Đồng phõn quang học

- Thụng qua việc xõy dựng và dạy chuyờn ủề chuyờn sõu trong việc bồi dưỡng

2. Hệ thống bài tập từ ủơn giản ủến phức tạp ủều cú lời giải giỳp cho học sinh

2.2.2. Đồng phõn quang học

Bài 33. Xỏc ủịnh cấu hỡnh R, S của cỏc chất sau:

Bài 34. Khi cho 1,2-dimetylxiclohexan tỏc dụng với Br2 (1:1) ủun núng ủược hỗn hợp raxemic. Biểu diễn hai ủồng phõn quang học ủú.

Bài 36. Cho biết sản phẩm khi cho xiclohexen tỏc dụng với RCOOOH, sau ủú thủy

phõn.

2.2.3. Cấu dạng

Bài 37. Xột cấu dạng sau:

12 2 3 4 5 6

(a) Nhúm metyl gắn phớa dưới C-6 là liờn kết trục (axial) hay liờn kết biờn (equatorial)?

(b) So sỏnh ủộ bền khi nhúm metyl gắn phớa dưới C-1 và C-4.

(d) Nhúm CH3 là liờn kết trục (a)

CH3

H3C

(f) Nhúm CH3 gắn vào C-3 tạo ra cấu dạng bền thỡ phải là liờn kết biờn, tương ứng với vị trớ này là gắn vào phớa dướị

H3C

Bài 38. So sỏnh tớnh bền của ủồng phõn lập thể 1,3,5-trimetylxiclohexan.

HCH3 CH3 H CH3 H H3C H CH3 H CH3 H H3C cis-1,3,5-trimetylxiclohexan H CH3 H3C H H H3C CH3 CH3 H CH3 H H trans-1,3,5-trimetylxiclohexan

Tất cả nhúm CH3 ở biờn trong cis-1,3,5-trimetylxiclohexan nờn nú bền hơn

trans-1,3,5-trimetylxiclohexan cú chứa một nhúm CH3 ở trục.

Bài 39. Viết cấu trỳc phõn tử cú cấu dạng bền nhất cho mỗi hợp chất sau:

(a) trans-1-tert-butyl-3-metylxiclohexan. (b) cis-1-tert-butyl-3-metylxiclohexan (c) trans-1-tert-butyl-4-metylxiclohexan. (d) cis-1-tert-butyl-4-metylxiclohexan

Để cú ủồng phõn cấu dạng bền nhất thỡ nhúm lớn nằm ở biờn H3C H H C(CH3)3

cis-1-tert-butyl-3-metylxiclohexan H C(CH3)3 H3C H H C(CH3)3 H CH

Xicloankan 3 4 5 6 7 8 ∆Hc (kJ/mol) -2090 -2718 -3288 -3918 - 4632 - 53064 (a) Tớnh ∆Hc cho mỗi nhúm CH2 trong cỏc xicloankan ủó chọ

(b) Tớnh sức căng gúc của cỏc xicloankan ủó chọ Biết rằng xiclokankan tượng trưng co hệ khụng cú cú sức căng gúc.

(a), (b) Xicloankan 3 4 5 6 7 8 ∆Hc (kJ/mol) -2090 -2718 -3288 -3918 -4632 -53064 ∆Hc (CH2) (kJ/mol) -697 -680 -658 -653 -662 -663 -3ì653 -4ì680 -3ì658 -6ì653 -7ì662 -8ì663 Sức căng gúc (kJ/mol) 131 106 23 0 61 80

(c) Vũng nhỏ (C3-C4) cú sức căng lớn, Vũng thụng thường (C5-C6), cú sức căng nhỏ hoặc bằng khụng. Vũng trung bỡnh (C7-C12) cú sức căng nhỏ. Vũng lớn (>12) sức căng tự dọ

Bài 41. Sức căng Baeyer là gỡ?

Xuất phỏt từ hai tiờn ủề là cỏc vũng no cú cấu trỳc phẳng và gúc bỡnh thường của

hiủrocacbon no là 109028’, năm 1885, Baeyer cho rằng sự kộo nhỏ hay trương rộng cỏc gúc của vũng no ủều dẫn ủến một sức căng làm cho tớnh bền của vũng giảm ủị Người ta gọi ủú là sức căng Baeyer. Sức căng càng lớn, vũng tương ứng càng ớt bền. Độ mạnh của sức căng ủược ủỏnh giỏ bằng θ. θ ủược tớnh theo cụng thức

( )      − ì − = θ n 180 2 n ' 28 109 2 1 0 vớ dụ: n 3 4 5 6 7 8 9 θ 24044’ 9044’ 0044’ -5044’ 9033’ 12046’ -15006’

Bài 42. Vỡ sao núi liờn kết C-C trong xilopropan ủược gọi là “liờn kết quả chuối”?

Xiclopropan là hợp chất vũng no duy nhất cú cấu tạo phẳng. Theo quan niệm

hiện ủại, phần xen phủ cực ủại của cỏc ủỏm mõy electron khụng nằm trờn ủường thẳng nối liền hai nguyờn tử cacbon mà cú sự uốn cong. Sự uốn cong này làm cho phần xen phủ ủỏm mõy electron cú giảm ủi, nhưng sắp xếp như thế cú lợi về mặt năng lượng. Cỏc liờn kết C-C này ủược gọi là “liờn kết quả chuối”, nú mang tớnh chất trung gian giữa liờn kết σ và π bỡnh thường. Do sự uốn cong như vậy, thực tế gúc liờn kết của vũng chỉ bằng 1060 chứ khụng phải 109028’ và lớn hơn nhiều so

với gúc cấu tạo phẳng của tam giỏc ủều (600). Xiclopropan rất dễ bị mở vũng dưới tỏc dụng của hiủrohalogenua, Br2 và bị hiủro hoỏ cú chất xỳc tỏc.

Bài 43. Thế nào là lực ủẩy Pitzẻ

Thực tế, cỏc vũng no (trừ xiclopropan) khụng phải là những vũng phẳng. Trong

một vũng ngoài sức căng gúc Baeyer cú cú một lực ủẩy nữa ủú là lực ủẩy giữa cỏc nguyờn tử hiủro ở trạng thỏi che khuất một phần hay toàn phần gõy nờn, do ủú một vài nguyờn tử cacbon của vũng bị lệch ra khỏi mặt phẳng vũng. Lực ủẩy ủú gọi là lực ủẩy Pitzẹ

Bài 44. Nguyờn nhõn nào ủể xiclobutan tồn tại ở dạng khụng phẳng?

Theo quan niệm hiện nay, xiclobutan cú cấu tạo khụng phẳng gúc gấp cú giỏ trị

khoảng 20-250. Tớnh khụng phẳng của xiclobutan ủược chứng tỏ từ cỏc dữ kiện thực nghiệm của giản ủồ Rơnghen, giản ủồ electron, momen lưỡng cực, phổ cộng hưởng từ hạt nhõn và một số phương phỏp khỏc. Nguyờn nhõn chủ yếu ủể xiclobutan tồn tại dạng khụng phẳng là ủể giảm sức căng Pitz.

Bài 45. Xiclopentan tồn tại hai cấu dạng khụng phẳng: dạng “phong bỡ” và dạng “nửa ghế”. Hóy vẽ hai cấu dạng này và cho biết dạng nào cú tõm ủối xứng, dạng nào cú trục ủối xứng.

Nếu giả sử phõn tử xiclopentan nằm trờn một mặt phẳng thỡ gúc lệch 0044, do ủú

coi như khụng cú sức căng Baeyer. Nhưng ở ủõy 5 liờn kết C-C ở dạng che khuất nờn lại xuất hiện sức căng Pitz. Thực tế xiclopentan tồn tại hai cấu dạng khụng phẳng là cấu dạng phong bỡ cú mặt phẳng ủối xứng nờn cũn gọi là cấu dạng Cs - (hỡnh trỏi). Cấu dạng nửa ghế cú trục ủối xứng bậc hai nờn cũn gọi là cấu dạng C2

Lưu ý: Khi thực hiện phộp quay phõn tử xung quanh trục ủối xứng Cn một gúc

n 2π =

ϕ sao cho phõn tử trựng với chớnh nú. Trục quay Cn gọi là trục ủối xứng cấp n.

Bài 46. Biểu diễn hai ủồng phõn hỡnh học của decaclin

hay

Bài 47. Đọc tờn cỏc chất sau:

(a) (b) (c) (d)

Bài 48. Xicloankan nào cú ủồng phõn cis – trans? Vẽ cả hai ủồng phõn ủú.

(f) 1-etyl-2-metylxiclobutan

(d) 1,3-dimetylxiclopantan. Cú ủồng phõn cis – trans

(e) Etylxiclopantan. Khụng cú ủồng phõn cis-trans.

C2H5 C

Cỏc khỏi niệm * Đồng phõn hỡnh học

PHẦN 3: BÀI TẬP TỔNG HỢP