phản ứng thế (S)
Đề tài: phản ứng thế (S) giáo viên hướng dẫn:Ngô Thị Thuận sinh viên thực hiện: I) Khái niệm chung về phản ứng thế trong hóa học hữu cơ 1) Khái niệm Phản ứng thế kí hiệu là chữ S (Substitution),trong đó một nguyên tử hay một nhóm nguyên tử trong phân tử đươc thay thế bằng một nguyên tử hay nhóm nguyên tử khác. Phản ứng thế là một phản ứng phổ biến trong hóa học hữu cơ.Phản ứng được biểu diễn tổng quát như sau: A + B - C A – B + C Trong đó : A là tác nhân thế (Hay nhóm thế) B là trung tâm bị thế C là nhóm bị thế 2) Phân loại -Nếu trung tâm B giàu điện tử thì là phản ứng thế ái điện tử S E , A là nhóm nghèo điện tử (A là cation.) nó được phân thành 2 loại nhỏ +Thế ái điện tử đơn phân tử S E 1 : +Thế ái điện tử lưỡng phân tử S E 2 -Nếu trung tâm B nghèo điện tử thì là phản ứng thế ái nhân, S N và A là nhóm giàu điện tử ( là anion). Nó còn được phân ra thành: +Thế ái nhân đơn phân tử S N 1 +Thế ái nhân lưỡng phân tử S N 2 -nếu tác nhân A là gốc thì đây là phản ứng thế gốc S R II) Cơ chế phản ứng 1) cơ chế phản ứng S N a) cơ chế phản ứng thế S N 1 Là phản ứng xảy ra theo cơ chế 2 giai đoạn ion hóa và kết hợp cation: • Giai đoạn 1: ion hóa, chậm R-X R(+) + X(-) Giai đoạn 2: kết hợp cation, nhanh R(+) +Y(-) Y-R và R-Y ( biến thể raxemic) Như vậy tốc độ phản ứng chỉ phụ thuộc vào [RX]. Phản ứng bậc 1. v=k[RX]. Nó làm quay một phần cấu hình CH 3 - C - Cl CH 3 CH 3 NaOH + tert-butyllorua CH 3 - C - OH CH 3 CH 3 tert-butanol CH 3 - C CH 3 CH 3 CH 3 - C - Cl CH 3 CH 3 NaCl + + Cl CH 3 - C CH 3 CH 3 + OH CH 3 - C - OH CH 3 CH 3 Ví dụ: Như ta đã biết, cacbocation hình thành có cấu trúc phẳng nên tác nhân nucleophin có thể tấn công từ phía trên hoặc phía dưới mặt phẳng cacbocation với xác suất như nhau nên nếu chất đầu là một chất quang hoạt thì sản phẩm hình thành sẽ là biến thể raxemic: Giải thích tính lập thể Ngoài ra còn do hiện tượng chuyển vị nên còn có thêm những sản phẩm khác, như: CH3CH2CH2CH2(*) => CH3CH2CH(*)CH3 (bền hơn) nên sẽ có thêm những sản phẩm khác như 2-X Butan b) phản ứng thế S N 2 Vì Y- và X- cùng dấu nên Y- sẽ đi vào phía đối diện với X, điều này làm cho cấu hình của RY sẽ ngược với RX: [...]... dung môi thì phản ứng thế hầu như không xẩy ra oKhi chuyển từ dung môi này sang dung môi khác thì tốc độ phản ứng sẽ thay đổi, đồng thời còn có thể thay đổi cả cơ chế phản ứng 2) Cơ chế phản ứng thế electrophin Tác nhân phản ứng là nhóm thiếu hụt e, chúng tấn công vào trung tâm giàu e Nhóm bị thay thế e tách ra không mang theo cặp e liên kết *cơ chế phản ứng SE thường gặp ở các phản ứng thế vòng thơm,... chất nhóm thế mà mật độ electron ở vòng tăng lên hoặc giảm đi, do đó khả năng phản ứng thế SEAr sẽ dễ dàng hơn hoặc khó hơn khi không có nhóm thế Phân loại nhóm thế đính ở vòng: Nhóm thế hoạt hóa nhân thơm: gồm các nhóm thế thể hiện các hiệu ứng dương (+C, +I, +H) đẩy electron vào vòng làm tăng khả năng tham gia phản ứng SE của vòng benzen thuận lợi cho phản ứng SEAr Ví dụ: các nhóm thế O-, -NR2,... -OR > -NHCOR… I I ortho para δ I δ− − δ− I I Nhóm thế phản hoạt hóa nhân thơm: gồm các nhóm thế thể hiện các hiệu ứng âm (-C, -I) hút electron vào vòng làm giảm khả năng tham gia phản ứng SE của vòng benzen khó khăn cho phản ứng SEAr Ví dụ: các nhóm thế NO2, COOR, -CN… II II δ+ II δ+ meta δ + II II b.2) ảnh hưởng của chất xúc tác Các phản ứng thế SEAr đều cần sự có mặt của các chất xúc tác Vai... O- Cl , CCl3Br, CF3I,… Phản ứng xảy ra có chiếu sáng hoặc có chất khơi màu Phản ứng xảy ra có chiếu sáng hoặc có chất khơi màu Đặc điểm: phản ứng dây chuyền tạo ra sản phẩm trung gian là gốc cacbo tự do R, Bước quyết định tạo thành sản phẩm là bước phát triển mạch, trong đó bước phát triển là giai đoạn chậm, nó quyết định tốc độ phản ứng phản ứng Có 3 bước chính Ví dụ: phản ứng halogen hoá Bước khơi... sẵn một nhóm Khi thế: Dựa trên cơ sở tác dụng định hướng người ta chia làm 2 loại nhóm thế: Nhóm thế loại I: Tác dụng định hướng nhóm thế vào sau ưu tiên vào vị trí ortho và para so với nhóm thế đính sẵn: gồm các nhóm thế hoạt hóa nhân thơm (O-, -NR2, NH2, -OH, -OR, -NHCOCH3, -CH3, -C(CH3), C6H5-…) và một số nhóm thế phản I ortho para Nhóm thế loại II: Tác dụng định hướng nhóm thế vào sau ưu tiên... hưởng của nhóm bị thế ( nhóm đi ra X- ) Khả năng phản ứng của các dẫn xuất RX trong các phản ứng SN1 cũng như SN2 không nhưng phụ thuộc vào gốc hidrocacbon mà một phần còn được quyết định bởi bản chất của nhóm bị thay thế X + Khả năng phản ứng: Đối với R-X thì: I > Br > Cl >> F , nguyên nhân là do độ dài liên kết C-I là lớn nhất và sự phân cực hóa ở I là lớn nhất Các nhóm -OH phản ứng kém nhất, do... nhóm thế đính sẵn; II đồng thời các nhóm thế này thụ động hóa sự thế: gồm các nhóm thế phản hoạt hóa nhân thơm (-NO2, -NR3, CF3, -CN, -COOH, -COOR, -SO3H, -SO2R, -CHO, -COR….) Ví dụ như: Lo¹i I Lo¹i II Lo¹i I CH3 ortho OCH3 ortho para ortho NO2 ortho meta para meta Khi nhân thơm đã có sẵn nhiều nhóm thế: Trường hợp nhân thơm có sẵn nhiều nhóm thế thì vị trí nhóm thế vào sau được quyết định bởi nhóm thế. .. Tác nhân electrophin ảnh hưởng đến khả năng phản ứng chứ không ảnh hưởng tới con đường phản ứng Vì nó chỉ có một con đường đi ra sản phẩm 3) Cơ chế phản ứng SR Thường gặp ở hydrocacbon no hoặc nhánh no của hydrocacbon thơm -Các gốc tự do là tiểu phân trung gian, không bền, có thời gian sống ngắn -Với tác nhân là các gốc tự do tấn công vào Sơ đồ phản ứng theo cơ chế gốc tự do: R -H + X -Y → RX... phenyl khó xẩy ra SN1 lẫn SN2 Cacbocation càng bền thì phản ứng xẩy ra theo cơ chế SN1 càng thuận lợi, cụ thể ta chú ý từng gốc: Gốc ankyl: bậc của cacbon mang X càng cao thì khả năng tham gia SN2 càng giảm, trong khi đó khả năng tham gia SN1 càng tăng Gốc hidrocacbon có ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng thế nucleophin Đối với các gốc no, tốc độ các phản ứng thế nucleophin như sau: SN2 : CH3- > CH3CH2- > (CH3)2CH-...Nhận xét: Nếu y- không dư nhiều thì Phản ứng bậc 2 Thứ tự tham gia phản ứng SN2 như sau: metyl > dẫn xuất bậc 1 > dẫn xuất bậc 2 > dẫn xuất bậc 3 Ví dụ c) Các yếu tố ảnh hưởng đến cơ chế phản ứng +ảnh hưởng bởi gốc R R ảnh hưởng chính đến cơ chế thế Nếu gốc R la ankyl bậc thấp SN 2 xẩy ra dễ dàng Nếu gốc R la anlkyl , ankyl bậc cao SN1 xẩy . thành: +Thế ái nhân đơn phân tử S N 1 +Thế ái nhân lưỡng phân tử S N 2 -nếu tác nhân A là gốc thì đây là phản ứng thế gốc S R II) Cơ chế phản ứng 1) cơ chế phản ứng S N a) cơ chế phản ứng. Đề tài: phản ứng thế (S) giáo viên hướng dẫn:Ngô Thị Thuận sinh viên thực hiện: I) Khái niệm chung về phản ứng thế trong hóa học hữu cơ 1) Khái niệm Phản ứng thế kí hiệu là chữ S. thì phản ứng thế hầu như không xẩy ra. o Khi chuyển từ dung môi này sang dung môi khác thì tốc độ phản ứng sẽ thay đổi, đồng thời còn có thể thay đổi cả cơ chế phản ứng. 2) Cơ chế phản ứng thế