hiệu ứng trong hóa học hữu cơ

tóm tắt các hiệu ứng trong hóa hữu cơ: hiệu ứng cảm ứng, hiệu ứng liên hợp, hiệu ứng siêu liên hợp. bài giảng ngắn gon, súc tích, ví dụ minh họa. Thích hợp tham khảo cho sinh viên khối tự nhiên và y dược

CHƯƠNG II HIỆU ỨNG ĐIỆN TỬ

TRONG HÓA HỌC HỮU CƠ.

Sự phân cực của liên kết

I Hiệu ứng cảm ứng

II Hiệu ứng liên hợp

(cộng hưởng) III Hiệu ứng siêu liên hợp

(siêu tiếp cách)

Sự phân cực của liên kết

H H C > Cld d Cd Od

Nhóm nguyên tử gây hiệu ứng cảm

+ Nhóm gây hiệu ứng cảm âm

Hiệu ứng cảm ảnh hưởng đến tính chất của chất hữu cơ

Đối với bazơ

II Sự cộng hưởng và Hiệu ứng cộng hưởng





Hay

2 Hiệu ứng cộng hưởng

Là hiện tượng lan truyền e trong phân tử, xảy ra khi có sự

di chuyển của điện tử  hay p trong phân tử

Năng lượng cộng hưởng của benzen

Năng lượng cộng hưởng

H

H H

H

- Liên kết  với orbital p trống:

- Liên kết  với đôi e p cô lập

- Liên kết  tiếp cách:

- Điện tử p cô lập và obital p trống

- Liên kết  với điện tử độc thân

5 Các nguyên tử hay nhóm nguyên tử

gây hiệu ứng cộng hưởng

+ Các ntử, nhóm ntử ( –M), có thể nhận một đôi điện

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

+ Các ntử, nhóm ntử (+M), những nhóm chức có

mang một hay nhiều đôi điện tử:

–NH2 –O–R –OH –X –O2- –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

C _C

+

N

H H

a Trong hiện tượng cộng hưởng, chỉ có sự di chuyển của các điện tử  hay điện tử p cô lập, không có sự di

chuyển của các nguyên tử

(I)

(II)

(I): Công thức cộng hưởng

(II): Sự hỗ biến

b Trong khi viết công thức cộng hưởng phải chú trọng đến

cơ cấu của công thức Lewis (điện tử ngoại biên của mỗi nguyên tố)

Công thức Lewis

- Hydrogen chỉ có 2 e

- Các nguyên tố chu kỳ 2 chỉ có tối đa 8 e

- Các nguyên tố chu kỳ 3 ( S, P…) có thể chứa nhiều hơn 8 điện tử (do 3d)

CH3 N

O O

N

O

P Cl

Cl

Cl O

P

Cl Cl

Cl O

Qui tắc viết công thức cộng hưởng

c Công thức cộng hưởng có sự phân cách điện tích kém

bền hơn không có sự phân cách điện tích

(A) (B) (A) bền hơn (B)

d Trong trường hợp tổng quát, công thức cộng hưởng khá

bền khi điện tích âm nằm trên nguyên tử có độ âm

e Hai điện tích cùng dấu nằm kế cận thì không bền.

f Hợp chất càng bền, nếu càng có nhiều công thức cộng hưởng và các công thức cộng hưởng càng gần tương đương nhau

g Dạng nào bền nhất thì đóng góp nhiều nhất cho cấu trúc thật sự của phân tử

CH3 C

O

C CH3O

C CH3O

C O

CH3

C CH3O

C O

CH3

Qui tắc viết công thức cộng hưởng

Sự cộng hưởng trong acetic acid

CH3 C

O

OH

CH3 C O

O H

CH3 C O

O H

VD1: so sánh tính acid của etanol và phenol

Giải thích: CH3–CH2–>–O-><-H

Ta thấy tính acid của phenol mạnh hơn tính acid cua etanol

(Ka phenol = 10 -10 ; Ka etanol =10 -17 )

VD2: So sánh tính acid của p-nitrophenol và m-nitrophenol

Ta thấy p-nitrophenol có tính acid mạnh hơn m-nitrophenol

Cl

CH2 CH CH CH2

H Cl

CH CH2

H CH

CH2

Cl

1 4

1 2

Cl

H Cl

H CH

CH2

Cl

1 4

1 2

ỨNG DỤNG

Giải thích cơ chế phản ứng

+ Quy luật thế trên vòng benzen:

- Các nhóm thế làm tăng họat nhân benzen(+I hoặc +M):

Gốc alkil, –NH2, –OH, –Cl, –Br… sẽ định hướng sản

phẩm tại 1,2(orto) và 1,4 (para)

- Các nhóm thế làm giảm họat nhân benzen(-I hoặc -M): –

NO2, –COOH, –CH=O… sẽ định hướng sản phẩm tại

1,3(meta) Ví dụ:

C O

OH

C O

OH

C O

OH

C O

OH

C O OH

III Hiệu ứng siêu tiếp cách

(siêu liên hợp)

1 Định nghĩa:

Là hiệu ứng cộng hưởng của nối C–H của gốc alkyl tiếp cách với liên kết  hoặc obitan p trống làm cho các liên kết  này linh động môt phần

H C

H H

C H H

H C

HH

CH

H

H C

H

CH

HH

Ứng dụng hiệu ứng siêu liên hợp

Ứng dụng hiệu ứng siêu liên hợp

a/ Độ bền của các Cacbocation:

H

R C H

R

R C R R

H

H

R C H

H

R C H

R

R C R R

H

R H

H

R C C

R R

R

H C C

R R

R R

Sự chuyển vị của ion carbonium

Phản ứng cộng HX vào alken qua trung gian carbonium,

một số trường hợp sẽ có sự chuyển vị của ion C+, để

tạo một ion C+ bền hơn

+ CH 3 CHCHCH3

CH3Cl

Sự chuyển vị của ion carbonium