Tài liệu hóa hữu cơ

Tài liệu hóa hữu cơ

Phần A: Một số khái niệm hoá hữu I Một số định nghĩa I.1 Hoá hữu : Hoá học hữu nghành hoá học nghiên cứu hợp chất cácbon trừ ôxít CO, CO2 muối cácbonat Nhìn chung hợp chất hữu đợc coi dẫn xuất hidrocacbon thích hợp, hiểu hoá học hữu nghành hoá học nghiên cứu hidrocacbon dẫn xuất chúng Do hợp chất hữu phải chứa cacbon, thờng thờng có hidro ThÝ dơ : CH4, CH3COOH, CS2, CCl4, NaOOC- COONa…ChÝnh v× nguên tố cácbon đợc gọi dị tố Những chất có mạch vòng, vòng có chứa nguyên tố cácbon đợc gọi dị vòng I.2 Hidrocacbon ? Gốc hidrocacbon ? Hidrocacbon hợp chất mà phân tử chúng gồm gồm cacbon hidro Công thức tổng quát hidrocacbon CxHy, x y số nguyên dơng y 2x+2 y số chẵn Nhiều hidrocacbon có công thức phân tử trùng với công thức CnH2n+2-2a, a tổng số liên kết số vòng Thí dụ : C3H6 cã n=3 vµ a=1 CH3−CH2−C=CH2 CH3−C≡C−CH3 , CH2=C−C=CH2 , C4H6 cã n=4 vµ a=2 C6H6 cã n=6 vµ a=4 C10H8 cã n=10 vµ a=7 C12H10 cã n=12 vµ a=8 C9H16 cã n=9 vµ a=2 C17H28 cã n=17 vµ a=4 C17H12 có n=17 a=12 Gốc hidrocacbon phần lại hidrocacbon sau đà nguyên tử hidro Hoá trị gốc số lợng nguyên tử hiđro đà Gốc hoá trị I ankan có công thức CnH2n+1 đợc gọi tên cách đổi đuôi an tên ankan thành đuôi yl Gốc hoá trị II ankan với hai hoá trị tự hai nguyên tử cacbon khác đợc gọi tên tơng ứng cách thêm đuôi iđen en tên gốc hoá trị I Thí dụ : CH3 − CH3 CH3 − CH2 − CH3 − CH − −CH2 − CH2 − Etan Etyl Etyli®en Etylen Gèc hoá trị I anken ankin đợc gọi tên cách thêm đuôi yl vào tên anken ankin ThÝ dô : CH2 = CH − CH ≡ CH CH ≡ C− CH2 − CH2 Eten Etenyl(vinyl) Etin Etinyl I.3 Dẫn xuất hidrocacbon ? Khi thay nhiều nguyên tử hidro hidrocacbon nguyên tử nhóm nguyên tử khác đợc chất gäi lµ dÉn xt cđa hidrocacbon Nh− vËy thay hidro b»ng halogen ta cã dÉn xuÊt halogen Thay b»ng oxy, nitơ ta có dẫn xuất chứa oxy, nitơTrong dẫn xuất số lợng nguyên tử hidro số lợng nguyên tử C, Cl, N có qian hệ víi theo biĨu thøc to¸n häc CxHyClz (y ≤2x+2-z) CxHyOz (y ≤2x+2+z) CxHyOz (y ≤2x+2) I.4 BËc cđa nguyªn tử cacbon mạch cacbon Khái niệm cacbon bất đối Trong phân tử chất hữu nguyên tử cacbon thờng liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon khác Bậc nguyên tử cacbon số lợng nguyên tử cacbonkhác liên kết trực tiếp với nguyên tư cacbon ®ã C C 1 C C C C C C1 Các chữ số bậc cacbon Các hợp chất nguyên tử cacbon liên kết với liên kết đơn, bậc nguyên tử cacbon đồng nghĩa với số liên kết mà nguyên tử cacbon dùng để liên kết với nguyên tử cacbon khác Nh nguyên tử cacbon hợp chất chứa nguyên tử cacbon nh CH4, CH3OH, HCHOđều cacbon bậc không Trong hoá hữu cacbon bậc không qui ớc cacbon hợp chất cacbon bậc Trong phân tử hữu cơ, nguyên tử cacbon liên kết với thành mạch thẳng, mạch nhánh hay mạch vòng Nếu nguyên tử cacbon chiếm giữ đỉnh đa giác tạo mạch vòng Nếu mạch cacbon gồm cacbon bậc bậc hai tạo mạch thẳng Còn mạch có chứa cacbon vợt bậc hai tạo mạch nhánh Các chất mạch thẳng mạch nhánh gọi chung mạch hở Mỗi nguyên tử cacbon hợp chất hữu luôn có hoá trị Nguyên tử cacbon liên kết với bốn nguyên tử bốn nhóm nguyên tử khác gọi cacbon bất đối Trong nhiều trờng hợp nguyên tử cacbon bất đối đợc đánh dấu (*) ThÝ dô : CH3 CH COOH NH2 CH3 CH COOH CH2 CH CHO OH OH OH Cacbon sè hai chất cacbon bất đối I.5 Công thức đơn giản Công thức rõ chất bao gồm nguyên tố nào, tỉ lệ số nguyên tử nguyên tố ứng với tỉ lệ số nguyên ớc số chung gọi công thức đơn giản chất Thí dụ công thức đơn giản axit lactic CH3CHOHCOOH lµ CH2O hay cđa benzen C6H6 lµ CH NhiỊu chất có công thức đơn giản có thành phần định tính định lợng % nguyên tố nh Thí dụ axit axetic CH3COOH Glucozơ C6H12O6 có công thức đơn giản CH2O công thức chung (CH2O)n nên %C =40% %H=6,67%, %O=53,3% Nhiều hợp chất hữu có công thức phân tử trùng với công thức đơn giản ThÝ dơ : Glixerin C3H8O3, R−ỵu etylic C2H6O, Pentan C5H12 I.6 Cấu tạo, cấu dạng, cấu hình, cấu trúc Cấu tạo trình tự xắp xếp nguyên tử phân tử Các chất khác có cấu tạo khác Cấu tạo chất quuyết định tính chất chất Biết cấu tạo suy đợc tính chất ngợc lại Thí dụ ứng với công thức phân tử C2H4O2 cã c¸c tÝnh chÊt : CH3COOH cã tÝnh cđa axit, tan vô hạn nớc HOCH2CHO có tính chất anđêhít, ancol, tan đợc nớc HCOOCH3 cã tÝnh chÊt cđa este, kh«ng cã tÝnh chÊt ađêhít, ancol Tan nớc axit axetic HOCH2CHO Cấu dạng thuật ngữ dùng để trạng thái tạo quay tự xung quanh liên kết đơn phân tử Hai cấu dạng phân tử chuyển hoá qua lại lẫn với tần số lớn tách cấu dạng khỏi Cấu hình thuật ngữ dùng để chất có phân bố khác nhóm xung quanh phần cứng nhắc phần bất đối xứng phân tử Hai cấu hình khác có tính chất định khác nhau, chuyển hoá qua lại chúng không dễ dàng nên tách riêng chúng khỏi Cấu trúc khái niệm tổng quát bao gồm tất khái niệm Hơn có gồm hình thể thực toàn phân tử tồn đồng hành với phân tử chất khác I.7 Đồng phân : Đồng phân hợp chất có công thức phân tử nhng khác cấu tạo khác phân bố nguyên tử xung quanh phần cứng nhắc, xung quanh phần bất đối phân tử Ví đồng phân có công thức phân tử nên có khối lợng phân tử, thành phần định tính định lợng nguyên tố Các đồng phân có công thức cấu tạo khác nên tính chất chúng khác I.8 Đồng đẳng : Đồng đẳng hợp chất có tính chất hoá học tơng tự nhng phân tử khác hay nhiều nhóm metylen CH2 Hai đồng đẳng khác nhóm CH2 thờng gọi hai đồng đẳng liên tiếp hai đồng đẳng Các chất dÃy đồng đẳng có công thức đơn giản (CTĐGN) nh nhau, có phần trăm khối lợng nguyên tố nh I.9 Nhóm định chức, chất đơn chức, đa chức, tạp chức Nhóm định chức gọi nhóm chức nhóm nguyên tử định tính chất hoá học loại hợp chất Thí dụ : Nhóm CHO định tính chất hoá học loại hợp chất đợc gọi anđêhít nên gọi chức anđêhít Nhóm -COOH định tính chất hoá học loại hợp chất đợc gọi axit cacboxylic nên gọi chức axit Các hợp chất chứa loại nhóm chức đợc gọi chất đơn chức Các hợp chất chứa nhiều nhóm chức giống đợc gọi chất đa chức hợp chất có nhiều nhóm chức khác đợc gọi chất tạp chức Thí dụ : CH3CH2OH, CH3COOH, CH3COOC2H5, CH3NH2 chất đơn chức HOCH2CH2OH, C6H4(NH2)2, (C2H3COO)3C3H5 chất đa chức OHCH2CH2COOH, H2NCH2COOH, HOCH2CHO chất tạp chức I.10 Hiệu ứng chuyển dịch electron : Trong phân tử phận cấu tạo có ảnh hởng qua lại lẫn Các ảnh hởng tơng hỗ nhiều làm cho đôi electron bị chuyển dịch phía Sự chuyển dịch gọi hiệu ứng chuyển dịch electron Nếu nguyên tử nhóm nguyên tử liên kết với có độ âm điện khác chúng hút đôi electron dùng chung với lực khác nhau, làm cho đôi electron bị chuyển dịch theo trục liên kết liên kết Hiệu ứng đợc gọi hiệu ứng cảm ứng Hiệu ứng đợc ký hiệu chữ I (Inductive effect) Các nhóm hút electron với lực mạnh làm cho đôi electron lệch phía nhóm đó, nhờ nhóm bị tích phần điện tích âm, nhóm đợc gọi nhóm gây hiệu ứng cảm ứng âm hay hiệu ứng -I Tơng tự nh nhóm electron đợc gọi nhóm gây hiệu ứng +I ChiỊu chun dÞch cđa electron biĨu diƠn b»ng mịi tên vào liên kết Hiệu ứng cảm ứng tắt nhanh chiều dài mạch liên kết, tức có ảnh hởng mạnh tới liên kÕt gÇn kỊ ThÝ dơ : H Cl C H O C O H Nếu liên kết cách liên kết liên kết electron cha tạo thành liên kết cách liên kết electron liên kết electron cha tạo liên kết xen phủ với tạo hiệu ứng chuyển dịch electron gọi hiệu ứng liên hợp Hiệu ứng ký hiệulà chữ C (conjugative effect) Tơng tự nh hiệu ứng cảm ứng, hiệu ứng liên hợp đôi electron bị chuyển dịch phía nhóm ta gọi nhóm gây hiệu ứng C, ngợc lại nhóm gây hiệu ứng +C Sự liên hợp giứa liên kết gọi liên hợp - Sự liên hợp electron liên kết electron cha tạo liên kết gọi liên hợp -n Chiều chuyển dịch electron hiệu ứng liên hợp gây đợc biểu diễn mũi tên cong xuất phát từ đôi electron bị chuyển dịch Thí dụ : O CH2 O H CH CH CH C H Trong sù liên hợp loại -n có chuyển dịch electron cha tạo liên kết phía liên kết Hiệu ứng liên hợp có ảnh hởng lên toàn hệ liên hợp Nếu có liên kết cách liên kết liên kết thí electron liên kết cacbon hidro có tơng tác đặc biệt với electron liên kết Sự tơng tác gọi hiệu ứng siêu liên hợp ký hiệu chữ H (Hiper conjugative effect) Hiệu ứng biểu diễn mũi tên cong cắt qua liên kết C H Thí dơ : H H C H II C¸ch biĨu diƠn cấu trúc chất hữu II Đặc điểm liên kết hoá hữu : Các chất hữu cacbon thờng chứa hidro, oxy, halogen, nitơ, lu huỳnh tức chủ yếu gồm phi kim, liên kêt hoá hứu thờng liên kết cộng hoá trị Các đặc điểm quan trọng liên kết cộng hoá trị có ảnh hởng tới cÊu tróc vµ tÝnh chÊt cđa chÊt lµ : Thø : Liên kết cộng hoá trị thờng bền vững Điều dẫn đến hậu phản ứng hoá học hữu thờng xảy phân tử với nhau, thời gian phản ứng lâu, có nhiều khuynh hớng cạnh tranh nên tạo hỗn hợp nhiều loại sản phẩm Thờng thờng loại phản ứng phải dùng loại xúc tác thích hợp đặc hiệu Thứ hai : Liên kết cộng hoá trị có hớng không gian Điều làm cho nguyên tử liên kết với nguyên tử cacbon định đựoc xếp xung quanh cacbon theo hớng không gian, hợp lại với thành góc liên kết xác định Thí dụ : cacbon no trạng thái lai hoá sp3 nên tâm tứ diện đều, góc liên kết cacbon góc tâm tử diện b»ng 109028’ hay 109,50 Cacbon sp2 n»m ë t©m cđa tam giác đều, góc liên kết 1200 Cacbon sp nằm đờng thẳng, góc liên kết 1800 ThÝ dô : H 1200 109028 H C H H 1800 C C C C C Thứ ba : Mỗi loại liên kết có độ dài thích hợp Nhờ xác định đợc độ dài liên kết đó, ta biết đợc liên kết liên kết đơn hay liên kết đôi, hay liên kết ba, có hiểu đợc liên kết có hiệu ứng chuyển dịch electron nh o 1,10A H CH3 CH3 H C C H o 1,543A C C H o 1,337A o 1,397A o 1,20A Độ dài liên kết cacbon víi cacbon etan, etylen, axetilen vµ benzen tơng ứng 1,543 ; 1,337 ; 1,20 1,397 Liên kết C-H etylen axetilen 1,10 vµ 1,06A CH2 δ CH CH CH2 δ CH C C CH o 1,36A o 1,46A HC C δ N C C N δ CH3 o 1,46A N C δ δ CH Cl CH2 o 1,69A o 1,37A CH3 O C δ o H 1,51A o 1,69A CH3 o 1,49A δ Cl II.2 C¸ch biĨu diƠn cÊu tróc cđa chÊt Các chất hoá học nói chung, chất hữu nói riêng biểu diễn công thức phân tử, công thức electron công thức cấu tạo Trong hoá học hữu tợng đồng phân phổ biến phần lớn công thức phân tử không cho biết chất Thí dụ : C6H6 có benzen, có benzen, chẳng hạn : CHCCH2CH2CCH; CH3CCCCCH3 ; CH2=CHCH=CHCCH Công thức electron không thuận tiện, cầu kì : H H C H C O H H H C«ng thức cấu tạo thuận tiện, dễ biểu diễn, đặc biệt viết công thức cấu tạo dạng rút gọn : CH3CH2OH Công thức electron công thức cấu tạo cho biết rõ chất gì, giúp ta dự đoán đợc nhiều tính chất lý, hoá nó, nhng qui định rõ ràng mà cần rõ đợc trình tự xếp nguyên tử Các công thức không rõ đợc phân bố nhóm nguyên tử không gian, tức không cho biết lập thể chất Vì có nhiều cách biểu diễn khác nhằm khắc phục nhợc điểm II.2.1 Công thức phối cảnh : Để biểu diễn chất dạng công thức phối cảnh cần chọn liên kết C-C làm chuẩn Đặt liên kết xiên góc khoảng 600 hớng từ dới lên trên, từ trái sang phải Thí dụ : CH3 H H H H H CH3 H H hc HCH3 CH3 A.1 A.2 Đơng nhiên quay xung quanh liên kết đơn xảy dễ dàng, không ngừng, hai dạng nh butan có vô số dạng khác trung gian chúng A1 A2 gọi hai cấu dạng butan II.2.2 Công thức chiếu Newman : Để biểu diễn chất dạng công thức chiếu dới Newman cần phải lấy liên kết làm mốc, đặt phân tử trớc mặt phẳng chiếu, cho liên kết vuông góc với mặt phẳng chiếu, nhìn dọc liên kết chiếu chất lên mặt phẳng Khi nguyên tử gần ngời quan sát che khuất nguyên tử phía cuối liên kết Nguyên tử gần ngời quan sát đợc biểu diễn vòng tròn, liên kết biểu diễn đoạn thẳng xuất phát từ tâm vòng tròn, liên kết nguyên tử bị che khuất đoạn xuất phát từ ngoại vi hình tròn Thí dụ phân tử butan, chiếu theo liên kết C2-C3, từ công thức phối cảnh A1 A2 thu đợc công thức Newman : CH3 H H H H H H H H CH CH3 CH3 C«ng thøc Newman cđa A.1 C«ng thøc Newman cđa A.2 II.2.3 Công thức chiếu Fischer Tuỳ theo kiểu lai hoá nguyên tử cacbon mà liên kết tạo góc thích hợp nên mạch cacbon không nằm đờng thẳng mặt phẳng Để biểu diễn chất dạng công thức chiếu Fischer phải tuân thủ số qui định sau : Tởng tợng mạch cacbon chất mạch hởlà đờng thẳng Nếu có phân tử lắp ráp theo mẫu gồm que cầu nhỏ phải uốn mạch cacbon thành cung tròn, hớng phía lồi cung vào ngời quan sát để chiếu Để mạch cacbon thành cột dọc phía trớc mặt phẳng chiếu, song với mặt phẳng cho nguyên tư cacbon cã sè oxyhoa cao nhÊt h−íng lªn phÝa chiếu toàn phân tử lên mặt phẳng Chú ý : Trong công thức chiếu Fischer hai nguyªn tư cacbon liªn kÕt trùc tiÕp víi mét cacbon cột dọc, thực chất chúng nằm phía dới mặt phẳng giấy Hai nguyên tử nằm ngang thực chất hớng lên phía mặt phẳng giấy C1 a C1 a C2 b Thực chÊt lµ C2 b C3 C3 Cacbon C1 vµ C3 dới mặt giấy ; a, b mặt giấy Do xoay phân tử mặt phẳng giấy phải xoay số nguyên lần 1800 giữ nguyên đợc cấu hình ; xoay 900 tạo chất có cấu hình đảo ngợc Tơng tự đổi vị trí nhóm xung quanh nguyên tử cacbon phải đổi chỗ số chẵn lần giữ nguyên đợc cấu hình Thí dụ : Glucozơ có công thức C6H12O6, viết công thøc cÊu t¹o cã thĨ viÕt tù nh− : CH2OHCHOHCHOHCHOHCHOHCHO OHC(CHOH)4CH2OH Nhng công thức Fischer có công thức : CHO H C OH HO C H H C OH H C OH CH2OH III.Phân loại phản ứng hữu Nh đà nhắc lại : Phản ứng hữu thờng xảy phân tử với nên xảy ra: lâu, nhiều khuynh hớng, có xúc tác, khó đạt hiệu suất 100%, Vì sau phản ứng cần phải có phơng pháp tách lấy sản phẩm chính, cần thiết khỏi hỗn hợp sản phẩm loại phản ứng khác nhau, sản phẩm tạo chất ban đầu không phản ứng hết Có nhiều cách phân loại phản ứng có nhiều loại phản ứng khác nhau, thí dụ phản ứng ankyl hoá, oxyhóa, khử hoá, axyl hoá, nitro hoá, Dới số thờng dùng III.1.Phân loại dựa theo số lợng loại chất ban đầu sản phẩm: Cộng, tách, III.1.1 Phản ứng cộng : Là phản ứng hai hay nhiều chất ban đầu kết hợp với tạo chất Phản ứng loại ký hiệu A, lấy từ chữ đầu từ addition Thí dơ :CH2 = CH2 + Br2 → Br−CH2−CH2−Br Tr−êng hỵp đặc biệt nhiều phân tử chất kết hợp với tạo chất gọi phản ứng trùng hợp , NH Cl CH ≡ CH + CH ≡ CH ⎯Cu ⎯2 Cl⎯ ⎯⎯→ CH = CH − C ≡ CH Ph¶n ứng cộng với hidro gọi phản ứng hidro hoá ; hản ứng cộng với nớc gọi phản ứng hidrát hoá III.1.2 Phản ứng tách : Là phản ứng từ phân tử tách bớt nhiều nguyên tử khác Tức từ nột chất tạo hai hay nhiều chất Phản ứng tách ký hiệu chữ E, lấy từ Elimination Phản ứng tách bớt hidro gọi phản ứng đề hidro hoá: CH − CH ⎯600 ⎯⎯C → CH = CH + H Phản ứng tách bớt nớc gọi phản ứng đề hidrat: 2SO d ,170 C CH − CH − OH ⎯H⎯ ⎯ ⎯⎯→ CH = CH + H O Phản ứng gọi phản ứng đề hidrohalogen ho¸: ONa , t CH − CH − CH Cl ⎯CH ⎯3CH ⎯2 ⎯ ⎯→ CH − CH = CH + HCl Tr−êng hỵp đặc biệt tái tạo nguyên tố gọi phản øng hñy : , xt C n H n + ⎯t⎯ ⎯ → nC + ( n + 1) H C Hoặc phản ứng nhiệt ph©n metan : 2CH ⎯1500 ⎯⎯ → CH ≡ CH + 3H Hay ph¶n øng cracking : CH − CH − CH ⎯crack ⎯ ⎯→ CH + CH = CH III.1.3 Ph¶n ứng : Là phản ứng nguyên tử nhóm nguyên tử đợc thay nguyên tử nhóm nguyên tử khác Xét số lợng chất tham gia chất tạo thành phản ứng phản ứng hai hay nhiều chất phản ứng với tạo hai hay nhiều chất Phản ứng ký hiệu chữ S, lấy tõ ch÷ Substitution CH3 CH CH3 + NaOH t CH3 Cl CH CH3 + NaCl Ph¶n øng thÕ n−íc gọi phản ứng thủy phân OH III.2 Phân loại dựa theo tác nhân Khi hai chất phản ứng với nhau, thờng gọi chất chất phản ứng chất tác nhân hay tác nhân công Qui ớc : Nếu chất vô chất hữu phản ứng với chất vô tác nhân Nếu hai chất hữu phản ứng với nhau, mà chất có dị tố trực tiếp tham gia phản ứng chất có dị tố gọi tác nhân Nếu hai chất hữu phản ứng với nhau, dị tố tham gia phản ứng chất có cấu tạo đơn giản tác nhân Những tác nhân thiếu hụt electron mang điện tích dơng gọi tác nhân electrophin, ký hiệu E E+ Những tác nhân chứa cặp electron tự anion gọi tác nhân nucleophin, ký hiệu N, N Những tác nhân có chứa electron độc thân gọi tác nhân gốc tự ký hiệu R Rã Tác nhân có chất đầu đa vào hỗn hợp phản ứng có tiểu phân sinh từ chất đầu dới ảnh hởng xúc tác III.3 Phân loại dựa theo số lợng tiểu phân tham gia giai đoạn chậm Nếu phản ứng chạy qua nhiều giai đoạn tốc độ giai đoạn chậm định tốc ®é chung cđa ph¶n øng NÕu tèc ®é cđa giai đoạn phụ thuộc vào nồng độ chất, gọi phản ứng đơn phân tử, tốc độ giai đoạn phụ thuộc vào nồng độ hai cấu tử , gọi phản ứng lỡng phân tử Thông thờng hay phối hợp nhiều cách phân loại với đa thành ký hiệu thông dụng phạm vi quốc tế Thí dụ : Phản ứng SN1 ; SN2 ; phản ứng nucleophin đơn lỡng phân tử Phản ứng SE1 ; SE2 ; phản ứng electronphin đơn lỡng phân tử Tơng tự ta có AN ; AE ; SR ; E1 ; E2… IV Các loại đồng phân Đồng phân đợc chia làm hai loại đồng phân cấu tạo đồng phân không gian IV.1 Đồng phân cấu tạo: Là đồng phân khác trình tự xếp nguyên tử nhóm nguyên ttrong phân tử Các đồng phân cấu tạo chia thành nhiều loại nh đồng phân mạch, đồng phân liên kết, đồng phân vị trí, đồng phân nhóm chức IV.1.1 Đồng phân mạch: Là đồng phân có công thức phân tử, khác mạch cacbon Thí dụ1 : Các ankan CnH2n+2 n4 có tợng đồng phân, có mạch thẳng mạch nhánh CH3CH2CH2CH3 (CH3)3CH có công thức C4H10 Thí dụ : Các hợp chất CnH2n n3 có loại mạch hở anken loại mạch vòng xycloankan CH3CH=CH2 (CH2)3 có công thức C3H6 IV.1.2 Đồng phân vị trí : Là đồng phân có mạch cacbon nh nhau, có nhóm định chức giống nhau, khác vị trí nhóm nguyên tử liên kết Thí dụ : CH3 CH2 CH2 CH CH3 CH3 CH3 CH2 CH CH2 CH3 CH3 Khác vị trí nhóm CH3 hay CH3 CH2 CH2 OH CH3 CH CH3 OH khác vị trí nhóm OH CH3CH2CH=CH2 CH3CH=CHCH3 khác vị trí liên kết đôi IV.1.3 Đồng phân liên kết đồng phân khác chức : Là đồng phân khác loại liên kết nguyên tử nhóm nguyên tử dẫn đến loại nhóm chức khác : Thí dụ :CH2=CHCH=CH2 CH3CH2CCH C4H6 Hoặc CH3COOH, HCOOCH3 HOCH2CHO C2H4O2 IV.2 Đồng phân không gian: Là đồng phân có trình tự xếp nguyên tử phân tử nh nhau, khác phân bố nguyên tử nhóm nguyên xung quanh phần cứng nhắchoặc phần bất đối xứng phân tử Đồng phân không gian chia làm hai loại đồng phân hình học đồng phân quang học IV.2.1 Đồng phân hình học : Là đồng phân khác phân bố nguyên tử xung quanh phần cứng nhắc phân tử nh : C=C , C=N, mạch vòng no Gọi đồng phân hình học : Khi phân bố khác xung quanh phận cứng nhắc độ dài đoạn thẳng nối nhóm khác Đồng phân hình học thờng đợc gọi đồng phân cis-, trans hay Z, E hay syn, anti IV.2.1.1 Đồng phân hình học xung quanh liên kết đôi C=C Khi nguyên tử cacbon liên kết đôi liên kết với hai nguyên tử nhóm nguyên tử khác có đồng phân hình học abC=Cab, abC=Cad, abC=Ccd Nếu hai đồng phân mạch nằm phía liên kết C=C gọi đồng phân cis-, khác phía liên kết C=C gọi đồng phân trans- Thí dụ : CH3 CH2 CH2 CH3 CH3 CH2 C C CH3 CH2 CH2 CH3 C C CH3 CH3 trans-4-Etyl-3-metyl-3hepten CH2 CH2 CH2 CH3 cis-4-Etyl-3-metyl-3hepten Khi viết tên đầy đủ chất phải thêm tiếp đầu cis- trans- để cấu hình xung quanh liên kết đôi C=C thuật ngữ cis-, trans- không đợc viết hoa kể đứng đầu câu cách tên gạch ngắn - Trong nhiều trờng hợp hai nguyên tử cacbon liên kết đôi C=C cã nhãm gièng nhau, hai nhãm gièng phía nối đôi hai đầu mạch phía Nhng ®iỊu ®ã kh«ng lu«n lu«n ®óng trõ hai nhãm giống hai nguyên tử hidro : d1 H ThÝ dơ H vµ C C CH3 CH3 H d2 CH3 C C H CH3 cã d1 ≠d2 §Ĩ tránh nhầm nhỡ quan niệm dựa vào phân bố nhóm giống mà xét đồng phân cis hay trans-, đặc biệt để áp dụng cho hệ abC=Ccd mà a, b, c, d không chứa cacbon, dùng hệ danh pháp Z, E Theo cần xác định độ cấp nguyên tử liên kết trực tiếp với cacbon nối đôi C=C Nếu nguyên tử có độ cấp phía gọi đồng phân Z, khác phía đồng phân E Br Br I C C C C Cl H Cl H I (Z) (E) Nguyên tử có điện tích dơng hạt nhân lớn độ cấp cao Vậy điện tích dơng hạt nhân Br 35, Cl 17 nên Br>Cl Tơng tự điện tích dơng hạt nhân I 53 nên I>H Nếu dựa vào độ cấp nguyên tử liên kết trực tiếp với nối đôi C=C không phân định đợc xét tiếp nguyên tử tiếp theo, tính tổng độ cấp lại, có nối đôi, nối ba độ cấp nguyên tử đợc nhân đôi nhân ba Thí dụ độ cấp C=O 6+2.8=22 CN 6+3.7=27 áp dụng độ cấp vào hệ danh pháp cis-, trans- thấy đồng phân cis- đồng phân nhóm có độ cấp phía IV.2.1.2 Đồng phân hình học mạch vòng no Nếu vòng có hai hay nhiều nhóm liên kết với cacbon khác vòng có đồng phân hình học Coi vòng nh đa giác phẳng, hai nhóm phía mặt phẳng vòng gọi đồng phân cis-, hai phía mặt phẳng vòng gọi đồng phân trans- Thí dụ : CH3 d1 có d1d2 CH3 CH trans-1,3-Đimetylxiclohexan CH d2 cis-1,3-Đimetylxiclohexan 10 Các đồng phân cis-, trans- chất riêng biệt, chúng khó chuyển hoá qua lại lẫn nhau, nhng có nhiều tính chất lí, hoá kh¸c ThÝ dơ ; O H C C COOH H COOH H 1500 C COOH H C C C O C O CH CH HOOC COOH C C H H t0 C không tạo anhiđrit COOH IV.2.1.3 Đồng phân syn- anti : Khi phần cứng nhắc phân tử liên kết đôi C=C mà liên kết đôi khác nh N=N ; C=N tơng ứng với thuật ngữ cisphải dùng thuật ngữ syn-, tơng øng víi trans- dïng anti ThÝ dơ : C6H5 C6H5 C6H5 N N syn- N N anti- C6H5 IV.2.2 §ång phân quang học IV.2.2.1 Một số khái niệm:enantiome, điasteroisome, epime, anome Đồng phân quang học đồng phân khác phân bố nhóm nguyên tử xung quanh phần bất đối xứng phân tử, phổ biến xung quanh phân tử cacbon bất đối Nếu phân tử có n nguyên tử cacbon bất đối có 2n đồng phân quang học Thí dơ : Glucoz¬ CH CH CH CH CH CHO OH OH OH OH OH có 24 = 16 đồng phân quang học Hai đồng phân quang học mà đồng phân ảnh đồng phân qua gơng phẳng đợc gọi hai chất đối quang hay hai đồng phân đối quang, ngắn gọn hai đối quang, tøc enantiome ThÝ dô : CHO H CHO NH2 NH2 CH3 H CH3 Hai đồng phân quang học ảnh vật qua gơng phẳng đợc gọi hai chất không đối quang hay hai đồng phân không đối quang, hay hai ®ång ph©n ®ia, tøc ®iastereoisome ThÝ dơ : CHO H OH H OH H OH CHO vµ H OH H OH OH CH2OH H CH2OH 11 Hai đồng phân quang học khác cấu hình nguyên tử cacbon bất đối gọi hai epime CHO H HO CHO OH HO H H HO H H OH H OH H OH H OH CH2OH Glucoz¬ CH2OH Mantoz¬ 12 ... tử cacbon nh CH4, CH3OH, HCHOđều cacbon bậc không Trong hoá hữu cacbon bậc không qui ớc cacbon hợp chất cacbon bậc Trong phân tử hữu cơ, nguyên tử cacbon liên kết với thành mạch thẳng, mạch nhánh... cong cắt qua liên kết C H ThÝ dô : H H C H II Cách biểu diễn cấu trúc chất hữu II Đặc điểm liên kết hoá hữu : Các chất hữu cacbon thờng chứa hidro, oxy, halogen, nitơ, lu huỳnh tức chủ yếu gồm... : Nếu chất vô chất hữu phản ứng với chất vô tác nhân Nếu hai chất hữu phản ứng với nhau, mà chất có dị tố trực tiếp tham gia phản ứng chất có dị tố gọi tác nhân Nếu hai chất hữu phản ứng với nhau,