Hóa hữu cơ Hóa đại cương 3 Chương 3 ĐỒNG PHÂN LẬP THỂ

ĐỒNG PHÂN LẬP THỂ ĐỒNG PHÂN LẬP THỂ ĐỒNG PHÂN LẬP THỂĐỒNG PHÂN LẬP THỂ ĐỒNG PHÂN LẬP THỂ vĐỒNG PHÂN LẬP THỂ ĐỒNG PHÂN LẬP THỂĐỒNG PHÂN LẬP THỂ ĐỒNG PHÂN LẬP THỂ ĐỒNG PHÂN LẬP THỂĐỒNG PHÂN LẬP THỂ

CHƯƠNG 3

ĐỒNG PHÂN LẬP THỂ

Đồng phân

ĐP vị trí ĐP cấu tạo Hỗ biến ĐP cấu hình ĐP cấu trạng

ĐP cis (Z) ĐP trans (E)

ĐỒNG PHÂN là những hợp chất có cùng công thức phân tử nhưng công thức khai triển khác nhau.

Xuyên lập thể phân Đối phân

- Cùng CTPT: C4H10O

- Cùng nhóm chức: C4H9OH

- Khác sườn carbon hoặc khác vị trí nhóm chức

ĐỒNG PHÂN VỊ TRÍ (POSITION ISOMERS)

ĐỒNG PHÂN PHẲNG (CONSTITUTIONAL/STRUCTURAL ISOMERISM)

SỰ HỖ BIẾN (TAUTOMERISM): Enol-ketone; amide-imide; imine-enamine; phenol-ketone;nitroso-oxime; …

Sự chuyển đổi thuận nghịch giữa hai đồng phân cấu tạo, do di chuyển của một nhómnguyên tử hoặc thường nhất là của hidrogen từ vị trí này đến vị trí khác trong cùng 1phân tử

Phenol

ĐỒNG PHÂN LẬP THỂ (STEREOISOMERISM)

ĐP cấu trạng (Conformational isomers)

ĐP cấu hình (Configurational isomers)

ĐP hình học (Geometric isomerism)

ĐP quang học (Optical isomerism)

ĐP cis/(Z)

(cis/(Z) isomers)

ĐP trans/(E) (trans/(E) isomers)

Xuyên lập thể phân (Diastereomers) Đối phân

(Enantiomers)

ĐỒNG PHÂN CẤU TRẠNG

 Cấu trạng là các dạng khác nhau của một cấu hình, chúng có

được là do sự quay quanh một nối đơn

- Cấu trạng đối lệch (anti conformation).

Cấu trạng che khuất (eclipsed conformation):

Che

- khuất toàn phần (fully eclipsed conformation).

- Che khuất một phần (partially eclipsed conformation).

Đối lệch Bán lệch Che khuất toàn phần Che khuất một phần

Cấu

CYCLOPROPANE

CYCLOBUTANE

CYCLOPENTANE

Cấu trạng ghế (chair conformation)

Cấu trạng tàu (boat conformation)

Cấu trạng nửa ghế (haft-chair conformation)

Cấu trạng tàu xoắn (twist-boat conformation) Cấu trạng phẳng

(planar conformation)

cis-1-Chloro-3-ethyl-3-methylcyclohexane

trans-1-Chloro-3-ethyl-3-metylcyclohexane

Nhóm thế gắn trên 2 C của vòng

c-3-Ethyl-c-5-nitrocyclohexan-r-1-ol c-3-Ethyl-t-5-nitrocyclohexan-r-1-ol

Nhóm thế gắn trên ≥ 3 C của vòng

r-1-Bromo-c-2-t-3-dichlorocyclopropane

r-1-Bromo-1-chloro-c-2-ethyl-2-methyl-t-3-propylcyclobutane

➢ ĐỒNG PHÂN QUANG HỌC

Đối phân (Enantiomers)

Xuyên lập thể phân (Diastereomers)

Hữu triền

(Dextrorotatory)

Tả triền (Levorotatory)

Treo (Threo) Eritro

(Erythro)

- Tính thủ tính (chirality)

- Carbon thủ tính (chiral carbon)

- Tính quang hoạt (optical acitivity)

- Cấu hình tuyệt đối (absolute configuration)

- Cấu hình tương đối (relative configuration)

- Đối phân (enantiomer)

- Xuyên lập thể phân (diastereomer)

THỦ

Lactic acid

BT: Xác định một phân tử thủ tính

Dự đoán hợp chất 2-chloropentane hay 3-chloropentane thủ tính

BT: Xác định carbon thủ tính trong cycloalkane

Xác định carbon thủ tính trong hợp chất sau.

Không có C thủ tính Có 2C thủ tính

* *

- Tính chất làm xoay mặt phẳng ánh sáng phân cực phẳng một góc 

HOẠT

Nguyên nhân của tính quang hoạt

• Do sự bất đối xứng trong phân tử của hợp chất đó, nghĩa là ảnh qua gương của nó khôngthể trùng khít với phân tử ban đầu (tính thủ tính)

• Sự bất đối xứng này có thể do nhiều nguyên nhân, thường là do trong phân tử của nó

chứa một hoặc nhiều carbon thủ tính.

• Carbon thủ tính (carbon phi đối xứng) là carbon mang 4 nhóm thế khác nhau Kí hiệu C*

 

'

100

lc lc

t D



 

Dung dịch

Chất lỏng

 : góc quay quan sát (năng lực triền quang)

l : độ dài ống chứa mẫu

c : nồng độ dung dịch (g/ml) ; c’ : g/100ml)

d : tỷ trọng chất lỏng tinh chất (g/ml)

T : nhiệt độ khi đo (°C)

D : ánh sáng đơn sắc của đèn natrium (l = 589 nm)

Một hợp chất có tính quang hoạt khi có tính không đối xứng gương.

- Không có mặt phẳng đối xứng.

- Không có trục đối xứng.

- Không có tâm đối xứng.

Có tính quang hoạt Không có tính quang hoạt

➢ HÌNH TUYỆT ĐỐI: cấu hình thực sự của phân tử trong không gian

Xác định cấu hình tuyệt đối: xác định trật tự bốn nhóm thế gắn trên tâm thủ tính.

Phân

- biệt sự khác nhau giữa các đối phân

Hệ

- thống danh pháp để phân biệt

 nhà hóa học phát triển ra: R S Cahn, C Ingold, và V Prelog

- R (rectus, phải); S (sinister, trái).

- Đồng phân quang học có chứa C thủ tính : C*abde

- Xếp các phối tử a, b, d, e theo thứ tự ưu tiên dựa vào quy tắc chuỗi (a  b  d  e)

- Quan sát viên nhìn C* theo chiều từ C* đến phối tử có độ ưu tiên thấp nhất

- Xác định chiều đi từ a đến b rồi đến d, nếu quay theo:

• Chiều kim đồng hồ: cấu hình R

• Ngược chiều kim đồng hồ: cấu hình S

32

QT1 Dựa theo bậc số nguyên tử : -I  -Br  -Cl  SH  -OH -NH2  -CH3  -H

- Đồng vị có khối lượng lớn thì ưu tiên hơn : 18O 17O 16O hay T > D > H

QT2 Nếu hai nguyên tử cùng nối vào C* giống nhau, áp dụng các quy tắc trên cho nguyên

tử kế tiếp để xếp hạng nhóm đó

QT3 Nối ba  Nối đôi  Nối đơn (nguyên tử mang nối đa được xem tương đương vớinguyên tử mang số lượng nối đơn tương ứng)

QT4 Đôi điện tử tự do có độ ưu tiên thấp nhất.

QUY TẮC CHUỖI CAHN-INGOLD-PRELOG (Xác định độ ưu tiên của nhóm thế)

Phân tích

QT1 & QT2:

QT3:

Một hợp chất có n carbon thủ tính 2 n đồng phân quang học

2 1 đồng phân quang học

2 1 đồng phân quang học

Louis Pasteur: cô lập tinh

thể acid tartric và muối

tartrate từ rượu vang

(1848)

Louis Pasteur

(1822-1895)

XUYÊN

Thuật ngữ erythro (syn), threo (anti), và meso được sử dụng khi

- Được biểu diễn bằng công thức chiếu Fischer Trong đó, mạch C chính phải đặt trên trục dọc C1 đặt trên cùng.

Thuật

- ngữ erythro và threo: được sử dụng cho các xuyên lập thể phân có 2 C* kế cận không chứa yếu tố đối xứng Trong đó, nếu 2 nhóm thế lớn trên 2 C* cùng bên gọi là erythro, ngược lại gọi là threo.

Thuật

- ngữ meso xuất hiện khi 4 nhóm gắn trên C* này giống hệt 4 nhóm gắn trên C* còn lại.

Và trong phân tử chứa yếu tố đối xứng.

Đối với hợp chất có ít nhất 2 tâm C*

meso-Tartric acid (+)-Tartric acid (-)-Tartric acid

2 công thức này là một

Mặt phẳng đối xứng

Hợp chất meso có chứa C* nhưng

meso-Tartric acid

(+)-Tartric acid

(-)-Tartric acid

Hợp chất meso – meso compound

Hỗn hợp tiêu triền

(racemix mixture)

➢ HÌNH TƯƠNG ĐỐI: D & L

- Cấu hình tương đối: cấu hình được suy ra từ cấu hình tuyệt đối theo những quy tắc về lập thể.

D-(+)-Glyceraldehyde L-(-)-Glyceraldehyde

D-(+)-Glyceraldehyde D-(-)-Glyceric acid

▪ CHIẾU FISHER VÀ ĐỒNG PHÂN D VÀ L

Nhóm OH gắn lên carbon bất đối xứng có số thứ tự định vị lớn nhất quay sang phải là đồng phân D, ngược lại là đồng phân (đối phân) L.

Carbohydrate

Nhóm NH2 gắn lên carbon bất

đối xứng có số thứ tự định vị

nhỏ nhất quay sang phải là đồng

phân D, ngược lại là đồng phân

(đối phân) L.

α-Amino acid

(Chất ức chế HIV)

(Chất ức chế HIV)

TÍNH THỦ TÍNH CỦA N, P, S

TÍNH THỦ TÍNH TRONG TỰ NHIÊN