SKKN-Xây dựng bài tập phản ứng " ALDOL hóa" dùng bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học THPT

sáng kiến kinh nghiệm môn hóa học lĩnh vực hóa hữu cơ bồi dưỡng học sinh giỏi Xây dựng các bài tập chuyên đề phản ứng aldol hóa, cộng Michael, Ngưng tụ Claisen dùng trong tổng hợp hữu cơ. sáng kiến kinh nghiệm môn hóa học lĩnh vực hóa hữu cơ bồi dưỡng học sinh giỏi Xây dựng các bài tập chuyên đề phản ứng aldol hóa, cộng Michael, Ngưng tụ Claisen dùng trong tổng hợp hữu cơ.

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CÀ MAU TRƯỜNG THPT HỒ THỊ KỶ - - SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: SỬ DỤNG BÀI TẬP “PHẢN ỨNG ALDOL HÓA” ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC - Đề tài thuộc lĩnh vực chun mơn: Hóa học - Họ tên người thực hiện: Phạm Công Nhân - Chức vụ, nhiệm vụ phụ trách: Giáo viên - Đơn vị công tác: Trường THPT Hồ Thị Kỷ Cà Mau, ngày 25 tháng 03 năm 2014 Trang CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -o0o - SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM SỬ DỤNG BÀI TẬP “PHẢN ỨNG ALDOL HÓA” ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC Thời gian triển khai thực hiện: Từ năm học 2009-2010 đến năm học 2013-2014 I-ĐẶT VẤN ĐỀ 1-Sự cần thiết, mục đích việc thực sáng kiến Cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi công việc khó khăn đầy thách thức giáo viên Từ năm học 2009-2010 đến tổ chun mơn phân cơng bồi dưỡng học sinh giỏi hóa 12 Trong q trình giảng dạy tơi đúc kết số kinh nghiệm việc sử dụng tập hóa hữu để bồi dưỡng cho học sinh đội tuyển hóa học Chuyên đề phản ứng hợp chất cacbonyl, đặc biệt phản ứng aldol hóa, phản ứng ngưng tụ Claisen phản ứng cộng Michael chuyên đề quan trọng thiếu giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học Đây chủ đề kiến thức khó, sách tham khảo tiếng Việt Đề tài tập trung nghiên cứu lý thuyết phản ứng aldol hóa xây dựng số dạng tập liên quan để góp phần giảng dạy nâng cao chất lượng đội tuyển học sinh giỏi mơn hóa học nhà trường 2-Phạm vi triển khai thực Giảng dạy học sinh đội tuyển hóa học lớp 12 trường THPT Hồ Thị Kỷ từ năm hoc 2009-2010 đến năm học 2013-2014 II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Đề tài nghiên cứu lý thuyết phản ứng aldol hóa, xây dựng số dạng tập phục vụ cho công tác bồi dưỡng học sinh giỏi 1-Lý thuyết phản ứng andol hóa Trong phản ứng aldol hóa, hai phân tử aldehit xeton phản ứng với môi trường bazơ tạo thành hợp chất -hydroxy cacbonyl Trang 1.1 Phản ứng aldol hóa andehit -hidroxyandehit + Aldol hóa phản ứng cộng nucleophin (thân hạch) + Enolat nucleophin tốt C nhóm cacbonyl electrophin (thân điện tử) + Bazơ thường dùng bazơ mạnh NaOH KOH cộng vào aldehyde + Sản phẩm phản ứng  -hydroxyandehit hay andehit-ancol gọi aldol + Cơ chế phản ứng aldol hóa gồm giai đoạn Bước 1: Xảy phản ứng axit-base Nhóm OH- tác kích vào H tách H để tạo thành enolat Bước 2: Các enolat thân hạch cơng andehit C nhóm cacbonyl thân điện tử để tạo thành ancoxit trung gian Bước 3: Xảy phản ứng axit-bazơ Ancoxit deproton hóa phân tử nước tạo OH- sản phẩm hydroxyandehit aldol Thí dụ Phản ứng aldol hóa propanal electrophin Nucleophin Liên kết C-C Trang + Trong điều kiện phản ứng aldol hóa, thường theo sau đehydrat hóa tạo thành hợp chất ,-carbonyl bất bão hịa Đehydrat hóa ,-andehit bất bão hịa (enal) + Cơ chế phản ứng tách nước aldol theo bước Bước 1: Phản ứng axit-bazơ Nhóm OH- tách H tạo thành enolat Bước 2: Các electron enolat để tạo thành liên kết C = C nhóm HOtách Sản phẩm tạo thành andehit có chứa hệ  liên hợp Thí dụ 2: Phản ứng aldol hóa axetandehit, axetophenon Tách H2O Sản phẩm ,-cacbonyl không bão -hydroxyxeton 1.2 Phản ứng aldol hóa xeton Trang Có thể tạo thành đồng phân E & Z + Là phản ứng cộng nucleophin + Bazơ thường dùng NaOH KOH + Hoạt tính nucleophin xeton aldehit, ngồi bị ảnh hưởng hiệu ứng lập thể điện tử Tuy nhiên phản ứng dễ xảy + Sản phẩm aldol bị tách nước tạo thành hợp chất có hệ  liên hợp 1.3 Phản ứng aldol hóa hỗn hợp Phản ứng aldol hóa hỗn hợp có nghĩa enolat cacbonyl từ aldehit xeton Xét phản ứng aldol hóa hỗn hợp axetandehit propanal sản phẩm khác enolat khác Nhận xét: Khi andehit khác có H phản ứng aldol hóa hỗn hợp không thuận lợi tổng hợp hữu Điều kiện để aldol hóa hỗn hợp thuận lợi là:   Chỉ có chất phản ứng tạo thành enolat Chất cịn lại khơng có H tạo thành cacbonyl thân điện tử  Trong chất phải có chất phản ứng thân điện tử chất cịn lại đóng vai trị cacbonyl thân điện tử  Thường andehit chất thân điện tử so với xeton nên chất electrophin Trang Thí dụ 3: Khi sử dụng hợp chất cacbonyl chứa H trường hợp sau thường tạo thành sản phẩm Chỉ tạo thành enolat Từ enolat cinamaldehit Khi hợp chất cacbonyl có H có tính axit, ngun tử H loại bỏ dễ dàng so với nguyên tử H khác Kết là, hợp chất -dicacbonyl trở thành enolat phản ứng aldol hóa Phản ứng chung Liên kết C-C   -dicacbonyl Thí dụ 4: Phản ứng aldol hóa diethylmalonat benzaldehit Trong aldol hóa hỗn hợp, hợp chất -hydroxy ban đầu ln bị nước để tạo thành sản phẩm chứa hệ  liên hợp -dicacbonyl tạo thành enolat electrophin Andehit electrophin Khơng bền Phản ứng aldol hóa có vai trị quan trọng tổng hợp hữu tạo liên kết carboncarbon mới, tạo sản phẩm có hai nhóm chức Các hợp chất -Hydroxy carbonyl hình thành phản ứng dễ dàng chuyển đổi thành nhiều hợp chất khác Trang Thí dụ 5: Sản phẩm aldol xiclohexanon Ancol anlyic -hidroxy cacbonyl ,-cacbonyl khơng bão hịa Với RMgX Với R2CuLi xeton 1.4 Phản ứng aldol hóa nội phân tử   Các hợp chất Dicacbonyl tham gia phản ứng aldol hóa nội phân tử Thành phần enolat thành phần cacbonyl thuộc phân tử  Hướng phản ứng thường ưu tiên tạo thành sản phẩm aldol hóa có vòng bền hơn, vòng - vòng  Có thể xảy chuyển vị để tạo thành vịng bền Thí dụ 6: Aldol hóa 2,5-hexanđion Vẽ lại Liên kết C-C   2,5-hexanđion Trang Cơ chế phản ứng Bước Sự tạo thành enolat Bước 2-4 Sự tạo vòng tách nước nucleophin Lk electrophin C-C  Thí dụ 7: Liên kết C-C   Vẽ lại 2,6-heptanđion Hợp chất 1,5-đicacbonyl 2-Các dạng tập liên quan đến phản ứng aldol hóa Sau dạng tập liên quan đến phản ứng aldol hóa thường sử dụng để học sinh luyện tập, từ mức độ dễ đến khó + Bài tập xác định cấu trúc sản phẩm phản ứng aldol hóa đơn giản + Bài tập giúp học sinh phân biệt phản ứng aldol hóa với phản ứng ngưng tụ Claisen, phản ứng cộng Michael + Bài tập chế phản ứng aldol hóa, ngưng tụ Claisen, cộng Michael Trang Bài tập Xác định cấu trúc sản phẩm tạo thành: A, B, C, phản ứng sau: Trang Trả lời tập Trang Bài tập Xác định cấu trúc sản phẩm phản ứng aldol hóa ngưng tụ Claisen sau Trang 10 Trả lời tập Trang 11 Bài tập Xác định loại phản ứng (aldol, ngưng tụ Claisen, cộng Michael) xác định sản phẩm tạo thành Trang 12 Trả lời tập Trang 13 Bài tập Trình bày chế trình sau: Trang 14 Trả lời tập Trang 15 Bài tập Xác định loại phản ứng (aldol, Claisen, Michael) phản ứng sau? Trang 16 Trả lời Trang 17 Kết luận: Sự thành công đội tuyển, việc bồi dưỡng học sinh trở thành học sinh giỏi hóa học phụ thuộc nhiều yếu tố Trong việc chọn lọc sử dụng tập để bồi dưỡng cho học sinh để trở thành học sinh giỏi hóa học việc làm quan trọng Trên đây, số tập, giáo viên giảng dạy phải tự cập nhật thêm từ nguồn tài liệu nước nước ngồi để có thêm ngân hàn tập phong phú phù hợp với yêu cầu giảng dạy III KẾT QUẢ, ỨNG DỤNG, TRIỂN KHAI VÀ KIẾN NGHỊ, ĐỀ XUẤT 1-Kết quả, hiệu mang lại Kết thi học sinh giỏi vòng tỉnh từ năm học 2009-2010 đến Năm học Số học sinh dự thi 2009-2010 Số học sinh đạt giải Giải Giải nhì Giải Giải kk 10 1 - 2010-2011 10 - 1 2011-2012 10 - - 1 2012-2013 10 - 2 2013-2014 10 - - Năm học 2012-2013 có HS (Trịnh Văn Hưng – lớp 12C2) chọn vào đội tuyển dự thi vịng quốc gia Năm học 2013-2014 có HS (Lâm Tân Tấn – lớp 12T1) chọn vào đội tuyển dự thi vòng quốc gia 2-Đánh giá phạm vi ảnh hưởng sáng kiến Đề tài vài kinh nghiệm áp dụng giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi góp phần nâng cao chất lượng đội tuyển 3- Kiến nghị đề xuất Công tác bồi dưỡng học sinh giỏi việc làm đầy khó khăn thử thách, ngồi nhiệt tình giáo viên, say mê học sinh cần có tổ chức tuyển chọn kế hoạch bồi dưỡng hợp lý Sau số kiến nghị nhằm nâng cao chất lượng công tác giảng dạy: +Cần có kế hoạch tuyển chọn học sinh từ lớp 10 Giáo viên dạy cần dạy sau tăng dần tốc độ để đến lớp 11 học sinh tham gia đội tuyển +Phải tạo niềm tin học sinh Gây hứng thú cho em có tâm vào đội tuyển Trang 18 +Lập kế hoạch bồi dưỡng, phân công giáo viên giảng dạy chuyên đề, thống nội dung kiến thức, kĩ cần rèn luyện Xác nhận Hiệu trưởng Cà Mau ngày 25 tháng năm 2014 Người viết Trang 19 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -o0o Cà Mau, ngày 25 tháng 05 năm 2014 ĐỀ NGHỊ CƠNG NHẬN SÁNG KIẾN Kính gửi: Hội đồng xét, cơng nhận sáng kiến Sở Giáo dục Đào tạo Cà Mau -Họ tên: PHẠM CƠNG NHÂN -Đơn vị cơng tác: Trường THPT Hồ Thị Kỷ Đề nghị Hội đồng sáng kiến công nhận sáng kiến năm 2014 sau: Tên sáng kiến: Sử dụng tập “phản ứng aldol hóa” để bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học 2-Sự cần thiết Với mục tiêu góp phần nâng cao chất lượng đội tuyển học sinh giỏi mơn hóa học nhà trường Chính thế, sáng kiến kinh nghiệm “Sử dụng tập “phản ứng aldol hóa” để bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học góp phần bồi dưỡng cho học sinh nắm kiến thức từ đến nâng cao, rèn luyện kỹ làm dạng tập đặc trưng hóa hữu như: xác định cấu trúc sản phẩm, viết chế phản ứng, rèn luyện kỹ tổng hợp, so sánh Nhằm phục vụ tốt công tác bồi dưỡng học sinh giỏi mơn hóa học 3-Nội dung sáng kiến Sáng kiến gồm có phần: Phần 1: Tìm hiểu lý thuyết phản ứng aldol hóa Trong phản ứng aldol hóa, hai phân tử aldehit xeton phản ứng với môi trường bazơ tạo thành hợp chất -hydroxy cacbonyl + Phản ứng aldol hóa andehit -hidroxyandehit + Phản ứng aldol hóa xeton Trang 20 + Phản ứng aldol hóa hỗn hợp: Phản ứng aldol hóa hỗn hợp có nghĩa enolat cacbonyl khơng phải từ aldehit xeton + Phản ứng aldol hóa có vai trị quan trọng tổng hợp hữu tạo liên kết carboncarbon mới, tạo sản phẩm có hai nhóm chức + Các hợp chất -Hydroxy carbonyl hình thành phản ứng dễ dàng chuyển đổi thành nhiều hợp chất khác + Phản ứng aldol hóa nội phân tử: H ợp chất Dicacbonyl tham gia phản ứng aldol hóa nội phân tử ưu tiên tạo thành sản phẩm aldol hóa có vịng bền hơn, vịng - vòng Phần 2: Các dạng tập liên quan đến phản ứng aldol hóa Sau dạng tập liên quan đến phản ứng aldol hóa thường sử dụng để học sinh luyện tập, từ mức độ dễ đến khó + Bài tập xác định cấu trúc sản phẩm phản ứng aldol hóa đơn giản + Bài tập giúp học sinh phân biệt phản ứng aldol hóa với phản ứng ngưng tụ Claisen, phản ứng cộng Michael + Bài tập chế phản ứng aldol hóa, ngưng tụ Claisen, cộng Michael 4-Phạm vi áp dụng Giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi mơn hóa học dự thi vịng tỉnh, vịng quốc gia 4-Hiệu đạt Kết thi học sinh giỏi vòng tỉnh năm qua Năm học Số học sinh dự thi 2009-2010 2010-2011 2011-2012 2012-2013 2013-2014 10 10 10 10 10 Giải - Số học sinh đạt giải Giải nhì Giải 1 1 Giải kk 2 Cà Mau ngày 25 tháng 03 năm 2014 Người đăng ký Trang 21 ... lượng đội tuyển học sinh giỏi mơn hóa học nhà trường Chính thế, sáng kiến kinh nghiệm “Sử dụng tập ? ?phản ứng aldol hóa? ?? để bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học góp phần bồi dưỡng cho học sinh nắm kiến... hóa đơn giản + Bài tập giúp học sinh phân biệt phản ứng aldol hóa với phản ứng ngưng tụ Claisen, phản ứng cộng Michael + Bài tập chế phản ứng aldol hóa, ngưng tụ Claisen, cộng Michael Trang Bài. .. lý thuyết phản ứng aldol hóa, xây dựng số dạng tập phục vụ cho công tác bồi dưỡng học sinh giỏi 1-Lý thuyết phản ứng andol hóa Trong phản ứng aldol hóa, hai phân tử aldehit xeton phản ứng với môi