Các bài thực hành tổng hợp hóa học hữu cơ các loại phản ứng thế, phản ứng oxy hóa phản ứng khử

NGUYỄN ĐÌNH THÀNH CÁC BÀI THỰC HÀNH TỔNG HỢP HỐ HỌC HỮU CƠ CÁC LOẠI PHẢN ỨNG THẾ PHẢN ỨNG OXY HOÁ - PHẢN ỨNG KHỬ NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI MỤC LỤC Chương PHẢN ỨNG THẾ NUCLEOPHIL BÉO: ĐIỀU CHẾ CÁC ALKYL HALIDE Trang 6.1 CÁC KHÁI NIỆM CHUNG 6.2 PHÂN LOẠI CÁC PHẢN ỨNG THẾ NUCLEOPHIL 6.3 SỰ CẠNH TRANH GIỮA SỰ THẾ VÀ SỰ TÁCH 6.4 ĐIỀU CHẾ 1-BROMOBUTAN: PHẢN ỨNG THẾ SN2 6.5 CÁC BÀI THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM TỔNG HỢP 1-BROMOBUTAN TỪ BUTAN-1-OL THÍ NGHIỆM TỔNG HỢP 1-BROMOPROPAN TỪ PROPAN-1-OL CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHUẨN BỊ 6.6 ĐIỀU CHẾ 2-CLORO-2-METHYLBUTAN: PHẢN ỨNG SN1 6.7 CÁC BÀI THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM TỔNG HỢP 2-CHLORO-2-METHYLBUTAN TỪ 2METHYLBUTAN-2-OL CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHUẨN BỊ 7 11 14 16 17 17 Chương SỰ THẾ ELECTROPHIL THƠM: PHẢN ỨNG NITRO HOÁ 23 7.1 PHẢN ỨNG NITRO HOÁ BROMOBENZEN 7.2 PHẢN ỨNG NITRO HOÁ METHYL BENZOAT 7.3 CÁC BÀI THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM PHẢN ỨNG NITRO HỐ BENZEN THÍ NGHIỆM NITRO HỐ METHYL BENZOAT THÍ NGHIỆM NITRO HỐ ACID SALICYLIC BẰNG CALCI NITRAT TRONG ACID ACETIC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHUẨN BỊ 23 26 27 27 31 34 Chương SỰ THẾ ELECTROPHIL THƠM: PHẢN ỨNG SULFO HOÁ 40 10.1 PHẢN ỨNG SULFO HOÁ 10.2 TỔNG HỢP ACID SULFANILIC 10.3 CÁC BÀI THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM TỔNG HỢP ACID SULFANILIC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHUẨN BỊ 40 43 44 44 48 Chương PHẢN ỨNG OXY HOÁ TRONG HOÁ HỌC HỮU CƠ 50 9.1 MỞ ĐẦU 9.2 OXY HOÁ MẠCH NHÁNH ALKYL Ở ALKYLBENZEN 9.3 ĐIỀU CHẾ ALDEHYD VÀ KETON BẰNG SỰ OXY HOÁ ALCOHOL 50 52 54 20 37 i 9.4 CÁC BÀI THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM OXY HỐ TOLUEN THÀNH ACID BENZOIC THÍ NGHIỆM OXY HỐ CYCLOHEXANOL THÀNH CYCLOHEXANON BẰNG NATRI HYPOCLORIT THÍ NGHIỆM OXY HOÁ CYCLOHEXANOL THÀNH CYCLOHEXANON BẰNG K2Cr2O7/CH3CO2H CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM OXY HỐ 4-CLOROBENZYL ALCOHOL THÀNH ACID 4CLOROBENZOIC BẰNG CALCI HYPOCLORIT 9.5 PHẢN ỨNG CỦA NHĨM CARBONYL: SỰ OXY HỐ KETON THÀNH ACID CARBOXYLIC 9.5.1 Cân keto-enol Sự tạo thành ion enolat chuyển proton 9.5.2 Oxy hoá acid nitric 9.5.3 Oxy hoá permanganat 9.6 CÁC BÀI THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM OXY HỐ CYCLOHEXANON THÀNH ACID ADIPIC BẰNG ACID NITRIC THÍ NGHIỆM OXY HỐ CYCLOHEXANON THÀNH ACID ADIPIC BẰNG KALI PERMANGANAT CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHUẨN BỊ 59 59 64 69 75 76 81 81 83 83 84 84 86 90 Chương 10 SỰ KHỬ HOÁ NHÓM NITRO TỔNG HỢP AMIN THƠM 92 10.1 MỞ ĐẦU 10.2 SỰ KHỬ HOÁ HỢP CHẤT NITRO THƠM 10.3 CÁC BÀI THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHẾ ANILIN: KHỬ HỐ NITRO BENZEN BẰNG Sn/HCl THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHẾ ANILIN: KHỬ HOÁ NITRO BENZEN BẰNG Fe/HCl CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHUẨN BỊ 92 93 97 97 100 102 Chương 11 PHẢN ỨNG CỦA PHENOL: SỰ ACYL HỐ NHĨM HYDROXYL PHENOLIC 104 11.1 PHẢN ỨNG CỦA PHENOL 11.1.1 Phản ứng electrophil nhân thơm 11.1.2 Sự O-acyl hoá phenol 11.2 ASPIRIN: MỘT THUỐC GIẢM ĐAU 11.3 ĐIỀU CHẾ ASPIRIN (ACID ACETYLSALICYLIC) 11.4 CÁC BÀI THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM TỔNG HỢP ASPIRIN CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHUẨN BỊ 104 104 108 111 112 115 115 119 ii Chương PHẢN ỨNG THẾ NUCLEOPHIL BÉO: ĐIỀU CHẾ CÁC ALKYL HALIDE Các nucleophil, Nu:, thực nguyên tử carbon no trình bộc lộ nhiều nguyên tắc thú vị hóa học hữu cơ, bao gồm hiệu ứng không gian hiệu ứng dung mơi đóng vai trò Đối với nhà hóa học tổng hợp hữu cơ, loại phản ứng quan trọng họ thường xuyên cung cấp loạt chức điều chế từ chất đầu đơn giản cách thay đổi chất tác nhân nucleophil Trong chương này, ta xem xét điểm đặc trưng chung loại phản ứng này, ta tiến hành thí nghiệm để nghiên cứu chuyển đổi alcohol thành halide, phản ứng tiêu biểu 6.1 CÁC KHÁI NIỆM CHUNG Sự thay nhóm nhóm khác nguyên tử carbon no, lai hoá sp3, phản ứng thường sử dụng để chuyển đổi qua lại nhóm chức khác nhau, q trình gọi nucleophil béo (nucleophilic aliphatic substitution) Sự biến đổi minh hoạ Phương trình 6.1, Nu: kí hiệu cho nucleophil tổng quát đại diện cho phân tử trung hồ anion có đặc tính base Lewis, L: biểu diễn cho nhóm bị (leaving group) Phản ứng coi phản ứng acid-base Lewis ngun tử carbon mang nhóm bị âm điện có đặc tính acid Lewis Điều phân cực liên kết C–L, dẫn đến điện tích dương phần nguyên tử carbon Nu + R δ+ δ− C L Nu C R + L (6.1) Các nucleophil có chung tính chất mang cặp electron không liên kết trung hồ mang điện tích âm Trong phản ứng thế, cặp electron không liên kết nucleophil, nhường cho ngun tử carbon electrophil có tính acid Lewis, với hình thành đồng thời liên kết cộng hố trị Ví dụ số nucleophil điển hình bao gồm Cl–, Br–, I–, HO–, N≡C–, R–C≡C–, H2O, N3–, R3N RS– Các nhóm bị thế, L:, trung hồ mang điện tích âm, phải nhận cặp electron liên kết từ nguyên tử carbon liên kết C–L bị bẻ gãy Sự dễ dàng mà nhóm khác bị phản ứng nucleophil xác định thực nghiệm cách nghiên cứu tốc độ phản ứng nucleophile cụ thể với chất có nhóm bị khác Các nghiên cứu cho thấy khả bị nhóm L: cụ thể tương quan với lực acid liên hợp nó: Các nhóm dễ bị nhóm base liên hợp acid mạnh Chẳng hạn, nhóm bị Cl– base liên hợp acid hydrocloric, acid mạnh, đó, Cl– nhóm dễ bị Mặt khác, HO– nhóm khó bị base liên hợp nước, acid yếu; nhiên, thân H2O nhóm dễ bị base liên hợp hydroni, H3O+, acid mạnh 6.2 PHÂN LOẠI CÁC PHẢN ỨNG THẾ NUCLEOPHIL Sự nucleophil phản ứng chung cho hợp chất béo, nhóm bị gắn với carbon lai hoá sp3 (Ptr 6.1) Tuy nhiên, chế cho chuyển hoá cho phụ thuộc vào cấu trúc nhóm alkyl mang nhóm bị Hai đường chế khác nhau, áp dụng cho vậy, kí hiệu SN1 [S (substitution), N nucleophilic đơn phân tử (unimolecular)] SN2 [2 lưỡng phân tử (bimolecular)] Hai chế mô tả dạng chung Phương trình 6.2 6.3 C¬ chÕ SN1 chËm R3C L L + Nu + C H R R chËm L R 3C Nu (6.2) nhanh C¬ chÕ SN2 R Nu R3 C δ− Nu H C R δ− L R Nu C H + L (6.3) R Trạng thái chuyÓn tiÕp Khi nucleophil xảy theo chế SN1, phản ứng diễn theo hai bước liên tiếp, minh họa Phương trình 6.2 Bước thứ liên quan đến phân cắt dị li (heterolytic cleavage), hay ion hóa (ionization), liên kết nguyên tử carbon nhóm bị Bước hỗ trợ tương tác phân cực phân tử dung môi trung tâm cation anion vừa hình thành Vì nhóm bị giành cặp electron liên kết, mảnh hữu trở thành carbocation, với nguyên tử carbon, trước liên kết với L, mang điện tích dương Carbocation trung gian sau tham gia phản ứng thông thường carbocation: (1) Chuyển vị thành carbocation bền hơn; (2) Mất proton cho alken cách tách bỏ (elimination) đơn vị H–L; (3) Kết hợp với nucleophil để tạo thành sản phẩm (Ptr 6.2) Thông thường, nồng độ nucleophile, Nu:–, cao so với nồng độ L:– tạo ra, nên phản ứng carbocation với L:– chất đầu tương đối không quan trọng Nếu nucleophil dung môi, phản ứng gọi dung môi phân (solvolysis) Bước phản ứng SN1 chậm nhiều so với thứ hai liên quan đến bẻ gãy liên kết C–L để tạo carbocation khơng ổn định, q trình thu nhiệt Bước thứ hai trình nhanh tỏa nhiệt, bao hàm đến hình thành liên kết Vì vậy, bước phản ứng SN1 bước xác định tốc độ phản ứng, tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ chất nền, R–L Một phản ứng gọi phản ứng đơn phân tử (unimolecular reaction) Điều thể mặt tốn học Phương trình 6.4, k1 số tốc độ bậc Tốc độ = k1[R–L] (6.4) Khi xảy theo chế SN2, nucleophil công trực tiếp vào chất nền, với góc tiệm cận 180° so với liên kết C–L Sự công gọi “sự cơng phía sau” (backside attack), phản ứng diễn với nghịch đảo cấu hình, gọi “sự nghịch đảo Walden” Liên kết C–L bị bẻ gãy đồng thời với tạo thành liên kết C–Nu, chất nền, R–L, nucleophil bao hàm trạng thái chuyển tiếp bước xác định tốc độ phản ứng, hai chất phản ứng bao hàm trạng thái chuyển tiếp bước xác định tốc độ, gọi phản ứng lưỡng phân tử (bimolecular reaction), tốc độ trình phụ thuộc vào nồng độ chất nucleophil, Phương trình 6.5, k2 số tốc độ bậc hai Tốc độ = k2[R–L][Nu:] (6.5) Ta tóm tắt số yếu tố quan trọng khiến chất cụ thể tham gia cách ưu tiên theo chế SN1 theo chế SN2 sau Khi nhiều nhóm alkyl gắn vào nguyên tử carbon C–L tham gia vào gây khó khăn mặt khơng gian nucleophil cơng từ phía sau, cồng kềnh nhóm này, làm giảm dễ dàng cho q trình SN2 xảy Với nhóm alkyl tăng lên nguyên tử arbon C–L, carbocation vừa phôi thai phản ứng SN1 trở nên bền (ổn định hơn), làm tăng dễ dàng tạo thành theo đường SN1 Hai ảnh hưởng tăng cường lẫn mang lại khuynh hng chung sau Sự dễ dàng tăng lên ph¶n øng SN1 CH3 L RCH2 L R2CH L R3C L Sự dễ dàng tăng lên phản ứng SN2 Các tốc độ hai phản ứng SN1 SN2 phụ thuộc vào nhiệt độ phản ứng Khi nhiệt độ tăng, động phân tử tăng, dẫn đến tốc độ lớn phản ứng Tốc độ nhiều phản ứng hữu gần gấp nhiệt độ tăng khoảng 10°C Các thông tin tóm tắt Bảng 6.1 Bảng 6.1 Tóm tắt phản ứng SN1 SN2 Sự nucleophil đơn phân Sự nucleophil lưỡng phân tử (SN1) tử (SN2) Động học Bậc Bậc hai Cơ chế Hai bước; đơn phân tử bước Một bước, lưỡng phân tử xác định tốc độ qua carbocation Hoá học lập thể Sự racemic hoá chiếm ưu Sự nghịch đảo cấu hình Khả phản ứng 3° > 2° > 1° > CH3 > vinyl cấu trúc 3° < 2° < 1° < CH3 Sự chuyển vị Có thể xảy Khơng có chuyển vị khơng có carbocation trung gian –I > –Br > –Cl >> –F –I > –Br > –Cl >> –F Ảnh hưởng nhóm bị Ảnh hưởng nucleophil Khơng quan trọng không – I > Br – > Cl– > F– phải bước xác định tốc độ Nồng độ nucleophil SN1 tạo điều kiện SN2 tạo điều kiện nồng nồng độ thấp độ cao Độ phân cực dung Cao, thuận lợi cho SN1 môi Thấp, thuận lợi cho SN2 6.3 SỰ CẠNH TRANH GIỮA SỰ THẾ VÀ SỰ TÁCH Các phản ứng tách tạo alken cạnh tranh phản ứng mà nucleophil béo q trình mong muốn Các phản ứng tách đơn phân tử, E1 (E có nghĩa elimination, tách), cạnh tranh với phản ứng SN1, trình tách lưỡng phân tử, E2, cạnh tranh với chuyển hoá SN2 Các cạnh tranh Phương trình 6.6 6.7 Bản chất phản ứng E1 thảo luận chi tiết Phần 10.3 trình E2 Phần 10.2 SN2 E2 Sự tách C C + + L H Nu L C C H Sù thÕ Nu Sù thÕ (SN2) C C Nu H Sù t¸ch (E2) + L (6.6) SN1 E1 Sự tách C C +H Nu L C C H chËm C C L H Sù thÕ C Nu Sù thÕ (SN1) C + (6.7) Nu H Sù t¸ch (E1) Tiến trình phản ứng bị ảnh hưởng chất nucleophil có mặt Sự thuận lợi với nucleophil có tính base yếu có độ khả phân cực cao, I–, Br–, Cl–, H2O, CH3CO2–, tách thuận lợi với nucleophil có tính base mạnh có độ khả phân cực yếu, RO–, H2N–, H–, HO–, sử dụng Độ khả phân cực (polarizability) thước đo dễ dàng, mà cách đó, đám mây electron base Lewis bị bóp méo trung tâm bên cạnh mang điện tích dương phần mang điện tích dương Hơn nữa, nucleophil cồng kềnh có xu hướng thuận lợi cho tách, nguyên tử hydro dễ tiếp cận mặt khơng gian so với nguyên tử carbon mang nhóm bị 6.4 ĐIỀU CHẾ 1-BROMOBUTAN: PHẢN ỨNG THẾ SN2 Một kỹ thuật phổ biến để biến chuyển alcohol bậc thành alkyl halide bao hàm việc xử lí alcohol với hydro halide H–X (X = Cl, Br I) biểu diễn Phương trình 6.8 Phản ứng thuận nghịch, chuyển dịch cân bên phải thường liên quan đến việc sử dụng lượng dư lớn acid, chiến lược phù hợp với nguyên lí Le Chatelier H X + ∆ R OH R (X=Cl,Br,I) X + H2O (6.8) Chẳng hạn, 1-bromobutan điều chế cách đun nóng butan-1-ol với acid bromhydric (acid hydrobromic), H–Br, có mặt acid sulfuric (Ptr 6.9) Cơ chế phản ứng biết xảy hai bước, proton hoá alcohol ion oxoni thông qua phản ứng acid-base Lewis (Ptr 6.10) Ion oxoni sau trải qua ion bromide để tạo thành 1-bromobutan nước Quá trình phản ứng SN2 nước, nước nhóm bị ion bromide nucleophil Acid sulfuric dùng vào hai mục đích quan trọng: (1) tác nhân dehydrat hoá, làm giảm hoạt động nước làm chuyển dịch vị trí cân bên phải, (2) cung cấp nguồn bổ sung ion hydro để làm tăng nồng độ ion oxoni Việc sử dụng acid hydrobromic đặc giúp thiết lập cân thuận lợi CH3 CH2 CH2 CH2 OH + H2SO4 HBr Butan-1-ol (n-Butyl alcohol) ∆ Br + H2O (6.9) Br + H2O (6.10) CH3 CH2 CH2 CH2 1-Bromobutan (n-Butyl bromide) H CH3 CH2 CH2 CH2 OH +H CH3 CH2 CH2 CH2 O H Br CH3 CH2 CH2 CH2 Khơng có phản ứng xảy butan-1-ol NaBr vắng mặt acid mạnh nhóm bị phản ứng nucleophil cần phải có tính base yếu (Phần 6.1), nước Phương trình 6.10 Nếu phản ứng butan-1-ol NaBr xảy (Ptr 6.11), nhóm bị thiết phải ion hydroxide có tính base mạnh, nhóm khó bị Do phản ứng theo chiều thuận mơ tả Phương trình 6.11 khơng xảy Mặt khác, phản ứng theo chiều nghịch 1-bromobutan hydroxide diễn cách dễ dàng nhóm bị phản ứng ion bromide có tính base yếu CH3 CH2 CH2 CH2 OH + NaBr CH3 CH2 CH2 CH2 Br + NaOH (6.11) Hỗn hợp acid hydrobromic acid sulfuric chuẩn bị cách thêm acid sulfuric đặc vào acid hydrobromic đặc cách tạo acid hydrobromic in situ cách thêm acid sulfuric đặc vào dung dịch natri bromide (Ptr 6.12) Cả hai phương pháp làm việc tốt cho hiệu suất cao alkyl bromide từ alcohol có trọng lượng phân tử thấp Phương pháp tạo H–Br in situ hiệu với alcohol có trọng lượng phân tử cao độ tan thấp chúng dung dịch muối đặc, đó, acid hydrobromic đặc (48%) sử dụng để thay NaBr + H2SO4 HBr + NaHSO4 (6.12) Mặc dù có mặt acid sulfuric đẩy mạnh cho tạo thành alkyl bromide, song số phản ứng phụ có bao hàm acid sulfuric alcohol xảy Một số ester hoá alcohol acid sulfuric để tạo thành ankyl hydrosulfat (Ptr 6.13) RO H + H2SO RO SO3H + H2O (6.13) Alkyl hydro sulfat Phản ứng thuận nghịch, vị trí cân bị chuyển dịch bên trái, tái tạo lại alcohol alkyl bromide tạo thành Sự tạo thành thân không làm giảm hiệu suất alkyl bromide cách trực tiếp; thay vào đó, tham gia vào phản ứng khác sản phẩm không mong muốn Chẳng hạn, bị tách đun nóng hỗn hợp alken (Ptr 6.14) Nó phản ứng với phân tử alcohol khác Butanol alcohol có trọng lượng phân tử cao có mùi khó chịu, độc, hít nhiều gây đau đầu Chuẩn bị Đọc MSDS (chẳng hạn, trang web http://www.msdsprovider.com) cho hoá chất sử dụng hay tạo qui trình này; nguồn tài liệu tham khảo The Merck Index hay CRC Handbook of Chemistry and Physics cung cấp thông tin Trả lời Câu hỏi Bài tập chuẩn bị Đọc xem lại Phần 2.7, 2.8, 2.9, 2.10, 2.11, 2.16, 2.18, 2.19, 2.21 2.22 Hoá chất & dụng cụ Hoá chất Dụng cụ n-Butanol (d420 0,8095) 15 ml Bình cầu cổ dung tích 100 ml KBr 25 g Sinh hàn hồi lưu Acid sulfuric đặc (d 1,84) 20 ml Bình Erlenmeyer dung tích 100 ml Natri bisulfit (rắn) Phễu chiết Dung dịch NaOH 3M Bộ cất đơn CaCl2 khan Cột Vigreux Cách tiến hành Chuẩn bị thí nghiệm Bộ máy phản ứng lắp hình bên Cho 20 ml nước vào bình cầu đáy tròn cổ dung tích 100 ml Sau cho tiếp 25 g KBr nghiền nhỏ vào, khuấy trộn hỗn hợp cách lắc bình cầu để hồ tan phần lớn lượng KBr Cho tiếp 15 ml n-butanol vào bình phản ứng Lắc Lắp sinh hàn hồi lưu Trong vừa khuấy (hoặc lắc bình cầu) vừa cho từ từ lượng acid sulfuric đặc (20 ml) vào hỗn hợp phản ứng Hỗn hợp phản ứng tự nóng lên (Vì sao?) Nếu cần thiết bình cầu làm lạnh nước! Nếu toàn lượng acid sulfuric cho vào hỗn hợp phản ứng có khơng? Tại sao? Tiến hành phản ứng Đun hồi lưu nhẹ hỗn hợp phản ứng sôi giữ cho hỗn hợp sơi vòng 45 phút (Việc tăng thời gian phản ứng đến tăng hiệu suất 1–2%)! (Khơng đun sơi mạnh Vì sao?) Lớp sớm phân tách alkyl bromide giải pháp dung dịch nước muối vơ có tỉ trọng lớn chìm xuống Xử lí phản ứng, phân tách sản phẩm Tháo bỏ sinh hàn hồi lưu Lắp cất đơn (Hình 4.7) tiến hành chưng cất hỗn hợp, thực việc theo rõi nhiệt độ thường xuyên, tiếp tục chưng cất khơng giọt sản phẩm khơng tan nước (giọt dầu), nhiệt độ đạt đến 115° C (thu thập vài giọt chưng cất ống nghiệm xem có hòa tan nước không) Điểm sôi ngày tăng chưng cất đẳng phí n-butyl bromide với nước có chứa lượng tăng lên acid sulfuric acid hydrobromic cất với nước, làm tăng điểm sôi Để tránh việc thất sản phẩm nên cho vào bình hứng khoảng 10 ml nước lạnh Sản phẩm thô chuyển vào phễu chiết lắc với 10 ml nước Lưu ý n-butyl bromide (1-bromobutan) nằm lớp Một màu hồng, có, lớp dấu vết brom loại cách thêm một chút natri bisulfit rắn lắc lần Tách lấy lớp n-butyl bromide vào bình Erlenmeyer sạch, rửa phễu chiết Sản phẩm thơ chứa dibutyl ether, nbutanol, nước, butylen vết brom Làm lạnh cẩn thận sản phẩm thô 10 ml acid sulfuric đặc (trong bình Erlenmeyer khác) nồi nước đá Thêm từ từ acid vào sản phẩm thô, đồng thời lắc làm lạnh, nhiệt độ tăng cao (Vì sao?) làm thất sản phẩm Rót hỗn hợp vào phễu chiết, để yên phút để phân Cần cẩn thận làm việc với acid sulfuric đặc! Kiểm tra để thấy khóa nút khơng bị rò rỉ Nếu ta sử dụng máy khuấy khơng cần đá bọt! tách lớp Xác định hai lớp cách so sánh giá trị tỉ trọng; phương pháp kinh nghiệm cho biết lớp hút vài giọt lớp thấp vào ống nghiệm xem liệu chất hòa tan nước (H2SO4) khơng hòa tan nước (bromobutan) Tách lớp, để yên phút để hệ tách nước tách lần Sau rửa 1bromobutan 10 ml dung dịch NaOH 3M (tỉ trọng 1,11) để loại bỏ vết acid, tách lấy lớp sản phẩm (Cần xác định lớp theo cách mô tả trên) Làm khô 1bromobutan cách thêm g calci cloride khan vào lắc chất lỏng suốt Chưng cất sản phẩm Sau phút, gạn chất lỏng làm khan vào bình cầu dung tích 50 ml lọc qua giấy lọc gấp, thêm viên đá bọt, tiến hành chưng cất phân đoạn thu thập sản phẩm n-butyl bromide, sôi khoảng 99–103°C Hiệu suất điển hình khoảng 16–17 g Cần lưu ý thể tích gần phân đoạn đầu phần cặn bình cất Phân tích kết Đo thể tích sản phẩm Tính hiệu suất phản ứng Đo chiết suất, so sánh với giá trị chiết suất tìm thấy tài liệu tham khảo, giải thích sai lệch chiết suất, có, độ tinh khiết sản phẩm nhận n-Butyl bromide chất lỏng không màu, có Đsơi 101,6oC; d420 1,299; nD20 1,4398 Khi để ngồi ánh sáng, butyl bromua bị phân huỷ với tách brom, cần bảo quản chai thuỷ tinh sẫm màu 10 THÍ NGHIỆM TỔNG HỢP 1-BROMOPROPAN TỪ PROPAN-1-OL CH3 CH2 CH2 OH Propan-1-ol 20 §s 96,5-98°C ; d4 0,803 g/cm ; KBr H2SO4, ∆ CH3 CH2 CH2 Br + KHSO4 1-Bromopropan §s 70-71°C; d420 1,354 g/cm3 + H2O nD20 1,4341; M=123,00 g/mol nD20 1,387; M=60,10 g/mol Mục đích Để minh hoạ chuyển hố alcohol bậc thành bromoalkan sử dụng acid hydrobromic An tồn phòng thí nghiệm Kiểm tra dụng cụ thủy tinh (các vết nứt) Qui trình liên quan đến việc đun nóng acid đặc, thủy tinh khiếm khuyết vỡ điều kiện này, làm đổ hóa chất ăn mòn lên người Mang găng tay cao su thực thí nghiệm Cần cẩn thận xử lí acid sulfuric đặc Nếu acid sulfuric đặc tiếp xúc với da rửa với nhiều nước lạnh sau với dung dịch natri bicarbonat loãng Acid sulfuric đặc nước trộn lẫn với kèm theo thoát nhiều nhiệt Luôn thêm acid vào nước, kỹ thuật làm phân tán nhiệt thơng qua nóng lên nước Thêm từ từ acid với khuấy để đảm bảo trộn lẫn liên tục triệt để Chuẩn bị Đọc MSDS (chẳng hạn, trang web http://www.msdsprovider.com) cho hoá chất sử dụng hay tạo qui trình này; nguồn tài liệu tham khảo The Merck Index hay CRC Handbook of Chemistry and Physics cung cấp thơng tin Trả lời Câu hỏi Bài tập chuẩn bị Đọc Phần 2.7, 2.8, 2.9, 2.10, 2.11, 2.16, 2.18, 2.19, 2.21 2.22 Hoá chất & dụng cụ Hoá chất Dụng cụ n-Propanol (d420 0,8034) 12 ml Bình cầu cổ dung tích 100 ml KBr 25 g Sinh hàn hồi lưu Acid sulfuric đặc (d 1,84) 20 ml Bình Erlenmeyer dung tích 100 ml Natri bisulfit (rắn) Phễu chiết Dung dịch NaOH 3M Bộ cất đơn CaCl2 khan Cột Vigreux 11 Cách tiến hành Bộ máy phản ứng lắp Hình 6.1 Cho 20 ml nước vào bình cầu đáy tròn cổ dung tích 100 ml Sau cho tiếp 25 g KBr nghiền nhỏ vào, khuấy trộn hỗn hợp cách lắc bình cầu để hồ tan phần lớn lượng KBr Cho tiếp 12 ml n-propanol vào bình phản ứng Lắc - Chú ý lượng nước cần lấy thể tích 20 ml, khơng, hiệu suất sản phẩm giảm xuống không thu sản phẩm - Khi nhỏ giọt xong acid sulfuric thu hỗn hợp có màu vàng nhạt (Vì sao?) Lắp sinh hàn hồi lưu Trong vừa khuấy (hoặc lắc bình cầu) vừa cho từ từ lượng acid sulfuric đặc (20 ml) vào hỗn hợp phản ứng Hỗn hợp phản ứng tự nóng lên (Vì sao?) Nếu cần thiết bình cầu làm lạnh nước! Nếu toàn lượng acid sulfuric cho vào hỗn hợp phản ứng có khơng? Tại sao? Tiến hành phản ứng Đun hồi lưu nhẹ hỗn hợp phản ứng sôi giữ cho hỗn hợp sơi vòng 45 phút (Việc tăng thời gian phản ứng đến tăng hiệu suất 1–2%)! (Khơng đun sơi mạnh Vì sao?) Lớp sớm phân tách alkyl bromide giải pháp dung dịch nước muối vơ có tỉ trọng lớn chìm xuống Xử lí phản ứng, phân tách sản phẩm Tháo bỏ sinh hàn hồi lưu Lắp cất đơn tiến hành chưng cất hỗn hợp, thực việc theo rõi nhiệt độ thường xuyên, tiếp tục chưng cất khơng giọt sản phẩm khơng tan nước (giọt dầu), nhiệt độ đạt đến 95°C (thu thập vài giọt chưng cất ống nghiệm xem có hòa tan nước khơng) Điểm sơi ngày tăng chưng cất đẳng phí n-propyl bromide với nước có chứa lượng tăng lên acid sulfuric acid hydrobromic cất với nước, làm tăng điểm sôi Để tránh việc thất sản phẩm nên cho vào bình hứng khoảng 10 ml nước lạnh Chuẩn bị thí nghiệm 12 Nếu ta sử dụng máy khuấy khơng cần đá bọt! Sản phẩm thô chuyển vào phễu chiết lắc với 10 ml nước Lưu ý n-propyl bromide (1-bromopropan) nằm lớp Một màu hồng, có, lớp dấu vết brom loại cách thêm một chút natri bisulfit rắn lắc lần Tách lấy lớp n-propyl bromide vào bình Erlenmeyer sạch, rửa phễu chiết Sản phẩm thô chứa dipropyl ether, n-propanol, nước, vết brom Làm lạnh cẩn thận sản phẩm thô 10 ml acid sulfuric đặc (trong bình Erlenmeyer khác) nồi nước đá Thêm từ từ acid vào sản phẩm thô, đồng thời lắc làm lạnh, nhiệt độ tăng cao (Vì sao?) làm thất sản phẩm Rót hỗn hợp vào phễu chiết, để yên phút để phân tách lớp Xác định hai lớp cách so sánh giá trị tỉ trọng; phương pháp kinh nghiệm cho biết lớp hút vài giọt lớp thấp vào ống nghiệm xem liệu chất hòa tan nước (H2SO4) khơng hòa tan nước (bromopropan) Cần cẩn thận làm việc với acid sulfuric đặc! Kiểm tra để thấy khóa nút khơng bị rò rỉ Tách lớp, để n phút để hệ tách nước tách lần Sau rửa 1bromopropan 10 ml dung dịch NaOH 3M (tỉ trọng 1,11) để loại bỏ vết acid, tách lấy lớp sản phẩm (Cần xác định lớp theo cách mô tả trên) Làm khô 1bromopropan cách thêm g calci cloride khan vào lắc chất lỏng suốt Chưng cất sản phẩm Sau phút, gạn chất lỏng làm khan vào bình cầu dung tích 50 ml lọc qua giấy lọc gấp, thêm viên đá bọt, tiến hành chưng cất phân đoạn thu thập sản phẩm n-propyl bromide, sơi khoảng 68−73°C Hiệu suất điển hình khoảng 9–12 g Cần lưu ý thể tích gần phân đoạn đầu phần cặn bình cất 13 Phân tích kết Đo thể tích sản phẩm Tính hiệu suất phản ứng Đo chiết suất, so sánh với giá trị chiết suất tìm thấy tài liệu tham khảo, giải thích sai lệch chiết suất, có, độ tinh khiết sản phẩm nhận n-Propyl bromide (hay 1-bromopropan) chất lỏng khơng màu, tan hồn tồn ethanol diethyl ether, tan nước (100 ml hồ tan 0,25 g n-propyl bromide) Đnc −109,9ºC; Đs 70,9ºC; d420 1,353; nD20 1,4370, bị phân huỷ ngồi ánh sáng với tách brom, cần bảo quản chai thuỷ tinh sẫm màu –––––––––––––––––––––––––––––––––– CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHUẨN BỊ Một lượng nước thêm vào hỗn hợp phản ứng ban đầu qui trình thí nghiệm a) Hiệu suất 1-bromopropan có bị ảnh hưởng nước không thêm vào hay không sản phẩm tạo thành thuận lợi hơn? b) Hiệu suất sản phẩm bị ảnh hưởng việc thêm gấp đôi lượng nước, giữ nguyên lượng chất phản ứng khác Trong trình tinh chế, lớp hữu rửa dung dịch NaOH 2M, nước, dung dịch NaCl bão hồ Mục đích lần rửa dung dịch NaOH 2M cần làm lạnh trước? Tại sau việc rửa câu hỏi trên, cần 1-bromopropan xử lí natri sulfat khan a Tại phải làm điều này? b KOH NaOH rắn sử dụng cho mục đích khơng? Hãy giải thích Bước cuối q trình tinh chế bao gồm việc chưng cất đơn Các tạp chất loại bỏ chưng cất này? Khi sử dụng mũi tên cong để biểu thị chuyển dịch electron, đề nghị tạo thành sản phẩm phụ từ tách tạo 1-butanol xử lí với HBr Hãy rõ chế E1, E2, hai Hãy liệt kê hai yếu tố, yếu tố chất R−L yếu tố thứ hai nucleophil Nu: sử dụng, làm tang hiệu suất sản phẩm E2 so với sản phẩm SN2 phản ứng R–L với Nu: Khi xử lí với 1-butanol với acid sulfuric acid cân thiết lập 1butyl bisulfat nước sau CH3(CH2)2CH2OH 14 + H2SO CH3(CH2)2CH2OSO 3H But-1-yl bisulfat + H2O a Khi sử dụng mũi tên cong để biểu thị chuyển dịch electron, đề nghị chế chuyển hoá 1-butanol thành 1-butyl bisulfat b 1-Butyl bisulfat tiền chất cho ether alken 1-bromobutan mong muốn (i) Hãy đưa cấu trúc dự kiến ether elken tạo thành từ 1-butyl bisulfat (ii) Sử dụng mũi tên cong để đưa chế phản ứng tạo thành sản phẩm phụ rõ chế SN1, SN2, E1, E2, hay chế (iii) Hãy giải thích ta dự đốn bisulfat nhóm dễ bị phản ứng phản ứng tách Hãy để ý đến bước chế sau chuyển hoá 1-butanol thành 1-bromobutan, ion bromide ion thay nước từ ion oxoni sau H CH3 CH2 CH2 CH2 OH +H CH3 CH2 CH2 CH2 O H Br CH3 CH2 CH2 CH2 Br + H2O (14.10) a Có chứng nào, có, bước bao hàm cơng từ phía sau nucleophil? b Hãy đề nghị thực nghiệm cho phép ta chứng minh cơng từ phía sau nucleophil vào chất thực chế cho phản ứng Việc lấy gấp đôi nồng độ nucleophil ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng SN2? 10 1-Butanol không tham gia phản ứng SN2 khơng có mặt acid Nếu alcohol chuyển hoá thành ester p-toluenesulfonat tương ứng dưới, ta dự đốn phản ứng tham gia phản ứng SN2 với NaBr khơng có mặt acid hay khơng? Hãy giải thích O CH3 CH2 CH2 CH2 O S CH3 O Butyl p-toluensulfonat 11 Hãy ý đến cấu trúc 1-butanol giải thích alcohol tham gia phản ứng SN1 12 Hãy rõ ngun tử carbon có tính electrophil cao 1-butanol nêu lí chọn 13 Neopentyl cloride, CH3C(CH3)2CH2Cl, alkyl halide bậc tham gia phản ứng SN2 đặc biệt chậm Hãy đưa giải thích điều cho phù hợp với chế phản ứng Hãy vẽ trạng thái chuyển tiếp cho bước xác định tốc độ 14 Một sinh viên cố gắng điều chế tert-butyl ethyl ether phản ứng 2-cloro-2methylpropan (tert-butyl cloride) natri sodium ethoxide Khơng có ether mong muốn 15 nhận Sản phẩm tạo thành đường tổng hợp ether không thành công? Hãy đưa phản ứng khác cho nhận ether (CH3)3C Cl + NaOCH2CH3 (CH3)3C O CH2 CH3 tert-Butyl ethyl ether t-Butyl cloride 15 Phản ứng 3-methyl-2-butanol với acid HBr đặc cho hai isomer bromoalkan sau HBr (CH3)2CHCHCH3 (CH3)2CHCHCH3 OH 3-Methylbutan-2-ol + (CH3)2CCH2 CH3 Br Br 2-Bromo-3-methylbutan 10% 2-Bromo-2-methylbutan 90% Hãy sử dụng mũi tên cong để mơ tả hai chế hợp lí cho phản ứng giải thích tạo thành sản phẩm Hãy rõ phản ứng SN1 hay SN2 –––––––––––––––––––––––––––––––––– 6.6 ĐIỀU CHẾ 2-CLORO-2-METHYLBUTAN: PHẢN ỨNG SN1 Các tác nhân phản ứng khác HX PX3 sử dụng để điều chế alkyl halide từ alcohol bậc bậc hai Tuy nhiên, phản ứng tách chiếm ưu alcohol bậc ba xử lí phosphor trihalide, nên việc điều chế alkyl halide bậc ba từ alcohol bậc ba diễn với hiệu suất tốt hydro halide đặc, HX, sử dụng Phản ứng 2-methylbutan-2-ol (hay tert-amyl alcohol) với acid hydrocloric (acid clorhydric) để tạo 2-cloro-2-methylbutan (Ptr 6.17) minh họa chuyển hoá CH3 CH3 CH3 CH2 C OH CH3 2-Methylbutan-2-ol CH3 CH2 C Cl (6.17) CH3 2-Cloro-2-methylbutan Việc biến đổi alcohol bậc ba thành alkyl halide bậc ba tương ứng cách sử dụng hydro halide đặc diễn thông qua chế SN1 (các Ptr 6.18–6.20) Về mặt chế, bước q trình bao hàm proton hố nhóm hydroxy alcohol, phản ứng acid-base Lewis (Ptr 6.18) Sự ion hóa sau xảy bước thứ hai, phân tử nước bị (Ptr 6.19) Do trở ngại không gian nguyên tử carbon bậc ba, công ion cloride trình SN2 (Phần 6.4) khơng xảy Sự khác biệt khả phản ứng ion oxoni xuất phát từ alcohol bậc ba ion oxoni xuất phát từ alcohol bậc hai hay bậc phản ánh độ bền tương đối ba loại carbocation (3° > 2° > 1°), hình thành phân tử nước Sự ion hóa bước chậm, xác định tốc độ dãy phản ứng Trong bước cuối phản ứng, ion cloride công carbocation trung gian để tạo 2-cloro-2-methylbutan (Ptr 6.20) 16 CH3 H CH3 CH2 C +H O CH3 H nhanh CH3 CH2 C CH3 H CH3 CH3 H CH3 CH2 C CH3 CH2 CH3 H + C + C (6.19) H2O CH3 Carbocation bậc ba tơng đối bền CH3 CH3 CH2 CH3 chËm O (6.18) O CH3 nhanh CH3 CH2 Cl C (6.20) Cl CH3 CH3 Phản ứng phụ chủ yếu phản ứng SN1 loại tách E1, việc proton từ carbocation bậc ba để tạo 2-methylbut-1-en với 2-methylbut-2-en (các Ptr 6.21 6.22), thảo luận chi tiết Phần 8.4 CH2 CH3 CH2 H CH2 + C CH3 CH2 Cl C CH3 H Cl (6.21) + H Cl (6.22) CH3 + C H CH3 2-Methylbut-1-en CH3 CH3 C + CH3 CH Cl C CH3 CH3 2-Methylbut-2-en Tuy nhiên, điều kiện phản ứng mà ta sử dụng dưới, tách thuận nghịch thông qua cộng hợp theo Markovnikov HCl vào 2-methylbut-1-en 2-methylbut-2-en tạo ra, cộng hợp cho 2-cloro-2-methylbutan mong muốn (Ptr 6.23) CH2 CH3 CH2 + C H Cl CH3 CH3 CH3 CH2 CH3 CH3 CH + C H Cl C CH3 CH3 + Cl CH3 CH2 C Cl (6.23) CH3 CH3 17 6.7 CÁC BÀI THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM TỔNG HỢP 2-CHLORO-2-METHYLBUTAN TỪ 2-METHYLBUTAN-2-OL CH3 CH3 CH2 C HCl OH CH3 CH3 CH2 C Cl CH3 2-Methylbutan-2-ol §s 101-103°C; d425 0,805 g/cm3; CH3 2-Cloro-2-methylbutan §s 85-86°C; d425 0,866; nD20 1,405; M=88,15 g/mol nD20 1,4055; M=106,59 g/mol Mục đích Để minh hoạ chuyển hoá alcohol bậc ba thành alkyl halide bậc ba sử dụng acid hydrocloric An tồn phòng thí nghiệm Kiểm tra cẩn thận phễu thủy tinh (các vết nứt) Xem khoá nút phễu có đậy kín hay khơng Qui trình liên quan đến việc khí kèm theo acid HCl đặc, nên việc kiểm tra cần thiết để tránh làm đổ hóa chất ăn mòn lên người Mang găng tay cao su thực thí nghiệm, acid hydrocloric đặc sử dụng Nếu acid HCl đặc tiếp xúc với da rửa với nhiều nước lạnh sau với dung dịch natri bicarbonat lỗng Các butanol alcohol có trọng lượng phân tử cao có mùi khó chịu, độc, hít nhiều gây đau đầu Chuẩn bị Đọc MSDS (chẳng hạn, trang web http://www.msdsprovider.com) cho hoá chất sử dụng hay tạo qui trình này; nguồn tài liệu tham khảo The Merck Index hay CRC Handbook of Chemistry and Physics cung cấp thông tin Đọc Phần 2.7, 2.8, 2.9, 2.10, 2.11, 2.16, 2.18, 2.19, 2.21 2.22 Hoá chất & dụng cụ Hoá chất Dụng cụ 2-Methylbutan-2-ol (d420 0,805) 12 ml Bình cầu cổ dung tích 100 ml Acid HCl đặc (12 M) 25 ml Bình Erlenmeyer dung tích 100 ml Dung dịch NaHCO3 bão hoà Phễu chiết Dung dịch NaCl bão hoà Bộ cất đơn Natri sulfat khan Nồi nước đá 18 Cách tiến hành Chuẩn bị thí nghiệm Cho 2-methylbutan-2-ol (10 ml) 25 ml acid HCl Phản ứng đặc (12 M) vào phễu chiết thực phễu chiết, cần phải kiểm tra khố nút phễu phải thật kín Tiến hành phản ứng Lắc xoay tròn lượng chứa phễu chiết cách nhẹ nhàng mà không đậy nút để trộn lẫn chất phản ứng Sau lắc khoảng phút, đậy nút lại sau cẩn thận đảo ngược Xả áp suất dư (cân áp suất) cách mở khóa phễu đảo ngược phễu Sau cân áp suất, đóng khóa lắc phễu vài phút với việc cân áp suất Nếu không thường xuyên xả khí (cân áp suất) bị thất thoát sản phẩm trào chất khỏi phễu chiết Để yên phễu chiết giá đỡ để hỗn hợp tách thành hai lớp riêng biệt Phân tách lớp xác định lớp lớp hữu Rửa lớp hữu phần 10 ml dung dịch NaCl bão hòa dung dịch natri bicarbonat bão hoà làm lạnh trước Khi thêm dung dịch bicarbonat đầu tiên, thoát khí mạnh thường xảy ra; nhẹ nhàng lắc phễu (khơng đậy nắp!) khí dừng lại Đậy nắp phễu cẩn thận đảo ngược nó; thơng khí phễu để giải phóng áp lực khí Lắc phễu nhẹ nhàng với thường xuyên cân áp suất sau lắc mạnh mẽ (cũng phải thường xuyên cân áp suất) Để yên phễu, tách lấy lớp hữu cơ, lần rửa với phần 10 ml nước dung dịch natri cloride bão hòa Trong tất bước xử lí sản phẩm, cần xác định cẩn thận lớp lớp hữu cơ, rửa dung dịch muối vơ bão hồ Xử lí phản ứng, phân tách sản phẩm Khơng nên lắc phễu áp suất cân 19 Cẩn thận loại bỏ lớp dung dịch nước, chuyển 2cloro-2-methylbutan sang bình Erlenmeyer, làm khơ sản phẩm natri sulfat khan Lắc tròn bình thường xuyên 10–15 phút sản phẩm khô; thêm phần nhỏ natri sulfat khan chất lỏng xuất đục Chưng cất sản phẩm Sử dụng pipet Pasteur pipet có đầu lọc để chuyển cẩn thận sản phẩm thơ vào bình cầu đáy tròn khơ, thêm đá bọt lắp chưng cất đơn Chưng cất sản phẩm, thu sản phẩm vào bình hứng làm lạnh cách nhúng nồi nước đá Bởi lượng tương đối nhỏ sản phẩm, nên khó để có điểm sơi xác, đó, ta nên thu thập phân đoạn có điểm sơi lớn khoảng 75°C (760 torr) Phân tích kết Đo thể tích sản phẩm Tính hiệu suất phản ứng Đo chiết suất, so sánh với giá trị chiết suất tìm thấy tài liệu tham khảo, giải thích sai lệch chiết suất, có, độ tinh khiết sản phẩm nhận 2-Cloro-2-methylbutan (hay tert-amyl cloride) alkyl cloride sử dụng cho hương liệu tạo mùi thơm Là chất lỏng khơng màu, tan hồn tồn ethanol diethyl ether, tan nước Đnc −13°C; Đs 85–86°C; d425 0,866; nD20 1,4055 –––––––––––––––––––––––––––––––––– CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHUẨN BỊ Qui trình xử lí sử dụng để rửa 2-cloro-2-methylbutan thô dung dịch natri bicarbonat lạnh a Mục đích việc rửa gì? b Qui trình rửa kèm theo khí mạnh, gây khó khăn cho việc xử lí u cầu thận trọng đáng kể Ngồi cách này, người ta sử dụng dung dịch NaoOH loãng thay cho dung dịch natri bicarbonat Hãy bàn luận thuận lợi bất lợi việc sử dụng dung dịch base việc xử lí c Trên sở câu trả lời cho (b), lại sử dụng natri bicarbonat khó khăn để xử lí Mục đích việc rửa lần cuối lớp hữu dung dịch NaCl bão hoà trình tinh chế gì? 20 2-Cloro-2-methylbutan làm khan natri sulfate khan qui trình Natri hydroxide kali hydroxide sử dụng cho mục đích khơng? Giải thích Hãy vẽ giản đồ phản ứng để minh hoạ chuyển hoá 2-methylbutan-2-ol HCl thành 2-cloro-2-methylbutan nước (các Phương trình 13.18–13.20) Gán nhãn enthalpy hoạt hố, ∆H‡, bước xác định tốc độ enthalpy, ∆Hrxn, cho phản ứng tổng thể Giải thích dung mơi phân cực dự đốn làm tăng tốc độ phản ứng Bài tập 19 Hãy xem xét sản phẩm phụ tạo thành trình E1 và/hoặc E2 phản ứng 2-methylbutan-2-ol với HCl (CH3)2CCH2 CH3 + OH 2-Methylbutan-2-ol HCl dung dÞch n−íc ? a Hãy đưa cấu trúc cho sản phẩm b Alken dự đoán chiếm ưu sao? Hãy vẽ cấu trúc tất alcohol isomer với 2-methyl-2-butanol a Sắp xếp alcohol theo chiều tăng khả phản ứng acid HCl đặc b Alcohol nào, có, dự đốn cho hiệu suất chấp nhận alkyl cloride tương ứng điều kiện phản ứng Hãy xem xét phản ứng (S)-3-methylhexan-3-ol với HCl đặc CH3 CH3 CH2 CCH2 CH2 CH3 OH 3-Methylhexan-3-ol CH3 + HCl dung dịch đặc CH3 CH2 CCH2 CH2 CH3 Cl 3-Cloro-3-methylhexan a Hãy vẽ biểu diễn phối cảnh cho enantiomer b Hãy dự đoán xem 3-cloro-3-methylhexan tạo thành phản ứng R-, S-, hay hỗn hợp racemic, giải thích Tại ion hố chất bậc ba R3C–L diễn tốc độ nhanh so với ion hoá chất bậc hai R2CH–L? 10 Sự tăng gấp đôi nồng độ nucleophil làm ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng SN1 nào? 11 Benzyl cloride, C6H5CH2Cl, dễ dàng tham gia phản ứng SN1, chất bậc Giải thích kết dường bất thường 12 Đối với cặp chất sau đây, dự đoán chất tham gia phản ứng SN1 nhanh Giải thích 21 13 Khi đun nóng lâu với acid HCl đặc, 2,2-dimethylpropan-1-ol, alcohol bậc một, phản ứng 2-cloro-2-methylbutan Hãy đưa chế bước cho phản ứng này, sử dụng mũi tên cong để biểu diễn chuyển electron Cũng giải thích thực tế sản phẩm quan sát thấy alkyl cloride bậc ba alcohol ban đầu bậc CH3 CH3 C CH2 OH HCl CH3 2,2-Dimethylpropan-1-ol CH3 CH3 C CH2 CH3 + H2O Cl 2-Cloro-2-methylbutan 13 Trong thí nghiệm động học thực hiện, aliquot riêng rẽ dập tắt phản ứng cách thêm chúng vào propan-2-ol 98% Tại điều lại làm dừng phản ứng dung mơi phân? 15 Hãy tìm Phương trình 6.33 từ Phương trình 6.29 (Gợi ý: Đặt nồng độ C0 Ct theo mole/l thể tích NaOH sử dụng phép chuẩn độ, công nhận [OH–] = [H+] Thay giá trị vào Phương trình 6.29, loại bỏ số xuất phương trình mới) 16 Hãy đưa lợi để sử dụng phép chuẩn độ nồng độ vơ Phương trình 13.33 để phân tích liệu thay tính tốn nồng độ alkyl halide sử dụng Phương trình 13.29 để phân tích Hãy xem xét lựa chọn thay để nhận C0 17 Phương trình 6.34 cho chu kỳ bán rã, t1/2, phản ứng, định nghĩa thời gian cần thiết phản ứng đạt hồn thành 50% Phương trình áp dụng cho phản ứng bậc một, bao gồm phân rã phóng xạ Hãy Phương trình 6.34 rút từ Phương trình 6.29 (Gợi ý: Khi phản ứng hoàn thành 50%, Ct = 1/2 C0) 18 Hãy tham khảo Sơ đồ 6.1 dự đoán tỉ lệ 2-methyl-2-butanol: tert-amyl isopropyl ether mong đợi dung môi cho phản ứng đẳng mol nước propan-2-ol kc = 5kd ––––––––––––––––––––––––––––––––––     22 ... Nu:, thực nguyên tử carbon no trình bộc lộ nhiều nguyên tắc thú vị hóa học hữu cơ, bao gồm hiệu ứng không gian hiệu ứng dung môi đóng vai trò Đối với nhà hóa học tổng hợp hữu cơ, loại phản ứng. .. HỎI VÀ BÀI TẬP CHUẨN BỊ 23 26 27 27 31 34 Chương SỰ THẾ ELECTROPHIL THƠM: PHẢN ỨNG SULFO HOÁ 40 10.1 PHẢN ỨNG SULFO HOÁ 10.2 TỔNG HỢP ACID SULFANILIC 10.3 CÁC BÀI THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM TỔNG HỢP ACID... acid sulfuric cho vào hỗn hợp phản ứng có khơng? Tại sao? Tiến hành phản ứng Đun hồi lưu nhẹ hỗn hợp phản ứng sôi giữ cho hỗn hợp sơi vòng 45 phút (Việc tăng thời gian phản ứng đến tăng hiệu suất