thành các sản phẩm tương đương.

VI Các phản ứng chuyển vị và tách phân mảnh

VII Các phản ứng pericyclic

LUYỆN TẬP VIẾT CƠ CHẾ II

Sửa điều kiện bài này thành 1 mCPBA, 2 CF 3 COOH, 3 H 2 O

Khi không có mặt acid, phản ứng xảy ra theo kiểu [2+2]

Trích từ Olympiad Hóa học Hữu cơ Nga

Các nhà Hóa học từ Đại học Palermo đã tiến hành nghiên cứu về phản ứng của 3-chloro-1,2,4-oxadiazole với các amine Kết quả cho thấy khi oxadiazole 1 được đun nóng với allylamine trong methanol, sản phẩm chính thu được không phải là hợp chất 2 như dự đoán, mà là hợp chất 3 Bảng dưới đây trình bày ảnh hưởng của nhóm thế X đến tỉ lệ sản phẩm phản ứng Nghiên cứu cũng đề xuất sơ đồ chuyển hóa và giải thích tác động của nhóm thế X đến tỉ lệ sản phẩm phản ứng.

Trong phản ứng cạnh tranh giữa hai tâm electrophile A và B, việc đưa các nhóm thế hút electron vào vòng benzene không chỉ làm tăng tính electrophile của tâm A mà còn dẫn đến sự gia tăng lượng sản phẩm 3.

Năm 1934, nhà hóa học Pháp Hoch đã công bố nghiên cứu về tương tác giữa phenylmagnesium bromide và oxime propiophenone 1 ở nhiệt độ cao, dẫn đến sự tạo thành hai sản phẩm sau khi thủy phân Một sản phẩm là aziridine 2, trong khi sản phẩm còn lại ban đầu bị nhầm là hydroxylamine 4 Đến năm 1939, Campbell xác định cấu trúc của sản phẩm thứ hai là β-aminoalcohol 3 Phản ứng này được biết đến với tên gọi phản ứng tổng hợp aziridine Hoch-Campbell.

Trong một thời gian dài, cơ chế của chuyên hóa này chưa được xác định do khó khăn trong việc phát hiện hợp chất trung gian Tuy nhiên, vào thập niên 1970, nhóm nghiên cứu của Laurent đã xác lập được hướng chuyển hóa Một trong những bằng chứng quan trọng cho cơ chế phản ứng là việc cô lập indole 6 với hiệu suất 3%, sản phẩm từ phản ứng giữa oxime 5 và tác nhân Grignard.

1) Đề xuất cơ chế phản ứng tạo thành aziridine

Tương tác của các oxime với tác nhân Grignard không tạo ra sản phẩm chứa liên kết đôi như các hợp chất carbonyl do cấu trúc và tính chất hóa học khác nhau của chúng Các oxime có nhóm chức -C=N- không dễ dàng tham gia vào phản ứng nucleophilic với tác nhân Grignard như carbonyl, vì sự ổn định của liên kết đôi và khả năng tạo ra sản phẩm bền hơn Hơn nữa, sự tương tác giữa oxime và tác nhân Grignard thường dẫn đến phản ứng khác, không tạo ra các sản phẩm mong muốn với liên kết đôi.

Phản ứng Hoch-Campbell chủ yếu tương tự với cơ chế chuyển ví Neber, trong đó oxime tosylate 7 được chuyển hóa thành α-aminoketone 8 dưới tác dụng của dung dịch kiềm sodium ethoxide, sau đó sản phẩm trung gian sẽ được thủy phân.

3) Đề xuất cơ chế cho chuyển hóa này

4) Trong trường hợp R’ = H, một phản ứng chuyển vị nổi tiếng khác đã diễn ra Sản phẩm tạo thành là gì?

Oxime, khác với các hợp chất ketone tương đồng, có một proton acid Khi tương tác với tác nhân Grignard, sự deproton hóa xảy ra, nhưng anion không gắn phenylmagnesium bromide vào liên kết đôi do tạo thành dianion kém bền Thay vào đó, proton acid ở vị trí alpha bị tách ra bởi base, dẫn đến sự hình thành nitrene, tiếp theo là aziridine, một hợp chất cũng không tồn tại lâu dài.

Sự hình thành nitrene, một tác nhân electrophile mạnh, đã được chứng minh qua sự tạo thành sản phẩm phụ - indole:

Cơ chế chuyển vị Neber tương tự với tổng hợp Hoch-Campbell

Nếu một oxime được tạo thành từ một aldehyde thì dưới những điều kiện đó sẽ xảy ra phản ứng chuyển vị Beckmann tạo thành nitrile

1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU) là một base mạnh với nhiều ứng dụng trong tổng hợp hữu cơ Mặc dù thường được coi là một base không có tính nucleophile, các nhà hóa học đã phát hiện ra một số trường hợp DBU hoạt động như một nucleophile Cơ chế cho các chuyển hóa này đã được đề xuất trong nghiên cứu.

Vào năm 1908, nhà hóa học Heinrich Biltz đã tổng hợp diphenylhydantoin, hay còn gọi là phenytoin Sau gần ba thập kỷ, phenytoin được phát hiện có khả năng điều trị chứng tăng động, vượt trội hơn so với phenobarbital, loại thuốc phổ biến lúc bấy giờ, mà không gây ức chế hệ thần kinh trung ương Đến nay, phenytoin vẫn giữ vị trí quan trọng trong danh sách dược phẩm thiết yếu của WHO và Nga Để tổng hợp phenytoin từ các hóa chất sẵn có, có thể áp dụng phương pháp ba giai đoạn, và cần đề xuất cơ chế cho giai đoạn đầu tiên.

Chuyển vị Steven và Sommelet-Hauser của ammonium ylide cho phép chuyển hóa hiệu quả từ liên kết C-N sang liên kết C-C Dưới đây là các ví dụ minh họa cho hai chuyển vị này trong các cấu trúc bất đối.

1) Đề xuất cơ chế chuyển vị Sommelet

2) Trong chuyển vị Stevens, cấu hình tuyệt đối của tâm chuyển vị được bảo toàn Giải thích

Vào năm 2007, các nhà hóa học Nhật Bản đã phát triển một phương pháp tổng hợp chọn lọc đối quang các amino acid ester từ muối benzylammonium Phương pháp này dựa trên sơ đồ phản ứng tương tự với benzyl chloride ở vị trí số 4 và sử dụng hợp chất quang hoạt ClCH2COOR*.

4) Hãy cho biết ý nghĩa các số trong dấu ngoặc vuông trước tên của chuyển vị

Sự bảo toàn cấu hình tại tâm chuyển vị trong phản ứng Stevens được giải thích nhờ vào sự tham gia của các "lồng dung môi" Phản ứng này cho thấy rằng sự phân cắt liên kết có thể xảy ra theo cả cơ chế dị li lẫn đồng li.

4) Số trong các ngoặc vuông [a,b] có ý nghĩa rằng giữa 2 tâm bị phá vỡ và 2 tâm của liên kết tạo thành có a-1 và b-1 nguyên tử trung gian

Indene là các khối cấu trúc quan trọng trong tổng hợp hợp chất sinh học và vật liệu mới Các phương pháp truyền thống như acyl hóa Friedel-Crafts và gắn các tác nhân cơ kim vào 1,3-indandione thường gặp nhiều hạn chế về số giai đoạn và loại chất nền phù hợp Các phương pháp hiện đại sử dụng ngưng tụ các chất thơm có nhóm chức ở vị trí ortho với alkyne, mặc dù hiệu quả, lại đắt đỏ và giới hạn trong việc chọn lựa chất nền Gần đây, phản ứng vòng hóa với methyl trifluoromethanesulfonate và benzonitrile, cùng với các diarylacetylene trong dichloroethane (DCE), đã được phát hiện là phương pháp hiệu quả hơn, cho phép sử dụng nhiều loại chất nền và đạt được indene với hiệu suất cao.

III Các phản ứng tách

Các phản ứng tách

IV Các phản ứng cộng

Từ 2 sang 3 là sự cộng Michael 1,4 của MeO - vào hệ liên hợp mới thành hình của 2

V Các phản ứng gốc tự do

Khi đun nóng peroxide, quá trình phân hủy xảy ra, tạo ra hai sản phẩm với tỷ lệ gần như bằng nhau Cơ chế hợp lý cho quá trình này có thể liên quan đến sự hình thành các gốc tự do, dẫn đến phản ứng phân hủy đồng đều Quá trình này không chỉ cho thấy sự ổn định của peroxide mà còn chỉ ra sự cân bằng trong việc tạo ra các sản phẩm khác nhau từ phản ứng.

VI Các phản ứng chuyển vị và tách phân mảnh

VII Các phản ứng pericyclic

LUYỆN TẬP VIẾT CƠ CHẾ II

Sửa điều kiện bài này thành 1 mCPBA, 2 CF 3 COOH, 3 H 2 O

Khi không có mặt acid, phản ứng xảy ra theo kiểu [2+2]

Trích từ Olympiad Hóa học Hữu cơ Nga

Các nhà Hóa học từ Đại học Palermo, Ý, đã tiến hành nghiên cứu về phản ứng của 3-chloro-1,2,4-oxadiazole với amine Họ phát hiện rằng khi oxadiazole 1 được đun nóng với allylamine trong methanol, sản phẩm chính thu được không phải là hợp chất 2 như dự đoán, mà là hợp chất 3 Bảng dưới đây trình bày ảnh hưởng của nhóm thế X đến tỉ lệ sản phẩm phản ứng Nghiên cứu cũng đề xuất sơ đồ chuyển hóa và giải thích tác động của nhóm thế X lên tỉ lệ sản phẩm phản ứng.

Trong phản ứng cạnh tranh giữa hai tâm electrophile A và B, việc đưa các nhóm thế hút electron vào vòng benzene không chỉ làm tăng tính electrophile của tâm A mà còn dẫn đến sự gia tăng sản phẩm 3.

Vào năm 1934, nhà hóa học Pháp Hoch đã công bố nghiên cứu về tương tác giữa phenylmagnesium bromide dư và oxime propiophenone 1 ở nhiệt độ cao, dẫn đến sự thủy phân và tạo ra hai sản phẩm Một trong số đó là aziridine 2, trong khi sản phẩm còn lại ban đầu bị nhầm là hydroxylamine 4 Đến năm 1939, Campbell đã xác định cấu trúc của sản phẩm thứ hai là β-aminoalcohol 3 Phản ứng này được biết đến với tên gọi phản ứng tổng hợp aziridine Hoch-Campbell.

Trong một thời gian dài, cơ chế của chuyên hóa vẫn chưa được xác định do khó khăn trong việc phát hiện hợp chất trung gian Tuy nhiên, vào thập niên 1970, nhóm nghiên cứu của Laurent đã thiết lập được hướng chuyển hóa Một trong những bằng chứng quan trọng cho cơ chế phản ứng là sự cô lập indole 6 với hiệu suất 3%, sản phẩm từ phản ứng giữa oxime 5 và tác nhân Grignard.

1) Đề xuất cơ chế phản ứng tạo thành aziridine

Tương tác của các oxime với tác nhân Grignard không tạo thành sản phẩm chứa liên kết đôi như các hợp chất carbonyl vì cấu trúc của oxime không cho phép sự hình thành liên kết đôi bền vững Các oxime có nhóm chức -C=N- không dễ dàng tham gia phản ứng với tác nhân Grignard để tạo ra các sản phẩm tương tự carbonyl, do sự khác biệt trong tính chất hóa học và cơ chế phản ứng Kết quả là, mặc dù có thể xảy ra phản ứng, nhưng sản phẩm cuối cùng không có cấu trúc tương tự như các hợp chất carbonyl, dẫn đến sự khác biệt trong tính chất và ứng dụng của chúng.

Phản ứng Hoch-Campbell chủ yếu tương tự với cơ chế chuyển ví Neber, trong đó oxime tosylate 7 được chuyển hóa thành α-aminoketone 8 khi tác dụng với dung dịch kiềm sodium ethoxide, tiếp theo là quá trình thủy phân sản phẩm trung gian.

3) Đề xuất cơ chế cho chuyển hóa này

4) Trong trường hợp R’ = H, một phản ứng chuyển vị nổi tiếng khác đã diễn ra Sản phẩm tạo thành là gì?

Oxime, khác với các hợp chất ketone tương đồng, có một proton acid Khi tương tác với tác nhân Grignard, sự deproton hóa xảy ra, tạo ra anion không gắn phenylmagnesium bromide vào liên kết đôi, vì điều này có thể dẫn đến một dianion cực kỳ kém bền Thay vào đó, proton acid ở vị trí alpha bị base tách ra, tạo thành nitrene, và sau đó là aziridine, một hợp chất cũng không tồn tại lâu dài.

Sự hình thành nitrene, một tác nhân electrophile mạnh, đã được chứng minh qua sự tạo thành sản phẩm phụ - indole:

Cơ chế chuyển vị Neber tương tự với tổng hợp Hoch-Campbell

Nếu một oxime được tạo thành từ một aldehyde thì dưới những điều kiện đó sẽ xảy ra phản ứng chuyển vị Beckmann tạo thành nitrile

1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU) là một base mạnh với nhiều ứng dụng trong tổng hợp hữu cơ Mặc dù thường được coi là một base không có tính nucleophile, các nhà hóa học đã phát hiện ra một số trường hợp mà DBU hoạt động như một nucleophile Cơ chế cho các chuyển hóa này đã được đề xuất để giải thích sự tương tác của DBU trong các phản ứng hóa học.

Vào năm 1908, nhà hóa học Heinrich Biltz đã tổng hợp diphenylhydantoin, hay còn gọi là phenytoin Sau gần ba thập kỷ, phenytoin được phát hiện có khả năng điều trị chứng tăng động, vượt trội hơn so với phenobarbital, loại thuốc phổ biến thời bấy giờ, mà không gây ức chế hệ thần kinh trung ương Đến nay, phenytoin vẫn giữ vị trí quan trọng trong danh mục dược phẩm thiết yếu của WHO và Nga Để tổng hợp phenytoin từ các hóa chất sẵn có, có thể áp dụng phương pháp ba giai đoạn, trong đó cần đề xuất cơ chế cho giai đoạn đầu tiên.

Chuyển vị Steven và Sommelet-Hauser của ammonium ylide cho phép chuyển hóa hiệu quả liên kết C-N thành liên kết C-C Dưới đây là các ví dụ minh họa cho hai loại chuyển vị này trong các cấu trúc bất đối.

1) Đề xuất cơ chế chuyển vị Sommelet

2) Trong chuyển vị Stevens, cấu hình tuyệt đối của tâm chuyển vị được bảo toàn Giải thích

Năm 2007, các nhà hóa học Nhật Bản đã phát triển một phương pháp tổng hợp chọn lọc đối quang cho các amino acid ester từ muối benzylammonium Phương pháp này sử dụng benzyl chloride ở vị trí số 4 và hợp chất quang hoạt ClCH2COOR*.

4) Hãy cho biết ý nghĩa các số trong dấu ngoặc vuông trước tên của chuyển vị

Sự bảo toàn cấu hình tại tâm chuyển vị trong phản ứng Stevens được giải thích nhờ sự tham gia của các "lồng dung môi" Phản ứng này cho thấy rằng sự phân cắt liên kết có thể xảy ra thông qua cả cơ chế dị li lẫn đồng li.

4) Số trong các ngoặc vuông [a,b] có ý nghĩa rằng giữa 2 tâm bị phá vỡ và 2 tâm của liên kết tạo thành có a-1 và b-1 nguyên tử trung gian.

Indene là cấu trúc quan trọng trong tổng hợp hợp chất sinh học và vật liệu mới Các phương pháp truyền thống như acyl hóa Friedel-Crafts và gắn tác nhân cơ kim vào 1,3-indandione thường phức tạp và hạn chế về loại chất nền Phương pháp hiện đại sử dụng ngưng tụ các chất thơm có nhóm chức ở vị trí ortho với alkyne, mặc dù hiệu quả, lại đắt đỏ và cũng bị giới hạn Gần đây, phản ứng vòng hóa với methyl trifluoromethanesulfonate, benzonitrile và các diarylacetylene trong dichloroethane (DCE) đã được nghiên cứu, cho thấy khả năng tương thích với nhiều loại chất nền và đạt hiệu suất cao trong việc tạo ra indene.

Các phản ứng cộng

Từ 2 sang 3 là sự cộng Michael 1,4 của MeO - vào hệ liên hợp mới thành hình của 2

V Các phản ứng gốc tự do

Bài 86 yêu cầu đun nóng peroxide, dẫn đến sự hình thành hai sản phẩm với tỷ lệ gần như bằng nhau Để giải thích quá trình này, cần đề xuất một cơ chế hợp lý cho phản ứng xảy ra, đảm bảo rằng các sản phẩm được tạo ra có sự cân bằng trong quá trình phân hủy hoặc tái cấu trúc hóa học của peroxide.

VI Các phản ứng chuyển vị và tách phân mảnh

VII Các phản ứng pericyclic

LUYỆN TẬP VIẾT CƠ CHẾ II

Sửa điều kiện bài này thành 1 mCPBA, 2 CF 3 COOH, 3 H 2 O

Khi không có mặt acid, phản ứng xảy ra theo kiểu [2+2]

Trích từ Olympiad Hóa học Hữu cơ Nga

Các nhà Hóa học từ Đại học Palermo đã tiến hành nghiên cứu về phản ứng của 3-chloro-1,2,4-oxadiazole với các amine Kết quả cho thấy, khi oxadiazole 1 được đun nóng với allylamine trong methanol, sản phẩm chính thu được là hợp chất 3, thay vì hợp chất 2 như dự đoán Bảng dưới đây minh họa ảnh hưởng của nhóm thế X đến tỉ lệ sản phẩm phản ứng, đồng thời đề xuất sơ đồ chuyển hóa và giải thích tác động của nhóm thế X đối với tỉ lệ sản phẩm.

Trong phản ứng cạnh tranh giữa hai tâm electrophile A và B, việc đưa các nhóm thế hút electron vào vòng benzene sẽ làm tăng tính electrophile của tâm A, từ đó dẫn đến sự gia tăng sản phẩm 3.

Năm 1934, nhà hóa học Pháp Hoch công bố nghiên cứu về tương tác giữa phenylmagnesium bromide dư và oxime propiophenone 1 ở nhiệt độ cao, dẫn đến sự hình thành hai sản phẩm sau khi thủy phân Một sản phẩm là aziridine 2, trong khi sản phẩm còn lại, ban đầu được nhầm là hydroxylamine 4, sau đó được xác định bởi Campbell vào năm 1939 là β-aminoalcohol 3 Phản ứng này được biết đến với tên gọi phản ứng tổng hợp aziridine Hoch-Campbell.

Trong một thời gian dài, cơ chế của quá trình chuyên hóa chưa được xác định do sự khó khăn trong việc nhận diện hợp chất trung gian Tuy nhiên, vào thập niên 1970, nhóm nghiên cứu của Laurent đã xác lập được hướng chuyển hóa Một trong những chứng cứ quan trọng cho việc làm sáng tỏ cơ chế phản ứng là việc cô lập thành công indole 6 với hiệu suất 3%, được tạo ra từ phản ứng giữa oxime 5 và tác nhân Grignard.

1) Đề xuất cơ chế phản ứng tạo thành aziridine

Tương tác của các oxime với tác nhân Grignard không tạo ra sản phẩm chứa liên kết đôi như các hợp chất carbonyl do cấu trúc và tính chất hóa học khác nhau của chúng Các oxime có nhóm chức -C=N- không dễ dàng tham gia vào phản ứng nucleophilic như carbonyl, dẫn đến việc hình thành sản phẩm khác biệt Hơn nữa, sự ổn định của liên kết đôi trong oxime có thể ảnh hưởng đến khả năng phản ứng của chúng với tác nhân Grignard, làm giảm khả năng tạo thành sản phẩm tương tự.

Phản ứng Hoch-Campbell có cơ chế tương tự như cơ chế chuyển ví Neber, trong đó oxime tosylate 7 được chuyển hóa thành α-aminoketone 8 dưới tác động của dung dịch kiềm sodium ethoxide Sau đó, sản phẩm trung gian sẽ trải qua quá trình thủy phân.

3) Đề xuất cơ chế cho chuyển hóa này

4) Trong trường hợp R’ = H, một phản ứng chuyển vị nổi tiếng khác đã diễn ra Sản phẩm tạo thành là gì?

Oxime khác với các hợp chất ketone khác ở chỗ có một proton acid Khi tương tác với tác nhân Grignard, sự deproton hóa xảy ra, tạo ra anion không gắn phenylmagnesium bromide vào liên kết đôi, vì điều này có thể dẫn đến sự hình thành dianion kém bền Thay vào đó, proton acid ở vị trí alpha bị base tách ra, tạo ra nitrene, sau đó chuyển thành aziridine, một hợp chất cũng không tồn tại lâu dài.

Sự hình thành nitrene, một tác nhân electrophile mạnh, đã được chứng minh qua sự tạo thành sản phẩm phụ - indole:

Cơ chế chuyển vị Neber tương tự với tổng hợp Hoch-Campbell

Nếu một oxime được tạo thành từ một aldehyde thì dưới những điều kiện đó sẽ xảy ra phản ứng chuyển vị Beckmann tạo thành nitrile

1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU) là một base mạnh với nhiều ứng dụng trong tổng hợp hữu cơ Mặc dù thường được coi là một base không có tính nucleophile, nhưng các nhà hóa học đã phát hiện ra một số trường hợp mà DBU thực sự hoạt động như một nucleophile Cơ chế cho những chuyển hóa này đã được đề xuất và nghiên cứu.

Vào năm 1908, nhà hóa học Heinrich Biltz đã tổng hợp diphenylhydantoin, hay còn gọi là phenytoin Sau gần ba thập kỷ, các nghiên cứu chỉ ra rằng phenytoin có khả năng điều trị chứng tăng động hiệu quả hơn phenobarbital, loại thuốc phổ biến lúc bấy giờ, mà không gây ức chế hệ thần kinh trung ương Đến nay, phenytoin vẫn giữ vị trí quan trọng trong danh mục dược phẩm thiết yếu của WHO và Nga Để tổng hợp phenytoin từ các hóa chất có sẵn, có thể áp dụng phương pháp ba giai đoạn, trong đó cần đề xuất cơ chế cho giai đoạn đầu tiên.

Chuyển vị Steven và Sommelet-Hauser của các ammonium ylide cho phép chuyển hóa hiệu quả liên kết C-N thành liên kết C-C Dưới đây là một số ví dụ về hai chuyển vị này trong các cấu trúc bất đối.

1) Đề xuất cơ chế chuyển vị Sommelet

2) Trong chuyển vị Stevens, cấu hình tuyệt đối của tâm chuyển vị được bảo toàn Giải thích

Năm 2007, các nhà hóa học Nhật Bản đã phát triển một phương pháp tổng hợp chọn lọc đối quang các amino acid ester từ muối benzylammonium Phương pháp này sử dụng một sơ đồ phản ứng tương tự với benzyl chloride ở vị trí số 4 và áp dụng hợp chất quang hoạt ClCH2COOR*.

4) Hãy cho biết ý nghĩa các số trong dấu ngoặc vuông trước tên của chuyển vị

Sự bảo toàn cấu hình tại tâm chuyển vị trong phản ứng Stevens được giải thích nhờ vào sự tham gia của các "lồng dung môi" Trong quá trình này, sự phân cắt liên kết có thể xảy ra theo cả hai cơ chế dị li lẫn đồng li.

4) Số trong các ngoặc vuông [a,b] có ý nghĩa rằng giữa 2 tâm bị phá vỡ và 2 tâm của liên kết tạo thành có a-1 và b-1 nguyên tử trung gian

Indene là các cấu trúc quan trọng trong tổng hợp hợp chất sinh học và vật liệu mới Các phương pháp truyền thống như acyl hóa Friedel-Crafts và gắn cơ kim vào 1,3-indandione thường phức tạp và hạn chế về loại chất nền Phương pháp hiện đại dựa trên ngưng tụ các chất thơm ortho với alkyne, mặc dù hiệu quả, lại tốn kém và cũng bị giới hạn Gần đây, một phương pháp mới sử dụng phản ứng vòng hóa với methyl trifluoromethanesulfonate và benzonitrile cùng các diarylacetylene trong dichloroethane (DCE) đã được phát hiện, cho phép sử dụng nhiều chất nền khác nhau và đạt hiệu suất cao trong việc tạo ra indene.

Các phản ứng gốc tự do

Bài 86 đề cập đến việc đun nóng peroxide, dẫn đến sự hình thành hai sản phẩm với tỉ lệ gần như bằng nhau Để giải thích quá trình này, cần đề xuất một cơ chế hợp lý cho phản ứng xảy ra.

VI Các phản ứng chuyển vị và tách phân mảnh

VII Các phản ứng pericyclic

LUYỆN TẬP VIẾT CƠ CHẾ II

Sửa điều kiện bài này thành 1 mCPBA, 2 CF 3 COOH, 3 H 2 O

Khi không có mặt acid, phản ứng xảy ra theo kiểu [2+2]

Trích từ Olympiad Hóa học Hữu cơ Nga

Các nhà Hóa học từ Đại học Palermo đã nghiên cứu phản ứng của 3-chloro-1,2,4-oxadiazole với các amine, phát hiện rằng khi đun nóng dẫn xuất chloro của oxadiazole 1 với allylamine trong methanol, sản phẩm chính không phải là hợp chất 2 như dự đoán mà là hợp chất 3 Bảng dưới đây minh họa ảnh hưởng của nhóm thế X đến tỉ lệ sản phẩm phản ứng, đồng thời đề xuất sơ đồ chuyển hóa và giải thích tác động của nhóm thế X đến tỉ lệ sản phẩm.

Trong phản ứng cạnh tranh giữa hai tâm electrophile A và B, việc bổ sung các nhóm thế hút electron vào vòng benzene sẽ làm tăng tính electrophile của tâm A, dẫn đến sự gia tăng sản phẩm 3.

Vào năm 1934, nhà hóa học Pháp Hoch đã công bố nghiên cứu về tương tác giữa phenylmagnesium bromide dư và oxime propiophenone 1 ở nhiệt độ cao, dẫn đến thủy phân và tạo ra hai sản phẩm Một trong số đó là aziridine 2, trong khi sản phẩm còn lại ban đầu bị nhầm là hydroxylamine 4 Đến năm 1939, Campbell đã xác định được cấu trúc của sản phẩm thứ hai là β-aminoalcohol 3 Phản ứng này được biết đến với tên gọi phản ứng tổng hợp aziridine Hoch-Campbell.

Trong suốt một thời gian dài, cơ chế của chuyên hóa vẫn chưa được xác định do khó khăn trong việc phát hiện hợp chất trung gian Tuy nhiên, vào thập niên 1970, nhóm nghiên cứu của Laurent đã xác lập được hướng chuyển hóa Một trong những bằng chứng quan trọng cho cơ chế phản ứng là việc cô lập thành công indole 6 với hiệu suất 3%, đây là một trong những sản phẩm từ phản ứng giữa oxime 5 và tác nhân Grignard.

1) Đề xuất cơ chế phản ứng tạo thành aziridine

Tương tác của các oxime với tác nhân Grignard không tạo thành các sản phẩm chứa liên kết đôi giống như các hợp chất carbonyl do sự khác biệt trong cấu trúc và tính chất hóa học của chúng Các oxime có nhóm chức -C=N- không ổn định như nhóm carbonyl, dẫn đến khả năng phản ứng khác nhau Hơn nữa, tác nhân Grignard thường phản ứng với các hợp chất có tính điện cực cao, trong khi oxime lại không đủ điện cực để tạo thành liên kết đôi bền vững Do đó, quá trình phản ứng giữa oxime và tác nhân Grignard thường dẫn đến các sản phẩm khác mà không hình thành liên kết đôi tương tự như carbonyl.

Phản ứng Hoch-Campbell có cơ chế tương tự như cơ chế chuyển vị Neber, trong đó oxime tosylate 7 được chuyển hóa thành α-aminoketone 8 khi tác dụng với dung dịch kiềm của sodium ethoxide, sau đó sản phẩm trung gian được thủy phân.

3) Đề xuất cơ chế cho chuyển hóa này

4) Trong trường hợp R’ = H, một phản ứng chuyển vị nổi tiếng khác đã diễn ra Sản phẩm tạo thành là gì?

Oxime, khác với các hợp chất ketone tương đồng, có một proton có tính acid Khi tương tác với tác nhân Grignard, sự deproton hóa xảy ra, tạo ra anion Anion này không gắn phenylmagnesium bromide vào liên kết đôi vì điều đó có thể tạo ra dianion kém bền Thay vào đó, proton acid ở vị trí alpha bị base tách ra, dẫn đến sự hình thành nitrene, sau đó là aziridine, một hợp chất cũng không tồn tại lâu dài.

Sự hình thành nitrene, một tác nhân electrophile mạnh, đã được chứng minh qua sự tạo thành sản phẩm phụ - indole:

Cơ chế chuyển vị Neber tương tự với tổng hợp Hoch-Campbell

Nếu một oxime được tạo thành từ một aldehyde thì dưới những điều kiện đó sẽ xảy ra phản ứng chuyển vị Beckmann tạo thành nitrile

1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU) là một base mạnh với nhiều ứng dụng trong tổng hợp hữu cơ Mặc dù thường được coi là một base không có tính nucleophile, nhưng các nhà hóa học đã phát hiện ra những trường hợp mà DBU hoạt động như một nucleophile Cơ chế cho các chuyển hóa này đã được đề xuất và nghiên cứu.

Vào năm 1908, nhà hóa học Heinrich Biltz đã tổng hợp diphenylhydantoin (phenytoin), và sau gần 30 năm, phenytoin được phát hiện có khả năng điều trị chứng tăng động, vượt trội hơn so với phenobarbital mà trước đó được sử dụng phổ biến Hiện nay, phenytoin vẫn giữ vai trò quan trọng trong y học, nằm trong danh sách dược phẩm thiết yếu của WHO và Nga Để tổng hợp phenytoin từ các hóa chất sẵn có, có thể đề xuất một phương pháp ba giai đoạn, trong đó cơ chế cho giai đoạn đầu tiên cần được làm rõ.

Chuyển vị Steven và Sommelet-Hauser của ammonium ylide là phương pháp hiệu quả để chuyển hóa liên kết C-N thành C-C Dưới đây là một số ví dụ về ứng dụng của hai chuyển vị này trong các cấu trúc bất đối.

1) Đề xuất cơ chế chuyển vị Sommelet

2) Trong chuyển vị Stevens, cấu hình tuyệt đối của tâm chuyển vị được bảo toàn Giải thích

Năm 2007, các nhà hóa học Nhật Bản đã phát triển một phương pháp tổng hợp chọn lọc đối quang cho các amino acid ester từ muối benzylammonium Phương pháp này dựa trên sơ đồ phản ứng tương tự với benzyl chloride ở vị trí số 4, sử dụng hợp chất quang hoạt ClCH2COOR*.

4) Hãy cho biết ý nghĩa các số trong dấu ngoặc vuông trước tên của chuyển vị

Sự bảo toàn cấu hình ở tâm chuyển vị trong phản ứng Stevens được giải thích nhờ vào sự tham gia của các "lồng dung môi" Quá trình phân cắt liên kết có thể xảy ra thông qua cả cơ chế dị li và đồng li.

4) Số trong các ngoặc vuông [a,b] có ý nghĩa rằng giữa 2 tâm bị phá vỡ và 2 tâm của liên kết tạo thành có a-1 và b-1 nguyên tử trung gian

Indene là các khối cấu trúc quan trọng trong tổng hợp hợp chất sinh học và vật liệu mới Các phương pháp truyền thống như acyl hóa Friedel-Crafts và gắn các tác nhân cơ kim vào 1,3-indandione thường gặp khó khăn do nhiều giai đoạn và hạn chế về chất nền Phương pháp hiện đại dựa trên ngưng tụ các chất thơm có nhóm chức ortho với alkyne, tuy nhiên, chúng đắt đỏ và cũng bị giới hạn về chất nền Gần đây, phản ứng vòng hóa với methyl trifluoromethanesulfonate và benzonitrile cùng các diarylacetylene trong dichloroethane (DCE) đã được phát hiện, cho phép sử dụng nhiều chất nền ban đầu và tạo ra indene với hiệu suất cao Cơ chế cho phản ứng vòng hóa này cũng đã được đề xuất.

Các phản ứng chuyển vị và tách phân mảnh

VII Các phản ứng pericyclic

LUYỆN TẬP VIẾT CƠ CHẾ II

Sửa điều kiện bài này thành 1 mCPBA, 2 CF 3 COOH, 3 H 2 O

Khi không có mặt acid, phản ứng xảy ra theo kiểu [2+2]

Trích từ Olympiad Hóa học Hữu cơ Nga

Các nhà Hóa học từ Đại học Palermo đã nghiên cứu phản ứng của 3-chloro-1,2,4-oxadiazole với amine, phát hiện rằng khi đun nóng dẫn xuất chloro với allylamine trong methanol, sản phẩm chính là hợp chất 3 thay vì hợp chất 2 như dự đoán Bảng dưới đây minh họa ảnh hưởng của nhóm thế X đến tỉ lệ sản phẩm phản ứng, đồng thời đề xuất sơ đồ cơ chế phản ứng và giải thích tác động của nhóm thế X đến tỉ lệ sản phẩm.

Trong phản ứng cạnh tranh giữa hai tâm electrophile A và B, việc bổ sung các nhóm thế hút electron vào vòng benzene sẽ làm tăng tính electrophile của tâm A, từ đó dẫn đến sự gia tăng sản phẩm 3.

Vào năm 1934, nhà hóa học Pháp Hoch đã công bố nghiên cứu về tương tác giữa phenylmagnesium bromide dư và oxime propiophenone 1 ở nhiệt độ cao, dẫn đến sự hình thành hai sản phẩm sau quá trình thủy phân Một sản phẩm là aziridine 2, trong khi sản phẩm còn lại, ban đầu bị nhầm là hydroxylamine 4, sau đó được Campbell xác định là β-aminoalcohol 3 vào năm 1939 Phản ứng này được biết đến với tên gọi phản ứng tổng hợp aziridine Hoch-Campbell.

Trong một thời gian dài, cơ chế của chuyên hóa vẫn chưa được xác định do khó khăn trong việc nhận diện hợp chất trung gian Tuy nhiên, vào thập niên 1970, nhóm nghiên cứu của Laurent đã xác lập được hướng chuyển hóa Một trong những bằng chứng quan trọng cho cơ chế phản ứng là việc cô lập thành công indole 6 với hiệu suất 3%, sản phẩm từ phản ứng giữa oxime 5 và tác nhân Grignard.

1) Đề xuất cơ chế phản ứng tạo thành aziridine

2) Tại sao bạn nghĩ tương tác của các oxime với tác nhân Grignard không tạo thành các sản phẩm chứa liên kết đôi tương tự như các hợp chất carbonyl?

Phản ứng Hoch-Campbell chủ yếu diễn ra theo cơ chế tương tự như cơ chế chuyển ví Neber, trong đó oxime tosylate 7 được chuyển hóa thành α-aminoketone 8 dưới tác động của dung dịch kiềm sodium ethoxide Quá trình này sau đó bao gồm bước thủy phân sản phẩm trung gian.

3) Đề xuất cơ chế cho chuyển hóa này

4) Trong trường hợp R’ = H, một phản ứng chuyển vị nổi tiếng khác đã diễn ra Sản phẩm tạo thành là gì?

Oxime, khác với các hợp chất ketone, có một proton có tính acid Khi tương tác với tác nhân Grignard, sự deproton hóa xảy ra, tạo ra anion Anion này không gắn kết với phenylmagnesium bromide do sự hình thành dianion kém bền Thay vào đó, proton acid ở vị trí alpha được tách ra bởi base, dẫn đến việc hình thành nitrene, và sau đó là aziridine, một hợp chất cũng không tồn tại lâu dài.

Sự hình thành nitrene, một tác nhân electrophile mạnh, đã được chứng minh qua sự tạo thành sản phẩm phụ - indole:

Cơ chế chuyển vị Neber tương tự với tổng hợp Hoch-Campbell

Nếu một oxime được tạo thành từ một aldehyde thì dưới những điều kiện đó sẽ xảy ra phản ứng chuyển vị Beckmann tạo thành nitrile

1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU) là một base mạnh với nhiều ứng dụng trong tổng hợp hữu cơ Mặc dù thường được coi là một base không có tính nucleophile, các nhà hóa học đã phát hiện ra những trường hợp mà DBU hoạt động như một nucleophile Cơ chế cho các chuyển hóa này đã được đề xuất để giải thích vai trò của DBU trong các phản ứng hóa học.

Vào năm 1908, nhà hóa học Đức Heinrich Biltz đã tổng hợp diphenylhydantoin, hay còn gọi là phenytoin Sau gần ba thập kỷ, phenytoin được phát hiện có khả năng điều trị chứng tăng động, vượt trội hơn so với phenobarbital, loại thuốc phổ biến thời bấy giờ, mà không gây ức chế hệ thần kinh trung ương Đến nay, phenytoin vẫn giữ vai trò quan trọng và được liệt kê trong danh mục dược phẩm thiết yếu của WHO và Nga Để tổng hợp phenytoin từ các hóa chất sẵn có, có thể áp dụng phương pháp ba giai đoạn, trong đó giai đoạn đầu cần được đề xuất cơ chế cụ thể.

Chuyển vị Steven và Sommelet-Hauser của ammonium ylide cho phép chuyển hóa liên kết C-N thành liên kết C-C một cách hiệu quả Dưới đây là một số ví dụ về hai chuyển vị này trong các cấu trúc bất đối.

1) Đề xuất cơ chế chuyển vị Sommelet

2) Trong chuyển vị Stevens, cấu hình tuyệt đối của tâm chuyển vị được bảo toàn Giải thích

3) Năm 2007, các nhà hóa học Nhật Bản đã đề xuất một phương pháp để tổng hợp chọn lọc đối quang các amino acid ester từ các muối benzylammonium Đề xuất một sơ đồ phản ứng tương tự với các benzyl chloride thế vị trí số 4 và sử dụng hợp chất quang hoạt ClCH2COOR*

4) Hãy cho biết ý nghĩa các số trong dấu ngoặc vuông trước tên của chuyển vị

2) Sự bảo toàn cấu hình ở tâm chuyển vị trong phản ứng Stevens được giải thích bởi sự tham gia của các “lồng dung môi” Sự phân cắt liên kết có thể diễn ra cả theo cơ chế dị li lẫn đồng li

4) Số trong các ngoặc vuông [a,b] có ý nghĩa rằng giữa 2 tâm bị phá vỡ và 2 tâm của liên kết tạo thành có a-1 và b-1 nguyên tử trung gian

Indene là cấu trúc quan trọng trong tổng hợp hợp chất sinh học và vật liệu mới Các phương pháp truyền thống như acyl hóa Friedel-Crafts và gắn tác nhân cơ kim vào 1,3-indandione thường phức tạp và hạn chế về loại chất nền Trong khi đó, các phương pháp hiện đại sử dụng sự ngưng tụ giữa các chất thơm có nhóm chức ortho với alkyne, mặc dù hiệu quả, lại tốn kém và cũng bị giới hạn về nguyên liệu ban đầu Gần đây, phản ứng vòng hóa sử dụng methyl trifluoromethanesulfonate với benzonitrile và các dẫn xuất của nó kết hợp với diarylacetylene trong dichloroethane (DCE) đã được nghiên cứu, cho thấy khả năng tương thích với nhiều chất nền và đạt hiệu suất cao trong việc tạo ra indene Cơ chế cho phản ứng vòng hóa này cũng đã được đề xuất.

Các phản ứng pericyclic

LUYỆN TẬP VIẾT CƠ CHẾ II

Sửa điều kiện bài này thành 1 mCPBA, 2 CF 3 COOH, 3 H 2 O

Khi không có mặt acid, phản ứng xảy ra theo kiểu [2+2]

Trích từ Olympiad Hóa học Hữu cơ Nga

Các nhà Hóa học từ Đại học Palermo đã tiến hành nghiên cứu về phản ứng của 3-chloro-1,2,4-oxadiazole với các amine Kết quả cho thấy, khi oxadiazole 1 được đun nóng với allylamine trong methanol, sản phẩm chính thu được là hợp chất 3 thay vì hợp chất 2 như dự đoán Bảng dưới đây minh họa ảnh hưởng của nhóm thế X đến tỷ lệ sản phẩm phản ứng Nghiên cứu cũng đề xuất sơ đồ chuyển hóa và giải thích tác động của nhóm thế X đến tỷ lệ sản phẩm.

Trong phản ứng cạnh tranh giữa hai tâm electrophile A và B, việc bổ sung các nhóm thế hút electron vào vòng benzene sẽ làm tăng tính electrophile của tâm A, từ đó dẫn đến sự gia tăng lượng sản phẩm 3.

Năm 1934, nhà hóa học Pháp Hoch đã công bố nghiên cứu về tương tác giữa phenylmagnesium bromide dư và oxime propiophenone 1 ở nhiệt độ cao, dẫn đến hai sản phẩm sau khi thủy phân Một sản phẩm là aziridine 2, trong khi sản phẩm còn lại, ban đầu bị nhầm là hydroxylamine 4, sau đó được xác định bởi Campbell vào năm 1939 là β-aminoalcohol 3 Phản ứng này được biết đến với tên gọi phản ứng tổng hợp aziridine Hoch-Campbell.

Trong một thời gian dài, cơ chế của chuyên hóa vẫn chưa được xác định do khó khăn trong việc nhận diện hợp chất trung gian Tuy nhiên, vào thập niên 1970, nhóm nghiên cứu của Laurent đã thiết lập được hướng chuyển hóa quan trọng Một bằng chứng then chốt cho cơ chế phản ứng là sự cô lập indole 6 với hiệu suất 3%, một trong những sản phẩm từ phản ứng giữa oxime 5 và tác nhân Grignard.

1) Đề xuất cơ chế phản ứng tạo thành aziridine

2) Tại sao bạn nghĩ tương tác của các oxime với tác nhân Grignard không tạo thành các sản phẩm chứa liên kết đôi tương tự như các hợp chất carbonyl?

Phản ứng Hoch-Campbell có cơ chế tương tự như cơ chế chuyển ví Neber, trong đó oxime tosylate 7 được chuyển hóa thành α-aminoketone 8 dưới tác động của dung dịch kiềm sodium ethoxide Sau đó, sản phẩm trung gian sẽ trải qua quá trình thủy phân.

3) Đề xuất cơ chế cho chuyển hóa này

4) Trong trường hợp R’ = H, một phản ứng chuyển vị nổi tiếng khác đã diễn ra Sản phẩm tạo thành là gì?

Oxime, khác với các hợp chất ketone tương đồng, có một proton có tính acid Khi tương tác với tác nhân Grignard, sự deproton hóa xảy ra, tạo ra anion không gắn phenylmagnesium bromide vào liên kết đôi, vì điều này có thể dẫn đến sự hình thành dianion cực kỳ kém bền Thay vào đó, proton có tính acid ở vị trí alpha được tách ra bởi base, tạo thành nitrene và sau đó là aziridine, một hợp chất cũng không thể tồn tại lâu dài.

Sự hình thành nitrene, một tác nhân electrophile mạnh, đã được chứng minh qua sự tạo thành sản phẩm phụ - indole:

Cơ chế chuyển vị Neber tương tự với tổng hợp Hoch-Campbell

Nếu một oxime được tạo thành từ một aldehyde thì dưới những điều kiện đó sẽ xảy ra phản ứng chuyển vị Beckmann tạo thành nitrile

1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU) là một base mạnh với nhiều ứng dụng trong tổng hợp hữu cơ Mặc dù thường được coi là một base không có tính nucleophile, các nhà hóa học đã phát hiện ra những trường hợp mà DBU thực sự hoạt động như một nucleophile Cơ chế cho các chuyển hóa này đã được đề xuất và nghiên cứu kỹ lưỡng.

Vào năm 1908, nhà hóa học Đức Heinrich Biltz đã tổng hợp diphenylhydantoin (phenytoin), và sau gần 30 năm, phenytoin được phát hiện có khả năng điều trị chứng tăng động, vượt trội hơn so với phenobarbital mà thời điểm đó đang phổ biến, đồng thời không gây ức chế hệ thần kinh trung ương Đến nay, phenytoin vẫn giữ vị trí quan trọng trong danh sách dược phẩm thiết yếu của WHO và Nga Để tổng hợp phenytoin từ các hóa chất có sẵn, có thể đề xuất phương pháp ba giai đoạn, với cơ chế cho giai đoạn đầu tiên cần được xác định rõ ràng.

Chuyển vị Steven và Sommelet-Hauser của các ammonium ylide cho phép chuyển hóa hiệu quả từ liên kết C-N sang liên kết C-C Dưới đây là một số ví dụ minh họa cho hai loại chuyển vị này trong các cấu trúc bất đối.

1) Đề xuất cơ chế chuyển vị Sommelet

2) Trong chuyển vị Stevens, cấu hình tuyệt đối của tâm chuyển vị được bảo toàn Giải thích

3) Năm 2007, các nhà hóa học Nhật Bản đã đề xuất một phương pháp để tổng hợp chọn lọc đối quang các amino acid ester từ các muối benzylammonium Đề xuất một sơ đồ phản ứng tương tự với các benzyl chloride thế vị trí số 4 và sử dụng hợp chất quang hoạt ClCH2COOR*

4) Hãy cho biết ý nghĩa các số trong dấu ngoặc vuông trước tên của chuyển vị

2) Sự bảo toàn cấu hình ở tâm chuyển vị trong phản ứng Stevens được giải thích bởi sự tham gia của các “lồng dung môi” Sự phân cắt liên kết có thể diễn ra cả theo cơ chế dị li lẫn đồng li

4) Số trong các ngoặc vuông [a,b] có ý nghĩa rằng giữa 2 tâm bị phá vỡ và 2 tâm của liên kết tạo thành có a-1 và b-1 nguyên tử trung gian

Indene là các khối cấu trúc quan trọng trong tổng hợp hợp chất sinh học và vật liệu mới Các phương pháp truyền thống như acyl hóa Friedel-Crafts và gắn các tác nhân cơ kim vào 1,3-indandione thường phức tạp và giới hạn về loại chất nền Các phương pháp hiện đại sử dụng xúc tác kim loại chuyển tiếp để ngưng tụ các chất thơm có nhóm chức ortho với alkyne cũng có chi phí cao và hạn chế về chất nền Gần đây, phản ứng vòng hóa với methyl trifluoromethanesulfonate, benzonitrile và các diarylacetylene trong dichloroethane (DCE) đã được phát hiện, cho phép sử dụng nhiều loại chất nền và tạo ra indene với hiệu suất cao Cơ chế cho phản ứng vòng hóa này cũng đã được đề xuất.

LUYỆN TẬP VIẾT CƠ CHẾ II

Sửa điều kiện bài này thành 1 mCPBA, 2 CF 3 COOH, 3 H 2 O

Khi không có mặt acid, phản ứng xảy ra theo kiểu [2+2]

Trích từ Olympiad Hóa học Hữu cơ Nga

Các nhà Hóa học từ Đại học Palermo đã tiến hành nghiên cứu về phản ứng của 3-chloro-1,2,4-oxadiazole với các amine Kết quả cho thấy, khi oxadiazole 1 được đun nóng với allylamine trong methanol, sản phẩm chính thu được không phải là hợp chất 2 như dự đoán, mà là hợp chất 3 Bảng dưới đây minh họa ảnh hưởng của nhóm thế X đến tỉ lệ sản phẩm phản ứng Nghiên cứu cũng đề xuất sơ đồ chuyển hóa và giải thích tác động của nhóm thế X đến tỉ lệ sản phẩm.

Trong phản ứng, hai tâm electrophile A và B cạnh tranh lẫn nhau, trong đó việc thêm các nhóm thế hút electron vào vòng benzene làm gia tăng tính electrophile của tâm A Điều này dẫn đến sự gia tăng sản phẩm 3.

Đề xuất cơ chế cho phản ứng sau:

Bằng cách đánh số nguyên tử, ta thấy các liên kết được tạo thành ở C8-C9 và C13-C6, và C6-O7 bị phá vỡ

The strongest acid among the two substances is C8 The deprotonation of C8 transforms it into a nucleophile, enabling it to add C9 through a Michael addition mechanism, resulting in the formation of C10 enolate, which is subsequently protonated.

C13 được chuyển thành tâm nucleophile thông qua quá trình deproton hóa, sau đó tấn công vào C6 Sản phẩm alkoxide sẽ được proton hóa để tạo thành aldol Ở giai đoạn cuối, liên kết C6-O7 bị phá vỡ và các nguyên tố H2O sẽ bị mất đi Phản ứng tách β diễn ra theo cơ chế E1cb nhờ vào khả năng rời đi kém của OH- và tính acid của liên kết C-H.

Mỗi quá trình sau đều có giai đoạn đầu tiên là phản ứng Michael Đề xuất cơ chế hợp lí cho mỗi quá trình

Hướng dẫn a) Tạo thành: C2-C5, C2-C6 Phá vỡ: C2-Br4

C2 vừa có tính electrophile vừa có tính acid, trong khi C5 là electrophile và C6 không hoạt động Liên kết đầu tiên được hình thành là C2-C5, với sự deproton hóa C2 tạo ra tâm nucleophile tấn công C5 để tạo enolate ở C6 Sau đó, C6 trở thành nucleophile và thực hiện phản ứng thế SN2 nội phân tử tại C2, dẫn đến sản phẩm cuối cùng Mặc dù C2 là alkyl halide bậc 3 và thường không dự đoán xảy ra phản ứng SN2, nhưng phản ứng này vẫn diễn ra nhờ tính chất nội phân tử Các liên kết mới được tạo thành là C7-C8 và C4-C9, trong khi không có liên kết nào bị phá vỡ.

LiN(i-Pr)(c-Hex) tương tự như LDA, với C4 và C8 là các electrophile, trong khi C9 không hoạt động và C7 có tính acid Giai đoạn đầu tiên là deproton hóa C7 để tạo thành nucleophile Phản ứng cộng liên hợp vào C8 dẫn đến việc hình thành nucleophile ở C9, sau đó cộng vào C4 để tạo thành enolate mới Quá trình xử lý (workup) tiếp theo sẽ tạo ra sản phẩm, bao gồm các cấu trúc C2-C21, C5-C11 và C6-C22, mà không có sự phá vỡ nào xảy ra.

Trong quá trình phản ứng, trong số 6 nguyên tử liên kết, có 3 nguyên tử (C6, C10, C21) mang tính electronphile, 2 nguyên tử (C5, C22) không hoạt động, và chỉ có C2 có tính acid Giai đoạn đầu tiên diễn ra là deproton hóa C2 Sau đó, nucleophile sẽ cộng vào C21, khiến C22 trở thành nucleophile Tiếp theo, C22 cộng vào C6, làm cho C5 có tính nucleophile, và cuối cùng, C5 cộng vào C10 để tạo thành sản phẩm.

Bài 41 - Phản ứng thế ở liên kết C(sp 2 )-X

Trình bày cơ chế các phản ứng acyl hóa sau:

Hướng dẫn a) Sản phẩm phụ của phản ứng này là EtOH Tạo thành: C2-C11 Phá vỡ: O1-C2

C2 hoạt động như một tâm electrophile, vì vậy bước đầu tiên là deproton hóa C11 để chuyển đổi thành tâm nucleophile Sau đó, sự cộng hợp vào C2 diễn ra, dẫn đến sự tách O1 và hình thành sản phẩm Sản phẩm này là 1,3-diketone với tính acid mạnh, do đó, nó sẽ bị deproton hóa trong điều kiện phản ứng, tạo thành anion.

Xử lí (workup) tiếp đó tạo thành sản phẩm trung hòa b) Tạo thành: C3-C9 Phá vỡ: O8-C9

Cơ chế giống hệt như phần a

Bài 42 - Phản ứng thế ở liên kết C(sp 2 )-X

Trình bày cơ chế của các phản ứng thế nhân thơm sau

Hướng dẫn a) Tạo thành: O1-C9 Phá vỡ: S8-C9

O1 bị deproton hóa và cộng hợp vào C9, tạo thành một anion giải tỏa trên C10, C12, C14 và nhóm NO2 Anion này sau đó tách ra SO2, dẫn đến sản phẩm cuối cùng Quá trình tạo thành O1-P5 và C2-Br4, đồng thời phá vỡ các liên kết O1-C2 và Br4-P5.

Trong phản ứng này, O1 hoạt động như một nucleophile, trong khi C2 đóng vai trò là electrophile P5 có thể là nucleophile hoặc electrophile, nhưng do phản ứng với O1 và sự phá vỡ liên kết P5-Br4, nó phải là electrophile O1 tấn công P5 theo cơ chế SN2, thay thế Br4, và sau đó bromide tấn công C2 trong phản ứng cộng Cuối cùng, cặp electron chưa liên kết của N3 được sử dụng để tách O1, tạo thành sản phẩm quan sát được.

Trình bày cơ chế của hai phản ứng cyclopropane hóa sau:

Xác định và trình bày cơ chế phản ứng (SN2, SRN1, cộng-tách, tách-cộng) cho mỗi phản ứng thế, chú ý rằng một số phản ứng có thể diễn ra theo nhiều cơ chế khác nhau Đề xuất thí nghiệm để xác định rõ cơ chế cho các trường hợp này Sản phẩm của các phản ứng này là mô hình cho tác nhân chống ung thư duocarmycin, một tác nhân alkyl hóa DNA hiệu quả Đặc biệt, cần lưu ý đến yếu tố hóa lập thể trong quá trình phân tích.

Phản ứng thế ở alkyl halide bậc 3 thường không diễn ra theo cơ chế SN2, ngoại trừ trong các phản ứng nội phân tử Trong trường hợp này, khả năng xảy ra SN2 càng thấp do sự cản trở không gian lớn của electrophile và việc C electrophilic không dễ dàng mở rộng góc liên kết từ 109° lên 120° khi chuyển qua trạng thái trung gian SN2 Một cơ chế khác có thể xảy ra là SRN1, phù hợp cho nucleophile nặng và trong điều kiện có ánh sáng.

Khơi mào: PhS - ⎯⎯→ hv [PhS - ] *

Halide bậc 1 sẽ phản ứng theo cơ chế SN2, trong khi indene có tính acid mạnh (pKa ≈ 19) nhờ sự bền hóa của anion Sau khi deproton hóa bằng BuLi, indene tấn công carbon nucleophilic theo cơ chế SN2 Đương lượng indenyl anion thứ hai deproton hóa nhóm indenyl của sản phẩm, cho phép phản ứng SN2 nội phân tử xảy ra, tạo ra sản phẩm quan sát được Halide bậc 3 không thể tham gia phản ứng SN2 do không thể nghịch đảo; cơ chế tách-cộng không khả thi vì base không đủ mạnh và các liên kết C-H không song song với C-I Do đó, cơ chế SRN1 là khả năng cao nhất, với các liên kết C(sp³)-I là nền tốt cho phản ứng này FeCl2 hoạt động như tác nhân khử 1-electron (Fe II → Fe III), đóng vai trò chất khơi mào trong phản ứng.

Phản ứng thế của các arene với nhóm thế hút electron mạnh thường theo cơ chế cộng-tách, trong đó nhóm rời đi là nitrite (NO2-) Sản phẩm đầu tiên được hình thành từ phản ứng trao đổi halogen-kim loại, mặc dù cơ chế của phản ứng này vẫn chưa được hiểu rõ Phản ứng có thể xảy ra qua cơ chế SN2 khi brom tương tác với carbon nucleophilic, hoặc có thể bao gồm các giai đoạn chuyển electron.

Những lượng nhỏ sản phẩm thế nhân thơm thường được tạo thành trong phản ứng trao đổi halogen-kim loại Có thể có nhiều cơ chế hợp lí

- Sản phẩm chính PhLi có thể phản ứng với sản phẩm phụ n-BuBr theo cơ chế SN2

- Có thể diễn ra sự cộng-tách PhBr không phải là arene có tính electrophile nhưng tính nucleophile của n-BuLi có thể bù trừ

- Có thể diễn ra phản ứng SRN1

- Có thể diễn ra phản ứng tách-cộng (cơ chế benzyne.)

Các thí nghiệm cụ thể có thể giúp kiểm chứng các khả năng:

- Phản ứng tách-cộng đi qua trạng thái trung gian benzyne, và nucleophile có thể cộng vào

C của benzyne, do đó sản phẩm sẽ là hỗn hợp 3- và 4-bromotolune nếu cơ chế này xảy ra

Phản ứng cộng-tách được tăng tốc bởi các nhóm hút electron trong vòng, trong khi đó, các nhóm đẩy electron sẽ làm chậm quá trình này.

Nếu cơ chế SN2 xảy ra, việc chuyển đổi n-BuLi thành s-BuLi có thể dẫn đến sự giảm đáng kể sản phẩm thế, trong khi việc chuyển đổi thành CH3Li lại có thể làm tăng sản phẩm này.

Nếu cơ chế SRN1 diễn ra, việc chuyển đổi n-BuLi thành s-BuLi không ảnh hưởng đến lượng sản phẩm thế, trong khi việc chuyển đổi thành CH3Li có thể làm giảm đáng kể Các acyl chloride có thể tham gia vào phản ứng thế theo hai cơ chế: cộng-tách hoặc tách-cộng (cơ chế ketene) Tuy nhiên, trong trường hợp này, cơ chế tách-cộng không thể xảy ra do thiếu các hydrogen alpha.

Vào năm 1908, nhà hóa học Heinrich Biltz đã tổng hợp diphenylhydantoin, hay còn gọi là phenytoin Sau gần 30 năm, phenytoin được phát hiện có khả năng điều trị chứng tăng động, vượt trội hơn so với phenobarbital và không gây ức chế hệ thần kinh trung ương Hiện nay, phenytoin vẫn giữ vị trí quan trọng trong danh mục dược phẩm thiết yếu của WHO và Nga Để tổng hợp phenytoin từ các hóa chất có sẵn, có thể áp dụng một phương pháp ba giai đoạn, trong đó cần đề xuất cơ chế cho giai đoạn đầu tiên.

Chuyển vị Steven và Sommelet-Hauser của các ammonium ylide cho phép chuyển hóa hiệu quả liên kết C-N thành liên kết C-C Dưới đây là những ví dụ minh họa cho hai chuyển vị này trong các cấu trúc bất đối.

1) Đề xuất cơ chế chuyển vị Sommelet

2) Trong chuyển vị Stevens, cấu hình tuyệt đối của tâm chuyển vị được bảo toàn Giải thích

Năm 2007, các nhà hóa học Nhật Bản đã phát triển một phương pháp tổng hợp chọn lọc đối quang các amino acid ester từ muối benzylammonium Phương pháp này dựa trên một sơ đồ phản ứng tương tự với benzyl chloride tại vị trí số 4, sử dụng hợp chất quang hoạt ClCH2COOR*.

4) Hãy cho biết ý nghĩa các số trong dấu ngoặc vuông trước tên của chuyển vị

Sự bảo toàn cấu hình tại tâm chuyển vị trong phản ứng Stevens được giải thích nhờ sự tham gia của các "lồng dung môi" Quá trình phân cắt liên kết có thể xảy ra thông qua cả hai cơ chế dị li và đồng li.

4) Số trong các ngoặc vuông [a,b] có ý nghĩa rằng giữa 2 tâm bị phá vỡ và 2 tâm của liên kết tạo thành có a-1 và b-1 nguyên tử trung gian

Indene là các khối cấu trúc quan trọng trong tổng hợp hợp chất hoạt động sinh học và vật liệu mới Phương pháp truyền thống để điều chế indene thường gặp khó khăn do phải trải qua nhiều giai đoạn và bị giới hạn bởi kiểu chất nền Trong khi đó, các phương pháp hiện đại như xúc tác kim loại chuyển tiếp cũng có chi phí cao và hạn chế về chất nền ban đầu Gần đây, một phương pháp mới đã được phát hiện, sử dụng phản ứng vòng hóa với methyl trifluoromethanesulfonate, benzonitrile và các diarylacetylene trong dichloroethane (DCE), cho thấy khả năng ứng dụng rộng rãi và hiệu suất cao trong việc tạo ra indene.

Ngày đăng: 10/11/2023, 11:02

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

w