Xây dựng hệ thống bài tập mở rộng và nâng cao về hóa lập thể hợp chất hữu cơ

Tên đề tài Xây dựng hệ thống tập mở rộng nâng cao hóa lập thể hợp chất hữu Tác giả: ĐINH XUÂN QUANG Tổ Hóa học – THPT chuyên Lương Văn Tụy MỞ ĐẦU I Lí chọn đề tài Hóa học lập thể nghiên cứu cấu trúc không gian chất ảnh hưởng cấu trúc đến tính chất chúng Nhiều tính chất hóa-lý chất giải thích rõ biết cấu trúc không gian chất Để học tập giảng dạy tốt hóa học hữu chuyên sâu cần có sở lý thuyết hóa học hữu thật vững chắc, mà hóa học lập thể kiến thức tảng quan trọng Trong thực tế giảng dạy trường phổ thông nói chung trường chuyên, việc dạy học Hóa lập thể gặp số khó khăn: - Đã có tài liệu giáo khoa dành riêng cho học sinh chuyên hóa, nội dung kiến thức chưa đủ có khoảng cách xa so với nội dung chương trình thi Olympic Quốc gia, đặc biệt Olympic Quốc tế - Có nhiều tài liệu tham khảo kiến thức nằm rải rác - Đặc trưng tư hóa học lập thể tưởng tượng cấu trúc hình học không gian Vấn đề gây nhiều khó khăn đa số học sinh chuyên hóa nhiều thời gian rèn tư môn hình học không gian - Nội dung hóa lập thể không dừng xác định cấu hình, cấu dạng mà yêu cầu nâng cao hơn: Định lượng hóa thông số cấu trúc, xét cấu trúc không trạng thái tĩnh mà phản ứng hóa học Để rút ngắn khoảng cách nội dung kiến thức học trường chuyên với yêu cầu ngày cao nội dung học tập hóa học hữu cơ, cần thiết phải trang bị cho giáo viên học sinh kiến thức nâng cao ngang tầm chương trình đại học, đảm bảo mức độ hợp lý, phù hợp với trình độ học sinh phổ thông Từ thực tế trên, với mục đích cung cấp tài liệu tham khảo hóa học lập thể mức độ mở rộng nâng cao cho giáo viên (GV) học sinh (HS) tham dự đội tuyển thi học sinh giỏi đặc biệt HSG Quốc tế, chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống tập mở rộng nâng cao hóa lập thể hợp chất hữu cơ” II Mục tiêu nghiên cứu: Vận dụng lý thuyết hóa học lập thể hợp chất hữu để phân loại, xây dựng tiêu chí tập cấu hình, cấu dạng hợp chất hữu trạng thái tĩnh trạng thái động, phục vụ cho giảng dạy học tập hóa học hữu chương trình hóa học phổ thông chuyên III Nhiệm vụ nội dung đề tài: 1- Nghiên cứu lí thuyết hóa học lập thể hợp chất hữu chương trình hóa học hữu đại cương đại học, khoa Hoá Đại học Sư phạm Hà Nội tìm hiểu nội dung giảng dạy hóa học hữu nói chung trường chuyên 2- Thống kê, phân loại tập tài liệu giáo khoa, sách tập cho sinh viên, tài liệu tham khảo có nội dung liên quan đến hóa lập thể, từ phân tích việc vận dụng nội dung lí thuyết cấu trúc không gian hợp chất hữu giảng dạy hoá học trường chuyên xây dựng tiêu chí, cấu trúc tập liên quan 3- Phân tích nội dung hóa học lập thể đề thi Olympic Quốc gia nước Olympic Quốc tế để thấy mức độ yêu cầu vận dụng sở lí thuyết ngày cao đề thi, từ đặt nhiệm vụ cho giáo viên phải có khả tự bồi dưỡng nâng cao trình độ để trang bị kiến thức bản, nâng cao cần thiết cho em mà phải biết dạy cách học, dạy chất vấn đề để giúp học sinh học có hiệu PHẦN 1: TỔNG QUAN I- TẦM QUAN TRỌNG CỦA HÓA HỌC LẬP THỂ Hóa học lập thể nội dung hóa học hữu đại Hiểu rõ kiến thức hóa học lập thể nghiên cứu vấn đề khác hóa học hữu như: Hiệu ứng cấu trúc, chế phản ứng, tổng hợp chất hữu với cấu hình mong muốn, xác định cấu trúc hợp chất hữu cơ, dự đoán tính chất lý hóa chất thiên nhiên hợp chất tổng hợp Việc đưa nội dung vào chương trình có ý nghĩa lớn, giúp cho học sinh hiểu đầy đủ sâu sắc kiến thức tảng hóa học hữu Bước đầu cho học sinh tiếp cận với hóa học hữu nâng cao so với chương trình hóa học phổ thông II- TÌNH HÌNH THỰC TẾ VỀ NỘI DUNG KIẾN THỨC HÓA LẬP THỂ TRONG CÁC TÀI LIỆU HIỆN HÀNH Trong các tài liệu hiện hành, lý thuyết hóa học lập thể tương đối đầy đủ, dạng tập chưa phong phú chưa phân loại rõ ràng bó hẹp dạng xác định cấu hình, cấu dạng liên quan tới kiến thức khác hóa học hữu mức độ đơn giản Hơn nữa, tập vận dụng lý thuyết hóa lập thể chưa có dạng tổng hợp để bồi dưỡng lực tư duy, chưa định lượng hóa Các vấn đề liên quan đến hóa lập thể tiến trình phản ứng nghiên cứu theo góc độ chế phản ứng chưa tách thành mảng kiến thức độc lập III- VAI TRÒ CỦA BÀI TẬP TRONG VIỆC BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Để đặt yêu cầu cho học sinh (HS) trình giảng dạy việc lựa chọn, xây dựng tập việc làm quan trọng cần thiết GV Thông qua tập, GV đánh giá khả nhận thức, khả vận dụng kiến thức HS Bài tập phương tiện để dạy HS tập vận dụng kiến thức vào thực hành, thực tế vận dụng kiến thức thông qua tập có nhiều hình thức phong phú Chính nhờ việc giải tập mà kiến thức củng cố, khắc sâu, xác hóa, mở rộng nâng cao Cho nên, tập vừa nội dung, vừa phương pháp, vừa phương tiện để dạy tốt học tốt PHẦN II: CÁC VẤN ĐỀ LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP VẬN DỤNG LÝ THUYẾT HÓA HỌC LẬP THỂ HỢP CHẤT HỮU CƠ CHƯƠNG I: CÁC CÔNG THỨC BIỂU DIỄN CẤU TRÚC KHÔNG GIAN I.1 Lý thuyết Mỗi chất hữu biểu diễn nhiều công thức cấu trúc khác Tuy nhiên, cần hiểu rõ nguyên tắc biểu diễn cấu trúc công thức để chọn công thức biểu diễn phù hợp Hơn cần trang bị tốt cho học sinh kỹ tưởng tượng để thấy tương đồng công thức khác loại loại công thức thay đổi góc nhìn trạng thái chất cần biểu diễn cấu trúc I.1.1 Công thức Fischer − Chiếu phân tử vị trí quy ước lên mặt phẳng giấy: Các liên kết từ nguyên tử trung tâm hướng phía gần người quan sát biểu diễn trục nằm ngang, liên kết hướng phía xa người quan sát biểu diễn nằm trục thẳng đứng; đường để biểu diễn mạch cacbon với nguyên tử cacbon có số oxi hóa cao phía − Chỉ xoay công thức Fischer 180 O mặt phẳng Nếu xoay 90O mặt phẳng 180O mặt phẳng công thức tạo công thức biểu diễn cấu trúc không gian chất khác (là đồng phân đối quang chất xét) − Dùng công thức Ficher để biểu diễn cấu hình C* Không biểu diễn cấu dạng I.1.2 Công thức phối cảnh a) Công thức phối cảnh loại (Chỉ gồm nét đều) Phân tử mô tả không gian ba chiều, liên kết nguyên tử cacbon biểu diễn đường gấp khúc Quy ước: từ đường chéo từ trái sang phải biểu diễn liên kết C−C hướng xa người quan sát c a a b a b a a b c b c b c b c c a - Công thức phối cảnh loại biểu diễn đầy đủ cấu trúc không gian, có nhược điểm cồng kềnh b) Công thức phối cảnh loại (Gồm nét đều, nét đậm, nét đứt) - Nét biểu diễn liên kết nằm mặt phẳng giấy, nét đậm biểu diễn liên kết phía gần người quan sát, nét đứt biểu diễn liên kết xa dần người quan sát I.1.3 Công thức Newman Khi nhìn dọc theo trục liên kết C1−C2, thấy nguyên tử cacbon C2 phía sau bị che khuất, biểu diễn nguyên tử cacbon vòng tròn, nguyên tử C nằm tâm Các liên kết xuất phát từ nguyên tử cacbon tạo thành góc 120 O (Csp3); 180O (Csp2) mặt phẳng giấy a b b a a a a b b b c c c cc c b Dạng che khuất c a b b a c a Dạng xen kẽ - Công thức Newman thường dùng để minh họa cấu dạng, thể góc không gian nhóm nguyên tử cách định lượng Muốn chuyển công thức Newman công thức phối cảnh sang công thức Fiser, cần chiếu công thức cấu dạng che khuất hoàn toàn theo quy ước nêu I.2 Bài tập vận dụng Bài I.1: Các cặp công thức sau liên quan với (đồng phân cấu tạo, đồng phân cấu hình, chất): Phân tích: HS cần phân biệt hai chất đồng phân cấu trúc chúng có công thức cấu tạo, khác cách xếp nguyên tử xung quanh tâm bất đối xứng, mặt phẳng đối xứng, trục đối xứng GV cần lưu ý HS không nên xác định cấu hình chất thời gian máy móc Cần quan sát để nhận điểm khác a) A1 A2 khác vị trí nhóm –OH → đồng phân cấu tạo b) B1 B2 giống nguyên tử C phía trước, khác cách xếp nhóm nguyên tử C phía sau → chúng đồng phân quang học không đối quang c) C1 C2 khác vị trí nguyên tử Cl lại đối xứng trục → chất d) D1 D2 khác cách xếp nhóm CH3- C2H5- → đồng phân hình học Bài I.2: Chuyển công thức sau sang công thức Fischer: a) (A1) (A2) (A3) b) (B1) (B2) (B3) Phân tích: Nguyên tắc công thức Fischer đặt mạch theo phương thẳng đứng, nhóm có số oxi hóa cao thường để phía Về nguyên tắc, cần chuyển công thức dạng che khuất hoàn toàn công thức phối cảnh xác định cấu hình tuyệt đối nguyên tử C* Tuy nhiên, cách làm thời gian GV nên hướng dẫn HS xác định vị trí tương đối nhóm nguyên tử C để biết nhóm phía bên trái hay bên phải công thức Fischer a) b) Bài I.3: Viết công thức Fischer dạng HOCH 2CHOHCHO thực phép quay góc 90O, 180O mặt phẳng mặt phẳng theo hướng vuông góc Các công thức thu có biểu diễn công thức chất ban đầu không? Phân tích: Bài tập giúp HS hiểu công thức Fischer quay 180O Khi xoay công thức, không xác định cấu hình mà cần đối chiếu với công thức phối cảnh tương ứng Như vậy, xoay 90O cấu hình chất bị chuyển sang dạng đối quang Như vậy, xoay 180O cấu hình chất không thay đổi Bài I.4: Chuyển công thức sau sang công thức Newman Phân tích: GV cần hướng dẫn HS xác định cấu dạng xen kẽ hay che khuất thống hướng nhìn (thường từ trái sang phải) để từ viết công thức Newman biết chắn vị trí nhóm sau tưởng tượng vị trí đặt mắt a) Nguyên tử C bên trái: Br hướng 4h, H hướng 8h, nhóm CH hướng 12h Nguyên tử C bên phải: 2H hướng 2h 10h, nhóm CH hướng 6h → Công thức Newman: b) Các nhóm vị trí che khuất hoàn toàn: Br – Cl hướng 4h; Br – H hướng 8h; H – Cl hướng 12h c) Các nhóm vị trí xen kẽ anti: Nguyên tử C bên trái: Cl hướng 4h, H hướng 8h, nhóm C 2H5 hướng 12h Nguyên tử C bên phải: Cl hướng 10h, H hướng 2h, nhóm C 2H5 hướng 6h Bài I.5: Chuyển công thức Fischer sau sang công thức phối cảnh công thức Newman Phân tích: Cần dựa vào công thức Fischer để biết vị trí tương đối nhóm nguyên tử, từ điền vào công thức phối cảnh - C* thứ (phía trên): Nhóm CH3 phía bên phải, sang công thức phối cảnh phía bên phải → hướng nhìn từ phía → nhóm CH2OH phía - C* thứ hai: công thức phối cảnh nhóm C 2H5 phía → hướng nhìn từ phía dưới, Br bên trái công thức Fischer phải phía bên trái so với hướng nhìn → nằm đường nét đậm: Từ công thức phối cảnh, xoay nguyên tử C góc cho tương ứng với công thức Newman từ xác định vị trí nhóm chưa biết: Bài I.6: 3-Brombutan-2-ol có đồng phân lập thể? Viết CT Fisơ của các đồng phân đó Hãy biểu diễn một đối quang của Erythro-3-Brom-2-butanol dưới dạng CT Fischer, công thức phối cảnh và công thức Newman Phân tích: Từ công thức cấu tạo, HS dễ dàng xác định 3-Brombutan-2-ol có 2C* từ suy có đồng phân quang học Tương tự 5, viết công thức sau: Bài I.7: Cho đồng phân sau đây: 10 Cho biết tương quan lập thể giữa: (T1) (T2); (T1) (T3); (T2) (T4) Phân tích: Không nên xác định cấu hình C* Phương pháp đơn giản so sánh nguyên tử C* cách xét theo chiều nhóm kích thước nhỏ dần (không so sánh độ ưu tiên) Gọi C*1 có C6H5 > CH3 > H; C*1 có COOC2H5 > NH2 > H ta thấy: C1: T1 ≡ T2 ≡ T3 ≠ T4 C2: T3 ≡ T1 ≡ T4 ≠ T2 → (T1) (T2) đồng phân dia; (T1) (T3) trùng nhau; (T2) (T4) đối quang Bài I.8: Hãy chiếu đồng thời theo trục định hợp chất sau sang công thức Newman Phân tích: Đối với chất hữu dạng vòng cạnh có cầu nối, HS dựa sở công thức Newman xiclohexan dạng thuyền Bài I.9: Điền nhóm CH3 nguyên tử H vào công thức phối cảnh sau để hoàn chỉnh công thức phối cảnh : a) polipropilen isotartic b) polipropilen syndiotartic 11 Phân tích: Polime điều hòa lập thể isotartic syndiotartic dạng cấu trúc đặn, tất cấu hình C* dạng xen dạng xếp luân phiên Như vậy, điền nhóm CH3 nguyên tử H để đảm bảo yêu cầu: - Điều hòa mặt cấu tạo - Các nhóm CH3 vị trí giống hệt mắt xích (dạng isotartic) khác luân phiên (syndiotartic) a) b) Bài I.10: Chỉ đồng phân Meso số chất sau: Phân tích: Khái niệm đồng phân meso ứng với chất có ≥ C* có cấu trúc đối xứng Có thể thấy dễ biểu diễn dạng công thức Fischer mà nhóm giống phía với Tuy nhiên không cần chuyển công thức dạng Fischer quan sát thấy phân tử rõ ràng có trục đối xứng (trường hợp a) Trường hợp c, quay liên kết C3-C4 180O thấy rõ phân tử có mặt phẳng đối xứng Còn trường hợp b, GV gợi ý để HS nhận phân tử có tâm đối xứng từ suy cấu hình hai C* giống mà không cần xác định cấu hình Trường hợp đồng phân meso 12 CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH DANH PHÁP CẤU HÌNH VÀ SỐ ĐỒNG PHÂN CẤU HÌNH II.1 Lý thuyết Các chất khác cấu hình giống cấu tạo gọi tên theo quy ước định Đồng phân cấu hình gồm đồng phân quang học đồng phân hình học với hệ thống danh pháp tương ứng Trong phạm vi đề tài này, đề cập đến hệ thống danh pháp phổ biến II.1.1 Độ ưu tiên nhóm nguyên tử Các nhóm ưu tiên xếp theo thứ tự giảm dần số điện tích hạt nhân nguyên tử nguyên tử liên kết trực tiếp với C* VD: -I > -Br > -Cl > -F -SO3H > -OH > -NH2 > -CH3 Nếu hai nguyên tử gắn C* giống xét nguyên tử liên kết trực tiếp với nguyên tử Nếu không chọn nhóm ưu tiên xét tiếp nguyên tử thứ ba… VD: -CR3 > -CHR2 > -CH2R > -CH3 -NR2 > -NHR > -NH2 Một nguyên tử liên kết đôi hay ba tương đương với hai nối đơn ba nối đơn với nguyên tử (chỉ có liên kết thật, liên kết c̣n lại giả định có ưu tiên thấp hơn) VD: −CH=O ↔ −CH − O> −CH2OH (Vì O ↔ O; O > H) | O Đồng vị có khối lượng lớn xếp trước: T > D > H Cấu hình cis ưu tiên trans, R ưu tiên S II.1.2 Danh pháp đồng phân quang học a) Điều kiện xuất đồng phân quang học − Phân tử có đồng phân quang học phải có yếu tố không trùng vật − ảnh (Vật ảnh vật tạo gương phẳng lồng khít vào nhau, tương tự hai bàn tay người bình thường) − Các yếu tố không trùng vật − ảnh bao gồm: + Yếu tố bất đối phân tử: Đồng phân anlen: Dẫn xuất phân tử anlen (CH 2=C=CH2) Đồng phân spiran: Hợp chất chứa hai vòng chung đỉnh có nhóm khác Đồng phân 13 cản quay: Hai nửa phân tử liên kết đơn với không quay cản trở không gian + Yếu tố bất đối nguyên tử: Trong phân tử chứa nguyên tử cacbon bất đối (ký hiệu C*) nguyên tử bất đối khác (Si*, S*, N*…) Quan trọng phổ biến C*abcd (a≠b≠c≠d) b) Danh pháp D, L: − Các nhóm ưu tiên nguyên tử C* công thức Fiser bên trái→ cấu hình L ngược lại − Thuộc loại cấu hình tương đối: Là cấu hình so sánh hai chất đối quang với so với chất làm chuẩn Chỉ suy cấu hình chất dựa vào cấu hình tương đối biết cấu hình thực chất so sánh CHO HO H VD: CHO H H OH HO OH H HO H H OH HO H H OH CH 2OH CH2 OH Biết L-glucozơ → D-glucozơ c) Danh pháp R, S: − Thuộc loại cấu hình tuyệt đối: Biểu diễn cấu hình đầy đủ chất Xét độ cấp: a>b>c>d − Trong công thức phối cảnh, nhìn dọc theo trục liên kết C*−d, thấy thứ tự a,b,c theo chiều kim đồng hồ → phân tử có cấu hình R, trái lại trình tự ngược chiều kim đông hồ → phân tử có cấu hình S a a d d c b b c C«ng thøc phèi c¶nh a a d d b c c b 14 − Nếu nhìn vào công thức Fiser cấu hình R có trình tự a,b,c ngược chiều kim đồng hồ, cấu hình S có chiều ngược lại CHO H CHO OH CH2 OH HO H CH2 OH anđehit (R) glyxeric anđehit (S) glyxeric − Khi phân tử có nhiều C* C* có ký hiệu R S tuỳ cấu hình C* II.1.3 Danh pháp đồng phân hình học a) Điều kiện xuất đồng phân hình học − Phân tử có phận cứng nhắc làm cản trở quay tự hai nguyên tử phận cứng nhắc Hai nguyên tử hay nhóm nguyên tử nguyên tử phận cứng nhắc phải khác VD abC = Cab, a≠b − Đồng phân hình học xuất trường hợp sau: + Hệ có n liên kết đôi abC=Ccd (a≠b, c≠d); abC=Nd (a≠b), aN=Nb (a,b đồng không) Các hệ có 2n đồng phân hình học (nếu liên kết đôi hoàn toàn khác nhau) nhỏ (nếu có ≥ cặp liên kết đôi giống nhau) + Hệ có số lẻ liên kết C=C liền abC=C=C=Ccd (a≠b, c≠d) Hệ có hai đồng phân hình học + Hệ vòng no: ví dụ 1,2 − đimetyl xiclopropan có hai đồng phân b) Hệ danh pháp cis−trans Đồng phân có hai nhóm (ở hai nguyên tử phận cứng nhắc) phân bố phía so với phận cứng nhắc gọi đồng phân cis (hay đồng phân syn) đồng phân (khác phía) gọi đồng phân trans (hay đồng phân anti) Cách gọi tên gặp khó khăn nhiều trường hợp mà a,b,c,d −H VD: ClBrC=CFI, EtMeC=CetPr… c) Hệ danh pháp Z, E: Hệ danh pháp dựa nguyên tắc “độ ưu tiên” Nếu hai nhóm cấp cao phía phận cứng nhắc gọi đồng phân Z, khác phía ta có đồng phân E Như cis trans But-2-en gọi tên tương ứng (Z)- (E)- but-2-en; đồng phân syn anti CH3CH=NOH (E)- (Z)- axetoxim 15 II.2 Bài tập vận dụng Bài II.1: a) Viết công thức cấu tạo cho công thức phân tử sau để chúng có đồng phân quang học: (A1) C4H8Cl2 (A2) C7H14 (no) (A3) C4H4Cl2 (A4) C12H6Br2I2 b) Viết công thức cấu tạo cho công thức phân tử sau để chúng có đồng phân hình học: (B1) C5H8 (mạch hở) (B2) C4H6Br2 (mạch vòng), C* (B3) C8H12 (chứa hai vòng no) (B4) Andehit C4H6O Phân tích: Bài tập với mục đích để HS nhận xuất đồng phân quang học đồng phân hình học Do cần nắm vững điều kiện xuất loại đồng phân để chọn công thức cấu tạo cho phù hợp a) Mỗi chất số công thức: (A1): Là dẫn xuất ankan → phải chứa C* CH3-CH2-CHCl-CH2Cl CH3- CHCl- CHCl-CH3 CH3-CHCl -CH2 -CH2Cl (A2): Là hợp chất no → có vòng → thuộc loại đồng phân spiro (A3): Thuộc loại đồng phân anlen: Cl-CH=C=CH-Cl (A4): Có độ bất bão hòa lớn → hợp chất thơm, đồng phân quang học thuộc loại cản quay Br Br I I b) (B1) Phải thuộc loại ankadien I Br Br I CH2=CH-CH=CH-CH3 (B2) Vòng no, đối xứng để C*: Br Br (B3) Hai vòng no cần 3C → 2C tạo liên kết đôi: C3H5-CH=CH-C3H5 Hoặc đồng phân hình học xuất vòng no: C3H5-C3H4-CH=CH2 (B4) Liên kết đôi tạo đồng phân hình học: CH3-CH=CH-CHO Bài II.2: Viết công thức Fischer hợp chất sau: 16 (A) Axit 2S-amin-3S-bromopentanoic (B) 2R-Cloro-3S-hidroxibutandial (C) Axit meso-tartric (D) Axit (2R, 3S) tartric (E) (2R, 3S) dibromopentan Phân tích: Khi viết công thức Fischer từ cấu hình, thường giả định vị trí nhóm ưu tiên (ở bên trái bên phải) sau xác định cấu hình đảo lại vị trí nhóm cấu hình xác định không với yêu cầu (Thông thường, theo kinh nghiệm nhóm ưu tiên bên phải tạo đồng phân R) Bài II.3: Cho chất hữu sau: a) CH3CHOHCH2CHClCH2CHClCH3 Cl Br d) b) CH3OCH=CHCH2CH=CHOCH3 c) CH3 CH = CH CHOH CH =CH CH3 O OH Cl CH=CH - COOH e) O Cl f) OH g) Cl Cl Cl Br Cl Cl h) Cl i) Cl Xác định số lượng đồng phân cấu hình trường hợp Phân tích: Trong trường hợp, cần xác định số trung tâm gây đồng phân cấu hình để từ tính số đồng phân Tuy nhiên GV cần lưu ý thêm cho HS trường hợp làm thay đổi số đồng phân so với quy luật thông thường: - Có C* liên kết đôi giống - Vòng cứng nhắc làm khống chế số đồng phân hình học ràng buộc cấu hình hai nguyên tử C* 17 - Các nhóm nguyên tử giống cấu tạo khác cấu hình → xuất C* đồng phân hình học a) CH3-C*HOH-CH2-C*HCl-CH2-C*HCl-CH3 có nguyên tử C* khác → có đồng phân b) CH3OCH=CHCH2CH=CHOCH3 có hai liên kết đôi giống có đồng phân hình học → có đồng phân (Z-Z; E-E, Z-E) c) CH3 CH = CH CHOH CH =CH CH3 có hai liên kết đôi giống có đồng phân hình học C* xuất hai liên kết đôi có cấu hình khác → có đồng phân cấu hình (Z-Z; E-E, Z-R-E, Z-S-E) d) Có vòng no hai nhóm thế, có mặt phẳng đối xứng → có cặp đồng phân hình học e) Có C* liên kết đôi có đồng phân hình học → có đồng phân cấu hình f) Có nguyên tử C* giống → có đồng phân g) Có hai C* giống bị ràng buộc qua cầu nối vòng cạnh, 2C* lại (chứa nhóm -OH) giống phân tử có mặt phẳng đối xứng → Có 2.3 = đồng phân h) Có liên kết đôi giống có đồng phân hình học → tạo đồng phân (ZZZZ, EEEE, ZZEE, ZZZE, EEEZ, ZEZE) riêng trường hợp ZEZE làm xuất thêm đồng phân hình học liên kết đôi phân tử → có tất đồng phân i) Có trung tâm đồng phân hình học C*(C giữa, bên phải) có hai trung tâm giống → tạo 3.2.2.2 = 24 đồng phân Trường hợp C* bên trái, xuất hai liên kết đôi CH=CH-Cl có cấu hình khác → có thêm trường hợp → Có tất 32 đồng phân Bài II.4: Heđion (ký hiệu H) tên thường hương liệu COOCH3 dùng để pha chế số loại nước hoa tiếng CK, NO–19, Eausausage, Anais – amais O a) Gọi tên quốc tế H (H) b) Thực Heđion hỗn hợp đồng phân lập thể COOCH3 O COOCH3 (H1) O 18 (H2) – Quan hệ H1 H2 nào? – Hỗn hợp đẳng phân tử H1 H2 có quang hoạt không? c) Xác định cấu hình H1 H2 Phân tích: Bài tập nhằm củng cố kỹ xác định cấu hình C*; khái niệm loại đồng phân quang học tính chất quang hoạt chất chứa C* a) Tên quốc tế: Metyl (2-Butyl-3-oxoxyclopentyl)etanoat b) H1 H2 giống 1C* khác C* lại → Là đồng phân đia Hỗn hợp H1 H2 quang hoạt triệt tiêu tính quang hoạt C* phía c) Cấu hình: H1: S, R H2: S, S Bài II.5: Đầu năm 1960, viện Ung thư Quốc gia Mỹ tách hợp chất có hoạt tính từ Thông đỏ gọi Taxol có tác dụng chống ung thư phổi, ung thư buồng trứng Hãy xác định cấu hình nguyên tử C* Taxol Phân tích: Đối với chất có cấu tạo phức tạp nhiều C* Chỉ xác định cấu hình C* Bài tập dạng GV nên sử dụng để luyện kỹ xác định cấu hình C* Bài II.6 Một thành phần của dầu hoa hướng dương có cấu tạo hình bên Cho biết có đồng phân cis CH2-OOC(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-CH3 cis cis CH-OOC-(CH2)7-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)4-CH3 CH2-OOC-(CH2)18-CH3 lập thể của chất này? Phân tích: 19 Trường hợp có liên kết đôi, đồng thời có C* gốc glyxerol Do HS cần ý không để sót C* dẫn đến xác định sai Tổng số đồng phân chất L 24 = 16 có trung tâm lập thể khác Bài II.7: Cho hợp chất sau A, B hai đồng phân axit 3,4–đibromoxiclopentan–1,1–đicacboxylic Khi đun nóng A cho hai sản phẩm đồng phân B cho sản phẩm Viết công thức cấu trúc A B Minh họa phương trình phản ứng Phân tích: Trước hết, cần giúp HS hiểu phản ứng decacboxi Đồng thời HS biết cách xác định cấu trúc hai đồng phân axit 3,4–đibromoxiclopentan–1,1–đicacboxylic Trên sở đó, xác định tình xảy hai nhóm COOH bị tách CO2 So sánh sản phẩm tạo thành biết số sản phẩm sinh Br Br Br COOH Br COOH Br COOH COOH Br Br Br Br COOH COOH COOH Br Bài II.8: a) Điền ký hiệu *, Z,E, s–cis, s–trans vào vị trí thích hợp O (A) (B) OH COOH H OH OH CH3 COOH b) Trong thể người có chất A (tên Prosglandin E 2) tạo thành từ axit (5Z, 8Z, 11Z, 14Z) icosatetraenoic (ký hiệu C) Viết công thức cấu trúc axit lúc tham gia phản ứng tạo thành A Phân tích: Các ký hiệu lập thể HS quen dễ dàng điền vào công thức Nhưng ý thứ 2, GV cần lưu ý HS tránh sa đà vào việc tìm hiểu phản ứng tạo thành A Cần 20 giải thích rõ, trình phức tạp diễn tác dụng enzim, quan trọng so sánh công thức cấu trúc axit (5Z, 8Z, 11Z, 14Z) icosatetraenoic với A để từ viết khung C cho phù hợp Cấu tạo C: Bài II.9: Trong chu trình Krebs (quá trình chuyển hóa háo khí trình hô hấp) có chuyển hóa sau: A→B→C Với A HOOC–CH2–C(OH)–CH2–COOH | COOH B HOOC–CH2–C=CH–COOH | COOH C HOOC – CHOH – CH(COOH) – CH2– COOH a) Gọi tên A,B,C theo danh pháp IUPAC b) Chất có đồng phân cấu hình? Đó đồng phân loại gì? Số lượng bao nhiêu? Trong trường hợp, viết công thức cấu trúc đồng phân ghi ký hiệu lập thể c) Cho mol A phản ứng từ từ với mol NaOH sau tiếp tục cho mol NaOH thu sản phẩm D Hỏi D có đồng phân cấu hình không Viết công thức đồng phân Phân tích: Trong tập này, HS cần lưu ý câu c Phản ứng NaOH với A theo thứ tự với nhóm –COOH Và nhóm COOH có tính axit cao phản ứng trước Đó nhóm COOH phân tử Sau hai nhóm COOH lại với xác suất a) Tên gọi: A: Axit 2-hidroxipropan-1,2,3-tricacboxylic B: Axit propen-1,2,3-tricacboxylic C: Axit 1-hidroxipropan-1,2,3-tricacboxylic b) B có hai đồng phân hình học C có bốn đồng phân quang học c) D HOOC–CH2–C(OH)–CH2–COONa | COONa 21 Bài II.10: Axit domoic chất độc hệ COOH thần kinh có công thức sau: HOOC a) Gọi tên nhóm chức (D) (D) N H b) Cho biết số đồng phân cấu hình COOH (D) Xác định cấu hình cụ thể D Phân tích: Tương tự tập trên, xác định dễ dàng số đồng phân danh pháp cấu hình a) Các nhóm chức: Cacboxi, amin bậc 2, anken b) Cấu hình: Từ trái sang phải: R, E, Z, S, S, S 22 23 [...]... H2 có quang hoạt không? c) Xác định cấu hình của H1 và H2 Phân tích: Bài tập này nhằm củng cố kỹ năng xác định cấu hình C*; khái niệm về các loại đồng phân quang học và tính chất quang hoạt của các chất chứa C* a) Tên quốc tế: Metyl (2-Butyl-3-oxoxyclopentyl)etanoat b) H1 và H2 giống nhau ở 1C* và khác nhau ở C* còn lại → Là đồng phân đia Hỗn hợp H1 và H2 luôn quang hoạt vì không có sự triệt tiêu tính... và (T2) là đồng phân dia; (T1) và (T3) trùng nhau; (T2) và (T4) là đối quang Bài I.8: Hãy chiếu đồng thời theo các trục chỉ định các hợp chất sau sang công thức Newman Phân tích: Đối với những chất hữu cơ dạng vòng 6 cạnh có cầu nối, HS có thể dựa trên cơ sở công thức Newman của xiclohexan dạng thuyền Bài I.9: Điền các nhóm CH3 và nguyên tử H vào công thức phối cảnh sau đây để hoàn chỉnh công thức... cis cis CH-OOC-(CH2)7-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)4-CH3 CH2-OOC-(CH2)18-CH3 lập thể của chất này? Phân tích: 19 Trường hợp này có các liên kết đôi, đồng thời có một C* ở gốc glyxerol Do đó HS cần chú ý không để sót C* này dẫn đến xác định sai Tổng số đồng phân của chất L là 24 = 16 do có 4 trung tâm lập thể khác nhau Bài II.7: Cho hợp chất sau A, B là hai đồng phân của axit 3,4–đibromoxiclopentan–1,1–đicacboxylic... COOH COOH Br Bài II.8: a) Điền ký hiệu *, Z,E, s–cis, s–trans vào vị trí thích hợp O (A) (B) OH COOH H OH OH CH3 COOH b) Trong cơ thể người có chất A (tên là Prosglandin E 2) được tạo thành từ axit (5Z, 8Z, 11Z, 14Z) icosatetraenoic (ký hiệu C) Viết công thức cấu trúc của axit này lúc tham gia phản ứng tạo thành A Phân tích: Các ký hiệu lập thể khi HS đã quen thì có thể dễ dàng điền đúng vào công thức... trong số các chất sau: Phân tích: Khái niệm đồng phân meso ứng với các chất có ≥ 2 C* và có cấu trúc đối xứng Có thể thấy dễ nhất khi biểu diễn ở dạng công thức Fischer mà các nhóm thế giống nhau cùng phía với nhau Tuy nhiên có thể không cần chuyển công thức về dạng Fischer nếu quan sát thấy phân tử rõ ràng có trục đối xứng (trường hợp a) Trường hợp c, khi quay liên kết C3-C4 180O có thể thấy rõ phân... danh pháp Z, E: Hệ danh pháp này dựa trên nguyên tắc về “độ ưu tiên” Nếu hai nhóm thế cấp cao hơn cùng phía của bộ phận cứng nhắc gọi là đồng phân Z, nếu khác phía ta có đồng phân E Như vậy cis và trans But-2-en được gọi tên tương ứng là (Z)- và (E)- but-2-en; các đồng phân syn và anti CH3CH=NOH lần lượt là (E)- và (Z)- axetoxim 15 II.2 Bài tập vận dụng Bài II.1: a) Viết một công thức cấu tạo cho mỗi công... thêm 8 trường hợp nữa → Có tất cả 32 đồng phân Bài II.4: Heđion (ký hiệu H) là tên thường của một hương liệu COOCH3 dùng để pha chế một số loại nước hoa nổi tiếng như CK, NO–19, Eausausage, Anais – amais O a) Gọi tên quốc tế của H (H) b) Thực ra Heđion là hỗn hợp của 2 đồng phân lập thể COOCH3 O COOCH3 (H1) O 18 (H2) – Quan hệ giữa H1 và H2 như thế nào? – Hỗn hợp đẳng phân tử của H1 và H2 có quang... thấy rõ phân tử có mặt phẳng đối xứng Còn trường hợp b, GV gợi ý để HS nhận ra phân tử có tâm đối xứng từ đó suy ra cấu hình hai C* sẽ giống nhau mà không cần xác định cấu hình Trường hợp này không thể là đồng phân meso 12 CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH DANH PHÁP CẤU HÌNH VÀ SỐ ĐỒNG PHÂN CẤU HÌNH II.1 Lý thuyết cơ bản Các chất khác nhau về cấu hình nhưng giống nhau về cấu tạo được gọi tên theo một quy ước nhất định... trên c) Cấu hình: H1: S, R H2: S, S Bài II.5: Đầu những năm 1960, viện Ung thư Quốc gia Mỹ đã tách ra được một hợp chất có hoạt tính từ cây Thông đỏ gọi là Taxol có tác dụng chống ung thư phổi, ung thư buồng trứng Hãy xác định cấu hình các nguyên tử C* của Taxol Phân tích: Đối với những chất có cấu tạo phức tạp và nhiều C* Chỉ có thể xác định cấu hình của từng C* Bài tập dạng này GV nên sử dụng để luyện... C4H6O Phân tích: Bài tập này chỉ với mục đích để HS nhận ra được sự xuất hiện đồng phân quang học và đồng phân hình học Do đó chỉ cần nắm vững các điều kiện xuất hiện mỗi loại đồng phân để chọn công thức cấu tạo cho phù hợp a) Mỗi chất có thể là một trong số các công thức: (A1): Là dẫn xuất của ankan → phải chứa C* CH3-CH2-CHCl-CH2Cl CH3- CHCl- CHCl-CH3 CH3-CHCl -CH2 -CH2Cl (A2): Là hợp chất no → có 2