Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ Hóa học đại cương NLU

Chương 1: Hóa học đại cương NLU Chương 1: Hóa học đại cương NLU Chương 1: Hóa học đại cương NLU Chương 1: Hóa học đại cương NLU Chương 1: Hóa học đại cương NLU Chương 1: Hóa học đại cương NLUChương 1: Hóa học đại cương NLU Chương 1: Hóa học đại cương NLU Chương 1: Hóa học đại cương NLU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM KHOA KHOA HỌC – BỘ MÔN HÓA

HÓA ĐẠI CƯƠNG

NỘI DUNG Môn Hóa đại cương là môn học 3 tín chỉ ( 45 tiết ) gồm 2 phần:

• Phần 1: Hóa Đại cương ( 22,5 tiết )

• Phần 2: Hóa Hữu cơ ( 22,5 tiết )

HÓA HỮU CƠ ĐẠI CƯƠNG

GVPT: PHẠM THỊ BÍCH VÂN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM KHOA KHOA HỌC – BỘ MÔN HÓA

HÓA HỮU CƠ ĐẠI CƯƠNG

CI : ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỮU CƠ

CII : HYDROCARBON

CIII : DẪN XUẤT HYDROXY CỦA HYDROCARBON (ALCOL VÀ PHENOL) CIV : HỢP CHẤT CARBONYL

CV : ACID CARBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

CVI : HỢP CHẤT CHỨA NITƠ

CVII : GLUCID

CVIII : HỢP CHẤT DỊ VÒNG VÀ ALKALOID

CIX : TERPENOID – CAROTENOID - STEROID

CHƯƠNG I: ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỮU CƠ

 GIỚI THIỆU

 ĐỒNG PHÂN

 HIỆU ỨNG ĐIỆN TỬ

Định nghĩa : là hiện tượng cùng một công thức có nhiều chất khác nhau

• Đồng phân cấu tạo (phẳng) : cùng công thức phân tử

nhưng khác công thức cấu tạo

• Đồng phân lập thể (không gian) : cùng công thức cấu tạo nhưng khác nhau về cách thức sắp xếp các nguyên tử

trong không gian (khác nhau về cấu hình)

ĐỒNG PHÂN

• Đồng phân mạch carbon, đồng phân vị trí : tính chất vật lý khác

nhau (không nhiều), tính chất hóa học tương đồng

• Đồng phân nhóm chức : tính chất vật lý hóa học hoàn toàn khác

nhau

• Đồng phân cấu tạo : phân biệt nhau về CTHH

Đồng phân cấu tạo

1 Đồng phân cấu tạo (đồng phân phẳng)

1.1 Đồng phân mạch carbon

Các đồng phân mạch phân biệt nhau về cách sắp xếp mạch carbon

1 Đồng phân cấu tạo (đồng phân phẳng)

1.2 Đồng phân vị trí

CH3OH

Isobutanol tert-Butanol

Cùng CTPT, cùng nhóm chức nhưng khác vị trí nhóm chức

1 Đồng phân cấu tạo (đồng phân phẳng)

Cùng CTPT nhưng công thức khai triển của chúng mang các nhóm chức khác nhau

Trong một số trường hợp, chất hữu cơ có thể tồn tại dưới 2 dạng cấu tạo khác nhau Giữa 2 dạng này tồn tại một cân bằng liên tục chuyển hóa lẫn nhau khiến cho chúng chỉ xử sự như một chất duy nhất Hiện tượng này được gọi là sự hỗ biến

Phân biệt giữa hỗ biến và đồng phân

Hai dạng hỗ biến không thể tách riêng được do chúng chuyển hóa (biến đổi) liên tục qua lại như vậy hỗ biến không phải hiện tượng đồng phân

Các đồng phân lập thể phân biệt nhau về cấu hình nghĩa là phân biệt nhau về sự phân nhau về sự phân bố của các nhóm thế trong không gian

2.1.Các công thức biểu diễn cấu trúc

Công thức phối cảnh

Công thức chiếu Newman

Công thức chiếu Fischer Công thức chiếu

giá cưa

Công thức phối cảnh

b e

f

g e a

b d

Nối C-a và C-b trong mặt phẳng Nối C-d hướng ra ngoài mặt phẳng Nối C-e hướng ra sau mặt phẳng

Công thức chiếu Newman

Công thức chiếu Fischer

OH H

CH3

OH

H HOOC

CH3

H Br

C2H5

Cl H C2 H5

Cl H

H Br

CH3

CH3

H Br

Cl H

C2H5

2 nối nằm ngang : hướng ra trước mặt phẳng

2 nối thẳng đứng : hướng ra sau mặt phẳng

Chuyển đổi từ CT phối cảnh sang Fischer

2.2 Quy tắc Cahn-Ingold-Prelog – so sánh thứ tự ưu tiên

 “ nguyên tử thứ nhất ” của nhóm thế nào có số thứ

tự trong bảng HTTH lớn hơn thì nhóm thế đó sẽ được ưu tiên hơn

 Nguyên tử trong nhóm

thế tham gia vào nối

đơn , đôi hoặc ba được

xem như đã liên kết với

một , hai hoặc ba nguyên

tử kia

(53) (35)

(17) (16)

(8) (7)

(6) (1)

Increasing priority

- H -CH 3 -N H 2 - OH - SH - Cl - Br - I

-CH=CH 2

O -CH

C CH

O

H C

C O

Xác định nhóm ưu tiên hơn trong mỗi cặp sau?

Sắp xếp các nhóm theo thứ tự ưu tiên:

Xác định thứ tự các nhóm ưu tiên gắn trên C bất đối xứng

2.3 Đồng phân hình học

- Liên kết đôi : C=C, C=N, N=N,

- Vòng no

Xuất hiện do sự phân bố khác nhau của các nguyên

tử hoặc nhóm nguyên tử ở hai bên một “bộ phận

Danh pháp cis-trans: khi hai nguyên tử C của nối đôi liên

kết với một nhóm thế giống nhau

Danh pháp Z-E: khi không sử dụng được danh pháp

cis-trans

2 ĐỒNG PHÂN LẬP THỂ

Bộ phận cứng ngắc

Danh pháp cis-trans

So sánh hai nhóm giống nhau

2.3 Đồng phân hình học

2 ĐỒNG PHÂN LẬP THỂ

Đôi khi danh pháp cis-trans và danh pháp Z-E không đồng

nhất 2.3 Đồng phân hình học

2 ĐỒNG PHÂN LẬP THỂ

Là những hợp chất có khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực thẳng một góc a khi cho ánh sáng phân cực đi qua

2.4.1 Khái niệm hợp chất quang hoạt

Ống chứa mẫu chất khảo sát

a

Chất hữu triền là chất làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực

về bên phải , kí hiệu là dấu (+) hay d (dextrorotatory)

Chất tả triền thì làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực theo chiều ngược lại tức là quay về bên trái , kí hiệu là dấu (-) hay l

(laevorotatory)

Hỗn hợp racemic là hỗn hợp đồng lượng hai hợp chất hữu triền

và tả triền không làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực, không còn khả năng quang hoạt nữa, còn được gọi là hỗn hợp tiêu triền () hay dl

2.4.1 Khái niệm hợp chất quang hoạt

2.4 Đồng phân quang học

Tính không trùng vật - ảnh trong gương của hai bàn tay

Tay trái Tay phải

Gương

Vật - Ảnh KHÔNG thể trùng

nhau Vật Ảnh

2.4.2 Điều kiện để có đồng phân quang học

2.4 Đồng phân quang học

Theo thực nghiệm, những hợp chất với cấu trúc có tính chất Vật - Ảnh KHÔNG trùng nhau thì có tính quang hoạt

Mặt phẳng đối xứng

Ví dụ về tính đối xứng

2.4.2 Điều kiện để có đồng phân quang học

Vật - ảnh trùng nhau

CH 2 BrCl CHBrClF

Có tính quang

hoạt Không có tính quang hoạt

Có mặt phẳng đối xứng KHÔNG có mặt phẳng đối xứng

Ví dụ về tính KHÔNG đối xứng

2.4.2 Điều kiện để có đồng phân quang học

Vật - Ảnh KHÔNG thể trùng nhau Vật - Ảnh trùng nhau

Carbon bất đối xứng, C*:

có 4 nhóm thế hoàn toàn khác nhau

- Có carbon bất đối xứng, C*

- Không có mặt phẳng đối xứng trong phân tử

Phân tử có n carbon bất đối xứng sẽ có 2 n đồng phân quang

học

Những cấu trúc hợp chất hữu cơ có tính quang hoạt:

2.4.2 Điều kiện để có đồng phân quang học

Br

H2N

H N

N H

Dự đoán: 2 carbon bất đối xứng – 4 đồng phân quang học

Ví dụ: xác định số đồng phân quang học

Cặp đối quang

Thay đổi vị trí

H và Br tại 1 C*

C và D giống nhau

D không phải là một đồng phân

Vẽ các đồng phân lập thể của mỗi cấu trúc sau:

CH3HOOC

H H

OH HO

H3C COOH

CH3HOOC

H HO

OH H

3 đồng phân lập thể

2 đồng phân quang học

- Đối phân (đối hình ) : công thức lập thể đối xứng nhau qua gương phẳng

- Xuyên lập thể phân (bán đối hình) : CTLT không đối xứng nhau qua gương

Hai đối phân của acid lactic Hai xuyên lập thể phân của acid tartric

Các đồng phân quang học có hoá tính và lý tính giống nhau

Tính quang hoạt khác nhau do đó hoạt tính sinh học khác nhau

Đồng phân quang học

• Đồng phân quang học không chứa C thủ tính : trong

trường hợp của alen, spiran và biphenil

Y

A B

B A Z

Y

B A

A B Z

• Đồng phân eritro (erythro) và treo (threo)

CH 2 OH

1 2 3

H

C H HO

C OH H

C H HO

C H HO

CH 2 OH

1 2

C H HO

C OH H

C OH H

CH 2 OH

1 2

L -Glucose D -Glucose (L-Gliceraldehid) (D-Gliceraldehid)

Nhóm OH gắn lên carbon bất đối xứng có số thứ tự lớn nhất quay sang phải

là đồng phân D , ngược lại là đồng phân (đối phân) L

C H H

C 6 H 5

1 2 3 4

H O

(D-Phenilanalin)

Nhóm NH 2 gắn lên carbon bất đối xứng có số thứ tự nhỏ nhất quay sang phải là đồng phân D , ngược lại

là đồng phân (đối phân) L