GIÁO TRÌNH HÓA HỮU CƠ - CHƯƠNG 1 docx

Đồng phânĐồng phân cấu tạo Đồng phân lập thể Đồng phân mạch Đồng phân vị trí Đồng phân nhóm chức Đồng phân liên kết Hiện tượng hỗ biến Đồng phân hình học Đồng phân quang học Đồng phân cấ

Chương 1: ĐỒNG PHÂN

Bao gồm các phần sau:

• 1 Định nghĩa

• 2 Phân loại

• 3 Đồng phân cấu tạo

• 4 Đồng phân lập thể

ĐỒNG PHÂN

Hiện tượng cùng một công thức phân tử nhưng có nhiều công thức cấu tạo khác nhau

Phân loại

Đồng phân

Đồng phân cấu tạo Đồng phân lập thể

Đồng phân mạch

Đồng phân vị trí

Đồng phân nhóm chức

Đồng phân liên kết

Hiện tượng hỗ biến

Đồng phân hình học

Đồng phân quang học

Đồng phân cấu dạng

Đồng phân mạch

Các đồng phân mạch có CTPT giống nhau nhưng cách sắp

xếp mạch cacbon khác nhau

Go 2

Bài tập 2: Xét các đồng phân vị trí của C 3 H 8 O

Đồng phân nhóm chức

Các đồng phân nhóm chức có CTPT giống nhau nhưng nhóm chức khác nhau

CH3-CH2-OH

etanol

CH3-O-CH3dimetyl ete

Go 2

Bài tập 3: Xét các đồng phân nhóm chức của C 2 H 6 O

Đồng phân liên kết

Các đồng phân liên kết có CTPT giống nhau nhưng khác nhau về loại liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử

CH3-CH=CH2

Bài tập 4: Xét các đồng phân liên kết của C 3 H 6

Hiện tượng hỗ biến

Là sự cân bằng giữa hai công thức cấu tạo

ĐỒNG PHÂN HÌNH HỌC

Là loại đồng phân không gian do sự phân bố khác nhau của các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử ở 2 bên bộ phận “cứng nhắc” như nối đôi, vòng no

C

H H

H C

H3

Bài tập 5: xét các đồng phân hình học của 2-buten

Điều kiện xuất hiện đồng phân hình học

Điều kiện cần

-Hoặc liên kết đôi hay hệ thống liên kết đôi

-Hoặc vòng no (thường là 3, 4, 5 cạnh)

Điều kiện đủ:

Ơû mỗi nguyên tử cacbon của liên kết đôi và ở ít nhất hai nguyên tử cacbon của vòng no phải có 2 nguyên tử hay nhóm nguyên tử khác nhau

D B

A B

E D

A ≠ B và E ≠ D

Danh pháp

a) Đồng phân hình học trong phân tử chứa một liên kết đôi

Hệ danh pháp cis-trans

Hệ danh pháp Z-E

Hệ danh pháp syn-anti:

Hệ danh pháp cis-trans

a, b C=C b, a

B

B cis

A

B trans

Bài tập 6: Xác định danh pháp các đồng phân hình học của buten

Hệ danh pháp Z-E

a, b C=C e, d a ≠ b, e ≠ d, có ít nhất 3 nhóm

thế là khác nhau

Cách xác định

-Xác định độ hơn cấp của các nhóm thế

-Giả sử : a> b và e>d

- Nếu a, e ở cùng một phía : Z B

E D A

- Nếu a, e ở khác phía : E B

D E A

Độ hơn cấp của các nhóm thế

- Nguyên tố có số thứ tự cao hơn sẽ hơn cấp hơn

-Liên kết đôi, ba có số thứ tự gấp đôi, ba

Bài tập 8: Xác định danh pháp của các hợp chất sau

Go 10

Hệ danh pháp syn-anti

Dùng cho các hợp chất C=N hay N=N

C N

A

Hoặc

b) Đồng phân hình học trong hợp chất chứa nối đôi liên hợp

Dùng hệ danh pháp cis-trans

Nếu phân tử có dạng

A ≠ B và E≠D và có ít nhất 3 nhóm thế khác nhau

Số đồng phân hình học N= 2 n

CH -CH=CH-CH=CH-COOH Bài tập 9: xác định các đồng phân hình học của hợp

chất

Nếu phân tử có dạng

C=CH (CH=CH) CH=C n-2

Số đồng phân hình học

Nếu n là số chẵn N= 2n-1 + 2p-1 với p=

n

C 6 H 5 -CH=CH-CH=CH-C 6 H 5 Bài tập 10: xác định các đồng phân hình học của hợp

chất

c) Đồng phân hình học trong hợp chất vòng no (3, 4, 5 cạnh)

Dùng hệ danh pháp cis-trans

C

H3

H

CH3H

C

H3H

H

CH3

Bài tập 11: xác định danh pháp của các hợp chất sau

ĐỒNG PHÂN QUANG HỌC

Là những đồng phân có khả năng làm lệch mặt phẳng ánh sáng phân cực phẳng một góc α.

Aùnh sáng phân cực phẳng

Nguồn sáng Lăng kính Nicol Aùs phân cực

phẳng

Bộ chứa mẫu

Chất tả triền là chất làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực sang bên trái kí hiệu là dấu (-) hoặc l

Chất hữu triền là chất làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực sang bên phải kí hiệu là dấu (+) hoặc d

Hỗn hợp đồng lượng hai chất tả triền và hữu triền không làm xoay mặt phẳng ánh sáng phân cực được gọi là hỗn hợp raxemic

hay dl.

Điều kiện xuất hiện đồng phân quang học

Phân tử phải có chứa

-Nguyên tử cacbon bất đối xứng

-Phân tử có cấu tạo bất đối xứng

Hoặc

Nguyên tử cacbon bất đối xứng

Là nguyên tử cacbon mang 4 nhóm thế hoàn toàn khác

Phân tử có cấu tạo bất đối xứng

Cách biểu diễn và xác định cấu hình của đồng phân quang học

Hệ danh pháp D-L

Hệ danh pháp R-S

Hệ danh pháp D-L

-Xác định cấu hình tương đối của một chất

Cách xác định cấu hình

- Xếp mạch cacbon theo chiều thẳng đứng

- Nhóm chức có chứa nguyên tử cacbon có số oxi hóa cao nhất quay lên phía trên

-Dùng công thức Fisher

- Nhóm có chứa dị tố như O, N, S nằm bên trái công thức Fisher thì có đồng phân L

Xác định cấu hình tương đối của hợp chất sau

Bài tập 13

- Nhóm có chứa dị tố như O, N, S nằm bên phải công thức

Fisher thì có đồng phân D

CH 2 OH

Hệ danh pháp R-S

Xác định cấu hình tuyệt đối của phân tử

- Theo công thức phối cảnh

- Theo công thức Fisher

a) Xác định cấu hình theo công thức phối cảnh

1 Xác định thứ tự ưu tiên của 4 nhóm thế của cacbon bất đối xứng Giả sử a>b>c>d

2 Nhìn phân tử theo hướng C*-d

Nếu:

a > b > c: quay cùng chiều kim đồng hồ: R

a > b > c: quay ngược chiều kim đồng hồ: S

nhìn a C* d

b

c R

nhìn a C* d

b

c

S

Bài tập 14: Xác định các đồng phân quang học và cấu hình

tuyệt đối tương ứng của các đồng phân đó của hợp chất

CH 2 OH-CHOH-CHO

b) Xác định cấu hình theo công thức Fisher

1 Viết công thức Fisher

2 Xác định thứ tự ưu tiên của 4 nhóm thế

Giả sử a> b >c >d Nếu:

a > b > c: quay cùng chiều kim đồng hồ: R

a > b > c: quay ngược chiều kim đồng hồ: S

•d nằm ở nối ngang thì : “Thấy sao đọc ngược lại”

•d nằm ở nối đứng thì : “Thấy sao đọc vậy”

3 Thì đọc

a

d S

a

b

c d

R

Bài tập 15: Xác định các đồng phân quang học và cấu hình

tuyệt đối tương ứng của các đồng phân đó của hợp chất

CH 2 OH-CHOH-CHO

Hợp chất có nhiều cacbon bất đối xứng

- Hợp chất có nhiều nguyên tử cacbon bất đối

xứng không tương đương

- Hợp chất có nhiều nguyên tử cacbon bất đối

xứng tương đương

Hợp chất có nhiều nguyên tử cacbon bất đối xứng không tương

đương

-Số đồng phân quang học : 2 n

-Đồng phân mà có 2 nhóm thế tương đương nằm cùng phía công thức Fisher có cấu hình erythro

- Đồng phân mà có 2 nhóm thế tương đương nằm khác phía công thức Fisher có cấu hình threo

Bài tập 17: viết các đồng phân quang học của andoteroza

CH 2 OH-CHOH-CHOH-CHO

Hợp chất có nhiều C* tương đương

- Số đồng phân quang học < 2 n

- Phân tử có cấu hình erythro khi đó sẽ xuất hiện mặt phẳng đối xứng trong chính phân tử nên không còn tính quang hoạt và được gọi là dạng meso.

Bài tập 18 : xác định các đồng phân quang học của axit tactric COOH-CHOH-CHOH-COOH

ĐỒNG PHÂN CẤU DẠNG

- Được sinh ra do khả năng quay xung quanh liên kết σ C-C

- Xuất hiện trong các hidrocacbon mạch hở, hidrocacbon mạch vòng

Đồng phân cấu dạng ở etan

Đồng phân cấu dạng ở n-butan

CH3H H

H H

C H3

CH3

C H3H

H H H

Đồng phân cấu dạng xiclohexan

1056

87

12

78

11

129

4

6 5

Các cấu dạng ghế dễ chuyển đổi lẫn nhau

3

1056

87

1112

9

4

310

5

6

87

12 9

4 3

10 5

6

8

2 7 8

4 3

10 5

C11 2

C2

Dạng thuyền tồn tại ở hai cấu dạng chuyển hóa cho nhau

Bài tập 19:

Xác định cấu hình nào của hợp chất metylxiclohexan là

bền nhất