giải quyết vấn đề đồng phân trong hoá hữu cơ

giải quyết vấn đề đồng phân trong hoá hữu cơ giải quyết vấn đề đồng phân trong hoá hữu cơ giải quyết vấn đề đồng phân trong hoá hữu cơ giải quyết vấn đề đồng phân trong hoá hữu cơ giải quyết vấn đề đồng phân trong hoá hữu cơ giải quyết vấn đề đồng phân trong hoá hữu cơ giải quyết vấn đề đồng phân trong hoá hữu cơ giải quyết vấn đề đồng phân trong hoá hữu cơ giải quyết vấn đề đồng phân trong hoá hữu cơ giải quyết vấn đề đồng phân trong hoá hữu cơ giải quyết vấn đề đồng phân trong hoá hữu cơ giải quyết vấn đề đồng phân trong hoá hữu cơ giải quyết vấn đề đồng phân trong hoá hữu cơ giải quyết vấn đề đồng phân trong hoá hữu cơ

PHẦN I: MỞ ĐẦU

I Lý Do Chọ n Đề Tài:

“Đồng Phân” là vấn đề khó, rộng và suyên suốt chương trình hóa hữu cơvì nó liên quan đến “cấu tạo hóa học”, “tính chất của chất”, “sự biến đổi chất này thành chất khác” là những vấn đề then chốt của bộ môn hóa học

Vấn đề đồng phân luôn được quan tâm nhiều ở chương trình học, đề kiểm tra, đề thi tuyển sinh Đại học-Cao đẳng trong các năm qua Mâu thuẫn giửa bài làm của học sinh với đáp án của đề thi Sự lúng túng của học sinh không biết mình xác định đúng, đủ số lượng các chất hay chưa, làm thế nào để xác định đúng, đủ các chất đó một cách nhanh chóng

Để đáp ứng yêu cầu chạy đua thời gian với hình thức thi trắc nghiệm hiện nay, với nhưng trăn trở của học sinh nhưđã nêu, cùng với sự yêu mến nghề nghiệp tôi xin được đóng góp một phần nhỏ kinh nghiệm của mình để góp phần giải quyết các tồn tại nhưđã trình bày, đồng thời để hạn chế tối đa nhưng sai lầm về kiến thức khi giảng dạy bộ môn hóa học của mình Tôiđã chon đề tài: “Giải Quyết Vấn Đề Đồng Phân Trong Hóa Hữu Cơ”

II Phạ m Vi Dề Tài:

Chỉ nghiên cứu các vấn đề đồng ở bộ môn hóa hữu cơcủa chương trình THPT Đối tượng là các vấn đề đồng phân dễbị thiếu sót, nhầm lẩn, gây khó khăn đối với học sinh lớp

11, lớp 12, học sinh luyện thi đại học

III Đị nh Nghĩ a Mộ t Số Từ Viết Tắc Trong Đề Tài:

- NTL : Nguyên tố lạ ! (là nguyên tố khác C và H )

- CTPT : Công thức phân tử

- CTCT : Công thức cấu tạo

- đp : Đồng phân

- mp : Mặt phẳng

- # hay : Khác

- hchc: Hợp chất hữ cơ

- h/s Học sinh

- lk: Liên kết

- TH: Trường hợp

PHẦN II: NỘI DUNG

I CơSở Lý Thuyết Liên Quan Đến Vấn Đề Đồng Phân:

I.1 Khái niệm “Đồng Đẳng” và ý nghĩ a:

I.1.a Khái niệm chất đồng đẳng

“Đồng đẳng” là những chất cĩ thành phần phân tử hơn kém nhau một hay nhiều nhĩm

CH2 (nhĩm metilen) nhưng cĩ tính chất hĩa học tương tự nhau Các chất đồng đẳng hợp thành một dãy gọi là dãy đồng đẳng của các chất đĩ

Lưu ý: Các chất cùng một dãy đồng đẳng thì phải tương tự về cấu tạo hĩa học và tính

chất hĩa học Phân tử khối các chất đồng đẳng liên tiếp nhau lập thành một cấp số cộng với cơng sai d = 14

Ví dụ: Các chất CH 3 OH, CH 3 CH 2 OH CH 3 (CH 2 ) x OH (x 0)đều thuộc một dãy đồng đẳng

I.1.b Ý nghĩ a đồng đẳng:

▬ Nếu biết được 1 chất cụ thể trong dãy đồng đẳng thì ta sẽ tìm được cơng thức chung

cho dãyđồng đẳng của chúng

Ví dụ1:Tìm cơng thức chung cho dãy đồng đẳng của ancol metylic cĩ cơng thức CH3OH

Gợi ý: Ta cĩ: CH3OH=>các chất đồng đẳng cĩ dạng CH3(CH2)xOHhay C1+xH3+2xOH

Đặt n = 1+x thì => CnH2n+1OH vì x 0 => n 1 Vậy CnH2n+1OH, n 1 là cơng thức chung

cho dãyđồng đẳng của ancol metylic

▬ Những chất trong cùng một dãy đồng đẳng cĩ tính chất tương tự nhau, do đĩ bài

tốn hỗn hợp các chất đồng đẳng được giải quyết bởi cơng thức chung

Ví dụ2: Cho 13,4 (g) hỗn hợp hai ancol X, Y cùng một dãy đồng đẳng phản ứng hết với

Na thuđược 2,24 lít H2(đktc) Hai ancol X, Y là

A CH3OH và C2H5OH B C2H5OH và C3H7OH

C CH3OH và C3H7OH D C2H5OH và C4H9OH

Gợi ý:(đề khĩ làkhơng cho biết thơng tin về 2 ancol, nhưng thơng tin đĩ lộ ra ở đáp án)

Nhìnđáp án ta đặt cơng thức chung cho X, Y là C n H2n1OH hay R OH, a mol

Bảo tồn nguyên tố hidro linh động ta cĩ: a.1 = nH2.2 = 0,2 mol

=>

hh

hh

n

m

2 , 0

4 , 13

= 67 =>Đáp án đúng phải cĩ ancol cĩ M > 67 (C5) => chọn D

CnH2n+1OH , n > 1 )

CH4O C2 C3 C4 C5

( Để ý: Đã thuộc phân tử khối:

I.2 Khái niệm chất đồng phân

“Đồng phân” là những chất khác nhau nhưng cĩ cùng cơng thức phân tử

Lưu ý: Những chất là đồng phân của nhau tuy cĩ cùng cơng thức phân tử nhưng cĩ

cấu tạo hĩa học khác nhau

I.3 Phân loại đồng phân (khơng xétđồng phân quang học, đồng phân cấu dạng)

Đồng Phân

(cùngCTPT)

đp cấu tạo

đp lập thể khác CTCT

khác Cấu trúc không gian

Cùng CTCT

đp mạch C ( do mạch C thay đổi: (không nhánh, có nhánh, mạch vòng) đpnhóm chức ( do sự thay đổi về bản chất nhóm chức)

đp vị trí (do sự thay đôi vị trí nhóm chức, vị trí (số lượng) liên kết pi trên mạch C) đphình học

(các nhón thế lớn nằm khác phía đối với mp liên kết pi)

(các nhón thế lớn nằm cùng phía đối với mp liên kết pi)

đp

cis-đp

trans-C = trans-C

C = C

A

B a

b

A # a

B # b

A # a

B # b

?Không xét

Lưu ý: Điều kiện để cĩ đồng phân hình học:

+ Phải cĩ liên kết đơi giửa hai nguyên tử C ( C = C ) + Mỗi nguyên tử C mang liên kết đơi phải liên kết với hai nhĩm thế khác nhau

Ví dụ: Ở sơđồ trên để cĩ đồng phân hình học thì A a và B b

I.4 Khái niệm hĩa trị của nhĩm chức

Nhĩm chức hĩa trị một ( hai, ba ) là nhĩm chức cĩ khả năng tạo được một (hai, ba) liên kết cộng hĩa trị với nguyên tử hay nhĩm nguyên tử khác

▬ Nhĩm chức hĩa trị một gồm: -Cl; -OH; -CH=O; -COOH ; -NH2; -CCH ;

RCOO-▬ Nhĩm chức hĩa trị hai gồm: -O- ; -CO- ;

-NH-▬ Nhĩm chức hĩa trị ba gồm:  

l

N (amin bậc ba)

I.5 Độ bất bảo hịa(tổng số liên kết trong một phân tử chấthữu cơ) kí hiệu: a

I.5.a Cách thành lập cơng thức tính a trong chất hữu cơ (A) C x H y O z N t Cl v

Theo “thuyết cấu tạo hĩa học” ta rút ra một số nhận xét sau:

+ Số electron hĩa trị của nguyên tử C, N, O, H, halogen lần lượt là 4, 3, 2, 1, 1

(Để ý : trên N vẫn cịn 1 cặp e hĩa trị chưa liên kết) => số e hĩa trị = 4x+ y+ 2z+ 3t +1v

+ Mỗi liên kết cộng hĩa trị (liên kết , )được thực hiện bằng 2 electron hĩa trị + Số liên kết  giửa các nguyên tử trong phân tử = số nguyên tử - 1

=> số e hĩa trị tạo liên kết (trong A) = (x + y + z + t + v – 1).2

+ Gọi a là tổng số liên kết trong phân tử => số e hĩa trị tạo liên kết = 2.a

Vì: số e hĩa trị ban đâu = số e hĩa trị tạo liên kết + số e hĩa trịtạo liên kết nên ta

cĩ: 4x + y + 2z + 3t + v = (x + y + z + t + v – 1).2 + 2.a

Hay: a =

2

) ( ) 2 2 ( x t yv

() Vậy  là biểu thức tính số liên kết trong phân tử CxHyOzNtClv, với Ncĩ hĩa trị 3 Nếu N sử dụng 5 e hĩa trị thì N phải ở dạng hợp chất ion (NH

4, R-NH3, NO3) thì

số liên kết trong hợp chất ion = a + 1 hay a(chất ion)=

2

) ( ) 2 ( ) 2 2 ( x t   y v

Để ý: Một liên kết tương ứng với một vịng no(sự khép vịng cũng cần 2 e hĩa trị)

V ậy cĩ thể xem a = số liên kết + số vịng no.

I.5.b Ý nghĩ a của a(tổng số liên kết )

▬ Biết a , ta cĩ thể suy đĩn được cấu tạo hĩa học của hợp chất hữu cơ(liên kết đơn,

liên kết đơi , liên kết ba, mạch hở , mạch vịng, vịng thơm )

Ví dụ1: C3H6(a =1) => C3H6cĩ 1hay 1 vịng no Vậy C3H6cĩ 2 đồng phân cấu tạo

là propen và xiclo propan

Ở đây học sinh dểquên trường hợp mạch vịng !

▬ Biết a , ta cĩ thể viết đúng , đủ số lượng các đồng phân cấu tạo, ví dụ

(2x +2) +t - (y+v)

2

nếu a =0 <=> phântử A: no ( chỉ có liên kết đơn) nếua =1 <=> phân tử A: có 1liên kết pi (C=C,C=O …) có 1vòng no.(xiclo)

nếu a =2 <=>phân tử A:

có 2 lk đôi (C=C=C, C=C- C=O …) có 1 lk đôi +1 vòng no( , C =C ) có 2 vòng no(

a =

Tổngsốlk pi + Số vòngno

▬ Biết a , biết số nguyên tố lạta cĩ thể suy đĩn loại nhĩm chức trong chất A

Ví dụ2: Xét chất A mạch hở:C x H y O z, a=

2

2

2x y

,nguyên tố lạ ở đây là nguyên tố oxi

=> y = 2x+2- 2a, nếu đặt x = n thì A là Cn H 2n+2-2a O z

 N ếu a = 0, z = 1 (0 + 1 oxi) => A ( C n H 2n+2 O) cĩ 2 trường hợplà:

(1) Ancol no,đơn chức, mạch hở (số C 1) ví dụ: CH3-OH

(2) Ete no,đơn chức, mạch hở (số C 2) ví dụ: CH3-O-CH3

Ví dụ3: C4H10O (0 +1oxi) cĩ 7 đồng phân cấu tạo mạch hở: 4 ancol và 3 ete

C - C - C - C

C - C - C

C

C

O

-"N hóm chư ùc hóa trị II "

Ở đây học sinh thường quên 3 đồng phân ete !

 N ếu a = 1, z = 1 (1 + 1 oxi) => A ( C n H 2n O) cĩ 4 trường hợplà:

(1) Anđehit no, đơn chức, mạch hở (số C 1) ví dụ: HCH=O

(2) Xeton no, đơn chức, mạch hở (số C3) ví dụ: CH3-CO-CH3

(3) Ancol khơng no (1), đơn chức, mạch hở (số C 3) ví dụ: HO-CH2-CH=CH2 (4) Ete khơng no (1), đơn chức, mạch hở (số C3) ví dụ: CH3-O-CH=CH2

Ví dụ4: C3H6O (1 +1oxi) cĩ 4 đồng phân cấu tạo mạch hở: 1 anđehit,1 xeton,1ancol khơng no(1), 1 ete khơng no (1)

Anđehit: CH3-CH2-CH=O ; Xeton: CH3-CO-CH3

Ancol khơng no: HO-CH2-CH=CH2; Ete khơng no: CH3-O-CH=CH2

Ở đây học sinh thường quên hai trường ancol, ete khơng no !

 N ếu a = 1, z = 2 (1 + 2 oxi) => A ( C n H 2n O 2 ) cĩ 9 trường hợplà:

(1) Axit no,đơn chức, mạch hở (số C1) ví dụ: HCOOH

(2) Este no,đơn chức, mạch hở (số C 2) ví dụ: HCOO-CH3

(3) Tạp chức 1 anđehit + 1 ancol no, mạch hở(sốC2) ví dụ: HO-CH2-CH=O

(4) Tạp chức 1 anđehit + 1 ete no, mạch hở (số C 3) ví dụ: CH3-O-CH2-CH=O (5) Tạp chức 1 xeton + 1 ancol no, mạch hở (số C 3) ví dụ: HO-CH2-CO-CH3

(6) Tạp chức 1 xeton + 1 ete no, mạch hở (số C 4) ví dụ: CH3-O-CH2-CO-CH3 (7) Tạp chức 1 ancol +1 ete khơng no(1) (số C 3) ví dụ: HO-CH2-O-CH=CH2

(8) Ancol 2 chức khơng no (1) (số C4) ví dụ: HO-CH2-CH=CH-CH2-OH (9) Ete 2 chức khơng no (1) (số C 4) ví dụ: CH3-O-CH2-O-CH=CH2

Ví dụ5: C3H6O2(1 +2oxi) cĩ 8 đồng phân cấu tạo mạch hở:

Axit: (1) CH3-CH2-COOH

Este: (2) HCOO-CH2-CH3, CH3-COO-CH3

Tạp chức 1 anđehit +1 ancol no, mạch hở(2)HO-CH2-CH2-CH=O, CH3-CH(OH)-CH=O

Tạp chức 1 anđehit + 1 ete no, mạch hở (1) CH3-O-CH2-CH=O

Tạp chức 1 xeton + 1 ancol no, mạch hở (1) HO-CH2-CO-CH3

Tạp chức 1 ancol +1 ete khơng no, mạch hở (1) HO-CH2-O-CH=CH2

Ancol 2 chức ; ete hai chức ; tạp chức xeton + ete khơng tồn tại vì số C < 4

Ở đây học sinh thường quên bốn trường hợp tạp chức !

▬ Biết a ta cĩ thể suy ra điều kiện tồn tại chất.

Ví dụ6: (A) CxHyhay CxHyOzta cĩ a =

2

2

2x y hay 2a = 2x +2-y ( M=12x+y+16z )

Vì a 0 nên => điều kiện là: y 2x+2 và y, M luơn chẵn (vì 2a và 2x+2 chẵn)

Ví dụ 7: (A) CxHyNthay CxHyOzNt ta cĩ a =

2

2

2x ty

hay 2a = 2x +2 + t –y

Vì a 0 nên => điều kiện là: y 2x+2+t và y và t cùng chẵn (lẽ) Tương tự hợp chất là

CxHyClyhay CxHyOzClv cĩđiều kiện là: y+v 2x+2 và y và v cùng chẵn (lẽ)

Ví dụ8: Hợp chất (A) cĩ CTPT là (C4H9Cl)ncĩ mấy đồng phân cấu tạo

Gợi ý: A:(C4H9Cl)nhay C4nH9nCln ,điều kiện (n+9n) 2.4n+2 => n 1 => chọn n = 1 Vậy A là C4H9Cl (0+1 Cl) => Đáp án đúng là C vì A cĩ 4 đồng phân là

Cl-CH2-CH2-CH2-CH3, CH3-CHCl-CH2-CH3, Cl-CH2-CH(CH3)-CH3 , CH3-CCl(CH3)-CH3

Ở đây học sinh thường khơng biết tìm giá trị n !

▬ Biết a ta có thể tìm được công thức chung của một dãy đồng đẳng nào đó hay ta có

thể xác định CTPTcủa một chất từ công thức chung

Ví dụ9: Tìm công thức chung của dãy đồng đẳng các axit đơn chức không no một liên

kết đôi, mạch hở?

Gợi ý:Theo đề => các axit cần tìm phải có 2 liên kết(1trông gốc + 1trong chức)

Đặt công thức các axit là : CxHyOz( z = 2 vì axit đã cho là đơn chức)

Với a = 2 <=>

2

2

2x y = 2 => y = 2x-2 Vậy công thức chung của dãy axit cần tìm là

CxH2x-2O2hay CnH2n-2O2, với n 3 ( 2C mang liên kết đôi + 1C trong nhóm chức)

Ví dụ10: Axit cacboxylic (A) no, mạch hở có công thức (C3H4O3)n Tìm CTPT của A

Gợi ý: (A) : (C3H4O3)nhay C3nH4nO3n A có 3n Oxi => số nhóm axit là

2

3n

=> a =

2

3n

(A

no, mạch hở nên số liên kết chỉ ở nhóm chức axit)

Vậy ta có: a =

2

4 2 3

2 n n =

2

3n => n = 2 => CTPT của A là C6H8O6 hay C3H5(COOH)3

I.6 Nhóm chức

“Nhóm chức” là nhóm nguyên tử gây ra những phản ứng đặc trưng của phân tử hợp chất hữu cơ

▬ “Đơn chức” : Hợp chất chỉ có 1 nhóm chức trong phân tử

Ví dụ1: A là hợp chất đơn chức có công thức (CH2O)n.Số CTCT của A là

Gợi ý: Vì A đơn chức => số nguyên tử oxi = 1(chức chứa 1 oxi) hoặc = 2.

Với n =1 => CTPT CH2O có 1 đồng phân là: H-CH=O

Với n = 2 => CTPT C2H4O2có 2đồng phân ( 1 axit: CH3COOH , 1 este: HCOOCH3)

Ở đây học sinh nhầm: Đơn chức là 1 oxi chứ không nghĩ đơn chức là 1 nhóm chức.

▬ “Đa chức” : Hợp chất có từ 2 hay nhiều nhóm chức giống nhau trong phân tử

Ví dụ 2: Số CTCT của ancol đa chức ứng với công thức C3H8Oxlà

Gợi ý: Theo điều kiện tồn tại ancol, theo đề bài thì => 2 x 3

x = 2 => CTPT C3H8O2có 2đồng phân ancol đa chức

x = 3 => CTPT C3H8O3có 1đồng phân ancol đa chức => Chọn B.

▬ “Tạp chức” : Hợp chất có 2 hay nhiều loại nhóm chức khác nhau

▬ “Một loạinhóm chức” : Hợp chất có thể là đơn chức hoặc đa chức

Ví dụ 3: (A) là hợp chất có công thức C3H8Ox Biết A tác dụng được với Na và chỉ chứa một loại nhóm chức trong phân tử Số CTCTcủa A là

Gợi ý: Theo đề bài thì A là ancol với 1 x 3 => Chọn D.

HO-CH2-CH2-CH3, CH3-CH(OH)-CH3

HO-CH2- CH(OH)-CH3, HO-CH2-CH2-CH2-OH , CH2(OH)-CH(OH)-CH2(OH)

I.7 Các bước đề viết đồng phân cấu tạo

▬ Bước 1: Phải tính nhẩm nhanh số liên kết (liên tưởng tới số vòng no)

▬ Bước 2: Viết dạng mạch C , điền đúng số liên kết vào mạch C

▬ Bước 3: Bố trí nhóm chức vào mạch C

▬ Bước 4: Điền H vào sao cho đúng hóa trị của C

Với hình thức thi trắc nghiệm hiện nay, không nhất thiết phải tiến hành theo trình tự các bước nhưtrên, mà ta cần để ý một số vấn đề kinh nghiệm sau:

 Với mạch C ta bắt đầu mạch thẳng  mạch nhánh (1 nhánh  2 nhánh ….)

 Với liên kết trong gốc hiđrocacbon ta dùng mũitên cho nó chạy vào các liên kết từ đầu mạch đến vị trí đối xứng thì dừng lại

 Với mạch vòng ta bắt đầu từ vòng to  vòng nhỏ, không nhánh  có nhánh

 Với nhóm chức hóa trị I ta cho nó chạy vào các nguyên tử sao cho đúng hóa trị

 Với nhóm chức hóa trị II ta cho nó chạy vào giửa các liên kết C-C trên mạch C

 Với nhĩm chức hĩa trị III ta viết đủ ba C , các C cịn lại cho chạy vào mạch C.

 Nếu cĩ 2 nhĩm chức thì cố định một nhĩm trên mổi mạch và cho nhĩm kia chạy

Ví dụ 1: Cĩ bao nhiêu đồng phân cấu tạo ứng với cơng thức C5H10

Gợi ý: C5H10cĩ a = 1 => C5H10 cĩ 1mạch hở hoặc cĩ 1 vịng no

Nếu mạch hở (anken) ta làm nhưsau:

C - C - C - C - C C - C - C - C

C

C - C - C C C

Đã đủ hóa trị C Pi

=> cĩ 5đồng phân mạch hở Nếu mạch vịng: (xicloankan):

I.8 Tính chất hĩa học đặc trưng của nhĩm chức.

Cần nắm kỹ tính chất các nhĩm chức sau: – OH; –O– ; – CH=O; – CO– ; –COOH ; – COO-R’ ; – NH2; -Cl ; –CCH ; –CO–NH– (peptit) ; R-NH3(hợp chất ion)

1 hchc (A) + Na H2

Muối => A phải có H linh động Vậy A là: - OH (ancol ; phenol )- COOH (axit , tạp chức )

2 hchc (A) +dd.NaOH => A phải có các nhóm chức sau:

(to, to) Sản phẩm

+ +

- OH (phenol); R-X (dẫn xuất halogen)

- COOH (axit , tạp chức )

- COO-R' (este) , ( to)

- CO - NH - (hợp chất có lk peptit ) ( to)

- NH4/ R-NH3(hợp chất ion) ( to)

3 hchc (A)+ddAgNO3/NH3 =>A phảicó nhóm-CH=O VậyAlà:

to

Sản phẩm - CH=O (anđehit)- HCOOH(axitfomic)

- HCOO-R' (este của axitfomic)

- HCOONH4, HCOONa(muốicủa HCOOH)

- glucozơ, fructozơ, mantozơ

Ag +ddAgNO3/NH3 Sản phẩm

Đểý: nếu hchc (A) Acó nhóm-CH=O như (3)Alà ankin đầu mạch (HC CH; R-(C CH)

x

=>

4 hchc (A) +Cu(OH)2 / OH- => A phải có nhóm -CH=O như (3)

to

Sản phẩm

Cu2O

5 hchc (A) +Cu(OH)2 Sản phẩm=> A phải có:

Để ý: - nếu A có nhiều nhóm -OH cạnh nhau => sẽ tạo phức màu xanh lam

(ngay ở đkt)

- nhiều nhóm OH cạnh nhau: (C2H4(OH)2, C3H5(OH)3,

, glucozơ, fructozơ, mantzơ,sacarozơ )

- có nhóm axit (-COOH)

- có chứa từ 2 liên kết peptit trở lên (pứ màu biure)

- nếu A có nhóm -COOH sẽ hoà tan Cu(OH)2tạo dd màu xanh ( do ion Cu2+hiđrat hóa )

- nếu A có từ 2 lk peptit trở lên sẽ tạo phức màu tím (tripeptit, polipeptit , protein )

6 hchc (A)

=> A phải có:

+dd Br2(nước brom) có nhạt màu ddBr2

(đkt)

- liên kết pi ở gốc HCkém bền (anken, ankađien, ankin, h/c khong no:CH2=CH-COOH

- có nhóm chức - CH=O như ở (3) (trừ fructozơ)

- có cấutạo đặc biệt: , OH , NH2

Để ý: một số chất bền cĩ thể làm mất màu Br2khan khi cĩ xt thích hợp (CxHy,benzen, hợp chất cacbonyl cĩ H, axit cĩ H

7 hchc (A) +H2(Ni, to) Sảnphẩmcộng =>A phải có liên kết pi (trừ lk pi trong -COOH; -COO-R' )

II Giải Quyết Vấn Đề Đồng Phân:

II.1 Phân tích giải quyết một số bài tập đồng phân cơbản

II.1.a Số lượng chất đồng phân và hĩa trị của các nguyên tố lạ

Ví dụa.1: Xác định số đồng phân cấu tạo của các chất ứng với CTPTlần lượt là C4H10;

C4H9Cl ; C4H10O ; C4H11N và rút ra nhận xét ?

Hướng giải quyết:

Với: C4H10(0) => chỉ cĩ đồng phân mạch C (mạch hở) (cĩ 2 đồng phân)

C - C - C - C và C - C - C

C

Với: C4H9Cl (0+1Cl) => cĩ đồng phân mạch C và vị trí nhĩm chức (4 đp)

C - C - C - C

C - C - C C

- Cl

"Cách tìm số đồng phân hợp chất chứa nhóm chức hóa trị I"

Với: C4H10O (0+ 1 O) => cĩ đồng phân mạch C, vị trí nhĩm chức, loại chức (7đp)

C - C - C - C

C - C - C C

C

O

-"N hóm chư ùc hóa trị II "

Với: C4H11N (0+ 1 N) => cĩ đồng phân mạch C, vị trí nhĩm chức và bậc amin

C - C - C - C

C - C - C C

- NH2 C C C C

C C C C

-NH- C - N - C

Nhận xét: Với cùng số C, cùng số  thì số lượng đồng phân tỉ lệ thuận với hĩa trị của nguyên tố lạ ! Tức là số đồng phân hợp chất chứa N > O > Cl

Ví dụ a.2: C14 M253 ĐHA 2010: Trong số các chất: C3H8, C3H7Cl, C3H8O và C3H9N; chất

cĩ nhiều đồng phân cấu tạo nhất là

A C3H9N B C3H7Cl C C3H8O D C3H8

Ví dụ a.3: Cho các cơng thức phân tử sau : C3H7Cl , C3H8O và C3H9N Hãy cho biết sự sắp xếp nào sau đây theo chiều tăng dần số lượng đồng phân ứng với các cơng thức phân tử đĩ

A C3H7Cl < C3H8O < C3H9N B C3H8O < C3H9N < C3H7Cl

C C3H8O < C3H7Cl < C3H9N D C3H7Cl < C3H9N < C3H8O

 Ví d ụ a.2 và a.3 bạn đọc tự giải quyết !

Ví dụ a.4: Cĩ bao nhiêu Ankin cĩ CTPT C6H10 tác dụng với AgNO3/NH3

Hướng giải quyết: Theo đề => ankin C6H10(2) cần tìm phải cĩ nhĩm –CCH

C - C - C - C

C - C - C

C

-C CH

=>Đáp án C, học sinh lúng túng khi viết đp mạch C

Ví dụ a.5: (A) là hợp chất đơn chức cĩ cơng thức C5H10O2 Cĩ bao nhiêu đồng phân cấu tạo của A tham gia được phản ứng tráng gương ?

Hướng giải quyết: C5H10O2cĩ a = 1, 2 oxi , mà Ađơn chức => A là axit hoặc este, vì A

cĩ phản ứng trang gương => A là este của axit formit (HCOO-R’)

C - C - C - C

C - C - C C

H

COO-=> Chọn đáp án B,học sinh lúng túng khi viết đp mạch C

Ví dụ a.6: (A) là hiđrocacbon cĩ cơng thức C5H10 Cĩ bao nhiêu đồng phân cấu tạo của

A làm nhạt màu dung dịch brom ở điều kiện thường ?

Hướng giải quyết: C5H10 cĩ a = 1 => A cĩ 1  hay 1 vịng no Mà A làm mất màu dung

dịch brom => A là anken hay dẫn xuất của xiclopropan (vịng ba cạnh)

Anken:

C - C - C - C - C C - C - C - C

C C

Đã đủ hóa trị C Pi

=> cĩ 5 anken Vịng ba cạnh:

C C => cĩ 3đồng phân chức vịng ba cạnh => Chọn đáp án D

Ở đây học sinh quên trường hợp vịng 3 cạnh ! => chọn đáp án A

Ví dụ a.7: (A) là dẫn xuất của benzen cĩ cơng thức C8H10O Gọi a là tổng số đồng phân cấu tạo của A ; b là tổng số đồng phân cấu tạo của A tác dụng được với Na nhưng khơng tác dụng được với NaOH ; c là tổng số đồng phân cấu tạo của A phản ứng được với NaOH ; d là tổng số đồng phân cấu tạo của A khơng tác dụng được với Na và NaOH Vậy tổng a+b+c+d là

Hướng giải quyết:C8H10Ocĩ a = 4, 1oxi A là dẫn xuất của benzen (3+1vịng = 4)

=> Oxi khơng thể mang liên kết pi => nĩ ở nhĩm –OH hoặc ete (-O-)

(A) tác dụng được với NaOH => A là phenol ( c = 3 hay 10 ? )

C - C

- OH

và

C

C

- OH

h/s chọn 3 là sai lầm ! vì cịn vịng cĩ 2 nhánh => cĩ 10 đồng phân + NaOH (A) tác dụng được với Na mà khồng phản ứng với NaOH => A là ancol thơm

C - C

- OH

Và

- CH2-O H C

=> b = 5 h/s thường chọn 2 (A) khơng tác dụng được với Na và khồng phản ứng với NaOH => A là ete

-

O-C - O-C

và

C

C

-

O-=> d = 5 Tĩm lại A cĩ 5 ete , 5 ancol thơm , 10 phenol Vậy chọn đáp án D

Ví dụ a.8: Cĩ bao nhiêu đồng phân cấu tạo ứng với cơng thức phân tử C4H8O

Hướng giải quyết: C4H8O cĩ a =1 => cĩ mạch hở hay cĩ 1 vịng no

 Nếu C4H8Oở dạng mạch hở, 1+ 1oxi cĩ các trường hợp sau:

TH1: Anđehit no, đơn chức mạch hở (2 đồng phân) (cĩ phản ứng tráng gương)

TH2: Xeton no,đơn chức mạch hở (1 đồng phân)

TH3: Ancol khơng no 1 piđơn chức (4 đồng phân) (cĩ phản ứng với Na)

TH4: Ete khơng no 1 piđơn chức (4 đồng phân)

TH5: Ancol mạch vịng no đơn chức (4 đồng phân) (cĩ phản ứng với Na)

TH6: Ete mạch vịng no đơn chức (4đồng phân)

Các đồng phân trên được xác định theo các sơđồ dưới đây

C - C - C - CH=O C C C - C -O

C - C - C - C

C - C - C

C

C - C - C - C

- OH C C C C

C

O-II.1.b.Tổng hợp “gây nhớ” cho học sinh vềPhân tử khối, Số C, Số đồng phân

Sau khi nghiên cứu cách viết đồng phân các chất chứa nhĩm chức hĩa trị I ; chứa nhĩm chức hĩa trị II , hĩa trị III ta cĩ thể tổng hợp số đồng phân của các dãy đồng đẳng như sau: (để ý quy luật biến đổi phân tử khối , số đồng phân C1C4và một số ngoại lệ C5)

CnH2n +2O(n >1)

R-OH

Số đp An co l no,

đ ơn ch ức, mạch hở

CH 4 O 1 đp

32

46

60

74

88

C2H6O 1 đp

C3H8O 2 đp

C4H1 0O 4 đ p

C 5 H 12O 8 đp

Rất ít thấy

ơ û đe à th i

CnH2 n+3N(n >1) -NH2 , -NH- ,

So á đp Amin n o,

đơn chức, mạch h ở

C H5N 1 đ p 31

45 59 73 87

C2H7N 2 đp

C3H9N 4 đp

C4H1 1N 8 đp

C 5 H 13N 17 đ p

R ất ít thấy

ơ û đ ề thi

-N-CnH2nO (n >1) R-CH=O

Số đp Anđehit no,

đơn chức, m ạch hở

CH2O 1 đ p 30

4 4 58 72 86

C2H4O 1 đp

C3H6O 1 đp

C4H8O 2 đp

C 5 H 1 0O 4 đp

R ất ít thấy

ở đ ề thi

CnH2nO2(n >1) R-COOH

Số đp Ax it no ,

đơn chức, m ạch hở

CH2O 1 đ p 46

60 74 88

10 2

C2H4O 1 đp

C3H6O 1 đp

C4H8O 2 đp

C 5 H 10O 4 đp

R ất ít thấy

ở đ ề thi

CnH2nO2(n > 2)

R-COO-R'

Số đp Este no,

đơn chức, mạch hở

C 1

60

74

88

102

C2H4O2 1 đp

C 3 H 6 O 2 2 đp

C 4 H 8 O 2 4 đp

C 5 H 10 O 2 9 đp

Rất ít thấy

ở đề thi

C n H 2n+1O 2 N (n > 2)

H 2 N-R-COOH

Số đp aminoaxit (1pi)

no, mạch hở

C 1

75 89 103

C2H5O2N 1 đp

C 3 H 7 O 2 N 2 đp

C 4 H 9 O 2 N 5 đp

R ất ít thấy

ở đề thi

CH 5 O 2 N 1 đp 63

77 91 105

C2H7O2N 2 đp

C 3 H 9 O 2 N 4 đp

C 4 H 11 O 2N 9 đp

R ất ít thấy

ở đề thi

CH 6 O 3 N 2 1 đp 46

60 74 88

C2H8O3N2 2 đp

C3H10O3N24 đp

C 4 H 8 O 3 N 2 8 đp

R ất ít thấy

ở đề thi

CnH2n+3O 2 N (n > 1)

R-C OONH3-R '

Số đp hợp chất ion

,no, mạch hở

C n H 2n+ 4O 3 N 2 (n > 1) R-NH 3 NO 3

Số đp hợp chất ion

(3O,2N) no, m.hở

C5H11O2N 12 đp

Nhận xét:

Lấy M (CH4O) = 16+16 = 32 là chuẫn => các đồng đẳng liên tiếp thì + 14 đvC

M (aminđơn, no, hở) = M (ancol) - 1

M (anđehit / xeton đơn, no hở) = M (ancol) - 2 (vì cĩ 1 pi nên mất 2H )

M (axit / esteđơn, no hởCn) = M (ancolđơn, no, hở Cn+1)

Đối với hợp chất chứa N CxHyO 2 N thì lấy M = 75 là chuẫn (Glyxin)

 Số đồng phân các chất đồng đẳng dường nhưbiến đổi có tính qui luật từ C1 C5(chỉ

có một số ít ngoại lệ) Qui luật là: “ Khi có xuất hiện đồng phân thì ta lấy số đồng phân đó

nhân 2 thì được số đồng phân của chất tiếp theo”

Ngoại lệ: (có 3 ngoại lệ)

Số đp amin C5= số đp amin C4x 2 – 1 = 17

Số đp este C5= số đp este C4x 2 + 1 = 9

Dãy aminoaxit và dãy hợp chất ion (O2 N) bắt đầu C4 đã có ngoại lệ vì có nhiều nhóm chức nên phức tạp hơn Số đp C4= số đp C3x 2 + 1 (không xét C5, đề thi cũng né)

II.2 Phân tích giải quyết một số bài tập đồng phân trong đề thi tuyển sinh

Ví dụ 1: C6 M263 ĐHA 2008: Số đồng phân este ứng với công thức phân tử C4H8O2là

Gợi ý: Este C4H8O2có a = 1 => có 4đp (đã thuộc ở bảng tổng hợp) => chọn C

Ví dụ 2: C29 M231 CĐA 2007 Số hợp chất đơn chức, đồng phân cấu tạo của nhau có cùng công thức phân tử C4H8O2,đều tác dụng được với dung dịch NaOH là

Gợi ý: C4H8O2 có a = 1, đơn chức, mạch hở , phản ứng với NaOH => nó là axit hoặc este: Vậy có 2 axit C4+ 4 este C4=> chọn C

Ví dụ 3: C30 M182 CĐA 2009: Số hợp chất là đồng phân cấu tạo, có cùng công thức phân tử

C4H8O2, tác dụng được với dung dịch NaOH nhưng không tác dụng được với Na là

Gợi ý: C4H8O2có a = 1 , 2O , không tác dụng với Na, nhưng tác dụng được với NaOH

=> nó không là axit, ancol mà C4H8O2là este đơn chức no, mạch hở (không thể có mạch vòng) Vậy có 4 este C4=> chọn C

Ví dụ 4: C32 M174 ĐHB 2010: Tổng số hợp chất hữu cơno, đơn chức, mạch hở, có cùng công thức phân tử C5H10O2, phản ứng được với dung dịch NaOH nhưng không có phản ứng tráng bạc là

Gợi ý: Theo đề thì => C5H10O2( a = 1, 2O) là axit hoặc este trừ este của axit formic Vậy có 4 axtit C4+ 9 este C5 – 4 este HCOO-R’ ( nhưVí dụ a.5 / II.1a) = 9

=> Chọn D

Ví dụ 5: C18 M253 ĐHA 2010: Tổng số chất hữu cơ mạch hở, có cùng công thức phân tử

C2H4O2là

Gợi ý: C2H4O2có a = 1, 2O, C2. NhưVí dụ 5 / I.5.b => các trường hợp sau

C2H4O2là axit C2có 1 đp

C2H4O2là este C2có 1đp

C2H4O2là anđehit + ancol có 1 đp Học sinh quyên trường hợp này => chọn B (sai)

Không có các trường hợp khác Vậy chọn D

Ví dụ 6: C20 M268 CĐA 2010: Ứng với công thức phân tử C3H6O có bao nhiêu hợp chất mạch

hở bền khi tác dụng với khí H2(xúc tác Ni, to) sinh ra ancol ?

Gợi ý: NhưVí dụ 4 / I.5.b Ta dể dàng => C3H6O là anđehit, xeton và ancol không no

=> chọn A

Ví dụ 7: C18 M175 ĐHA 2009: Cho 10 gam aminđơn chức X phản ứng hoàn toàn với HCl (dư), thuđược 15 gam muối Số đồng phân cấu tạo của X là

Gợi ý: Ta có Mamin đơn=

5 , 36

10 15

10

 = 73 Amin = 73 là C4H11N có 8 đp => chọn B