Hóa học hữu cơ tập 1

Tìht Liuyt Lewis.. CÔNG THỨC NGUYÊN CÔNG THỨC TỈ LỆ.. CÔ3NNG THỨC PHÂN TỬ1... Phản ứng hùu ca sẽ diễn ra theo chiều hướng tạo ra hợp ch ất trung gian hay trạn g thái chuyến tiếp bên...

IKUÒNG DẠI HỌC s ư PHẠM-ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

o ổ OÌNH RÂNG - NGUYỄN n ổ (CHỦ BÊN)

CAO HOÀNG THÚY - PHẠM VẢN THƯỞÍtó

HÓA HỌC HỮU Cữ

TÂ P I

NHÀ XUẨT BẢN ĐẠỈ HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI -1997

Chiu trácit nhiỂm x u ấ t bản:

G iám đổc N guyển Vàn Thỏa Tổng bién tộp N g h iêm Dinh Vỳ

Sgự ờ i nhân xéí:

GS.TS D ậ n g N h ư Tại PGS P T S N g u y ễ n Vồn Tbng PGS P T S Thái D o ân T i n h

C H Ư O N G I ĐẠI C Ư O N G

§1 Mở ĐAU

I LƯỢC SỬ

t ỉ o á học hữu Cd là gi ? Đó là c â u hỏi g á n liền với lịch

s ử p h ã t t r i ế n lâu dài của nó X ưa k iâ , người t a khỏng phÂn bì^L c b á t vổ cơ và c h á t h ừ u cơ, m ặ c d ù t ù thòi cổ dại Dgười

t a đỉì b iế t d ù n g và 8á n x u â t m ộ t sỗ c h á t hữu cơ 4200 n ã m trư ở o dây, người Ấn Dộ đ ỗ biết láy đư ờng tù mía, đ ã biếl lfty c h à m tù cây chàm ; người Aỉ Cập b i ế t láy tin h d â u thdm Người t a c ũ D g biết cho l^n ĩiien n ư ớ c n g ọ t th à n h rượu v à

tữi nfim -900, lìgưòỉ ta đ á biết c á t rư ợu.

N b u n g sự p h á t t r i ể n c ủ a h ó a học h ữ u cd b á t đ á u từ t h ế

kỉ XV) 1, khi các hợp chỉtt láy t ù cAy cđi và động v ậ t được

đ u a vào ngh iè n cứu b^n c ạ n h các c h ă t vô cơ Dến giữa t h €

ki X V IH , tréo Cờ sở p h ầ n ứ n g đ d t c h á y , n g ư ò i ta x á c đ ịn h

ĩ 4 n g c ả c hợ p c h ấ t t ả c h d ư ợ c t ừ đ ộ n g v ậ t v à t h ự c v ậ t c ó

c^cboTì v à h ìđ r ô , nitci v à oxi I V ê n Cd 9d dó> viêc x ử lí k h o a

hc>r t h ư c sư cảc ván đ ê h ò a học b á t đ đ u Trước h ế t nguờì

t a phAn t i c h c á c n x i i t á c h đ ư ợ c l ừ t h ự c vẠl và Oộu^ vẠt

n b ư a x i t oxalic, axU lactic, a x i t ta c t r í c ^ a x i t xitric a x ỉi béo

tù tnờ (Senlo (Scho€ỉle) và m ộ t s6 ngư ời khác) Kết q u ả cho

thiáy, các chát vô co có t h ê m m ô t h ọ h à n g về m á t h ổ a học

là C Á C c h á t h ử u cơ c ó x ư á t x ứ t ử t h ự c v ậ t v à đ ộ n g vật^

đổ^ng thời cũng thăy tin h c h ã t h ổ a h ọ c r á t khác c ủ a c h ú n g

S ự h i ế u biết đổ q u a thời g i a n càDg rõ sự khác n h a u * c c ủ a các hợp c h đ t h ữ u cơ và vô cơ Khải niệm hóa học h ử u i cơ

do Beczeliuyt (Bezelius) d é KìiHí n ã m 1807 ô n g coi cơ t t h ể sỉnh v ậ t lầ xư ởng h d a học, d t r o n g đõ có bộ p h ậ n rinỏỏDg

t h à n h công t r o n g việc t ổ n g hợp u r e (H2N - C O ' N H2) từ

a m ô n i x i a n a t (H4NOCN) S a u đó, h à n g loạt cổng tr i n h tư tỉơ jn g

tự được cô n g bố và đặc b iệ t Dgười ta dả t ổ n g hợp dượcc cầ rfhững c h á t hửu c o k h ổn g t á c h d ư ợ c tr o n g thiốD nhi(^D { i))ếĐ

giữ a t h ế kỉ XIX» người t a k h ẩ n g đ ịn h 'rà n g , cacbon là t h ^ à i n h

phẩn cơ bàn của m ột bợp c h ấ t hừu Cd và di đếD đÌDh DgKhiia:

H oà h ừ u cơ là học th u y ế t vè hỏa học c ủ a các hop cchkát của cacbon

D ẽn thời kỉ txày, v á n d ễ cáu t r ú c các hợp c h ấ t đả điỉư/ợc

đ ặ t ra T h u y ế t gỗc (1832), t h u y ế t kiếu (1 8 5 0 -1 8 6 0 ), thuu>yết

c a c b o n h d a trị 4 v à liê n kết với Dhau t h à n h m ạ c h cacbboon

(Kelule - 1859), cảch b iế u d ỉế n c á u t ạ o v à liên k ế t Cuppc* -

1860), đ ẽ n 1861, B u tlcro p đ â t ố n g k ế t lại t h à n h thuyểt f ccầKi

t ạ o hđa học các hợp c h ấ t b ữ u cơ T h u y ẽ t cđu tạ o hổa hỉọc

d& lĩim Bấng tổ hỉòti t ư ợ n g đAng đ ẳng v k <ỉtf^ng phAn {n>âc biệt hiện tư ợ n g đổng p h â n q u a a g học ịP axtơ - 1860), ihuu^yết

cáu t ạ o tứ diện c ủ a c a c b o n (ỉ/dben và Van Hop " I8^7M) hiện tư ợ n g đóng p h â n h in h h ọ c (Van Hop - 18VỈ) liổD qvutan

c h ặ t chẽ đẽn câu tno các h ợ p c h ặ t hửu cơ TrÔD Cỡ sò Dghhỉiổn cứu r á c dặc đ iế m c á u t ạ o c h u n g của các hợp c h á t hũu ỉca.

Tìht Liuyt (Lewis) Paolinh (Pauling), Ingon (Ingold), H u y c k e n

<hickel), N hex m eian o p (N esm ejanov) đ ă đ ư a th u y ế t cáu

tại hóa học ìé n mức hiện đại cao v à á p d ụ n g có k ế t q u ả

n mán vào ngh iê n cứu h ó a hữu cơ

3ự xâm n h ậ p c ủ a cơ hoc lư ợng t ử và tin học c ủ n g n h ư

c á phương p h á p v ật li hiện đại vào hóa học đã đ ư a h ổ a

h ọ hữu cơ lên mức p h á t t r i ể n cao ch ư a t ừ n g th ấ y d cuđi th> kỉ XX này

Sụ p h á t t r i ể n c ủ a hda học hửu cơ không n h ử n g có t ả c dộig trự c tiế p đến các n g à n h k i n h t ế liên q u a n tới h õ a hửi cơ m à còn cổ àn h hư ởng s â u s ả c đến các n g à n h h ố a sim, sinh học, nflng nghiộp, y học v à dược học , là m cho c:oi nguời ngày c à n g t h ố hiện rổ k h ả Dảng là m chủ t h i ê n

Lihên và bát n õ phục vụ ch o sự p h á t í T i ê n h ò a bÌDh c ủ a

loại

II DẶC ĐIỂM CỦA HÓA HỮU c o VÀ CHẤT HỬU c ơ

i o á học h ừ u cơ n h a n h c h ó n g trở t h à n h m ột n g à n h k h o a họ« n ê n g vỉ các Dguyồn n hàn dưới dây:

SỐ ỉượ ng các hợp c h ấ t hữu cơ t â n g lẽn n h a n h c h d n g

và ỉ ạ t lới con sổ k h ổ n g lổ k h o ả n g 5 trỉộu ch át, tr o n g đd

ữó ih ử n g c h á t đ ổ n g vai trò vổ c ù n g q u a n tr ọ n g dổi với sự 9>ỔnỊ ohư protGÌn, a x it nucleic, hoocmon và nối chung, Tìó

là m cho hda h ữ u cơ d ò n g vai t r ò to lớn và ứ n g d ụ n g phfOpn>ng

p hú tr o n g k in h tế, quốc p h ò n g và đời sổng

“ N g u y ê n n h â n d ả n đ ế n s ự tón l a i m ộ t số l ư ợ n g r r â r á t lớn các hỢp c h ấ t h ữ u cơ là ở chỗ oác n g u y ê n t ử cflcbf>o>on

có k h ả biỏL là v ừ a c ó t h ể li6n k ế t với c á c nguy&'ổ;ốn

t ử c ủ a ciic n g u y ê n tổ khác và v ừ a có t h ế liôn k ế t vvévới

m PHÂN LOẠI CÁC H ỘP CHẤT HỬU c ơ

c h ấ t vòng th ơ m (arom atic) v à hợp c h á t vòng béo (alicycliùcc)

Hợp c h á t dị v ò n g c ủ n g chia t h à n h hợp c h â t dị vòng thaoom

v à di vòng khỐĐg thỡm H ẹ t h ổ n g p hân loại duơc tdm ị t á á t

tb c c sơ dổ:

Hộ thổng p h â n loai này láy hidrucacboD hoặc họp c h á t

dị vòrg iầm cơ sở N ếu các hợp c h á t cơ sỏ ấy có các nhdm

đ ịn h khúc k h ác n h a u thi mỗi nhóm lại được chia th à n h các

n h ó m ph ụ h a y p h â n n h ó m , n h ư ancol ( - 0 H ) , a n d e h i t ( 'C H O - K xeion ( - C 0 - )

Nh>m điiìh chức là nhóm nguvên tử có cáu ta o n h á t định

hay n Ị u y ^ n tử t r o n g phân tú tạo cho phâD tử có n h ữ n g

tín h chAt đ ặ c thù

Mộ' Iro n g n h ừ n g nhiộm vu c h í n h c ủ a hda hữu cơ hiện đại là giái th ích đươc dây đ ủ q u a n hệ giửa cẩu tạo và t i n h

r h ấ t (ùa hợp chflt, nẽn p h â n loại theo nhóm ch ú c là m ộ t

xu thế mái, m à cuốn sách giáo kh ữ a này được c â u tạ o theo kiếư fhAn loại ấy

ỉ l ^ thrtn^ p hân loai n h ó m đ in h ch ú c tr ộ t tự sau:

1 - lỉidrocacbon

2 - Dẩn x u á t halogen

3 - Các hợp c h á t co kim và cơ phi kim.

9 - C ác chương đậc biệt: S te r o i t, polime

§2 CAU TAO CÁC HỢP CHAT h ữ u c ơ

I CHẤT TINH KHIẾT

Từ c á c nguốn th iên nhiên hay b ả n g con đ ư ờ n g t ổ n g Ihọợp

th ư ờ n g t a không t h u được n gay n h ữ n g hợp c h á t h ữ u iCơ tvinnh

khiết m à ià hỗn hựp hay lẫn t ạ p ch át D ể k h ả o sáit điươợr cấu t r ú c và tín h c h á t của hợp ch ãt, trước h ế t h ợ p ch;ất píhnAi tin h khiết Muỗn vậy, t a phài t á c h biệt và t i n h chiế cíhh,1ỉí

t h u được theo các phương p h á p s a u đdy:

1 P h ư ơ n g p h á p k é t t i n h

D ựa vào độ t a n khác lìhau c ủ a các hợp c h á t h ừ u co tréán

tr o n g diing môi thích hợp, Việc chọn d u n g môi có ỷ íìgĩhìỉla

q u y ế t định, sao cho d u n g môi dẻ h ò a t a n t ạ p c h á t hơn

p h ẩ m chính T h ư ờn g phải k ế t tin h tại nhiẽu l ẩ n bà.ng •cáÁc

d u n g mòi khác nh au , hoặc b à n g hồn hợp d u n g môi

2 C á c p h ư ơ n g p h á p c h ư n g cã*t

Các p h ư ơ n g pháp c h ư n g c á t d ự a trô n nguyên t ầ c chujvố*n

t r ạ n g t h á i của c h á t lòng s a n g d ạ n g hơi rỗi n g ư n g t ụ lạii à

d ạ n g lỏng: lỏng -* hơi lỏng

Có n h ié u phư ơng p háp c h ư n g c ấ t khác nhau:

8

* C h ư n g c á t d o n g ià n <hay c h ư n g c á t th ư ờ n g ) cho p hép

tá ỉh c h á t lỏ n g cổ n h iệ t đ ộ sổi khổDg c a o lá m ra khỏi c á c

c h í t k h ác có ĩihiột độ sỡí cao hay t h ấ p hơn nó đ ả n g kế.

- C h u n g cái p h á n doạn: đ ể tá c h t ừ n g hợp p h á n ra khỏi hồì bợp, người t a t h ư ò n g lấp ih ẽ m vào cổ binh c á t m ộ t c ộ t

c á p h â n đoạn

Với n h ữ n g hỗn hop có các t h à n h p h á n cổ n h iệ t độ sổi

g ã i n hau người t a phái á p d ụ n g ngu y ô n tá c ngựợc áòXig

t r m g phưrtng p háp c á t tin h luyện, t r o n g đố người t a lá p thỉin vào binh c á t cột tỉn h luyỗn có bộ p h â n ngìing k í t

K h cát, hơi nóng bốc lên gặp chAt lỏng nguội hơn chảy t ừ

t r ỗ i xuỗng, sự t r â o đổi n h iệ t lạo cho c h ã t cổ nhiệt độ sữi

t.hip hơn tiế p tục bốc lẻn

' C át dưói ap s u â l tháp d ể c ấ t cấc c h á t cố đ iế m sỏi cao

hơỉ hoẠc dể p h â n huỷ Ấp s u ấ t th ư ờ n g được h ạ xuổng đ ế n

< ĩ ) m m H g (10 tor) Cổ t h ể á n g c h ừ n g n h iệ t độ sôi c ủ a

c h ỉt n h á t đ ị n h ở a p s u â t nỉìo dổ b à n g cách tỉnh: áp s u á t

giảìì m ột nủft thl đ iể m sôi giảm 15^c

Cát lóp m ỏng và cát p h á n tử: d ù n g cho n h ữ n g ch ât nhạy

e â n vỏi nhiệt độ, cáu cAt lién tục hay nhửDg ch ất cd nhiệt

(ìộ iòi r ấ t cao klỉổng cđt đượr b àog binh câu Trong phương

phip chư og c ấ t lớp móng, người ta cho cb ât lỏng địDh c á t

chàỉ liẽn tụ c t ừ trồn xưổng t r ã n g th à n h lớp phim mỏng trẻD

lở p á o của ỗ n g th ủy tinh n u n g nổng ã bên trong Do đrí, cbfit lùnj t r í n m à n g bay hơi ngưng s a n g m ột ống to hơn, đổng

iAn vài 6ĩ>g rrtt Tuỳ thí>n từ n g loỉỊỈ chẩt, ngưòi Ui oứ t h ế

tiếi h ầ n h ò á p su á t thường ciến c h ân không (ỈO '^ tor) Nếu

tiếi hốnh cách c á t như vậy ờ chân khổng cao ( <1 0“^ tor) gọi

là ihưng c á t phân tủ vi ử đây đ oạo dưòng di chuyến của phâì t ủ tử lớp phim sang bổ mftt ổng n g ư n g k ết ngán hơn

doạ\ dường chuvển động tự do truQg bỉnh của phâo tử.

- C h ư n g cát lôi cu6n hoi nuởc: d ù n g cho n h ữ n g (chát k h aổông

hòa ta n tro n g nưóc lại d£ pbAn huỷ d n h iệ t đô SỔI ic ủ a i ' ntí

hoậc ò tro n g một hỗn hợp hón tạp Vì hai c h á t k h ô m g bhòa

t a n vào n hau thi cổ áp s u ẵ t hơi t r ê n h6 m ậ t hỗB hợip boàứng

tổ n g á p s u i t hời cửa mỗi hợp p h á n riên g lẻ Như v-ậy ssuuđt

hơi của hỗn hợp lớn hơn của mỗi hợp p hán và n h i ệ t d ộ ^ i^sồi

c ủ a hổn hợp do đò nhỏ hơn

- C h u n g cát d à n g p h i ; d ù n g đ ế tách m ột c h â t r a khiỏỉ I hođn

bợp khi c h á t đđ cố t h ế tậo m ộ t hỗn hợp d ẳng p h l vrớỉ cchtiât khác, n h ư c á t rượu ra khỏi hỗn hợp lẻD m e n vi ruiợu t^ạo thaỗn hỢp đ ả n g phí vởi nước vớỉ tỉ lệ 96/4, sôi ở 78^15-

3 P h ư ơ n g p h áp th ă n g h oa

DùDg cho các ch ất rán bay hơi rổi n g ư a g n g a y lạik thdàinh rán: r á n -• hơỉ - • rán, n h ư cam pho Với c h á t rá-n k:hc5 boay hơi, t a tiển h ành ỏ áp s u ã t thãp

4 P h ư ơ n g p h áp ch iểt

Chiết là phượng p háp chuyếQ m ộ t c h á t t a n t r o n g rmột ip ib a

s a n g p h a ỉòng khác nhơ 8ự p h â n bổ của ch át dđ gi ữ â Hiai ] pỉha

theo m ộ t tl lệ n h đ t định Vì vậy việc chọn d u n g m(ùì Ci‘ó ý

nghỉa quyết định Khí tiốn h à n h chiết, m ộ t lượng: d u m g ỉTniổi

nên chia làm ohiéu lán Với c h í t còn à tr o n g ph.a rMn, rmẻn

b ột xenlulozo, silicagen Các c h á t r á n áy là p h a tĨDíh, c t h ầ i

lồ n g c h ú a các c h ẫ t sé bị h â p p hụ chạy q u a pha &ỉnh là Ị p h a

động T ro n g sấc ki p h â n bổ, p h a tỉn h là lớp phitn c h i i i ]/ÒDg

10

b á m Un các h ạ t c h ấ t rán Ngoài ra còn eấc ki t r a o đổi ioĐ

v à râ> p h â n tử

Dụ& t r ẻ n c á u t ạ o cơ học cùa Bấc ki, người t a chìa r a s á c

k i cột aác k i giấy, sác ki Idp mồng, 8ấc ki khí, g á n dÂy

p h á t t**iển sác ki lỏng cao áp, sác kí lỉ tâm

5.1 S á c k í cột p h a tin h nhối t r o n g cộ t t h à n h từ n g lởp

r ố i cho d u n g dịch c h á t lỏng c h ảy qua

5.2 S ầ c k i giáy: P h a tỉn h là nước đ ịn h vi t r ê n sợi

^ e n lu l c z a c ủ a loại giây ríèng* D u h g dịch các ch át địnb t á c h

c h á m 'én đ á u giđy rổi n h ú n g vào d u n g môi làni p h a động

D o lực m a o d ẩ n , hỗũ hợp các c h ấ t t á c h ra theo m ột chiểu

<3i lên

5.3 S á c k í lóp m ỏng: P h a tin h ià lổp mỏĩig c h ấ t h ấ p

p h ụ t r i n g t r é n m ặ t kinh Nguyên t á c tiến h à n h n h ư s á c

k i giấy

5.4 Sác k i k h í : P h a tỉnh là c h â t m a n g rán nhổi vào tr o n g

Cíột, cá: h ạt r á n nốy dược t r á n g lớp phim mỏng chất lỏng

H ổ n hc^p các ch át tách được khí hóa và chảy q u a cột c ùng

k h í mang trơ (II2, Ar) Các ch ẵt t á c h ra khi ra khỏi cột dược

g h ì lại nhờ m á y phát hiện là detectơ rói chuyển ẳhng máy

s h i Sôd khi t i n h c h ẽ ta cấD đo m ột sổ hầDg sỏ vật lí hoàc

q u a q u i n g ph ổ d ể xác dịnh đô tinh khiết của nó

II XÁC D ị N H THẰNH PHẦN CÁC NGUYÊN T ố

1 Phán i ỉ c h d ịn h tỉnh

Dế ohân t i c h dịnh tinh các n g u y ên tổ rxói c b u n g người

Uị p h ả vổ cơ hổa các hợp c h á t h ử u cd rổỉ nhÂn biết các

hợ p c h í t vổ cơ tạ o ra.

I l Cacbon vữ hidro: N ung hợp c b ă t vãi oxìt đống, n h ậ n

biiất H o b à n g giọt nưóc và CO2 b à n g Ba(0 H )2:

(C X H ) + CuO -• Cu + C O2 + H j O

Ba(OH)

B a C O j I1.2 N ilo : N u n g với Na, n h ộ n biết CN" b à n g muổíi Fi’ee^*

rổi Fe** cho k ế t t ủ a x anh Beclin:

OH"

(C)(N) + N a _ NaCN ; Fe2* + 6CN- [ F e ( C N ) ^ ] ^ - -

+ 3 [F e (C N )J« - - F eẬ F e iC U )^ ì^ i 1.3* H alogen: Theo p h ư ơ n g p h á p của Baixtai ( B e i s t e i r n ) i ) :

2.1 Cacbon uà hidro: N u n g hợp c h ấ t vởi C uO , h fip pph^ụ

H^O b à n g Mg(CI0^)2 và CO2 b á n g N a O H , khối lượ ng 2 hhóđa

c h ấ t n à y tả n g lên ú n g với )ư ợ n g H2O và C O2 t ạ o thàrnkh,

róĩ t i n h ra lượng C.H

2-2- X ác đ ịn h nitơ: N u n g hợp c h á t vởi CuO nhuí ircêtĩì

N ỉtơ được giải p h ó n g r a ở d ạ n g N2 Đo t h ể tích N2 fHẽ t í ín ỉh

được lượng nitơ tr o n g hợp c h £ t (phương p háp D u m a s ) cỏỡ m g

th ứ c tin h %N:

12

V ( H - 0 -0,00125 100

7 60 (1 + 0 ,0 0 3 6 7 t) m

V: t h ể tich khí nitơ đo được ở t®c (ml)

H: Áp s u á t khí q u y ể n (nimHg)

f: á p s u ấ t hơi nước băo hòa ở t®c

m: khđi lư ợng c h ă t hữu cơ (g)

v à N b à n g c á c h d ẫ n khí tạ o t h à n h m á y sác ki khl Máy

c h o biểt n gay h à m lưọng c , H và N

2.3 Xảc đ ị n h halogen fCariuyt): N u n g m ẫ u với H N O3

bcỉc khdi cd m ặ t A gN O j bột Can lư ợng AgX tạo th à n h

2 4 X ác đ ị n h lưu h u ỳ n h <Cariuyt)\ N u n g m ầ u với H N O3

bfic khói t r o n g ốn g kin ò 20 0 - 300®c tr o n g n h ié u giờ s cbiuvển t h à n h S O ị^ ' , t ạ o k ế t t ủ a B a S O j rổi cân.

III CÔNG THỨC NGUYÊN (CÔNG THỨC TỈ LỆ) CÔ3NNG THỨC PHÂN TỬ

1 T ừ các kết q u ả p h â n tíc h đ ịn h lư ợng các ngu»y^n ĩ tồ,

t a t i n h được tỉ lệ cảc n g u y ê n t ử c ủ â mỗi n g u y ên u6 b;^ằ)ằng

cách c h i a cho khổi lượng n g u y ê n tử của c h ú n g rói cìhia e c h o ước SỖ c h u n g lớn nhất:

H à mlượng%

Nguyên

tử khối

T h ư a n gsố

Với c h á t khi hoậc c h á t lỏ n g dế bay hơi, th e o phuơm gp^haáp

c ủ a Maye (Mayer): M = 29d|.|^, dj^ij tỉ khỗi hơi so v ở t i th^ôrng

khí

M s , dịị tỉ khối hơi 80 với hidro

14

IV CỒNG THỨC CẤU TẠO, TH U Y Ế T CẤU TẠO H Ỏ A HỢỌC

I C ô n g t h ứ c cfiư t ạ o : Cổng th ứ c câu tạ o tbẽ' h i ệ n t tr ậ

t ụ k ế t hợp và đ ặ c t i n h liên k ế t g i ữ a các n g u y ê n t ử trcroDj

p h â n tử , mổi liên k ế t biểu thị b à n g m ột g ạch ('-)

Thỉ dụ^ c ổng th ứ c cáu tạ o của r ư ợ u etylic và d i m ^ t y l i ete

2 T h u y £ t c â u t ạ o h ó a h ọ c

T ừ đ ấ u t h ế kỉ XVIII, v ắ n đé c á u tạ o của hợp c h ấ t bhửu

cơ được r ấ t nhiều tá c già q uan t â m

Sau t h u y ế t gốc c ủ a Libic và Vuelơ (1832), t h u y f ' t m i ầ u

c ủ a Vuyêc, K ekule (1850), t h u y ế t htía trị c ủ a F r e n k ’slen (1853), t h u y ẽ t cacbon htía trị 4 v à cacbon ctí t h ế nối với

n h a u t h à n h m ạ ch c ủ a Kokule U 8 5 7 ), m ột học t r ò x u á t sác

c ủ a Vuyẽc, c ù n g các c ông tr ì n h k b ác c ù a Cupe, C a n n i z a i r o ,

t h u y ế t c á u tạ o h ó a học r a đời

N ồ m 1861 (ngày 11 t h á n g 9) Butierop dâ đ ọ c bản Ibáo

c á o à Xpaye (Speyer) vé cấu tạ o hc5a học cảc h ợ p c h ấ t vA

i ấ n đ ă u tiê n ổ n g d ù n g t h u ậ t n g ử "cấu tạ o h ó a học" ỈN6Ì

d u n g c ủ a th u y ế t c ấ u tạ o hóa học d o Butlerop t ố n g kết g<đm các l u ậ n đ iế m :

2 L Tđt cá các nguyên tử tr o n g h ợ p c h ấ t h ữ u cơ k ết hợp vtâi nhau th e o m ộ t t r ậ t t ự xác định T ro n g việc k ế t h ợ p đd,

cAc nguyẻn tủ đ ả tiêu phi m ộ t p h á n ái lực h ó a h ọc của

Tìgnyén lỗ khác mà còn có t h ế liên kết với nhau th à n h mạch.

2.3 Tinh c h â t c ủ a cảc c h á t k h ổ n g chi phụ thuộc vào

t h à n h p h á n v à sổ l ư ợ n g n g u y ê n t ử c ủ a cấc n g u y ê n tố TDà

c6n phụ thuộc vào c ă u tạ o h d a học c ủ a hợp chát

2 4 Cáu tạ o hda học của các c h í t có t h ế xác đ ịn h dược

k hi nẩhiên cứu tính c h ẵ t c ủ a c h ủ n g Cáu tạo h ó â học của niíổi chất có t h ể biếu diển b ằ n g m ột công th ứ c xác đ ịn h là cÔ)ng thức c â u lạo Công th ứ c câu t ạ o vừa p hản ả n h cáu tậtc hóa học c ủ a phân tử v ù a t h ể hiện n h ữ n g t í n h c h ẵ t cơ

b i n cùa hợp chát

2 5 Tinh c h ă t h ó a học c ủ a mỗi nguyên tử và nhóm ngỊuyên tử t r o n g p h á n tủ k h ô n g phài là b át biến m à thay đổỉi t ù y t h u ộ c v à o c á c n g u y ê n t ử Víi n h d m n g u y ồ n t ử k h á c

t n o i g phằn tủ Ảnh hưởng tư ơ n g hổ g iử a các nguyên tử liên

trực liếp với n hau m ạnh hơn ả n h hư ởng gián tiếp

rh ử thách q u a n thời gian, th u y ế t c â u tạo hóa học tỏ ra

đúir.g ỉ á n và s â u sác T ừ ĩthữn^ luân đ iể m sơ siAn Ay, ngày

naij đ l phát t r i ế n t h à n h n h ử n g th u y ế t hiện đại vé c á u tạo vài liêa kết, vé hiệu ứng, vổ h ó a học lậ p t h ể

ỉ Hiện cượng d ổ n g dản g

Do nguyôn t ử cacbon t r o n g p hân t ử hợp c h á t h ữ u cơ có thiỗ nỏì với n h a u th à n h mạch mà có h iệ n tượ ng đổng đầng:

17

Đó là biện t ư ợ n g m ộ t công th ứ c p h â n t ử ứ n g vớíi'j h

h a y n h ỉẽ u hợp c h á t k h ác Dhau N guyẽn n h â n c ó h i ệ n Ittượr đÓĐg phâD là d o nhiổu h ợ p c h í t cổ c ù n g c ô n g thứ c ' phâ

t ử m à c ấ u t r ủ c k h á c nhau

Cổ h a i loại đổng p h â n : ĐỐDg p h â n câu t ạ o v à dổDg iphâ

k h ô n g gian VỂ đ ổ n g p h â n k h ô n g gian x i s x e m d mụicc §(

V ể đ ổ n g p h â n cđu t ạ o thi các p hân iử đổng p h â n chỉ khá

n h a u v é ' c á u t ạ o (c o n s titu tio n ) T h ô n g t h ư ờ n g c d mã^y lo£

H iện tượng ta u to m e (B utlerop, Ỉ8 7 7 ): S ự x u đ t hỉộn 2 hợp

ỉ Giai d o ạ n p h â n t í c h g ổ m 2 c ô n g việc:

ỉ l P h â n tíc h nhôm c h ú c b à n g c á c p h ả n đ n g đ ặ c trư n g

ỉ 2 P h â n tic h gổc h idrocacboD , c ổ t h ể phá vỡ phâD tử

th à n h cảc p hân tử n h ỏ đ ả b iế t cáu t r ú c rói g h é p v à dựDg

lại to à n bộ p h â n từ^ Tuỳ th e o họ p c h í t lớn h a y n h ò , c6

chức phán hay khAnfĩ m h b<s qua nhilfng rAng đoạn khAng

cấi) th iết

2 Giai d o ạ n tổQg h ợ p t o à n p h ă n :

Dựa trô n k ết q u à p h â n tỉch, tlm co n đư ờng tổQg hỢp iại

c h s t dó từ các c h ắ t đ ơ n g iả n N ếu t h u được c h â t d ả ph&n lich thi cáu t r ú c c ủ a hợp c h á t là dúDg.

19

Với c h í t lỏ n g d ù D g phươ&g p h á p n ghiộm sòiy với c h á t

k:bổ bay hơi d ù n g p h ư ơ n g pháp nghiém lạ n h theo định luẠt ctủa R â u n (Raoult):

E a 1000

“ b A tE; độ t â n g phí đ iế m p hân tử g a m ( ỉ mol c h á t t a n t r o n g liQOOg d u n g mổi) hoặc độ giăm b â n g đ iể m p h â n tử gam At: độ t â n g phi đ i ế m thục ngh iệ m hoặc độ giảm b â n g đỉiểm th ự c Dghiệm

rư ợ u có n h ó m chức OH, ph ù hợp với công t h ứ c (2) V t phhân

t ử dơD giản t a tiế n h à n h t ổ n g hợp to à n p h â n n g a y t ừ ut.tan:

- T ổ n g hợp to à n p h á n t ừ e t y l n i c o t í n a t và N - D i Q t y l- a - pnxolidon qua m ô i sổ giaỉ d o ạ n k h ử , đÓDg vòng t a t h u đưỢc mìicotin n h ư đă p h â n tỉch:

Việc xác đ ịn h cáu t r ú c m ột chSt đòỉ hỏi r ấ t cổng phu,

m h á t là thòi ki các p h ư ơ n g p h á p v ậ t ỉỉ hiện đ ại c h ư a p b á t t;riếD, m á t nhiổu thời giao N h ư việc xác đ ịn h c ấ u t r ú c c ủ a

s t r ỉ c n i n mát ] 3 8 nám , mocpbin m ấ t 147 náin Ngày

w â i sự h6 trỢ c ù a nhiéu phươDg p h á p v ậ t ìi hiỘD đại, việc

x á c đ ịn h cđu t r ú c m ộ t c h á t t h u ậ n iợi hơn nhiổu, s o n g cừ&g

k h ố D g đơn gĩản

n CẤC p i ỉ ư o n g p h á p v ậ t lí

T in h chát v ặ t Ỉỉ c ủ a hợp c h á t c ủ Đ g phụ th u ộ c vào c á u

t.ạ o củ a hợp c h â t, VI vậy có th ế x á c d ịnh cãu tạ o c ủ a hợp

c h ấ t b àng các phương p h á p v ật H, gọi c h u n g là các phươDg

p h á p v ậ t l{ C ác phư ơng p b á p v ậ t ìí cd nhiổu ư u d íế m : cd

k h à n à n g cung cáp t h ô n g tin bao q u á t và ch in h zác» i6 n ít

c h á t ^ cho kết q u ả n h a n h cbóQg, kế.i q u à được ghi lại tự

d 6 n g

1 Một sổ phư ơng p h ả p v ật tỉ t h ô n g th ư ờ n g n h ư đ o n b iệ t

đ ộ n ỏ D g c h ả y n h i ộ t đ ộ s ô i c h i ế t s u ấ t ( n ) , t i k h ổ i

(d)* độ quay cưc (ơ) , mô men lư ỡ n g cực (/<) vừa có tá c

d ụ n g k iếm ira đ ộ tin h k h iế t c ủ a hỢp c h â t, vửa đ ế s o s á n h

v ớ i c h á t d ã biẽt

T ừ các 8Ố do ti khối và c b i ẽ t s u ấ t , ta c ò n l á c điĐto đđươf'

tá& sỗ xác đ ịn h Như vậy, s ụ h ẫ p thụ xAy ra, n ẽ u t&ĩìi sỏ

của bức xa t r ù n g với t á n sỗ c h u y ê n đ ô n g c h u ki c ủ a pHiởn

tử, c h o nên phâD tử háp t h ụ c h ọ n lọc n h ử n g t â n s ổ n ì h ẩ t

đÌDh t r o n g d à í bức xạ líôn tục N h ử n g bức xạ chọD ioc fly được ghi lại thAnh tỪDg vung p hổ iru n g m á y q u a n g iphổ

a h ư q u a n g ph ổ t ử Dgoai (UV), q u a n g phổ hỗng ngoại (líU)

troDg đ õ , m ồi nguyên tử hay ũhóm Dguyỏn tử có nhử ng tin

hiệu rìéog

Dưãi đ&y là b ả n g ghi lại vài v ù n g phổ

22

tù 2 0 0 D m dỂn 800 nm Thỉ d ụ , cực đ ạ i hãp t b ụ t ử Dgoại của m ột số hơp c h á t như ety len (162 nm ), a x eto n (188 om

troD g phân tử dể tháy lầ nổi dổi c = c (1 6 0 0

nhốTO C “ 0 {1700 O H ctí Hôn k ế t hidro (3 3 0 0 cm"*)(Xcvn b ả n g 1 2)

2.4 P h ổ c ộ n g h ư ở n g t ừ h ạ t nhÂo (NMR) là m ộ t loại pbổ

b s p th ụ t ạ o r a bdi c á c h ạ t n h â n Dguyén t ử cố tù tỉn h h ấ p

thiụ m ột bức x ạ đ iệ n t ừ khi n ầ m t r o n g m ộ t từ t r ư ờ n g tĩnh

TÌÁO đó T ỉn h iệ u ghi D h ậD được ồ đ â y là độ c h u y ể n (ỉịch bcia học (ỉ (ppm : p h â n tr iệ u ) và tư ơ n g t á c s p i n - s p i n J (Hz)

C JV l* « C 'C H b 0 , 5 - 2

2 - 3 I U C « H 4 H b o

01 p

7 - 10

2 - 3 1

§4 UÊN KÉT TRONG HÓA HỮU c ơ

N ế u t r o n g h ố a vô cơ t a h a y gap liên kết ion (còn g<ọ^i 1.*^

liê n kết điện h ó a trị) t h ì t r o n g hóa h ữ u Cd, liên k ế t ctỘTìg

b d a trị là lién k ế t bao tr ù m v à q uan tr ọ n g hơn cả» s a iiu đó

là liên k ết phổi t r í (còn gọi ]à liên k ế t b ả n cực, liiồni kết

c h o n h ậ n ) và liên k ết hiđro x u ã t hiện t r o n g m ột s ổ trru^ờng hợp

I U Ê N K ẾT CỘNG HÓA TRỊ:

1 T h e o th u y ế t c ổ d iểiìỉ

T h u y ế t lién kêt cổ đ i ế n cho r&ng» khi hai n g u y é n t ủ í kết

h ợ p với n h a u , mỗi n g u y én t ử gổp c h ư n g vào m ột eilec:tLron

h đ a trị c ủ a iDỈnh Các e lectro n n à y c h ạy t r ẻ n c ù n g mtột quỷ

Q u an niệm hiện đại th ổ n g n h á t với q u a n niệm o6 'điếỉn là

khi tạo nén liên k ế t cộng hổa trị, 2 nguyên từ góp c h u n g điện

từ, Dhưng khác v é cách gdp chung: do âự x e n phủ của 2 ob)itan.

2 Q u an n iệm h iện dại:

2.1 O b ita n n g u y én từ : th e o cơ học lư ợ n g từ, các hạit cơ

b à n n h ư electron, p ro to n cổ b ả n c h á t nhị n guyên: Vừm cổ

t i n h c h ấ t h ạt, v ù a c<5 t í n h c h ă t sống Sro d in g ơ (Schrodiniger)

26

đâi t h iế t lập p h ư ơ n g trinh tổ n g q u á t v ề q u a n liệ g iữ a n â n g

lưtợng c ủ a e l e c tro n và hàm 9Óng V’ x á c đ ịn h t r ạ n g th á i c ủ a

eỉt-ĩCtron tr o n g n g u y ê n tử:

H ý = Eụ> ( H là toán tử H â m i n to n )

Khi p h ư ơ n g t r i n h thoả m ã n m ột s ổ diỂu kiện n h â t đ ịn h

t b i h à m sổ s ó n g tà nghiệm c ủ a p h ư ơ n g tr i n h và được gọi

là h à m só n g o b i t a n nguyẻn tử gọi t á t tà o bitan n g u y ê n từ Thico n h ữ n g k ế t q u ả đã tín h t o á D , các o b i t a n c ủ a các e lectro n cáic mức có h l n h d ạ n g r ã t khác n b a u : o bitan s luồn luồn

có d a n g đôi ỉcứng cAu Các o bitan p có d ạ n g s6 8 nổi Các obdtan p k h ác n h a u vể hướng (hinh I l )

t ạ o liỗn kết, o b i t a n 2s và m ộ t 6Ố o b i t a n 2p cd t h ế tổ hợ;p lại t ạ o t h à n h c á c o b i t a n cố d ạ n g k h á c , d ạ n g s6 8

lệC:h Dối) cđ k h ả n â n g x e n ph ủ c a o h ơ n , gọi là c á c o b i t a n

lai hổa Kết q u ả t i a h t o ẩ n ch o t h â y , ŨỂU coi 8ự x e n p h ủ

c ù a o b ỉ t a n 2s là 1, 2 p là V3 t h ì c á c o b i t a n lai h d a S p3 là

x đ p x ỉ 2 ( h ỉ n h 1 2)

sp

(lin h 1.2 O KiU ft 2s, 2p vá la i hỏa sp

Tùy th e o k h u y n h hư ớng t a o r a các Hẽn k ẽ t ở phiàn tử

n o hay k h ô n g no m à cd sự lai h ó a s p (2 s + 2pjj), (2&S -f

2Px + 2py) và sp^ (2s + 2 p j + 2py + 2p^)

S ự p h â n bổ c ủ a cảc o b i t a n ( d ả m m à ỵ ) lai h ó a trỏ m kbhác

n h a u H a i d ả m mây lai h d a s p p h â D bổ trô n c ù n g niộ^t trrục,

3 đ á m m â y )ai h ó a sp^ h ư ó a g r a 3 đ i n h c ủ a t a m giáiC đỉẽu,

còn 4 đ á m m â y lai h ò a sp^ h ư ớ n g ra 4 đ ỉn h c ủ a ttứ tiỉiộn

đ é u ( h in h ỉ 3)

Minh 1.3 Sư pbàD NA o b iia n la i hóa.

2.2 O b ita n p h â n tử liôn k í t :

T h e o phư ơng p h á p sơ đổ h ổ a t r ị cũng n h ư th o o p»hươ’ng

p h á p MO, Hên k ết cộng h ố a t r ị đ ư ợ c hình t h à n h đo Xíon

ph ù oác o bítan n g u y ên tử t h à n h o b i t a n p hân t ử l i ò n kỉết

28

K h u y n h hư ớng c ủ a sự xon ph ú là tiến tới cực dại theo

n g u y ê n lí xen p h ủ cưc đại

“ Liên k ế t ơ: T rong sự xen ph ủ t h e o trụ c , o b ita n p hân

t ủ lién k ết cĩ t r ụ c dổi x ủ n g là đ ư ờ n g t h ả n g n6i hâi h ạ t

n h ả n , gọi là o b i t a n ồ Đặc đ i ể m c h u n g của obitân là cĩ

t i n h đổi x ú n g đrti với t r ụ c liẽiì k ế t và các t i ế u p hân (nguyên

tử, n h ĩ m nguyơn tử) cỏ t h ế q u a y t ư ơ n g đỗi tự do q u a n h

t r ụ c m à n ả n g lượng tư ơ n g t á c k h ơ n g th a y đổi Trong htía

h ù u cơ ta hay gặp 2 k iể u x e n phủ ta o liơn kẽt ổ sâu đfty

Oùnh l.4i

H ình l 4 C ác ki^u xcn phù ohiian ư

‘ Liên k ẽ t n: khi các o b íta n p x e n phủ vĩi n hau vé cả

2 phia mà t r ụ c o b i t a n ván s o n g s o n g với n h a u g ọ i là âự

phủ bén t a được obitan p h â n tử ĨI liên kết được tạo

t h à n h l à l ỉ ẻ n k ổ t JI Sự x e n p h ủ n h u v ậ y k h ổ D g sâu nên

hển H a t t r u e c ủ a 2 o b ita n s o n g song, n ằ m tr o n g m ột

m.lt phẳnp TT (hỉnh 1 ?>) TNiy nhiAn, các ti^u ph/Vn khOng

t h ố quay tự d o q u a n h trụ c liên k ẽ t vi nếu q u a v là p h á vỡ

x v n phà, p h á vỡ liên kết.

lỉình 1.5 Obitan T

3 D ă c d ỉế m c ủ a lièn k ẽ t c ộ n g h ó a trị:

- Các liên kết cộng h d a trị có độ d ài xác đ ịn h Đ ộ dài liên k ế t c ủ a cacbon với các nguyỏn tử m ột p hân n h ó m tõ ảng khỉ s6 th ứ t ự tả n g , với các ngu y ô n t ử của m ột c h u ki thi

g iả m khi sỗ th ứ tự tâ n g , s a u n ử a là khi độ ghẻp t ả n g thi

độ dài lién k ế t giàm <xem b ả n g 1.5)

“ H ợp chất ctí liên k ế t c ộng hòa trị th ư ờ n g t ạ o m ạ n g

t i i ì h t h ế phân tử :

- ỉ)ộ phản c ự c c ủ a liên k ết nhỏ, th ư ờ n g <1,6D

- 'lần it hoặc không tan trong nước, dung dịch dẩn điện kém.

4 C á c iiỗn k é t d ơ n , dô i, ba« h ộ Hên hợp

4.1 L ié n k ế t don:

T rong các phAn tử m e ta n và e t a n chi cd liên k ế t đơn,

đ ô 1«\ các lièn k ^ t ơ k iể u I 4A vồ I,4B, nguyôn từ c a c b o s d

t r ạ n g Ihái lai h ó a sp^ (hinh r.3), Các liên kết õ tr o n g p h â n

tửí m e ta n và e t a n đươc mô t à tr o n g hinh 1.6 dưới đâv:

Hintì ] (> Sỉi lidn k<Ji ơ ỉroRg m c u n ( A ) , eỉan ( B )

4,2 lÀ én k ế t dôi:

'IVong phán tử etilen, lidn kết C - C gủm một iiên kết ơ kiểu

I 'ftB và một liên kột .1 kiếu 15C, Hai ngiiyén tử cacbon ở trạng thái

kú' hóA sp“ Các ol)itiin xen phủ tao nên ĩứ m iìậĩTì kết ơ THic của

nãỉĩìỉ liỏn kổt này cùng nàm trốn một ĩXìỉii phảng ổ Còn lại haì obitan

p , ohúng sẽ xpn phù kiéu Ỉ.5C tạo ibỉiĩửi obitan liẻn kếl .T IVuc của had obi tan nà}‘ 9ơng 9(>ng VTM nhau, cùng nầiTi trong một mát phảng

;i Như vậy mặt phảng ỡ và mật phảnK ^ giao nhau ở trụ c li ôn

kẽ»t C-C và vuông góc vdi n hau (hlnh I.7A và B)

lỉmh 1.7 f.i^n kết ư va *r ưong ciilcn

4.3 L iẻn k ế t ba:

Liélì k ết ba t r o n g p hân tử axetiien góm cô m ột ìié n kết

ổ và hai Hên kfft 7t- Hai nguyên tử cacbon ở t r ạ n g t h á i i lai

hóa^sp n h ư hlnh 1.3 Các o b ita n lai h ó a s p xen phủ taio mên

ba liên k ết ơ kiểu I.4A và B» có t r ụ c n à m i r ê n m ô t đưí<ríng

t h ả n g Còn hai o b ita n py và pz xen phủ với n h a u k iế ti ]I 5C

tạ o hai liên kốt ĩt có m ặ t p h ả n g bổ dọc v u ô n g góc với nihai:

và c á t n h a u à t r u e liên kết C - C (hình I.8A và B)

fí

dinh 1.8 ỉ.iôn két cr vả T Irciiig HXCiilcr

4-4, H ệ lién hợp:

H ẹ liên hợp là hệ cđ nhiổu nôi đổi xen ké đổu dÁtì vớỉ

nỗi đơn như 1,3 b u ta đ io n h a y vòng benzen T ư ơ n g t ự như

32

e tilc n , c ả c nguyỏn t ử cacbon t r o n g các h ệ đổ đổu ã t r ạ n g

t h á i laì h ĩ a và hộ các liêiỉ k ết ơ là m ộ t Kộ phẩng Các

o b ita n p xcn p h ủ với n h a u t ừ n g (ỉồỉ tạ o r a hai Hên k êt JI

o h ư t r o n g b u t a đ i e n (hinh I.9A vầ B) hoặc xen phủ vẽ cả hai phia tạ o o b ita n p h â n tử cảc liên k ế t 7Z vịng kin n h ư

}iin h ì 9: ijèn k^t irong 1,3 - b u U d ifn va bcn/cn

5 T h u y é t c ộ n g h ư ở n g (thuyết resonance bay thuyết

megáonìiiTÌe):

5 ỉ T h u y ế t cịng bư ởng h a y s ự cộng h ư ở n g c:ấu tạ o mỡ

t ả sự giải tỏa c á c electron n và p c ủ a hệ liẽn hợp làm giảm

nAùg lưong c ổ n g hưởng của hệ T r ạ n g t h á i cố nội n â n g tối

th iếu ì k irạD g th ả i cơ bAn c ủ a p hân t ử th ự c IVạng th á i cơ bàn này đuợc biếu dỉến bởi các cổng t h ú c giới b ạ n cộng hưdog với n b a u , ki hiệu b à n g các mủi t ê n haỉ chiéu ( ^ ).Chảng han, 1,3 - b u t a đ i e n nảra g íủ a các cổng t h ú c giới hạn sau:

C H 2= C H -C H = C H 2 -»C H 2-C H = C H C H ^

C H2- C H = C H = C H2 4-*CH 2-CH-CH =CH 2

Sự cộng hư ởng c ủ n g á p dụTìg cho các ion g á n với n«6i đồi

b o ặc hệ liên hợp n h ư catio n bromm<=*tylennlyl s â u đây'

g ia n chinh xác giừ ã các công th ứ c giới hạn

5.2 N h ũ n g b iể u h iện của h iện tượng cộng hưỏng:

- Nội n á n g c ủ a p h â n tù giàm Khi h id ro hóa bezeni sổiỉih

r a lượng n h iệ t nhỏ hơn lượng n h iệ t sinh ra do hidrro h ó a

b a p h â n tử xiclohexen là 150 kj/mol, h o ậc n h iệ t hidríO h ó a

1 ,3 - b u ta d i e n nhỏ hơn n h iệ t độ hidro hóa h a i p h â n tủ ] —b uiten

t ừ 1,33Ả lên I 3 3 7A Độ đài các Uẽn k ế t C-C trong v^òng

b e n z e n đ é u b à n g và b à n g 1,39Â, không còn p h â n biệi: Igiữa liên k ế t đơn và liên k ết đổi

- Bậc của ìiẾn k ết thay đổi: Nếu bậc c ủ a lién kếỉt đơn

C - C là 1, của lién kết đôi CssC là 2, c ủ a liên k ế t ba C ĩ s C

lầ 3 thi bậc c ủ a liên k ết đôi tr o n g Ì , 3 - b u t a d i o n là 1,*894

và c ủ a Uẽn k ế t dơn là 1,447, còn b ậ c c ủ a các liẻn kếtt (C-C

Sự t ư o n g tá c q u a lại c ủ a các e l e c tro n 7Ỉ tr o n g hệ liên hợp

làin giảm nội n ấ n g c ủ a hệ

- T h u y ế t cộng hư ởng giải thích sự th a y đổi k h ả n ả n g

p hản ứng T ro n g an ilin, hiệu ứ n g c ô n g hư ởng (kí hiệu là M' t h ế hiện n h ư sau:

Mật độ electron trên N giảm, đổng thời mật dộ electron ở các vỊ trí orto và para trong vòng benzen tâ n g lên, làm cho tinh ch ất bazđ c ủ a anilin giảm, nhưng k h ả n âng nhặn tác nhâiì

eiecirophin ò trong vòng t á n g lén, n h á t là ở vị Irí orto, para.

- Thuyết cộ n g hưởng giải thích chiéu hướng của p hản ứng

Phản ứng hùu ca sẽ diễn ra theo chiều hướng tạo ra hợp ch ất

trung gian hay trạn g thái chuyến tiếp bên Các hợp chât t r u n g gian bén khi điện tlch (hay m ậ t độ elcctron) dược giàí toả và

cò cáo cáu trúc cộng hưởng bén Thí dụ, khi t h ế electrophin ờ

anilin tác n h à n có th ế tẫ n cổng vào VJ trí orto, para hoặc

nu'ta tao ra các phức ỗ có các cấu trúc công hưỏng sau:

' t ấ n công vào vị t r i ortc:

t ấ n công vào vị trí para:

ẹỢ

T ro n g 11 công th ứ c giới h ạ n t r ê n , công th ứ c biếtu diiién

c ẵ u t r ú c IV và XI đặc b i ệ t bén, vì mỗi nguyỗn t ử ícacbbon

v à n it ơ đỗu cò 4 liẽn k ế t h ó a trị, t h o ả m ă n quy t á c b á t tử

ở lớp e lectro n ngchi cùng M ặ t khác, điện tich d ư ơ n g đảgiải tỏ a r a đến nitơ là m g ià m nội n ả n g của hệ

C ác cẫu t r ú c còn lại k é m b é n vì có hóa trị 3 Riê#ng

c á u t r ú c III và X g á n với N H2 n é n bén hơn

N h ư vậy, chi khi t á n công vào vị trí o rto hoặ<c paara

s o với n h ó m NPI2 mới tạ o r a được c á c cấu trú c bén vài phaản

ứ n g d iẻ n r a th e o h ư ớ n g

đó-II LIÊN KẾT PHỐI TRÍ ( U Ê N K ẾT BẤN c ự c , LIÊM KIẾT CHO NHẬN)

Liên k ết phối trí là m ộ t loại liên k ẽt cộng h ó a t r ị rmà

cả c ặ p ele c tr o n liên k ết d o m ộ t n g u y ê n từ c ung c á p , n lh u

liên kết N 0 hoặc S - 0 t r o n g t r i a n k y la m in oxit c ũ n ^ nlhư

m LIỀN KẾT CẦU HIDRO (LIÊN KẾT HIDHO)

ỉ B ả n c h ấ t c ủ a liê n k é t c â u h id ro

ÌÁủn k ế t c á u h id ro là liôn k ế t h in h t h à n h gìử a hai nguyÔD

tử c ổ tín h â m d iệ n q u a n g u y ồ n tử hid ro ỏ đây» n gu yên tử

hidro d ô n g vai t r ò c ẩ u nỗi LiẻD k ết c ẩ u hídro cổ b ả n c h á t

t ỉ n h điện và tb c o m ộ t sổ d ữ kiỘD mới, người t a th ấ y n ò cò

2 T in h c h á t c ủ a c á c h ợ p c h â t cđ k h ả n&ng tẠo» n éii

l i é n k ế t c đ u h i d r o

L iẽ n k ế t c â u hỉdro à n h h ư à n g đ á n g kể đ ến Lính c b ấ i t cii.ỉ

hợp chât

- N h ié t dộ sồi và n h iệ t độ n ò n g c h à y của h ợ p chiấ^t 00

liê n k ết c á u hidro iiẻ n p h â n tử t ả n g n h ié u n h ư s o s á n h

n h i ệ t độ tìôi c ủ a rượu m etylic CH^OH và rượu thiomiD'tylii

C H3S H là 66^C và 6^C

- Dộ t a n c ủ a các c h á t cổ k h á n á n g t ạ o lién kốt c á u h id rovới d u n g môi t á D g lên n h ư ancol etylic t a n vô cựíC ‘t r o n gữưdc, còn e t a n t a n r á t ít (4,7%)

- Lrên k ết c á u hidro còn à n h h ư ở n g tài độ bổn c á c

S ụ p h â n cực c ủ a các liêti kẽc gAy ra bỏi độ c h ẽ n h i^ch

vé độ âm điện của 2 n g u y ên t ử liẽn k ế t vói n h a u C'hAni'

h ạ n , các Hên k ế t dưới đây p h ả n cực t h e ò chiổu m ũ i ttện:

c o }ỉ F vì độ â m điện của H n h ỏ (2,]i oV) còn c ù a c , o và F l á n lượ t \h 2,5) 3,5 và 1 oV

nbiíéu vào b á n k ỉn h n g u y én t ử T ị T h í dụ, độ p hán cực của

c á c liên k ế t c - Hal g iả m t ừ c - Cl đ ế n c - I Dhưng độphiân cực h ổ a lại t â n g theo t r ậ t tự tr ồ n vl tâng

II ẢNH HƯỞNG GIÁN TIẾP

Dộ â m điện c ủ a m ộ t nguyêD tử k h ổ n g chỉ gây nèn sự

phiân cự c củ a iiê n k ết giữ a nd với n g u v ê n tử bẽn cạ n h m à còm gây n ên sự p hân cự c hay sự ch u yấD d ịch ele c tr o n c ủ a

c á e liẽn kết ở x a nố tr o n g p h â n lử, đổ là àn h hư ở ng gián

t i ế p Ta gọi các àn h h ư d n g gián tiế p á y là hiệu ứng Cố 3

loạ.ị h iệ u ứ n g q u a n t r ọ n g là hiệu ứ n g c ả m ứngf hiệu ứDg

Hên hợp và hiệu ứ&g siêu Hên hợp

A Iliộ u ứ n g c ả m ứ n g (kỉ h ỉệ u là ĩ)

1 K hái n iệ m : H iệu ứng c ả m ứ n g là sự p hân cực lan

t r ư y ể n các ỉiên k ết liên tiế p theo m ạ ch Hên k ế t õ do sự phftn cực của m ộ t liẽn kỄt nào áó (hoậc do 5ự h ú t boặc đây

elôictron c ủ a m ộ t nguyên tử h a y n h ó m ũguyên tử nào đtí

t r o n g p hân tử) N h ư tr o n g n “ propyl clorua, do độ â m điện củ& C1 mà liên kết C - C l p h â n cực kéo thoo sự p hân cực cứai các liên k ết Cj - C2> C2 " C3

3 Phăn loại: Tùy theo tin h c h ấ t c ủ a n h d m gây hiệu ứag,

nguỉdi ta p h â n loại hiệu ú n g c à m ứ n g t h à n h hiộu ứ n g c à m

ú n g âm (“ I) và dư ơng (+1),