VÀ MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA CHẤT HỮU CƠ. IV.1. Lý thuyết cơ bản.
Các chất được gọi là khác nhau nếu có thể tách riêng và phải có sự khác biệt ở ít nhất một tính chất. Các chất cùng công thức cấu tạo nhưng khác nhau về cấu hình sẽ khác nhau về tính chất, đây là cơ sở để khẳng định chúng là các chất khác biệt.
IV.1.1. Các chất đồng phân quang học.
- Trong môi trường đối xứng, tính chất của các đồng phân đối quang là giống nhau, còn các đồng phân đia thì khác nhau nhiều về tính chất lý, hóa, sinh.
- Khoảng cách giữa các nguyên tử trong mỗi chất đối quang là như nhau nên tương tác giống nhau với tác nhân đối xứng. Nhưng với tác nhân bất đối xứng thì các đối quang phản ứng khác nhau. Tác nhân bất đối xứng thường gặp là các tác nhân, các enzim trong phản ứng hóa sinh. Do đó các đối quang thường khác nhau về mùi vị, hoạt tính dược lý.
- Các đồng phân đia khác nhau về khoảng cách giữa các nguyên tử nên chúng khác nhau về một số tính chất vật lý (nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, tính tan, khối phổ…) và tính chất hóa học (hằng số axit-bazơ, khả năng phản ứng với một số tác nhân…) - Các đồng phân quang học khác nhau về độ quang hoạt. Nếu là cặp đối quang thì độ quay cực riêng giống nhau về độ lớn nhưng ngược nhau về dấu.
IV.1.2. Các chất đồng phân hình học.
- Hợp chất kiểu abC=Cab mà chỉ có một liên kết Ca hoặc Cb có momen lưỡng cực thì đồng phân cis có momen lưỡng cực lớn, còn đồng phân trans có tâm đối xứng nên momen lưỡng cực bằng không.
Còn nếu một nhóm đẩy electron, một nhóm hút electron thì đồng phân trans có momen lưỡng cực lớn hơn đồng phân cis.
- Nhiệt độ nóng chảy của đồng phân trans thường lớn hơn đồng phân cis do phân tử có tính đối xứng cao. Với những phân tử mạch cacbon dài có liên kết đôi, cấu hình trans ít gây ảnh hưởng đến cấu trúc zic zac của phân tử.
- Nhiệt độ sôi, khối lượng riêng, chiết suất tỷ lên nghịch với thể tích phân tử nên đồng phân cis thường cao hơn đồng phân trans.
- Độ tan, nhiệt cháy…của đồng phân trans thường thấp hơn đồng phân cis vì độ bền nhiệt động kém hơn
- Tính axit của các axit etylencacboxylic phụ thuộc nhiều vào cấu hình: Dạng cis thường có K1 lớn hơn nhưng K2 nhỏ hơn vì nhóm thế lớn đẩy nhau làm giảm hiệu ứng +C của C=C và của nhóm axit đã phân ly.
IV.2. Bài tập vận dụng.
Bài IV.1. (Bài tự xây dựng) Một nhà hóa học điều chế axit tactric trong phòng thí nghiệm theo bốn thí nghiệm khác nhau được bốn sản phẩm là A, B, C, D. Chúng có tính chất vật lý như sau: tO nc []D25 pK1 pK2 A 170 –12 2,93 4,23 B 170 +12 2,93 4,23 C 140 0 3,11 4,8 D 206 0 2,96 4,24
a) Axit tactric có bao nhiêu đồng phân quang học.
b) Viết công thức cấu trúc của A, B, C, D. Biết quan hệ cấu trúc và tính quang hoạt của axit tactric giống glyxerandehit.
c) Điều chế C, D từ axit không no tương ứng.
d) Đưa thêm một nhóm CHOH vào axit tactric. Gọi tên và xác định các đồng phân của axit tạo thành.
Phân tích:
HS có thể dễ dàng xác định được axit tactric có ba đồng phân quang học. GV có thể gợi ý thêm để HS xác định cấu trúc dựa vào các tính chất hóa lý. Có thể gợi ý về điểm giống nhau giữa A và B; sự chênh lệch nhiệt độ nóng chảy của C và D, độ quay cực riêng của C và D cùng bằng 0. a) Các đồng phân: COOH OH H COOH OH H COOH OH H COOH H HO COOH H HO COOH OH H
b) A và B có các tính chất hóa lý giống nhau, chỉ ngược nhau về độ quay cực riêng → A và B là cặp đối quang. Vì quan hệ cấu trúc và tính quang hoạt của axit tactric giống glyxerandehit nên A là đồng phân cấu hình L, B là đồng phân cấu hình D.
- C, D cùng có độ quay cực riêng bằng 0 → chúng là đồng phân meso hoặc hỗn hợp raxemic.
- So sánh nhiệt độ nóng chảy có thể thấy D > A, B > C → C là hỗn hợp raxemic (vì hỗn hợp raxemic có nhiệt độ nóng chảy nhỏ hơn các chất tương ứng.
c) Cần dựa thêm vào hóa lập thể cơ chế phản ứng để điều chế C, D.
- C là hỗn hợp raxemic nên có thể điều chế bằng phản ứng thủy phân peoxit
- D là đồng phân meso nên có thể điều chế bằng phản ứng cộng oxi hóa (KMnO4 hoặc OsO4)