Đề cương môn Hóa đại cương- Trường Đại học bách khoa - Đại học đà nẵng.

ÔN TẬP HÓA HỮU CƠ
1. Phân biệt phản ứng tách loại E1 và E2
Phản ứng E1 là một loại phản ứng loại bỏ hai
Phản ứng E2 là một loại phản ứng loại bỏ một bước
bước được tìm thấy trong hóa học hữu cơ.
thấy trong hóa học hữu cơ. Căn cứ Phản
ứng E1 xảy ra khi hoàn toàn không có bazơ Phản hoặc khi có bazơ yếu.
ứng E2 xảy ra khi có bazơ mạnh. Cơ chế
Cơ chế phản ứng của phản ứng E1 được gọi là sự Cơ chế phản ứng của phản ứng E2 được gọi là loại bỏ loại bỏ đơn phân tử. hai phân tử. Các bước
Phản ứng E1 là phản ứng hai bước.
Cơ chế phản ứng E2 là phản ứng khử một bước. Sự hình thành cacbocation
Phản ứng E1 tạo thành cacbocation là hợp chất
Phản ứng của E2 không tạo thành cacbocation nào. trung gian. Vài cái tên khác Phản
ứng E1 được gọi là phản ứng khử đơn phân Phản tử.
ứng E2 được gọi là loại bỏ hai phân tử. Ví dụ
Phản ứng E1 thường gặp ở các ankyl halogenua
Phản ứng E2 thường gặp ở các ankyl halogenua sơ cấp
bậc ba và một số ankyl halogenua bậc hai.
và một số ankyl halogenua thứ cấp.
2. Phân biệt phản ứng thế SN1 và SN2
 Đặc điểm của phản ứng SN1 và SN2:
Trạng thái trung gian / chuyển tiếp:
Phản ứng SN1- Carbocation bền: phenyl > allyl > bậc 3 > bậc 2 > bậc 1.
Như đã trình bày, carbocation tạo thành càng bền thì phản ứng xảy ra càng nhanh,
và do đó càng ưu tiên theo hướng SN1. - Hiệu ứng lập thể.
Phản ứng SN2 tạo thành trung gian trong đó có 1 nguyên tử carbon tồn tại 5 "liên
kết". Do đó, để trạng thái trung gian này càng ổn định thì không gian xung quanh
nguyên tử carbon đó phải càng nhiều. Vậy, theo thứ tự ưu tiên cơ chế SN2 thì
carbon bậc 1 > bậc 2 > bậc 3.
Ngoài ra, tương tự SN1, trạng thái trung gian của SN2 có một phần điện tích âm,
do đó càng có nhiều nhóm rút và ít nhóm cho cũng sẽ làm cho trạng thái trung gian
bền hơn, và ưu tiên phản ứng theo SN2. Cơ chế
Phản ứng SN1: SN1 phản ứng có vài bước; nó bắt đầu bằng việc loại bỏ nhóm rời
đi, dẫn đến một carbocation và sau đó là cuộc tấn công của nucleophile.
Phản ứng SN2: SN2 phản ứng là các phản ứng bước đơn trong đó cả nucleophile
và cơ chất đều tham gia vào bước xác định tốc độ. Do đó, nồng độ cơ chất và của
nucleophile sẽ ảnh hưởng đến bước xác định tốc độ. Nucleophile:
Phản ứng SN1: SN phản 1
ứng đòi hỏi nucleophile yếu; chúng là các dung môi
trung tính như CH3OH, H2O và CH3CH2OH.
Phản ứng SN2: SN2 phản ứng đòi hỏi nucleophiles mạnh. Nói cách khác, chúng là
các nucleophile tích điện âm nhưCH -
3Ôi-, CN-, RS-, N3 và hồ-. Dung môi:
Phản ứng SN1: Phản ứng SN1 được ưa chuộng bởi dung môi protic cực. Ví dụ
như nước, rượu và axit cacboxylic. Chúng cũng có thể đóng vai trò là nucleophiles cho phản ứng.
Phản ứng SN2: Phản ứng SN2 tiến hành tốt trong các dung môi không proton có
cực như acetone, DMSO và acetonitril. 2. Nhiệt độ:
- SN1 cần nhiệt độ cao: Do phản ứng SN1 có 2 giai đoạn và trong đó có giai đoạn
cắt đứt liên kết, nên nhiệt độ sẽ cung cấp năng lượng cho giai đoạn này xảy ra nhanh hơn.
- SN2 không cần nhiệt độ cao: Cơ chế của phản ứng SN2 xảy ra sự cắt đứt liên kết
và sự hình thành liên kết mới gần như cùng lúc, do đó có thể xem như chúng bù trừ
nhau về mặt năng lượng. Vì vậy, có thể không cần nhiệt độ vẫn có thể xảy ra phản ứng SN2.
3. Nêu quy tắc tách Zeisev, quy tắc tách Hofmann. Trong những
trường hợp nào thì sản phẩm tạo thành theo quy tắc tách
Hofmannchiếm ưu thế? Cho ví dụ?
 Hướng của phản ứng tách loại:
 Quy tắc zeisev: H ở C bậc cao nhất sẽ ưu tiên tách cùng nhóm X và tạo nối
đôi có nhiều nhóm ankyl nhất
 Nếu:- gốc R của R-X chứa nhiều nhóm thế kích thước lớn
-Tác nhân bazo có kích thước lớn
-Nhóm thế X mang điện tích dương có kích thước lớn ( N+R3,S+R2,SO2R,..)
=>Tách hofman chiếm ưu thế: X tách cùng với H ở C bậc thấp nhất
4. Nêu quy tắc cộngMarkovnikov, Cho ví dụ.Những trường hợp nào
cộng trái Markovnikov(Kharasch), cho ví dụ?
 Quy tắc Maccopnhicop: Trong phản ứng cộng HX vào liên kết bội, nguyên tử
H ưu tiên cộng vào nguyên tử Cacbon bậc thấp hơn, còn nguyên tử hay nhóm
nguyên tử X ưu tiên cộng vào nguyên tử Cacbon bậc cao hơn.
Hay nói đơn giản là "Giàu càng giàu, nghèo càng nghèo"
5. Khái niệm gốc tự do, carbocation, carbanion. Độ ổn định (độ bền)
của gốc tự do, carbocation, carbanion?
Carbocation là sản phẩm trung gian mang điện tích dương nằm trên nguyên tử carbon .
Carbanion là ion có điện tích âm nằm trên nguyên tử carbon.
6. Chất ái nhân, chất ái điện tử?
 Chất ái nhân là những tác nhân cho cặp e cho phân tử khác
 Những chất trung hòa có chứa các cặp e tự do R-O-H, R-NH2, R2NH..
 Các ion âm: RO-, HO-, CN-, RS-,…
 Chất ái điên tử là những tác nhân có orbital trống, có thể nhận cặp e từ phần tử khác
 Các ion có điện tích dương: C+, H+, H3O+, NO2+, Ag+,..
 Các hợp chất có vỏ e chưa hoàn chỉnh: BF3, AlCl3, TiCl4, SnCl4,..
Các phân tử trung hòa có thể phân cực hóa: carbonyl, halogen, acetylene,..
7. Quy tắc thế ái điện tử vào nhân thơm trường hợp có sẵn 1 nhóm thế, 2 nhóm thế?
 Khi vòng benzene có 1 nhóm thế
 Các nhóm thế đẩy e (+C, +I, +H) loại 1 => SE   Ankyl=> +H, +I
 -NR2, -OCH3, -OH,.. => +C>-I
 Anion (-O-) => +C, +I mạnh
Định hướng gắn vào o,p
 Các nhóm thế hút e (-C,-I) loại 2 => SE
 NO2,-CN, -COR, -COCl, -CHO, -COOH, -CO-CH3,..=> -C,-I
 Cation ( -N+R3) => -I mạnh  Halogen => -I>+C
 Khi vòng benzene có 2 nhóm thế:
 2 nhóm thế cùng loại: nhóm thế thứ ba được địh hướng theo nhóm thế mạnh hơn
 2 nhóm thế khác loại: nhóm thế loại 1 quyết định nhóm thế thứ 3
8. Quy tắc gọi tên theo danh pháp IUPAC và tính chất vật lý (Độ hòa
tan, nhiệt độ sôi) của alkane, alkene, alkyne, hydrocarbon thơm,
dẫn xuất halogen, ancol, phenol, aldehyde, ketone, carboxylic acid, amine.
Ankan: số vị trí-tên nhóm thế +tên mạch chính +an
 Mạch chính là mạch dài nhất, có nhiều nhánh nhất. Đánh số cho mạch nhánh
( nhóm thế) có chỉ số nhỏ nhất.
 Gọi tên mạch nhánh (tên nhóm ankyl) theo thứ tự vần chữ cái. Số chỉ vị trí
nhánh nào đặt ngay trước gạch nối với tên nhánh đó.
a) Gốc (nhóm) no ankyl: (từ ankan bớt đi 1H ta được nhóm ankyl) CH3-: metyl; CH3-CH2-: etyl; CH3-CH2-CH2-: propyl; CH3-CH(CH3)-: isopropyl; CH3[CH2]2CH2-: butyl; CH3-CH(CH3)-CH2-: isobutyl; CH3-CH2-CH(CH3)-: sec-butyl (CH3)3C-: tert-butyl; CH3-CH(CH3)-CH2-CH2-: isoamyl
b) Gốc (nhóm) không no: CH2=CH-: vinyl; CH2=CH-CH2-: anlyl
c) Gốc (nhóm) thơm: C6H5-: phenyl; C6H5-CH2-: benzyl
d) Gốc (nhóm) anđehit-xeton: -CHO: fomyl; -CH2-CHO: fomyl metyl; CH3-CO-: axetyl; C6H5CO-: benzoyl
 Mạch cacbon chính Tên
Công thức cấu tạo Tên ankan C Met CH3 Metan C-C Et CH3CH3 Etan C-C-C Prop CH3CH2CH3 Propan C-C-C-C But CH3(CH2)2CH3 Butan C-C-C-C-C Pent CH3(CH2)3CH3 Penta C-C-C-C-C-C Hex CH3(CH2)4CH3 Hexan C-C-C-C-C-C-C Hept CH3(CH2)5CH3 Heptan C-C-C-C-C-C-C-C Oct CH3(CH2)6CH3 Octan C-C-C-C-C-C-C-C-C Non CH3(CH2)7CH3 Nonan C-C-C-C-C-C-C-C-C-C Đec CH3(CH2)8CH3 Đecan
Lưu ý: bỏ qua tiếp đầu ngữ đi,tri,tetra,.. khi xét thứ tự alphabetical, tuy nhiên
không bỏ qua iso, còn sec và tert được bỏ qua khi xét thứ tự với các nhóm khác,
nhưng vẫn dùng để so sánh giữa chúng với nhau.
 Iso- trước methyl, tert- trước iso-, sec- trước tert- XICLOANKAN: CnH2n (n≥3)
Tên monoxicloankan: Số chỉ vị trí nhánh - tên nhánh + xiclo + Tên mạch chính + an
Mạch chính là mạch vòng. Đánh số sao cho tổng các số chỉ vị trí các mạch nhánh là nhỏ nhất.
Anken: Số chỉ vị trí - Tên nhánh + Tên mạch chính - số chỉ vị trí nối đôi - en
 Mạch chính là mạch chứa liên kết đôi, dài nhất và có nhiều nhánh nhất.
 Đánh số C mạch chính bắt đầu từ phía gần liên kết đôi hơn.
 Số chỉ vị trí liên kết đôi ghi ngay trước đuôi en (khi mạch chính chỉ có 2 hoặc 3
nguyên tử C thì không cần ghi).
Ankadien: Vị trí nhánh - Tên nhánh + Tên mạch chính (thêm “a”)-số chỉ vị trí hai nối đôi-đien
 Mạch chính là mạch chứa 2 liên kết đôi, dài nhất, có nhiều nhánh nhất.
 Đánh số C mạch chính bắt đầu từ phía gần liên kết đôi hơn.
 Ankin: Quy tắc gọi tên ankin tương tự như gọi tên anken, nhưng dùng đuôi in để chỉ liên kết ba. HIĐROCACBON THƠM
 Benzene được chọn làm tên gốc, tên các nhóm thế đặt trước, nhóm thế được
đánh số theo nguyên tắc tổng chỉ số nhỏ nhất, sắp xếp theo alphabetical 1,2- 1,3- 1,4- Metylbenzen
etylbenzen đimetylbenzen đimetylbenzen đimetylbenzen
DẪN XUẤT HALOGEN CỦA HIĐROCACBON
 Halogen được xem là nhóm thế: clo, flo, brom,..
 Chọn mạch nhánh dài nhất làm mạch chính
 Đánh số sao cho tổng chỉ số các nhóm thế nhỏ nhất
 Có nhiều nhóm thế khác nhau thì sx alphabetical
 Nếu mạch chính có thể đánh số từ 2 đầu , ưu tiên nhóm đứng trowsc theo thứ tự
Dẫn xuất hidroxy của hidrocacbon Ancol: Hydrocacbon+ol
 chọn mạch dài nhất có chứa OH làm mạc chính sao cho OH ở vị trí bé nhất
(CH3)2CHCH2CH2OH: 3-metyl butan-1-ol
Phenol: gọi tên như là dẫn xuất của phenol 4-clo-3-metylphenol Ete: gốc ankyl+ ete
Nếu một trong 2 nhóm lien kết với O phức tạp, thì hợp chất được xem là dẫn
xuất alkoxy ( CH3- methoxy, C2H5O- ethoxy, C6H5O- phenoxy,..)
Ketone : mạch chính dài nhất và chứa C=O và CO có chỉ số nhỏ nhất  Gọi tên H-C+ on
C6H5-CH2-CO-CH3: 1-phenyl-2=propanon CH3 − CO − CH3; CH3 − CO − CH2 − CH3 CH3 − CO − CH = CH2 . propan-2-on butan-2-on but-3-en- 2-on
Andehit: mạch chính dài nhất và chứa CHO, gọi tên H-C + al (CH3)2CHCH2CH=O 3-metylbutanal CH3CH=CHCH=O but-2-en-1-al Cacboxylic acid:
 Mạch chính được chọn là mạch chính dài nhất và chứa –COOH
 Đánh số các nguyên tử C với C của nhóm –COOH mang số 1
 Gọi tên các acid: acid + H-C tương ứng + -oic
Amin: Tên các nhóm ankyl đọc theo thứ tự chữ cái a, b, c… + amin
 - Với các amin bậc 2 và 3, chọn mạch dài nhất chứa N làm mạch
chính, N có chỉ số vị trí nhỏ nhất. Đặt một nguyên tử N trước mỗi nhóm thế của amin
 (CH3)3C–NH22-metylpropan-2-amin
 C6H5NHCH3N-Metylbenzenamin
 Amin không chứa –COOH,- CHO,-OH: ankan + amin
 Amin chứa các nhóm trên: -COOH> -CHO>-C=O>-OH>-NH2
 Đối với amin phức tạp, them các tiếp tố amino- ( hoặc N-
methylamino, N,N-đimethylamino) vào tên gọi của mạch chính
 Có 2 nhóm ankyl → thêm 1 chữ N ở đầu.
Ví dụ : CH3–NH–C2H5 : N–etyl metyl amin.
 Có 3 nhóm ankyl → thêm 2 chữ N ở đầu (nếu trong 3 nhóm thế có 2 nhóm giống nhau).
Ví dụ : CH3 –N(CH3)–C2 H5 : N, N–etyl đimetyl amin
 Có 3 nhóm ankyl khác nhau → 2 chữ N cách nhau 1 tên ankyl. Ví dụ : CH –
3 N(C2 H5 )–C3H7 : N–etyl–N–metyl propyl amin.
 Khi nhóm –NH2 đóng vai trò nhóm thế thì gọi là nhóm amino.
Ví dụ: CH3 CH(NH2)COOH (axit 2-aminopropanoic) 9. So sánh tính axit bazo Nhóm đẩy:
Những gốc ankyl (gốc hydrocacbon no): CH3-, C2H5-, iso propyl …
Các nhóm còn chứa cặp e chưa liên kết: -OH (còn 2 cặp), -NH2 (còn 1 cặp)….
Nhóm hút: tất cả các nhóm có chứa liên kết π, vì liên kết π hút e rất mạnh.
Những gốc hydrocacbon không no: CH2=CH- , CH2=CH-CH2- …
Những nhóm khác chứa nối đôi như: -COOH (cacboxyl), -CHO (andehyt), -CO- (cacbonyl), -NO2 (nitro), ….
Các nguyên tố có độ âm điện mạnh: -Cl, -Br, -F (halogen)…
Bây giờ là hai bài thực hành nhỏ để giúp các bạn hình dung rõ hơn.
TD: Sắp xếp dãy sau theo chiều tăng dần của tính bazơ: NH3, C6H5-NH2, (CH3)3N, CH3-NH2, C2H5-NH2, (C6H5-)2NH
Thứ tự sắp xếp đúng sẽ là: (C6H5-)2NH < C6H5-NH2 < NH3 < CH3-NH2 < C2H5-NH2 < (CH3)2NH < (CH3)3N.