GIÁO TRÌNH HOÁ HỮU CƠ- HỢP CHẤT HỮU CƠ ĐƠN CHẤT-DÀNH CHO SV ĐẠI HỌC DƯỢC P3

Giáo trình đại cương hoá hữu cơ cho sinh viên Dược Đại học Nguyễn Tất Thành P2. Tài iệu bài giảng của trường Đại học Nguyễn Tất Thành dành cho sinh viên khoa dược khoá chính quy và liên thông. Nội dung bao gồm: Dẫn xuất Halogen, HỢP CHẤT CƠ MAGNIE – HỢP CHẤT GRIGNARD , ALCOHOL, PHENOL, ALDEHYDEKETONE, CARBOXYLIC ACID , AMINEDIAZONIUM. Nội dung từ chương bao gồm: Gọi tên Danh pháp, các phản ứng điều chế, Tính chất hoá học, Phản ứng điều chế,..

Phần 3 Hợp chất hữu cơ đơn chất

CHƯƠNG 1 DẪN XUẤT HALOGEN

Lorabid, antibiotic

Toremifene, a breast cancer drug

CHƯƠNG 1 DẪN XUẤT HALOGEN

1 Danh pháp

1.1 IUPAC

Halogen: chloro-, bromo-, iodo-, fluoro-

 Chọn mạch dài nhất chứa halogen làm mạch chính

 Đánh số sao cho nhóm thế có chỉ số nhỏ nhất, bất kể là halo- hay alkyl-

 Khi có nhiều nhóm thế giống nhau  di-, tri-, tetra-

 Nếu có nhiều nhóm thế halo khác nhau, sắp xếp theo thứ tự

alphabetical

1 Danh pháp

1.1 IUPAC

4-bromo-2,4-dimethylhexane

2-bromo-3-chloro-2,3-dimethylbutane

1 Danh pháp

1.2 Thông thường: tên gốc hydrocarbon + tên halogenide

CH 3 Cl Methyl chloride CH 2 Br 2 Methylene dibromide

CH 2 =CH-F Vinyl fluoride CH 2 =CH-CH 2 I Allyl iodide

Haloform:

CHCl 3 Chloroform

CHI 3 Iodoform

2 Tính chất vật lý

• R-Cl kém phân cực  không tan trong nước, tan trong

dung môi hữu cơ

Khả năng phản ứng:

3.3 Phản ứng giữa HX với alcohol

a Tác nhân PX 3 , PX 5 , SOCl 2

R-OH + PCl 3 pyridine R-Cl + H 3 PO 3

R-OH + PCl 5 pyridine R-Cl + POCl 3 + HCl

R-OH + SOCl 2 pyridine R-Cl + SO 2 + HCl

4.2 Phản ứng thế ái nhân

• Dẫn xuất bậc 1  SN2

4.2 Phản ứng thế ái nhân

Gốc R có bậc càng cao hay base càng mạnh

 tách loại càng chiếm ưu thế

C 2 H 5 O

-4.4 Phản ứng với kim loại

a Tác dụng mới Natri (Pứ Wurtz)

b Tác dụng với Mg

Bài tập:

Bài tập:

Bài tập:

Bài tập:

Bài tập:

Bài tập:

CHƯƠNG 2 HỢP CHẤT CƠ MAGNIE

– HỢP CHẤT GRIGNARD

Juvenile hormones are a group of

structurally related molecules that regulate

the complex life cycle of an insect In

particular, they maintain the juvenile stage

until an insect is ready for adulthood This

property has been exploited to control

mosquitoes and other pests infecting both

livestock and crops Application of

synthetic juvenile hormones to the egg or

larva of an insect prevents maturation

With no sexually mature adults to

CHƯƠNG 2 HỢP CHẤT CƠ MAGNIE

CHƯƠNG 2 HỢP CHẤT CƠ MAGNIE

– HỢP CHẤT GRIGNARD

2 Phản ứng với carbonyl, carbon dioxyde, oxirane

Bài tập:

1 Viết phương trình phản ứng của các chất sau với CH 3 MgBr:

2 Viết phương trình phản ứng:

3 Hoàn thành chuổi phản ứng:

Bài tập:

Bài tập:

Bài tập:

CHƯƠNG 3 ALCOHOL

Palytoxin (C129H223N3O54), first isolated from

marine soft corals of the genus Palythoa, is a

potent poison that contains several hydroxy (OH) groups Its many functional groups and stereogenic centers made it a formidable synthetic target, but in 1994, Harvard chemists synthesized palytoxin in the laboratory

1 Danh pháp

1.1 Tên thông thường (dùng cho alcohol đơn giản)

Gốc alkyl + alcohol

CH 3 -CH -OH ethyl alcohol

(CH 3 ) 2 CH-OH isopropyl alcohol (CH 3 ) 2 CH-CH 2 -OH isobutyl alcohol (CH 3 ) 3C-OH tert-butyl alcohol

C 6 H 5 -CH 2 -OH benzyl alcohol

1.3 Bậc của alcohol

Carbon bậc 1

Rượu bậc 1

Carbon bậc 2 Rượu bậc 2

Carbon bậc 3 Rượu bậc 3

2 Tính chất vật lý

• R-OH tạo liên kết H  t o sôi cao hơn các dẫn xuất của hydrocarbon có khối lượng phân tử tương đương

C1-C3: tan tốt trong nước

C4-C7: tan 1 phần trong nước

>C7: không tan trong nước

3.2 Khử hóa carbonyl, carboxylic acid và dẫn xuất

 Khử bằng H 2

aldehyde  alcohol bậc 1

ketone  alcohol bậc 2

• Khử bằng LiAlH 4 , NaBH 4

3.2 Khử hóa carbonyl, carboxylic acid và dẫn xuất

• NaBH 4 chỉ khử aldehyde, cetone, halogenide acid thành alcol

• NaBH 4 và AlLiH 4 đều không khử được nối đôi C=C

OH

4 Tính chất hóa học

4.1 Tính acid

 Tính acid của alcohol rất yếu

Tính acid: C 2 H 5 -OH < H 2 O < C 6 H 5 -OH < CH 3 COOH

 Alcohol hầu như không phản ứng với NaOH

 Alcohol chỉ tác dụng với Na hay NaNH 2

4.2 Phản ứng tách nước tạo ether hoặc alkene

Danh pháp của ether:

tên gốc alkyl + ether

C 2 H 5 -O-C 2 H 5 diethyl ether

4.3 Phản ứng ester hóa

Khả năng phản ứng:

Cơ chế phản ứng đối với alcohol bậc 1:

 Khả năng phản ứng: alcohol bậc 1> bậc 2> bậc 3

4.4 Phản ứng thế -OH bởi halogen

b Tác nhân PX 3 , PX 5 , SOCl 2

R-OH + PCl 3 pyridine R-Cl + H 3 PO 3

R-OH + PCl 5 pyridine R-Cl + POCl 3 + HCl

R-OH + SOCl 2 pyridine R-Cl + SO 2 + HCl

4.4 Phản ứng dehydro hóa và oxy hóa

a Phản ứng dehydro hóa

b Phản ứng oxy hóa

Tác nhân oxy hóa: KMnO 4 , K 2 Cr 2 O 7 , CrO 3 …

 Alcohol bậc 1  aldehyde  carboxylic acid

Rất khó dừng lại ở giai đoạn aldehyde  thường đi

 Muốn dừng lại ở giai đoạn aldehyde: phải dùng

pyridinium chlorocromate C 5 H 5 NH + CrO 3 Cl - (PCC):

 Alcohol bậc 3  chỉ bị oxy hóa trong acid (tách nước

thành alkene  oxy hóa cắt mạch alkene)

CH 3 -C-CH 2 -CH 3

4

H C C CH + CH -COOH

CHƯƠNG 3B PHENOL

Anthocyanin

CHƯƠNG 3B PHENOL

1 Danh pháp

Tên thông

thường

Tên IUPAC

2.1 Thủy phân chlorobenzene

Không xảy ra ở điều kiện thường

2.2 Phương pháp kiềm chảy

2.3 Thủy phân muối arenediazonium

2.4 Oxy hóa cumene (dùng trong công nghiệp)

3.2 Phản ứng tạo ether

 Khác với alcohol

Điều chế ether của phenol bằng phương pháp Williamson:

3.3 Phản ứng ester hóa

 Khác với alcohol

 Phải dùng dẫn xuất chloride hay anhydride của carboxylic acid

CHƯƠNG 4 ALDEHYDE-KETONE

*Tên thông thường

• Dựa theo tên carboxylic acid tương ứng, thay ‘–ic acid’ bằng ‘aldehyde’

* Tên IUPAC

 Mạch chính dài nhất & chứa –CHO

 Gọi theo tên hydrocarbon tương ứng

thay ne  nal

HCHO formaldehyde / methanal

C 6 H 5 CHO benzaldehyde /phenylmethanal

C 6 H 5 CH 2 CHO phenylacetaldehyde / phenylethanal

1.2 Ketone

• Tên thông thường

Tên 2 gốc alkyl + ketone

H 3 C C CH 3

O Acetone propanone

2 Tính chất vật lý

 Không tạo liên kết H như alcohol

 t o sôi < alcohol tương đương

 Phân cực mạnh, dễ tan trong nước (C1-C5)

3.2 Oxy hóa rượu

3.3 Ozone phân alkene

3.4 Đi từ dẫn xuất của carboxylic acid

R C

O Cl





 

3.5 Điều chế hợp chất carbonyl của arene

(R-CO) 2 O

Lewis acid

Phản ứng với hợp chất Grignard

CH 3 CH 2

+ CH 3 CH 2 CH 2 MgBr 1 ether khan

2 H 3 O+ CH 3 CH 2 CHCH 2 CH 2 CH 3

OH

Phản ứng với acetylide anion

Phản ứng với nước  gem-diol

C

O

H H

OH

OH H

0,1%

R'-OH/H +

hemiacetal

R C OR' H

OR' -H 2 O

acetal

Phản ứng với alcohol

Phản ứng với alcohol

Phản ứng với cyanhydric acid - HCN

Phản ứng với tác nhân amine bậc 1

Phản ứng với Sodium bisulfite

Phản ứng aldol hóa

Trong môi trường base (NaOH, Ba(OH)2, Na2CO3,

CH3COONa…), aldehyde hay ketone có Hα có thể

Phản ứng aldol hóa

Giai đoạn 1  tạo carbanion

Giai đoạn 2  cộng hợp ái nhân

Giai đoạn 3  proton hóa, tái tạo OH

-Phản ứng aldol hóa

Phản ứng Perkin, Knoevenagel

Tự xem

 Ketone chỉ bị oxy hóa bởi tác nhân oxy mạnh, cắt

mạch, tạo carboxylic acid

có thể phân biệt aldehyde & ketone

 Riêng methyl ketone, có phản ứng haloform:

4.3 Khử thành alcohol

Bài tập:

Bài tập:

Bài tập:

Bài tập:

CHƯƠNG 5 CARBOXYLIC ACID

Ginkgo biloba

The feshly coat of ginkgo seeds

contains hexanoic acid, giving

Hexanoid acid = Caproic acid Formic acid

Formic acid, a carboxylic acid with an acrid odor and

a biting taste, is

Oxalic acid

Although oxalic acid is toxic, you would have to eat about nine pounds of

CHƯƠNG 5 CARBOXYLIC ACID

 Tùy theo gốc hydrocarbon mà phân loại thành carboxylic

acid no, không no, thơm

 Ví dụ:

CH 2 =CH-COOH

C 6 H 5 -COOH

1 Danh pháp

1.1 Tên thông thường

CH 3 COOH acetic acid

CH 3 CH 2 COOH propionic acid

CH 3 (CH 2 ) 10 COOH lauric acid

C 6 H 5 COOH benzoic acid

1.2 Tên IUPAC

 Gọi theo tên hydrocarbon tương ứng, đổi ne  noic acid

CH 3 -CH=CH-COOH

Mg

2.2 Thủy phân các dẫn xuất polyhalogen, các dẫn xuất của acid

2.2 Thủy phân các dẫn xuất polyhalogen, các dẫn xuất của acid

2.3 Phương pháp oxy hóa

3 Tính chất hóa học

3.1 Tính acid

 tính acid mạnh hơn alcohol, phenol

 Gốc R chứa nhóm thế hút điện tử  tính acid tăng

 Tính acid

HCOOH (3.75) > HO-CH 2 -COOH (3.83) > CH 3 COOH (4.76) >

CH 3 CH 2 COOH (4.87) > (CH 3 ) 3 C-COOH (5.03)

2.2 Phản ứng tạo amide

paracetamol

2.3 Phản ứng tạo ester

R C OH O

R C Cl O

R

R C

O C O

O

R C O-R' O

R C O-R' O

R C O-R' O

2.4 Phản ứng khử thành alcohol

C C

O O-H

H H

R H

O O-H

R Br

2.5 Phản ứng thế Hα

CHƯƠNG 6 AMINE-DIAZONIUM

Morphine, 1804 Friedrich Sertürner

Papaver somniferum

The opium poppy

Morpheus God of dreams

CHƯƠNG 6 AMINE-DIAZONIUM

Quinine Quinidine

1810, Cinchona calisaya Gelsemium elegans Benth Gelsemine

Lá ngón

CHƯƠNG 6 AMINE-DIAZONIUM

Amine : hợp chất hữu cơ có chứa 1 hay nhiều nhóm -NH 2

(hoặc –NHR, –NR 2 ) liên kết trực tiếp với gốc alkyl hoặc

1 Danh pháp

1.1 Tên thông thường

Tên gốc hydrocarbon + amine

1 Danh pháp

1.2 IUPAC

Tên hydrocarbon + amine

2 Các phương pháp điều chế

2.1 Alkyl hóa trực tiếp NH 3

2.1 Alkyl hóa gián tiếp (Tổng hợp Gabriel)

2.2 Khử hóa hợp chất nitro

 Khử bằng H 2 dùng xúc tác Pt, Ni, Pd

3 Tính chất hóa học

3.1 Tính base (tự xem)

3.2 Phản ứng alkyl hóa

3.2 Phản ứng acyl hóa nhóm NH 2

Phản ứng đặc trưng của amine thơm

3.3 Phản ứng với HNO 2 (NaNO 2 + HCl)

a Phản ứng của amine bậc 1

Amine thơm bậc 1 –> muối diazonium

Amine béo bậc 1 –> muối diazonium không bền –> phân hủy thành alcohol

3.3 Phản ứng với HNO 2 (NaNO 2 + HCl)

+ NaNO 2 + HCl 0-5

o C

+ NaCl + H 2 O

3.3 Phản ứng với HNO 2 (NaNO 2 + HCl)

c Phản ứng của amine bậc 3

Amine béo bậc 3 –> không phản ứng

Amine thơm bậc 3 –> phản ứng thế ái điện tử

3.4 Phản ứng oxy hóa

Tự xem

4.1.1 Phản ứng với H 2 O

4.1.2 Phản ứng Sandmeyer Điều chế ArCl, ArI, ArCN

4.1.3 Phản ứng thế nhóm diazonium bằng hydro

4 Muối diazonium

4.2 Phản ứng ngưng tụ

Bài tập:

Bài tập: