2. Hệ thống bài tập từ ủơn giản ủến phức tạp ủều cú lời giải giỳp cho học sinh tự ụn tập, phỏt triển khả năng tự học, gúp phần nõng
1.3.1. Cỏc khỏi niệm
* Đồng phõn hỡnh học
- Đồng phõn hỡnh học hay cũn gọi ủồng phõn cis-trans là một ủồng phõn khụng gian ủược sinh ra do sự phõn bố khỏc nhau của cỏc nguyờn tử hoặc nhúm nguyờn tử xung quanh một bộ phận “cứng nhắc” như nối ủụi hoặc vũng no.
- Điều kiện ủể cú ủồng phõn hỡnh học:
+ Điều kiện cần: Phõn tử phải cú liờn kết ủụi (một liờn kết ủụi hoặc một số lẻ liờn kết ủụi liờn tiếp) hoặc vũng no (thường là vũng nhỏ) trong phõn tử. Coi ủú là bộ
42
phận cứng nhắc cản trở sự quay tự do của nguyờn tử (hay nhúm nguyờn tử) ở bộ phận ủú.
+ Điều kiện ủủ: Ở mỗi nguyờn tử C của liờn kết ủụi và ớt nhất hai nguyờn tử C của vũng no phải cú hai nguyờn tử hoặc nhúm nguyờn tử khỏc nhau. - Những dạng cú hai nhúm thế ủược phõn bố cựng một phớa ủối với mặt phẳng của nối ủụi hoặc vũng no thỡ gọi là cis, nếu khỏc phớa gọi là trans. Vớ dụ: But-2-en cú hai ủồng phõn hỡnh học:
hoặc 1,2-dimetylxiclopropan cú hai ủồng phõn hỡnh học
* Đồng phõn quang học
- Đồng phõn quang học là những hợp chất cú cụng thức cấu tạo phẳng giống nhau nhưng khỏc nhau về cấu trỳc khụng gian do cú nguyờn tử cacbon bất ủụi. Cacbon bất ủối là nguyờn tử cacbon liờn kết với cỏc nhúm thế khỏc nhau. Vớ dụ: Glixeraldehit cú hai ủồng phõn quang học
CHO H
OH
CHO
H CH OH
OH H CHO HO H CH2OH HO 2 CH2OH CH2OH R-glixerandehit S-glixerandehit * Cấu dạng
- Cấu dạng là những dạng cấu trỳc khụng gian khỏc nhau sinh ra do sự quay xung quanh liờn kết ủơn hoặc xoay chuyển cỏc nguyờn tử trong vũng (flipping of rings).
- Cấu dạng cú năng lượng thấp nhất là dạng xen kẻ, cấu dạng cú năng lượng cao nhất gọi là cấu dạng che khuất.
- Thuật ngữ dựng ủể chỉ cấu dạng cú năng lượng khỏc nhau gọi là ủồng phõn cấu dạng (comforomer). Khi tăng nhiệt ủộ, cấu dạng che khuất tăng theo. Vớ dụ: với xiclohexan cú cỏc cấu dạng sau:
44
Theo giản ủồ năng lượng trờn, ta thấy cấu dạng ghế bền hơn cấu dạng thuyền, vỡ nú cú thế năng thấp nhất. Nguyờn nhõn dẫn ủến sự khỏc nhau về ủộ bền giữa hai dạng ghế và thuyền là lực ủẩy tương tỏc giữa cỏc nguyờn tử hiủro của vũng. Ở dạng ghế tất cả ủều ủược phõn bố theo hỡnh thể xen kẽ. Trong khi ủú ở dạng thuyền chỉ cú 4 hệ thống (C1-C2, C3- C4, C4-C5 và C6-C1) là phõn bố xen kẽ, cũn hai hệ thống cũn lại C2-C3 và C5-C6) thỡ phõn bố che khuất. Hơn nữa nguyờn tử H ở C1 và C4 chỉ 0
cỏch nhau 1,84 A nờn nú cú một lực ủẩy khoảng 3 kcal/mol. Tổng cộng thế năng
của dạng thuyền lớn hơn dạng ghế 6,8 kcal/mol.
Cụng thức Newman dạng ghế Cụng thức Newman dạng thuyền
mặt phẳng song song. Mặt phẳng thứ nhất chứa C1, C3 và C5; mặt phẳng thứ hai chứa C2, C4 và C6. Trục ủối xứng bậc ba của phõn tử thẳng gúc với hai mặt phẳng. 12 liờn kết C-H ủược chia làm hai nhúm: nhúm thứ nhất gồm 6 nguyờn tử H song song với trục ủối xứng bậc ba (3 liờn kết hướng lờn và 3 liờn kết hướng xuống). Ta gọi ủú là liờn kết trục, ký hiệu là a (axial). Nhúm thứ hai gồm 6 liờn kết cũn lại, chỳng hướng ra ngoài biờn phõn tử (tạo với trục ủối xứng một gúc 1090 ủược gọi là liờn kết biờn, kớ hiệu là e (equatorial).
46
Kết quả khảo sỏt lý thuyết cũng như thực nghiệm e-metylxiclohexan bền
hơn a-metylxiclohexan. Ở nhiệt ủộ thường e-metylxiclohexan chiếm
95% cũn a- metylxiclohexan chiếm 5%.
a-metylxiclohexan kộm bền vỡ cú ủến hai tương tỏc syn, trong kho ủú e- metylxiclohexan khụng cú tương tỏc syn nào cả.
e-metylxiclohexan a-metylxiclohexan