Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng hay về Hóa lập thể của thầy Phạm Hữu Điển khoa Hóa học trường ĐH Sư Phạm Hà Nội: Cấu trúc logic, khoa học, dễ hiểu và vận dụng.............................................................................................................................................
TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÝ TỰ TRỌNG TRỌNG TP CẦN THƠ LỚP BỒI DƯỠNG CHUN MƠN CHO GIÁO VIÊN NỊNG CỐT NĂM HỌC 2015 - 2016 Mơn Mơn:: Hóa học hữu Giảng viên: PGS.TS.Phạm Hữu Điển Bộ mơn Hóa hữu – Khoa Hóa học- ĐHSP Hà Nội E-mail: dienhp@gmail.com CẦN THƠ – 2-4/8/2015 NỘI DUNG Chuyên đề 1: Hóa học lập thể Chuyên đề 2: Tổng hợp hữu Chuyên đề 3: Cơ chế phản ứng 1www.themegallery.com TÀI LIỆU HỌC TẬP Trần Quốc Sơn, Đặng Văn Liếu, Nguyễn Văn Tòng Giáo trình sở hóa học hữu cơ, tập1 (2005), tập (2007), NXB ĐHSP Nguyễn Hữu Đĩnh CCS Hóa học hữu 1, 2, 3, NXB GD, 2003- 2012 Trần Quốc Sơn Giáo trình sở lý thuyết hóa học hữu cơ, NXB GD, 1987 Đỗ Đình Rãng Cơ sở hóa học lập thể, NXB ĐHSP, 2005 Hóa học 10, 11, 12, NXB Giáo dục Trần Quốc Sơn Hóa học 11 (dành cho lớp chuyên), NXB GD Bài tập hóa hữu – dành cho lớp tập huấn 2015 (nội bộ) 1www.themegallery.com Lớp bồi dưỡng giáo viên nòng cốt – Cần Thơ – 8/2015 Chuyên đề HÓA HỌC LẬP THỂ NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ I Lịch sử phát triển hóa học lập thể II Đồng phân quang học III Đồng phân hình học IV Cấu dạng V Hóa học lập thể động VI Một số vấn đề hóa lập thể bồi dưỡng HSG THPT VII Bài tập 1www.themegallery.com HÓA HỌC LẬP THỂ I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HÓA HỌC LẬP THỂ I.1 Lược sử sử:: - Butlerov (1860) 1860): thuyết CTHH CTHH tượng đồng phân phân - Arago (1811), 1811), Biot (1813) 1813): tinh thể thạch anh quang hoạt cấu trúc tinh thể thể 1815: 1815: dung dịch axit tactric tactric,, đường … quang hoạt cấu trúc không gian PT PT - Pasteur (1853) 1853): (+) (+) (-)-Natri amoni tactrat tactrat 1www.themegallery.com I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN HHLT - Lebel Van’t Hoff (1874) 1874): thuyết cacbon tứ diện Cl Br H F - Van’t Hoff (1874) 1874): axit crotonic có đồng phân hình học học - Bayer (1885) 1885): sức căng góc; góc; Pitzer (1936) 1936): Ea quay quay CD - Bijvoet (1950) 1950): nhiễu xạ RơnRơn-ghen xđ cấu hình R/S R/S - Ngày nay:: xác định cấu hình pp vật lý lý,, hóa học học,, tính tốn lý thuyết; thuyết; tổng hợp lập thể … 1www.themegallery.com I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HĨA HỌC LẬP THỂ I.2 Mơ hình phân tử: - MH dạng khối cầu nối (MH “rỗng”, ball-and-stick model): R-d-Ө C: đen, H: trắng, N: xanh, O: đỏ… - MH dạng khối Stiua-Bligiep (mơ hình “đặc”, space-filling model): Rvdv-d- Ө I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN HÓA HỌC LẬP THỂ I.3 Các công thức biểu diễn cấu trúc không gian phân tử Công thức chiếu Fisơ Chiếu PT vị trí qui ước định lên MP giấy, cho: - Đường thẳng đứng: mạch cacbon chính, hướng xa người quan sát - Đường nằm ngang : nhóm thế, hướng người quan sát - Ở đường thẳng đứng: C có số oxi hóa cao - phía Nếu số oxi hóa – nhóm cồng kềnh phía CHO HO H CH2OH CHO HO H C H 2O H L -G lix e n ® e h it CÂU HỎI Trong công thức cho đây, công thức SAI so với qui ước viết công thức chiếu Fisơ? C2H5 HO COOH H HO C H CH3 C2H5 H3C H H5C6 OH CH3 CH3 OH C2H5 A B C D Trả lời: A, B, C B ĐỀ THI QUỐC TẾ (ICHO) ICho2013 ICho2013 (Turkey, đề chuẩn bị bị) ): Câu 27: Tổng hợp cyclitol OH O2 (1 a) LiAlH4 O O OH m-CPA CHCl3 ete OH OsO4, NMO Axeton, H2O + O OH OH OsO4, NMO Axeton, H2O H2SO4 H2 O OH OH OH OH HO HO O OH HO HO HO HO + HO HO OH OH OH OH Nhận xét: Đề thi liên quan đến tính hóa học lập thể động oxi hóa hóa anken OsO4, RCO3H, O2 … 50 B ĐỀ THI QUỐC TẾ (ICHO) ICho2012 ICho2012 (USA, đề chuẩn bị bị) ): Câu 25: Phản ứng đồng Nhận xét xét:: Phản ứng đồng phản ứng đóng đóng mở vòng đun nóng chiếu sáng, sáng, có tính đặc thù lập thể đặc trưng trưng,, nằm ngồi chương trình THPT 51 VI MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ HLT BỒI DƯỠNG HSG THPT VI VI GIẢI PHÁP Cơng tác bồi dưỡng HSG hóa học THPT cần tập trung: Rèn luyện kĩ tư cấu trúc khơng gian, danh pháp cấu hình, cách chuyển đổi công thức phối cảnh, Fisơ,Niu-men… Bồi dưỡng số kiến thức nâng cao hóa học lập thể động, phản ứng đồng (đặc thù lập thể)… Xây dựng hệ thống tập mở rộng nâng cao hóa học lập thể hợp chất hữu cơ, đảm bảo mức độ hợp lí, phù hợp với trình độ HSPT 1www.themegallery.com 52 KẾT LUẬN Hóa học lập thể nội dung hóa học hữu đại đại,, liên tục phát triển triển Việc củng cố cố,, cập nhật nâng cao kiến thức hóa học lập thể cho HSG công việc cần thiết thiết Trong phạm vi chuyên đề nêu đầy đủ vấn đề hóa học lập thể thể Hy vọng chuyên đề gợi ý hữu ích, ích, giúp thầy thuận lợi cơng tác bồi dưỡng HSG mơn hóa học học 1www.themegallery.com 53 VII BÀI TẬP Các cặp công thức sau liên quan với (đồng phân cấu tạo, đồng phân cấu hình, chất): OH O OH OH Br Br O OH A1 A2 Br H H Br H3C H H3C H CH3 CH3 B1 B2 Cl H H Cl Cl H H Cl Trả lời: H A1-A2: đp cấu tạo B1-B2: đpqh không đối quang C1-C2: chất CH3 CH3 CH3 CH3 C1 C2 H H CH3 H CH3 D1 C2H5 H H H C2H5 D2 H D1-D2: đp hình học 1www.themegallery.com 54 VII BÀI TẬP Chuyển công thức sau thành công thức chiếu Fisơ HO Ph CH3 CHO CHO H H NH2 COOH A1 A2 H OH C2H5 CH3 HO H H CH3 CH3 COOH OH C(CH3)3 H OH A3 B1 NH2 CH3 H3 C H OH COOH C(CH3)3 B2 H3 C CH2Br H3C Cl CH2OH H B3 Trả lời: COOH CHO H H CH3 HO H H H CH3 NH2 HO H HO OH HO CH3 CH2OH COOH COOH C(CH3)3 NH2 CH3 H H CH3 OH Cl H CH3 CHO C2H5 C6H5 CH3 C(CH3)3 CH2Br A1 A2 A3 B1 B2 B3 1www.themegallery.com 55 VII BÀI TẬP 3-Brombutan-2-ol có đp cấu trúc? Viết cơng thức chiếu Fisơ đồng phân Hãy biểu diễn đối quang erythro- dạng công thức phối cảnh Niu-men Trả lời: 3-Brombutan-2-ol có 2C* có đp quang học HO H H OH H Br Br H CH3 CH3 (1) threo- (2) threo- CH3 CH3 CH3 CH3 HO H H OH Br H H Br CH3 CH3 (3) erythro- HO Br H CH3 H (4) erythro- HO Br H H CH3 (3) erythro- CH CH 3 CH3 HO H H Br CH3 1www.themegallery.com 56 VII BÀI TẬP Gọi tên nhóm chức, chức, xác định cấu hinh axit domoic Z E HOOC COOH S S R N Axit domoic S COOH H Trả lời: Các nhóm chức: cacboxi, amin bậc 2, anken Cấu hình: từ trái qua phải: R, E, Z, S, S, S 1www.themegallery.com 57 VII BÀI TẬP Xác định cấu hình tuyệt đối (R,S) – có có:: CHO HO Cl OH H 3C HOOC Trả lời: CH3 OH HO CH3 A HO Br CH3 OH B OH CH3 C D A: R B: có mặt phẳng đối xứng không quang hoạt C a' OH Br a CH3 b' CH3 a>b a' OH D Sb a'>b' H3 C b OH a b' CH3 R a>b a'>b' 58 VII BÀI TẬP Viết CT cấu trúc tất đồng phân đicloxiclopropan Số phân đoạn chưng cất? Phân đoạn hoạt động quang học? Trả lời: Cl Cl Cl Cl Cl Có đpqh Cl Cl Cl (1) (2) (3) (4) Nhiệt độ sôi tăng theo dãy momen lưỡng cực sau: μ (3) = μ (4) < μ (2) cis, xa < μ (1) 2Cl 1C Phân đoạn chứa (3)+ (4) không quang hoạt (hh raxemic) 59 VII BÀI TẬP C2H5(CH3)C=C(CH3)C2H5 + Br2 SP không quang hoạt Nếu + NaI/CH3OH sản phẩm khác Xđịnh cấu hình anken? CT sản phẩm Trả lời: C2H5(CH3)C=C(CH3)C2H5 + Br2 SP không quang hoạt SP eritro - anken có cấu hình E C2H5 C2H5 H3C Br Br CH3 H3C Br Br CH3 C2H5 C2H5 erithro- 5SP gồm dibromo- (1), bromoiodo- (2), bromometoxi- (2) 60 VII BÀI TẬP Este hóa axit (+)-lactic ([α]D= +3,3o) methanol metyl (-)-lactat ([α]D= -8,2o); Oxi hóa D-(+)-glyxeranđehit axit (-)-glyxeric Trong hai trường hợp, phản ứng có làm thay đổi cấu hình khơng? Trả lời: Axit (+)-lactic có cấu hình L Góc quay cực ([α]D) phụ thuộc vào phân bố nhóm xung quanh C*, khơng phụ thuộc vào danh pháp cấu hình COOH HO H CHO COOCH3 CH3OH CH3 Axit L-(+)-lactic H + HO H CH3 Metyl L-(-)-lactat H OH COOH [O] CH2OH D-(+)-glyxerandehit H OH CH2OH Axit (-)-glyxeric Trong trường hợp, phản ứng không xảy C* nên khơng làm quay cấu hình 61 VII BÀI TẬP Hãy bổ sung điều kiện phản ứng biểu diễn cấu trúc không gian chất sơ đồ chuyển hóa sau đây: Trả lời: O a COOH I b Cl (3) Cl OH OH O (1) (4) (2) Br O CN (1) Là phản ứng tách HBr theo chế SN2 nội phân tử có nhóm OH liền kề OH Br phải khác phía (xt: bazơ) (2) Là phản ứng SN2 thơng thường: CN- cơng từ phía ngược với nhóm epoxi H+ OH O OH + -HBr CN OH CN Br CN- Tương tự cho dãy b: chất đầu có cấu hình trans, (3) phản ứng tạo hợp chất cơ-magie, sau với CO2, thủy phân axit, (4) SN2 nội phân tử 62 VII BÀI TẬP 10 10 Hãy giải thích số đồng phân lập thể 3-tert-butyl-1,2đibromoxiclohexan có đồng phân bị tách I- thành anken? Trả lời: Bốn đồng phân lập thể là: Br C4H9 C4H9 Br C4H9 C4H9 Br Br Br (1) (2) Br Br (3) (4) Br Chỉ có đồng phân (2) bị tách I- 2Br vị trí liên kết trục (qui tắc Bax-tơn): I- Br C4H9 (2) C4H9 + IBr + Br- Br 63 HẾT CHUYÊN ĐỀ 1: HÓA HỌC LẬP THỂ Xin cám ơn q thầy cơ!! 1www.themegallery.com 64 ... dọc trục liên kết từ C* đến d: a>b>c theo chiều kim đồng hồ cấu hình R; ngược lại cấu hình S 1www.themegallery.com 22 CÁCH XÁC ĐỊNH CẤU HÌNH TUYỆT ĐỐI 1www.themegallery.com 23 VÍ DỤ Br Cl H... cấu trúc chất đối quang? CHO HO OH H CH2OH HOH2C CHO 90o H A' A Trả lời OH HOCH2 CHO HO C H CHO H C OH CH2OH 180o H H HOCH2 CH2OH CHO C C HO CHO 90o Hệ quả: quay tiếp 90o trở công thức ban đầu... phương truyền truyền - Ánh sáng tự nhiên: nhiên: tổ hợp ASPC, định hướng theo tất hướng không gian gian,, phương truyền 1www.themegallery.com 15 II ĐỒNG PHÂN QUANG HỌC II II.1 KHÁI NIỆM - Chất hoạt