Tiêu đề CHUYÊN ĐỀ 7. ĐẠI CƯƠNG HÓA HỌC HỮU CƠ.doc ✅

Trang 1 Chuyên đề 7 ĐẠI CƯƠNG HÓA HỌC HỮU CƠ A. LÍ THUYẾT CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO I. KHÁI NIỆM VỀ CẤU TRÚC PHÂN TỬ 1. Cấu tạo • Cấu tạo hóa học cho biết thành phần nguyên tổ của phân tử, trật tự liên kết và các kiểu liên kết hóa học giữa các nguyên tử trong phân tử. • Sự khác nhau về cấu tạo hóa học dẫn tới hiện tượng đồng phân cấu tạo, • Cách viết đồng phần cấu tạo: Bước 1: Tính độ bất bão hoà (  ) của hợp chất hữu cơ để biết được tổng số liên kết  + Số vòng trong phân tử - xyCH hoặc xyzCHO 2x2y 2   - xytCHN hoặc txyzCHON 2x2yt 2   - xyztvCHONX (X: halogen) 2x2(yv)t 2   Bước 2: Xác định các đồng phân cần viết theo yêu cầu bài toán: - Hợp chất hữu cơ thuộc dãy đồng đăng nào? - Mạch hở hay mạch vòng ?  Dựa vào giá trị của  và số lượng nguyên tố có mặt trong phân tử để phân loại đồng phân cấu tạo có thể có: + Đồng phấn mạch cacbon: Xuất hiện do sự sắp xếp mạch cacbon khác nhau. Ví dụ: + Đồng phân cách chia mạch cacbon: xuất hiện do sự chia cắt mạch cacbon khác nhau. Ví dụ: 5332CHCOOCH và HCOOCH + Đống phân vị trí: Xuất hiện do sự khác nhau vị trí của nối đôi, nổi ba, nhóm thể hoặc nhóm chức trong phân tử. Ví dụ: 2222223CHCHCHCHOH;CHCHCHCHOH;CHCHCHOHCH + Đồng phân nhóm chức: Xuất hiện do sự thay đổi cấu tạo nhóm chức trong phân tử, Ví dụ 322323CHCHCHOH và CHCHO CH + Đổng phân liên kết: Xuất hiện do sự thay đổi liên kết giữa các nguyên tử cacbon với nhau. Ví dụ: 32CHCHCCH và 22CHCHC=H=CH Bước 3: Viết sườn mạch cacbon có thể có, từ mạch dài nhất (mạch không nhánh) đến mạch ngắn nhất, nếu là mạch vòng thì từ vòng rộng nhất đến vòng nhỏ nhất. Bước 4: Thêm nối đôi, nối ba, nhóm chức vào các vị trí thích hợp trên từng mạch cacbon. Cuối cùng bão hòa hoá trị của cacbon bằng số nguyên tử H cho đủ. Ví dụ: Viết các đồng phân của C 4 H 10 O.
Trang 2 2.4210 0 2   Vì O nên trong phân tử không có liên kết  hoặc vòng. Vậy C 4 H 10 O có thể là • Ancol no, đơn chức, mạch hở: 3222323323 23CHCHCHCHOH;CHCHCHOHCHCHCHCHOH;CH;COH • Ete no, đơn chức, mạch hở: 3223322333 2CHOCHCHCH;CHCHOCHCH;CHCHOCH 2. Các công thức biểu diễn cấu trúc a) Công thức phối cảnh Công thức phối cảnh nhằm mô tả vị trí của các nguyên tử trong phân tử đúng như cách sắp xếp không gian thực sự của chúng. Dựa vào thực tế là một vật càng xa mắt ta thì càng cảm thấy nó nhỏ đi và ngược lại. Người ta quy ước như sau: Liên kết ở gần được vẽ đậm hơn liên kết ở xa, đầu liên kết ở gần được vẽ to hơn đầu liên kết ở xa mắt người quan sát, những liên kết nằm trên mặt phẳng giấy dược về nét gạch bình thường, những liên kết hướng về phía trước mặt phẳng giấy được vẽ nét đậm, những liên kết hướng về phía sau mặt phẳng giấy được vẽ bằng nét gián đoạn. Ví dụ: Công thức phối cảnh của metan, etan và xiclohexan (dạng ghế) được vẽ như hình sau: Để cho dễ viết, người ta có thể biểu diễn các công thức phối cảnh trên một cách đơn giản hơn. b) Công tác chiếu Niumen Để có công thức chiếu Niumen, chúng ta nhìn phân tử dọc theo một liên kết nào đó, thường là liên kết cacbon-cacbon được lựa chọn có mục đích rồi chiếu tất cả các nguyên tử lên mặt giấy. Nguyên tử C ở đầu liên kết gần mắt ta (C 1 ) được thể hiện bằng một hình tròn và che khuất nguyên tử C ở đầu kia của liên kết (C 2 ). Các liên kết với C 1 được nhìn thấy toàn bộ, chúng xuất phát từ tâm của hình tròn C 1 . Các liên kết với C 2 chỉ nhìn thấy được phần ló ra từ chu vi của hình tròn C 1 . Ví dụ: Nếu nhìn phân tử C 2 H 6 dọc theo liên kết C-C từ trải sang phải ta sẽ nhận được công thức Niumen (hình a); Nếu nhìn phân tử cis - but-2-en dọc theo liên kết C=C ta sẽ được công thức Niumen (hình b). c) Công thức chiếu Fisơ Để biểu diễn cấu trúc ba chiều ở nguyên tử cacbon no mà không dùng đến cách vẽ phối cảnh phức tạp (hình a), người ta quy ước như sau: Đặt công thức phối cảnh của phân tử sao cho cho nguyên tử C được
Trang 3 chọn năm trong mặt phẳng trang giấy (hình b); Chiều công thức phối cảnh đó lên mặt giây, ta được công thức chiếu Visợ (hình c) mà ở đó đường nằm ngang biểu diễn 2 liên kết hướng về mặt người quan sát, giao điểm của chúng biểu diễn nguyên tử cacbon no. Ở công thức chiu lisỹ chỉ thấy có mối quan hệ không gian phải - trải, trên dưới, còn quan hệ trước sau không thấy được từ công thức mà chỉ nhận ra được qua suy luận từ quy ước là các nhóm ở hai đầu đoạn nằm ngang thi ở bên trên trang giấy, hai nhóm ở hai đầu đưởng thẳng đứng thi nằm ở dưới trang giấy. Vì the, không được tùy tiện xoay công thức Fisơ. 3. Cấu hình • Ngoài ý nghĩa về cấu tạo hóa học, cấu hình còn cho biết sự phân bố của các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử trong không gian xung quanh một trung tâm | hay hệ trung tâm nhất định nào đó. • Sự khác nhau về cấu hình phân tử dẫn đến hiện tượng đồng phân cấu hình bao gồm đồng phân hình học và công phần quang học. a) Đồng phân hình học • Là loại đồng phân không gian (hay đồng phân lập thể) gây nên bởi sự phân bố khác nhau của các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử ở hai bên một bộ phận "cứng nhắc" như nối dõi, vòng no, ... • Điều kiện để xuất hiện đồng phân hình học: + Điều kiện cần: Phân tử phải có liên kêt đôi (một liên kết đôi hay một số liên kết dội) hoặc vòng nọ (thường là vòng nhỏ) trong phân tử. Coi đó là bộ phận "cứng nhắc" cản trở sự quay tự do của nguyên tử (hay nhóm nguyên tử) ở bộ phận đó. + Điều kiện đủ: Ở mỗi nguyên tử cacbon của liên kết đôi và ít nhất hai nguyên tử cacbon của vòng nó phải có hai nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác nhau.
Trang 4 Với ab:cd • Danh pháp đồng phân chinh học  ) Hệ danh pháp cis - trans Trong hệ danh pháp này, những dạng có hai nhóm thể được phân bố ở cùng một phía đối với mặt phẳng của nối dối hay vòng nọ thi được gọi là cis, nếu khác phía thì gọi là trans. Ví dụ:  ) Hệ danh pháp syn - anti Hệ danh pháp này thường dùng cho các hợp chất có liên kết -N=N- và >C=N- . Đáng chú ý là đối với oxim của anđehit RCH-NOH người ta căn cứ vào vị trí trong không gian của R và OH để gọi cấu hình syn (tương tự như cis) hay anti (tương tự như trans). Ví dụ:  ) Hệ danh pháp Z - E Phân tử có dạng abC=Ccd hoặc abC=Nc. Về độ hơn cấp, nếu ab cd     thì ta có: Độ hơn cấp của nhóm thế được căn cứ vào số thứ tự Z (điện tích hạt nhân) của nguyên tử gắn trực tiếp vào nồi đội. Ví dụ: 52HCHNHOHFClBr Z: 1 6 7 8 9 17 35 Nếu hai nguyên tử gắn vào nối đôi là đồng nhất thì cần xét đến nguyên tử tiếp theo. Ví dụ: 22223CHBrCHOHCHCHCH-H