tổng hợp hóa hữu cơ ứng dụng

Một số khái niệm cơ bản trong tổng hợp hữu cơ Phương pháp cô lập hợp chất hữu cơ Phương pháp đưa nhóm chức vào phân tử hợp chất hữu cơ và sự chuyển hóa giữa các nhóm chức Phương pháp

Trang 1

ThS Nguyễn Thị Ngọc Lan

Trang 2

• Nguyễn Minh Thảo, Tổng hợp hữu cơ, NXB DHQG Hà Nội, 2001

• Phan Đình Châu, Các quá trình cơ bản tổng hợp hữu cơ, NXB KHKT,

2003

• Ngô Thị Thuận, Thực tập hóa hữu cơ, NXB DHQG Hà Nội, 2002

• Hoàng Trọng Yêm, Hóa học hữu cơ, Tập 1, NXB Khoa học và kỹ thuật,

1999

• Ngô Thị Thuận Hóa học hữu cơ, phần bài tập, NXB DHQG Hà Nội, 2001

• Phan Thanh Sơn Nam, Bài tập hóa hữu cơ, NXB DHQG TP HCM, 2010

• Nguyễn Kim Phi Phụng, Hóa hữu cơ Bài tập – Bài giải, NXB DHQG TP HCM, 2006

Trang 3

• Báo cáo seminar (30%)

Gồm 15 nhóm, mỗi nhóm 8-9 sinh viên, mỗi buổi 3 nhóm báo cáo, mỗi nhóm thuyết trình sẽ có 2 nhóm phản biện, thời gian trình bày và trả lời câu hỏi là 15 phút

• Thi cuối kỳ (70%): tự luận, đề mở

Trang 8

Hợp chất hữu cơ

Tổng hợp

Tự nhiên

Chất tạo mùi

Chất kháng khuẩn Chất tạo màu

Chất chống oxi hóa Chất nhũ hóa

Chất kháng viêm

Chất bảo quản Chất tẩy màu Chất định hương

Chất điều vị

Trang 9

Đưa nhóm chức

Chuyển hóa nhóm

chức Tạo liên kết C-C

Hợp chất hữu cơ Chất nền

Trang 12

Một số khái niệm cơ bản trong tổng hợp hữu cơ

Phương pháp cô lập hợp chất hữu cơ

Phương pháp đưa nhóm chức vào phân tử hợp chất

hữu cơ và sự chuyển hóa giữa các nhóm chức

Phương pháp tạo liên kết carbon – carbon

Tổng hợp hữu cơ trên cơ sở phản ứng oxi hóa – khử

Bảo vệ nhóm chức trong tổng hợp hữu cơ

Trang 13

1.1 Nguyên lý cơ bản của thuyết điện tử

Trang 14

Biến đổi của lớp điện tử ngoài

cùng  Biến đổi hóa học của

nguyên tử

Quy tắc “bát tử”: Khi lớp ngoài cùng đã đủ 8 điện tử (trừ hydro) thì không xảy ra phản ứng nữa

Trang 15

1.2 Các loại liên kết hóa học

Trang 16

1.2 Các loại liên kết hóa học





Trang 17

1.3 Hiệu ứng hóa học

1.3.1 Hiệu ứng cảm ứng (I)

H - H H  Cl H - Cl - Hiệu ứng I là sự dịch chuyển điện tử của các liên kết 

do các nguyên tử trong phân tử có độ âm điện khác nhau

Trang 18

1.3 Hiệu ứng hóa học và ảnh hưởng

Trang 19

C < N < O < F I < Br < Cl < F

- Các nhóm alkyl luôn có hiệu ứng +I và tăng theo bậc của C

CH3 < CH3CH2 < CH(CH3)2 < C(CH3)3

Trang 20

1.3.2 Hiệu ứng liên hợp (C)

Hiệu ứng liên hợp là sự dịch chuyển đôi điện tử của liên kết  do ảnh hưởng của nguyên tử hay nhóm nguyên tử trong hệ liên hợp Do đó, hiệu ứng liên hợp chỉ xảy ra khi phân tử có chứa liên kết kép (nối đôi, nối ba) và thể hiện khi tham gia phản ứng

Trang 21

Trang 22

1.3.2 Hiệu ứng liên hợp (C)

• Các ion mang điện tích âm có +C mạnh hơn các nguyên tử trung hòa

• Trong cùng một chu kỳ: +C giảm từ trái qua phải

• Trong cũng một phân nhóm chính: +C giảm từ trên xuống dưới

Trang 23

Trang 24

1.3.3 Ảnh hưởng của hiệu ứng hóa học

Trang 25

Trang 26

Trang 27

Trang 29

Đối với nhóm thế loại I : N(CH3)3 > NH2 > OH > OCH3 > NHOCOCH3 > OCOCH3 > CH3 > halogen > C6H5 > C6H4CH2-COOH > -CH=CH-COOH

Đối với nhóm thế loại II : N + (CH3)3 > NO2 > CN > SO3H > CHO > COCH3

+

Trang 30

Trang 31

1.4 Phân loại và cơ chế các loại phản ứng

Trang 32

Trang 33

Trang 34

- Tác nhân thân hạch (nucleophile): nhóm có khả năng cho điện tử (ion âm, có cặp điện tử tự do như

NR3, H2O,…)  Phản ứng thân hạch

Trang 35

1.4.1 Phân loại phản ứng

 Dựa theo bậc phản ứng (số phân tử tham gia vào giai đoạn quyết định của phản ứng)

- Phản ứng đơn phân tử

- Phản ứng nhị hoặc đa phân tử

 Dựa theo số bước của phản ứng

- Phản ứng một bước

- Phản ứng hai bước

- Phản ứng nhiều bước

Trang 36

E1, E2

Trang 37

1.4.1 Cơ chế một số loại phản ứng

 Phản ứng cộng

a) Phản ứng cộng thân điện tử (A E )

Phản ứng cộng vào nối đôi của hydrocarbon không

no (alkene, alkyne) với các hợp chất như halogen (X2), HX, H2O, HOX,…

Xúc tác sử dụng là các acid Lewis (AlCl3, BF3,…)

và dung môi phân cực

Trang 38

Trang 39

Phản ứng cộng

a) Phản ứng cộng thân điện tử (A E ) 

Trang 41

Các yếu tố ảnh hưởng

• Các nhóm thế như allyl, phenyl nếu có khả năng cho +C với carbocation  bền hóa carbocation  thuận lợi cho AE

Trang 42

Trang 43

Trang 44

 Phản ứng cộng

b) Phản ứng cộng thân hạch (AN )

Trang 45

• Nhóm thế đẩy điện tử làm giảm khả năng phản ứng

• Nhóm rút điện tử làm tăng khả năng phản ứng

Trang 46

Trang 47

 Phản ứng thế

a) Phản ứng thế thân điện tử (SE ) 

Trang 48

Phản ứng thế

a) Phản ứng thế thân điện tử (SE )

Trang 49

a) Phản ứng thế thân điện tử (SE )

Trang 51

b) Phản ứng thế thân hạch (SN )

Phản ứng thay thế nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử

X liên kết với carbon bằng nhóm thân hạch Nu

R-X + Nu-  R-Nu + X-

Nu = Cl-, Br-, OH-, RO-, CN-, H2O, ROH,NH3,…

X = -Cl, -Br, -SO3H, H2O+, N+R3,…

Trang 52

b) Phản ứng thế thân hạch (S N )

Phản ứng thế thân hạch đơn phân tử SN1 

Phản ứng thường xảy ra khi chất nền là các alkyl halide bậc ba

Trang 53

b) Phản ứng thế thân hạch (S N )

Phản ứng thế thân hạch lưỡng phân tử SN2 

Phản ứng thường xảy ra khi chất nền là các alkyl halide bậc một hoặc bậc 2

Trang 54

R-X + OH -  R-OH + X - Thủy phân

R-X + R’O -  R-OR’ + X - Williamson

R-X + R’COO -  R’COOR + X - Ester

R-X + NH2R’  R-NHR’ + HX Alkyl hóa amin

Trang 55

Nhóm xuất tốt (base yếu) Nhóm xuất yếu (base mạnh)

Dung môi phân cực có

proton (rượu, nước,…)

Dung môi phân cực không

có proton (acetone, DMSO,…)

Trang 58

 Phản ứng tách

Phản ứng tách là phản ứng loại phân tử ban đầu bằng một hay nhiều phân tử có phân tử lượng nhỏ hơn và tạo ra một phân tử mới chứa một hoặc nhiều nối đôi

Nhóm tách cùng Hβ:-OH, -OR, -X, -N+R3, O+H2,…

Trang 59

 Phản ứng tách

- Phản ứng tách loại đơn phân tử E1

- Phản ứng tách loại lưỡng phân tử E2

Trang 60

Định dạng
Số trang	61
Dung lượng	2,75 MB