7. Phương phỏp nghiờn cứu
3.2.2.2. Phản ứng brom hoỏ nitrobenzen
Phõn tớch tương tự trường hợp thế nitro, cỏc số liệu cũng cho thấy: NO2
là nhúm thế phản hoạt hoỏ nhõn thơm và định hướng meta.
Bảng 38: Điện tớch của một số nguyờn tử trong cỏc sản phẩm trung gian Sản phẩm trung gian C1 C2 C3 C4 C5 C6 N
[C6H6Br]+ -0,075 -0,160 -0,118 -0,129 -0,118 -0,160
[o-BrC6H5NO2]+ -0,130 -0,082 -0,144 -0,115 -0,114 -0,069 0,566
[m-BrC6H5NO2]+ -0,085 -0,110 -0,091 -0,150 -0,146 -0,099 0,562
[p-BrC6H5NO2]+ -0,042 -0,116 -0,138 -0,094 -0,113 -0,096 0,242
Bảng 39: Điện tớch của một số nguyờn tử trong cỏc sản phẩm của sự brom hoỏ C6H5NO2 Sản phẩm C1 C2 C3 C4 C5 C6 N o-BrC6H4NO2 -0,051 -0,075 -0,104 -0,064 -0,135 -0,068 0,319 m-BrC6H4NO2 -0,084 0,038 -0,136 0,042 -0,165 -0,017 0,335 p-BrC6H4NO2 -0,046 -0,044 -0,123 -0,112 -0,117 -0,080 0,253 2,6-(Br)2C6H3NO2 -0,040 -0,065 -0,131 -0,061 -0,113 -0,114 0,345 3,5-(Br)2C6H3NO2 -0,083 0,027 -0,197 -0,010 -0,180 -0,033 0,373 2,4-(Br)2C6H3NO2 -0,054 -0,065 -0,115 -0,096 -0,120 -0,060 0,354
Bảng 40: Năng lượng và nhiệt hỡnh thành của cỏc sản phẩm trung gian (Kcal/mol)
Sản phẩm trung gian Năng lượng toàn phần Năng lượng liờn kết Năng lượng electron Nhiệt hỡnh thành [C6H6Br]+ -27748,7567 -1330,3979 -103501,2751 34,2940 [o-BrC6H5NO2]+ -46907,1479 -1504,6972 -193446,4517 40,0107 [m-BrC6H5NO2]+ -46907,3812 -1504,9305 -190622,5803 39,7774 [p-BrC6H5NO2]+ -46890,1069 -1487,6562 -189408,1690 57,0517
Bảng 41: Năng lượng và nhiệt hỡnh thành cỏc sản phẩm của sự brom hoỏ C6H6 và C6H5NO2 (Kcal/mol) Sản phẩm Năng lượng toàn phần Năng lượng liờn kết Năng lượng electron Nhiệt hỡnh thành C6H5Br -27441,5485 -1285,9929 -98915,9499 26,5970 o-BrC6H4NO2 -46593,3738 -1453,7263 -187500,6206 38,8796 p-BrC6H4NO2 -46600,6637 -1461,0161 -184747,8422 31,5898 m-BrC6H4NO2 -46600,8265 -1461,1790 -184017,3266 31,4269 2,6-(Br)2C6H3NO2 -54411,8690 -1410,3115 -221572,4789 56,9324 3,5-(Br)2C6H3NO2 -54430,2395 -1428,6820 -216026,8006 38,5619 2,4-(Br)2C6H3NO2 -54423,2393 -1421,6818 -218006,0807 45,5621 2,4,6-(Br)3C6H2NO2 -62241,3993 -1377,9318 -254150,7798 63,9501 3.2.2.3. Cấu tạo phõn tử C6H5NO2
Nhúm NO2 cú hiệu ứng -I, -C làm giảm mật độ electron trong vũng benzen nhất là ở vị trớ octo và para. Điều này làm cho tương tỏc của tỏc nhõn Electrophin với vũng benzen trở nờn khú hơn và tỏc nhõn Electrophin sẽ ưu tiờn tấn cụng vào vị trớ meta.
NO2+ ưu tiờn tấn cụng vào vị trớ meta.
N O O
N NO2 H O O Tmet a N NO2 H O O Tpara N NO2 H O O Tocto
Hỡnh 4: Cỏc sản phẩm trung gian của phản ứng nitro hoỏ C6H5NO2
Kết luận:
Phõn tớch cỏc yếu tố mật độ điện tớch và năng lượng cho thấy: Nhúm NO2 là nhúm phản hoạt hoỏ nhõn thơm và định hướng meta.
KẾT LUẬN
Trong quỏ trỡnh nghiờn cứu thu được kết quả như sau:
- Tớnh được cỏc tham số Hoỏ học lượng tử: mật độ điện tớch ở cỏc nguyờn tử, năng lượng toàn phần, năng lượng liờn kết, năng lượng electron và nhiệt hỡnh thành của cỏc chất tham gia phản ứng, sản phẩm trung gian, sản phẩm tạo thành cho 87tiểu phõn.
- Sự phõn tớch số liệu cho thấy:
+ Phản ứng giữa nhõn thơm và tỏc nhõn Electrophin xảy ra càng dễ nếu nhõn thơm càng giàu mật độ electron.
+ Cỏc nhúm thế loại I làm thuận lợi cho phản ứng thế electrophin. Chỳng hoạt hoỏ nhõn thơm và định hướng nhúm thế tiếp theo vào vị trớ octo,
para.
+ Cỏc nhúm thế loại II gõy khú khăn cho phản ứng thế electrophin. Chỳng phản hoạt hoỏ nhõn thơm và định hướng nhúm thế tiếp theo vào vị trớ
meta.
+ Riờng cỏc nhúm thế Halogen phản hoạt hoỏ nhõn thơm nhưng định hướng vào vị trớ octo và para.
Ở đề tài này tụi đó giải thớch được phản ứng thế electrophin của 4 hợp chất: C6H5OH, C6H5Cl, C6H5COOH và C6H5NO2 thụng qua việc tớnh toỏn cỏc số liệu bằng phần mềm Hyperchem 7.54. Từ đú cú thể phỏt triển việc tớnh toỏn và giải thớch cho cỏc hợp chất khỏc. Thụng qua đề tài này, tụi hy vọng cú thể giỳp cỏc bạn sinh viờn, cỏc bạn học sinh cũng như cỏc thầy cụ kiểm chứng tớnh đỳng đắn của quy luật thế vào vũng benzen.
Tụi mong rằng đề tài nghiờn cứu của tụi sẽ gúp phần nõng cao chất lượng dạy và học Hoỏ học.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
A. Tiếng Việt
[1]. Chỉ thị của bộ trưởng Bộ GD & ĐT về tăng cường giảng dạy đào tạo và ứng dụng cụng nghệ thụng tin trong ngành giỏo dục giai đoạn 2001- 2005.
[2]. PGS. TS. Nguyễn Hữu Đĩnh, PGS. TS. Đỗ Đỡnh Róng, Hoỏ học hữu cơ 1,
tr. 351 - 358, NXB Giỏo dục Việt Nam, 2009.
[3]. Trần Văn Nhõn, Hoỏ lớ - Tập 1, tr. 23 - 73, NXB Giỏo dục, 2009.
[4]. Trần Quốc Sơn, Cơ sở lý thuyết hoỏ hữu cơ - Tập 1, tr. 158 -173, NXB Giỏo dục, 1977.
[5]. Trần Quốc Sơn, Cơ sở lý thuyết hoỏ hữu cơ - Tập 2, tr. 172 - 193, NXB Giỏo dục, 1979.
[6]. Trần Quốc Sơn, Giỏo trỡnh cơ sở lý thuyết hoỏ học hữu cơ, tr. 169 - 179,
NXB Giỏo dục, 1988.
[7]. Trần Quốc Sơn, Một số phản ứng của hợp chất hữu cơ, tr. 67 - 79, NXB Giỏo dục, 1997.
[8]. GS. TS Trần Quốc Sơn, GS. TSKH Đặng Như Tại, Hoỏ học hữu cơ, tr. 112- 127, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội, 1999.
[9]. Phan Tống Sơn, Trần Quốc Sơn, Đặng Như Tại, Cơ sở hoỏ học hữu cơ - Tập 1, tr. 86 - 112, NXB Đại học và trung học chuyờn nghiệp Hà Nội, 1976.
[10]. Nguyễn Đỡnh Thành, Thiết kế phõn tử - Mối liờn quan giữa cấu trỳc và tớnhchất phõn tử, tr. 105 - 345, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội, 2007. [11]. Thỏi Doón Tĩnh, Giỏo trỡnh cơ sở lý thuyết hoỏ hữu cơ, tr. 285 - 300,
NXB Khoa học và kỹ thuật, 2002.
[12]. PGS. TS. Thỏi Doón Tĩnh, Cơ chế và phản ứng hoỏ học hữu cơ - Tập 2,
[13]. Ngụ Văn Thụng, Ngụ Thị Thuận, Hoàng Trọng Yờm, Cơ sở lý thuyết hoỏ họchữu cơ, tr. 119 - 175, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1971.
[14]. Nguyễn Văn Tũng, Bài tập Hoỏ Hữu Cơ, tr. 34 - 40, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
[15]. Hoàng Trọng Yờm, Hoỏ học hữu cơ, tr. 124 - 232, NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 1999.
B. Tiếng Anh
[16]. E.J. Ariens, Molecular Pharmacology, Academic Press, 1964.
[17]. David C. Young, Computational Chemistry, Wiley-Interscience, 2001. [18]. Johann Gasteiger, Thomas Engel, Chemoinformatics, Wiley-VCH Press,
2003.
[19]. Helena Dodziuk, Modern Conformational Analysis, VCH Press, N.Y, 1995.
[20]. Jeery March, Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms and Structures, John Wiley and Sons, 1992.