Đại cương về hóa hữu cơ

CẤU TRÚC PHÂN TỬ HỢP CHẤT HỮU CƠ... 1.1 Cấu trúc e của nguyên tử CCấu hình electron của nguyên tử carbon Trạng thái bình thường 6C : 2s2 2p2 Trạng thái kích thích: C*:... Công thức chiếu

HÓA HỌC HỮU CƠ

Ths Nguyễn Thanh Giang

Bộ môn Hóa học, khoa Khoa học Cơ bản

Email: ntgiang@ctump.edu.vn

bmhoahockhcb@ctump.edu.vn

.

H H

O

p henoba rb ital

HO

NCH 3 HO

H

H O

N O

H

S CH3

CH 3

H HOOC Penicilin V

O

H3C

H H

N CH3Dextrometophan

O

N3

HO

N N O

O

H

H3C

AZT (Tri HIV)

H

C CH3

H3C

RU 486Thuoc ngua thai

(ngay hom sau)

N

N S

HN N

N N

CH 3

CH 2 CH 2 CH 3

O

O O

ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ

3 tiết

1 CẤU TRÚC PHÂN TỬ HỢP CHẤT HỮU CƠ

1.1 Cấu trúc e của nguyên tử C

Cấu hình electron của nguyên tử carbon

Trạng thái bình thường 6C :

2s2 2p2

Trạng thái kích thích: C*:

Các trạng thái lai hóa của C

Mô hình phân tử

1.2 CÁC LOẠI CÔNG THỨC CẤU TẠO

- Cấu tạo đầy đủ (công thức khai triển)

- Cấu tạo thu gọn (công thức bán khai triển)

H

H

H

H H

Công thức vạch

Công thức phối cảnh

Biểu diễn phân tử trong không gian ba chiều

Nét liền: liên kết nằm trong mặt phẳngNét đứt: liên kết hướng ra sau mp

Nét đậm: liên kết hướng ra trước mp

C

HOOC

HHO

CH3 C

COOH

OHH

Công thức chiếu Fisher

• Trục C thẳng, nhóm có số oxi hóa cao ở trên

• Nối thẳng đứng: liên kết nằm trong mặt phẳng hoặchướng ra sau mặt phẳng

• Nối nằm ngang: liên kết hướng ra trước mặt phẳng

COOH

OH H

CH3

H OH

COOH

CH3H

Độ bền cấu trạng

Phân tử thường phân bố không

2 ĐỒNG PHÂN

2.1 ĐỒNG PHÂN HÌNH HỌCNhững chất có cùng công thức cấu tạo nhưng do sự

phân bố khác nhau đối với bộ khung cứng

(Nối đôi, vòng no)

Br

CH3

Br H

Br

CH3

H Br

Tính chất của đồng phân hình học

Độ bền, Nhiệt độ nóng chảy (mp), Nhiệt độ sôi (bp),

Tỷ trọng và chiết suất, đồng phân cis khác với đồng

phân trans Vd: Acid cyclopropadicarboxylic

H C

OH

OH O

O

C

C H

C H

OH O

HO

O

2.2 ĐỒNG PHÂN QUANG HỌC

Các chất có cùng công thức cấo tạo nhưng có khả

năng làm quay mặt phẳng phân cực của ánh sángphân cực những góc khác nhau

>< Mắt(1) (2) (3) (4) (5) (6)

(1) nguồn sáng (4) ánh sáng phân cực(2) ánh sáng thường (5) Ống chứa mẫu

(3) Kính phân cực (6) Kính phân giải

Tính bất đối xứng

Các chất làm quay mặt phẳng phân cực của ánh sáng

phân cực thì có tính bất đối xứng phân tử

Cấu trúc bất đối xứng là ảnh cho bỡi gương phẳng

không trùng khích với vật

HOOC

C CH3H

HO

CH3 C

COOH

OH H

COOH

OH H

CH3

50%(+) 50%(-)

Hỗn hợp tiêu triền

Acid 2,3-dihidroxy butanoic

HO H

H

COOH

OH H

CH3

HO H H

HC có 2 C*không tương đương

AB,CD là cặp đối hình

Các cặp khác là bán đối hình

CH CH

H H

COOH

COOH

H O

H

Đồng phân loại Ciclan (Cicloankan)

CH2OH

H HO

C COOH

Đp quang học có vai trò quan trọng trong đời sống tựnhiên

Các chất chuyển hóa, các chất men là các hệ thống hợpchất quang hoạt

+ D-(+)-Glucose là đường có tác dụng sinh học làm chấttiêm truyền, ngược lại L-(+)-Glucose không có tác

3 HIỆU ỨNG ĐIỆN TỬ

Sự phân cực của liên kết



Hay

Công thức thật sự của phân tử là tổ hợp tuyến tính

của các công thức giới hạn

3.1 HIỆU ỨNG CẢM ỨNG

HIỆU ỨNG CẢM ỨNG

Là hiệu ứng của nối , do sự chênh lệch độ âm điện

C –>- X C –– H C -<– Y–I: Cảm âm I=0: chuẩn +I: Cảm dương

Tính chất: Truyền dài theo trục C và tắt dần

C > C >> C  >>> X



Nhóm nguyên tử hút e, đẩy e

+ Nhóm nguyên tử hút e gây hiệu ứng cảm âm(-I)

-F > -Cl > -Br > -I–>-C≡CH > –>-CH=CH2

Độ âm điện Csp > Csp2 > Csp3+ Nhóm nguyên tử đẩy e gây hiệu ứng cảm dương(+I)

-C(CH3)3 > -CH(CH3)2 > -CH2CH3 > -CH3

Ảnh huởng tính chất acid/base

R hút e: Làm tăng sự phân cực của liên kết O-H

về phía O, H+ dễ đứt tính acid tăng

R đẩy e: Làm giảm sự phân cực của liên kết O-H

về phía O, H+ khó đứt tính acid giảm

3.2 HỆ LIÊN HỢP HIỆU ỨNG LIÊN HỢP

Sự liên hợp

Sự xen phủ của các orbital p cách nhau 1 nối  để tạo

thành orbital chung cho cả phân tử

Hay

C C

C C

H

H H

H

C C

H H

H H

H H

CH2 CH CH CH2 CH2 CH CH CH2

Năng lượng liên hợp

Các hệ thống liên hợp điển hình

- Liên kết  với orbital p trống: --p trống

- Liên kết  với đôi e p cô lập: --p cô lập

- Liên kết  tiếp cách: -- 

- Điện tử p cô lập và obital p trống: p--p

- Liên kết  với điện tử độc thân: p--e

Nhóm nguyên tử gây hiệu ứng C

+ Các ntử, nhóm ntử hút e (–C) , có thể nhận một đôi điện

tử –NO2 > –SO3H > –C≡N > –C≡C–R > –HC=CH2

+ Các ntử, nhóm ntử đẩy e (+C) , những nhóm chức có mang một hay nhiều đôi điện tử:

–NH2 –O–R –OH –X –O 2- –C:

-+ Có một số nhóm, hiệu ứng liên hợp thay đổi tùy theo bản chất của nhóm thế liên kết với chúng

N O O

+

N

H H

Sự liên hợp trong acetic acid

CH3 C

O

O H

CH3 C O

H O

VD1: so sánh tính acid của etanol và phenol

3.3 Hiệu ứng siêu liên hợp

(siêu tiếp cách)

Hiệu ứng siêu liên hợp

Là khuynh hướng liên hợp của nối tiếp cách với liên

H

C H H

H C

H

H

C H

H

H C

H

C H

H H

Do hiệu ứng siêu tiếp cách, Các nối C–H có hiệu ứngliên hợp trở nên kém bền

Tiểu phân càng có nhiều hiệu ứng siêu

liên hợp thì càng bền.

a/ Cacbocation và gốc tự do: bậc 1 < bậc 2 < bậc 3

b/ Độ bền các carbanion: ngược lại

c/ Độ bền các alcen: alcen mang càng nhiều nhóm thếcàng bền

H

R H

H

R R

R

R R

R R

4 SƠ LƯỢC VỀ PHẢN ỨNG HỮU CƠ

ĐẶC ĐIỂM PHẢN ỨNG HỮU CƠ

Alkan có từ 3 nguyên tử C trở lên

Phản ứng thế thân điện tử (S E )

H E

E H

H E

E A

Cl Cl Fe

Cl

Cl Cl

Cl

H

C H

H H

C

H H

H

Br Br

Chất nền là RX bậc 1, bậc 2

Phản ứng thế thân hạch SN1

Là phản ứng bậc một trạng thái trung gian qua ion

cacbonium

Chất nền là các chất dễ tạo Hỗn hợp tiêu triền

ion carbonium: RX bậc 3, allyl halogenid

Qui tắc MAKOVNIKOV : Phản ứng cộng ái điện tử vào

alken xảy ra chủ yếu qua dạng trung gian có độ bền

CH2

Cl

CH2 CH CH CH2

H Cl

CH CH2

H CH

CH2

Cl

1 4

1 2

OH A