TIỂU LUẬN ĐỒNG PHÂN HÌNH học

Khái niệm - Đồng phân lập thể là đồng phân xuất hiện do sự khác nhau về vị trí của nguyên tử hay nhóm nguyên tử trong không gian.. - Đồng phân hình học là đồng phân lập thể trong đó các

ĐỒNG PHÂN HÌNH HỌC

I MỞ ĐẦU

1 Khái niệm

- Đồng phân lập thể là đồng phân xuất hiện do sự khác nhau về vị trí của nguyên tử hay nhóm nguyên tử trong không gian

- Đồng phân hình học là đồng phân lập thể trong đó các đồng phân khác nhau về vị trí không gian của nhóm thế đối với liên kết đôi hoặc đối với mặt phẳng vòng

2 Điều kiện để có đồng phân hình học

Điều kiện cần và đủ để một hợp chất có đồng phân hình học là phân tử của

nó phải có một bộ phận cứng nhắc và nguyên tử cacbon ở bộ phận cứng nhắc

đó liên kết với hai nguyên tử hay nhóm nguyên tử khác nhau Bộ phận cứng nhắc có thể là : nối đôi C=C, vòng no, nối đôi C=N hoặc nối đôi N=N…

II.NỘI DUNG

1 Đồng phân hình học trong hợp chất có nối đôi C=C

Nối đôi C=C làm cho phân tử trở nên cứng nhắc: hai nguyên tử cacbon lai

phân bố khác nhau ở hai bên mặt phẳng của nối đôi và do đó có thể xuất hiện hai dạng hình học khác nhau nếu hai nguyên tử hay nhóm nguyên tử ở một

Ví dụ: Hợp chất abC=Ccd sẽ có 2 dạng đồng phân hình học khác nhau nếu a

a c a d

C = C C = C

b d b c

Thông thường ở mỗi nguyên tử cacbon sp2 có một nguyên tử hidro và một nhóm thế Dạng có hai nhóm thế ở cùng một phía đối với mặt phẳng của nối đôi được gọi là dạng cis, còn dạng có hai nhóm thế phân bố ở hai phía được gọi

là dạng trans

H H H CH3

C = C C = C

CH3 CH3 CH3 H

Cis trans

Đối với các anken phức tạp ta phân biệt hai dạng đồng phân dựa vào sự phân bố các nhóm theo mạch dài nhất có chứa nối đôi

CH3CH2 CH2CH3

C = C

CH3 CH2CH2CH3

Trans-4-etyl-3-metylhept-3-en

Đối với các hợp chất hữu cơ có nhiều nối đôi liên hợp số đồng phân cis, trans có nhiều hơn 2

H H

C = C C6H5 Dạng cis-cis

C6H5 C = C

H H

H H

C = C H Dạng cis-trans

C6H5 C = C

H C6H5

C6H5 H

C = C H

H C = C

H C6H5

Dạng trans-trans

học

CH3 H

C = C H

H C = C

H COOH

Dạng trans-trans

CH3 H

C = C COOH

H C = C

H H

Dạng trans-cis

H H

C = C H

CH3 C = C

H COOH

Dạng cis-trans

H H

C = C COOH

CH3 C = C

H H

Dạng cis-cis

Đối với hợp chất gồm một số lẻ nối đôi C=C liền nhau thì về hình thức loại hợp chất này cũng gây nên hiện tượng đồng phân hình học như một nối đôi Ví

C6H5 C6H5

C = C = C = C

NO2C6H4 C6H4NO2

Dạng cis

C6H5 C6H4NO2

C = C = C = C

NO2C6H4 C6H5

Dạng trans

*Lưu ý: Trong hợp chất abC=Ccd nếu các nhóm thế a≠b≠c≠d thì ta sẽ không gọi là cis và trans mà gọi là Z và E

Z: Hai nhóm thế lớn hơn ở cùng phía

E: Hai nhóm thế lớn hơn ở khác phía

a c a d

C = C C = C

b d b c

Z E

Tính hơn cấp của các nhóm thế được xác định theo số thứ tự nguyên tử hay điện tích hạt nhân của nguyên tử đính trực tiếp với cacbon

điện tích hạt nhân lớn hơn sẽ hơn cấp hơn

Ví dụ: Br > Cl > S > P > F > O > N > C > H

thứ hai

Ví dụ: CH(CH3)2 > CH2CH3 > CH3

Các nguyên tử chứa liên kết bội được tính bội lần (nối đôi tính gấp đôi)

Ví dụ: HC = O > CH2OH C=N > CH2NH2 C6H5 > (CH3)2CH

F Br F Cl

C = C C = C

H Cl H Br

Z E

Cl CHO Cl CH3

C = C C = C

H CH3 H CHO

Z E

2 Đồng phân hình học trong các hợp chất có nối đôi C = N hoặc nối đôi

N = N.

Đối với loại hợp chất andoxim, xetoxim không đối xứng, hydrazon, hợp chất azo có liên kết C=N, N=N hay cả C=S cũng có đồng phân hình học nhưng thường dùng danh pháp syn-anti thay cho cis-trans ( syn tương ứng với cis, anti tương ứng với trans )

H H OH

C = N C = N

CH3 OH CH3

anti syn

C6H5

N = N N = N

C6H5 C6H5 C6H5

Syn anti

3 Đồng phân hình học trong hợp chất vòng no

Ví dụ:

HOOC COOH HOOC H

H H H COOH

Cis trans

4 Đồng phân hình học loại vòng ngưng tụ

Hệ vòng ngưng tụ bicyclo có một cạnh chung hai cacbon không có qui tắc gì

mới Sự kết hợp có thể là cis hay trans, điển hình là trans-cis decalin Đối với các vòng nhỏ cấu hình trans quan trọng hơn và có thể có dạng cis

Ví dụ:

Vòng 3 cạnh ngựng tụ với vòng 4,5,6 cạnh chỉ có đồng phân cis

Ví dụ:

Vòng 4 cạnh ngưng tụ với vòng 5,6,7 cạnh; vòng 5 cạnh ngưng tụ với vòng 5,6 cạnh; vòng 6 cạnh ngưng tụ với nhau có đồng phân cis, trans

5.Đồng phân erythro và threo

Đồng phân erythro và threo cũng là đồng phân hình học của 2 nhóm thế ở

2 cacbon liền nhau, thường là những hợp chất có 2 trung tâm bất đối xứng

Đồng phân erythro có 2 nhóm thế phân bố cùng phía với trục liên kết C-C, còn threo có 2 nhóm thế ở 2 phía của trục liên kết C-C

Ví dụ:

Những đồng phân này thường được biểu diễn bằng công thức phối cảnh, Fisher hay Newman

III KẾT LUẬN

Ở các đồng phân hình học, khoảng cách giữa các nguyên tử rất khác nhau

do đó ảnh hưởng qua lại giữa các nguyên tử khác nhau và các tính chất lý, hóa cũng khác nhau

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 PGS.TS Thái Doãn Tĩnh, Cơ chế và phản ứng hóa học hữu cơ, tập 1, NXB khoa học và kỹ thuật

2 Trần Quốc Sơn, Cơ sở lý thuyết hóa hữu cơ, tập 1, NXB giáo dục