Tài liệu tập huấn của GS. TS. Trần Quốc Sơn khi dạy đội tuyển HSG Quốc gia ở các trường chuyên. Đây là tài liệu quý giúp các bạn ôn thi HSG Quốc gia môn Hóa học. Tài liệu được sưu tầm bởi học sinh chuyên hóa trường THPT chuyên Lê Quý Đôn Bà Rịa Vũng Tàu.
Trờng THPT Chuyên Hạ Long Hoá Học Hữu Cơ Hoá Học Hữu CơHoá Học Hữu Cơ Hoá Học Hữu Cơ (Tài liệu tập huấn tại Hà Nội) Giáo viên giảng dạy: Giáo s Trần Quốc Sơn Đội tuyển Hoá quốc gia năm học 2005-2006 kính tặng các Thầy Cô tổ Hoá trờng THPT Chuyên Hạ Long. _ Quảng Ninh _ Bài 1: a/ Viết công thức cấu tạo thu gọn nhất và gọi tên các ankan chứa 11 C, 21C, 101C và 201C, biết rằng tên ankan chứa 100C là hectan, chứa 200C là đictan. b/ n- ankan chứa 101C có bao nhiêu liên kết ? Khi Clo hoá ánh sáng sinh ra bao nhiêu dẫn xuất mono Clo ? Trong số các dẫn xuất đó có bao nhiêu chất có đồng phân quang học. c/ Gọi tên các hợp chất sau. Bài làm: a/ 11 C CH 3 [CH 2 ] 9 CH 3 Undecan 21 C CH 3 [CH 2 ] 19 CH 3 Hen icosan 101 C CH 3 [CH 2 ] 99 CH 3 Hen hectan 201 C CH 3 [CH 2 ] 199 CH 3 Hen đictan b/ C 101 H 204 204 lk C - H 100 lk C-H 304 lk c/ 51 dẫn xuất mono Clo trong đó 49 dẫn xuất có đồng phân quang học. d/ A: 1-amino-2-hidroxi xiclohectanol 2-amino xiclohectanol B: Spiro [49.50] hectan-51-amin C: 54-Clobixiclo [35.33.30] hectan nH n C H m C (m-1) C C cấu tạo đối xứng -OH -NH2 Tiền tố hidroxi amino Hậu tố ol amin Chung đỉnh đếm từ cầu nhỏ đỉnh cầu lớn C1 C4C2 C3 C7 C8 C5 C6 spiro[3.4]octane C1 C4C2 C3 C7 C8 C5 C6 Cl (6R)-6-chlorospiro[3.4]octane Chung cạnh đếm từ điểm chung1 cầu lớn điểm chung2 cầu nhỏ cầu nhỏ hơn cầu nhỏ nhất bicyclo[3.2.1]octane C6 C7 C5 C1 C4 C3 C2 C8 Bài 2: So sánh nhiệt độ sôi của các chất trong mỗi dãy sau: a/ C 6 H 6 ; C 6 H 5 OH; C 6 H 5 CH 3 ; C 6 H 5 CH 2 CH 3 b/ CH 3 SH; CH 3 CH 2 OH; CH 3 OH c/ Các đồng phân cấu tạo của C 4 H 9 Cl d/ penta-1,4-đien; penta-1,3-đien e/ cis_CH 3 -CH=CHCl; trans_CH 3 -CH=CHCl Bài làm: a/ C 6 H 6 < C 6 H 5 CH 3 < C 6 H 5 CH 2 CH 3 < C 6 H 5 OH Rất mạnh + mạnh + yếu + + rất yếu phân cực tức thời phụ thuộc vào phân tử khối đối xứng phân tử Lực hút Van phụ thuộc vào M ko lk H ko phân cực M nhỏ ko lk H phân cực yếu có M trbình ko lkH liên ptử phân cực yếu có M lớn có lkH liên ptử O âm điện phtử phân cực b/ CH 3 SH < CH 3 OH < CH 3 CH 2 OH lkH rất yếu (gần nh ko có, 0,1-0,3Kcal/mol) ĐÂĐ S < O có lkH liên phân tử (5 Kcal/mol) M CH 3 OH< M CH 3 CH 2 OH có lkH liên phân tử M CH 3 OH< M CH 3 CH 2 OH c/ C Cl CH 3 CH 3 CH 3 C C C C Cl C C C C Cl C C C C Cl _ Cl: 51 C _OH: 69 C 108 C 68 C 100 C 78 C Trong thực tế: đphân iso t s >sec d/ C C C C C > C C C C C hệ liên hợp phtử phân cực e/ CH 3 C C Cl H H CH 3 C C Cl H H > Momen lỡng cực Bài 3: So sánh nhiệt độ nóng chảy cảu các chất: a/ C 6 H 6 ; C 6 H 5 OH; C 6 H 5 CH 2 CH 3 b/ 1,2,3,4-Tetrametylbenzen c/ 1,2,4,5-Tetrametylbenzen d/ Imidazol Inđol Purin N H N N H N N N N H e/ (CH 3 ) 2 CHCH 2 COOH; (CH 3 ) 2 NCH 2 COOH; (CH 3 ) 2 PCH 2 COOH Bài làm: a/ C 6 H 5 CH 2 CH 3 < C 6 H 6 < C 6 H 5 OH b/ CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 < CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 đối xứng c/ NC CH 3 CH 3 H O CH 3 C N CH 3 O H CH 3 CH 2 C NH 2 O < < ko có lk H mạng d/ t nc : cũng phụ thuộc vào các lực tơng tác, khi các lực gần # nhau ta xét tính đối xứng phân tử. Liên kết H N N N N R-H R-H R-H H N N N N H CH 3 N + O - CH 3 O H lỡng cực lk H mạnh Inđol < Imiđazol < Purin gần nh ko còn lkH 2trtâm yếu do lhợp nhiều lkH e/ < < CH 3 OH CH 3 O CH 3 P OH CH 3 O CH 3 N OH CH 3 O M lớn < COOH N COOH S COOH < Bài 4: So sánh độ bền của liên kết H: a/ HF với HF; HF với F - b/ Các liên kết H trong hỗn hợp CH 3 OH và CH 3 SH c/ i-C 4 H 9 SH với CH 3 CN; CH 3 COCH 3 và CH 3 SCH 3 Bài làm: a/ F-H F-H < F - H-F (50 Kcal/mol) [F-H-F] - lk H bền nhất b/ HF khí H F F H F H F H F H F H ĐÂĐ: O > S ghi thêm: H/ Octo:_OH>_SH S CH 3 H S CH 3 H < S CH 3 H O CH 3 H S H CH 3 O H CH 3 < O CH 3 H O CH 3 H 0,1ữ0,3 Kcal/mol 0,5ữ0,8 Kcal/mol 5 Kcal/mol c/ CH 3 CH 3 H 2 C S H CH 3 S CH 3 < CH 3 CH 3 CH 2 S H N C CH 3 < CH 3 CH 3 O CH 3 CH 3 H 2 C S H Bài 5: Hãy cho biết những ion hay phân tử nào có tính thơm: Bài làm: - Hợp chất thơm: Vòng phẳng, liên hợp khép kín và phải có e thoả mãn: e = k = 4n + 2 (với nN) + N (-) thựcra - k = 4 (ko) k = 6 (thơm) k = 6 (thơm) k = 6 (thơm) N (-) k = 6 số e liên hợp là 6 mặc dù có 8 e + + + + + thực ra là + k = 6 (thơm) k = 2 (thơm) k = 6 (thơm) k = 2 (thơm) B O O + H k = 4 (thơm) k = 6 (thơm) k = 6 nhng lhợp hở-> ko thơm k = 6 (thơm) Thơm: - + + H H H H H H H H H H H H k = 10 nhng ko phẳng vì 2 nguyên tử H đẩy nhau làm hệ mất phẳng. Ngoài ra, còn một số cấu dạng khác cũng thoả mãn công thức và không phải là hệ phẳng cũng do sự đẩy của các H: H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H k = 10 (cấu dạng) Bài6: a/ So sánh à của 2 hiđrocacbon sau: (A) (B) b/ So sánh năng lợng liên hợp: Buta-1,3-đien; Benzen; Alen; Hexa-1,3,5-trien Bài làm: a/ Do sự bất đối xứng trong phân tử nên trong t phân tử bị phân cực: A - + + - + + (không bền) thơm thơm không không B + + + - - + thơm không không thơm => A > B b/ CH 2 C CH 2 < CH 2 CH 2 < CH 2 CH 2 < ko liên hợp lhợp ko giảm theo mạch thơm liên hợp kín (36 Kcal/mol) Bài 7: Hãy phân tích để chỉ ra hớng tấn công của Brôm trong mỗi trờng hợp sau: a/ C 6 H 5 CONHC 6 H 5 + Br 2 /FeBr 3 b/ CH 3 CH 2 S OCH 2 CH 3 + Br 2 /xt (1 đơng lợng) c/ CH2=CHCOOCH=CH2 + Br 2 /H2O (1 đơng lợng) Bài làm: a/ S E 2 O C NH para Octo bị án ngữ ko gian Hớng chính + 1 2 Br + b/ S E 2 Hớng chính CH 3 CH 2 S OCH 2 CH 3 C 1 + C 2 + Hớng chính Br + Br + C 1 + C 2 + < c/ A E CH 2 O CH 2 O + 1 2 Br + Xác định cơ chế, tác nhân, cấu trúc và các hiệu ứng => sự định hớng O cùng 1 hàng (cùng chu kì) với C nên h/ +C mạnh hơn S CH 2 O CH 2 O OH Br Bài 8: So sánh tốc độ dung môi phân trong etanol có mặt AgNO 3 : a/ CH 3 [CH 2 ] 3 Br ; (CH 3 ) 3 CBr ; Br b/ CH 2 Br CH 3 ; Br CH 3 ; CH 2 Br Cl ; CH 2 Br c/CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 Cl ; CH 3 CH 2 OCH 2 Cl ; CH 3 CH 2 SCH 2 Cl ; CH 3 CH 2 SeCH 2 Cl Bài làm: a/ S N 1 vì xúc tác AgNO 3 (CH 3 ) 3 CBr > CH 3 [CH 2 ] 3 Br > Br b/ Br CH 3 < CH 2 Br Cl < CH 2 Br < CH 2 Br CH 3 lk C-Br bền -I > +C c/ CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 Cl< CH 3 CH 2 SeCH 2 Cl< CH 3 CH 2 SCH 2 Cl < CH 3 CH 2 OCH 2 Cl cơ chế S N 1 cacbocation có cấu trúc phẳng Csp 2 góc lai hoá 120 nên dạng vòng góc < 120 ko bền C + S N1 khó với dẫn xuất bậc I dễ với dẫn xuất bậc III vì cacbocation sinh ra bền CH 3 CH 2 ZCH 2 -Cl CH 3 CH 2 ZCH 2 (+) Z: CH 2 < Se < S <O Bài 9: pK a của một số loại hợp chất hữu cơ RCOOH; ROH; RSO 2 OH; RH; ArOH có giá trị ghi theo trình tự tăng dần là : ~0; ~5; ~10; ~15; ~50. Hãy viết CTCT của các loại h/c trên theo trình tự tăng dần tính axit có ghi pK a . Giải thích ngắn gọn nguyên nhân gây ra tính axit và nguyên nhân của sự khác nhau về pK a . Bài làm: Tính axit fụ thuộc H linh đông, ngoài ra còn fụ thuộc vào độ bền của bazơ liên hợp. Bazơ liên hợp càng bền khi càng có nhiều nhóm hút e làm giải toả điện tích âm B + HA BH + + A bazơ axit axit bazơ lhợp lhợp PK a ~50 R-H lk C-H gần nh ko phân cực ~15 R-OH lk OH phân cực ~10 Ar-OH Ar có h/ -C ~5 R C O O H C ~0 S O H O O R R Điện tích (-) ko đợc giải toả R-O Điện tích (-) ko đợc giải toả nhng ĐÂĐ của O lớn giữ e Ar-O Đtích (-) đợc giải toả nhờ h/ -C của Ar R C O O - Điện (-) đợc giải toả nhờ -C mạnh của C=O R C O 1 / 2 - O 1 / 2 - S O - O O R Điện (-) đợc giải toả rất mạnh nhờ -C mạnh của 2 nhómoS=O Bài 10: Cho 5 hợp chất hcơ cùng với các giá trị pK a (ghi theo trình tự tăng dần): COOH OH COOH OH COOH OH NO 2 O 2 N COOH SH pK 1 : 0,3 3,0 3,5 4,2 9,9 pK 2 : 7 8 13 Hãy qui kết các giá trị pK cho từng nhóm chức. Bài làm: Trong các hợp chất tạp chức trên pK 1 là của nhóm -COOH, pK 2 của -OH và -SH pK 1 : pK 2 : COOH OH 3,5 13 COOH SH 3,5 8 COOH OH NO 2 O 2 N 7 3,0 O H O OH O H O O - Bền Hiệu ứng Octo Liên kết H nội phân tử làm Cacbanion sinh ra bền, bền hơn khi có nhóm hút e ở vòng thơm làm giải toả điện tích âm và đồng thời cũng làm lk O-H trong phân cực hơn. Lk H với O bền hơn với S vì O âm điện hơn. vì lk H nội phân tử ko làm H+ của phenol phân li đợc lk H với S ko bền = với O Có nhiều nhóm hút e làm lk O-H phenol phân cực mạnh . CơHoá Học Hữu Cơ Hoá Học Hữu Cơ (Tài liệu tập huấn tại Hà Nội) Giáo viên giảng dạy: Giáo s Trần Quốc Sơn Đội tuyển Hoá quốc gia năm học 2005-2006 kính tặng các Thầy Cô tổ