Chuyên 1: NG PHÂN HÌNH H C
1 nh ngh a
ng phân hình h c ( ng phân cis-trans) là lo i ng phân l p th sinh ra do s phân b khác nhau c a các nguyên t ho c nhóm nguyên t hai bên m t b ph n c ng nh c c a phân t nh liên k t ôi -C = C-, -C = N-, -N = N- ho c h th ng vòng no…
2 Nguyên nhân xu t hi n ng phân hình h c
Do b ph n c ng nh c c a phân t làm c n tr s quay t do c a các nhóm th xung quanh tr c liên k t
3 u ki n xu t hi n ng phân hình h c
- Phân t ph i có b ph n c ng nh c c n tr s quay t do c a hai nguyên t b ph n ó
- m i nguyên t cacbon c a liên k t ôi và ít nh t hai nguyên t cacbon c a vòng no ph i có hai nguyên t
ho c nhóm nguyên t khác nhau
Ví d : abC=Ca’b’
* Các tr ng h p có ng phân hình h c
a/ Tr ng h p có m t liên k t ôi
- H abC = Ccd:
,
a ≠ b c ≠ d có hai ng phân hình h c dù c p a-b và c-d có trùng nhau hay không
- i v i các lo i h p ch t an oxim, xetoxim không i x ng, hi azon, h p ch t azo có liên k t:
+ abC = Nc: a ≠ b có hai ng phân hình h c dù c trùng v i a ho c b
C = N H
H
H3C
OH
syn - axetandoxim anti - axetandoxim
+ aN=Nb: có hai ng phân hình h c dù a trùng v i b hay a khác b
N = N H
6H5
N = N H
H5C6
C6H5
b/ Tr ng h p có nhi u liên k t ôi
- H g m m t s l liên k t C=C li n nhau (h cumulen): abC=C=C=Ccd
này gi vai trò nh m t liên k t C=C, nên n u a ≠ b c , ≠ d s có hai ng phân hình h c
Ví d :
C =C =C= C
m -NO2H4C6
C6H5
C6H4NO2- m
C6H5
C = C = C
C6H5 m-NO2H4C6
C6H4NO2-m
C6H5
- H g m hai ho c h n hai liên k t C=C liên h p:
abC=CH-[-CH=CH-]n-CH=Ccd
+ N u c p a-b không ng nh t v i c p c-d thì s có 2n ng phân
Ví d : CH3-CH=CH-CH=CH-COOH có 4 ng phân:
C = C
CH3
H
H
C = C
H COOH H
C = C
CH3
H
H
C = C
COOH H H
E-E (trans-trans) Z-E (cis-trans)
C
CH2 Ca'b' ab
a b ≠ a' b' ≠
Trang 2C = C
H
H3C
H
C = C
H COOH
H H
C = C H
H3C
H
C = C
COOH H
H H
E-Z (trans-cis) Z-Z (cis-cis)
+ N u c p a-b ng nh t v i c p c-d s ng phân s ít h n 2n
N= 2n-1+ 2p-1
N: S ng phân hình h c p= n/2 n u n ch n
p= (n+1)/2 n u n l
Ví d : C6H5-CH=CH-CH=CH-C6H5 có N= 22-1 + 21-1 = 3 ng phân
C = C
C6H5 H
H
C = C
H
C6H5 H
C = C H
c6H5
H
C = C
C6H5
H H
C = C
C6H5
H
H
C = C
c6H5
H H
E-Z (trans-cis)
c/ Tr ng h p các h p ch t vòng no
- D n xu t hai l n th c a xiclopropan và xiclobutan có ng phân cis- trans i v i m t ph ng vòng
- D n xu t 1,2-; 1,3-; 1,4- hai l n th c a xiclohexan u t n t i d ng cis ho c trans và có b n t ng i khác nhau
Ví d : trans-1,2- imetylxiclohexan
4 Danh pháp ng phân hình h c
a/ H danh pháp cis- trans
Theo h danh pháp này, ng phân nào có hai nhóm th t ng ng c phân b cùng m t phía i v i
t ph ng c a n i ôi hay vòng no thì c g i là cis-, trái l i n u khác phía c g i là trans-.
Vi c áp d ng h danh pháp này g p nh ng khó kh n trong m t s tr ng h p:
Ví d :
CH3 H
CH3 H
(a,a) 1%
H
CH3
H
CH3
(e,e) 99%
(cis) (trans) (cis) (trans)
H
H H
H3C
H
CH3
H
H H
H3C
CH3 H
Trang 3C = C Cl
Br
CH3 I
C = C
CH3CH2
H3C
CH2CH3
CH2CH2CH3
b/ H danh pháp syn- anti
danh pháp này th ng dùng cho các h p ch t có liên k t ôi -C=N- và -N=N- Th ng thì d ng syn- là
ng mà hai nhóm th cùng phía (t ng t cis-), ng c l i là anti- (t ng t trans-) Trong tr ng h p các an oxim RCH=NOH, ng i ta l i c n c vào v trí không gian c a H (không ph i R) và OH g i c u hình là syn hay anti.
Ví d :
C = N
C6H5
H5C6 H
OH
anti-N =anti-NC
H5C6
C6H5
C = C
6H5
anti-Ngày nay ng i ta r t ít dùng h danh pháp này
c/ H danh pháp Z-E
danh pháp Z-E bao trùm c c hai h danh pháp cis- trans, syn-anti và có th áp d ng c vào nh ng
tr ng h p mà hai h trên g p khó kh n
Theo h danh pháp này, mu n g i tên c u hình c a h p ch t có n i ôi, c n th c hi n hai b c: so sánh h n
p và xác nh tên c u hình Z- E
* So sánh h n c p c a các nguyên t ho c nhóm nguyên t n i ôi.
abC=Ccd abC=Nc
h n c p c a nhóm th ính v i Csp
2
c xác nh theo s hi u nguyên t hay s n tích h t nhân Z c a nguyên t ính v i Csp
2
Br > Cl > S > P > F > O > N > C > H (35) (17) (16) (15) (9) (8) (7) (6) (1)
- N u hai nguyên t tr c ti p g n v i Csp
2
là gi ng nhau thì c n xét n l p ti p theo
Ví d : -CH2-Cl > -CH2-OH > -CH2-CH3 > -CH2-H
(RO)3C- > (RO)2CH- > ROCH2
-C (O,O,O) -C (O,O,H) -C (O,H,H)
- Các nguyên t ch a liên k t b i c tính b i l n (n i ôi tính g p ôi, n i ba tính g p ba)
O O O -C > -C > -C > -C = N > -C = CH
OH R H
C (O,O,O) C (O,O,C) C (O,O,H) C (N,N,N) C (C,C,C)
- Trong s ng v , nguyên t có s kh i l n h n thì có h n c p l n h n
D > H
* Xác nh tên c u hình Z – E
Gi s sau khi xác nh h n c p t ng i th y a>b và c>d, ta xét v trí không gian c a a và c
+ N u a,c cùng phía i v i b ph n c ng nh c ta có d ng Z
C = C a
b
c d
+ N u a,c khác phía v i b ph n c ng nh c ta có d ng E
C = C
a
b
d c
C = N a
Trang 4Ví d :
C = C
Cl
Br
Br
I
C = C H
H
CH3
CH3
C = N H
Br OH
CH3
(Z)-1,2- ibrom-1-clo-2-iotetilen (E)-But-2-en (E)-Axetan oxim
- Danh pháp Z ,E trong nhi u tr ng h p phù h p v i danh pháp cis- trans, nh ng c ng có tr ng h p không úng, ví d :
C = C
H3C H
CH3 H
C = C Cl
H
Cl Br
5 Nhi t nóng ch y, nhi t ô sôi, t kh i, chi t su t
a vào nhi t nóng ch y (tr m t s ít ngo i l ) ta xác nh c c u hình ng phân hình h c
Nhi t nóng ch y c a ng phân E th ng cao h n ng phân Z, do ng phân E có tính i x ng cao h n
ng phân Z, cho nên m ng l i tinh th c a nó s p x p ch t h n
Nhi t nóng ch y c a m t s h p ch t ch a no
p ch t nc, 0C c a cis(Z) nc,0C c a trans(E)
Axit êtilen-1,2- icacboxylic 130 300
- i v i m i liên h gi a nhi t sôi, t kh i và chi t su t v i c u hình hình h c c a phân t không c ch t
ch nh i v i nhi t nóng ch y Xong, trong nhi u tr ng h p i v i m t ng phân nào ó, n u m t trong ba h ng
ó l n h n ng phân kia thì hai h ng s còn l i c ng l n h n M t khác, d a vào quy t c momen l ng c c, ng phân nào có momen l ng c c l n h n ph i có các ph i có các h ng s v t lý l n h n, do ó ta c ng xác nh c c u hình ng phân hình h c
T S BÀI T P THAM KH O Bài 1 :
Nh ng h p ch t nào d i ây có th có ng phân hình h c G i tên các ng phân ó theo h th ng cis- trans và
th ng Z- E
a/ CH3CH=CHCH3 e/ HOOC-CH=CH-COOH
b/ (CH3)2C=CHCH3 g/ CHCl=C=CHCl
c/ CH3CH=CHF h/ CH3CH=C=C=CHCH3
d/ CF2=CF2 i/ CH2=C=C=CH2
Bài 4 :
Vi t công th c c u trúc c a các h p ch t :
Propen, (E)-but-2-en; (Z)-but-2-en ; (E)-hex-2-en và (Z)-hex-2-en
S p x p các ch t trên theo trình t t ng d n v m i tính ch t v t lý sau: nhi t nóng ch y, nhi t sôi, kh i
ng riêng