Bài giảng Hóa học hữu cơ - Chương 1: Đồng phân - Phan Thanh Sơn Nam
TS Phan Thanh Sơn Nam
Bộ môn Kỹ Thuật Hữu Cơ
Khoa Kỹ Thuật Hóa Học
Trường Đại Học Bách Khoa TP. HCM
Điện thoại: 8647256 ext. 5681
Email: [email protected]
1
Tài liệu tham khảo
[1] Paula Y. Bruice, ‘Organic chemistry’, fifth edition, Pearson
Prentice Hall, 2007
[2] Graham T.W. Solomons, Craig B. Fryhle, ‘Organic chemistry’,
eighth edition, John Wiley & Sons, 2004
[3] Francis A. Carey, ‘Organic chemistry’, fifth edition, McGraw-
Hill, 2003
[4] Robert T. Morrison, Robert N. Boyd, ‘Oragnic chemistry’, sixth
edition, Prentice Hall, 1992
[5] Trần Thị Việt Hoa, Phan Thanh Sơn Nam, ‘Hóa hữu cơ’, NXB
Đại Học Quốc Gia – HCM, 2007
[6] Trần Thị Việt Hoa, Trần Văn Thạnh, ‘Bài tập hoá hữu cơ’, NXB
Đại Học Quốc Gia – HCM, 2004
[8] Thái Doãn Tĩnh, ‘Cơ sở lý thuyết hoá hữu cơ’, NXB Khoa Học
Kỹ Thuật, 2000
[9] Trần Quốc Sơn, ‘Cơ sở lý thuyết hóa hữu cơ’, NXB Giáo Dục,
1979
2
NỘI DUNG CHÍNH
• Đồng phân của hợp chất hữu cơ
• Hiệu ứng trong hợp chất hữu cơ
• Cơ chế các phản ứng của hợp chất hữu cơ
• Alkane
• Alkene
• Alkyne
• Alkadiene
• Hợp chất hydrocarbon thơm
• Dẫn xuất halogen
• Alcohol – Phenol
• Aldehyde – Ketone
• Carboxylic acid
• Amine – Hợp chất diazonium
3
Chương 1: ĐỒNG PHÂN
• Đồng phân: những hợp chất hữu cơ có
công thức phân tử giống nhau, công thức
cấu tạo khác nhau Æ tính chất hóa học, vật
lý, sinh học khác nhau
• Phân loại:
+ Đồng phân cấu tạo (phẳng)
+ Đồng phân lập thể: đồng phân hình học
(cis, trans), đồng phân quay (cấu dạng),
4
đồng phân quang học
I. Đồng phân cấu tạo
Do có sự sắp xếp khác nhau của các nguyên tử
trong mạch C
I.1. Đồng phân mạch C
n-butane
iso-butane
methyl cyclopentane
cyclohexane
C6H12
5
I.2. Đồng phân do vị trí các liên kết bội, nhóm chức
butene-1
OH
butene-2
C4H8
OH
1,2-
OH
OH
OH
OH
1,4-
1,3-
dihydroxy benzene
6
I.3. Đồng phân có nhóm định chức khác nhau
dimethyl ketone
C3H6O
propan-2-one
O
acetone
propionaldehyde
propanal
CHO
propionic aldehyde
COOH
Propionic acid
methyl acetate
C3H6O2
O
O
7
I.4. Đồng phân có nhóm thế khác nhau liên kết với
nhóm định chức
C4H10O
diethyl ether
O
O
methyl propyl ether
8
II. Đồng phân lập thể
II.1. Đồng phân hình học
II.1.1. Điều kiện xuất hiện đồng phân hình học
• Xuất hiện khi phân tử có 1 bộ phận cứng nhắc
Æ cản trở sự quay tự do của các nguyên tử ở
đó
• 2 nguyên tử liên kết với cùng 1 nguyên tử của
bộ phận cứng nhắc phải khác nhau
9
• Thường xuất hiện ở các hợp chất có chứa:
C=C, C=N, N=N, hệ liên hợp, vòng phẳng 3
hay 4 cạnh
abC=Ccd: a ≠ b, c ≠ d
Cl
Cl
H H
10
II.1.2. Danh pháp của đồng phân hình học
a. Hệ cis-trans: abC=Cab
• Nhóm thế tương đương nằm cùng phía
mặt phẳng liên kết π Æ cis
• Khác phía Æ trans
H3C CH3
H3C H
H H
H CH3
cis-butene-2
trans-butene-2
11
b. Hệ Z-E: abC=Ccd
a>b c>d
Quy tắc Kahn-Ingold-Prelog: dựa theo thứ
tự ưu tiên trong bảng HTTH của nhóm thế
a, c cùng phía so với mặt phẳng nối đôi: Z
(zusammen)
a, c khác phía so với mặt phẳng nối đôi: E
(entgegen)
12
35 17
Br Cl
(E)-1-Bromo-2-chloro-2-fluoro-1-iodoethene
(Z)-1-Bromo-2-chloro-2-fluoro-1-iodoethene
I
F
9
53
Br F
I Cl
•Lưu ý: Khi dùng Z-E, chú ý Z, E không
phải luôn trùng với cis, trans
Cl
Cl
H
Cl
Cl
F
H
Br
Z-, cis-
E-, cis-
13
II.1.3. Đồng phân hình học của abC=Nd và
aN=Nb
a.abC=Nd
• Trước đây, dùng hệ syn-, anti-, nhưng
không chính xác nên hiện nay dùng hệ Z-E
• a>b: a, d khác phía so với mặt phẳng nối
đôi Æ E, cùng phía Æ Z
• Đối với aldoxime
H3C OH
C N
H
H3C
C N
OH
H
syn-acetaldoxime
(E)-acetaldoxime
anti-acetaldoxime
(Z)-acetaldoxime
14
• Đối với ketoxime: Cùng 1 chất, có thể gọi là
syn- hay anti- !!!
H3C
H3C
OH
C N
C N
OH
anti-phenyl-p-tolylketoxime
syn-p-tolyl-phenylketoxime
syn-phenyl-p-tolylketoxime
anti-p-tolyl-phenylketoxime
Æ hệ syn-anti không chính xác Æ
chuyển sang hệ Z-E
15
b. aN=Nb
C6H5
N N
C6H5
N N
C6H5
C6H5
syn-azobenzene
anti-azobenzene
16
II.1.4. Đồng phân hình học của hợp chất chứa C=C
liên hợp
a(HC=CH)nb
C6H5
H
H
H
trans,trans-1,4-diphenyl-1,3-butadiene
cis,cis-1,4-diphenyl-1,3-butadiene
cis,trans-1,4-diphenyl-1,3-butadiene
H
C6H5
H
H
C6H5
H
C6H5
H
H
C6H5
H
C6H5
H
H
* Số đp hình học của hệ liên hợp C=C
N = 2n-1 + 2p-1
n: số nối đôi liên hợp
p = n/2 nếu n chẵn
17
p = (n + 1)/2 nếu n lẻ
II.1.5. Đồng phân hình học của vòng no 3, 4
cạnh
• Được bố trí trên 1 mặt phẳng Æ các nhóm thế
không thể quay tự do Æ xuất hiện đồng phân
hình học
* Các nhóm thế tương đương cùng phía mặt phẳng
Æ cis, khác phía Æ trans
COOH
H
H
HOOC
H
HOOC
H
COOH
cis-cyclopropane-1,2-dicarboxylic acid
trans-cyclopropane-1,2-dicarboxylic acid
18
II.1.6. Cách xác định và so sánh các đồng phân
hình học
a. xác định khoảng cách giữa các nhóm thế
Khoảng cách giữa 2 nhóm thế tương đương
trong đồng phân cis < trans
H H
H Cl
Cl H
Cl Cl
3.7 Å
4.7 Å
19
b. Moment lưỡng cực
• 2 nhóm thế giống nhau aHC=CHa
H H
H Cl
Cl H
Cl Cl
μcis (1.89D) > μtrans (0D)
• 2 nhóm thế khác nhau aHC=CHb (a ≠ b)
•2 nhóm thế cùng hút hay cùng đẩy điện tử:
μcis > μtrans
•2 nhóm thế có tính chất điện tử ngược nhau:
μcis < μtrans
20
Tải về để xem bản đầy đủ
58 trang
11120
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Hóa học hữu cơ - Chương 1: Đồng phân - Phan Thanh Sơn Nam", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_hoa_hoc_huu_co_chuong_1_dong_phan_phan_thanh_son_n.pdf
