Chuyên đề toán học : Đồng phân hình học docx

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: , abcd ≠≠ 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 3 C OH C = N H H 3 C 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 H 5 C 6 C 6 H 5 N = N H H 5 C 6 C 6 H 5 cis hay syn- azobenzen trans hay anti - azobenzen 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 , abcd ≠≠ s có hai ng phân hình hc. Ví d: C =C =C= C m -NO 2 H 4 C 6 C 6 H 5 C 6 H 4 NO 2 - m C 6 H 5 C = C = C C 6 H 5 m-NO 2 H 4 C 6 C 6 H 4 NO 2 -m C 6 H 5 Z (cis) E (trans) - 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 2 n ng phân. Ví d: CH 3 -CH=CH-CH=CH-COOH có 4 ng phân: C = C CH 3 H H C = C H COOHH C = C CH 3 H H C = C COOH HH E-E (trans-trans) Z-E (cis-trans) C CH 2 Ca'b' ab a b ≠ a' b' ≠ C = C H H 3 C H C = C H COOH H H C = C H H 3 C 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 2 n N= 2 n-1 + 2 p-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: C 6 H 5 -CH=CH-CH=CH-C 6 H 5 có N= 2 2-1 + 2 1-1 = 3 ng phân. C = C C 6 H 5 H H C = C H C 6 H 5 H C = C H c 6 H 5 H C = C C 6 H 5 HH E-E (trans-trans) Z-Z (cis-cis) C = C C 6 H 5 H H C = C c 6 H 5 HH 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: CH 3 H CH 3 H (a,a) 1% H CH 3 H CH 3 (e,e) 99% Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl (cis) (trans) (cis) (trans) H H H H 3 C H CH 3 H H H H 3 C CH 3 H (cis-) (trans-) C = C Cl Br CH 3 I C = C CH 3 CH 2 H 3 C CH 2 CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 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 C 6 H 5 H OH C = N H 5 C 6 H OH syn- anti- N =NC H 5 C 6 C 6 H 5 C = C H 5 C 6 C 6 H 5 syn- 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 C sp 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 C sp 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 C sp 2 là ging nhau thì cn xét n lp tip theo. Ví d: -CH 2 -Cl > -CH 2 -OH > -CH 2 -CH 3 > -CH 2 -H (RO) 3 C- > (RO) 2 CH- > ROCH 2 - 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 b c Ví d: C = C Cl Br Br I C = C H H CH 3 CH 3 C = N H Br OH CH 3 (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 H 3 C H CH 3 H C = C Cl H Cl Br cis- (Z) cis-(E) 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, 0 C ca cis (Z) nc, 0 C ca trans (E) 1,2-icloêtilen -80,5 -50,0 1,2-iiôtêtilen -14,0 72 Stinben 1 125 Axit butten-2-ôic 15 72 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/ CH 3 CH=CHCH 3 e/ HOOC-CH=CH-COOH b/ (CH 3 ) 2 C=CHCH 3 g/ CHCl=C=CHCl c/ CH 3 CH=CHF h/ CH 3 CH=C=C=CHCH 3 d/ CF 2 =CF 2 i/ CH 2 =C=C=CH 2 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. . 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. 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 3 C OH C = N H H 3 C OH syn - axetandoxim anti - axetandoxim + aN=Nb: có hai ng phân hình hc dù. 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: , abcd ≠≠ có hai ng phân hình hc dù cp a-b và c-d có trùng