BÀI GIẢNG hóa học hữu cơ

Sự hình thành liên kết trong phân tử CH4 khác nhau do đó các liên kết của cacbon phải khác nhau...  Độ dài liên kết khác trong cùng một phân nhóm của hệ thống tuần hoàn tăng theo số

Trang 1

HÓA HỌC HỮU CƠ

Ch1 CẤU TẠO CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ

TẢI HỘ 0984985060

Trang 2

1 CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

hay hai điện tử có spin đối song

các số lượng tử phụ l và số lượng tử từ m

0984985060

Trang 3

Liên kết dị cực hay ion

2 CÁC KIỂU LIÊN KẾT HÓA HỌC

TẢI HỘ 0984985060

Trang 4

Carbon ở trạng thái cơ bản

Trang 5

Cacbon ở trạng thái kích thích C*

 1s22s12p3

↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑

3 CẤU TRÚC ĐIỆN TỬ CỦA CARBON

TẢI HỘ 0984985060

Trang 6

Sự hình thành liên kết trong phân tử CH4

khác nhau do đó các liên kết của cacbon phải khác nhau

TẢI HỘ 0984985060

Trang 7

Cacbon ở trạng thái lai hóa

tạo thành những obitan mới

ban đầu, có hình dạng giống nhau

TẢI HỘ 0984985060

Trang 8

Cacbon ở trạng thái lai hóa: sp 3

TẢI HỘ 0984985060

Trang 9

Cacbon ở trạng thái lai hóa: sp 2

TẢI HỘ 0984985060

Trang 10

Cacbon ở trạng thái lai hóa: sp

TẢI HỘ 0984985060

Trang 11

TẢI HỘ 0984985060

Trang 12

nối hai hạt nhân nguyên tử

Sự xen phủ theo trục orbital tạo liên kết σ

Sự xen phủ bên xảy ra sẽ tạo thành liên kết π

TẢI HỘ 0984985060

Trang 13

4 SỰ TẠO THÀNH LIÊN KẾT

Sự tạo thành liên kết trong CH 4

TẢI HỘ 0984985060

Trang 14

Mô hình tính toán lượng tử và các mô hình phân

tử CH 4

TẢI HỘ 0984985060

Trang 15

Sự tạo thành liên kết trong C 2 H 6

TẢI HỘ 0984985060

Trang 16

Mô hình tính toán lượng tử và các mô hình phân

tử C 2 H 6

TẢI HỘ 0984985060

Trang 17

TẢI HỘ 0984985060

Trang 18

Sự tạo thành lk trong CH 2 =C=CH 2

TẢI HỘ 0984985060

Trang 19

TẢI HỘ 0984985060

Trang 20

 Sự phân cực của liên kết

không có sự phân cực H– H, Cl – Cl

Cl cặp điện tử liên kết sẽ lệch về phía nguyên tử

có độ âm điện lớn hơn

Trang 21

 Độ tan

những liên kết có độ phân cực không lớn) rất ít hoặc không tan trong nứớc, trái lại tan nhiều trong các dung môi hữu cơ Dung dịch các chất hữu cơ thường là không dẫn điện

không hoặc ít tan trong dung môi hữu cơ, dung dịch của chúng dẫn điện

5 TÍNH CHẤT CỦA LIÊN KẾT σ, π

TẢI HỘ 0984985060

Trang 22

 Độ dài liên kết

khác trong cùng một phân nhóm của hệ thống tuần hoàn tăng theo số thứ tự của nguyên tử

C-F < C-Cl < C-Br < C-I

khác trong cùng một chu kỳ giảm khi số thứ tự tăng

C-C > C-N > C-O > C-F

TẢI HỘ 0984985060

Trang 23

 Độ dài liên kết

nếu số orbital π liên kết càng lớn

C-C > C=C > C≡C > C=O > C ≡O

phụ thuộc trạng thái lai hóa của C Tỉ lệ orbital s trong orbital lai hóa càng cao thì độ dài liên kết càng ngắn

TẢI HỘ 0984985060

Trang 24

TẢI HỘ 0984985060

Trang 25

6 LIÊN KẾT HYDRO

 Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi

hydro nội phân tử không có ảnh hưởng này

TẢI HỘ 0984985060

Trang 26

6 LIÊN KẾT HYDRO

 Độ tan

thì rất dễ tan vào nước

môi làm tăng độ tan trong dung môi phân cực Liên kết hydro nội phân tử làm tăng độ tan trong dung môi không phân cực

Ví dụ:

o-TẢI HỘ 0984985060

Trang 27

6 LIÊN KẾT HYDRO

 Độ bền của phân tử

khi liên kết đó có khả năng tạo vòng, làm cho đồng phân đó trở nên bền vững hơn

dạng syn thì ở ethylenglycol dạng syn lại bền hơn dạng anti Vì syn-ethylenglycol có khả năng tạo liên kết hydro nội phân tử

TẢI HỘ 0984985060

Trang 28

Ch2 HIỆU ỨNG ĐIỆN TỬ TRONG HÓA HỮU CƠ

TẢI HỘ 0984985060

Trang 29

MỞ ĐẦU

bố điện tử trong phân tử

định khả năng phản ứng cũng như hướng của phản

ứng

hóa hữu cơ có ý nghĩa quan trong trong việc dự đoán

và giải thích các tính chất của các hợp chất hữu cơ

không gian

2

TS Nguyễn Tiến Dũng-TS Ngô Hạnh Thương

TẢI HỘ 0984985060

Trang 30

HIỆU ỨNG CẢM ỨNG

Xét phân tử propan

0984985060

Trang 31

Khi thay H (trong nhóm CH 3 ) bằng Cl; ta được

phân tử CH 3 -CH 2 -CH 2 Cl

điện tích dương Tương tự như vậy, các liên kết

4

TẢI HỘ 0984985060

Trang 32

Hệ quả: phân tử bị phân cực

(xích ma) như trên được gọi là hiệu ứng cảm ứng

Trang 33

C H Mg Br



 

TẢI HỘ 0984985060

Trang 35

Đặc điểm

8

TẢI HỘ 0984985060

Trang 36

TẢI HỘ 0984985060

Trang 37

phân cực liên kết O-H

độ phân cực liên kết O-H

> +I (-CH3); F: -I

10

TẢI HỘ 0984985060

Trang 39

Trang 40

P, N, F, Cl, Br, I), liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon có liên kết bội:

R - O - CH

TẢI HỘ 0984985060

Trang 42

HIỆU ỨNG LIÊN HỢP

Đặc điểm của hệ liên hợp

túy

mặt phẳng

được giải tỏa đồng đều trên toàn bộ phân tử

cực

TẢI HỘ 0984985060

Trang 45

Hiệu ứng liên hợp

tích âm, phía còn lại mang một phần điện tích dương

Trang 47

20

TẢI HỘ 0984985060

Trang 49

Hiệu ứng liên hợp –C

Trang 50

Hiệu ứng liên hợp –C

TẢI HỘ 0984985060

Trang 51

Hiệu ứng liên hợp

24

TẢI HỘ 0984985060

Trang 52

HIỆU ỨNG SIÊU LIÊN HỢP

Hiệu ứng siêu liên hợp dương +H

C-H ở vị trí α so với liên kết đôi hoặc carbocation (Carbon mang điện dương)

Hiệu ứng siêu liên hợp âm –H

TẢI HỘ 0984985060

Trang 53

Trang 54

Ví dụ

TẢI HỘ 0984985060

Trang 55

electron theo hiệu ứng +I

hóa thấp hơn  chiếm nhiều hơn  sản phẩm từ I sẽ

là sp chính

28

TẢI HỘ 0984985060

Trang 56

HIỆU ỨNG KHÔNG GIAN

Hiệu ứng không gian loại 1 (S 1 )

khoảng không gian  cản trở không cho một nhóm chức nào đó phản ứng

TẢI HỘ 0984985060

Trang 57

HIỆU ỨNG KHÔNG GIAN

Hiệu ứng không gian loại 2 (S 2 )

Không tham gia phản ứng

30

TẢI HỘ 0984985060

Trang 58

Ch3 ĐỒNG PHÂN HỌC

TẢI HỘ 0984985060

Trang 59

MỞ ĐẦU

Đồng phân: Là những hợp chất có cùng công thức phân tử nhưng khác:

TẢI HỘ 0984985060

Trang 60

ĐỒNG PHÂN CẤU TẠO

Đồng phân về mạch cacbon

Đồng phân về vị trí nhóm chức

Đồng phân về chức hữu cơ

Trang 61

ĐỒNG PHÂN CẤU TẠO

Đồng phân hỗ biến (tautome)

Dạng: xeton – enol

TẢI HỘ 0984985060

Trang 62

ĐỒNG PHÂN HÌNH HỌC

Có măt ở: các hợp chất có liên kết đôi hoặc vòng no

(do có khung cứng nhắc cản trở quay)

Điều kiện

trên vòng có hai nhóm thế khác nhau

TẢI HỘ 0984985060

Trang 65

Việc áp dụng hệ danh pháp cis-trans hoặc syn-anti

sẽ gặp khó khăn trong nhiều trường hợp

Trang 66

Hệ danh pháp Z/E

Trang 67

nguyên tử tiếp theo Ví dụ:

Trang 68

Hệ danh pháp Z/E (so sánh độ hơn cấp các nhóm thế)

hoặc 3 nối đơn với các nguyên tử giả định được ghi trong dấu móc cong

TẢI HỘ 0984985060

Trang 72

ĐỒNG PHÂN QUANG HỌC

Methamphetamin

trung ương  gây nghiện

Vậy các đồng phân này có hoạt tính sinh học rất khác nhau Vậy chúng là đồng phần gì?

TẢI HỘ 0984985060

Trang 73

Ánh sáng phân cực

TẢI HỘ 0984985060

Trang 74

Ánh sáng phân cực

vectơ điện hướng theo tất cả các hướng trong không gian và vuông góc với phương truyền

động trong một mặt phẳng duy nhất, mặt phẳng chứa vectơ điện được gọi là mặt phẳng phân cực

TẢI HỘ 0984985060

Trang 75

Chất quang hoạt

cực của ánh sáng phân cực

dạng làm quay mặt phẳng phân cực của ánh sáng sang phải (+) và dạng còn lại làm quay sang trái (-)

phân tử

TẢI HỘ 0984985060

Trang 76

Điều kiện để xuất hiện đồng phân quang học

có nguyên tử carbon bất đối (C* là carbon có 4 nhóm thế khác nhau)

TẢI HỘ 0984985060

Trang 77

hợp chất sẽ có hai dạng đồng phân giống nhau như vật và ảnh ở trong gương (hoặc giống nhau như

bàn tay phải và bàn tay trái hoặc hai chiếc giày của một đôi)

TẢI HỘ 0984985060

Trang 78

chông khít lên nhau được

quay phải +α, đồng phân còn lại làm mặt phẳng phân cực quay trái –α Chúng tạo thành một cặp đối quang

TẢI HỘ 0984985060

Trang 79

 Tuy nhiên trong thực tế một số hợp chất không có carbon bất đối, nhưng vẫn có tính quang hoạt, do vật và ảnh không trùng nhau Ví dụ: CH3-CH=C=CH-CH3

 Từ đó người ta đưa ra điều kiện cần và đủ để có đồng phân quang học là tính không trùng vật - ảnh

TẢI HỘ 0984985060

Trang 81

Công thức chiếu Fisơ

TẢI HỘ 0984985060

Trang 82

Công thức chiếu Fisơ

TẢI HỘ 0984985060

Trang 83

TẢI HỘ 0984985060

Trang 85

Công thức Niumen

người ta biểu diễn chúng bằng vòng tròn chồng khít nhau

cacbon ở gần đến giao nhau ở trung tâm vòng tròn, còn các liên kết của các nhóm thế với nguyên tử cacbon ở xa thì gặp ở vòng tròn mà thôi

TẢI HỘ 0984985060

Trang 86

Công thức Niumen

TẢI HỘ 0984985060

Trang 87

Hợp chất có nhiều C* khác nhau

 Khi hợp chất có nhiều C* khác nhau như: protein, steroit, tecpen,

ancaloit,… → Số đồng phân quang học = 2 n (n: số C*)

 VD: HOCH2-CHOH-CHOH-CHO

 Chúng ta có 2 cặp đối quang: I và II; III và IV Các cặp khác được gọi

là các cặp đồng phân quang học không đối quang

TẢI HỘ 0984985060

Trang 88

Hợp chất có nhiều C* giống nhau

 Hợp chất mà trong phân tử có hai hay nhiều C* giống hệt nhau thì số đồng phân quang học giảm xuống Chúng ta cùng xét số ví dụ sau:

TẢI HỘ 0984985060

Trang 89

Hợp chất có nhiều C* khác nhau

một đồng phân không quang hgọi là đồng phân meso (do vật và ảnh trùng nhau)

TẢI HỘ 0984985060

Trang 90

Danh pháp D/L

là dị tố

TẢI HỘ 0984985060

Trang 91

Danh pháp D/L

 Hệ thống này gặp nhiều khó khăn đối với hợp chất có nhiều C* Để giải quyết vấn đề này, người ta chỉ căn cứ vào vị trí không gian trên công thức Fisơ của nhóm OH ở C* được đánh số lớn nhất :

TẢI HỘ 0984985060

Trang 92

Danh pháp erythro/threo

 Trong trường hợp chung, đối với phân tử R-CHX-CHY-R’, đôi đối quang nào mà nguyên tử C* có thể đưa về vị trí che khuất hoàn toàn thì được gọi là đôi đối quang erythro, đối đối quang còn lại là threo:

TẢI HỘ 0984985060

Trang 93

Danh pháp R/S

hình tuyệt đối của các hợp chất Giải quyết được khó khăn của hệ danh pháp khác

TẢI HỘ 0984985060

Trang 94

• Nếu độ hơn cấp của a, b, c giảm dần theo chiều kim đồng hồ: R

• Nếu độ hơn cấp của a, b, c giảm dần ngược chiều kim đồng hồ: S

TẢI HỘ 0984985060

Trang 95

 Nếu d thuộc đường thẳng đứng (dạng chiếu “b”)

• a,b,c giảm dần cùng chiều kim đồng hồ: R

• a,b,c giảm dần ngược chiều kim đồng hồ: S

 Nếu d thuộc cạnh nằm ngang (dạng chiếu “a”)

• a,b,c giảm dần cùng chiều kim đồng hồ: S

• a,b,c giảm dần ngược chiều kim đồng hồ: R

TẢI HỘ 0984985060

Trang 96

Danh pháp R/S – đối với CT Fisơ

sau:

TẢI HỘ 0984985060

Trang 97

sau:

TẢI HỘ 0984985060

Trang 98

sau:

(2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-pentahidroxihexanal

TẢI HỘ 0984985060

Trang 99

ĐỒNG PHÂN VỀ CẤU DẠNG

Cấu dạng dùng để chỉ các dạng hình học của phân

tử chỉ phân biệt nhau do quay quanh một liên kết đơn

Để biểu diễn các cấu dạng (đồng phân quay) người

ta thường dùng công thức phối cảnh, công thức

niumen

TẢI HỘ 0984985060

Trang 100

Cấu dạng hợp chất không vòng

TẢI HỘ 0984985060

Trang 101

Cấu dạng hợp chất không vòng

năng lượng cao hơn cấu dạng xen kẽ do có tương tác giữa các nguyên tử hydro trong phân tử

bền vững hơn và là cấu dạng chiếm ưu thế

TẢI HỘ 0984985060

Trang 102

Cấu dạng hợp chất không vòng: Etan

TẢI HỘ 0984985060

Trang 103

Cấu dạng hợp chất không vòng: Butan

TẢI HỘ 0984985060

Trang 104

Cấu dạng của hợp chất vòng

H H

H

H H

H(a) H

H H

H(e)

TẢI HỘ 0984985060

Trang 106

PHÂN LOẠI CÁC PHẢN ỨNG HỮU CƠ

Trang 107

Phản ứng thế (S)

 Là phản ứng trong đó một nguyên tử hay nhóm

nguyên tử trong phân tử được thay thế bằng nguyên

Trang 108

Tên gọi một số phản ứng thế

TẢI HỘ 0984985060

Trang 109

amoniac còn gọi là phản ứng ngưng tụ Ví dụ:

Trang 110

Phản ứng thế nucleophil SN

Ví dụ:

(+) → trung tâm nucleophil

Tác nhân: mang điện tích (-) hoặc một phần điện

tích (-) → thích điện tích (+) → tác nhân ái nhân

Trang 112

Phản ứng thế ái điện tử SE

Ví dụ:

Trung tâm phản ứng: trung tâm electron (nối đôi, nối ba, vòng thơm) → mang điện tích (-)

Tác nhân phản ứng: mang điện tích (+) hoặc một

phần điện tích (+) → tác nhân ái điện tử → tác

nhân electrophil

TẢI HỘ 0984985060

Trang 113

Phản ứng cộng (A)

 Là phản ứng trong đó hai phân tử kết hợp với nhau

tạo thành một phân tử chất mới

đôi, nối ba

C=C, C≡C, C=O, C=NH, C≡N

lai hóa của nguyên tử carbon

9

TS Nguyễn Tiến Dũng- TS Ngô Hạnh Thương

TẢI HỘ 0984985060

Trang 115

Phản ứng tách loại (E)

Là phản ứng làm cho hai nguyên tử hay nhóm nguyên tử bị tách ra mà không có nguyên tử hay nhóm nguyên tử nào thay thế vào

Trang 116

Phản ứng oxy hóa khử

 Là phản ứng có sự thay đổi số oxy hóa của một hay

nhiều nguyên tử trong phân tử

TẢI HỘ 0984985060

Trang 117

Phản ứng chuyển vị

 Là phản ứng trong đó có sự thay đổi vị trí của một

nguyên tử hay nhóm nguyên tử trong phân tử

13

TẢI HỘ 0984985060

Trang 118

Phản ứng chuyển vị



TẢI HỘ 0984985060

Trang 119

ĐẶC ĐIỂM CỦA PHẢN ỨNG HỮU CƠ

một hướng nhất định nên hay tạo thành hỗn hợp các sản phẩm

15

TẢI HỘ 0984985060

Trang 120

KHÁI NIỆM VỀ CƠ CHẾ PHẢN ỨNG

Sự phân cắt liên kết và hình thành các tiểu phân

phản ứng

Cấu tạo và tính chất các tiểu phân

Độ bền của các tiểu phân

Các kiểu cơ chế phản ứng

TẢI HỘ 0984985060

Trang 121

Phân cắt đồng li

- Cặp electron được chia đôi và mỗi tiểu phân mang một electron tự do gọi là gốc tự do

17

Phân cắt lk và hình thành tiểu phân pư

TẢI HỘ 0984985060

Trang 123

 Carbocation

nguyên tử carbon (trên orbital p không có electron – orbital trống)

19

Cấu tạo và tính chất các tiểu phân

+ +

CH CH=CH +H  CH C HCH

TẢI HỘ 0984985060

Trang 124

 Carbanion

chủ yếu ở nguyên tử carbon (trên orbital pcó 2 điện tử) Carbanion được tạo thành khi cắt đứt dị ly liên kết cộng hóa trị

carbon và 4 đỉnh là 3 nhóm thế và cặp điện tử

TẢI HỘ 0984985060

Trang 125

 Gốc tự do

cặp đôi) ở nguyên tử carbon (trên orbital p có 1 điện tử)

kết cộng trị dưới tác dụng của ánh sáng hoặc nhiệt Gốc tự do có cấu trúc phẳng

21

TẢI HỘ 0984985060

Định dạng
Số trang	701
Dung lượng	31,18 MB