Chuyên đề đại cương hoá học hữu cơ

Hiđrua đơn vòng + Hiđrocacbon đơn vòng: Đa số có tên từ hiđrocacbon mạch hở tương ứng có thêm tiền tố xiclo Với hệ vòng đơn có nối đôi luôn phiên , số C > 6 được gọi là các annulen kèm t

CHUYÊN ĐỀ: ĐẠI CƯƠNG HOÁ HỌC HỮU CƠ PHẦN LÝ THUYẾT

A-QUI TẮC CHUNG CỦA VIỆC GỌI TÊN THEO DANH PHÁP THẾ IUPAC

I – HIĐROCACBON

Có 3 bước chính:

1 Xác định hiđrua nền ( mạch chính, vòng chính)

- Theo qui tắc cụ thể tùy vào loại hiđrocacbon

+ Với hiđrocacbon no, mạch hở (ankan) thì chọn mạch chính là mạch

C dài nhất, có chứa nhiều nhánh nhất làm mạch chính

+ Với hiđrocacbon không no, mạch hở (anken, ankin, ankadien),

đó là mạch với số lượng liên kết kép tối đa và khi cần thì ưu tiên cho nôi đôi hơn là nối ba,

Ví dụ:

Cách gọi tên các loại hiđrua nền:

a Hiđrua nền đơn nhân: chỉ chứa một nguyên tử của nguyên tố được

khảo sát còn lại là các nguyên tử hiđro

Tên = tên của nguyên tố tương ứng + hậu tố –an

VD: BH3: Boran; CH4 : metan, cacban; SiH4: Silan; PbH4: Plumban; OH2: Oxiđan; SH2: Sunfan; NH3: Azan; PH3: Phosphan (Phosphin)

b Hiđrua axiclic đa nhân

+ Hiđro cacbon no: ngoại trừ 4 hiđrocacbon đầu dãy đồng đẳng, các

hiđrocacbon còn lại đều có tên được hình thành từ tiền tố chỉ số lượng nguyên tử C và đuôi là –an

Số Tiền tố Số Tiền tố Số Tiền tố

1 Mono- 11 Unđeca- 21

Henicosa-2 Đi- 12 Đođeca- 30

Triaconta-3 Tri- 13 Triđeca- 40

Tetraconta-4 Tetra- 14 Tetrađeca- 60

Hexaconta-5 Penta- 15 Pentađeca- 100

Hecta-6 Hexa- 16 Hexađeca- 200

Đicta-7 Hepta- 17 Heptađeca- 300

Tricta-8 Octa- 18 Octađeca- 400

Tetracta-9 Nona- 19 Nonađeca- 500

Pentacta-10 Đeca- 20 Icosa- 1000

Kilia-* Chú ý: bắt đầu từ đođeca- hầu hết các tiền tố được hình thành bằng cách tổ hợp các tiền tố hợp phần theo trình tự ngược với trong số Ả Rập

VD: 13: triđecan; 22: đocosan; 31: Hentriaconta; 32: Đotriacontan;

33-Tritriacontan; 132: Đotriacontahectan

+ Hiđrua khác hiđrocacbon

Tên = Tiền tố cơ bản về độ bội + tên hiđrua đơn nhân

VD: NH2-NH2: Điazan (hay Hiđrazin)

+ Hiđrua dị tố: là những mạch có chứa C và dị nguyên tử và cũng có

thể không chứa các bon:

1 2 3 4 5 6

CH3 – O - CH2 – CH2 – O – CH3 : 2,5-đioxahexan

c Hiđrua đơn vòng

+ Hiđrocacbon đơn vòng: Đa số có tên từ hiđrocacbon mạch hở

tương ứng có thêm tiền tố xiclo

Với hệ vòng đơn có nối đôi luôn phiên , số C > 6 được gọi là các annulen kèm theo (ở phía trước) con số trong dấu móc vuông để chỉ số nguyên tử C mắt vòng

Ví dụ:

[10]Annulen

2 Đánh số thứ tự các nguyên tử C trên mạch chính

- Tùy theo hiđrocacbon mà có qui tắc cụ thể

+ Với hiđrocacbon no: đánh số thứ tự từ đầu nào gần nhánh nhất sao cho tổng chỉ số của C có mạch nhánh là nhỏ nhất

+ Với hiđrocacbon không no cần đánh số từ đầu nào gần liên kết kép hơn ( nối ba “ = “ ưu tiên hơn nối đôi “”)

3 Gọi tên đầy đủ

Chỉ số của các nhánh + Tên của các nhánh (theo trình tự chữ cái không tính đến tên của độ bội) + Tên của hiđrua nền + Chỉ số của liên kết kép (nếu có) + Hậu tố của liên kết kép (theo trình

tự –en trước – in)

VD:

CH2-CH3

CH2

CH3-CH2-CH2-CH2

CH3-CH2CH2-CH2-CH-CH-CH-CH-CH2-CH3

CH3

CH2-CH3

6-Butyl-3-etyl-4-metyl-5-propyl đecan

6- Metyl-2-pentyl hept-1-en-4-in

B MỘT SỐ CÁCH GỌI TÊN CỤ THỂ

I.1- HIĐROCACBON NO MẠCH HỞ

I.1.1 Hiđrocacbon no mạch hở không nhánh: Trừ 4 chất đầu dãy đồng

đẳng còn lại tên của tất cả các đồng đẳng cao hơn đều được hình thành bằng cách tổ hợp tiền tố cơ bản về độ bội với hậu tố –an

I.1.2 Hiđrocacbon no mạch nhánh

1 Xác định hiđrua nền: Chọn mạch C dài nhất, có chứa nhiều nhánh

nhất làm mạch chính

2 Đánh số các nguyên tử C trên mạch chính xuất phát từ đầu nào gần

nhánh nhất để cho tổng chỉ số của các nhánh là nhỏ nhất

3 Xác định tên của các nhánh: sắp xếp theo trình tự chữ cái và chọn

tiền tố về độ bội thích hợp nếu có ≥ 2 nhánh giống nhau

Các nhánh đơn giản được xếp theo trình tự chữ cái đầu của tên nhánh, không dùng chữ cái đầu của tiền tố về độ bội

VD: Butyl  Etyl  Đimetyl  Propyl

Các nhánh phức tạp (có nhóm thế trong nhánh) cũng được sắp xếp theo trình tự chữ cái đầu, nhưng là tên hoàn chỉnh cho dù đó là chữ cái đầu của nhóm thế trong nhánh hay tên của tiền tố cơ bản về độ bội

VD: (1,2-đimetylpentyl)  Etyl  Metyl  (1-Metylbutyl)  (2-Metylbutyl)

Khi có mặt ≥ 2 nhánh phức tạp giống nhau cần dùng các tiền tố như bis-, tris, tetrakis-,

VD: bis(1-metyletyl) hoặc điisopropyl

bis(2,2-đimetylpropyl) hoặc đineopentyl

4 Thiết lập tên đầy đủ:

CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 CH2 = C-CH2-C C - CH-CH3

CH3

1 2 3 4 5 6 7

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Chỉ số của nhánh + Tiền tố độ bội + Tên của nhánh+ Tên hiđrua nền

VD:

I.2- NHÓM (GỐC) HIĐROCACBON NO

1 Gốc hiđrocacbon no hóa trị I

Có 2 cách gọi tên:

a Đổi đuôi –an  -yl: Trong nhóm có mạch chính thì chọn mạch dài nhất

kể từ nguyên tử C mang hóa trị tự do (được đánh số 1) làm mạch chính rồi gọi tên nhóm theo danh pháp thế

b Thêm đuôi –yl vào tên của ankan kèm theo chỉ số cho hóa trị tự do,

đánh số mạch C sao cho chỉ số có giá trị nhỏ nhất

VD: CH3CH2CH2CH2CH3 : pentan

CH3CH2CH2CH2CH2- : Pentyl ; Pentan-1-yl

CH3CH2CH2CH CH3 :1-Metylbutyl ; Pentan-2-yl

Kiểu gọi tên thứ 2 thường dùng cho các nhóm mà cấu tạo phức tạp (chứa nhiều liên kết kép, nhiều vòng, ) và các nhóm đa hóa trị

Một số tên gốc nửa hệ thống được sử dụng

(CH3)2CH-: Isopropyl (CH3)2CHCH2-: Isobutyl

(CH3)2CHCH2CH2- : Isopentyl (CH3)3C-: tert-Butyl

CH3CH2-C(CH3)2-: tert-Pentyl CH3CH2CH(CH3)-: sec-Butyl

(CH3)3C-CH2-: Neopentyl

2 Gốc hiđrocacbon no hóa trị 2

- Nếu hai hóa trị tự do được dùng để tạo liên kết đôi thì: -an  -yliđen hoặc thêm –yliđen vào tên ankan

- Nếu 2 hóa trị tự do được dùng để tạo 2 liên kết đơn thì thêm -điyl vào tên của hiđrua nền

- Đối với các gốc hóa trị 2 có công thức chung –[CH2]n- có thể gọi: thêm tiền tố của độ bội vào “metylen” trừ trường hợp n = 1, 2

-CH2- -CH2-CH2- -CH2-CH2-CH2-

metylen etylen trimetylen

3 Gốc hóa trị 3 và cao hơn

- Ba hóa trị tự do: triyl

- Hóa trị tự do để tạo liên kết 3: -yliđin

- 3 hóa trị tự do dùng để tạo 1 liên kết đôi, 1 liên kết đơn: -yl-yliđen

Tương tự với các gốc hóa trị cao hơn ta cũng kết hợp các đuôi yl, yliđen, yliđin kèm theo chỉ số chỉ vị trí, tiền tố về độ bội

I.3- HIĐROCACBON KHÔNG NO MẠCH HỞ

- Chọn mạch C dài nhất có chứa nhiều liên kết bội làm mạch chính (ưu tiên mạch có số nối đôi nhiều hơn)

- Đánh số thứ tự sao cho tổng chỉ số của liên kết bội là nhỏ nhất kể cả khi chỉ số nối 3 nhỏ hơn

- Gọi tên: chỉ số nhánh+tên nhánh + tên hiđrua nền + chỉ số liên kết đôi+ (độ bội)en + chỉ số liên kết ba+ (độ bội)in

I.4- GỐC HIĐROCACBON KHÔNG NO

1 Gốc hóa trị 1

- Thêm hâu tố yl kèm theo chỉ số cho vị trí hóa trị tự do vào tên của

hiđrocacbon tương ứng

- Chọn mạch chính cho gốc không no theo sự giảm dần độ ưu tiên:

+ Số liên kết kép là tối đa

+ Số nguyên tử C là nhiều nhất

+ Số nối đôi là nhiều nhất

2 Gốc hóa trị cao hơn

Tương tự với hiđrocacbon no

I.5- HIĐROCACBON MẠCH VÒNG NO VÀ KHÔNG NO

1- Hiđrocacbon đơn vòng no

+ Không nhánh: xiclo + tên ankan tương ứng

+ Có nhánh: đánh số thứ tự nhánh sao cho tổng chỉ số nhánh là nhỏ nhất

 Gốc hiđrocacbon đơn vòng no: gọi tương tự gốc hiđrocacbon no

2- Hiđrocacbon đơn vòng không no: tương tự hiđrocacbon không no

mạch hở thêm tiền tố

xiclo-3- Hiđrocacbon hai vòng có chung 1 nguyên tử mắt vòng:

Spiro + [các chỉ số nguyên tử C riêng] + tên hiđrocacbon mạch hở tương ứng

(ghi từ số nhỏ đến số lớn)

Mạch C được đánh số hết vòng nhỏ đến vòng lớn, bắt đầu từ 1 nguyên tử

kề nguyên tử chung

II- DẪN XUẤT CỦA HIĐROCACBON

1 Xác định các nhóm đặc trưng thuộc về loại A hay loại B; nếu

có nhiều nhóm loại B cần xác định nhóm chính

a) Phân loại nhóm đặc trưng

- Các nhóm đặc trưng chỉ có tên ở dạng tiền tố (nhóm loại A)

đặc

trưng

-Br -Cl - F - I -IO2 -NO -NO2 - OR - SR -SeR

Tên

-Brom

-Brom

o

-Clo -Cloro

-Flo -Fluor o

-Iot -Iođo

-Iođyl

-Nitros o

-Nitro -(R)-

Oxi- (R)-sunfan yl

(R)-selan yl

- Các nhóm đặc trưng có thể có tên ở dạng tiền tố hoặc hậu tố (nhóm loại B)

Loại hợp chất Nhóm Tiền tố Hậu tố

Axit cacboxylic -(C)OOH Axit -oic

-COOH Cacboxi Axit -cacboxylic

-COOR (R)oxicacbonyl R -cacboxylat

Axyl halogenua -(C)OHal -oyl halogenua

-COHal Halogencacbonyl- cacbonyl halogenua

-CONH2 Aminocacbonyl- -cacboxamit

- C  N Xiano- (Xian-) - cacbonitrin

-CH=O Fomyl- -cacbanđehit

Xeton -(C)=O

|

Ancol, phenol -OH Hiđroxi -ol

Thiol -SH

Sunfanyl-(Mecapto-)

-thiol

Các chữ (C) chỉ ra rằng nguyên tử C này được tính trong tên của hiđrua nền

b) Độ ưu tiên của các nhóm đặc trưng

Khi trong phân tử có mặt 2 hoặc hơn nhóm loại B cần xác định nhóm chuẩn để gọi tên dưới dạng hậu tố, còn các nhóm khác được gọi tên dưới dạng tiền tố

Nhóm chính có độ ưu tiên cao hơn trong dãy sau:

Axit cacboxylic > Anhiđrit axit > Este > Halogenua axit > Amit > Anđehit > Xeton > Ancol và phenol > Amin > Ete

1 Xác định hiđrua nền

Là mạch chứa nhóm chức chính với số lượng tối đa, sau đó đến các nhóm chức và nhóm thế khác với số lượng càng nhiều càng tốt

2 Đánh số mạch chính từ đầu nào gần nhóm chức chính nhất Các

hậu tố chỉ độ chưa bão hòa (-en, -in) được đặt ngay trước tên của nhóm chính

3 Đối với các hợp chất đơn chức và đa chức đồng nhất chứa nhóm đặc trưng loại B thì nhóm đặc trưng được thể hiện ở dạng

hậu tố cùng với chỉ số (đặt ngay trước hậu tố)

4 Đối với các hợp chất đơn chức và đa chức đồng nhất chỉ chứa nhóm chức loại A thì gọi tên các nhóm đặc trưng ở dạng tiền tố

cùng với chỉ số (đặt trước tiền tố) rồi đến tên của hiđrua nền

5 Đối với hợp chất tạp chức chứa nhiều nhóm chức đặc trưng khác nhau, trong số đó có nhóm chức loại B, thì gọi tên tất cả các

nhóm không phải là chính ở dạng tiền tố cùng với chỉ số (đặt ngay trước mỗi tiền tố) rồi đến tên hiđrua nền (mạch chính) cùng với độ chưa bão hòa (nếu có) và sau cùng là tên nhóm chính ở dạng hậu tố với chỉ số (đặt ngay trước hậu tố)

 Tóm tắt trình tự gọi tên dẫn xuất của hiđrocacbon :

Chỉ số + Nhóm thế và nhóm chức không chính (ở dạng tiền

tố, trình tự chữ cái)+ Mạch chính + chỉ số + độ chưa bão hòa (dạng hậu tố –en, -in, )+ chỉ số + Nhóm chức chính (dạng hậu tố)

VD:

1) CH3-CH2-OH và HO-CH2-CH2-OH

Nhóm chức chính: -OH (loại B) có hậu tố –ol

Hiđrua nền: CH3-CH3 có tên etan

Tên hợp chất : Etan-1,2-điol

2)

Nhóm chính: C=O hậu tố –on

Hiđrua nền: CH3CH2CH2CH2CH2CH3 hexan

Các tiền tố: -Cl, -OH, -CH3 : cloro-; hiđroxi-;

metyl-Tên hợp chất: 3-Cloro-6-hiđroxi-5-metyl hex-3-en-2-on

C CÁC LOẠI ĐỒNG PHÂN LẬP THỂ VÀ DANH PHÁP

I- ĐỒNG PHÂN HÌNH HỌC

- Các trường hợp xuất hiện đồng phân hình học

CH 2 - CH – CH = C - C – CH 3

| | | ||

OH CH 3 Cl O

Điều kiện cần và đủ:

- Phân tử phải có liên kết đôi (một hoặc nhiều liên kết đôi) hoặc có vòng no

- ở mỗi nguyên tử C của liên kết đôi và ở ít nhất 2 nguyên tử C của vòng

no phải có 2 nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác nhau

abC=Ccd (a b, cd)

1 Trường hợp có 1 liên kết đôi

a) Hệ abC=Ccd sẽ có hai đồng phân hình học nếu a b, cd

b) Hệ abC = Nc cũng có 2 đồng phân hình học nếu a  b ( có đồng phân hình học vì nguyên tử N còn 1 đôi e chưa liên kết có thể coi là một nhóm thế)

c) Hệ aN = Nb dù a giống b hay khác b đều có 2 đồng phân hình học

2 Trường hợp có nhiều liên kết đôi

a) Hệ có một số lẻ liên kết C=C liền nhau: abC=(C=) n =Ccd (n lẻ), nếu a

b, cd sẽ có 2 đồng phân hình học

b) Hệ có nhiều liên kết C=C liên hợp

- Hệ abC = CH - (-CH=CH-) n-2 -CH = C cd, số đồng phân là 2 n nếu Cab  Ccd Thí dụ:

- Hệ abC = CH - (-CH=CH-) n-2 -CH = Cab, số đồng phân ít hơn 2 n

c) Hệ có n nối đôi biệt lập: xét từng nối đôi đó, số đồng phân hình học là 2 n

Cách gọi tên các dạng đồng phân hình học

1 Hệ danh pháp cis-trans

- Mạch C chính cùng phân bố về 1 phía của liên kết đôi C= C thì gọi là cis-, nếu phân bố về 2 phía của liên kết đôi C = C gọi là đồng phân

trans-C trans-C

C6H5

NO2C6H4

C6H5

C6H4NO2

C C

C6H5

NO2C6H4

C6H4NO2

C6H5

cis-

trans-C trans-C

C6H5

C C

C6H5

C C

C6H5

C C

C6H4NO2

- Hệ danh pháp này gặp khó khăn trong trường hợp có nhiều nhóm thế phức tạp

2 Hệ danh pháp syn-anti

- áp dụng với các hợp chất không no của N nhưng không áp dụng được với anken

- syn : cùng; anti: khác

- Riêng với loại R-CH = N-OH lấy H làm chuẩn

3 Hệ danh pháp Z-E

- Khắc phục được nhược điểm của 2 hệ danh pháp trên

abC=Ccd; abC = Nc Cách xác định:

+ So sánh a với b, c với d về độ hơn cấp Cơ sở để xác định độ hơn cấp là

số thứ tự Z của nguyên tử đính trực tiếp gắn vào nối đôi Z càng lớn thì độ hơn cấp càng cao

+ Nếu các nguyên tử trực tiếp gắn vào nối đôi là đồng nhất thì cần xét các nguyên tử trực tiếp liên kết với nguyên tử C đó; phải nhân đôi hoặc nhân

ba đối với nguyên tử có nối đôi hoặc nối ba

+ Sau khi xác định độ hơn cấp thấy a>b; c>d; xét vị trí không gian của a

và c; nếu chúng ở cùng một phía gọi là dạng Z; khác phía gọi là dạng E

C C a

b

c

d

C C a

b

d

c

VD:

: (1E,4Z)-1,5-dichlorohexa-1,4-diene

II ĐỒNG PHÂN QUANG HỌC

1 Cấu trúc phân tử

Khi biểu diễn CTCT của hợp chất hữu cơ trên mặt phẳng giấy ta giả định các nguyên tử trong phân tử nằm trên cùng một mặt phẳng Trong thực

tế, các nguyên tử trong nguyên tử không phải bao giờ cũng nằm trong một mặt phẳng mà thường được phân bố trong không gian ba chiều, tức

là có cấu trúc không gian (cấu trúc phân tử)

- Để biểu diễn cấu trúc không gian đó người ta dùng công thức phối cảnh, công thức Fisơ, công thức Newman

- Người ta nhận thấy rằng, tính chất của các chất không chỉ phụ thuộc vào cấu tạo hóa học mà còn phụ thuộc vào cấu trúc phân tử

a) Công thức phối cảnh:

- Nét liền “ “ biểu diễn liên kết nằm trong mặt phẳng giấy

- Nét “ -“ biểu diễn liên kết quay vào trong mặt phẳng giấy (đối diện người quan sát)

- Nét đậm biểu diễn liên kết quay ra ngoài mặt phẳng giấy ( phía người quan sát)

H

H H

H

H H

H H H

H

H

H

b) Công thức Fisơ

- Mạch chính phân tử được biểu diễn bằng nét thẳng đứng ( nhóm nguyên

tử có mức oxi hóa cao hơn được đặt ở phía trên: -COOH>-CHO>-CH2

OH>-CH3)

- Nét nằm ngang biểu diễn liên kết quay ra ngoài mặt phẳng giấy ( phía người quan sát)

- Nét thẳng biểu diễn liên kết quay vào trong mặt phẳng giấy (đối diện người quan sát)

Ví dụ: Xét phân tử CH2OH – CHOH – CHO

CHO

C

OH

CH2OH

OHC

HOH2C

CHO

CH2OH

OH H

CH3

CH3

CHO

CH2OH

O

O

c) Công thức Newman:

- Mạch chính đặt dọc theo chiều mắt người quan sát

- Biểu diễn dưới dạng xen kẻ, che khuất

Dạng xen kẽ Dạng che khuất

CH CH33  HH

Cis-but-2-en

2 Đồng phân quang học

Phân tử CH4 có dạng tứ diện đều do đó có nhiều yếu tố đối xứng Nếu thay thế dần một, hai, ba nguyên tử H lần lượt bằng I, Br, Cl thì các yếu tố đối xứng sẽ không còn, trong trường hợp này nguyên tử C được gọi là C

bất đối xứng hay bất đối, kí hiệu C*

Chất đối quang

Khi có nguyên tử cacbon bất đối C*, phân tử có thể tồn tại ở 2 dạng đối xứng nhau qua 1 mặt phẳng như một vât đối với ảnh của nó qua gương phẳng Hai dạng đối xứng này không thể chồng chập lên nhau được, tương tự như 2 bàn tay của người Hai dạng đó được gọi là 2 chất đối quang

(-)-Glixẻanđehit (+)-Glixẻanđehit

*Danh pháp R, S

Đề biểu diễn đồng phân quang học theo danh pháp R, S ta thực hiện các bước

+ Bốn nguyên tử (nhóm nguyên tử) ở C* được sắp xếp theo thứ tự giảm dần “độ hơn cấp” a>b>c>d, thực chất là thứ tự giảm dần số điện tích hạt nhân Z của các nguyên tử liên kết trực tiếp với C*

+ Nếu cấp độ C* - d nằm ngang mà a>b>c>d theo chiều kim đồng hồ thì

ta nói rằng phân tử có cấu hình S (sinister: quay trái- tiếng Latinh), ngược lại có cấu hình R (rectus: quay phải)

+ Nếu cấp độ C* - d theo chiều thẳng đứng mà a>b>c>d theo chiều

kim đồng hồ thì ta nói rằng phân tử có cấu hình R, ngược lại có cấu hình S

CHO

OH

CH2OH H

CHO

HO

CH2OH

H

(R)-glixerandehit (S)-glixerandehit