Do vậy, không có gì đáng ngạc nhiên khi nội dung kiến thức về chuyển vị hữu cơ thường xuyên xuất hiện trong các đề thi học sinh giỏi HSG phần hữu cơ của các quốc gia đặc biệt là Việt Nam
ĐIỀU KIỆN HOÀN CẢNH TẠO RA SÁNG KIẾN
Các phản ứng hữu cơ nói chung có thể được chia ra làm hai loại chính:
1 Phản ứng chuyển hóa nhóm chức: là các phản ứng nhằm thay đổi nhóm chức trên phân tử hợp chất hữu cơ như chuyển nhóm ancol thành andehit, amin thành ancol
2 Phản ứng thay đổi mạch cacbon: có thể gồm phản ứng cắt mạch nhưng các phản ứng quan trọng nhất thường là các phản ứng ghép mạch
Trong cả hai loại phản ứng trên đều có thể xảy ra quá trình chuyển vị Chuyển vị là quá trình chuyển dịch nội phân tử một nguyên tử, một nhóm nguyên tử hay một liên kết từ một vị trí, nguyên tử này (gọi là nhóm chuyển đi) sang một nguyên tử khác (gọi là vị trí chuyển đến) Nhìn chung, các chuyển vị thường dẫn đến các sản phẩm hữu cơ “khó lường”, bất ngờ và thú vị hơn
Do vậy, không có gì đáng ngạc nhiên khi nội dung kiến thức về chuyển vị hữu cơ thường xuyên xuất hiện trong các đề thi học sinh giỏi (HSG) phần hữu cơ của các quốc gia (đặc biệt là Việt Nam), cũng như Olympic Hóa học Quốc tế (ICHO) Tuy nhiên, việc dạy và học phần kiến thức này trong hệ thống trường THPT chuyên thường chưa được hệ thống Chuyên đề chuyển vị ít khi được dạy tập trung mà thường được dạy thành nhiều phần nằm trong từng chuyên đề nhóm chức của hợp chất hữu cơ Điều này là rất phù hợp khi kiến thức của học sinh mới ở mức sơ khai Tuy vậy, sẽ bộc lộc nhiều hạn chế khi học sinh phải tham gia các kì thi như HSG QG và ICHO Học sinh thường bị động và thiếu một cách nhìn khái quát về các quá trình chuyển vị Để khắc phục các khó khăn của học sinh trong việc tìm hiểu và giải quyết nội dung kiến thức và bài tập phần chuyển vị, yêu cầu cấp bách đặt ra đối với giáo viên là việc trang bị, hệ thống hóa kiến thức cho học sinh trong thời gian tương đối hạn hẹp Đề tài này tập trung đi sâu vào các phản ứng chuyển vị cơ bản quen thuộc: từ lịch sử, sơ đồ tổng quá, phạm vi áp dụng, ứng dụng trong tổng hợp đến các dạng bài tập áp dụng và chuyên sâu khai thác trong tổng hợp toàn phần Bên cạnh đó đề tài cũng sẽ cố gắng giới thiệu mở rộng các chuyển vị hiếm và ít gặp hơn nhằm làm phong phú và nâng cao kiến thức cho học sinh.
MÔ TẢ GIẢI PHÁP
1 Mô tả giải pháp trước khi tạo ra sáng kiến
Trước đây, phần kiến thức cơ chế phản ứng thường được dạy rải rác nằm trong các chuyên đề tương ứng của các nhóm chức hữu cơ Phương pháp này có ưu điểm giúp học sinh làm quen dần dần với kiến thức mới Tuy nhiên, nhược điểm rất lớn của phương pháp này là thiếu tính hệ thống và chuyên sâu Học sinh mới chỉ làm quen mà chưa được trang bị mãnh mẽ đủ để vượt qua những bài tập yêu cầu vận dụng cao
Bên cạnh đó, phương pháp truyền thống nhắm xây dựng bài tập cơ chế hữu cơ trước đây thường dựa vào các bài tập sẵn có được sưu tầm trong các sách hoặc trong các đề thi các cấp qua các năm Phương pháp này có hạn chế là nguồn tài liệu bị giới hạn, hệ quả là số lượng bài tập ít, không phong phú về mức độ cũng như về độ rộng kiến thức Học sinh khi gặp bài mới dễ bị tâm lý và lúng túng trong xử lý Bên cạch đó, việc sửa chữa các bài tập này thành bài tập mới cũng dẫn đến rủi ro sai đề bài do không lường trước cũng như không tiên đoán được các kết quả thực nghiệm
2 Mô tả giải pháp sau khi có sáng kiến
Qua sáng kiến kinh nghiệm này, tập thể các tác giả tổng hợp kinh nghiệm và đề xuất phương pháp giảng dạy phù hợp, hiệu quả trong thời gian ngắn nhằm giúp học sinh có thể giải quyết dạng bài tập cơ chế phản ứng hữu cơ trong các kì thi HSG Quốc gia và Quốc tế môn Hóa học Với mục đích này, sáng kiến sẽ trình bày kinh nghiệm xây dựng hệ thống các hướng dẫn định hướng để học sinh tự phát huy khả năng tự học, sáng tạo của bản thân để chủ động nắm bắt kiến thức Đây là điểm mới đột phá so với phương pháp dạy vẫn áp dụng trước đây cho phần kiến thức này
Cụ thể bằng các hệ thống nhiệm vụ đề ra trong từng giai đoạn, giáo viên đã hướng học sinh vào mục tiêu kiến thức một cách chủ động, sáng tạo Bên cạnh đó, thông qua việc tổng hợp lại các kiến thức đã hướng dẫn học sinh tự học, giáo viên hướng dẫn học sinh giải hệ thống bài tập được xây dựng một cách hợp lý với các mức độ khác nhau từ nguồn tự liệu dễ kiếm và phong phú trên mạng Cuối cùng, đề tài cung cấp phương pháp thích hợp để học sinh và giáo viên cùng trao đổi và mở rộng kiến thức trong chuyên đề tổng hợp hóa dược nói riêng và các chuyên đề Hóa học nói chung
Chuyên đề sẽ trình bày chi tiết phương pháp tiếp cận để giảng dạy phần cơ chế phản ứng hữu cơ
Phần 1: Sẽ trình bày hệ thống chuyển vị cơ bản, dẫn dắt để học sinh tìm hiểu các kiến thức chuẩn bị cần đạt, cần có để làm các bài tập cơ chế phản ứng
Phần 2: Sẽ trình bày các phương pháp thúc đẩy để học sinh tự xây dựng và phát triển các đề bài tập từ cơ chế cơ bản Hệ thống hóa các phần bài tập cơ chế phản ứng dựa vào phương pháp trao đổi giữa thầy cô và học sinh giúp mở rộng kiến thức
Phương pháp học chuyên đề cơ chế phản ứng hữu cơ đã được áp dụng trực tiếp tại trường THPT chuyên Lê Hồng Phong – Nam Định Phương pháp bước đầu đã đem lại những kết quả rõ rệt Học sinh đã tiếp thu được các kiến thức khó, vận dụng để giải quyết thành công các bài tập trong kì thi HSG Quốc gia môn Hóa học Quan trọng hơn, vì nắm được phương pháp học nên các em học sinh đã trở nên tự tin, chủ động với kiến thức, không còn tâm lý e sợ và học vẹt như trước.
HIỆU QUẢ DO SÁNG KIẾN ĐEM LẠI
Mặc dù hiệu quả kinh tế trực tiếp của sáng kiến rất khó đánh giá định lượng cụ thể, tuy nhiên có thể chỉ ra một số lợi ích kinh tế trực tiếp như sau:
- Giảm thiểu việc mua và phụ thuộc vào nguồn tài liệu bài tập bên ngoài cho cả giáo viên và học sinh Đề tài chỉ ra phương pháp xây dựng các bài tập nhiều cấp độ dựa trên nguồn tư liệu mở có sẵn trên mạng internet
- Hạn chế bớt việc mời chuyên gia hoặc các giáo sư để bổ túc phần kiến thức Giảm thiểu thời gian trên lớp của giáo viên và học sinh
Bên cạnh đó, là những hiệu quả gián tiếp lâu dài về mặt kinh tế như nâng cao hiệu suất công việc của giáo viên, giúp học sinh có hứng thú hơn với môn học và nghiên cứu khoa học…
2 Hiệu quả về mặt xã hội
Trực tiếp nâng cao chất lượng bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi môn Hóa học Quốc gia, khu vực và Quốc tế Giúp học sinh tiếp cận các kiến thức mới mẻ, thời sự, có phương pháp học tập đúng đắn Các nghiên cứu khoa học hiện đại được đưa vào nhằm đem đến cái nhìn tổng quan cho học sinh về môn học nói riêng và quá trình nghiên cứu khoa học nói chung
Giúp giáo viên bổ sung và nâng cao kiến thức chuyên môn cũng như hiệu quả giảng dạy
3 Khả năng áp dụng và nhân rộng Đối tượng trọng tâm áp dụng của sáng kiến kinh nghiệm này là các học sinh và giáo viên của các trường THPT chuyên, bồi dưỡng học sinh giỏi tham gia các kì thi khu vực, quốc gia và quốc tế môn Hóa học Ngoài ra, sáng kiến này cũng có thể dùng làm tài liệu cho các học sinh THPT khối khoa học tự nhiên, sinh viên các trường chuyên ngành hóa học và bất kì ai yêu hóa học, có ý định tìm hiểu về các quá trình chuyển hóa của các hợp chất hữu cơ
Cơ chế phản ứng rất rộng lớn và đa dạng, sáng kiến kinh nghiệm này chú trọng lấy các cơ chế cơ bản làm trung tâm để giới thiệu cho học sinh nghiên cứu và học tập
IV Cam kết không sao chép hoặc vi phạm bản quyền
Tập thể các tác giả cam kết: Sáng kiến kinh nghiệm mang tên “Xây dựng phương pháp học chuyên đề cơ chế phản ứng trong hóa học hữu cơ” là sản phẩm của các tác giả rút ra từ kinh nghiệm giảng dạy thực tiễn, tuyệt đối không sao chép bất hợp pháp nội dung của bất kì tài liệu nào đã công bố
CƠ QUAN ĐƠN VỊ ÁP DỤNG SÁNG KIẾN TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ HỒNG PHONG
Tìm hiểu về một số cơ chế cơ bản
Chuyển vị piancol
Năm 1860, Fittig đã có báo cáo về phản ứng chuyển hóa của pinacol (2,3- dimethylbutane-2,3-diol) trong sulfuric acid nhưng mãi đến những năm đầu 1870 cấu trúc của sản phẩm mới được Butlerov khẳng định là 3,3-dimethylbutane-2- one Dưới đây là những chuyển hóa ban đầu của quá trình phát hiện chuyển vị pinacol
Có thể tổng quát hóa chuyển vị pinacol theo sơ đồ sau:
Dù vậy, sơ đồ tổng quát chỉ nên phục vụ cho người học ghi nhớ kiến thức, giáo viên không nên dùng để tự suy diễn ra các chuyển hóa Các dự đoán chuyển hóa cần được thực nghiệm kiểm chứng rõ ràng
Cơ chế được thừa nhận rộng rãi của chuyển vị piancol
Quy tắc kinh nghiệm (đơn giản hóa) thì nhóm alkyl giàu electron hơn sẽ ưu tiên di chuyển
Thứ tự: Alkyl bậc III > cyclohexyl > alkyl bậc II > benzyl > phenyl > alkyl bậc I
Với các nhóm aryl: p-MeO-Ar > p-Me-Ar > p-Cl-Ar > p-Br-Ar > p-O2N-Ar
Một số ví dụ tiêu biểu dưới đây cho thấy các ảnh hưởng của yếu tố lập thể tới chuyển vị pinancol
Có thể thấy trong vòng 6 cạnh no, vị trí tương đối của 2 nhóm hydroxy cạnh nhau (cis hoặc trans) không có ảnh hưởng rõ rệt đến hướng chuyển vị
Mặt khác, kết quả thu được với các gốc R khác nhau của hệ vòng ngưng tụ cho thấy chuyển vị có xu hướng giữ nguyên vị trí lập thể tương đối của nhóm chuyển đi
Bài 1: HSG QG vòng 1 năm 2013
2 Thêm từ từ dung dịch A (metyl t-butyl xeton) vào isobutyl magie bromua Phản ứng kèm theo sự thoát khí B, biết rằng khi ozon phân B thì thu được axeton và một khí khác Sau khi thủy phân hỗn hợp phản ứng, tách chiết và chưng cất phân đoạn thì thu được hai ancol C (C10H22O), D (C6H14O) và một xetoancol E (C12H24O2) a) Viết sơ đồ phản ứng điều chế A từ axeton b) Xác định công thức cấu tạo và giải thích quá trình hình thành các chất B, C, D và E
Khi có sự hình thành của carbocation ở vị trí α so với nhóm hydroxy thì sự chuyển vị cũng có thể xảy ra Các phương pháp tạo thành carbocation rất đa dạng
Vì sự tạo thành carbocation là chủ động nên hướng chuyển vị có thể được khống chế tốt hơn
Với R 1-4 = H, alkyl, aryl, acyl; X = Cl, Br, I, SR, OTs, OMs, N2 + (chuyển vị
Tiffeneau-Demjanov); protic acid: H2SO4, HClO4, H3PO4, TFA, TsOH; Lewis acid: BF3 ãOEt2, TMSOTf; điều kiện: LiClO4/THF/CaCO3, Et3Al/DCM,
Chuyển vị thậm trí còn mở rộng hơn nữa khi nhóm -OH được cải biến thành các nhóm ether OR như ở ví dụ dưới đây.
Chuyển vị Baeyer-Villiger
Năm 1899, Baeyer và Villiger báo cáo về phản ứng oxy hóa cắt vòng ketone của terpen sử dụng KHSO5 (Caro’s acid)
Phải 50 năm sau, cơ chế chính xác của phản ứng mới được khẳng định Phản ứng có thể được thực hiện trong môi trường acid (peroxyacid, H + ) hoặc môi trường base (H2O2, OH - ) theo sơ đồ tổng quát sau
Nói chung, nhóm giàu electron nhất sẽ tham gia chuyển vị dễ hơn
Thứ tự: tertiary alkyl > cyclohexyl > secondary alkyl > benzyl > phenyl > primary alkyl > methyl >> H p-MeO-Ar > p-Me-Ar > p-Cl-Ar > p-Br-Ar > p-MeOAr > p-O2N-Ar
Cơ chế chung của chuyển vị Baeyer-Villiger thường được viết như sau.
Bài 1: Khi mới phát hiện ra chuyển vị Baeyer-Villiger, có tới 3 cơ chế khác nhau đã được đề xuất Cơ chế của Wittig đề xuất đi qua cation oxonium (hướng 1) Cơ chế của chính Baeyer-Villiger đề xuất đi qua dioxirane (hướng 2) Cơ chế do Criegee đề xuất đi qua ester của peroxyacid (hướng 3) Phải 50 năm sau, khi dùng phương pháp đánh dấu đồng vị O 18 , người ta mới khẳng định được cơ chế chính xác cho chuyển vị Baeyer-Villiger Đề xuất cách đánh dấu đồng vị O 18 để tìm ra cơ chế chính xác của chuyển vị
Bài 2: HSG QG vòng 2 năm 2017
1 Đề nghị cơ chế của các phản ứng sau:
Cho biết *C là đồng vị 14 C
Bài 1: Viết cơ chế cho phản ứng sau:
Chuyển vị Wagner-Meerwein
Năm 1899, G Wagner đã báo cáo về sự chuyển vị của α-pinene thành bornyl chloride khi có mặt hydrogen chloride Vào thời điểm đó, lý thuyết cổ điển coi bộ khung carbon cứng nhắc không đổi trong hợp chất hữu cơ đã không thể lý giải chính xác phản ứng Mãi đến năm 1922, Meerwein mới khám phá ra bản chất ion của chuyển vị và đề xuất cơ chế hợp lý
Sơ đồ tổng quát của chuyển vị
Cơ chế của chuyển vị
Bài 1: Viết cơ chế cho các chuyển hóa sau:
Bài 4: HSG QG vòng 1 năm 2013
3 Bằng cơ chế phản ứng, giải thích sự hình thành sản phẩm trong các sơ đồ chuyển hóa sau:
Bài 4: HSG QG vòng 1 năm 2015
1 Cho các quá trình phản ứng sau:
Giai đoạn chậm quyết định tốc độ chung cho cả quá trình là giai đoạn hình thành cacbocation (X2) Nếu sản phẩm trung gian X1 bền thì quá trình sinh ra cacbocation X2 khó khăn và do đó tốc độ phản ứng chậm (do có hàng rào thế năng cao hơn) Khi R 2 là nhóm phenyl thì X1 được ổn định bằng hiệu ứng +C, do vậy quá trình sinh ra X2 khó khăn và thời gian phản ứng dài hơn Do vậy phản ứng (1) xảy ra lâu hơn phản ứng (2)
Do hàng rào thế năng thấp hơn nên sự tạo thành cacbocation X2 trong phản ứng (2) cũng dễ dàng hơn, đồng thời X2 sinh ra cũng bền hơn khi R 1 là gốc phenyl (do cacbocation
X2 được ổn định bằng hiệu ứng +C) và do vậy hiệu suất của phản ứng (2) cao hơn
Bài 5: HSG QG vòng 1 năm 2016
1 Cho sơ đồ chuyển hóa:
Viết công thức cấu tạo của các chất A, B, C, D và E Biết B là một δ-lacton
Bài 8: HSG QG vòng 2 năm 2012 chậm
Fanezol (tách được từ hoa linh lan) và các đồng phân lập thể của nó (C 15 H 26 O, tất cả kí hiệu là Pi với i: 1, 2, 3, …) khi bị ozon phân chế hóa khử thì đều cho axeton, 2- hiđroxyetanal và 4-oxopentanal Khi Pi bị đun nóng với axit thì đều tạo ra hỗn hợp các chất có công thức C 15 H 24 là sản phẩm chính của mỗi phản ứng, gọi chung là Qi với i: 1,
4.1 Hãy vẽ công thức cấu trúc các hợp chất Pi
4.2 Từ mỗi hợp chất Pi đã tạo ra những hợp chất Qi nào? Giải thích bằng cơ chế phản ứng
4.1 Hãy viết công thức cấu trúc các hợp chất Pi
Theo quy tắc izopren, xác định được công thức cấu tạo của Pi là:
Me 2 C=CHCH 2 CH 2 (Me)C=CH 2 CH 2 (Me)C=CHCH 2 OH Pi là các đồng phân hình học sau:
4.2 Từ mỗi hợp chất Pi đã tạo ra những hợp chất Qi nào? Giải thích bằng cơ chế phản ứng
Cơ chế phản ứng đối với P1:
P2 khác P1 chỉ ở cấu hình liên kết đôi C2mà ở cacbocation trung gian thì liên kết này đã chuyển thành liên kết đơn, các nhóm thế có thể quay tự do quanh liên kết đơn, như vậy sự khác biệt sẽ không còn nữa, tức là P2 cũng cho sản phẩm mất nước giống như P1
P3 và P4 khác P1 và P2 ở cấu hình liên kết đôi C6do đó mỗi chất đều tạo ra Q3,
Q4 và cho ra thêm 2 chất mới là Q5 và Q6:
–Caryophyllene (3) thực hiện phản ứng đóng vòng khi có mặt xúc tác axit tạo thành hỗn hợp nhiều sản phẩm Trong số chúng, chiếm lượng nhiều nhất là cặp đồng phân đia Na + Nb và cặp đồng phân đia 7a + 7b Phản ứng khởi đầu bằng sự proton hoá nối đôi hoạt động hơn tạo thành cation O Sau đó O thực hiện phản ứng đóng vòng nội phân tử nhưng không làm đứt liên kết đơn carbon–carbon tạo thành cặp cation là đồng phân đia chứa 3 vòng Pa và Pb Cặp cation này thực hiện quá trình hidrat hoá tạo thành các alcohol Na và Nb Mặt khác, các cation Pa và Pb chuyển vị cùng với sự đứt một liên kết đơn carbon–carbon tạo thành các cation Qa và Qb Hai cation này tách loại proton để tạo thành các hợp chất 7a và 7b
Xác định các chất trong sơ đồ trên
Chuyển vị Demjanov là phản ứng của các amin bậc một với nitrous acid tạo thành ancol kèm theo sự mở rộng vòng Chuyển hóa được đặt theo tên của nhà hóa học người Nga Nikolai Jakovlevich Demjanov (1861–1938)
Cơ chế của chuyển vị như sau
Dưới đây là một số phản ứng tiêu biểu có thể khai thác làm bài tập
Chuyển vị Tiffeneau–Demjanov là phản ứng của 1-aminomethyl-cycloalkanol với nitrous acid cycloketone kèm theo sự mở rộng vòng
Cơ chế của phản ứng như sau:
Chuyển vị rất hữu ích để điều chế các vòng có kích thước trung bình
Bài 1: Giải thích tính chọn lọc của các chuyển hóa sau:
1 Sự tạo thành carbocation giảm sức căng che khuất của vòng 4 cạnh
2 Cấu dạng bền hỗ trợ hướng chuyển vị tạo ra sản phẩm chính
Chuyển vị dienone-phenol lần đầu được phát hiện bởi Auwers và Ziegler vào năm 1921 Trường hợp điển hình là các cyclohexadienone có 2 nhóm thế ở vị trí số 4 tạo thành hệ phenol bền vững với các nhóm thế ở vị trí 3 và 4 trong môi trường acid
Cơ chế của chuyển vị như sau
Bài 1: Viết cơ chế cho các chuyển hóa sau:
Chuyển vị Nametkin là một trường hợp đặc biệt của chuyển vị nhóm metyl trong ion carbonium trong hệ camphene hydrochloride
Cơ chế phản ứng như sau:
Bài 1: Viết cơ chế cho các phản ứng sau:
3 Sai đề Có thể điều chỉnh đề như sau:
Một số cơ chế phản ứng nâng cao
Chuyển vị Claisen
Chuyển vị Claisen là một phương pháp ghép mạch mạnh (tạo liên kết carbon– carbon) được phát hiện bởi Rainer Ludwig Claisen năm 1912 Đun nóng allyl vinyl ether sẽ dẫn đến chuyển vị [3,3]-sigmatropic tạo thành hợp chất carbonyl γ,δ-không no
Cơ chế phản ứng như sau:
Bài 1: Dự đoán sản phẩm của các quá trình sau:
Chuyển vị aza-Claisen (3-aza Cope)
Chuyển vị Aza-Claisen (hay còn gọi là 3-aza Cope) xảy ra với các allylic amines tạo thành các allylic imidate Tốc độ của chuyển vị phụ thuộc chủ yếu vào đặc điểm cấu trúc của hệ; có thể là: 1) 3-aza-1,5-hexadienes; 2) 3-azonia-1,5-hexadienes; và 3) 3-aza- 1,2,5-hexatrienes
Bài 3: HSG QG vòng 2 năm 2016
2 Đề xuất cơ chế để giải thích sự hình thành sản phẩm của các phản ứng sau Biết trong các phản ứng đều hình thành trung gian xeten và đều trải qua giai đoạn chuyển vị [3,3]
Phản ứng Claisen xảy ra trong hệ vòng thơm benzene nhưng cả hai vị trí ortho đều đã có nhóm thế thì chuyển vị có thể coi như xảy ra hai lần [3,3]-sigmatropic tạo ra nhóm allyl ở vị trí para Do đó, chuyển vị được gọi là para-Claisen
Bài 1: Viết cơ chế cho phản ứng sau:
Chuyển vị Claisen bất thường
Chuyển vị Claisen bất thường cũng là chuyển vị Claisen trong hệ vòng thơm, tuy nhiên sản phẩm thu được phức tạp hơn lần đầu tiên được báo cáo bởi Lauer và Filbert năm 1936
Phản ứng được cho rằng đi qua chuyển vị ortho Claisen thông thường của γ- alkylallyl aryl ether thành o-(α-alkylallyl) phenol rồi đồng phân hóa phenol tạo thành
Bài 1: Viết cơ chế cho các phản ứng sau:
Khi thay thế ether bằng ester thì sản phẩm của chuyển vị Claisen trở thành acid carboxylic hay còn gọi là chuyển vị Amold-Claisen
Cũng thuộc lớp chuyền vị Claisen, khi thay thế ether bằng γ,δ-không no amide sinh ra do đun nóng allylic alcohol với N,N-dimethylacetamide dimethyl acetal thu được α,β-không no amide Phản ứng được báo cáo lần đầu bởi Eschenmoser - nhà hóa học Thụy Sĩ năm 1964
Chuyển hóa có cơ chế như sau
Bài 1: Dự đoán sản phẩm của các phản ứng sau:
Chuyển vị Ireland–Claisen là sự cải tiến từ chuyển vị Claisen để chuyển allyl ester thành γ,δ-không no carboxyl acid sử dụng LDA, TMSCl
Cơ chế của quá trình như sau
Bài 1: Chỉ ra sản phẩm của các phản ứng sau:
Chuyển vị Johnson–Claisen Đun nóng allylic alcohol với trialkyl orthoacetate trong môi trường acidic tạo thành γ,δ-không no ester gọi là chuyển vị Johnson-Claisen
Cơ chế của phản ứng như sau
Bài 1: Dự đoán sản phẩm của các chuyển vị sau:
Chuyển vị Cope
Năm 1940, A.C Cope phát hiện thấy chuyển vị (1- methylpropenyl)allylcyanoacetate thành đồng phân (1,2-dimethyl)-4- pentylidinecyanoacetate khi tiến hành chưng cất, phản ứng này tương tự với chuyển vị Claisen
Cơ chế phản ứng thường trải qua trạng thái chuyển tiếp vòng sáu cạnh dạng ghế
Cơ chế qua trạng thái chuyển tiếp dạng thuyền
Về mặt năng lượng thì trạng thái chuyển tiếp dạng ghế bền vững hơn trạng thái chuyển tiếp dạng thuyền
Một số phản ứng mẫu đáng chú ý để nhận xét được lập thể của phản ứng
Bài 1: Dự đoán sản phẩm của các phản ứng sau:
Bài 2: Asteriscanolide được tách ra từ một loài thực vật họ cúc là một cyclooctane sesquiterpene lactone có thể tổng hợp theo sơ đồ sau:
Bài 3: HSG QG vòng 2 năm 2016
2 Đun tecpenoit 3,7-đimetylocta-2,6-đienol (geraniol) với etyl vinyl ete (có xúc tác H+), thu được anđehit mạch hở F (C 12 H 20 O) Xác định công thức cấu tạo của F và đề xuất cơ chế phản ứng tạo thành F
Chuyển vị của 1,5-dienes amine gọi là chuyển vị aza-Cope Phản ứng có rất nhiều biến thể đa dạng như chuyển vị 1-aza-, 2-aza-, 3-aza- and 1,3-, 2,3-, 2,5-, 3,4- diaza-Cope
Cơ chế chung của các quá trình tương đối giống nhau đều là chuyển vị [3,3]- sigmatropic
Bài 1: Viết cơ chế cho các phản ứng sau:
Bài 2: Hoàn thành dãy chuyển hóa sau:
Chuyển vị Carroll (chuyển vị Kimel-Cope)
Chuyển vị Carroll hay còn gọi là chuyển vị Kimel-Cope lần đầu được phát hiện năm 1940, là phản ứng chuyển hóa β-keto allyl ester thành a α-allyl-β-ketocarboxylic acid Sản phẩm sinh ra thường decarboxyl tạo ra γ,δ-allylketone
Cơ chế của chuyển vị như sau:
Bài 1: Dự đoán sản phẩm của các phản ứng sau:
Bài 8: Muscone là hương liệu quý có trong xạ hương có thể tổng hợp theo sơ đồ sau:
Xác định các chất chưa rõ trong sơ đồ; giải thích ngắn gọn bằng cơ chế biết Collins là tên tác nhân phức chromium(VI) oxide với pyridine trong dichloromethane
Bài 9: Cembrene A là một diterpene đơn vòng tự nhiên tách ra từ san hô biển Nephthea
Cembrene A được tổng hợp từ carvone theo sơ đồ sau:
Xác định các chất chưa rõ trong sơ đồ; giải thích ngắn gọn bằng cơ chế biết Luche là tác nhân gồm sodium borohydride (NaBH 4 ) và cerium(III) chloride (CeCl 3 ) trong ethanol
Bài 12: Sterpurene (C 15 H 24 ) là một sesquiterpene được tách ra từ một loài nấm được tổng hợp như sau:
Xác định các chất chưa rõ trong sơ đồ; giải thích ngắn gọn bằng cơ chế