Bài giảng hóa hữu cơ chương 1 các khái niệm cơ bản

Bài giảng hóa hữu cơ đại học chuyên ngành công nghệ kỹ thuật hóa học chương 1 các khái niệm cơ bản, Bài giảng hóa hữu cơ đại học chuyên ngành công nghệ kỹ thuật hóa học chương 1 các khái niệm cơ bản, Bài giảng hóa hữu cơ đại học chuyên ngành công nghệ kỹ thuật hóa học chương 1 các khái niệm cơ bản

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

TRONG HÓA HỌC HỮU CƠ

2

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1 Đồng đẳng

❖ Các hợp chất hữu cơ có cùng nhóm chức, có cấu tạo hóa học tương tự nhau nhưng hơn kém nhau một hay nhiều nhóm metylen (-CH2-) là các chất đồng đẳng với nhau.

trong cùng một dãy đồng đẳng có tính chất tương tự nhau.

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

2 Đồng phân

Các hợp chất hữu cơ có cùng công thức phân tử nhưng khác

chất đồng phân với nhau.

và có tính chất (hóa học, vật lý) khác nhau.

❖Phân loại đồng phân gồm 2 loại: đồng phân cấu tạo và đồng phân không gian.

2.1 Đồng phân cấu tạo (structural isomers)

• Đồng phân mạch cacbon: là đồng phân tạo thành do sự

sắp xếp khác nhau của mạch cacbon

H

C H H

H

2.1 Đồng phân cấu tạo (structural isomers)

• Đồng phân vị trí: là đồng phân tạo thành do thay đổi vị trí của liên kết bội hoặc nhóm chức

para-2.1 Đồng phân cấu tạo (structural isomers)

• Đồng phân liên kết: Các đồng phân có kiểu liên kết trong phân tử khác nhau

2.1 Đồng phân cấu tạo (structural isomers)

O

2.2 Đồng phân không gian/đồng phân lập thể (stereoisomers)

Đồng phân không gian hay đồng phân lập thể là đồng phân

có cùng cấu tạo nhưng khác nhau về sự phân bố trong không gian của các nguyên tử hay nhóm nguyên tử

Đồng phân hình học Đồng phân quang học

Đồng phân cấu dạng Đồng phân cấu hình

Xem thêm tài liệu Hóa học lập thể

Công thức chiếu Niumen (newman)

11

Công thức Fisơ (Fischer)

(Fischer)

❖ Đồng phân hình học là hai hợp chất có các

nguyên tử hay nhóm nguyên tử giống nhau về bản chất và số lượng nhưng có sự phân bố khác nhau các nguyên tử/nhóm nguyên tử qua phần cứng nhắc của phân tử (mặt phẳng liên kết p (đối với

no))

Đồng phân hình học (geometric isomers)

❖ Đồng phân hình học là hai hợp chất có các nguyên tử hay nhóm nguyên tử giống nhau về

bản chất và số lượng nhưng có sự phân bố khác nhau các nguyên tử/nhóm nguyên tử qua

phần cứng nhắc của phân tử (mặt phẳng liên kết p (đối với liên kết bội) hoặc mặt phẳng vòng (đối với vòng no))

❖ Điều kiện:

- Cần: có bộ phận cứng nhắc trong phân tử (liên kết đôi: C=C, C=N, N=N hoặc vòng no) làm cản trở sự quay tự do của các nhóm thế

- Đủ: Hai nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử liên kết với bộ phân cứng nhắc phải có khác nhau

- Hệ Cis-trans (cấu hình tương đối):

(cồng kềnh như nhau) nằm cùng phía với mặt phẳng liên kết p hoặc vòng.

đương nằm khác phía.

• Phân tử abC=Cde, trong đó a  b ; d  e ,

nhưng a hay b có thể giống d hay e

Đồng phân hình học (geometric isomers)

a a

b b

C C

b a

C C

a b

)

(a b

§ång ph©n cis §ång ph©n trans

- Hệ Cis-trans (cấu hình tương đối):

• Đồng phân cis có các nhóm thế tương đương (cồng kềnh như nhau) nằm cùng phía với mặt phẳng liên kết p hoặc vòng.

• Đồng phân trans có các nhóm thế tương đương nằm khác phía.

Đồng phân hình học (geometric isomers)

cis-2-buten trans-2-buten

Cl Cl

Cl Cl

cis-1,2-Dicloxyclohexan trans-1,2-Dicloxyclohexan

- Hệ Z-E (cấu hình tuyệt đối):

• Áp dụng qui tắc Cahn-Ingold-Prelog: Dựa vào sự ưu tiêntrên số thứ tự Z trong HTTH Các nhóm thế có số thứ tự caohơn thì có độ ưu tiên (độ hơn cấp) lớn hơn

• Đồng phân nào có hai nhóm ưu tiên lớn nằm về một bên của mặt phẳng qui chiếu là : Z, ngược lại khác phía là E

• Ví dụ:

Đồng phân hình học (geometric isomers)

Tính chất của các đồng phân hình học:

+ Các đồng phân trans thường bền hơn các đồng phân cis

thấp hơn đồng phân trans.

+ Nhiệt độ sôi (bp) của đồng phân cis thường cao

hơn đồng phân trans.

lớn hơn các đồng phân trans.

+ Hoạt tính của đồng phân hình học có thể khác nhau

❖ Đồng phân quang học: là những đồng phân có sự sắp xếp khác nhau trong không gian của các nhóm thế xung quanh nguyên tử cacbon bất đối (là nguyên tử

cacbon liên kết với 4 nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác nhau, kí hiệu C*)

tố không trùng vật ảnh (chirality)

¸nh s¸ng ph©n cùc th¼ng



Gãc quay cña

¸nh s¸ng ph©n cùc th¼ng

èng kh¶o s¸t Nicon

ph©n cùc

Nicon ph©n tÝch

¸nh s¸ng th-êng

Nguån s¸ng

c l

Tính chất hoạt động quang học hay tính quang hoạt là tính

chất quay mặt phẳng của ánh sáng phân cực một góc a

nào đó (quay sang phải hoặc sang trái)

[  ]: độ quay cực riêng; t: nhiệt độ;

 : góc quay mặt phẳng phân cực đọc trên phân cực kế;

 : độ dài sóng (thường là độ dài sóng ánh sáng D của natri, l = 589,3 nm); l: độ dài ống đựng chất khảo sát (dm);

c: nồng độ của chất đo (số gam chất trong 100 ml dung dịch)

• Các đồng phân quang học đối xứng với

của ánh sáng theo 2 góc có vị trí số tuyệt đối bằng nhau và ngược chiều nhau)

Axit (-) lactic Axit (+) lactic

C HO

CH3

COOH H

OH H

CH3

C

(sang trái) (sang phải)

❖ Danh pháp:

+ Danh pháp D,L: gọi theo tên của chất chuẩn là D- và glyxerandehit

không đối quang trong trường hợp có 2 nguyên tử C*người ta còn dùng danh pháp erythro –threo (xuất phát từhợp chất erythro và threo)

H OH

D¹ng erythrose

Br

C C HO

H

H Br

C C OH

H H

❖ Danh pháp:

+ Danh pháp D,L: gọi theo tên của chất chuẩn là D- và L- glyxerandehit

+ Danh pháp erythro-threo:

+ Danh pháp R,S ( cấu hình tuyệt đối):

Quy tắc này dựa trên cơ sở tăng độ ưu tiên của nhóm thế(tương tự cấu hình Z-E) đính với trung tâm bất đối xứng theothứ tự ưu tiên từ lớn nhất (a) cho đến nhóm nhỏ nhất (d), vớiđiều kiện nhóm nhỏ nhất phải ở xa vị trí người quan sát vàsau mặt phẳng Nếu nhìn từ C bất đối đến nhóm có độ ưutiên nhỏ nhất (nhóm d) mà từ a→b→c theo chiều kim đồng

hồ là R , ngược chiều là S

Hai đồng phân quang học khác nhau chủ yếu ở một số

điểm sau:

➢ Đồng phân (+) và (-) khác nhau ở dạng kết tinh;

➢ Khác nhau ở tính chất vật lý (mùi vị, độc tính, sự phân huỷ của vi sinh vật đối với chất này mà hoàn toàn không tác

động đến chất kia);

➢ Giống nhau về tính chất hóa học nhưng khác nhau về khả năng tham gia phản ứng đối với tác nhân là các chất

hoạt động quang học.

Bậc nguyên tử cacbon, gốc hydro cacbon,

bậc và hoá trị của gốc hydro cacbon

➢ Bậc nguyên tử cabon: Bằng số nguyên tử

cacbon khác liên kết trực tiếp với nó

Bậc cacbon, gốc hydro cacbon, bậc

và hoá trị của gốc hydro cacbon

phần còn lại khi bỏ đi 1 hay nhiều nguyên tử hydro trong phân tử hydro cacbon.

số nguyên tử hydro tách đi.

CH2

R R CH

R R R

Nhóm định chức (hay nhóm chức)

➢ Đa số các hợp chất hữu cơ được cấu tạo

bởi hai phần: gốc hydrocacbon và nhóm chức.

tử quyết định tính chất hóa học cơ bản

Gèc HC (etyl)

Nhãm chøc ancol

Gèc HC (metyl)

Nhãm chøc amino

Nhóm chức Cấu trúc chung Ví dụ

Amin C N CH3 NH2, (CH3)2NH, (CH3)3N Amit

O

C C N CH3CNH2,

O

CH3CNHCH3O