Tài liệu Chuyên đề đại cương hữu cơ

Chuyên đề đại cương hữu cơ CHUYÊN ĐỀ ĐẠI CƯƠNG HỮU CƠ MỞ ĐẦU Trong chương trình hóa học phổ thông cũng như trong chương trình phổ thông chuyên, phần Đại cương hóa học hữu cơ là phần nội dung khó, trừu tượng và bao quát nhất do đó rất cần thiết để đi sâu vào việc dự đoán, so sánh tính chất và các phản ứng của hợp chất hữu cơ. Khi học về phần này, nếu chỉ sử dụng sách giáo khoa và một số sách tham khảo thì học sinh khó hình dung và khó áp dụng các kiến thức vào giải các bài tập hóa học có liên quan. Đặc biệt là với phần nội dung về Danh pháp của hợp chất hữu cơ - Ảnh hưởng của hiệu ứng cấu trúc đến tính chất của hợp chất hữu cơ – Đồng phân lập thể là phần nội dung khá rộng và khó để học sinh nhìn một cách khái quát được vấn đề. Vì vậy, để giúp học sinh tiếp cận kiến thức về Danh pháp của hợp chất hữu cơ; Hiệu ứng cấu trúc và ảnh hưởng của hiệu ứng cấu trúc đến tính chất của hợp chất hữu cơ; Đồng phân lập thể trong hóa học hữu cơ và góp phần nâng cao chất lượng và hiệu quả của việc giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học ở trường Phổ thông chúng tôi lựa chọn chuyên đề: “ MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ ĐẠI CƯƠNG HÓA HỌC HỮU CƠ”. NỘI DUNG PHẦN I: DANH PHÁP HỢP CHẤT HỮU CƠ A-QUI TẮC CHUNG CỦA VIỆC GỌI TÊN THEO DANH PHÁP THẾ IUPAC I – HIĐROCACBON Có 3 bước chính: 1. Xác định hiđrua nền ( mạch chính, vòng chính) - Theo qui tắc cụ thể tùy vào loại hiđrocacbon VD: + Với hiđrocacbon no mạch hở thì chọn mạch chính là mạch C dài nhất, có chứa nhiều nhánh nhất làm mạch chính + Với hiđrocacbon không no mạch hở, đó là mạch với số lượng liên kết kép tối đa và khi cần thì ưu tiên cho nôi đôi hơn là nối ba,... Cách gọi tên các loại hiđrua nền: a) Hiđrua nền đơn nhân: chỉ chứa một nguyên tử của nguyên tố được khảo sát còn lại là các nguyên tử hiđro. Tên = tên của nguyên tố tương ứng + hậu tố –an VD: BH3: Boran; CH4 : metan, cacban; SiH4: Silan; PbH4: Plumban; OH2: Oxiđan; SH2: Sunfan; NH3: Azan; PH3: Phosphan (Phosphin)..... b) Hiđrua axiclic đa nhân + Hiđro cacbon no: ngoại trừ 4 hiđrocacbon đầu dãy đồng đẳng, các hiđrocacbon còn lại đều có tên được hình thành từ tiền tố chỉ số lượng nguyên tử C và đuôi là –an Số 1 2 3 Tiền tố MonoĐiTri- Số 11 12 13 Tiền tố UnđecaĐođecaTriđeca- Số 21 30 40 Tổ Hoá học-THPT chuyên Lào Cai Tiền tố HenicosaTriacontaTetraconta- 1 Chuyên đề đại cương hữu cơ 4 Tetra14 Tetrađeca60 Hexaconta5 Penta15 Pentađeca100 Hecta6 16 Hex 200 ĐictaHex ađec aa7 Hepta17 Heptađeca300 Tricta8 Octa18 Octađeca400 Tetracta9 Nona19 Nonađeca500 Pentacta10 Đeca20 Icosa1000 Kilia* Chú ý: bắt đầu từ đođeca- hầu hết các tiền tố được hình thành bằng cách tổ hợp các tiền tố hợp phần theo trình tự ngược với trong số Ả Rập VD: 13: triđecan; 22: đocosan; 31: Hentriaconta; 32: Đotriacontan; 33- Tritriacontan; 132: Đotriacontahectan + Hiđrua khác hiđrocacbon Tên = Tiền tố cơ bản về độ bội + tên hiđrua đơn nhân VD: NH2-NH2: Điazan (hay Hiđrazin) + Hiđrua dị tố: là những mạch có chứa C và dị nguyên tử và cũng có thể không chứa các bon: 1 2 3 4 5 6 CH3 – O - CH2 – CH2 – O – CH3 : 2,5-đioxahexan c) Hiđrua đơn vòng + Hiđrocacbon đơn vòng: Đa số có tên từ hiđrocacbon mạch hở tương ứng có thêm tiền tố xiclo Với hệ vòng đơn có nối đôi luôn phiên , số C > 6 được gọi là các annulen kèm theo (ở phía trước) con số trong dấu móc vuông để chỉ số nguyên tử C mắt vòng VD: [10]Annulen 2. Đánh số thứ tự các nguyên tử C trên mạch chính - Tùy theo hiđrocacbon mà có qui tắc cụ thể + Với hiđrocacbon no: đánh số thứ tự từ đầu nào gần nhánh nhất sao cho tổng chỉ số của C có mạch nhánh là nhỏ nhất + Với hiđrocacbon không no cần đánh số từ đầu nào gần liên kết kép hơn ( nối ba “ = “ ưu tiên hơn nối đôi “”). 3. Gọi tên đầy đủ Chỉ số của các nhánh + Tên của các nhánh (theo trình tự chữ cái không tính đến tên của độ bội) + Tên của hiđrua nền + Chỉ số của liên kết kép (nếu có) + Hậu tố của liên kết kép (theo trình tự –en trước – in) VD: CH2-CH3 CH3-CH2-CH2-CH2 CH2CH3 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 CH3-CH2CH2-CH2-CH-CH-CH-CH-CH2-CH3 CH2-CH3 6-Butyl-3-etyl-4-metyl-5-propyl đecan-CH -CH CH2-CH2-CH 2 2 3 1 2 3 4 5 6 7 CH2 = C-CH2-C  C - CH-CH3 Tổ Hoá học-THPT chuyên Lào Cai CH3 2 Chuyên đề đại cương hữu cơ 2- Pentyl-6-metyl hept-1-en-4-in * MỘT SỐ CÁCH GỌI TÊN CỤ THỂ I.1- HIĐROCACBON NO MẠCH HỞ A. Hiđrocacbon no mạch hở không nhánh: Trừ 4 chất đầu dãy đồng đẳng còn lại tên của tất cả các đồng đẳng cao hơn đều được hình thành bằng cách tổ hợp tiền tố cơ bản về độ bội với hậu tố –an B. Hiđrocacbon no mạch nhánh 1. Xác định hiđrua nền: Chọn mạch C dài nhất, có chứa nhiều nhánh nhất làm mạch chính 2. Đánh số các nguyên tử C trên mạch chính xuất phát từ đầu nào gần nhánh nhất để cho tổng chỉ số của các nhánh là nhỏ nhất 3. Xác định tên của các nhánh: sắp xếp theo trình tự chữ cái và chọn tiền tố về độ bội thích hợp nếu có ≥ 2 nhánh giống nhau Các nhánh đơn giản được xếp theo trình tự chữ cái đầu của tên nhánh, khong dùng chữ cái đầu của tiền tố về độ bội VD: Butyl  Etyl  Đimetyl  Propyl Các nhánh phức tạp (có nhóm thế trong nhánh) cũng được sắp xếp theo trình tự chữ cái đầu, nhưng là tên hoàn chỉnh cho dù đó là chữ cái đầu của nhóm thế tong nhánh hay tên của tiền tố cơ bản về độ bội VD: (1,2-đimetylpentyl)  Etyl  Metyl  (1-Metylbutyl)  (2-Metylbutyl) Khi có mặt ≥ 2 nhánh phức tạp giống nhau cần dùng các tiền tố như bis-, tris, tetrakis-,.... VD: bis(1-metyletyl) hoặc điisopropyl bis(2,2-đimetylpropyl) hoặc đineopentyl 4. Thiết lập tên đầy đủ: Chỉ số của nhánh + Tiền tố độ bội + Tên của nhánh+ Tên hiđrua nền VD: I.2- NHÓM (GỐC) HIĐROCACBON NO 1. Gốc hiđrocacbon no hóa trị I Có 2 cách gọi tên: a) Đổi đuôi –an  -yl: Trong nhóm có mạch chính thì chọn mạch dài nhất kể từ nguyên tử C mang hóa trị tự do (được đánh số 1) làm mạch chính rồi gọi tên nhóm theo danh pháp thế b) Thêm đuôi –yl vào tên của ankan kèm theo chỉ số cho hóa trị tự do, đánh số mạch C sao cho chỉ số có giá trị nhỏ nhất VD: CH3CH2CH2CH2CH3 pentan CH3CH2CH2CH2CH2a) Pentyl b) Pentan-1-yl CH3CH2CH2CH CH3 a) 1-Metylbutyl b) Pentan-2-yl | Kiểu gọi tên thứ 2 thường dùng cho các nhóm mà cấu tạo phức tạp (chứa nhiều liên kết kép, nhiều vòng,..) và các nhóm đa hóa trị Một số tên gốc nửa hệ thống được sử dụng (CH3)2CH-: Isopropyl (CH3)2CHCH2CH2- : Isopentyl (CH3)2CHCH2-: Isobutyl CH3CH2-C(CH3)2-: tert-Pentyl CH3CH2CH(CH3)-: sec-Butyl (CH3)3C-CH2-: Neopentyl Tổ Hoá học-THPT chuyên Lào Cai 3 Chuyên đề đại cương hữu cơ (CH3)3C-: tert-Butyl 2. Gốc hiđrocacbon no hóa trị 2 - Nếu hai hóa trị tự do được dùng để tạo liên kết đôi thì: -an  -yliđen hoặc thêm –yliđen vào tên ankan - Nếu 2 hóa trị tự do được dùng để tạo 2 liên kết đơn thì thêm -điyl vào tên của hiđrua nền - Đối với các gốc hóa trị 2 có công thức chung –[CH2]n- có thể gọi: thêm tiền tố của độ bội vào “metylen” trừ trường hợp n = 1, 2 -CH2-CH2-CH2- -CH2-CH2-CH2metylen etylen trimetylen 3. Gốc hóa trị 3 và cao hơn - Ba hóa trị tự do: triyl - Hóa trị tự do để tạo liên kết 3: -yliđin - 3 hóa trị tự do dùng để tạo 1 liên kết đôi, 1 liên kết đơn: -yl-yliđen Tương tự với các gốc hóa trị cao hơn ta cũng kết hợp các đuôi yl, yliđen, yliđin kèm theo chỉ số chỉ vị trí, tiền tố về độ bội I.3- HIĐROCACBON KHÔNG NO MẠCH HỞ - Chọn mạch C dài nhất có chứa nhiều liên kết bội làm mạch chính (ưu tiên mạch có số nối đôi nhiều hơn) - Đánh số thứ tự sao cho tổng chỉ số của liên kết bội là nhỏ nhất kể cả khi chỉ số nối 3 nhỏ hơn - Gọi tên: chỉ số nhánh+tên nhánh + tên hiđrua nền + chỉ số liên kết đôi+ (độ bội)en + chỉ số liên kết ba+ (độ bội)in I.4- GỐC HIĐROCACBON KHÔNG NO 1. Gốc hóa trị 1 - Thêm hâu tố yl kèm theo chỉ số cho vị trí hóa trị tự do vào tên của hiđrocacbon tương ứng - Chọn mạch chính cho gốc không no theo sự giảm dần độ ưu tiên: + Số liên kết kép là tối đa + Số nguyên tử C là nhiều nhất + Số nối đôi là nhiều nhất 2. Gốc hóa trị cao hơn Tương tự với hiđrocacbon no I.5- HIĐROCACBON MẠCH VÒNG NO VÀ KHÔNG NO 1- Hiđrocacbon đơn vòng no + Không nhánh: xiclo + tên ankan tương ứng + Có nhánh: đánh số thứ tự nhánh sao cho tổng chỉ số nhánh là nhỏ nhất  Gốc hiđrocacbon đơn vòng no: gọi tương tự gốc hiđrocacbon no 2- Hiđrocacbon đơn vòng không no: tương tự hiđrocacbon không no mạch hở thêm tiền tố xiclo3- Hiđrocacbon hai vòng có chung 1 nguyên tử mắt vòng: Spiro + [các chỉ số nguyên tử C riêng] + tên hiđrocacbon mạch hở tương ứng (ghi từ số nhỏ đến số lớn) Mạch C được đánh số hết vòng nhỏ đến vòng lớn, bắt đầu từ 1 nguyên tử kề nguyên tử chung II- DẪN XUẤT CỦA HIĐROCACBON 1. Xác định các nhóm đặc trưng thuộc về loại A hay loại B; nếu có nhiều nhóm loại B cần xác định nhóm chính a) Phân loại nhóm đặc trưng Tổ Hoá học-THPT chuyên Lào Cai 4 Chuyên đề đại cương hữu cơ - Các nhóm đặc trưng chỉ có tên ở dạng tiền tố (nhóm loại A) Nhóm -I -Br -Cl -F -NO -NO2 - OR đặc trưng -IO2 -Brom -Clo -Flo -Iot Tên -Nitro -Iođo Iođyl Nitroso Bromo Cloro Fluoro - - SR -(R)Oxi- -SeR (R)(R)sunfanyl selanyl Các nhóm đặc trưng có thể có tên ở dạng tiền tố hoặc hậu tố (nhóm loại B) Axit ....-oicLoại hợp chất -(C)OOH Axit cacboxylic Oxo-...-al Xeton Thiol Amin Nhóm Tiền tố Hậu tố -COOH -(C)OOR -COOR -(C)OHal -COHal -(C)ONH2 -CONH2 -(C)  N -CN -CH=O -(C)=O | -OH -SH Cacboxi Axit ....-cacboxylic R....-oat R ....-cacboxylat ...-oyl halogenua ....cacbonyl halogenua ....amit ....-cacboxamit ... – nitrin ...- cacbonitrin ...-cacbanđehit ...-on NH2 (R)oxicacbonyl HalogencacbonylAminocacbonylXiano- (Xian-) FomylOxo Hiđroxi Sunfanyl(Mecapto-) Amino- ...-ol ...-thiol ...-amin Các chữ (C) chỉ ra rằng nguyên tử C này được tính trong tên của hiđrua nền b) Độ ưu tiên của các nhóm đặc trưng Khi trong phân tử có mặt 2 hoặc hơn nhóm loại B cần xác định nhóm chuẩn để gọi tên dưới dạng hậu tố, còn các nhóm khác được gọi tên dưới dạng tiền tố Nhóm chính có độ ưu tiên cao hơn trong dãy sau: Axit cacboxylic > Anhiđrit axit > Este > Halogenua axit > Amit > Anđehit > Xeton > Ancol và phenol > Amin > Ete 2. Xác định hiđrua nền Là mạch chứa nhóm chức chính với số lượng tối đa, sau đó đến các nhóm chức và nhóm thế khác với số lượng càng nhiều càng tốt 3. Đánh số mạch chính từ đầu nào gần nhóm chức chính nhất. Các hậu tố chỉ độ chưa bão hòa (-en, -in) được đặt ngay trước tên của nhóm chính 4. Đối với các hợp chất đơn chức và đa chức đồng nhất chứa nhóm đặc trưng loại B thì nhóm đặc trưng được thể hiện ở dạng hậu tố cùng với chỉ số (đặt ngay trước hậu tố) 5. Đối với các hợp chất đơn chức và đa chức đồng nhất chỉ chứa nhóm chức loại A thì gọi tên các nhóm đặc trưng ở dạng tiền tố cùng với chỉ số (đặt trước tiền tố) rồi đến tên của hiđrua nền Tổ Hoá học-THPT chuyên Lào Cai 5 Chuyên đề đại cương hữu cơ 6. Đối với hợp chất tạp chức chứa nhiều nhóm chức đặc trưng khác nhau, trong số đó có nhóm chức loại B, thì gọi tên tất cả các nhóm không phải là chính ở dạng tiền tố cùng với chỉ số (đặt ngay trước mỗi tiền tố) rồi đến tên hiđrua nền (mạch chính) cùng với độ chưa bão hòa (nếu có) và sau cùng là tên nhóm chính ở dạng hậu tố với chỉ số (đặt ngay trước hậu tố)  Tóm tắt trình tự gọi tên dẫn xuất của hiđrocacbon : Chỉ số + Nhóm thế và nhóm chức không chính (ở dạng tiền tố, trình tự chữ cái)+ Mạch chính + chỉ số + độ chưa bão hòa (dạng hậu tố –en, -in,..)+ chỉ số + Nhóm chức chính (dạng hậu tố) VD: 1) CH3-CH2-OH và HO-CH2-CH2-OH Nhóm chức chính: -OH (loại B) có hậu tố –ol Hiđrua nền: CH3-CH3 có tên etan Tên hợp chất : Etan-1,2-điol CH2- CH – CH = C - C – CH3 2) | | OH CH3 | || Cl O Nhóm chính: C=O hậu tố –on Hiđrua nền: CH3CH2CH2CH2CH2CH3 hexan Các tiền tố: -Cl, -OH, -CH3 : cloro-; hiđroxi-; metylTên hợp chất: 3-Cloro-6-hiđroxi-5-metyl hex-3-en-2-on B- DANH PHÁP ĐỒNG PHÂN CẤU HÌNH I- ĐỒNG PHÂN HÌNH HỌC - Các trường hợp xuất hiện đồng phân hình học Điều kiện cần và đủ: - Phân tử phải có liên kết đôi (một hoặc nhiều liên kết đôi) hoặc có vòng no - ở mỗi nguyên tử C của liên kết đôi và ở ít nhất 2 nguyên tử C của vòng no phải có 2 nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác nhau abC=Ccd (a  b, c d) 1. Trường hợp có 1 liên kết đôi a) Hệ abC=Ccd sẽ có hai đồng phân hình học nếu a b, cd b) Hệ abC = Nc cũng có 2 đồng phân hình học nếu a  b ( có đồng phân hình học vì nguyên tử N còn 1 đôi e chưa liên kết có thể coi là một nhóm thế) c) Hệ aN = Nb dù a giống b hay khác b đều có 2 đồng phân hình học 2. Trường hợp có nhiều liên kết đôi a) Hệ có một số lẻ liên kết C=C liền nhau: abC=(C=) n=Ccd (n lẻ), nếu a b, cd sẽ có 2 đồng phân hình học b) Hệ có nhiều liên kết C=C liên hợp - Hệ abC = CH - (-CH=CH-)n-2 -CH = C cd, số đồng phân là 2n nếu Cab  Ccd. Thí dụ: - Hệ abC = CH - (-CH=CH-)n-2 -CH = Cab, số đồng phân ít hơn 2n c) Hệ có n nối đôi biệt lập: xét từng nối đôi đó, số đồng phân hình học là 2n 3. Trường hợp các hợp chất vòng no Cách gọi tên các dạng đồng phân hình học 1. Hệ danh pháp cis-trans - Mạch C chính cùng phân bố về 1 phía của liên kết đôi C= C thì gọi là cis-, nếu phân bố về 2 phía của liên kết đôi C = C gọi là đồng phân trans- Tổ Hoá học-THPT chuyên Lào Cai 6 Chuyên đề đại cương hữu cơ C 6 H5 C6H5 C C6H5 C6H4NO2 C C C6H4NO2 NO2C6H4 C C6H5 NO2C6H4 cis- trans- C6H5 C C C C C NO2C6H4 C6H4NO2 C6H5 C6H5 C6H4NO2 NO2C6H4 C C C C6H5 - Hệ danh pháp này gặp khó khăn trong trường hợp có nhiều nhóm thế phức tạp VD: ClBr C= CHBr 2. Hệ danh pháp syn-anti - áp dụng với các hợp chất không no của N nhưng không áp dụng được với anken - syn : cùng; anti: khác Riêng với loại R-CH = N-OH lấy H làm chuẩn 3. Hệ danh pháp Z-E - Khắc phục được nhược điểm của 2 hệ danh pháp trên abC=Ccd; abC = Nc Cách xác định: + So sánh a với b, c với d về độ hơn cấp. Cơ sở để xác định độ hơn cấp là số thứ tự Z của nguyên tử đính trực tiếp gắn vào nối đôi. Z càng lớn thì độ hơn cấp càng cao + Nếu các nguyên tử trực tiếp gắn vào nối đôi là đồng nhất thì cần xét các nguyên tử trực tiếp liên kết với nguyên tử C đó; phải nhân đôi hoặc nhân ba đối với nguyên tử có nối đôi hoặc nối ba + Sau khi xác định độ hơn cấp thấy a>b; c>d; xét vị trí không gian của a và c; nếu chúng ở cùng một phía gọi là dạng Z; khác phía gọi là dạng E c a C C C d b Z d a b C c E VD: II- ĐỒNG PHÂN QUANG HỌC Điều kiện để xuất hiện đồng phân quang học - Có yếu tố không trùng vật ảnh nghĩa là phân tử 2 đồng phân đó không thể lồng khít lên nhau giống như ảnh và người trong gương. Yếu tố không trùng vật ảnh phổ biến nhất là C bất đối (C*): C*abcd (ab  c  d) Tổ Hoá học-THPT chuyên Lào Cai 7 Chuyên đề đại cương hữu cơ Br | I - C - Cl | H Br | Cl - C - I | H Kể cả những nguyên tử là đồng vị của nhau cũng được coi là các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác nhau  vẫn có đồng phân hình học Br Br | D - C*- Cl | 1.Danh pháp D/L H | Cl- C*- D | H Xuất phát từ Glixeranđehit: (+)-Glixeranđehit có khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực sang bên phải nên gọi là D- Glixeranđehit (-)-Glixeranđehit có khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực sang bên trái nên gọi là L- Glixeranđehit CHO H * CHO OH HO * H CH2OH CH2OH D- Glixeranđehit L- Glixeranđehit Tất cả những chất có cấu hình tương tự D- Glixeranđehit và L- Glixeranđehit đều được kí hiệu bằng chữ D- và L- bất kể dấu của [ ] VD: COOH * H OH CH COOH L- Lactic3 COOH * NH2 CH3 H CH D- Lactic 3 H * HO COOH H2N Tổ Hoá học-THPT chuyên Lào Cai * H CH3 8 Chuyên đề đại cương hữu cơ D- Alanin L- Alanin * Qui tắc: Khi biểu diễn các đồng phân quang học ta để mạch C theo chiều thẳng đứng, nhóm chức có chứa nguyên tử C có số oxi hóa cao nhất quay lên phía trên. Khi đó nhóm –OH, -NH2 của nguyên tử C bất đối, với số thứ tự cao nhất ở về phía bên phải gọi là đồng phân D- , ở phía bên trái gọi là đồng phân LHệ danh pháp D/L chỉ nói lên cấu hình tương đối, chỉ có ý nghĩa so sánh và chỉ tiện lợi đối với các hợp chất kiểu RC*HYR’ với Y là dị tố. Với các hợp chất nhiều C* thì việc áp dụng danh pháp này gặp rất nhiều khó khăn Đối với dãy monosaccarit người ta căn cứ vào vị trí không gian trên công thức Fisơ của nhóm –OH ở C* được đánh số lớn nhất để xếp vào dãy D hay dãy L VD: CHO | (CHOH)n H * CHO | (CHOH)n OH * HO H Dãy Dãy L CH OH CHD2OH 2 2. Danh pháp R/S * Theo công thức phối cảnh - Bốn nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử ở C* được sắp xếp theo sự giảm dần độ hơn cấp a > b > c > d. Khi đó nhìn phân tử theo hướng C *-d, nếu thấy thứ tự a > b > c đi theo chiều kim đồng hồ thì phân tử có cấu hình R ( rectus – phải), trái lại nếu thứ tự đó ngược với chiều kim đồng hồ thì phân tử có cấu hình S (sinister – trái) VD: CH2OH – C*HOH – CHO Xét độ hơn cấp: - OH > - CHO > - CH2OH > H * Theo công thức Fisơ: Nếu nhìn vào công thức mà d ở cạnh ngang thì ở đòng phân R trình tự a > b > c lại ngược chiều kim đồng hồ, còn ở đồng phân S thì theo chiều ngược lại VD: COOH H COOH NH2 H2N H (R)-Alanin (S)-Alanin Hệ thống R/S có áp dụng cho những hợp chất có nhiều CHthể CHC3 *, khi ấy người ta ghi 3 thêm chỉ số cho R, S. VD: CHO CHO HO H H H OH OH HO H (2S, 3R)-2,3,4-trihiđroxi butanal CH OH 2 (2R, 3S)-2,3,4-trihiđroxi butanal CH OH Tổ Hoá học-THPT chuyên Lào Cai 2 9 Chuyên đề đại cương hữu cơ 3. Danh pháp erythro/threo Đối với các hợp chất chứa 2 nguyên tử C* mà nối trực tiếp với nhau người ta chọn các đồng phân lập thể của 2,3,4- trihiđroxibutanal làm cơ sở Đối với phân tử R-CHX-CHY-R’, đôi đối quang nào mà các nguyên tử C * có thể đưa về vị trí che khuất hoàn toàn theo từng cặp R-R’, X-Y, H-H thì được gọi là đối quang erythro, đôi đối quang còn lại là threo VD: HO H H H OH OH HO H CHO CHO CHO CHO H H CH OH OH HO H OH HO H CH OH CH OH CHO CHO CHđối OHquang threo 2 Đôi Đôi2 đối quang erythro 2 2 Trong trường hợp R = R’; X = Y, ta chỉ có 1 dạng erythro gọi là đồng phân meso, cùng đôi đối quang threo CHO CHO HO H H H OH OH HO H CHO Đôi đối quang threo CHO H H OH HO H OH HO H CHO Hai đồng phân này là CHO 1 gọi là đồng phân meso C- BÀI TẬP VẬN DỤNG Gọi tên các hợp chất hữu cơ sau: Câu 1: 4-ethyl-5-methyloctane 4-ethyl-3-methylheptane 5-ethyl-4,7-diisopropyl-6 -(3-methylbutan-2-yl)decane Câu 2: Tổ Hoá học-THPT chuyên Lào Cai 10 Chuyên đề đại cương hữu cơ (E)-4-methylpent-2-ene 2-ethylbuta-1,3-diene 3,3-dimethylbut-1-ene (3E,5E)-4-isopropyl hepta-1,3,5-triene 5-ethyl-4-methylene -2-propylocta-1,7-diene (Z)-2,4-diethylhexa-1,4-diene Câu 3: Có cả liên kết 2 và liên kết 3: mạch nhiều liên kết bội nhất, dài nhất, nhiều liên kết đôi nhất, đánh số để locant của liên kết bội nhỏ nhất, để locant của liên kết đôi nhỏ nhất. pent-1-en-4-yne (E)-hex-4-en-1-yne (E)-4-(pentan-3-yl)oct-5-en-2-yne (E)-dodeca-7-en-1,9-diyne (2E,5E,10E)-8-(pent-4-ynyl)trideca-2,5,10-triene (2Z,6E)-4-(prop-2-ynyl)nona-2,6-diene (8E)-6-((E)-but-2-enyl)undec-8-en-1-yne (3Z,7E)-5-(pent-4-ynyl)undeca-1,3,7,10-tetraene (7E)-6-((Z)-pent-1-enyl)undeca-7-en-1,4-diyne (7Z)-6-((E)-hex-1-enyl)dodeca-7-en-1,4-diyne Câu 4: Các xicloankan 1,4-diethyl-2,5dimethylcyclohexane ((E)-pent-1-enyl) cyclopropane cyclopropyl cyclopentane (2-cyclobutylcyclopropyl) cyclopentane Câu 5: Các vòng không no 1-ethyl-2-methyl cyclopenta-1,3-diene (cyclopent-2-enyl) cyclohexane 3-(cyclobuta-1,3-dienyl) cyclopent-1-ene Tổ Hoá học-THPT chuyên Lào Cai 2-(cyclohexa-2,5-dienyl) cyclohexa-1,3-diene 11 Chuyên đề đại cương hữu cơ cyclodecyne cyclodeca-1,6-diyne 4-((3E,6Z)-cyclonona-3,6-dienyl)cyclodec-1-yne Câu 6: Các vòng thơm: – Dùng nền là các tên thông thường – Đánh số: Đặt phân tử sao cho tối đa số vòng nằm trên trục ngang, nằm bên phải trục đứng. Bắt đầu từ nguyên tử C riêng đầu tiên của góc phải phía trên gần trục đứng nhất benzene naphthalene acenaphthylene anthracene acephenanthrylene phenanthrene aceanthrylene 5-cyclopropyl-1,2,9,10-tetramethylacephenanthrylene 1,2-dimethyl-4,7-divinyl acenaphthylene 3,6,10-trimethylaceanthrylene Câu 7: Vòng chung đỉnh và vòng cầu nối – Spiro[các số C riêng] tên hiđrocacbon – Đánh số: từ nguyên tử C riêng đầu tiên của vòng nhỏ, theo chiều mạch C, để locant nhỏ nhất. Spiro[2.3]hexan Spiro[4.5]decan 7,9-Dietyl-1,4dimetyl-8isopropyl Spiro[4.5]decan Spiro[4.5]deca-1,6,8-trien Câu 8: Gọi tên các dẫn xuất sau (các nhóm thế chỉ có tên ở dạng tiền tố) Br Cl I Cl Br I Cl Br Cl I 2-bromo-4-chloro -3-iodopentane Br 4-bromo-1-chloro-3(iodomethyl)pentane NO2 1-methyl-3-nitro cyclopentane I 3-(bromomethyl)-1chloro-4-iodopentane Br 3,3-dibromo-7-chloro5-iodohept-1-ene NO Cl 2-chloro-1-isopropyl -4-methylbenzene 5-nitrosocyclo penta-1,3-diene Tổ Hoá học-THPT chuyên Lào Cai Cl cloro(xiclopropyl)metan 12 Chuyên đề đại cương hữu cơ Cl Cl Br I Cl Cl I Cl 4,7-dicloro-5,6-dietenyl-1,2diiodospiro[2.4]hept-1-en 1,2-dichloro-4,7,7-trimethyl bicyclo[2.2.1]hept-2-ene Cl Br 2,6-dibromo-2',6'-dicloroBiphenyl Bài 9: Gọi tên các ancol và phenol: OH HO OH HO propane-1,2-diol 2-methylenebutane-1,4-diol OH HO HO HO OH OH hex-5-ene-1,2,4-triol 2-pentyl propane-1,3-diol HO OH OH OH HO cyclohex-3-enol Xiclopentan -1,2-dietanol OH 2-phenylethanol OH OH OH OH resorcinol 2,5-dimethylphenol m-cresol OH HO 2-(4-hydroxycycloheptyl)cyclohexane-1,4-diol Biphenyl-2,3',4',6-tetraol HO Biphenyl-2,4,4',6-tetraol HO HO HO 2,5-diphenylphenol HO HO 4-(2,6-dihidroxiphenyl)benzen-1,2-diol p-terphenyl-2'-ol HO 2-(naphthalen-6-yl)phenol OH antraxen-9-ol OH naphthalene-1,3-diol OH 2-phenylnaphthalen-1-ol OH HO (4-droxiphenyl)benzen-2,4,6-triol OH HO 2-(2-hydroxyphenyl)naphthalen-1-ol Câu 10: Các ete: Danh pháp thế, danh pháp gốc chức, danh pháp trao đổi O propilen oxit 1,4-dioxane Bis(1-metyl-etyl)ete O methoxyethane O O O 2-methyloxirane Etyl metyl ete 2-isopropoxypropane 1,4-dioxaxiclohexan anisole bis(methoxymethoxy)methane O O O O O 2,4,6,8-tetraoxanonan Metyl phenyl ete Câu 11: Các anđehit: danh pháp thế, kết hợp. Xeton: danh pháp thế, danh pháp gốc chức. CHO OHC CHO CHO OHC 2-vinylhept-6-ynal 3-((E)-buta-1,3-dienyl) hexanedial CHO butane-1,2,4-tricarbaldehyde Tổ Hoá học-THPT chuyên Lào Cai CHO OHC CHO 3-(formylmethyl) hexanedial 13 Chuyên đề đại cương hữu cơ OHC CHO cyclohexanecarbaldehyde CHO 6,7,9,10-tetraetylspiro[4.5] deca-6,9-dien-2,3-dietanal naphthalene-1,2-dicarbaldehyde 3a,4,5,6,7,7a-hexaethylhexahydro-2-methyl -2H-indene-1,3-dione O O O O butane-2,3-dione O butan-2-one CHO CHO indene O O O 1,2,3,4,5,6-hexaetyl bixiclo[4.3.0]nonan-7,9-dion cyclopentanone cyclohexa-2,5-diene-1,4-dione Câu 12: Các axit gọi tên tương tự các andehit. HOOC HOOC COOH COOH COOH COOH propane-1,2,3-tricarboxylic acid COOH 3-(carboxymethyl)pentanedioic acid cyclohexanecarboxylic acid Câu 13: Các amin gọi tên tương tự các ancol NH2 NH2 hex-5-en-2-amine p-toluidine NH2 NH2 H2N ethane-1,2-diamine cyclopentanamine N NH diethylamine N,N-dimethyl NH N-methylethanamine ethanamine N H pyrrolidine N N H 1H-pyrrole 1-methylpiperidine Câu 14: Các muối: Kim loại + gốc axit COO COONa Kali hidroglutaric Ca HOOC COOK HOOC COOK COO Canxi diaxetat potassium 4-carboxybutanoate potassium 4-carboxypentanoate sodium propionate Câu 15: Este được gọi theo danh pháp gốc chức. Este nội = tên axit –ic + lacton HOOC COOCH3 Metyl hidroglutaric methyl cyclohexanecarboxylate 4-(methoxycarbonyl)butanoic acid O O COOCH3 -butyrolacton dihydrofuran-2(3H)-one H3CCOO C2H5OOC ethyl methyl succinate COO COOC2H5 ethyl 4-acetoxybutanoate COOCH3 4-Metylphenyl 4-isopropylbenzoat Câu 16: Các hợp chất tạp chức: Chọn một nhóm ưu tiên dạng hậu tố, các nhóm khác dạng tiền tố. COOH COOH CHO COOH HOOC COOH OH O O 2-hydroxybutanoic acid 2-oxobutanoic acid 2-formylpentanedioic acid tetrahydrofuran-2-carboxylic acid Tổ Hoá học-THPT chuyên Lào Cai 14 Chuyên đề đại cương hữu cơ O COOH CN OH H2 N Cl 1-amino-2-chloro-4-ethyl-6hydroxyhexan-3-one O HO Cl COOH HOOC 2-hydroxypropane-1,2,3tricarboxylic acid CN 4-(chloromethyl)cyclopentane -1,2-dicarbonitrile H2N 5-aminohexanamide CHO COCH3 OHC CONH2 4-oxocyclohexanecarbaldehyde 3-acetylbenzaldehyde Câu 17: Các chất dị vòng: cơ sở là ir, et, ol, in, ep, oc, on, ec N H azirine N azete N azain N H Azole NH N H NH HN aziridine azetidine pyrrolidine piperidine HN azepin HN azepane NH N azocin azonin NH NH azocane azonane N azecine NH azecane NH NH 1,2-dihydroazete HN 2,3-dihydro-1H-pyrrole 1,2-dihydropyridine HN (Z)-2,3,6,7-tetrahydro-1H-azepine Câu 18: Viết công thức cấu tạo của hợp chất có tên gọi sau: a) 3 – metylen xiclo pentan b) 1- anlyl-2-propenyl -1,3 –xiclohexađien c) bixiclo [2.2.1] 2,5 –heptađien d) 2 –etenyl bixiclo [4.4.0] -1,5,8 – decatrien e) (2S, 3S) -2,3 – Butandiol f) (2R, 3R) -2,3 – Butandiol Câu 19: Chỉ ra cấu hình E, Z đối với mỗi chất sau: a) H3C CH2CH3 C=C H b) H BrCH2 CH3 C=C c) CH3 CH2CH3 Br CH(CH3)2 C=C HOCH2 CH2CH2CH3 Tổ Hoá học-THPT chuyên Lào Cai 15 Chuyên đề đại cương hữu cơ d) H CH2Cl C=C CH3CH2 COOH Câu 20. Viết công thức cấu tạo của: a) (E) (S) -5- brom -2,7 -đimetyl- 4- nomen b) (R)- 3- clo- 1- buten c) (E) (S)- 6- flo- 3,7- đimetyl- 3- octen Câu 21: Viết công thức cấu tạo đồng phân lập thể (nếu có) và gọi tên các chất ứng với các công thức cấu tạo sau đây và cho biết loại đồng phân, nguyên nhân hoặc điều kiện để xuất hiện các đồng phân lập thể đó: a) CHCl = CHCl b) CH3 – CH = CH – CH = CH – CH3 c) C6H5 – N = N - C6H5 d) CH3 – CH = CH – CH(CH3) – COOH e) C6H5 – CH = CH – CHCl – CH = CH – COOH Câu 22: Trong từng cặp chất cho dưới đây, cặp chất nào là đồng phân cấu tạo hay đồng phân cấu hình? a) cis và trans -1 -clo propen b) cis và trans -3- metylxiclohexanol c) cis và trans – 4- metylxiclohexanol e) Axit lactic ( CH3-CHOH-COOH) và axit - hiđroxipropionic ( CH2OH-CH2COOH) e) 1-clopropen, 2- clopropen và 3- clopropen f) Axit(+) – lactic và (-)-lactic g) Axit(-)-lactic và (+)- hiđroxipropionic Câu 23 Viết công thức cấu tạo của các chất có cùng công thức phân tử C 3H4BrCl. Cho biết đồng phân nào là đồng phân hình học, đồng phân quang học. Câu 24: Hãy chỉ ra cấu hình R hoặc S cho các hợp chất sau đây: COOH C6H5 CH2COOH a) H2N H b) H2N CH3 H c) CH3 H NH 2 CH3 Câu 25/ Gọi tên 5 hợp chất sau: d) a) b) c) e) Hướng dẫn: Tổ Hoá học-THPT chuyên Lào Cai 16 Chuyên đề đại cương hữu cơ c/ b/ a/ Pent-1-en-4-in (E)-hex-4-en-1-in (E) -4-(pentan-3-yl)oct-5-en-2-in d/ e/ (E)-dodeca-7-en-1,9-điin (7E)-6-((Z)-pent-1-enyl)undeca-7-en-1,4-điin Câu 26: Viết công thức tất cả các đồng phân hình học của hợp chất C 3H4BrCl và sử dụng danh pháp Z-E để gọi tên các đồng phân hình học đó. Hướng dẫn:  Sáu cặp đồng phân hình học : H3 C H H3C Br H3 C H H3C Cl Cl Br Cl H Br Cl Br H Z-2-clo-1-brompropen E-2-clo-1-brompropen Z-1-clo-2-brompropen E-1-clo-2-brompropen H3 C Cl H3C Br ClCH2 Br ClCH2 H H Br H Cl H H H Br Z-1-clo-1-brompropen E-1-clo-1-brompropen Z-3-clo-1-brompropen E-3-clo-1-brompropen BrCH2 Cl BrCH2 H Cl Br Br H H H Cl Cl Z-1-clo-3-brompropen E-1-clo-3-brompropen Z-1-clo-2-bromxyclopropan E-1-clo-2-bromxyclopropan Câu 27 Sử dụng danh pháp Z-E để gọi lại tên các chất sau đây: CH3[CH2]5 (a) CH2COOH C H C H Tổ Hoá học-THPT chuyên Lào Cai 17 Chuyên đề đại cương hữu cơ C2H5 CH3 CH3 COOH (b) CH3 O H  H H (a) Z-dec-3-enoic 2 10 CH3(CH2)5 3 C 1 CH2COOH C H H (b) 2E-6E-10Z-10,11-epoxi-3,7,11-trimetyltrideca-2,6-dienoic 13 CH3 H2C 11 CH3 Z CH3 10 9 8 7 CH3 E6 E 4 5 3 1 2 COOH O H H H Câu 28 Viết công thức tất cả các đồng phân cis-trans của các hợp chất sau đây : (a) 1,2,3,4,5,6,-hexacloxyclohexan; (b) axit linoleic (octadeca-9,12-dienoic); (c) tetradecadien6,8 và (d) octatrien-2,4,6.  (a) 1,2,3,4,5,6,-hexacloxyclohexan: tám đồng phân Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl (b) Axit linoleic: bốn đồng phân n-C8H17 C C (CH2)4-COOH n-C8H17 C T (CH2)4-COOH T n-C8H17 C (CH2)4-COOH T n-C8H17 Tổ Hoá học-THPT chuyên Lào Cai T (CH2)4-COOH 18 Chuyên đề đại cương hữu cơ (c) tetradecadien-6,8: ba đồng phân n-C5H11 n-C5H11 T T T C C5H11-n n-C5H11 C C C5H11-n C5H11-n (d) octatrien-2,4,6 : sáu đồng phân T T T T T T T C C C C C C C C T T C PHẦN II: HIỆU ỨNG CẤU TRÚC VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆU ỨNG CẤU TRÚC ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ I. HIỆU ỨNG ELECTRON I.1 Bản chất Hiệu ứng electron là phương pháp truyền ảnh hưởng của electron hay sự phân bố lại electron trong phân tử do ảnh hưởng về độ âm điện khác nhau của các nguyên tố hay nhóm nguyên tố. Hiệu ứng electron bao gồm các hiệu ứng cảm ứng, liên hợp, siêu liên hợp … I.2 Hiệu ứng cảm ứng I.2.1 Khái niệm Sự dịch chuyển mật độ electron dọc theo mạch liên kết  trong phân tử gây ra bởi sự chênh lệch về độ âm điện được gọi là hiệu ứng cảm ứng, được kí hiệu bằng chữ I và được chỉ bằng mũi tên thẳng hướng về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn: Ví dụ ảnh hưởng của hiệu ứng cảm ứng của nguyên tử clo đến tính axit của nhóm COOH: axit CH3-CH2-CH2-COOH Ka = 1,54.10-5 axit CH3-CH2-CHCl-COOH Ka=1,39.10-3 ở 250C Ví dụ về ảnh hưởng của các nhóm thế khác nhau: CH3 – CH2 – CH2 – CH3 : n – butan HCOOH có pKa = 3,7 ; CH3 – COOH có pKa = 4,7; C2H5COOH có pKa = 4,9 Tổ Hoá học-THPT chuyên Lào Cai 19 Chuyên đề đại cương hữu cơ HO – CH2 – COOH có pKa = 3,0; Cl – CH2 – COOH có pKa = 2,9. Trong phân tử butan chỉ có hai nguyên tử C và H. Hai nguyên tố này có độ âm điện gần bằng nhau. Cho nên các liên kết xíchma trong phân tử hầu như không phân cực. Nguyên tử H không gây ra hiệu ứng. Người ta lấy hiệu ứng của H bằng không để so sánh với các trường hợp. Các thí dụ trên khi thay thế nguyên tử H ở axit fomic bằng nhóm nguyên tử khác sẽ nhận các axit có độ axit khác nhau. Thay H bằng nhóm -CH3 và –C2H5. Tính axit giảm so với axit fomic. Theo lý thuyết điện tử nhóm –CH3 và –C2H5 không phải là nhóm đẩy điện tử hoá trị ra khỏi mình về phía nhóm –COOH, làm cho liên kết O – H giảm sự phân cực so với nhóm O – H trong HCOOH. H khó phân ly ra nên tính axit giảm. H H C H C O H H O H H C C C H H O O H pKa của axit propionic lớn hơn pKa của axit axetic. Điều này chứng tỏ nhóm etyl đẩy mạnh hơn nhóm metyl. Hai axit cuối cùng trong phân tử có nguyên tố Oxy và Clo là hai nguyên tố có độ âm điện lớn. Chúng có khả năng hút các điện tử liên kết khác về mình. Do đó cặp điện tử liên kết O – H bị lệch về phía Oxy nhiều hơn, liên kết O – H trở nên phân cực mạnh hơn so với axit fomic, … Sự phân ly H mạnh hơn nên độ axit tăng lên. I.2.2 Phân loại Khi phân loại hiệu ứng cảm ứng dựa vào độ âm điện người ta phân loại như sau:liên kết C—H không khác nhau nhiều nên liên kết C-H được quy ước có I =0. Từ đó người ta có thể chia hiệu ứng cảm ứng thành 2 loại: - Hiệu ứng cảm ứng dương: Nguyên tử khuynh hướng nhường điện tử mạnh hơn hydrogen (độ âm điện nhỏ) cho hiệu ứng cảm ứng dương +I - Hiệu ứng cảm ứng âm: Nguyên tử hút điện tử mạnh hơn hydrogen (độ âm điện lớn) mang hiệu ứng cảm ứng âm -I Các nhóm mang điện tích dương có hiệu ứng –I. Các nhóm mang điện tích âm có hiệu ứng +I. Điện tích càng lớn thì hiệu ứng cảm ứng càng mạnh.Các nhóm nguyên tử mang điện tích có hiệu ứng I mạnh hơn các nhóm trung hòa. Trong phân nhóm chính của bảng tuần hoàn thì –I giảm từ trên xuống dưới. -F > -Cl > -Br >-I. Tổ Hoá học-THPT chuyên Lào Cai 20