Bài 23. Phản ứng hữu cơ

PHÂN LOẠI PHẢN ỨNG HỮU CƠ Có nhiều phương pháp phân loại phản ứng như: - Theo sự phân cắt liên kết - Theo hướng phản ứng - Theo giai đoạn quyết định tốc độ phản ứng - Theo bản chất tác n

Các loại phản ứng trong hóa hữu cơ

I PHÂN LOẠI PHẢN ỨNG HỮU CƠ

Có nhiều phương pháp phân loại phản ứng như:

- Theo sự phân cắt liên kết

- Theo hướng phản ứng

- Theo giai đoạn quyết định tốc độ phản ứng

- Theo bản chất tác nhân phản ứng

1 Phản ứng thế: (Substitution)

Là phản ứng trong đó một nguyên tử hay một nhóm nguyên tử trong phân tử được thay thế bằng nguyên tử hay nhóm nguyên tử khác.

Tổng quát: R-X + Y → R-Y + A

X: nhóm bị thế Y: nhóm thế

Một số phản ứng thế thông dụng: halogen hóa, nitro hóa,

sulfonic hóa, alkyl hóa, aryl hóa, acyl hóa.

Vd:

CH3–H + Cl–Cl  CH3–Cl + HCl

I PHÂN LOẠI PHẢN ỨNG HỮU CƠ

2 Phản ứng cộng hợp: (Addition)

Là phản ứng trong đó hai phân tử (hoặc ion) kết hợp với

nhau thành một phân tử (ion) mới.

- Thường xảy ra các hợp chất có nối đôi, nối ba

- Phản ứng xảy ra có sự thay đổi trạng thái lai hóa của

R R R

C H 2

- X

-c h u y e ån v ò C

R R

C H 2 R

I PHÂN LOẠI PHẢN ỨNG HỮU CƠ

A., B. các gốc tự do, tham gia phản ứng theo cơ chế gốc.

PHÂN TRUNG GIAN KÉM BỀN CỦA PHẢN ỨNG

 Tác nhân ái điện tử (tác nhân electrophin): mang điện tích +

H+ Cl+ NO2+ R+ acid Lewis

cặp e tự do

OH- Cl- -NH2 R-OH base Lewis

Br R

III CHẤT ELECTROPHIN VÀ CHẤT NUCLEOPHIN

Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ,

nồng độ, chất xúc tác,… năng lượng hoạt hóa.

mA + nB + … n’A + m’B + …

III TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ NĂNG LƯỢNG HOẠT HÓA

Phản ứng tỏa nhiệt

Phản ứng xảy ra một giai đoạn.

Trạng thái chuyển tiếp giữa chất phản ứng và tác nhân ái nhân Y-

-đây là giai đoạn quyết định tốc độ phản ứng

-H

H O

H H

C l +

-IV CƠ CHẾ PHẢN ỨNG

Cơ chế SN 2

Cơ chế SN1:

Phương trình tốc độ phản ứng phụ thuộc nồng độ của chất phản

ứng

Phản ứng xảy ra 2 giai đoạn

Giai đoạn tạo carbocation R+ là giai đoạn chậm quyết định tốc độ

phản ứng

Ví dụ: HO- + (CH3)3C-Br → (CH3)3C-OH + Br

-Phương trình tốc độ phản ứng  = k [(CH3)3-Br]

Giai đoạn chậm: (CH3)3C-Br → (CH3)3C+ + Br

-Giai đoạn nhanh: (CH3)3C+ + HO- → (CH3)3-OH

Phản ứng theo cơ chế SN1 có sự racemic hóa

Cơ chế S N1 :

* Trong R-X, nếu X gắn trực tiếp vào C bậc nhất RCH2-X thì phản

ứng xảy ra chủ yếu theo SN2

* Trong R-X, nếu X gắn trực tiếp vào C bậc ba R3C-X thì phản ứng xảy ra chủ yếu theo SN1

* Trong R-X, nếu X gắn trực tiếp vào C bậc hai R2CH-X thì phản

ứng xảy ra theo SN1 hay SN2 tùy thuộc vào cấu trúc hoặc dung môi

* Dung môi ảnh hưởng đến cơ chế phản ứng

- DM phân cực → ưu tiên theo SN1

- DM không/ít phân cực → ưu tiên theo SN2.Yếu tố ảnh hưởng :

Phản ứng ester hóa

Nếu trên nhân thơm có mang nhóm thế rút điện tử như –NO2 ở vị trí ortohay para thì phản ứng xảy ra dễ dàng

b Phản ứng thế ái điện tử S E :

- Chủ yếu xảy ra ở các hydrocarbon thơm và dị vòng thơm.

- Tác nhân ái điện tử Y + là những tác nhân có orbital trống như

các ion dương ( + NO 2 , Br + ) hoặc những hợp chất có orbital chưa

chất đầy (SO 3 , CO 2 ).

Phản ứng thế ái điện tử xảy ra nhiều giai đoạn:

- Giai đoạn tương tác giữa E + và Ar-H để tạo phức .

- Giai đoạn chuyển từ phức  sang phức .

- Giai đoạn tạo sản phẩm cuối cùng.

Phản ứng Brom hóa

para H2SO4

CH3, C2H5 ,C3H7 + I , siêu liên hợp NH2, NR2 , NHCOR , _O -, OH , OCH3 ,OR , OCOR - I ,+ C

F , Cl , Br , I

Nhân thơm mang nhĩm thế lọai I

+

acid m-Bromobenzoic Br2

Dó hiệu ứùng electron

X là những nhóm thế giảm hoạt

X

Nhân thơm mang nhĩm thế lọai II

c Phản ứng thế gốc tự do SR:

Phản ứng thế theo gốc tự do là phản ứng dây chuyền có 3 giai

đoạn

- Giai đoạn khơi mào

- Giai đoạn phát triển mạch và tạo sản phẩm

- Tắt mạch và kết thúc phản ứng:

R. + R. → R-R

Cl.+ Cl. → Cl-Cl

- Phản ứng ở thể khí

- có xúc tác ánh sáng hay peroxyd

2 Phản ứng cộng hợp: (Addition)

a Phản ứng cộng hợp ái điện tử AE:

Hợp chất có liên kết đôi, ba Qua các giai đoạn:

- Giai đoạn tạo tác nhân ái điện tử E+ (từ E-Y)

- Tương tác của E+ với chất phản ứng tạo carbocation

R+

- Tương tác giữa carbocation R+ và Y- tạo sản phẩm.

* Giai đoạn chậm quyết định tốc độ phản ứng là giai đoạn

E+ tương tác với chất phản ứng.

Dung môi và cấu tạo phân tử E-Y ảnh hưởng đến quyết định sự hình thành tác nhân ái điện tử E+.

www.themegallery.com

Cộng hợp trên nối đôi liên hợp

b Phản ứng cộng hợp ái nhân AN:

- thường xảy ra giữa tác nhân ái nhân Y- với các hợp chất có nối đôi C=O, C=N

Các giai đoạn của phản ứng:

- Tác nhân Y- tấn công vào trung tâm mang điện tích dương trên C của nhóm carbonyl (C=O ↔ +C-O-) tạo thành ion mang điện tích âm trên O

Ion âm sẽ kết hợp với ion dương (H+) tạo sản phẩm cuối cùng

www.themegallery.com

Điện tích dương trên nguyên tử C càng lớn thì khả

CH3CH=CH2 + HBr CH3CH2_CH2Brperoxyd

Cơ chế phản ứng (Qui tắc Kharasch)

+ C 2 H 5 O H

Cơ chế E 2

b Tách loại E1:

Các giai đoạn:

- Chất phản ứng tạo carbocation R+ là giai đoạn chậm

- Tách H+ và tạo nối đôi là giai đoạn nhanh

Cơ chế E 1