Nghiên cứu giải quyết một số vướng mắc trong quá trình dạy học về phản ứng thế và phản ứng tách trong hóa hữu cơ ở trường phổ thông

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA NGHIÊN CỨU GIẢI QUYẾT MỘT SỐ VƯỚNG MẮC TRONG QUÁ TRÌNH DẠY HỌC VỀ PHẢN ỨNG THẾ VÀ PHẢN ỨNG TÁCH TRONG HÓA HỮU CƠ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG KH

LÊ THỊ THANH PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU GIẢI QUYẾT MỘT SỐ

VƯỚNG MẮC TRONG QUÁ TRÌNH

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA HÓA

NGHIÊN CỨU GIẢI QUYẾT MỘT SỐ

VƯỚNG MẮC TRONG QUÁ TRÌNH DẠY HỌC

VỀ PHẢN ỨNG THẾ VÀ PHẢN ỨNG TÁCH TRONG HÓA HỮU CƠ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN SƯ PHẠM

SINH VIÊN THỰC HIỆN

LÊ THỊ THANH PHƯƠNG

Lớp: 10SHH GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ThS NGUYỄN THỊ LAN ANH

Đà Nẵng, 05/2014

2 Nội dung nghiên cứu:

+ Nghiên cứu cơ sở lý luận của quá trình dạy học, phương pháp dạy học hóa học

+ Nghiên cứu về nội dung, cấu trúc chương trình hóa học phổ thông

+ Nghiên cứu giải quyết một số vướng mắc trong quá trình dạy học về phần phản ứng thế và phản ứng tách ở trường phổ thông

+ Đề xuất một số hướng giải quyết cho từng vướng mắc đó

3 Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thị Lan Anh

4 Ngày giao đề tài:……30…./…10… /2013

5 Ngày hoàn thành: …20… /……5…/2014

Chủ nhiệm Khoa Giáo viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

Sinh viên đã hoàn thành khóa luận và nộp báo cáo cho khoa ngày26 tháng

…05.năm 2014

Kết quả điểm đánh giá:

Ngày……tháng… năm 2014 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Lần đầu tiên làm quen với công việc nghiên cứu, tôi đã gặp không ít khó khăn trong quá trình thực hiện Tuy nhiên, tôi đã nhận được nhiều sự ủng hộ, giúp đỡ của quý thầy cô trong khoa, các thành viên trong lớp 10SHH và đặc biệt là sự giúp đỡ

cô giáo Nguyễn Thị Lan Anh Với sự nhiệt tâm, nhiệt tình cô đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong việc hoàn thành luận văn tốt nghiệp Qua đây, tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành nhất và tha thiết, lòng biết ơn sâu sắc đến quý thầy cô trong khoa Hóa,

cô giáo Nguyễn Thị Lan Anh, các thành viên lớp 10SHH

2.Mục đích nghiên cứu 9

3.Nhiệm vụ nghiên cứu 9

4.Phương pháp nghiên cứu 9

5.Khách thể và đối tượng nghiên cứu 10

6.Cái mới của đề tài 10

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN 1.1 CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP LUẬN CỦA QUÁ TRÌNH DẠY HỌC 11

1.1.1 Những vấn đề cơ bản về nhận thức 11

1.1.1.1 Con đường biện chứng của quá trình nhận thức 11

1.1.1.2 Diễn biến của quá trình nhận thức 11

1.1.2 Quá trình dạy học theo quan điểm nhận thức luận 12

1.1.2.1 Học tập là hình thức đặc biệt của nhận thức con người 13

1.1.2.3 Các mâu thuẩn trong quá trình dạy học 13

1.2 SỰ ĐỔI MỚI VÀ PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC HIỆN NAY 14 1.2.1 Những hạn chế, tồn tại trong phương pháp dạy học ở Việt Nam hiện nay 14

1.2.2 Những nét cơ bản của xu hướng đổi mới phương pháp dạy học trên thế giới 14

1.2.3 Một số hướng đổi mới, phát triển nội dung, đổi mới phương pháp dạy học của Việt Nam hiện nay 15

1.2.3.1 Đổi mới về nội dung 15

1.2.3.2 Đổi mới phương pháp dạy học 15

1.2.4 Một số phương pháp dạy học tích cực 16

1.2.4.1 Dạy học gợi mở- vấn đáp 16

1.2.4.2 Dạy học phát hiện vấn đề, giải quyết vấn đề 16

1.2.4.3 Dạy học hợp tác trong nhóm nhỏ 16

1.2.4.4 Dạy học trực quan 17

1.3 PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH HÓA HỌC Ở TRƯỜNG PHỔ

THÔNG 17

1.3.1 Mục tiêu môn học 17

1.3.2 Phân tích cấu trúc chương trình Hóa học phổ thông 19

1.4 NỘI DUNG PHẢN ỨNG THẾ VÀ PHẢN ỨNG TÁCH ĐƯỢC GIẢNG DẠY Ở ĐẠI HỌC 20

1.4.1 Phản ứng thế 20

1.4.1.1 Khái niệm về phản ứng thế 20

1.4.1.2 Phân loại phản ứng thế 20

1.4.1.3 Cơ chế phản ứng thế 22

1.4.1.3.1 Phản ứng thế nucleophin (SN) 22

1.4.1.3.2 Phản ứng thế electrophin (SE) 32

1.4.1.3.3 Phản ứng thế theo cơ chế gốc (SR) 40

1.4.2 Phản ứng tách 43

1.4.2.1 Khái niệm về phản ứng tách 43

1.4.2.2 Phân loại phản ứng tách 43

1.4.2.3 Cơ chế phản ứng tách 45

1.4.2.3.1 Cơ chế tách E1 45

1.4.2.3.2 Cơ chế tách E2 47

1.4.2.3.3 Cơ chế tách E1cb 49

1.4.2.3.4 Cơ chế tách Ei 50

1.4.2.4 Các quy tắc về hướng tách 51

1.5 NỘI DUNG PHẢN ỨNG THẾ VÀ PHẢN ỨNG TÁCH ĐƯỢC GIẢNG DẠY Ở PHỔ THÔNG 52

1.5.1 Nội dung phản ứng thế được giảng dạy ở trường phổ thông 52

1.5.1.1 Phản ứng thế theo cơ chế gốc tự do (SR) ở phản ứng halogen hóa ankan, một số hợp chất xicloankan 53

1.5.1.2 Phản ứng thế theo cơ chế thế electronphin (SE) của benzen, ankyl benzen, phenol và các quy luật thế vào vòng benzen, các hợp chất có tính thơm như naphtalen 53

1.5.3 So sánh sự khác nhau nội dung phản ứng thế và phản ứng tách được giảng

dạy ở chương trình phổ thông và chương trình đại học 56

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ VƯỚNG MẮC TRONG QUÁ TRÌNH DẠY HỌC VỀ PHẢN ỨNG THẾ VÀ PHẢN ỨNG TÁCH Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 2.1 MỘT SỐ VƯỚNG MẮC KHI GIẢNG DẠY VỀ PHẢN ỨNG THẾ Ở CHƯƠNG TRÌNH PHỔ THÔNG 58

2.2 THIẾT KẾ GIÁO ÁN CÓ PHẢN ỨNG THẾ 78

2.3 MỘT SỐ VƯỚNG MẮC KHI GIẢNG DẠY VỀ PHẢN ỨNG TÁCH Ở CHƯƠNG TRÌNH PHỔ THÔNG 90

2.4 THIẾT KẾ GIÁO ÁN CÓ PHẢN ỨNG TÁCH 100

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG THẾ VÀ PHẢN ỨNG TÁCH TRONG CHƯƠNG TRÌNH HÓA HỮU CƠ PHỔ THÔNG 3.1 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG THẾ, PHẢN ỨNG TÁCH NÓI RIÊNG 111

3.1.1 Phương pháp chung 112

3.1.1.1 Phương pháp bảo toàn khối lượng 112

3.1.1.2 Phương pháp tăng giảm khối lượng 113

3.1.1.3 Phương pháp bảo toàn nguyên tố 114

3.1.1.4 Phương pháp trung bình 115

3.1.2 Một số điểm cần lưu ý khi giải bài tập về phản ứng thế 117

3.1.3 Một số điểm lưu ý khi giải bài tập về phản ưng tách 119

3.2 MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG THẾ Ở PHỔ THÔNG 120

3.2.1 Bài tập trắc nghiệm 120

3.2.2 Bài tập nhận biết 124

3.2.3 Bài tập tính toán 126

3.3 MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG TÁCH Ở PHỔ THÔNG 131

3.3.1 Bài tập trắc nghiệm 131

3.3.2 Bài tập tự luận 140

3.4.MỘT SỐ BÀI TẬP TỔNG HỢP NÂNG CAO 142

KẾT LUẬN 146

TÀI LIỆU THAM KHẢO 147

Phản ứng SN1: phản ứng thế nucleophin đơn phân tử Phản ứng SE: phản ứng thế electronphin

Phản ứng SE1: phản ứng thế electronphin đơn phân tử Phản ứng SE2: phản ứng thế electronphin lưỡng phân tử Phản ứng SR: phản ứng thế gốc tự do

Phản ứng E: phản ứng tách

Cơ chế E1: cơ chế phản ứng tách đơn phân tử

Cơ chế E2: cơ chế phản ứng tách lưỡng phân tử

Cơ chế Ecb: cơ chế phản ứng tách cacbanion

Cơ chế Ei: cơ chế phản ứng tách theo cơ chế vòng

Để thực hiện được nhiệm vụ cơ bản trên, ngành giáo dục đã và đang từng có nhiều bước đổi mới toàn diện, với mục đích nâng cao chất lượng dạy và học Nhiều định hướng chiến lược cơ bản đã được quán triệt như định hướng về phương pháp đổi mới dạy học theo hướng phát huy tính tích cực và tự học của học sinh, sử dụng các phương tiện dạy học hiện đại vào việc giảng dạy, phân ban, đổi mới chương trình sách giáo khoa hóa học…Chất lượng cho việc dạy học hóa học nói riêng và ngành giáo dục đào tạo nói chung sẽ được nâng cao nếu thực hiện tốt những định hướng này

Tuy nhiên, theo tìm hiểu nhiều giáo viên và học sinh phổ thông thì hiện nay vẫn còn nhiều vấn đề vướng mắc trong việc dạy và học môn hóa học Do đặc thù của bộ môn, hóa học là một môn học vừa mang tính thực nghiệm vừa mang tính

lý thuyết Hơn nữa, hệ thống kiến thức hóa học rất trừu tượng, muốn tiếp thu được cần có một hệ thống kiến thức bổ trợ của các môn học khác, đồng thời những khái niệm, kiến thức hóa học mang tính kế thừa và phát triển trong khi trình độ nhận thức của học sinh PT và thời gian có hạn, chính vì thế đôi khi giáo viên còn gặp rất nhiều khó khăn trong việc truyền đạt kiến thức cho học sinh

ứng tách- những nội dung quan trọng trong chương trình hóa hữu cơ, ở chương trình đại học, chương trình phổ ở chương trình đại học, chương trình phổ thông, thấy được sự liên thông kiến thức, áp dụng những kiến thức của chương trình đại học để giải thích ngắn gọn và dễ hiểu những vướng mắc của học sinh về phản ứng thế và phản ứng tách trong hóa hữu cơ

Với mong muốn góp một chút sức mình để nghiên cứu giải quyết một mảng nhỏ những vướng mắc trong thực tiễn dạy học hóa học ở trường phổ thông, chúng tôi chọn nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu giải quyết một số vướng mắc trong quá trình dạy học về phản ứng thế và phản ứng tách trong hóa hữu cơ ở trường phổ thông”

Chúng tôi hi vọng rằng với kết quả của đề tài sẽ là tài liệu tham khảo tốt cho giáo viên dạy hóa ở phổ thông và sinh viên sư phạm Hóa

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu những vướng mắc về phản ứng thế và phản ứng tách trong hóa hữu cơ ở trường phổ thông

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu định hướng chiến lược phát triển giáo dục phổ thông nói chung, dạy học hóa học nói riêng

- Nghiên cứu lý luận quá trình dạy học, phương pháp dạy học hóa học

- Nghiên cứu về nội dung, cấu trúc chương trình hóa học phổ thông

- Nghiên cứu những vướng mắc về phản ứng thế và phản ứng tách trong hóa hữu cơ ở trường phổ thông

- Đề xuất một số hướng giải quyết cho vướng mắc trong phần lý thuyết về phản ứng thế và phản ứng tách trong chương trình hóa hữu cơ phổ thông

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý luận

- Nghiên cứu các văn bản, chỉ thị của Đảng, Nhà nước, của Bộ giáo dục và Đào tạo về vấn đề nâng cao chất lượng dạy học ở trường THPT

- Nghiên cứu các tài liệu về lý luận dạy học hóa học, tâm lý học, giáo dục học

- Nghiên cứu các tài liệu tham khảo phục vụ cho dạy học hóa học ở trường THPT

- Nghiên cứu nội dung cơ bản, yêu cầu về chương trình hóa học ở trường THPT

Nghiên cứu thực tiễn

- Quan sát khách quan: dự giờ giáo viên

- Trò chuyện với giáo viên, sinh viên và học sinh

5 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

Khách thể nghiên cứu

- Quá trình dạy học hóa học ở trường THPT

Đối tượng nghiên cứu

- Những kiến thức còn vướng mắc của giáo viên, học sinh trong thực tiễn dạy và học về phần phản ứng thế và phản ứng tách trong chương trình hóa hữu

cơ ở phổ thông

6 Cái mới của đề tài

- Nghiên cứu những vướng mắc về phản ứng thế và phản ứng tách trong hóa hữu

cơ ở chương trình phổ thông

- Áp dụng kiến thức ở chương trình đại học để giải thích cho học sinh những thắc mắc khi học về phản ứng thế và phản ứng tách trong phần hóa hữu cơ

nội dung dạy học Đồng thời, phương pháp dạy học còn được quy định bởi phương pháp luận khoa học, đó là “ khoa học tổng hợp về phương pháp”[11]

Các phương pháp dạy học nói chung và dạy học hóa học nói riêng ở trường phổ thông dựa vào phương pháp luận khoa học, nhất là học thuyết của chủ nghĩa duy vật biện chứng về vấn đề nhận thức

1.1.1 Những vấn đề cơ bản về nhận thức

1.1.1.1 Con đường biện chứng của quá trình nhận thức

Chủ nghĩa duy vật biện chứng khẳng định rằng nhận thức là sự phản ánh hiện thực khách quan và các qui luật của nó vào đầu óc con người Sự phản ánh đó là một quá trình vận động và phát triển không ngừng Quá trình vận động này tuân theo quy luật nổi tiếng của Lênin: “Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng

và từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn Đó là con đường biện chứng của của sự nhận thức chân lý, nhận thức hiện thực khách quan” Khi bàn về con đường biện chứng của quá trình nhận thức, Lênin đã khẳng định rằng con đường nhận thức không phải là con đường thẳng Vì rằng quá trình nhận thức rất phức tạp và quanh co Trong quá trình phát triển vô tận của nhận thức, thông qua việc nảy sinh mâu thuẫn

và giải quyết mâu thuẫn, làm cho con người càng gần với tự nhiên, nhưng không bao giờ có thể thâu tóm trọn vẹn về nó

1.1.1.2 Diễn biến của quá trình nhận thức

Theo Lênin: “Trực quan sinh động, tư duy trừu tượng và thực tiễn là ba yếu

tố của cùng một quá trình thống nhất” Do đó, quá trình nhận thức có thể xem như

ba giai đoạn:

- Giai đoạn nhận thức cảm tính (trực quan sinh động): là giai đoạn nhận thức trực tiếp các sự vật, hiện tượng bằng các giác quan ở mức độ thấp, chưa đi vào bản chất Giai đoạn này có các mức độ: cảm giác, tri giác và biểu tượng

Giai đoạn này có các đặc điểm:

• Phản ánh trực tiếp đối tượng bằng các giác quan của chủ thể nhận thức

• Phản ánh bề ngoài, phản ánh cả cái tất nhiên và ngẫu nhiên, cả cái bản chất và không bản chất Giai đoạn này có thể có trong tâm lý động vật

• Hạn chế của nó là chưa khẳng định được những mặt, những mối liên

hệ bản chất, tất yếu bên trong của sự vật Để khắc phục, nhận thức phải vươn lên giai đoạn cao hơn, giai đoạn lý tính

- Giai đoạn nhận thức lí tính (tư duy trừu tượng): là giai đoạn cao của quá trình nhận thức Dựa vào những tài liệu cảm tính phong phú đã có ở giai đoạn đầu

và trên cơ sở của thực tiễn lặp đi lặp lại nhiều lần, nhận thức chuyển lên một giai đoạn cao Khi đó trong đầu óc của con người nảy sinh một loạt các hoạt động tư duy như : phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hóa và khái quát hóa, tạo ra khái niệm rồi vận dụng khái niệm để phán đoán, suy lí hình thành

hệ thống lý luận

Giai đoạn này có hai đặc điểm:

• Là quá trình nhận thức gián tiếp đối với sự vật, hiện tượng

• Là quá trình đi sâu vào bản chất của sự vật, hiện tượng

Tuy nhiên hai quá trình nhận thức cảm tính và nhận thức lí tính không tách biệt nhau mà luôn có mối quan hệ chặt chẽ với nhau.Không có nhận thức cảm tính thì không có nhận thức lý tính.Không có nhận thức lý tính thì không nhận thức được bản chất thật sự của sự vật

- Nhận thức trở về với thực tiễn: thực tiễn là cơ sở của nhận thức, vì nó không ngừng có ưu điểm là phổ biến mà còn có ưu điểm là thể hiện trực tiếp Mặt khác, thực tiễn còn là tiêu chuẩn để xác nhận chân lý Tất cả những hiểu biết của con người phải được khảo nghiệm trở lại trong thực tiễn mới trở nên sâu sắc và vững chãi được Thông qua hoạt động thực tiễn thì trình độ nhận thức của con người càng trở nên phong phú và trở thành hệ thống lý luận Mục đích cuối cùng của nhận thức không chỉ để giải thích thế giới mà còn để cải tạo thế giới

1.1.2 Quá trình dạy học theo quan điểm nhận thức luận

thuyết (tư duy trừu tượng) rồi đến thực tiễn, vận dụng lý thuyết

Tuy nhiên, có sự khác nhau trong quá trình nhận thức giữa nhà khoa học và học sinh Các nhà khoa học tìm hiểu cái mới mà mọi người chưa biết (cái mới khách quan), do đó con đường nhận thức của họ phải mò mẩm, trải qua nhiều giả thuyết và thực nghiệm, trải qua các vấp váp, sai lầm và có khi thất bại Ngược lại, học sinh tiếp thu cái mới một cách chủ quan, cái mà nhà khoa học đã phát hiện và nhận thức được nó Do đó con đường nhận thức của học sinh là con đường ngắn gọn nhất.Bên cạnh đó các em còn được sự hướng dẫn của giáo viên, người vạch ra con đường để các em nắm vững tri thức

Tóm lại, học tập của học sinh khác với nhận thức khoa học nhưng tất nhiên vẫn là nhận thức cá thể, là sự phản ánh hiện thực, đồng thời là hình thức gắn chặt với nhận thức khoa học Do đó công thức của Lênin về quá trình nhận thức: “Từ trực quan tư duy sinh động đến tư duy trừu tượng và từ tư duy trừu tượng trở về thực tiễn, đó là con đường biện chứng của sự nhận thức chân lý, nhận thức thực tế khách quan” có thể áp dụng cho quá trình dạy học

- Nhận thức bắt đầu từ giai đoạn thấp nhưng rất quan trọng, cho nên trong giảng dạy hóa học, thí nghiệm hóa học là một phương tiện hết sức cần thiết

- Nhận thức cảm tính chỉ mới bắt đầu, chưa phải là bản chất Ở giai đoạn cao hơn, con người phải hiểu được bản chất bên trong của sự vật hiện tượng

- Cuối cùng nhận thức được kiểm nghiệm bằng thực nghiệm Trong dạy học hóa học, thực tiễn là quan sát và thí nghiệm, sử dụng các kiến thức lý thuyết để giải thích các hiện tượng hóa học

Tuy nhiên nhận thức khoa học không phải lúc nào cũng bắt đầu từ cảm tính

mà có thể bắt đầu từ lý tính: vận dụng lý thuyết

1.1.2.3 Các mâu thuẩn trong quá trình dạy học

Nhằm nâng cao chất lượng dạy học thì nhiệm vụ của người giáo viên là phải khơi ra những mâu thuẫn và tạo điều kiện để học sinh giải quyết những mâu thuẫn

đó một cách tự lực (phương pháp nêu vấn đề- Ơrixtic).Cần chú ý rằng không phải bất kỳ mâu thuẫn nào cũng là động lực của quá trình dạy học Các mâu thuẫn muốn trở thành động lực cho quá trình học tập cần thỏa mãn các điều kiện sau:

- Mâu thuẫn đó phải xuất phát từ sự tiến triển của quá trình dạy học

- Việc giải quyết mâu thuẫn phải vừa với trình độ của học sinh

Con đường dạy học nêu vấn đề đưa học sinh đạt trình độ sáng tạo của lĩnh hội tri thức, tức là có khả năng vận dụng sự hiểu biết vào những tình huống chưa quen biết

1.2 SỰ ĐỔI MỚI VÀ PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC HIỆN NAY 1.2.1.Những hạn chế, tồn tại trong phương pháp dạy học ở Việt Nam hiện nay

Nhiều năm qua, Việt Nam đã thực hiện chiến lược đổi mới nền giáo dục căn bản và toàn diện trên nhiều mặt và đã đạt được những thay đổi, chuyển biến tích cực nhưng vẫn còn nhiều mặt hạn chế cần cải cách, sửa đổi Một trong số đó, là việc cần thiết đổi mới, hoàn thiện hơn nữa về phương pháp dạy học

Tuy công cuộc cải cách giáo dục đã được tiến hành từ nhiều năm nay, đặc biệt việc đổi mới phương pháp dạy học đã được chú trọng từ lâu nhưng không tránh khỏi sự chậm trễ trong tiến hành, nhiều giáo viên vẫn còn chưa thực sự đổi mới các phương pháp dạy học cũ, hay thực hiện các phương pháp mới chưa hiệu quả vì chưa quen với các phương pháp mới hoặc áp dụng các phương pháp dạy học một cách cứng nhắc

1.2.2 Những nét cơ bản của xu hướng đổi mới phương pháp dạy học trên thế giới [12,17]

Do tác động của nhiều yếu tố, vai trò của giáo dục ngày càng được đề cao và được xem như một động lực trực tiếp nhất để bồi dưỡng nhân tài, thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế xã hội Do tác động đó, nhà trường muốn tồn tại và phát triển thì đổi mới cách dạy học về cả mục tiêu và phương pháp Vì thế đã xuất hiện nhiều phương pháp dạy học phù hợp với quá trình đào tạo phân hóa, cá thể cao độ, như những hệ dạy học theo nguyên lý “tự học có hướng dẫn” đòi hỏi có sự nổ lực cao

độ của người học, đồng thời có cả sự thông minh khéo léo của người thầy

lớn và phức tạp Từ những phương pháp đó, đã xuất hiện các tổ hợp phương pháp dạy học phức hợp, như algorit dạy học, grap dạy học, modun dạy học…Những phương pháp này rất thích hợp với hệ dạy học mới của trường trong cơ chế thị trường hiện đại, chúng cho phép giáo viên sử dụng phối hợp hiệu quả với những hệ thống đa kênh, kĩ thuật vi tính, điều mà các phương pháp dạy học cổ truyền không

có được

- Dạy học ngày nay đã đạt đến trình độ công nghệ cao Do đó, không thể với khẩu hiệu “cải tiến phương pháp dạy học” đơn thuần mà cần có sự tiến hành theo tư tưởng tiếp cận hệ thống, cải cách cả hệ thống giáo dục, xác định mục tiêu đào tạo, nội dung trí dục và từ đó đổi mới phương pháp dạy học

1.2.3 Một số hướng đổi mới, phát triển nội dung, đổi mới phương pháp dạy học của Việt Nam hiện nay

1.2.3.1 Đổi mới về nội dung[15]

Nghị quyết về cải cách giáo dục đã nêu rõ:

- Giáo dục phổ thông là nền tảng văn hóa của một đất nước, là sức mạnh tương lai của cả dân tộc Nó đặt cơ sở vững chắc cho sự phát triển toàn diện của con người Việt Nam xã hội chủ nghĩa, đồng thời chuẩn bị lực lượng lao động dự trữ và nguồn tuyển chọn để đào tạo công nhân và cán bộ cần thiết cho sự nghiệp xây dựng kinh

tế, phát triển văn hóa và tăng cường quốc phòng

- Nội dung giáo dục ở trường phổ thông trung học cũng mang tính chất toàn diện

và kỷ thuật tổng hợp nhưng có chú ý hơn đến việc phát huy sở trường và năng khiếu cá nhân Bên cạnh việc đổi mới nội dung phương pháp theo hướng cơ bản, hiện đại, phải tăng cường giáo dục công dân, giáo dục thế giới quan khoa học, lòng yêu nước, ý chí vươn lên vì tương lai của bản thân và tiền đồ của đất nước

1.2.3.2 Đổi mới phương pháp dạy học[12]

Đổi mới và phát triển phương pháp dạy học là vấn đề cần thiết và cấp bách đối với nước ta.Tuy nhiên, sự phát triển phải dựa trên điều kiện thực tế của đất

nước.Trước hết, phải thừa nhận bản chất thực tiễn của dạy học, cần xác định rõ trình độ của hệ thống dạy học của nước ta hiện nay.Tình trạng dạy học phổ biến của nước ta hiện nay vẫn là các yếu tố truyền thống Vì vậy “ hướng tìm tòi của chúng

ta vẫn phải từ trong lĩnh vực các lý thuyết truyền thống về phương pháp dạy học

1.2.4.2 Dạy học phát hiện vấn đề, giải quyết vấn đề

Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề (PH & GQVĐ) là PPDH trong đó

GV tạo ra những tình huống có vấn đề, điều khiển HS phát hiện vấn đề, hoạt động

tự giác, tích cực, chủ động, sáng tạo để giải quyết vấn đề và thông qua đó chiếm lĩnh tri thức, rèn luyện kỹ năng và đạt được những mục đích học tập khác Đặc trưng cơ bản của dạy học (PH & GQVĐ) là “tình huống gợi vấn đề” vì “tư duy chỉ bắt đầu khi xuất hiện tình huống có vấn đề” (Rubinstein)

Tình huống có vấn đề (tình huống gợi vấn đề) là một tình huống gợi cho HS những khó khăn về lý luận hay thực tiễn mà họ thấy cần có khả năng vượt qua, nhưng không phải ngay tức khắc bằng một thuật giải, mà phải trải qua quá trình tích cực suy nghĩ, hoạt động để biến đổi đối tượng hoạt động hoặc điều chỉnh kiến thức sẵn có

1.2.4.3 Dạy học hợp tác trong nhóm nhỏ

PPDH hợp tác trong nhóm nhỏ còn được gọi bằng một số tên khác như

“phương pháp thảo luận nhóm” hoặc “PPdạy học hợp tác”

cơ với nhau nhằm thực hiện một mục tiêu chung”

Phương pháp thảo luận nhóm được sử dụng nhằm giúp cho mọi học sinh tham gia một cách chủ động vào quá trình học tập, tạo cơ hội cho các em có thể chia sẻ kiến thức, kinh nghiệm, ý kiến để giải quyết các vấn đề có liên quan đến nội dung bài học; tạo cơ hội cho các em được giao lưu, học hỏi lẫn nhau; cùng nhau hợp tác giải quyết những nhiệm vụ chung

1.2.4.4 Dạy học trực quan

Dạy học trực quan (hay còn gọi là trình bày trực quan) là phương pháp sử dụng những phương tiện trực quan, phương tiện kỹ thuật dạy học trước, trong và sau khi nắm tài liệu mới, khi ôn tập, củng cố, hệ thống hóa, và kiểm tra tri thức, kĩ năng, kĩ xảo

PPDH trực quan thể hiện dưới hai hình thức minh họa và trình bày:

- Minh họa thường trưng bày những đồ dùng trực quan có tính chất minh họa như bản mẫu, bản đồ, bức tranh, tranh chân dung, hình vẽ trên bảng…

- Trình bày thường gắn liền với việc trình bày thí nghiệm, những thiết bị kỹ thuật, chiếu đèn chiếu, phim điện ảnh, băng video Trình bày thí nghiệm là trình bày mô hình đại diện cho hiện thực khách quan được lựa chọn cẩn thận về mặt sư phạm.Nó

là cơ sở, là điểm xuất phát cho quá trình nhận thức - học tập của HS, là cầu nối giữa

lí thuyết và thực tiễn Thông qua sự trình bày của GV mà HS không chỉ lĩnh hội dễ dàng tri thức mà còn giúp họ học tập được những theo tác mẫu của GV, từ đó hình thành kĩ năng, kĩ xảo…

1.3 PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH HÓA HỌC Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG

1.3.1 Mục tiêu môn học

Kiến thức từ môn Hóa học ban cơ sở trường Trung học phổ thông (THPT) sẽ cung cấp cho học sinh hệ thống hóa học phổ thông, cơ bản, hiện đại và thiết thực từ

đơn giản đến phức tạp; hệ thống kỹ năng hóa học phổ thông, cơ bản, một số thói quen làm việc khoa học hóa học; năng lực nhận thức về các chất và sự biến đổi của chúng, năng lực vận dụng kiến thức, năng lực tiến hành các hoạt động trên cơ sở khoa học hóa học

Kiến thức từ môn Hóa học ban nâng cao trường Trung học phổ thông (THPT)

sẽ cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức hóa học phổ thông, cơ bản, hiện đại và thiết thực, có nâng cao, giúp học sinh có học vấn phổ thông tương đối toàn diện để

có thể tiếp tục học lên và có thể giải quyết một số vấn đề có liên quan đến hóa học trong cuộc sống và sản xuất

Cụ thể, chương trình hóa học ở trường THPT giúp học sinh đạt được những mục tiêu cơ bản sau đây:

a, Về kiến thức: Phát triển, hoàn thiện những kiến thức hóa học ở cấp THCS, cung

cấp cho học sinh hệ thống kiến thức hóa học phổ thông, cơ bản, hiện đại và thiết thực, có nâng cao ở mức độ thích hợp gồm :

- Hóa học đại cương: Các lý thuyết chủ đạo làm cơ sở để học tập về hóa học như

cấu tạo nguyên tử, định luật tuần hoàn các nguyên tử hóa học, phản ứng hóa học, tốc độ phản ứng, cân bằng hóa học, sự điện ly, thuyết cấu tạo hóa học.v.v…

- Hóa học vô cơ: Vận dụng lý thuyết chủ đạo đó để nghiên cứu các nhóm nguyên

tố, nguyên tố điển hình và các hợp chất có nhiều ứng dụng quan trọng, gần gũi với thực tế, đời sống và sản xuất như nhóm halogen (nhóm VIIA), nhóm oxi (nhóm VIA), nhóm nitơ (nhóm VA), nhóm cacbon (nhóm IVA), nhóm kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm, crôm, sắt, đồng.v.v…

- Hóa học hữu cơ: Vận dụng lý thuyết chủ đạo đó để nghiên cứu các hợp chất hữu

cơ, các hợp chất hữu cơ tiêu biểu hoặc một số dãy đồng đẳng có nhiều ứng dụng gần gũi trong đời sống và sản xuất như ankan, anken, ankađien, ankin, aren, dẫn xuất halogen, ancol, phenol, anđehit, xeton, axit cacboxylic, este, lipit, cacbohiđrat, polime và vật liệu polime

- Một số vấn đề phân tích hóa học: phương pháp phân biệt và nhận biết một số chất

thông dụng; Hóa học với vấn đề kinh tế, xã hội, môi trường

một số thí nghiệm độc lập; biết quan sát thí nghiệm, phân tích, dự đoán, kết luận kết quả; biết lập kế hoạch giải bài toán hóa học; biết vận dụng để giải quyết một số vấn đề đơn giản trong cuộc sống có liên quan đến hóa học

c, Về thái độ: Hình thành và phát triển cho học sinh thái độ học tập tích cực như

hứng thú học tập bộ môn hóa học; có ý thức vận dụng những kiến thức đã học để giải quyết một số vấn đề có liên quan trong cuộc sống và sản xuất; rèn luyện tính cẩn thận, chăm chỉ…; nhìn nhận và giải quyết vấn đề một cách khách quan và trung thực trên cơ sở phân tích khoa học

1.3.2 Phân tích cấu trúc chương trình Hóa học phổ thông

Nhằm đảm bảo tính khoa học, hiện đại, cơ bản, tính thực tiễn và tính sư phạm, chương trình hóa học phổ thông thực hiện theo một số nguyên tắc sau:

- Được xây dựng theo một logic chặt chẽ, các kiến thức được hình thành và pháp triển một cách liên tục, đi từ đơn giản đến phức tạp, tiến gần đến qui luật hiện đại

- Được xây dựng từ hai hệ thống kiến thức về chất và phản ứng hóa học, được pháp triển song song và hỗ trợ cho nhau trên cơ sở các kiến thức lý thuyết chủ đạo của chương trình

- Được xây dựng chủ yếu theo nguyên tắc đường thẳng, các kiến thức, khái niệm được hình thành một lần không trình bày lặp lại, nhưng được pháp triển bổ sung từ

từ qua nhiều sự kiện như các học thuyết, các định luật hóa học…Có một số kiến thức, khái niệm được xây dựng theo nguyên tắc đồng tâm để đảm bảo sự pháp triển của khái niệm, kiến thức hóa học trên cơ sở các lý thuyết khác nhau, đảm bảo sự phù hợp với trình độ nhận thức của học sinh như phần kim loại, phi kim, hợp chất

vô cơ, hữu cơ…

- Các kiến thức về các học thuyết cơ sở, các định luật hóa học và các khái niệm hóa học được phân bố, sắp xếp xen kẽ nhau đảm bảo vai trò chủ đạo lý thuyết và tính hiệu quả của quá trình nhận thức, pháp triển khái niệm

Nhận thấy rằng, cấu trúc nội dung chương trình hóa học phổ thông đã làm được một số điểm sau:

- Chương trình đã vận dụng các lý thuyết chủ đạo, hiện đại làm cơ sở cho việc nghiên cứu, giải thích, dự đoán lý thuyết đồng thời đảm bảo vai trò chủ đạo của lý thuyết trong toàn bộ chương trình

- Hệ thống kiến thức về chất mang tính toàn diện, đảm bảo cho học sinh có đủ dữ kiện để hiểu, vận dụng được lý thuyết chủ đạo đồng thời còn hoàn thiện, mở rộng các nội dung lý thuyết về khái niệm chất và sự biến đổi các chất

- Chương trình được cấu tạo chủ yếu theo đường thẳng, có một số nội dung có cấu trúc đồng tâm với chương trình THCS Chẳng hạn như các lý thuyết được nghiên cứu theo đường thẳng, một số khái niệm, chất được nghiên cứu đồng tâm mang tính chất mở rộng, phát triển khái niệm trên cơ sở lý thuyết chủ đạo của chương trình

- Các kiến thức lý thuyết và các nội dung về chất được sắp xếp xen kẽ nhau nhằm đảm bảo lôgic phát triển của kiến thức và tính vừa sức trong hoạt động nhận thức của học sinh

-Các kĩ năng cơ bản của học sinh được hoàn thiện qua nội dung các bài học như kỹ năng dự đoán, giải thích lý thuyết, kỹ năng thực hành.v.v…

1.4 NỘI DUNG PHẢN ỨNG THẾ VÀ PHẢN ỨNG TÁCH ĐƯỢC GIẢNG DẠY Ở ĐẠI HỌC

1.4.1 Phản ứng thế[7]

1.4.1.1 Khái niệm về phản ứng thế

Phản ứng thế là phản ứng trong đó một nhóm nguyên tử (hoặc một nguyên tử) trong phân tử được thay thế bằng một nhóm nguyên tử (hoặc một nguyên tử) khác Thường thường nhóm thứ hai kết hợp ngay vào nguyên tử cacbon trước kia liên kết với nhóm thứ nhất, nhưng trong một số trường hợp có thể sinh ra sản phẩm chuyển vị, trong đó nhóm thứ hai lại không đính vào nguyên tử cacbon nói trên

Tác nhân Y là anion như C-, H-, O-, S-, N-,…hoặc là những phân tử trung hoà như: HOH, RNH2, PH3…

Tác nhân đi ra X là những nguyên tố hay nhóm có độ âm điện cao đi ra ở dạng anion X- như Hal, OH, OR, OSO2R, OCOR,…hoặc những nhóm chứa điện tích dương đi ra ở dạng phân tử trung hoà như: N+ R2, S+ R2…

Trung tâm phản ứng là nguyên tử cacbon ở trạng thái lai hoá sp3, sp2 hay sp và những nguyên tố khác như O, N, S,…

Phản ứng điển hình là phản ứng SN dễ xảy ra ở cacbon lai hoá sp3 có mật độ e nhỏ nhất, hạt nhân không bị chắn và tác nhân dễ tiếp cận

- Thế electrophin (SE)

Phản ứng thế electrophin SE xảy ra do sự tấn công của tiểu phân thiếu electron vào trung tâm phản ứng giàu electron của chất ban đầu

Sơ đồ chung như sau:

Chất ban đầu phải có trung tâm có mật độ electron lớn như những hợp chất thơm aren, hợp chất chưa no hoặc hợp chất no được hoạt hoá bằng những nhóm thế cho electron

Tác nhân electrophin là những tác nhân có obitan trống như các ion dương hoặc những hợp chất có obitan chưa chất đầy

- SE1: Hợp chất trung gian là cacbanion

- SE2: Hợp chất trung gian ở trạng thái chuyển mang điện tích dương

Quan trọng và phổ biến là phản ứng SE của các aren và ankan có trung tâm hoạt hoá

- Thế theo cơ chế gốc (SR)

Nét đặc trưng của các hợp chất no, đặc biệt hyđrocacbon no, là tham gia phản

ứng thế theo cơ chế gốc SR, trong đó nguyên tử hyđro đính vào cacbon no được thay thế bằng halogen hay một nhóm nguyên tử khác Quan trọng hơn cả là phản ứng halogen hoá theo cơ chế gốc Ngoài ra còn có những phản ứng thế khác cũng theo cơ chế SR như nitro hoá, sunfoclo hoá, tự oxy hoá, v.v…

Sơ đồ các phản ứng theo cơ chế gốc tự do SR:

Phản ứng xảy ra khi có chiếu sáng hoặc có chất khơi mào

+ X: Những nguyên tố hay nhóm có độ âm điện cao đi ra ở dạng anion X- như Hal,

OH, OR, OSO2R, OCOR,…hoặc những nhóm chứa điện tích dương đi ra ở dạng phân tử trung hoà như: N+ R2, S+ R2…

-Tác nhân

+ Anion như C-, H-, O-, S-, N-…

+ Phân tử trung hoà

Y như HOH, H-Hal, H-OR, H-NH2,…

Y như Cl : PCl4, Cl : PCl2, Br : PBr2,…

ŒĐiều kiện phản ứng

- Xảy ra ở nhiệt độ không cao

- Dung môi phân cực

- Phản ứng thường có xúc tác (axit, bazơ tuỳ thuộc là xúc tác cho chất phản ứng

Phản ứng xảy ra qua hai giai đoạn:

Nhận xét

Cơ chế SN1 xảy ra qua hai giai đoạn Ở giai đoạn đầu, nhóm X bị tách ra dưới dạng anion X- tạo thành cacbocation, cation này được solvat hoá ít nhiều Giai đoạn hai thường cacbocation rất kém bền nên nó phản ứng ngay với bất kỳ tác nhân nucleophin nào xung quanh nó.Giai đoạn này xảy ra nhanh, phụ thuộc vào tương tác tĩnh điện, là tương tác khống chế điện tích, nghĩa là tương tác này được đánh giá bằng lực Coulomb Giản đồ phản ứng như sau:

Giai đoạn quyết định tốc độ là giai đoạn ion hoá.Người ta đã chứng minh rằng giai đoạn ion hoá có tính chất thuận nghịch (chiều thuận chậm hơn chiều nghịch rất nhiều)

- Cấu trúc cacbocation của chất phản ứng

+ Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào độ bền của cacbocation Cacbocation càng bền, tốc độ phản ứng càng cao Nhóm thế có hiệu ứng +I, +C ở vị trí α đối với trung tâm phản ứng làm ổn định cacbocation, làm tăng tốc độ phản ứng:

(CH3)3CBr > (CH3)2CHBr > CH3CH2Br > CH3Br

(C6H5)3CBr > (C6H5)2CHBr > C6H5CH2Br > CH3Br

Như vậy phản ứng SN1 thường xảy ra ở cacbon bậc 3 của các gốc aralkyl và ankyl

Ví dụ:

- Bản chất của nhóm đi ra X

Tốc độ phản ứng SN1 phụ thuộc vào bản chất nhóm đi ra X, nếu nhóm đi ra X thành dạng X- càng ổn định thì tốc độ phản ứng càng lớn Các nhóm thế hút electron trong nhóm đi ra làm ổn định điện tích âm ở anion, làm tăng phản ứng Sự tăng tính ổn định của nhóm đi ra có thể đạt được bằng xúc tác

Ví dụ: Phản ứng của dẫn xuất halogen RX tăng khi có xúc tác Ag+ có khả năng tạo phức với halogen

- Bản chất tác nhân nucleophin Y

+ Trong phản ứng SN1, tốc độ không phụ thuộc vào nồng độ và bản chất Y nhưng sản phẩm hình thành lại phụ thuộc vào tương tác của cacbocation với Y Theo nguyên tắc cacbocation có thể tương tác với bất kỳ Y nào có trong dung dịchphản ứng tuy có sự chọn lọc và cạnh tranh

+ Tương tác của C+ với Y là tương tác axit – bazơ, do đó tương tác phụ thuộc vào tính bazơ của Y Tốc độ của quá trình tương tác này tăng khi tăng tính bazơ của

Y

- Động học của phản ứng

Phản ứng SN1 là phản ứng bậc 1.Phản ứng chỉ phụ thuộc vào chất phản ứng mà không phụ thuộc vào tác nhân phản ứng

- Ảnh hưởng lập thể

+ Trong cacbocation, nguyên tử trung tâm là lai hoá sp2, còn ở chất ban đầu là

sp3, nếu tăng thể tích của nhóm thế ở nguyên tử trung tâm, tăng lực đẩy lập thể và tăng năng lượng của hệ, trong đó trạng thái đầu tăng lớn hơn là cacbocation cho nên trạng thái chuyển đi gần về phía cacbocation hơn Như vậy, tăng thể tích nhóm thế là mất ổn định chất ban đầu nhiều hơn trạng thái chuyển, do đó, tốc độ phản ứng tăng

+ Về mặt hoá học lập thể, hợp chất ban đầu là chiral, nghĩa là có trung tâm bất đối xứng, sẽ tạo thành hợp chất trung gian cacbocation achiral có tinh đối xứng Tính hình học của cacbocation này có năng lượng cực tiểu nếu có sự phân bố phẳng các liên kết đối với nguyên tử cacbon lai hoá sp2.Cation này có mặt phẳng đối xứng nên là achiral.Tốc độ tương tác của cation này với nucleophin không phụ thuộc vào phía nào của mặt phẳng xảy ra sự tấn công của Y Như vậy, hợp chất ban đầu hoạt động quang học thì sản phẩm tạo thành của SN1 là sản phẩm raxemic hoá

+ Tuy vậy cũng có những phản ứng còn thu được một lượng sản phẩm quay cấu hình so với chất ban đầu, có thể giải thích bằng sự chắn của nhóm đi ra ở phía nhóm đi ra làm giảm khả năng tấn công vào phía đó của nucleophin

Ví dụ 1: Khi thuỷ phân 1- phenylmetylclorua thu được hai sản phẩm với tỷ

lệ 51 : 49%

Ví dụ 2: Sự thủy phân 2 – bromoctan quang hoạt trong dung môi không có mặt bazơ ở giai đoạn quyết định tốc độ, kết quả là octan-2-ol được hình thành với 83% sản phẩm quay cấu hình

Nguyên nhân là C không hoàn toàn tự do khi bị tác nhân nucleophin tấn công Nhóm đi ra chắn một mặt của cacbocation làm cho tác nhân nucleophin chiếm giữ cacbocation ở phía đối diện nhanh hơn

- Ảnh hưởng của dung môi

Trong phản ứng SN1, trạng thái chuyển phân cực hơn chất ban đầu nên khi tăng độ phân cực của dung môi, sự sonvat hoá trạng thái chuyển lớn hơn chất ban đầu, năng lượng trạng thái chuyển giảm mạnh hơn chất ban đầu, nên tăng độ phân

ly khi tăng độ phân cực dung môi, tốc độ phản ứng tăng

Nhận xét

Cơ chế SN2 xảy ra qua một giai đoạn, là cơ chế đồng bộ, trực tiếp không có hợp chất trung gian mà tạo thành trạng thái chuyển lưỡng phân tử xác định tốc độ của phản ứng

Giản đồ năng lượng của phản ứng SN2 như sau:

- Cấu trúc chất ban đầu

+ Khi tăng thể tích nhóm thế ở trung tâm phản ứng, tương tác đẩy lập thể ở trạng thái chuyển tăng, lớn hơn chất ban đầu, do đó tốc độ phản ứng giảm

+ Khó khăn lập thể tăng từ dẫn xuất bậc 1 đến bậc 3, do đó dẫn xuất bậc 3 không tham gia phản ứng SN2, trừ một vài trường hợp dẫn xuất bậc 3 không có khả năng tạo cacbocation và dùng Y mạnh thì dẫn xuất bậc 3 này cũng có thể xảy ra theo

Ví dụ:

- Ảnh hưởng của nhóm X: Tương tự như ở SN1

Khi tăng thể tích của nhóm đi ra, trạng thái chuyển bị mất ổn định hơn là chất ban đầu, do đó tốc độ phản ứng giảm Vai trò quan trọng là những yếu tố làm ổn định anion hình thành X- Các nhóm đi ra chứa nhóm thế hút electron làm tăng phản ứng SN2 vì ổn định anion hay điện tích âm hình thành trong trạng thái chuyển

- Ảnh hưởng của tác nhân nucleophin

+ Phản ứng SN2 phụ thuộc vào tính nucleophin của tác nhân Tính nucleophin càng mạnh, tốc độ phản ứng càng nhanh

+ Mối quan hệ giữa cấu tạo và tính nucleophin:

Tác nhân nucleophin mang điện tích âm có lực nucleophin lớn hơn axit liên hợp của nó:

HO- > HOHNH2- > NH3

Các tác nhân nucleophin có nguyên tố tấn công thuộc cùng một chu kỳ: sựbiến thiên lực nucleophin tương tự lực bazơ

NH2- > RO- > HO- > R2NH > ArO- > NH3> F- > H2O

Trong nhóm nguyên tố, tính nucleophin tăng từ trên xuống, trái với tính bazơ

Y- thì điện tích âm của Y trong phức giảm, nếu Y là phân tử trung hoà thì Y trong phức xuất hiện điện tích dương

Các Y có nhóm thế hút e có tính bazơ giảm, đồng thời cũng làm giảm khả năng phản ứng, chẳng hạn:

Khi đưa nhóm thế cho electron, tính bazơ của Y tăng làm tăng khả năng phản ứng song mối tương quan này không có tính chất chung cho mọi Y và chỉ so sánh được khi các Y cùng có điện tích âm ở cùng một nguyên tố

+ Trong phản ứng SN2, tác nhân Y tấn công vào trung tâm phản ứng bằng khả năng đưa cặp e tham gia vào liên kết với C hay nguyên tử khác có ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng (khác với tính bazơ là ảnh hưởng tới cân bằng) Khả năng đó gọi là tính nucleophin.Tính nucleophin tương đối thay đổi từ phản ứng này tới phản ứng khác nên không có thang tuyệt đối Có nhiều nhân tố ảnh hưởng tới tính nucleophin nhưng chủ yếu gốm các nhân tố sau:

Năng lượng solvat hoá của Y cao làm giảm năng lượng trạng thái cơ bản so với trạng thái chuyển có điện tích giải toả hơn

Lực liên kết của Y với 2p của C bằng liên kết bền hơn thì trạng thái chuyển bền hơn nên tăng tốc độ phản ứng thế

Về mặt hoá học lập thể, phản ứng SN2 là quay cấu hình vì hợp chất ban đầu có tính hoạt động quang học sẽ đi qua phức hoạt hoá có trung tâm chiral hay bất đối xứng mà khi thuỷ phân sẽ cho sản phẩm hoạt động quang học Cấu hình của sản phẩm ngược với cấu hình của chất ban đầu, nghĩa là có sự quay cấu hình, gọi là quay Valden

Ví dụ: Khi tác dụng NaI với (S) – 2 – clobutan sẽ thu được (R) – 2- iotbutan

- Động học phản ứng

Phản ứng SN2 là phản ứng bậc hai, song nếu tác nhân Y vừa là dung môi thì có bậc nhất hay giả bậc nhất

- Ảnh hưởng của dung môi

+ Ảnh hưởng của dung môi tới khả năng phản ứng thể hiện ở hằng số điện môi, trong đó các dung môi phân cực solvat hoá tốt những trạng thái có điện tích định chỗ so sánh giữa chất ban đầu và trạng thái chuyển

+ Ảnh hưởng của dung môi rất phức tạp, song cần chú ý rằng vai trò quan trọng của

dung môi là solvat hoá điển hình hay solvat hoá đặc biệt và solvat hoá khuếch tán

Hai phản ứng trên chỉ là hai giới hạn về cơ chế, sự thay đổi giữa hai cơ chế phụ thuộc vào thể tích nhóm thế trong chất ban đầu, hiệu ứng e của nhóm thế, nhất là ảnh hưởng của tác nhân Y và dung môi Nói một cách nghiêm ngặt thì không có sự khác nhau giữa 2 cơ chế đó và phản ứng có thể xảy ra qua những cơ chế trung gian của hai cơ chế đó

- Tác nhân: Là những tác nhân có obitan trống như các ion dương hoặc những hợp chất có obitan chưa chất đầy như:

ŒĐiều kiện phản ứng

ŒCơ chế

Phản ứng thế SE vào hợp chất no (Cacbon no)

Những hợp chất có liên kết phân cực dễ dàng chịu sự tấn công của tác nhân electrophin, điển hình là các hợp chất cơ kim, xảy ra theo phản ứng thế SE Chẳng hạn như một số phản ứng sau:

Phản ứng có thể xảy ra theo cơ chế SE1 và SE2

+ Đối với dung môi ion hoá thấp thì cho sản phẩm ưu tiên bảo toàn cấu hình

+ Đối với các dung môi phân cực axit yếu như etylenglycol, metanol thì thu được sản phẩm quay cấu hình

+ Phản ứng chậm hơn sự nghịch đảo, sản phẩm là quay cấu hình

+ Phản ứng xảy ra cùng tốc độ với sự nghịch đảo thì thu được sản phẩm raxemic hoàn toàn hay một phần

- Sản phẩm

Trong phản ứng SE1 ở dẫn xuất anlyl có thể tạo ra sản phẩm chuyển vị khi có ít xúc tác axit- proton hoặc axít Lewis hoặc bazơ Sự chuyển vị nối đôi ở nhiều hợp chất chưa no xảy ra cho nhiều đồng phân chưa no, đồng phân nào bền về nhiệt động sẽ chiếm ưu thế:

Ví dụ:

Do ảnh hưởng của hiệu ứng không gian

+ Trong các dung môi ít phân cực hơn (clobenzen, tetraclocacbon,…) trật tự về khả năng phản ứng lại khác: CH3< CH3CH2< (CH3)2CH Có thể do cả hai hiệu ứng cảm và không gian cùng tác dụng

+ Trong phản ứng SE2, tác nhân electrophin có obitan trống tấn công vào obitan bị chiếm cao của chất ban đầu, nghĩa là chất ban đầu bắt buộc phải có obitan chất đầy để kết hợp với obitan trống Điều đó làm cho sự tấn công diện thuận lợi hơn ở liên kết C – Z, do đó bảo toàn cấu hình mà không nghịch đảo cấu hình như ở

SN2

+ Trong trạng thái chuyển SE2, nguyên tử cacbon trung tâm phản ứng bảo toàn cấu hình tứ diện sp3

- Ảnh hưởng lập thể

+ Tác nhân electrophin có obitan trống tấn công vào obitan bị chiếm cao của chất ban đầu, nghĩa là chất ban đầu bắt buộc phải có obitan chất đầy để kết hợp với obitan trống Điều đó làm cho sự tấn công diện thuận lợi hơn ở liên kết C– Z, do đó bảo toàn cấu hình mà không nghịch đảo cấu hình như ở SN2

+ Trong trạng thái chuyển SE2, nguyên tử cacbon trung tâm phản ứng bảo toàn cấu hình tứ diện sp3

Tọa độ phản ứng

- Phức π : Khi tác nhân electrophin tác dụng với nhân benzen trước hết tạo được phức π như là một tiểu phân trung gian không bền Trong phức này, hệ electron của nhân thơm vẫn bảo toàn Tốc độ tạo thành và phân huỷ phức này xảy ra rất nhanh.Sự tạo thành phức này thực tế không ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng cũng như bản chất của sản phẩm tạo thành

- Phức σ hay ion benzoni là hợp chất trung gian mang điện tích dương tập trung trong nhân thơm và giải toả giữa vài nguyên tử Sự hình thành phức này có sự thay đổi trạng thái lai hoá từ Csp3 sang Csp2 nên đã phá huỷ tính thơm của nhân benzen

Do đó giai đoạn này là thu nhiệt Qua nghiên cứu thấy có tính tương quan giữa tốc

độ thế và tính ổn định của phức σ hay nói cách khác tính bền của phức này quyết định tốc độ của phản ứng SE

- Ảnh hưởng của cấu trúc chất ban đầu đến khả năng phản ứng

Về khả năng phản ứng, mật độ electron nói chung trong nhân benzen càng lớn thì tác dụng của X+ càng dễ Do đó, các nhóm thế có hiệu ứng +I, +C làm tăng khả năng phản ứng, các nhóm thế -I, -C làm giảm khả năng phản ứng

- Sự định hướng của nhóm thế

Thế một lần:

( Mũi tên chỉ thế một lần vào các vị trí đó)

Thế lần 2:

Nhóm thế trong nhân benzen gây ra sự phân bố mật độ electron ở các vị trí còn lại của nhân: ortho, meta và para nên khả năng thế của tác nhân electrophin tiếp theo vào các vị trí đó cũng khác nhau nên gọi là sự định hướng của nhóm thế

Hàm lượng tương đối của sản phẩm thế ortho, meta, para hay khả năng định hướng của nhóm thế được xác định bằng trạng thái ổn định của phức σ ở các vị trí khác nhau Phức σ càng ổn định, tốc độ thế ở đó càng lớn và sản phẩm đó chiếm ưu tiên

+ Các nhóm thế có hiệu ứng +I như các gốc ankyl R - định hướng thế vào vị trí ortho và para

+ Các nhóm thế chỉ có hiệu ứng –I đều làm thụ động hoá nhân và định hướng vào vị trí meta

+ Nhóm thế có hiệu ứng +C mạnh nhưng –I yếu như OH, OR, NH2, NHR,

NR2, hoạt hoá nhân và định hướng vào ortho và para

+ Nhóm thế có hiệu ứng –I mạnh và +C như F, Cl, Br,… là bị động hoá nhân nhưng định hướng vào ortho và para Trong trường hợp này, các halogen có hiệu ứng –I mạnh hơn +C nhiều ở trạng thái tĩnh

Khi vòng benzen có hai nhóm thế, sự định hướng của nhóm thế thứ ba phụ thuộc vào cả hai nhóm thế Có các trường hợp sau:

+ Nếu hai nhóm thế đều hoạt hoá nhân, nhóm thế hoạt hoá mạnh nhất khống chế sự định hướng: