Đại cương về hóa hữu cơ

HĨA HỌC HỮU CƠ Ths Nguyễn Thanh Giang Bộ mơn Hóa học, khoa Khoa học Cơ Email: ntgiang@ctump.edu.vn bmhoahockhcb@ctump.edu.vn O HO CH3 H3 CH2 C O mentol H C H5 O N N H O H3 C H OH CH3 O H O CH2 C NH CH3CH2 S O Penicilin V CH3 CH3 N O CH3 N N N N H O 486 CH3 HN O (ngay hom sau) RU Thuoc ngua thai H3C OH C C CH3 S O CH2CH2CH3 Viagra: Thuoc tang luc N N H 3C CH3 H H3 C H H H O NCH3 mocphin O CH3 HOOC H HO H Cortison H (Tri HIV) HO OH H O O AZT N3 O H N N camp hor O H HO O p henoba rb ital Dextrometophan N O O H3 C CH3 CH3 H3C HO Cholesterol ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ tiết CẤU TRÚC PHÂN TỬ HỢP CHẤT HỮU CƠ 1.1 Cấu trúc e nguyên tử C Cấu hình electron nguyên tử carbon Trạng thái bình thường 6C : 2s2 2p2 Trạng thái kích thích: C*: Các trạng thái lai hóa C Liên kết  liên kết  -Liên kết : xen phủ trục orbital s-s s-p p-p -Liên kết : xen phủ bên obitan p chưa lai hóa Mơ hình phân tử 1.2 CÁC LOẠI CÔNG THỨC CẤU TẠO - Cấu tạo đầy đủ (công thức khai triển) H H H C C H H H - Cấu tạo thu gọn (công thức bán khai triển) CH3–CH3 hay CH3CH3 - Công thức vạch: thường dùng biểu diễn phân tử lớn CH3CH2CH=CH(CH2)4C≡C(CH2) 5C6H5 Tiểu phân có nhiều hiệu ứng siêu liên hợp bền a/ Cacbocation gốc tự do: H H H C CH3 H C bậc < bậc < bậc CH CH3 CH3 H C CH3 H C CH3 b/ Độ bền carbanion: ngược lại H H C H CH3 H C CH3 CH3 H C CH3 CH3 H C CH3 c/ Độ bền alcen: alcen mang nhiều nhóm bền R H C C H H R R C C H H R H C C H R R R C C R R H R C C R R SƠ LƯỢC VỀ PHẢN ỨNG HỮU CƠ ĐẶC ĐIỂM PHẢN ỨNG HỮU CƠ - Diễn với tốc độ chậm - Các phản ứng thường thuận nghịch, hiệu suất phản ứng không cao - Các phản ứng thường xảy theo nhiều hướng khác tạo thành hỗn hợp sản phẩm  dùng nhiệt, xúc tác kĩ thuật thực phản ứng PHÂN LOẠI Phản ứng (Substituation) CH3-H + Cl2 → CH3-Cl + HCl Phản ứng cộng(Addition) CH2=CH2 + Cl-Cl → Cl-CH2CH2-Cl Phản ứng tách loại H-CH2-CH2-OH → CH2=CH2 + H2O Phản ứng chuyển vị.(Rearrangment) C6H5 CH CH CH2 OH Phản ứng oxi hóa khử H C6H5 CH CH CH2 OH CH3-CH=O + H2 → CH3-CH2-OH CH2=CH2 + [O] + H2O → HO-CH2-CH2-OH Sự phân cắt liên kết • Phân cắt đồng ly: tạo gốc tự Cl Cl hv CH3 H Cl Cl CH3 H • Phân cắt dị li: Tạo ion, carbocation, carbanion CH3 CH3 C Br CH3 C6H4NO2p pO2NC6H4 C CH3 H CH3 Br C CH3 OH C6H4NO2p O N O C6H4NO2p pO2NC6H4 C C6H4NO2p H Các kiểu chế phản ứng + Cơ chế Nucleophil(thân hạch-hạt nhân)  Cl  < CH3 OC2H5 Cl CH3 O C2H5 + Cơ chế Electrophil(thân electron-điện tử) NO2 NO2 + Cơ chế gốc tự CH4 CH3 H Cl CH3 HCl Cl2 CH3 Cl Cơ chế gốc tự SR R—H + X2 hv R—X + HX 250–4000c X2 2X  : Giai đọan khơi mào as tử ngoại (h۷) 2X + RH  H–X + R R + X2  R–X + X X R X + + + X  R  R  X2 R–R R–X : Giai đọan truyền : Giai đọan kết thúc Thế gốc tự SR Alkan có từ nguyên tử C trở lên CH3 CH2 CH3 Cl2, hv CH3 CH2 CH2Cl CH3 CH CH3 (A) (B) Cl Sản phẩm Cl CH3 CH2 CH3 CH2 CH2 CH3 CH CH3 CH3 Phản ứng thân điện tử (SE) Ar H Z Ar E E HZ Cơ chế phản ứng E H H E E H E H E E A HA Phản ứng thân điện tử (SE) + Cl2 Fe Vai trò Fe: Fe Cl Cl2 FeCl3 30 c + Cl Cl Cl Fe Cl Cl Cl Cl Cl Fe Cl Cl + FeCl4 Cl H Cl HCl + Cl Cl Phản ứng thân điện tử (SE) H O N OH O HO NO2 H NO2 H O N OH H2O O=N=O O H NO2 _ H 2O NO2 NO2 Phản ứng thân hạch SN2 Là phản ứng bậc hai, giai đọan chuyển tiếp có hai chất Nu C Y Nu Y C Nu C Y Chất Sản phẩm Chất thân hạch Trạng thái chuyển tiếp Nhóm xuất (nghịch chuyển cấu hình) H H HO H C Br H H Br C HO H H Chất RX bậc 1, bậc HO C H H Br Phản ứng thân hạch SN1 Là phản ứng bậc trạng thái trung gian qua ion cacbonium C X C X Nu Nu C Nu C Chất chất dễ tạo Hỗn hợp tiêu triền ion carbonium: RX bậc 3, allyl halogenid CH CH3 C OH + HX SN1 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 C OH CH3 H Br C X + H2O CH3 CH3 CH3 C OH2 CH3 - H 2O CH3 CH3 C CH3 Br CH3 CH3 C Br CH3 Cộng thân e C C CH3 +   X Y CH CH2 I H X C CH3 C nhanh II Y CH CH2 Cl X C CH3 CH CH2 Cl H C Y H Qui tắc MAKOVNIKOV : Phản ứng cộng điện tử vào alken xảy chủ yếu qua dạng trung gian có độ bền lớn H Cl CH2 CH CH CH2 H CH2 CH CH CH2 H CH2 CH CH CH2 H CH2 CH CH CH2 Cl Cl H CH2 CH CH CH2 Phản ứng cộng thân hạch R R C O OH C H A A H R' Cơ chế R C R' H R C R' O O H   A A R C R' OH Khả phản ứng: aldehyd dễ phản ứng ceton H C H O R> C H O  R> C