Hóa Học Hữu Cơ - Chương 1 pdf

NỘI DUNG CHÍNH • Đồng phân của hợp chất hữu cơ • Hiệu ứng trong hợp chất hữu cơ • Cơ chế các phản ứng của hợp chất hữu cơ... công thức phân tử giống nhau, công thức cấu tạo khác nhau Æ t

TS Phan Thanh Sơn Nam

Bộ môn Kỹ Thuật Hữu Cơ Khoa Kỹ Thuật Hóa Học Trường Đại Học Bách Khoa TP HCM

Điện thoại: 8647256 ext 5681 Email: ptsnam@hcmut.edu.vn

[1] Paula Y Bruice, ‘Organic chemistry’, fifth edition, Pearson Prentice Hall, 2007

[2] Graham T.W Solomons, Craig B Fryhle, ‘Organic chemistry’,

eighth edition, John Wiley & Sons, 2004

[3] Francis A Carey, ‘Organic chemistry’, fifth edition,

McGraw-Hill, 2003

[4] Robert T Morrison, Robert N Boyd, ‘Oragnic chemistry’, sixth

edition, Prentice Hall, 1992

[5] Trần Thị Việt Hoa, Phan Thanh Sơn Nam, ‘Hóa hữu cơ’, NXB

Đại Học Quốc Gia – HCM, 2007

[6] Trần Thị Việt Hoa, Trần Văn Thạnh, ‘Bài tập hoá hữu cơ’, NXB

Đại Học Quốc Gia – HCM, 2004

[8] Thái Doãn Tĩnh, ‘Cơ sở lý thuyết hoá hữu cơ’, NXB Khoa Học

Kỹ Thuật, 2000

[9] Trần Quốc Sơn, ‘Cơ sở lý thuyết hóa hữu cơ’, NXB Giáo Dục,

1979

NỘI DUNG CHÍNH

• Đồng phân của hợp chất hữu cơ

• Hiệu ứng trong hợp chất hữu cơ

• Cơ chế các phản ứng của hợp chất hữu cơ

công thức phân tử giống nhau, công thức

cấu tạo khác nhau Æ tính chất hóa học, vật

I Đồng phân cấu tạo

I.1 Đồng phân mạch C

C 6 H 12

n-butane iso-butane

methyl cyclopentane

cyclohexane

propionaldehyde propanal

propionic aldehyde

C 3 H 6 O 2 COOH

O O

Propionic acid

methyl acetate

II Đồng phân lập thể

II.1 Đồng phân hình học

II.1.1 Điều kiện xuất hiện đồng phân hình học

đó

• 2 nguyên tử liên kết với cùng 1 nguyên tử của

bộ phận cứng nhắc phải khác nhau

b Hệ Z-E: abC=Ccd a>b c>d

Quy tắc Kahn-Ingold-Prelog: dựa theo thứ

tự ưu tiên trong bảng HTTH của nhóm thế

(zusammen)

(entgegen)

Cl Cl

Br E-, cis-

F

Cl Cl

H Z-, cis-

II.1.3 Đồng phân hình học của abC=Nd và

aN=Nb

đôi Æ E, cùng phía Æ Z

• Đối với aldoxime

C N H

C N H

15

II.1.4 Đồng phân hình học của hợp chất chứa C=C

liên hợp a(HC=CH) n b

H H

C 6 H 5

C 6 H 5

H H

H

C 6 H 5

H

C 6 H 5 H H

Æ cis, khác phía Æ trans

II.1.6 Cách xác định và so sánh các đồng phân

hình học

4.7 Å

• Đồng phân trans-: đối xứng Æ mạng lưới

tinh thể chặt chẽ Æ t o nc cis < t o nc trans

• Là những cấu trúc không gian sinh ra do 1 nhóm

thế quay xung quanh trục C-C (không làm đứt C-C)

so với 1 nhóm nguyên tử khác

• Đồng phân cấu dạng là các dạng khác nhau trong

không gian của cùng 1 cấu hình!!!

II.2.1 Cách biểu diễn

a

• Liên kết C-C: đường chéo trái qua phải, xa

dần người quan sát

b b

c c

c b

II.2.2 Cấu dạng của các hợp chất mạch hở

a Ethane

2 đồng phân cấu dạng tới hạn

nhau Æ năng lượng cao nhất Æ kém bền

nhất

•Xen kẻ: khoảng cách giữa các H xa nhau Æ năng

lượng thấp nhất Æ bền nhất

H H

CH3

H

CH3

H H

H

• 2 dạng có năng lượng thấp: anti (đối) & syn (lệch)

H H

H H

CH 3

CH 3

H H

H

CH 3

H

CH 3

28

II.2.3 Cấu dạng của hợp chất vòng no

• Sức căng bayer: do sự khác biệt của góc liên kết

so với góc hóa trị bình thường (109 o 28’)

2.5 Å

2.49 Å

2 4

3 6

* Thuyền:

1

2 3

4

5 6

2.27Å

1.84Å

2.49Å

3 5

1 4

32

b Sự bố trí các liên kết C-H

& 2-4-6), cách nhau 0.5Å

• Liên kết C-H gồm 2 nhóm: liên kết trục a (axial)

& liên kết biên e (equatorial)

a e

a

ea

a

ee

ae

a

e

109o28'

II.3 Đồng phân quang học

II.3.1 Ánh sáng phân cực

• Ánh sáng phân cực: chỉ dao động trong 1 mặt

phẳng nhất định Æ mặt phẳng phân cực

•ASTN qua lăng kính Nicol sẽ trở thành ASPC

• ASPC đi qua 1 số hợp chất hữu cơ làm mặt phẳng

phân cực quay 1 góc Æ chất hoạt động quang học

[α]t 0 λ = α/(l.d)

l (dm): bề dày dung dịch chất quang học

t o : nhiệt độ đo

II.3.3 Điều kiện xuất hiện đồng phân quang học

đồng phân không chồng khít nhưng đối xứng nhau

quang

bất đối xứng (C*)

* C bất đối xứng:

Cabcd a ≠ b ≠ c ≠ d Æ không có tính đối xứng

trong không gian

40

• Các nhóm thế khác nhau về đồng phân cấu tạo

Æ đồng phân quang học

n-C3H7 C*

H

COOH iso-C3H7

• Phân tử bố trí chặt chẽ trong không gian, có cấu

tạo bất đối xứng trên toàn phân tử

II.3.4 Công thức biểu diễn đồng phân quang học

a Công thức tứ diện (3 chiều)

COOH

Æ không thuận lợi cho phân tử phức tạp

b Công thức chiếu Fisher (2 chiều)

COOH

• Có thể có nhiều công thức Fisher khác nhau

II.3.5 Danh pháp và cách xác định cấu

hình của đồng phân quang học

•Phải so sánh với 1 chất chuẩn

•Quy ước: các đồng phân chứa dị tố (O, N, S…) liên kết

trực tiếp với C*, nằm bên phải của công thức Fisher Æ D, bên trái Æ L

•Ví dụ lactic acid có 2 đồng phân khi so với glyceraldehyde

D-lactic acid L-lactic acid

•Rất khó xác định khi phân tử có nhiều C*!

• Cấu hình tuyệt đối:

Là cấu hình thực sự, nói lên sự phân bố các

nhóm thế trong không gian xung quanh C*

H C* O C

C

O H

H

O H H

C

C CH

HC

C C

Æ -C≡CH > -C(CH 3 ) 3 -CH=CH 2 > -CH(CH 3 ) 2

giả sử a>b>c>d

51

+Theo công thức Fisher:

Đi từ a Æ b Æ c: ngược chiều kim đồng hồ: S

Quy ước: đổi vị trí 2 cặp nhóm thế Æ cấu hình

không thay đổi

Thay đổi vị trí 1 cặp nhóm thế Æ cấu hình sẽ

thay đổi

Hay là Quay công thức Fisher 180 o Æ cấu hình

đổi

•Lưu ý: R & S chỉ là đại lượng lý thuyết!!! thực tế chỉ đo được d(+)

& l(-)!!! R & S không liên hệ với (+) & (-)!!!

II.3.6 Các hợp chất chứa nhiều C*

(2R,3R)- (2S,3S)- (2R,3S)-

(2S,3R)-Số đp quang học: N = 2 n n: số C*

H OH

Æ 2 C* tương đương Æ 3 đồng phân

C* H COOH

C* OH COOH

HO

HO C* H

COOH

C* H COOH

(2R, 3R)-tactric acid (2S, 3S)-tactric acid meso-tactric acid

Trong đồng phân meso: độ quay cực của 2 C*

triệt tiêu nhau

Ækhông còn hoạt tính quang học

Số đồng phân quang học của hợp chất chứa C*

tương đương (tính cả đồng phân meso):

N = 2 n-1 (n: lẻ)

N = 2 n/2-1 (2 n/2 +1) (n: chẳn)