Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Giáo dục - Đào tạo Hóa học Bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học thpt chuyên đề hướng không gian của một số phản ...

Tài liệu Bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học thpt chuyên đề hướng không gian của một số phản ứng hữu cơ

.DOC
26
1444
71

Mô tả:

1 A. phÇn më ®Çu I. lý do chän ®Ò tµi Hãa lËp thÓ ®éng lµ mét vÊn ®Ò v« cïng hÊp dÉn vµ lý thó. Cho ®Õn nay ngêi ta vÉn cha hoµn toµn gi¶i thÝch ®îc t¹i sao hai ®ång ph©n quang häc cã tÝnh chÊt vËt lý vµ hãa häc kh«ng hÒ kh¸c biÖt nhng l¹i cã tÝnh chÊt sinh häc kh¸c h¼n nhau. Chóng ta h·y thö tëng tîng trong qu¸ tr×nh tæng hîp mét lo¹i biÖt dîc ch÷a bÖnh do virus X, nÕu chóng ta chän ph¬ng ¸n tæng hîp thø nhÊt th× hiÖu suÊt cña ph¶n øng rÊt cao, nhng s¶n phÈm t¹o ra l¹i lµ mét hçn hîp hai ®ång ph©n quang häc mµ kh«ng thÓ t¸ch riªng, chØ mét trong hai ®ång ph©n ®ã lµ cã t¸c dông ®Õn lo¹i virus X, cßn ®ång ph©n kia th× kh«ng cã t¸c dông nµy. Trong khi ®ã ph¬ng ¸n thø 2 sÏ t¹o ra s¶n phÈm cã ®é tinh khiÕt quang häc cao h¬n nhng l¹i cã hiÖu suÊt thÊp h¬n. ViÖc lùa chän ph¬ng ¸n 2 hiÓn nhiªn sÏ lµm t¨ng gi¸ thµnh s¶n phÈm lªn rÊt nhiÒu, ®iÒu ®ã sÏ lµm c¸c h·ng dîc phÈm ph¶i c©n nh¾c vµ ®a ra bµi to¸n s¶n xuÊt thùc tÕ. Lo¹i thuèc dµnh cho ngêi nghÌo cã thÓ sö dông ph¬ng ¸n 1, ngêi cã thu nhËp thÊp sÏ ph¶i chÊp nhËn ®a thªm vµo c¬ thÓ mét lîng biÖt dîc kh«ng cã t¸c dông víi con virus X, thËm chÝ cã khi cßn cã h¹i cho c¬ thÓ….Tuy nhiªn viÖc s¶n xuÊt võa ®¸p øng ®îc nhu cÇu cña ngêi mua, võa gi¶i quyÕt ®îc c«ng ¨n, viÖc lµm… Ta cã thÓ thÊy rÊt râ rµng híng kh«ng gian cña mét ( hoÆc mét sè) ph¶n øng hãa häc rót cuéc ®· cã ¶nh hëng s©u s¾c ®Õn c¸c vÊn ®Ò cña x· héi: c«ng ¨n viÖc lµm cña ngêi d©n, kh¶ n¨ng ®îc ch÷a bÖnh cña ngêi nghÌo vµ ngêi giµu, lîi nhuËn cña doanh nghiÖp…. Nh vËy viÖc nghiªn cøu híng kh«ng gian cña ph¶n øng lµ cÇn thiÕt, ®ã lµ lý do t¹i sao ®©y lµ vÊn ®Ò kh¸ ®îc a thÝch trong c¸c ®Ò thi häc sinh giái Hãa Häc hµng n¨m. §©y còng lµ lý do t¹i sao chóng t«i lùa chän vµ nghiªn cøu ®Ò tµi híng kh«ng gian cña mét sè ph¶n øng h÷u c¬ ®Ó ®a ®Õn héi th¶o khoa häc cña c¸c trêng chuyªn khu vùc Duyªn H¶i vµ B¾c bé n¨m häc 2013-2014. II. môc ®Ých cña ®Ò tµi Môc ®Ých cña ®Ò tµi nµy lµ nghiªn cøu híng kh«ng gian ( hãa lËp thÓ) cña mét sè ph¶n øng h÷u c¬ th«ng dông trong ch¬ng tr×nh thi häc sinh giái m«n Hãa häc. Do khu«n khæ cña ®Ò tµi nªn chóng t«i lùa chän ba ph¶n øng hay gÆp nhÊt, nh÷ng ph¶n øng cßn l¹i sÏ ®îc ®Ò cËp ®Õn vµo mét dÞp kh¸c. Trong phÇn nµy chóng ta sÏ nghiªn cøu vÒ sù raxemic hãa, híng kh«ng gian cña c¸c ph¶n øng h÷u c¬: ph¶n øng thÕ nucleophin, ph¶n øng Diels-Alder, ph¶n øng céng nucleophin , ¶nh hëng cña cÊu t¹o kh«ng gian ®Õn kh¶ n¨ng ph¶n øng cña c¸c ph¶n øng nªu trªn. B. PhÇn Néi dung I. Sù raxemic hãa Sù raxemic hãa lµ sù biÕn ®æi mét ®èi quang tinh khiÕt thµnh biÕn thÓ raxemic. Sù raxemic hãa cã thÓ x¶y ra díi t¸c dông cña c¸c yÕu tè kh¸c nhau: thêi gian, nhiÖt, c¸c t¸c nh©n kh¸c nhau . Sù raxemic hãa cã thÓ x¶y ra mét c¸ch ®¬n gi¶n khi b¶o qu¶n chÊt ho¹t ®éng quang häc trong mét thêi gian nµo ®ã. Qu¸ tr×nh ®ã ®îc gäi lµ sù tù raxemic hãa. Sù tù raxemic hãa cã thÓ x¶y ra ®èi víi c¸c chÊt ë tr¹ng th¸i r¾n, láng vµ ngay c¶ trong dung dÞch. VÝ dô cho sù tù raxemic hãa ®èi víi chÊt r¾n lµ trêng hîp axit (+)phenylbromaxetic. Khi gi÷ trong thêi gian kho¶ng ba n¨m axit nµy hoµn toµn mÊt tÝnh ho¹t ®éng quang häc. Song trong thùc tÕ thêng sù raxemic hãa kh«ng tù x¶y ra mµ ®îc kÝch thÝch bëi c¸c yÕu tè lý hãa nµo ®ã. C¸c xóc t¸c ®îc dïng cho sù raxemic hãa nh c¸c t¸c nh©n kiÒm, axit. ThÝ dô chÊt 1,3,4-triphenylbutanon-2 (I) quay ph¶i dÔ dµng bÞ raxemic hãa khi cã mÆt axit sunfuric ë nhiÖt ®é phßng. Xóc t¸c cho qu¸ tr×nh raxemic hãa c¸c axit thÕ halagen ë vÞ trÝ  vµ c¸c este cña nã lµ c¸c ion halogen. Cã nhiÒu qu¸ tr×nh raxemic hãa tríc kia ®îc gäi lµ sù tù raxemic hãa trong thùc tÕ cã sù cã sù tham gia cña vÕt xóc t¸c. Ch¼ng h¹n sù "tù raxemic hãa" este cña axit bromsuccinic cã thÓ ngõng l¹i khi cã mÆt khi cã b¹c kim lo¹i ®Ó t¬ng t¸c víi vÕt ion brom. HoÆc nh mét lîng kiÒm kh«ng ®¸ng kÓ (ë nh÷ng dông cô b»ng thuû tinh ®· khö kiÒm) còng vÉn xóc t¸c ®îc cho qu¸ 2 tr×nh raxemic hãa. VÝ dô axit (+)mononitrophenic (II) trong xyclohexanon bÞ raxemic hãa trong b×nh cÇu thuû tinh kho¶ng 60 lÇn nhanh h¬n khi chøa chóng trong b×nh th¹ch anh. Tõ ®ã cã thÓ rót ra kÕt luËn cã ý nghÜa thùc tÕ quan träng lµ khi lµm viÖc víi chÊt ho¹t ®éng quang häc cÇn ph¶i tr¸nh m«i trêng kiÒm. H OOC H OOC Cl C HO HOH C HO Cl CH 2 CH 2 COO COO H COO C + Cl CH 2 COO L-(+ ) -malat L-(-)-succinat A g2O, H 2O OOC H H O C C CH 2 Cl Ag O C C CH 2 OOC COO O O H O C C CH 2 OH 2 O l acto n OOC H C H + H CH 2 COO L-(-) -malat cÊt. Sù raxemic hãa cã thÓ x¶y ra díi t¸c dông cña nhiÖt thËm chÝ ngay c¶ trong qu¸ tr×nh chng Kh¶ n¨ng raxemic hãa cña c¸c chÊt còng rÊt kh¸c nhau. Nh÷ng hîp chÊt dÔ bÞ raxemic hãa nh axit lactic, alanin khã raxemic hãa h¬n nh rîu amylic, - phenyletylamin. Este ®iisobutyltactrat rÊt khã bÞ raxemic hãa ngay c¶ khi ®un nãng trong nhiÒu ngµy ë nhiÖt ®é 2000C, Nh÷ng hi®rocacbon cã nguyªn tö cacbon bËc ba bÊt ®èi xøng, vÝ dô: sec-butylbenzen thùc tÕ kh«ng bÞ raxemic hãa. Tõ nh÷ng vÝ dô ®a ra ë trªn cho thÊy nh÷ng hîp chÊt Ýt ho¹t ®éng hãa häc nãi chung còng Ýt cã khuynh híng raxemic hãa. §Ó gi¶i thÝch qu¸ tr×nh raxemic hãa nµy ®· cã nhiÒu gi¶ thiÕt ®îc nªu ra. C¸c gi¶ thuyÕt nµy thèng nhÊt víi nhau ë chç sù raxemic hãa ®îc thùc hiÖn b»ng c¸ch ®øt liªn kÕt ®Ó t¹o ra tr¹ng th¸i trung gian cã nguyªn tö cacbon ë tr¹ng th¸i lai hãa sp 2. ë tr¹ng th¸i nµy cacbon trung t©m cã ba liªn kÕt hãa trÞ n»m trong mét mÆt ph¼ng. b a c Nguyªn tö hoÆc nhãm nguyªn tö bÞ t¸ch ra cã thÓ sau ®ã tÊn c«ng tr¹ng th¸i trung gian nµy vµo c¶ hai phÝa cña mÆt ph¼ng víi x¸c suÊt nh nhau, do ®ã dÉn tíi hiÖn tîng raxemic hãa. Mét trong c¸c gi¶ thuyÕt ®îc nªu ra ë trong thÕ kû võa qua lµ c¬ chÕ enol hãa. C¬ së cña thuyÕt nµy dùa vµo d÷ kiÖn thùc nghiÖm sau: sù raxemic hãa x¶y ra ®Æc biÖt dÔ khi c¹nh nguyªn tö cacbon bÊt ®èi cã nhãm cacbonyl. VÝ dô khi enol hãa, meton ®· mÊt mét trong hai trung t©m bÊt ®èi xøng, cßn khi chuyÓn enol nµy thµnh d¹ng xeton th× kh«ng chØ cÊu h×nh ban ®Çu ®îc h×nh thµnh mµ c¶ cÊu h×nh antipot ®èi víi trung t©m bÊt ®èi xøng ë díi còng ®îc h×nh thµnh. H3C H H H3C O CH(CH3)2 H 3C H O OH CH(CH3)2 H (CH3)2CH H Sù biÕn hãa menton thµnh isomenton biÓu diÔn b»ng s¬ ®å ë trªn x¶y ra ®Æc biÖt dÔ khi cã mÆt kiÒm. Ngêi ta nhËn thÊy trong trêng hîp võa nªu, còng nh trong nhiÒu trêng hîp kh¸c t¸c nh©n lµm xóc t¸c cho sù raxemic hãa còng ®ång thêi xóc t¸c cho sù enol hãa - ®ã lµ ion hi®roxil vµ proton. Mét vµi chôc n¨m tríc ®©y c¬ chÕ enol hãa ®îc thõa nhËn lµ c¬ chÕ chung cho sù raxemic hãa, song hiÖn nay ngêi ta thÊy c¬ chÕ nµy kh«ng ph¶i c¬ chÕ duy nhÊt. NhiÒu vÝ dô raxemic hãa tríc ®©y ®îc coi lµ kÕt qu¶ cña sù enol hãa th× hiÖn nay ®îc gi¶i thÝch theo c¬ chÕ ion. 3 Ch¼ng h¹n sù cã mÆt c¸c nhãm cacboxil, cacbonyl, nitril vµ nhiÒu nhãm kh¸c lµm t¨ng tÝnh axit cña nguyªn tö hi®ro ë vÞ trÝ  ®Òu cã thÓ lµm dÔ dµng cho sù h×nh thµnh cacbonion vµ dÉn ®Õn sù raxemic hãa (díi t¸c dông cña baz¬). Thuéc vµo hîp chÊt nµy cã thÓ dÉn ra axit hi®roxiphenylaxetic (III) c¸c ®ång ®¼ng cña axetophenon (IV) c¸c xeton kiÓu (V). C6H5 CH COOH C6H5 OH C CH O CH3 C2H5 C6H5 CO R R' (V) (IV) (III) CH §Æc biÖt tèc ®é raxemic hãa c¸c xeton kiÓu (V) gi¶m khi gèc R cã tÝnh chÊt ®Èy ®iÖn tö, bëi v× gèc R ®· lµm gi¶m kh¶ n¨ng ion hãa cña nguyªn tö hi®ro ë trung t©m bÊt ®èi. Sù raxemic hãa cã thÓ x¶y ra qua giai ®o¹n h×nh thµnh cacbocation. R'' X R R C R' C R' X R C R'' R'' R' X Xóc t¸c cho qu¸ tr×nh raxemic hãa theo c¬ chÕ t¹o thµnh cacbocation cã thÓ dïng c¸c axit Liuyt. CH3 CH3 C6H5 C + Cl C6H5 AlCl3 C + AlCl4 H H Qu¸ tr×nh raxemic hãa b»ng nhiÖt ®· x¶y ra theo c¬ chÕ h×nh thµnh gèc tù do. Nhê n¨ng lîng nhiÖt ®· x¶y ra sù ®øt ®ång cùc liªn kÕt gi÷a nguyªn tö bÊt ®èi víi mét nhãm thÕ. Gèc tù do sinh ra cã cÊu tróc ph¼ng, nªn khi kÕt hîp l¹i víi nhãm thÕ võa ®øt ra cã kh¶ n¨ng h×nh thµnh raxemat. Sù raxemic hãa c¸c ancol cã thÓ do ph¶n øng oxi hãa khö víi sù h×nh thµnh hîp chÊt cacboxyl trung gian. R R' H oxiho¸ C OH khö R C khö O oxiho¸ R' R' R C OH H Ngoµi ra sù raxemic hãa cã thÓ x¶y ra ë ph¶n øng thÕ nÕu nhãm ®a vµo ®ång nhÊt víi nhãm bÞ thÕ. I + C I I C I I C 4 II. Hãa lËp thÓ cña ph¶n øng thÕ nucleophin vµo nguyªn tö cacbon no Híng kh«ng gian cña ph¶n øng thÕ nucleophin vµo nguyªn tö cacbon no ®· ®îc thiÕt lËp bëi Ingold: thÕ nucleophin theo c¬ chÕ SN2 cã lµm theo sù quay cÊu h×nh, thÕ theo c¬ chÕ S N1 thêng x¶y ra sù raxemic hãa hoÆc quay cÊu h×nh mét phÇn, cßn khi cã mÆt hiÖu øng kÒ trong ph©n tö th× ph¶n øng thÕ x¶y ra víi sù b¶o toµn cÊu h×nh. Ph¶n øng theo c¬ chÕ SN2 ®i qua tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp, ë tr¹ng th¸i nµy t¸c nh©n t¬ng t¸c víi trung t©m bÊt ®èi khi mµ liªn kÕt gi÷a trung t©m bÊt ®èi víi nhãm bÞ thÕ cha bÞ ®øt hoµn toµn. M« h×nh cã lîi nhÊt cho tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp nµy lµ nhãm thÕ (t¸c nh©n) vµ nhãm bÞ thÕ s¾p xÕp trªn mét ®êng th¼ng ë hai phÝa ®èi víi trung t©m bÊt ®èi (xem h×nh XII-1 vµ XII-2). X Y X Y + + R2 R3 X R1 R1 Y + Y C  Y X C R2 R1  X Y C R2 + X R3 R3 H×nh XII-1: Híng kh«ng gian cña ph¶n øng thÕ SN2 + Y + + C X Y C Y X sp3 + C X sp3 tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp gi¶ p H×nh XII-2: Sù xen phñ c¸c obitan trong tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp cña ph¶n øng thÕNS2 Sau khi tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp h×nh thµnh nhãm X t¸ch ra vµ c¸c liªn kÕt R-C chuyÓn sang phÝa tríc kia cã nhãm X. S¶n phÈm cuèi cïng lÇn n÷a trë thµnh cÊu t¹o tø diÖn nhng tø diÖn nµy ®èi xøng g¬ng víi tø diÖn ban ®Çu. Nh vËy ho¹t tÝnh quang häc cña s¶n phÈm vÉn cßn, nhng cÊu h×nh ®· thay ®æi ngîc l¹i. §Ó chøng minh sù ®óng ®¾n vÒ híng kh«ng gian cña ph¶n øng S N2 võa nªu trªn, ngêi ta ®· tiÕn hµnh nghiªn cøu sù raxemic hãa khi cho c¸c dÉn xuÊt halogen quang ho¹t t¸c dông víi c¸c muèi cã chøa halogen phãng x¹: X + C X X C + X Khi so s¸nh h»ng sè tèc ®é raxemic hãa (k rax) víi h»ng sè tèc ®é trao ®æi ®ång vÞ (k t, d) thÊy tèc ®é cña sù raxemic hãa lín gÊp hai lÇn tèc ®é trao ®æi halogen phãng x¹ (k rax = 2kt.®). Tû lÖ nh vËy chØ cã khi mçi lÇn trao ®æi halogen phãng x¹ ®· x¶y ra sù nghÞch ®¶o cÊu h×nh, cßn sù raxemic hãa nhanh h¬n v× nã ®· x¶y ra hoµn toµn ngay sau khi mét nöa tæng sè ph©n tö ®· ®îc thay thÕ. NhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu ®· chøng minh r»ng híng kh«ng gian cña ph¶n øng thÕ SN2 vµo nguyªn tö cacbon bËc nhÊt, bËc hai, vµ bËc ba hoµn toµn nh sau: ®Ó nghiªn cøu lËp thÓ cña 5 ph¶n øng thÕ vµo nguyªn tö cacbon bËc nhÊt cÇn ph¶i ®iÒu chÕ hîp chÊt quang ho¹t cã nguyªn tö cacbon bÊt ®èi ®· "hi®ro-®¬teri hãa". ThÝ dô khi thuû ph©n b»ng kiÒm hîp chÊt ptoluensunfonat cña 1-®¬teroetanol ®· nhËn thÊy sù nghÞch ®¶o cÊu h×nh cña s¶n phÈm sinh ra. Trong mét sè trêng hîp híng kh«ng gian cña ph¶n øng thÕ SN2 cßn phô thuéc vµo t¸c nh©n. Val®en khi nghiªn cøu ph¶n øng thuû ph©n axit (S) -closuccinic (anion cña axit lµ closuccinat) ®· nhËn thÊy khi dïng KOH ®· thu ®îc axit (R)-malic (quay cÊu h×nh) cßn khi dïng Ag2O l¹i thu ®îc axit (S)-malic (gi÷ nguyªn cÊu h×nh). HiÖn tîng nµy ®îc gi¶i thÝch nh sau: OOC H H OOC Cl C HO HOH C HO Cl CH 2 CH2 COO COO H COO C + Cl CH 2 COO L-(+)-malat L-(-)-succinat Ag2O, H 2O OOC O H H O C C CH 2 Cl Ag O C C CH 2 OOC COO O H O C C CH 2 OH 2 O lacton OOC H C H + H CH2 COO L-(-)-malat Khi t¸c dông cña KOH th× x¶y ra sù thÕ clo b»ng t¸c nh©n nucleophin m¹nh OH- ®ång thêi kÌm theo thay ®æi cÊu h×nh (nghÞch ®¶o Val®en). Tr¸i l¹i khi t¸c dông b»ng oxit b¹c th× x¶y ra hai lÇn quay cÊy h×nh (hai lÇn nghÞch ®¶o Val®en), lÇn nghÞch ®¶o thø nhÊt x¶y ra khi t¹o thµnh lacton cña axit L-malic (sù thÕ clo b»ng anion cacboxil trong m«i trêng kiÒm yÕu cã kh¶ n¨ng t¹o thµnh phøc gi÷a clo vµ ion b¹c). Trong m«i trêng kiÒm hoÆc axit yÕu -lacton bÞ thuû ph©n b»ng c¸ch ®øt liªn kÕt (b), nghÜa lµ sù thÕ x¶y ra ë nguyªn tö cacbon bÊt ®èi (nghÞch ®¶o lÇn thø hai). KÕt qu¶ lµ anion cña axit L(-) malic ®îc t¹o thµnh. Ph¶n øng thÕ nucleophin theo c¬ chÕ SN1 cã thÓ xÈy ra víi sù raxemic hãa hoÆc quay cÊu h×nh mét phÇn. C¸c kh¶ n¨ng võa nªu hoµn toµn phô thuéc vµo thêi gian tån t¹i cña cacbocation. Nh ®· biÕt, cacbocation cã cÊu tróc ph¼ng do ®ã ë giai ®o¹n thø 2 cña ph¶n øng t¸c nh©n nucleophin cã thÓ tÊn c«ng vµo hai phÝa cña mÆt ph¼ng víi x¸c suÊt nh nhau (xem h×nh XII-3). KÕt qu¶ cña ph¶n øng lµ h×nh thµnh hçn hîp ramªmic. Thùc tÕ trong ®a sè trêng hîp song song víi sù raxemic hãa ®a quan s¸t thÊy sù quay cÊu h×nh. §iÒu nµy ®îc gi¶i thÝch r»ng anion X- ®· ch¾n (che lÊp) ®êng tÊn c«ng cña t¸c nh©n nucleophin vµo cacbocation ph¼ng, do ®ã Y- buéc ph¶i u tiªn tÊn c«ng vµo phÝa ®èi diÖn gièng nh híng thÕ theo c¬ chÕ SN2. 6 Y Quay cÊu h×nh Y Raxemic hãa (+) B¶o toµn cÊu h×nh Y H×nh XII-3: Híng kh«ng gian cña Y ph¶n øng SN1. Nh vËy ta thÊy thêi gian tån t¹i cña cacbocation cµng Ýt, cacbocation cµng mau chãng ph¶n øng víi t¸c nh©n nucleophin, nghÜa lµ kh¶ n¨ng ch¾n cña anion X- cµng lín v× anion cha kÞp ®i ra xa khái cacbon trung t©m, do vËy phÇn tr¨m quay cÊu h×nh cµng lín. Ngîc l¹i thêi gian tån t¹i cña cacbocation cµng lín th× x¸c suÊt tÊn c«ng cña t¸c nh©n nucleophin vµo c¶ hai phÝa cµng cao, do ®ã kh¶ n¨ng raxemic hãa cµng nhiÒu. Thêi gian tån t¹i cña cacbocation l¹i phô thuéc vµo mét sè yÕu tè: cÊu t¹o cña cacbocation, b¶n chÊt cña t¸c nh©n nucleophin (ho¹t ®éng hãa häc), nång ®é cña t¸c nh©n vµ b¶n chÊt cña dung m«i. Nh÷ng ®Æc thï vÒ hãa lËp thÓ cßn xuÊt hiÖn ë c¸c ph¶n øng ®iÒu chÕ dÉn xuÊt halogen tõ rîu b»ng c¸ch cho t¸c dông víi halogenuaphotpho, thionylclorua hoÆc photgen. TÊt c¶ c¸c ph¶n øng nµy ®Çu tiªn ®Òu ®i qua giai ®o¹n h×nh thµnh s¶n phÈm ngng tô gi÷a rîu vµ t¸c nh©n (trong mét sè trêng hîp cã thÓ t¸ch ®îc nh÷ng s¶n phÈm ngng tô), vµ chØ sau ®ã míi tham gia vµo ph¶n øng thÕ nuelophin thùc thô. Chóng ta h·y xem xÐt ph¶n øng gi÷a rîu vµ thionylclorua t¹o ra dÉn xuÊt halogenua ankyl. ë ®©y cã hai kh¶ n¨ng: C SOCl2 + OH C O SOCl + HCl (T¸ch ®îc) Cl + C O S Cl SN2 Cl O O C S O Cl + C SO2 + Cl (1) quay cÊu h×nh S N1 C Cl + SO2 (2) gi÷ nguyªn cÊu h×nh Kh¶ n¨ng thø nhÊt x¶y ra khi dïng halogenuaphotpho, thionylclorua vµ cã mÆt piri®in hoÆc amin bËc ba. Kh¶ n¨ng thø hai x¶y ra khi trong ph©n tö closunfit cã sù "thÕ néi ph©n tö" (ph¶n 7 øng SNi). Ph¶n øng thÕ nucleophin x¶y ra víi sù gi÷ nguyªn cÊu h×nh cßn gÆp khi trong ph©n tö cã hiÖu øng kÒ . * Phản ứng SNi Trong phản ứng thếế nucleophin loại này thì thường sản phẩm thu đ ược là gi ữ nguyến cấếu hình do sự tấến công cùng một phía với nhóm đi ra. Hiện cơ chếế chuyển vòng đã b ị bác b ỏ bởi nhiếều lý do khác nhau, cơ chếế được chấếp nhận rộng rãi hiện nay là cơ chếế đi theo s ự tạo thành cacbocation như hình dưới Tuy nhiến nếếu trong hệ phản ứng có một tác nhấn bazơ như pyridin thì seẽ lại cho s ản phẩm nghịch chuyển cấếu hình như SN2 C¸c halogenuahi®ro trong c¸c dung m«i kh«ng ph©n cùc (trong ®iÒu kiÖn nµy halogenuahi®ro ë tr¹ng th¸i kh«ng ph©n ly) t¸c dông víi rîu bËc nhÊt ë nhiÖt ®é thÊp cho c¸c halogenuaankyl u tiªn gi÷ nguyªn cÊu h×nh. Trong níc hoÆc ë nhiÖt ®é cao c¸c axit halogenhi®ric t¸c dông víi rîu thêng t¹o ra c¸c s¶n phÈm kh«ng thuÇn nhÊt vÒ mÆt lËp thÓ, ngoµi ra cßn cã c¸c ®ång ph©n vÒ vÞ trÝ vµ c¸c s¶n phÈm chuyÓn vÞ khung cacbon. 8 II. Hãa lËp thÓ cña ph¶n øng Diels – Alder (Ph¶n øng §inx¬ - An®e) Phản ứng cộng đóng vòng Diels - Alder là một phản ứng peri hóa xảy ra giữa một dien (4 electron pi) và một dienophin (2 electron pi)để tạo ra sản phẩm là vòng xiclohexen. Hàng ngàn thí dụ về phản ứng Diels-Alder đã được biết đến và chúng xảy ra một cách dễ dàng ở nhiệt độ phòng (hoặc khi đun nóng nhẹ). Một ví dụ đơn giản là phản ứng giữa butadien và dimetyl maleat (cis) và dietyl fumarat (trans) được dẫn ra dưới đây: + Dien Dienophin s¶n phÈm céng §ien vµ ®ienophin cã thÓ lµ nh÷ng hîp chÊt m¹ch vßng hoÆc m¹ch hë. VÝ dô ph¶n øng gi÷a buta-1,3-®ien (®ien) víi anhi®rit maleic (®ienophin): CO + CO O O CO CO Để phản ứng cộng xảy ra dễ dàng hơn thì hai thuỳ đối xứng của hai chất phản ứng phải có tính đối xứng và có vị trí thuận lợi nhất để có thể hình thành liên kết. Điều này có thể được thực hiện bởi hai cách: Tấn công supra (suprafacial) và antara (antarafacial). Sự tấn công supra xảy ra khi các thuỳ có tính đối xứng như nhau nằm đối diện nhau còn tấn công antara xảy ra khi một thuỳ của chất phản ứng nằm trên cùng một mặt phẳng còn thùy của chất còn lại nằm dưới mặt phẳng. Xem hình: 9 Đối với phản ứng cộng đóng vòng [4+2] này thì chúng ta sẽ xét LUMO của dien và HOMO của anken (Có thể chọn HOMO của dien và LUMO của anken). Sự đối xứng của hai trạng thái này thì dẫn đến sự tấn công supra (xem hình). Sự tấn công supra làm bảo toàn cấu hình của anken ban đầu cũng như dạng s-cis (hai liên kết đôi nằm về một phía của liên kết đơn) của dien (chỉ có dạng s-cis của dien mới tham gia phản ứng mà thôi) còn sự tấn công antara làm thay đổi cấu hình của sản phẩm (do một trong số các chất ban đầu phải quay). Trong phản ứng DielsAlder thì có sự bảo toàn cấu hình (do có sự tấn công supra) 10 Ph¶n øng céng §inx¬-Ande ®îc tu©n theo nh÷ng quy luËt lËp thÓ nh sau: a. CÊu tö ®ien ph¶n øng theo kiÓu céng 1,4 vµ chØ cã cÊu d¹ng S- cis cña chóng míi cã thÓ tham gia ph¶n øng. b. Quy t¾c céng cis: §ien céng vµo ®ienophin theo s¬ ®å céng cis (xem h×nh XI-6) vµ cÊu h×nh cña ®ien còng nh cña ®ienophin ®îc gi÷ nguyªn trong s¶n phÈm céng. C C chø kh«ng ph¶i C C H×nh XII-6: S¬ ®å céng cis Quy t¾c céng cis víi sù b¶o toµn cÊu h×nh cña c¸c chÊt tham gia ph¶n øng cã thÓ minh ho¹ b»ng c¸c vÝ dô sau: CH3 NC C C NC NC NC H H CH3 H H H NC CN C C H H NC CN H CH3 CH3 HiÖu suÊt: 94% Tnc: 298 - 300oC CH3 CH3 HiÖu suÊt: 100% Tnc: 239 - 241oC Tõ vÝ dô trªn cho thÊy sù s¾p xÕp cña c¸c nhãm thÕ trong cis- vµ trans- ®ienophin ®îc gi÷ nguyªn trong s¶n phÈm. CÊu h×nh cña cÊu tö dien còng ®îc gi÷ nguyªn trong s¶n phÈm. Ch¼ng h¹n khi cho transtrans-1,4-®iaxetoxibutadien ph¶n øng víi vinyl cacbonat vµ sau ®ã thuû ph©n tiÕp ®· thu ®îc xyclohexentetraol; tÊt c¶ c¸c nhãm thÕ cña s¶n phÈm nµy ®Òu s¾p xÕp ë vÞ trÝ cis: 11 OCOCH3 CH H CH O C + C CH O C CH H thuû ph©n 210 oC CH3COO O OCOCH3 O HO O OCOCH3 OH HO OH C O c - "Qui t¾c chång chÊt cùc ®¹i" tÝnh cha no (cßn gäi lµ quy t¾c céng en®o): Quy t¾c nµy ®îc m« t¶ nh sau: trong phøc trung gian c¸c ph©n tö dien vµ ®ienophin ®îc s¾p xÕp trong hai mÆt ph¼ng song song vµ c¸c ph©n tö ®Þnh híng ®Ó liªn kÕt ®«i trong ®ien n»m gÇn c¸c nhãm thÕ cha no cña ®ienophin (nh÷ng nhãm thÕ nµy ®îc quy íc biÓu thÞ b»ng vßng trßng t« ®Ëm trong s¬ ®å díi ®©y): S¶n phÈm S¶n phÈm phøc trung gian phøc trung gian Quy t¾c "chång chÊt cùc ®¹i" tÝnh chøa no cßn ®îc ph¸t biÓu mét c¸ch kh¸c: cÊu h×nh cña s¶n phÈm céng ®îc x¸c ®Þnh bëi khuynh híng ®Ó liªn kÕt ®«i võa sinh ra n»m trong vïng gÇn víi c¸c nhãm thÕ ho¹t ®éng. Phï hîp víi quy t¾c nµy, trong hÖ thèng xyclopenta®ienanhi®ritmaleic chØ t¹o ra s¶n phÈm en®o: O H H C O S¶n phÈm exo H C O O O C C H O H O O C O H H C H O C O C O S¶n phÈm endo Trong trêng hîp chung, c¸c nhãm thÕ cha no cña ®ienophin lu«n lu«n chiÕm vÞ trÝ en®o trong s¶n phÈm, tõ ®ã quy t¾c trªn cßn mang tªn kh¸c: quy t¾c en®o. IV. Hãa lËp thÓ cña ph¶n øng céng vµo hîp chÊt cã nhãm cacbonyl. 12 Ph¶n øng céng nucleophin vµo liªn kÕt ®«i C = O kh«ng cã tÝnh chÊt ®Æc biÖt g× vÒ mÆt lËp thÓ, bëi v× dï céng theo kiÓu cis hay trans th× cuèi cïng ®Òu h×nh thµnh nh÷ng s¶n phÈm nh nhau do sù quay tù do xung quanh liªn kÕt ®¬n C-O: X R C X R' R céng trans O C R R' R' C céng cis O O H H Nh vËy nÕu ph¶n øng céng t¹o ra s¶n phÈm cã nguyªn tö cacbon bÊt ®èi (tõ nguyªn tö cacbon cña nhãm cacbonyl) th× s¶n phÈm ®ã lµ hçn hîp raxemic. Song nÕu nh trong ph©n tö ®· cã s½n mét nguyªn tö cacbon bÊt ®èi liªn kÕt víi nhãm cacbonyl th× ph¶n øng céng sÏ t¹o ra hai ®ång ph©n quang häc kh«ng ®èi quang (®ång ph©n ®ia), trong ®ã cã mét ®ång ph©n ®îc u tiªn h×nh thµnh. T¹i ViÖt Nam, hÇu hÕt trong c¸c tµi liÖu chÝnh thèng ®Òu sö dông quy t¾c Cram ®Ó tiªn ®o¸n cÊu h×nh cña s¶n phÈm chÝnh. Quy t¾c Cram lµ mét quy t¾c kinh nghiÖm, nã cho kÕt qu¶ kh¸ tèt trong nhiÒu trêng hîp thùc nghiÖm. Néi dung cña quy t¾c Cram gåm hai ®iÓm chÝnh sau: - Hîp chÊt cacbonyl ph¶n øng ë cÊu d¹ng cã nguyªn tö oxi cña C=O n»m gi÷a hai nhãm thÕ cã thÓ tÝch nhá h¬n (RN vµ Rtb) cña nguyªn tö cacbon bÊt ®èi vµ nhãm R ®Ýnh vµo nhãm C=O n»m ë vÞ trÝ che khuÊt víi nhãm thÕ cã thÓ tÝch lín nhÊt (R L) cña nguyªn tö cacbon bÊt ®èi. - S¶n phÈm ®îc u tiªn h×nh thµnh lµ s¶n phÈm do t¸c nh©n nucleophin tÊn c«ng vµo phÝa Ýt bÞ ¸n ng÷ kh«ng gian, tøc lµ phÝa gi÷a nhãm RL vµ RN. RL RL RTb C RN RTb R OH 1. R'MgX R 2. H2O/H O híng phô RL R' C RN + RTb R' C RN C R OH híng chÝnh RL RL R 2. H2O/H+ RTb O RN 2. H 2O/H + R' R 1. R'MgX 1. R'MgX RTb OH RN cÊu d¹ng ph¶n øng RL RL RTb RN R' OH R (s¶n phÈm phô) (s¶n phÈm chÝnh) RTb RN HO R' R 13 ThÝ dô: 3-phenylbutan-2-on t¸c dông víi C6H5MgBr sau ®ã thñy ph©n tiÕp cho 83% lµ s¶n phÈm theo quy t¾c Cram vµ17% s¶n phÈm tr¸i quy t¾c nµy. Tû lÖ gi÷a s¶n phÈm theo quy t¾c Cram (A hay d¹ng erytro) vµ tr¸i quy t¾c Cram (B hay d¹ng treo) cßn phô thuéc vµo kÝch thíc kh«ng gian cña t¸c nh©n nucleophin. Khi kÝch thíc kh«ng gian cña t¸c nh©n t¨ng th× tØ lÖ A/B (hay erytro/treo) còng t¨ng: CH 3 CH 3 C6H 5 C6H5 C6H 5 O R CH3 + 2. H 2O/H+ H CH3 R 1. RMgX CH3 CH3 H OH H OH A (erytro) B(treo) R = CH3 2 1 R = C2H5 3 1 R = C6H5 5 1 ë ®©y cÇn chó ý r»ng cÊu d¹ng tham gia ph¶n øng cña xeton lµ cÊu d¹ng kÐm bÒn. Thùc tÕ cÊu d¹ng bÒn v÷ng cña chóng lµ cÊu d¹ng cã oxi cña C = O n»m ë vÞ trÝ che khuÊt. Song theo quy t¾c cña Curtin-Hammet th× cÊu d¹ng ë tr¹ng th¸i c¬ b¶n kh«ng cã ý nghÜa quyÕt ®Þnh trong viÖc x¸c ®Þnh thµnh phÇn cña s¶n phÈm ph¶n øng. Trong trêng hîp nµy tuy xuÊt ph¸t tõ cÊu d¹ng ban ®Çu kÐm bÒn (I) nhng l¹i h×nh thµnh tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp (II) Ýt bÞ c¶n trë kh«ng gian h¬n do nhãm OMg(Br)R' ë c¸ch xa nhãm RL : R RL R RL 1. R'MgX R'MgX RTb O + 2. H2O/H RN RTb ... RN O MgR' X Tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp (II) ®îc h×nh thµnh tríc khi cã sù tÊn c«ng cña t¸c nh©n nucleophin do R'MgX cßn gi÷ vai trß cña mét axit Liuyt, nã cã kh¶ n¨ng tÊn c«ng nguyªn tö oxi cña C=O. Ngoµi m« h×nh ph¶n øng ®· xem ë trªn, Cram cßn ®Ò nghÞ m« h×nh kh¸c cho nh÷ng xeton cã nhãm hy®roxyl hoÆc amin ë nguyªn tö cacbon bÊt ®èi. Trong trêng hîp nµy tríc hÕt hîp chÊt c¬ kim t¹o liªn kÕt phèi trÝ víi c¶ hai nhãm chøa C=O vµ OH (hoÆc NH 2). Sau ®ã t¸c nh©n nucªophin sÏ tÊn c«ng nguyªn tö cacbon (cña C = O) tõ phÝa gi÷a hai nhãm thÕ cã kÝch thíc kh«ng gian trung b×nh vµ nhá theo s¬ ®å sau: X OH H O R RL RN 1. R'MgX + 2. H2O/H O Mg O R RL RN R' OH HO RL R' R RN 14 NÕu nhãm OH hoÆc NH2 cã kÝch thíc trung b×nh th× c¶ hai m« h×nh ph¶n øng ®Òu cho kÕt qu¶ nh nhau, nhng nÕu chóng cã kÝch thíc nhá nhÊt th× dïng m« h×nh thø nhÊt sÏ dÉn ®Õn kÕt luËn kh«ng ®óng. VÝ dô ph¶n øng díi ®©y h×nh thµnh chñ yÕu d¹ng meso, kh«ng ph¶i raxemat. OH H O C6H5 C6H5 1. CH3Li O Li O CH3 OH HO CH3 + CH3 2. H2O/H C6H5 C6H5 CH3 C6H5 C6H5 CH3 CÇn lu ý r»ng quy t¾c Cram chØ dïng cho ph¶n øng cña c¸c xet«n víi hîp chÊt c¬ kim hoÆc hi®rua kim lo¹i ®Ó t¹o ra ancol. Tuy nhiªn qua phÇn tr×nh bµy ë trªn chóng ta còng cã thÓ thÊy viÖc sö dông quy t¾c Cram gÆp kh¸ nhiÒu sù phøc t¹p, một sôế dự đoán theo quy tắếc Cram cho kếết quả sai lệch với thực tếế . Chóng t«i còng gÆp khã kh¨n khi ®äc vÒ quy t¾c nµy ë nh÷ng tµi liÖu kh¸c nhau, ®îc tr×nh bµy theo nhng quan ®iÓm h¬i kh¸c nhau g©y khã kh¨n cho gi¸o viªn vµ häc sinh. Trong chuyªn ®Ò nµy chóng t«i giíi thiÖu thªm mét m« h×nh kh¸c cho phÐp dù ®o¸n cÊu h×nh cña s¶n phÈm ph¶n øng AN vµo nhãm cacbonyl: mô hình Felkin vếề phản ứng cộng Nucleophin vào andehit và xeton Trước tiến, ta seẽ xét một ví dụ: Tấết nhiến, để giải thích lý do tại sao thì ta seẽ phải sử dụng công thức chiếếu Newman đ ể xác định hướng tấn công của các Nucleophin. Đấy là hai cấếu dạng bếền nhấết so với tấết cả các cấếu dạng có thể có của hợp chấết đang xét Nhìn vào mô hình bến phải, ta thấếy rắềng các tác nhấn nucelophin tấến công m ột góc lệch 15 30o so với các nhóm thếế, như vậy có thể có khả nắng xảy ra tương tác không gian giữa tác nhấn nucleophin với các nhóm thếế này. Nhìn vào mô hình bến trái thì tác nhấn nucleophin lúc này tấến công ở hướng gấền với H, tương tác không gian lúc này gấền như có thể b ỏ qua được. Như vậy thì rõ ràng sản phẩm chính seẽ là sản phẩm như hình veẽ bến trái. Điếều này seẽ dấẽn đếến sự tạo thành các đôềng phấn quang học không đôếi quang như hình veẽ sau: Với Nu là Et thì ta thu được kếết quả phù hợp. Nhưng điếều quan trọng hơn là chúng ta đã xấếy dựng được một mô hình, gọi là mô hình Felkin , đã được xấy dựng bắềng cách tính toán lý thuyếết và kếết quả thực nghiệm. Trong mô hình này thì vi ệc xác đ ịnh cấếu d ạng nào bếền hơn hoàn toàn không cấền thiếết nữa, bởi vì các kếết quả thực nghiệm đã cho thấếy rắềng cho dù cấếu dạng bến trái (hình 2) có lượng nhiếều hay ít trong hôẽn hợp các cấếu d ạng thì s ản phẩm chính vấẽn cứ xảy ra theo hướng đó. Điếều duy nhấết để lưu ý ở đấy là hướng tấn công của tác nhấn nucleophin tấến công vào nhóm C = O ở một góc độ là xấếp xỉ 107o (có tài liệu là 109, nhưng nói chung trong khoảng đó ). Điếều này do hai nhà tinh thể học là Burgi và Dunitz tìm ra được bắềng th ực nghi ệm vào nắm 1970, góc này được gọi là góc Burgi - Dunitz.(chứ không phải là 90 độ như lấu nay ta vấẽn nghĩ !) Công thức đúng của sản phẩm của ví dụ trến được dự đoán theo mô hình Felkin nh ư sau: 16 Tiếếp theo ta seẽ xét đếến các yếếu tổ liến quan đếến mô hình và cách sử d ụng tôết mô hình * Những yếếu tôế ảnh hưởng đếến mô hình Felkin a) Yếếu tôế obitan Xét một giai đoạn trong quá trình tổng hợp chấết chôếng ung thư Dolastatin c ủa Reetz: 17 Vì sao sự chọn lọc lập thể lại tôết đếến thếế khi mà cả hai nhóm thếế của nguyến tử C alpha là NBn2 và CH(Me)Et có kích thước gấền như nhau Lý do ở đấy là ảnh hưởng của nhóm kéo electron NBn2 lến MO của nhóm C = O, làm cho nhóm C = O hoạt hóa hơn. Nhìn hình veẽ sau để hiểu rõ hơn: 18 Hình veẽ trến được giải thích như sau: Sự hiện diện của nhóm C - X ấm điện đã làm giảm nắng lượng của LUMO nến nhóm cacbonyl trở nến hoạt động hơn. Khả nắng tổ hợp các MO của C alpha và C (của C = O) khả thi hơn, tác nhấn nucleophin tấến công vào dếẽ h ơn. Lưu ý: 1) X không phải là nhóm đi ra dếẽ (vì nếếu dếẽ thì seẽ x ảy ra ph ản ứng thếế) 2) Cấếu dạng ổn định nhấết là cấếu dạng mà nhóm thếế côềng kếềnh vuông góc v ới C = O, nh ưng cấếu dạng phản ứng mạnh nhấết chính là cấếu dạng mà X vuông góc với nhóm C = O (do lúc này ảnh hưởng của nhóm thếế lến C = O là mạnh nhấết). b) Yếếu tôế tạo phức chelat (vòng càng) Thỉnh thoảng lại xảy ra phản ứng kiểu như sau: 19 Điếều này được giải thích bắềng sự tạo phức vòng càng giữa Mg. Thực nghiệm đã chứng minh rắềng tính chọn lọc hướng phản ứng luôn tắng lến khi có sự tạo thành trạng thái chuyển tiếếp vòng. Chính vì vậy không có gì ngạc nhiến khi kếết qu ả đi ng ược l ại v ới mô hình Felkin vôến chỉ áp dụng khi không có sự tạo thành trạng thái chuyển tiếếp vòng. * Cách sử dụng mô hình Felkin 1) Veẽ công thức chiếếu Newman của chấết ban đấều sao cho các nhóm thếế có kích th ước l ớn nhấết hay nhóm thếế rút electron vuông góc với C = O 2) Chọn hướng tấến công phù hợp của tác nhấn nucleophin, lưu ý góc Burgi và Dunitz (đ ể còn tính tới tương tác không gian ) 3) Veẽ công thức chiếếu Newman của sản phẩm theo hướng tấến công đã chọn 4) Chuyển công thức Newman vếề công thức phẳng (nhớ để mạch chính nắềm trến m ặt phẳng). Lưu ý những điếều sau để làm đúng bước 4: Nhìn công thức Newman của s ản phẩm từ trến xuôếng hay từ dưới lến, sau đó quay đi một vài liến kếết đ ể có th ể thu đ ược mạch chính của phấn tử nắềm trến mặt phẳng) C. KÕt luËn §iÒu ®Çu tiªn cÇn nhÊn m¹nh víi tÊt c¶ c¸c b¹n ®ång nghiÖp vµ ®éc gi¶ cña chuyªn ®Ò nµy lµ toµn bé c¸c vÊn ®Ò lý thuyÕt ®îc tr×nh bµy trªn ®©y ®Òu ®îc trÝch ra tõ c¸c tµi liÖu ®· ®îc xuÊt b¶n, kh«ng cã bÊt cø ®iÒu g× ®îc t¸c gi¶ nghÜ hoÆc ph¸t hiÖn ra! B¶n th©n t¸c gi¶ cña chuyªn ®Ò chØ lµ mét d¹ng mät s¸ch, cha tõng lµm bÊt cø thùc nghiÖm cña bÊt kú ph¶n øng h÷u c¬ nµo ®îc nªu trong chuyªn ®Ò nµy. ViÖc ®a ra c¸c vÊn ®Ò trong chuyªn ®Ò nµy ®îc thùc hiÖn nhê viÖc ®äc, nghiÒn ngÉm c¸c tµi liÖu vµ sö dông chóng kÕt hîp víi nhau ®Ó nh»m môc ®Ých ®em l¹i mét c¸ch t duy hoÆc mét c¸ch nh×n kh¸c trong c¸c ph¶n øng h÷u c¬ nãi trªn. Trong thêi gian gÇn ®©y c¸c ®Ò thi Häc sinh giái m«n Hãa häc cña ViÖt Nam phÇn h÷u c¬ ®· chó träng kh¸ nhiÒu ®Õn c¸c vÊn ®Ò hãa lËp thÓ cña ph¶n øng, ®iÒu nµy còng thÓ hiÖn mét xu híng phï hîp víi Quèc tÕ. Cµng ngµy c¸c vÊn ®Ò ®îc hái trong c¸c kú thi häc sinh giái Hãa häc cµng tiÖm cËn ®Õn c¸c vÊn ®Ò cña cuéc sèng, mµ khi ®ã chóng ta nhÊt thiÕt kh«ng thÓ bá qua yÕu tè lËp thÓ cña ph¶n øng. V× lÏ c¸c ®ång ph©n cã tÝnh chÊt lËp thÓ kh¸c nhau sÏ cã nh÷ng t¸c 20 ®éng kh¸c biÖt trªn c¬ thÓ ngêi vµ ®éng vËt, ví dụ như đồng phân đối quang R của asparagin có vị ngọt, trong khi đồng phân S lại đắng. ViÖc dù ®o¸n ®îc cÊu tróc lËp thÓ cña s¶n phÈm ph¶n øng ngµy cµng quan träng h¬n, cã nhiÒu øng dông thùc tiÔn h¬n. Chóng t«i còng hy väng chuyªn ®Ò nµy cã thÓ gióp Ých cho c¸c b¹n ®ång nghiÖp trong viÖc gi¶ng d¹y, båi dìng häc sinh giái. D. Bµi tËp minh häa 1. §Ò thi HSG QG VN- 2011 Viếết các đôềng phấn lập thể của metylxiclohexanon. Đôềng phấn nào có tính quang ho ạt? Hãy giải thích vì sao dưới tác dụng của bazơ, xeton quang hoạt bị raxemic hoá? Hướng dẫẫn giai: 4-Metylxiclohexanon: không quang hoạt CH3 H H 3-Metylxiclohexanon: quang hoạt CH3 O O 2-Metylxiclohexanon: quang hoạt CH3 CH3 O O H CH3 H H * O H * O CH3 Trong môi trường bazơ tính quang hoạt của 2-metylxiclohexanon seẽ mấết đi do s ự raxemic hóa theo cơ chếế sau đấy: O CH3 H OH- OH- O O- - H2O H CH3 H-OH CH3 2. ICHO 44-USA-2012. Một enzim nhân tạo được thiết kế để gắn kết hai phân tử chất phản ứng (diene và dienophile) dưới đây, và được dùng để xúc tác cho phản ứng Diels-Alder giữa hai chất này. a. Có tám sản phẩm có thể tạo thành từ phản ứng Diels-Alder khi hai phân tử này phản ứng với nhau không có enzyme tham gia. i. Vẽ công thức cấu trúc của hai sản phẩm bất kì là các phân vị trí của nhau. Sử dụng đường đậm liền ( ) và rời ( ) để thể hiện hóa lập thể của mỗi sản phẩm trong công thức của bạn vẽ ra. Sử dụng R và R’ như dưới đây diễn các nhóm thế trong phân tử mà không tham gia trực phản ứng này. H N đồng đường O các để biểu N tiếp vào Me Me O O CO2- dienophile diene H OOC L ( - Cl C ) - CH2 COO c u s i c C O OC HO H OH a n C H Cl H HO C C H2 L 2 O H Cl C H2 C CH 2 CO O t Ag 2 O, H OOC O O Ag O O C C H o t COO C OO ( ) + m - C O C l H C C H2 OH2 H C L H + t OOC O n OO C R l a COO CH2 c a l H CH2 COO ( m ) a + H t a l N O R' O CO2 - O Me N Me
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan