TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI
18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP. HẢI DƯƠNG
MỤC LỤC
----------
Phần I. MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 2
I. Đặt vấn đề ....................................................................................................................... 2
II. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................................2
III. Mục tiêu nghiên cứu .....................................................................................................2
IV. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................................. 2
Phần II. NỘI DUNG ............................................................................................................ 3
I. Tổng quan lý thuyết .......................................................................................................3
1. Hợp chất cơ nguyên tố.................................................................................................3
2. Phản ứng thế nucleophin (SN) ...................................................................................... 5
3. Phản ứng cộng nucleophin vào nhóm cacbonyl (>C=O) .............................................. 6
4. Bảo vệ nhóm chức trong tổng hợp hữu cơ ...................................................................7
II. Tổng hợp một số hợp chất hữu cơ có nhóm chức qua con đường hợp chất cơ nguyên
tố ........................................................................................................................................ 8
1. Tổng hợp hiđrocacbon .................................................................................................8
2. Tổng hợp các ancol qua hợp chất cơ nguyên tố ......................................................... 10
3. Tổng hợp các hợp chất cacbonyl qua con đường hợp chất cơ nguyên tố .................... 11
III. Phương pháp giải bài tập tổng hợp hữu cơ nhiều giai đoạn .................................... 12
1. Phương pháp giải chung ............................................................................................ 12
2. Bài tập vận dụng........................................................................................................ 12
Phần III. KẾT LUẬN ........................................................................................................ 30
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 30
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH
09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -
[email protected]
TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011
Phần I. MỞ ĐẦU
I. Đặt vấn đề
Mặc dù ra đời muộn hơn các chuyên ngành hóa học khác nhưng sau hơn hai thế kỷ ra đời hóa
học hữu cơ đã có những bước phát triển nhanh chóng và đóng góp to lớn vào tất cả các lĩnh vực của
đời sống sản xuất. Ngành hóa hữu cơ khi mới ra đời mang ý nghĩa là ngành hóa học nghiên cứu về
những hợp chất có trong cơ thể sống. Hiện nay nó mang ý nghĩa rộng hơn là ngành hóa học nghiên
cứu về các hợp chất của cacbon (trừ CO2, CO, muối cacbonat, xianua, cacbua).
Tổng hợp hữu cơ là một bộ phận quan trọng của hóa học hữu cơ, bản thân nó có lịch sử phát triển
khá lâu dài. Đây là một lĩnh vực rộng lớn và hấp dẫn, lôi cuốn được khá nhiều nhà khoa học trên thế
giới quan tâm và nghiên cứu. Cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật cũng như
các lĩnh vực khác của hóa học, ngày càng có nhiều hơn các phương pháp mới để tổng hợp các hợp
chất hữu cơ.
Tổng hợp hữu cơ có thể xem là một nhiệm vụ quan trọng của hóa học hữu cơ, nó không những
tạo ra những hợp chất quan trọng cho đời sống và sản xuất, mà còn trang bị cho người học những
kiến thức lý thuyết cơ bản về phản ứng hữu cơ. Muốn tổng hợp thành công một hợp chất hữu cơ,
cần nắm vững tính chất hóa học của các hợp chất khác nhau, sự chuyển hóa giữa các nhóm chức
đồng thời vận dụng linh hoạt vào từng trường hợp cụ thể để có thể đạt hiệu suất cao nhất.
Hợp chất cơ nguyên tố là những tác nhân có tính chất hóa học đa dạng và khả năng phản ứng cao.
Xuất phát từ các hợp chất cơ nguyên tố, người ta có thể tổng hợp và điều chế được nhiều hợp chất
khác nhau. Có thể nói đây là con đường tổng hợp hữu cơ cho hiệu suất tối ưu nhất. Với những lý do
đó tôi đã chọn đề tài: “Ứng dụng hợp chất cơ nguyên tố trong tổng hợp hữu cơ”. Tuy nhiên trong
giới hạn của một niên luận đề tài này chỉ trình bày ứng dụng cơ bản trong tổng hợp và điều chế của
một số hợp chất cơ nguyên tố điển hình: Cơ magie, cơ liti và cơ photpho.
II. Đối tượng nghiên cứu
- Tính chất hóa học của các hợp chất cơ nguyên tố và ứng dụng trong tổng hợp và điều chế hữu cơ.
- Phương pháp giải các bài tập về tổng hợp và điều chế hữu cơ.
- Hệ thống câu hỏi và bài tập về tổng hợp và điều chế hữu cơ.
III. Mục tiêu nghiên cứu
- Góp phần rèn luyện khả năng giải các bài tập tổng hợp và điều chế hữu cơ bằng nhiều con đường
khác nhau từ đó bồi dưỡng ý thức yêu thích môn học.
IV. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của đề tài.
- Nghiên cứu các tài liệu khoa học có liên quan đến đề tài.
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH
09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -
[email protected]
TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI
18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP. HẢI DƯƠNG
Phần II. NỘI DUNG
I. Tổng quan lý thuyết
1. Hợp chất cơ nguyên tố
1.1 Khái niệm và phân loại
- Hợp chất cơ nguyên tố là những hợp chất mà trong phân tử có chứa liên kết C-E trong đó E không
phải là các nguyên tố organogen (C, H, O, N, S, Halogen...)
- Tùy thuộc vào bản chất của nguyên tố E trong liên kết C-E mà người ta phân ra hợp chất cơ kim
và hợp chất cơ phi kim. Tuy nhiên sự phân chia này không có một ranh giới rõ rệt.
1.2 Đặc điểm cấu tạo và tính chất chung
1.2.1 Hợp chất cơ kim
- Các hợp chất cơ kim có thể có 2 dạng cấu tạo khác nhau: R-Me (1) và R-Me-Hal (2)
Trong đó Me là các nguyên tố kim loại, Hal- là các halogen (Cl, Br, I). Tùy thuộc vào bản chất của
kim loại, halogen, R- mà hợp chất cơ kim có những loại liên kết khác nhau:
Liên kết C-Me có thể là liên kết ion ở mức độ nào đó (Me: K, Na, Li, Ca, Mg...)
Liên kết C-Me có thể là liên kết cộng hóa trị (Me: Pb, Hg...)
- Do bản chất liên kết C-Me trong các hợp chất cơ kim là khác nhau do đó các hợp chất cơ kim có
những tính chất vật lý và hóa học khác nhau. Về mặt hóa học các hợp chất cơ kim thể hiện 2 tính
chất chính:
Tính chất bazơ: Các hợp chất cơ kim dễ dàng tác dụng với các hợp chất có H linh động như:
HOH, ROH, HX...
Tính nucleophin: Các hợp chất cơ kim đóng vai trò là một tác nhân nucleophin mạnh.
Các tính chất này có sự thể hiện cụ thể ở từng tác nhân khác nhau.
1.2.2 Hợp chất cơ phi kim
- Là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có liên kết C-E (E là các phi kim P, S, Si...) trong đó quan
trọng hợp cả là hợp chất cơ - photpho và cơ - silic.
1.3 Một số hợp chất cơ nguyên tố tiêu biểu
1.3.1 Hợp chất cơ magie
- Các hợp chất cơ magie có cấu tạo khá phức tạp, song để đơn giản người ta dùng công thức RMgX
(R là gốc hidrocacbon, X là halogen).
- Hợp chất cơ magie được tổng hợp đầu tiên bởi Barbier vào năm 1899. Năm 1900 học trò của
Barbier là Grignard đã đưa ra quy trình tổng hợp hợp chất cơ - magie đi từ dẫn xuất halogen trong
môi trường ete khan cho hiệu suất cao (Thuốc thử Grignard).
ete
RX + Mg
RMgX
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH
09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -
[email protected]
TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011
R- có thể là gốc ankyl bậc 1, bậc 2 hay gốc ankyl bậc 3. Nó cũng có thể là gốc xycloankyl, ankenyl,
aryl. Đietyl ete khan là dung môi thường sử dụng trong phản ứng điều chế hợp chất cơ magie theo
phương pháp trên, tuy nhiên trong trường hợp vinyl- và arylclorua thì dung môi sử dụng là THF
(tetrahiđrofuran).
- Nhờ có khả năng phản ứng cao và tính chất hóa học đa dạng cho nên các hợp chất cơ-magie được
ứng dụng rộng rãi trong tổng hợp và điều chế hữu cơ.
- Hai phản ứng cơ bản của hợp chất cơ-magie là: Phản ứng thế MgX bởi H linh động và phản ứng
cộng RMgX vào liên kết >C=O trong hợp chất cacbonyl.
Nhược điểm cơ bản của thuốc thử Grignard chính là tính bazơ mạnh của nó do đó trong các phản
ứng hóa học nó dễ bị thủy phân bởi các axit yếu (HOH, ROH, RNH2…)
1.3.2 Hợp chất cơ liti
- Hợp chất cơ liti (RLi) được điều chế từ dẫn xuất halogen và liti kim loại trong dung môi ete khan
hoặc hexan.
RX + 2Li hexan
RLi + LiX
- Các hợp chất cơ liti tham gia các phản ứng tương tự hợp chất cơ magie nhưng khả năng phản ứng
cao hơn.
1.3.3 Hợp chất cơ đồng (Liti điankylcuprat)
- Liti điankylcuprat được điều chế từ hợp chất cơ liti và muối Cu (I) halogenua:
2RLi + CuX → R2CuLi + LiX
(X là Cl, Br, I)
- R2CuLi (tương đối dễ tan trong nước) là hợp chất quan trọng trong quá trình tổng hợp, điều chế
các hiđrocacbon bất đối xứng (Phương pháp Corey-House).
1.3.4 Hợp chất cơ photpho
- Hợp chất cơ photpho là loại hợp chất cơ phi kim được nghiên cứu nhiều nhất và có nhiều ứng
dụng rộng rãi nhất.
Người ta phân chia hợp chất cơ photpho thành 2 loại lớn: Loại có liên kết C-P và loại có liên kết
gián tiếp P và C qua một nguyên tố khác. Thực tế thì cả hai loại này đều có nhiều ứng dụng trong
thực tế.
1.3.5 Một số hợp chất cơ nguyên tố khác.
Ngoài những hợp chất cơ nguyên tố đã nêu ở trên còn rất nhiều những hợp chất cơ nguyên tố khác:
- Hợp chất cơ Na, K: Về cả tính chất và cấu tạo giống với hợp chất cơ Liti
- Hợp chất cơ kẽm: Có thể có 2 dạng RZnR hay RZnX và được điều chế từ dẫn xuất halogen và
kẽm: R-I + Zn → RZnI
2RZnI
Chưng khan
RZnR + ZnI2
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH
09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -
[email protected]
TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI
18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP. HẢI DƯƠNG
Về tính chất hóa học, hợp chất cơ kẽm tương tự hợp chất cơ magie nhưng khả năng phản ứng kém
hơn nhiều đồng thời việc điều chế nó gặp khá nhiều khó khăn do đó nó ít được sử dụng trong tổng
hợp hữu cơ hơn các hợp chất cơ-magie.
- Hợp chất cơ thủy ngân: Nhiều hợp chất cơ thủy ngân đã được điều chế và sử dụng trong thực tế vi
hoạt tính sinh học cao. Tuy nhiên hợp chất cơ thủy ngân rất độc.
2. Phản ứng thế nucleophin (SN)
2.1 Cơ chế SN1
- Qua 2 giai đoạn:
Giai đoạn chậm: Tạo cacbocation R+
Giai đoạn nhanh: Cacbocation kết hợp với một tác nhân nucleophin trong
hỗn hợp phản ứng tạo ra sản phẩm.
- Hóa lập thể: Do cấu tạo của gốc cacbocation phẳng nên đa số các trương hợp nếu xuất phát từ hợp
chất quang hoạt sẽ thu được một biến thể raxemic. Tuy nhiên nếu cacbocation sinh ra không hoàn
toàn tự do thì sản phẩm sinh ra là biến thể raxemic và quay cấu hình một phần.
2.2 Cơ chế SN2
- Là cơ chế 1 giai đoạn đi qua trạng thái chuyển tiếp
Y- + R-X
[ Y...R...X] → Y-R + X-
- Hóa lập thể: Về phương diện không gian trong phản ứng SN2 tác nhân Y- tấn công vào nguyên tử
C trung tâm từ phía đối diện của X do đó nếu đi từ dẫn xuất quang hoạt thì sản phẩm thu được có
cấu hình ngược với dẫn xuất ban đầu (Sự quay cấu hình).
2.3 Các yếu tố ảnh hưởng
2.3.1 Ảnh hưởng của gốc hidrocacbon (R-)
- Cấu tạo của gốc R- có ảnh hưởng đến phản ứng thế nucleophin:
+ Các gốc ankyl có bậc càng cao thì khả năng phản ứng SN1 tăng, phản ứng SN2 giảm.
+ Các dẫn xuất anlyl và benzyl thuận lợi cho cả cơ chế SN2 và SN1
+ Các dẫn xuất phenyl và vinyl thường tham gia phản ứng thế nucleophin khó khăn.
2.3.2 Ảnh hưởng của nhóm bị thay thế
- Khả năng phản ứng của các dẫn xuất R-X trong phản ứng SN1 và SN2 không chỉ phụ thuộc vào cấu
tạo của gốc R- mà còn phụ thuộc vào bản chất của nhóm bị thay thế XVí dụ: I- > Br- > Cl- >> F2.3.3 Ảnh hưởng của tác nhân nucleophin
- Phản ứng xảy ra theo cơ chế SN1 thì tốc độ phản ứng hầu như không phụ thuộc vào nồng độ và
bản chất của tác nhân nucleophin còn theo cơ chế SN2 thì tốc độ phản ứng lại phụ thuộc vào nồng
độ và lực nucleophin của tác nhân.
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH
09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -
[email protected]
TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011
2.3.4 Ảnh hưởng của dung môi
- Sự ảnh hưởng của dung môi đến phản ứng thế nucleophin là khá phức tạp, khi chuyển từ dung môi
này qua dung môi khác tốc độ phản ứng sẽ thay đổi và có khi làm thay đổi cả cơ chế của phản ứng.
Tuy nhiên trong các trường hợp lý tưởng người ta bỏ qua sự tương tác của dung môi.
3. Phản ứng cộng nucleophin vào nhóm cacbonyl (>C=O)
3.1 Cơ chế AN(CO)
Phản ứng tổng quát:
Trong đó X-Y có thể là: HOH, ROH, HCN, HSO3Na, R-MgX...
Phản ứng diễn ra qua 2 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Y- +
→
+ X+ →
- Giai đoạn 2:
3.2 Hóa lập thể.
- Về mặt hóa lập thể, phản ứng cộng nucleophin vào nhóm cacbonyl (trong anđehit, xeton) không có
tính đặc thù vì nguyên tử C trong nhóm cacbonyl ở dạng phẳng. Nếu phản ứng cộng vào nhóm
cacbonyl dẫn tới sản phẩm có cacbon bất đối thì đó phải là biến thể raxemic.
- Nếu nhóm >C=O liên kết với một nguyên tử C bất đối thì phản ứng sẽ ưu tiên tạo thành một đồng
phân quang học không đối quang (đồng phân đia) theo quy tắc Cram
Nội dung: Nếu một phân tử mà trong đó nhóm cacbonyl liên kết trực tiếp với một nguyên tử cacbon
bất đối có ba nhóm thế với kích thước khác nhau (Lớn ‘L’, Trung bình ‘Tb’, Nhỏ ‘N’) thì trong
phản ứng cộng nucleophin tác nhân Y- sẽ ưu tiên tấn công từ phía ít bị án ngữ không gian hơn.
R L
Hướng chính
T
b
N
O
- Tuy nhiên quy tắc Cram không phải hoàn toàn nghiệm đúng, tỷ lệ sản phẩm theo quy tắc Cram và
ngược quy tắc Cram phụ thuộc vào kích thước không gian của các nhóm thế trong hợp chất
cacbonyl cũng như kích thước của tác nhân nucleophin. Để xác định sản phẩm chính của phản ứng
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH
09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -
[email protected]
TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI
18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP. HẢI DƯƠNG
cộng nucleophin vào nhóm cacbonyl người ta sử dụng mô hình Felkin-Anh. Đây là mô hình dựa
trên tính toán lý thuyết và phù hợp rộng rãi với các kết quả thực nghiệm.
3.3 Các yếu tố ảnh hưởng
3.3.1 Hiệu ứng electron
- Trong phản ứng cộng nucleophin nếu điện tích trên nguyên tử C trung tâm càng lớn thì tác nhân
nucleophin càng dễ tấn công, phản ứng càng dễ xảy ra. Như vậy các nhóm thế đẩy electron (có hiệu
ứng +I, +C) nối với nguyên tử cacbon-cacbonyl sẽ làm giảm điện tích dương và khả năng phản ứng
giảm đi. Trái lại các nhóm thế hút electron (có hiệu ứng -I, -C) có tác dụng ngược lại nghĩa là làm
tăng điện tích dương trên nguyên tử cacbon-cacbonyl do đó khả năng phản ứng tăng lên.
Ví dụ: CCl3-CHO > HCHO > CH3-CHO > (CH3)2CO
3.3.2 Hiệu ứng không gian
- Tác nhân nucleophin trong phản ứng cộng vào nhóm cacbonyl thường có kích thước khá cồng
kềnh do đó sẽ có sự ảnh hưởng của hiệu ứng không gian loại I tới khả năng phản ứng. Nếu các
nhóm thế liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon-cacbonyl có kích thước càng cồng kềnh thì sẽ làm
cho tác nhân nucleophin khó tấn công vào nguyên tử cacbon trung tâm hơn, mặt khác trạng thái
chuyển tiếp tạo thành kém bền do đó khả năng phản ứng giảm.
4. Bảo vệ nhóm chức trong tổng hợp hữu cơ
4.1 Khái niệm bảo vệ nhóm chức trong tổng hợp hữu cơ
- Trong quá trình tổng hợp hữu cơ thường xảy ra sự cần thiết phải chuyển hóa các nhóm chức này
mà không tác động tới nhóm chức khác trong phân tử nghĩa là cần phải bảo vệ nhóm chức này trong
quá trình chuyển hóa nhóm chức kia. Để làm được điều này người ta có thể thực hiện theo hai cách
cơ bản:
Thứ nhất là sử dụng các tác nhân chọn lọc và điều kiện phản ứng nghiêm ngặt. Ví dụ: Dùng chất
khử là LiAlH4 thay cho H2/Ni để khử nhóm cacbonyl mà không tác động tới các liên kết bội...
Cách thứ hai là tạm thời chuyển hóa nhóm chức cần bảo vệ thành một nhóm chức khác mà nó sẽ
không biến đổi trong suốt quá trình chuyển hóa nhóm chức cần thiết. Cách thứ hai mà ta đang đề
cập tới ở đây chính là phương pháp bảo vệ nhóm chức trong tổng hợp hữu cơ, nhóm chức được tạm
thời thay đổi được gọi là nhóm bảo vệ.
- Như vậy yêu cầu cơ bản đối với nhóm chức bảo vệ là:
+ Phải dễ dàng chuyển hóa thành các nhóm chức khác, mà nhóm chức mới này được ổn định và
không tham gia vào quá trình phản ứng chuyển hóa nhóm chức cần chuyển hóa.
+ Sau phản ứng chuyển hóa nhóm chức cần thiết, nhóm bảo vệ lại dễ dàng được chuyển lại nhóm
chức cũ trong điều kiện hết sức nhẹ nhàng.
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH
09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -
[email protected]
TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011
4.2 Bảo vệ nhóm ancol
- Chuyển hóa qua nhóm chức ete: Các ete nói chung bền vững với hầu hết các tác nhân oxi hóa
trong môi trường trung tính và kiềm. Để tái tạo ancol người ta thủy phân các ete trong môi trường
axit.
- Chuyển hóa qua nhóm este: Các este tương đối bền trong môi trường axit, do đó nó được ứng
dụng trong việc bảo vệ nhóm hyđroxyl trong quá trình nitro hóa, oxi hóa...
- Bảo vệ điol: Các điol được bảo vệ một cách thuận tiện và đồng thời bằng cách chuyển hóa thành
axetal hay xetal. Để tái tạo người ta thủy phân các xetal, axetal trong môi trường axit.
4.3 Bảo vệ nhóm chức axit cacboxylic
- Để bảo vệ nhóm chức axit người ta thường chuyển hóa chúng thành nhóm chức este khi cho tác
dụng với ancol. Ancol thường sử dụng là metanol và etanol, tuy nhiên trong điều kiện môi trường
axit mạnh hay kiềm thì với các metyl-, etyleste này sự loại tách chúng sau phản ứng thường không
có lợi, để khắc phục người ta sử dụng ancol tert-butylic vì các tert-butyleste dễ dàng loại bỏ sau
phản ứng khi tác dụng với các axit yếu.
4.4 Bảo vệ nhóm amino
- Để bảo vệ nhóm chức amino người ta thường chuyển hóa nhóm amino thành nhóm chức amit Nthế bằng phản ứng axyl hóa giữa nhóm chức amino với dẫn xuất của axit cacboxylic. Các amit Nthế dễ bị thủy phân nhờ xúc tác OH- hoặc H+ và tái tạo lại nhóm amino.
4.5 Bảo vệ nhóm chức cacbonyl
- Bảo vệ nhóm chức cacbonyl tốt nhất là chuyển hóa chúng thành axetal hay xetal nhờ điol mà tác
nhân thường sử dụng hơn là etylen glicol vì các axetal hay xetal vòng bền trong môi trường trung
tính và kiềm.
II. Tổng hợp hợp chất hữu cơ có nhóm chức qua con đường hợp chất cơ nguyên tố
1. Tổng hợp hiđrocacbon
1.1 Tổng hợp hiđrocacbon giữa nguyên mạch cacbon (phương pháp Grignard)
- Để điều chế các hiđrocacbon từ dẫn xuất halogen tương ứng với số cacbon không đổi người ta sử
dụng phương pháp Grignard theo sơ đồ sau:
ete
R-X Mg
/
R-MgX HOH
RH + Mg(OH)X
Phương pháp này dựa trên cơ sở tính chất bazơ mạnh của thuốc thử Grignard.
1.2 Tổng hợp các hiđrocacbon tăng mạch cacbon
1.2.1 Phương pháp Wurtz (Vuyêc)
Trong điều chế hiđrocacbon, để thực hiện điều chế các hiđrocacbon có mạch cacbon dài hơn đi từ
các dẫn xuất halogen có số cacbon ít hơn người ta có thể sử dụng phản ứng Wurtz.
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH
09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -
[email protected]
TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI
18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP. HẢI DƯƠNG
2RX + 2Na → R-R + 2NaX
Có thể xem thực ra phản ứng ban đầu tạo thành hợp chất cơ-natri (R-Na), đó là một tác nhân
nucleophin mạnh nó sẽ phản ứng với dẫn xuất halogen để tạo ra hiđrocacbon.
R-X + 2Na → R-Na+ + NaX
R-Na+ + R-X → R-R + NaX
Trong trường hợp nếu dùng hỗn hợp 2 dẫn xuất halogen (RX, R’X) ta sẽ thu được hỗn hợp gồm 3
..
hiđrocacbon (R-R, R-R’, R’-R’). Như vậy nhược điểm của phản ứng W u rtz là chỉ điều chế cho
hiệu suất cao đối với các hiđrocacbon đối xứng, ngược lại đối với các hiđrocacbon bất đối xứng (bất
đối phân tử, R-R’ trong đó R # R’) thường cho hiệu suất thấp.
1.2.2 Phương pháp Corey-Huose
..
Như đã nói việc điều chế các hiđrocacbon bất đối xứng bằng phản ứng W u rtz cho hiệu suất không
cao vì vậy một trong những phương pháp giúp điều chế hiđrocacbon bất đối xứng với hiệu suất cao
là phản ứng Corey-Huose.
'
Li / Hexan
X
2R-X 2
2R-Li CuX
R2CuLi R
R-R’
- Hợp chất cơ đồng (Liti điankylcuprat) có chứa nguyên tử C nucleophin, do đó ở giai đoạn cuối có
thể thấy đó là phản ứng thế nucleophin trong đó R2Cu- đóng vai trò là tác nhân nucleophin.
Trong phương pháp trên, R’X thường là các dẫn xuất halogen bậc 1, còn R- trong Liti điankylcuprat
có thể là gốc ankyl hoặc aryl. Các dẫn xuất halogen (R’-X) bậc 1 cho hiệu suất cao còn các dẫn xuất
bậc 2, bậc 3 cho hiệu suất thấp một cách rõ rệt.
Ví dụ: R’-X + (n-C4H9)2CuLi THF
n-C4H9-R’ + n-C4H9Cu + LiX
Hiệu suất tạo n-C4H9-R’ biến đổi theo R’-X như sau:
R’-X
Hiệu suất
CH3CH2CH2CH2CH2-Br
98%
CH3CH2CH2CHBrCH3
12%
CH3CH2CH2CBr(CH3)2
< 10%
Về khả năng phản ứng của các ankyl halogenua với Liti điankylcuprat phù hợp với cơ chế SN2.
CH3-X > CH3CH2-X > (CH3)2CH-X > (CH3)3C-X
R’-I > R’-Br> R’-Cl >> R’-F
Tuy nhiên về mặt cơ chế của phản ứng nhiều phức tạp chưa hoàn toàn rõ ràng vì khi R’X là các dẫn
xuất vinyl hay phenyl thì phản ứng vẫn cho hiệu suất cao. Nhưng dù sao thì đây cũng là một phương
pháp rất tốt để tổng hợp các hiđrocacbon không đối xứng.
1.3 Tổng hợp anken bằng phản ứng Wittig
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH
09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -
[email protected]
TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011
- Phản ứng Wittig dùng để điều chế anken đi từ hợp chất cacbonyl (anđehit hoặc xeton) và hợp chất
cơ photpho (Photphoni ylua)
RCOR’ + (C6H5)3P=CRR’ → RR’C=CRR’ + (C6H5)3P=O
Về cơ chế của phản ứng khá phức tạp nhưng có thể hình dung như sau:
Đầu tiên, Ylit sẽ kết hợp với nhóm cacbonyl tạo thành một hợp chất trung gian ở dạng vòng 4 cạnh
gọi là oxaphosphetane. Sau đó, hợp chất trung gian này phân hủy tạo ra anken và triphotphin oxit.
Bước 1:
Bước 2:
2. Tổng hợp các ancol qua hợp chất cơ nguyên tố
2.1 Tổng hợp ancol với hiệu suất cao từ anken
- Từ anken để điều chế 1 ancol có thể dùng phản ứng cộng HOH (trực tiếp) hay cộng HX (X là
halogen) rồi thủy phân dẫn xuất halogen thu được. Tuy nhiên phương pháp này sẽ cho hiệu suất
không cao bởi vì các phản ứng cộng HX (HOH, H-Hal) vào anken chạy theo cơ chế AE. Ở giai đoạn
1 có sự tạo thành cacbocation do đó trong nhiều trường hợp có thể xảy ra sự chuyển vị, khi đó ta sẽ
thu được hỗn hợp sản phẩm. Để tổng hợp các ancol có bậc khác nhau với hiệu suất cao người ta có
thể tổng hợp qua hợp chất cơ nguyên tố.
2.1.1 Phản ứng oxi thủy ngân hóa-loại bỏ thủy ngân.
Phản ứng này dùng để điều chế các ancol bậc cao với hiệu suất cao từ anken mà không sinh ra sản
phẩm chuyển vị giống như phương pháp hiđrat hóa.
Giai đoạn 1: Oxi thủy ngân hóa
R-CH=CH2 + Hg(OAc)2 + H2O THF
R-CH(OH)-CH2HgOAc + HOAc
Giai đoạn 2: Loại bỏ thủy ngân
4R-CH(OH)-CH2HgOAc+NaBH4+4NaOH → 4RCH(OH)CH3+NaB(OH)4+4Hg+4NaOAc
2.1.2 Phản ứng hiđrobo hóa.
- Phản ứng hiđrat hóa anken chạy theo cơ chế AE sản phẩm tạo thành tuân theo quy tắc
Maccopnhicop tổng quát. Thông thường sản phẩm thu được là ancol bậc cao. Muốn có được ancol
bậc thấp người ta có thể cho anken tác dụng với HBr có mặt peroxit rồi thủy phân dẫn xuất brom
thu được. Tuy nhiên, cách này cũng cho hiệu suất không cao, một trong những cách có thể điều chế
ancol bậc thấp từ anken đó là qua con đường hợp chất cơ-bo.
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH
09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -
[email protected]
TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI
18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP. HẢI DƯƠNG
Giai đoạn 1: Hiđrobo hóa anken: 6RCH=CH2 + B2H6 → 2(RCH2CH2)3B
Giai đoạn 2: Oxi hóa triankyl boran
(RCH2CH2)3B + 3H2O2 + NaOH → 3RCH2CH2OH + NaB(OH)4
Ưu điểm của phương pháp này là cho hiệu suất cao và tính chọn lọc cao, hầu như ta chỉ thu được
ancol bậc thấp và không có sự chuyển vị.
2.2 Tổng hợp ancol từ dẫn xuất halogen và hợp chất cacbonyl
- Năm 1900 học trò của Barbier là Grignard đã đưa ra quy trình tổng hợp hợp chất cơ - magie đi từ
dẫn xuất halogen trong môi trường ete khan cho hiệu suất cao. Dựa trên tính chất đa dạng và khả
năng phản ứng cao của hợp chất cơ magie, Grignard và các cộng sự đã tổng hợp nhiều hợp chất hữu
cơ khác nhau.
Khi cho hợp chất cơ magie tác dụng với các tác nhân thích hợp (Anđehit, xeton, este,…) rồi đem
các sản phẩm thu được thủy phân bằng axit sẽ thu được các ancol khác nhau tương ứng theo sơ đồ:
O
R-MgX + HCHO → RCH2OMgX H
RCH2OH (ancol bậc 1, số C tăng thêm 1)
3
R-MgX +
O
→ RCH2CH2OMgX H
RCH2CH2OH
3
(Ancol bậc 1, số C tăng thêm 2)
R-MgX + R’CHO →
3O
H
(Ancol bậc 2, số C tăng thêm ≥2)
R-MgX + R’COR” →
3O
H
(Ancol bậc 3, số C tăng thêm ≥3)
R-MgX + R’COOR” →
3O
H
(Ancol bậc 3, số C tăng thêm ≥3)
Trong trường hợp nếu dùng este của axit fomic ta sẽ thu được ancol bậc 2 RCHOHR
- Có thể sử dụng các dẫn xuât khác của axit cacboxylic RCOZ (với Z là Cl-, -OCOR’), trong các
trường hợp đó ta luôn thu được ancol bậc 3 với số cacbon tăng thêm ≥3.
3. Tổng hợp các hợp chất cacbonyl qua con đường hợp chất cơ nguyên tố
3.1 Tổng hợp anđehit – xeton
- Thông thường người ta thường điều chế anđehit – xeton bằng cách oxi hóa nhẹ ancol tương ứng
bằng các tác nhân oxi hóa thích hợp. Trong đó ancol có thể được tổng hợp từ cơ nguyên tố.
- Trong trường hợp xeton có thể tổng hợp bằng phản ứng của hợp chất nitrin với hợp chất cơ kim
loại sau đó thủy phân sản phẩm sẽ thu được xeton.
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH
09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -
[email protected]
TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011
O
R-CN R'MgX
R-C=NMgX H
R-C=O
3
R’
R’
Trong đó hợp chất nitrin được điều chế bằng phản ứng tổng hợp Kolbe.
3.2 Tổng hợp axit cacboxylic qua hợp chất cơ nguyên tố
- Để tổng hợp các axit cacboxylic người ta có thể oxi hóa trực tiếp các ancol hoặc anđehit, xeton
tương ứng với tác nhân oxi hóa thích hợp. Ngoài ra người ta có thể tổng hợp trực tiếp axit bằng cách
cho hợp chất cơ kim tác dụng với CO2 sau đó đem sản phẩm thủy phân sản phẩm thu được.
O
RMgX CO
R-COOMgX H
RCOOH
2
3
III. Phương pháp giải bài tập tổng hợp hữu cơ nhiều giai đoạn
1. Phương pháp giải chung
- Việc tổng hợp và điều chế hữu cơ là một công việc rất khó khăn, việc giải quyết các bài tập về
tổng hợp hữu cơ giúp người học nắm vững kiến thức cơ bản về hóa học hữu cơ, quan hệ giữa các
nhóm chức hữu cơ. Bên cạnh đó đòi hỏi người học phải có kỹ năng phân tích và tổng hợp thành
thạo để từ đó lựa chọn được con đường tổng hợp phù hợp và ưu việt nhất. Có thể nói việc giải quyết
các bài tập loại này giúp người học càng hoàn thiện kiến thức, kỹ năng mặt khác giúp giáo viên
kiểm tra và đánh giá chính xác khả năng hiểu bài và vận dụng kiến thức liên quan của người học.
- Thông thường quá trình giải một bài tập tổng hợp hữu cơ nhiều giai đoạn tiến hành qua các bước:
Bước 1: Xác định công thức cấu tạo của chất ban đầu và sản phẩm cần tổng hợp
Bước 2: Xác định nhóm chức và cấu tạo của chất cần tổng hợp, xem xét mối quan hệ với chất đầu.
Bước 3: Tìm các phương pháp khác nhau có thể dùng để tổng hợp trực tiếp sản phẩm. Chọn phương
pháp hợp lý nhất (tương đối ít giai đoạn, cho hiệu suất cao...) đi từ các hợp chất trung gian gần gũi
với chất ban đầu.
Bước 4: Thực hiện quy trình tương đối với chất trung gian, cho tới khi tiếp cận chất đầu.
Bước 5: Hoàn thành sơ đồ phản ứng (Viết các phương trình phản ứng nếu cần).
2. Bài tập vận dụng
Bài 1: Thay thế các chữ cái A, B, C, D, E, F trong các sơ đồ tổng hợp sau bằng các công thức thích
hợp?
[ CH ] MgBr
O
a. A CH
B H
Pentan-1-ol
3
2 3
3
MgI
O
b. C CH
CH
D H
1-phenylbutan-2-ol
3
2
3
.CO , 2. H O
ete
c. E Mg
/
F 1
Axit pentanoic
2
3
Giải: a. A: HCHO, B: CH3[CH2]3CH2MgBr
PTPƯ: CH3[CH2]3MgBr + HCHO → CH3[CH2]3CH2OMgBr
CH3[CH2]3CH2OMgBr + H3O+ → CH3[CH2]4OH
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH
09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -
[email protected]
TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI
18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP. HẢI DƯƠNG
b. C: C6H5CH2CHO, D: C6H5CH2CH(OMgI)CH2CH3
PTPƯ: C6H5CH2CHO + CH3CH2MgI → C6H5CH2CH(OMgI)CH2CH3
C6H5CH2CH(OMgI)CH2CH3 + H2O → C6H5CH2CH(OH)CH2CH3
c. E: CH3CH2CH2CH2X, F: CH3CH2CH2CH2-MgX trong đó X là Cl, Br, I
PTPƯ: CH3CH2CH2CH2X + Mg ete,
khan
CH3CH2CH2CH2-MgX
CH3CH2CH2CH2-MgX + CO2 H
CH3CH2CH2CH2COOH
O
3
Bài 2: Chỉ ra chỗ sai trong sơ đồ tổng hợp sau đây:
. HCHO ; 2.H O
ete
a. Br-CH2CH2-Br Mg
/
BrMgCH2-CH2MgBr 1
HO[CH2]4OH
3
CH ] Br
b. R-C≡CNa Cl[
R-C≡C-[CH2]3-Br NaOH
R-C≡C-[CH2]3-OH
2 3
CBr (CH )
c. CH3[CH2]3Cl Li/ hexan
CH3[CH2]3Li CuBr
(CH3[CH2]3)2CuLi CH
CH
CH
3
2
2
3 2
CH3CH2CH2CH2C(CH3)2-CH2CH2CH3
Giải:
a. Giai đoạn 1 dẫn xuất đihalogen sẽ bị tách Br2 tạo ra etilen
b. Ở giai đoạn 1 ankinua sẽ phản ứng với dẫn xuất Brom vì dẫn xuất Brom có khả năng phản ứng
cao hơn các dẫn xuất Clo.
c. Liti Điankylcuprat phản ứng với dẫn xuất halogen bậc 3 cho hiệu suất rất thấp do vậy trong thực
tế người ta không sử dụng phản ứng của Liti Điankylcuprat với các dẫn xuất halogen bậc 2, 3 để
tổng hợp các ankan bất đối xứng.
Bài 3: Từ các hợp chất hữu cơ có số cacbon ≤ 2 và các hóa chất vô cần thiết hãy tổng hợp các hợp
chất sau qua con đường hợp chất cơ nguyên tố.
a. 2-metylbut-2-en
b. 4-Clo-4-metylpent-2-en
a. 2-metylbut-2-en
Giải:
Cách 1:
o
Pd , t
Na
CH≡CH
CH≡CNa CH
CH3-CHCl-CH3
I CH3C≡CH H/
CH3CH=CH2 HCl
3
2
H 2 SO 4 đ
.CH 3CHO ; 2. H 2 O
ete
(CH3)2C=CHCH3
Mg
/
CH3CH(MgCl)CH3 1
(CH3)2CHCH(OH)CH3
Cách 2:
o
o
Al O ,t
.C H MgCl ; 2. H O
CH3COOH t,ThO
CH3COCH3 1
(CH3)2C=CHCH3
C2H5COH(CH3)2
2
2
5
2
2
3
b. 4-Clo-4-metylpent-2-en
o
CH3COOH t,ThO
CH3COCH3
2
Ca(OH)2
to
(CH3COO)2Ca
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH
09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -
[email protected]
TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011
1:1), peoxit
ete
Na
CH≡CH
CH≡CNa CH
(
CH3CH=CHBr Mg
/
I CH3C≡CH HBr
3
COCH
/P
CH3CH=CHMgBr CH
CH3CH=CHCOH(CH3)2 Cl
CH3CH=CHC-Cl(CH3)2
HO
3
3
2
2
Bài 4: Từ etan hãy viết 4 sơ đồ tổng hợp propan-1-ol? Cho biết các hóa chất vô cơ và điều kiện phản
ứng có đủ.
Giải:
as
C1: CH3CH3+Cl2
CH3CH2Cl +HCl
CH3CH2Cl + KOH ancol
CH2=CH2+KCl
+H2O
o
C
CH2=CH2 + 1 O2 Ag
, 250
2
ete
CH3CH2Cl + Mg
CH3CH2MgCl
2O
H
CH3CH2CH2CH2OH + MgOHBr
CH3CH2MgCl +
O
CH3CH2CH2CH2OH Al
CH3CH2CH=CH2 + H2O
2
3
.O ; 2. Zn / H O
CH3CH2CH=CH2 1
CH3CH2CHO + HCHO
3
2
o
t
CH3CH2CHO + H2 Ni,
CH3CH2CH2OH
O
C2: CH3CH2MgCl + CO2 H
CH3CH2COOH + MgClOH
3
CH3CH2COOH + LiAlH4 + 3H2O → CH3CH2CH2OH + LiOH + Al(OH)3 + 2H2
.O
C3: CH2=CH2Zn/HOH
2HCHO
1
3
CH3CH2MgCl + HCHO → CH3CH2CH2MgCl
CH3CH2CH2OMgCl + HOH → CH3CH2CH2OH + MgClOH
o
t
C4: HCHO + H2 Ni.
CH3OH
CH3OH + HCl → CH3Cl + H2O
ete
CH3Cl + Mg
CH3MgCl
CH3MgCl +
→ CH3CH2CH2OMgCl
CH3CH2CH2OMgCl + HOH → CH3CH2CH2OH + MgClOH
Ngoài ra có thể sử dụng cách sau:
,CuCl
2CH2=CH2 + O2 PdCl
2CH3CHO
2
2
CH3CHO + CH3MgCl → CH3CH(OMgCl)CH3
CH3CH(OMgCl)CH3 + HOH → CH3CH(OH)CH3
o
,t
CH3CH(OH)CH3 HSOđ
CH3CH=CH2 + HOH
2
4
6CH3CH=CH2 + B2H6 THF
2 (CH3CH2CH2)3B
(CH3CH2CH2)3B + 3H2O2 + NaOH → 3CH3CH2CH2OH + NaB(OH)4
Bài 5: Chọn các hợp chất cacbonyl và ylit thích hợp, viết phương trình phản ứng để điều chế các
anken sau?
a. 3-metylhept-3-en
c. C6H5CH2CH=C(CH2CH3)2
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH
09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -
[email protected]
TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI
b. Pent-2-en
18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP. HẢI DƯƠNG
d. 2-xiclopentyliđen propan
Giải:
CH3
→CH3CH2CH2CH=C< CH CH + (C6H5)3P=O
2
3
CH3
CH3CH2COCH3 + (C6H5)3P=CHCH2CH2CH3 → CH3CH2CH2CH=C<
+ (C6H5)3P=O
CH2CH3
b. CH3CH2CHO + (C6H5)3P=CHCH3 → CH3CH2CH=CHCH3 + (C6H5)3P=O
a. CH3CH2CH2CHO + (C6H5)3P=C<
CH3
CH2CH3
Hay: CH3CHO + (C6H5)3P=CHCH2CH3 → CH3CH2CH=CHCH3 + (C6H5)3P=O
c. (CH3CH2)2CO + (C6H5)3P=CHCH2C6H5 → C6H5CH2CH=C(CH2CH3)2 + (C6H5)3P=O
Hay: C6H5CH2CHO+(C6H5)3P=C(CH2CH3)2 → C6H5CH2CH=C(CH2CH3)2+(C6H5)3P=O
d. (CH3)2CO + (C6H5)3P=
Hay:
O
→ (CH3)2C=
+ (C6H5)3P=C(CH3)2 → (CH3)2C=
Bài 6: Từ etanol hãy viết các phương trình phản ứng điều chế 2-brombutan? Giả thiết các hóa chất
vô cơ và các điều kiện cho đầy đủ.
Giải:
Cách 1: CH3CH2OH + Cu + O2 → CH3CHO + CuO + H2O
6CH3CH2OH + 2P + 3Br2 → 6CH3CH2Br + 2H3PO3
ete
CH3CH2Br + Mg
CH3CH2MgBr
CH3CH2MgBr + CH3CHO H
CH3CH2CHOHCH3
O
3
6CH3CH2CHOHCH3 + 2P + 3Br2 → CH3CH2CHBrCH3 + H3PO3
o
C
Cách 2: CH3CH2OH AlO, 400
CH2=CH2 + H2O
2
3
o
C
2CH2=CH2 + O2 Ag
, 250
2
H
CH3CH2CH2CH2OH + Mg2+ + H2O + BrO
CH3CH2MgBr +
3
o
C
CH3CH2CH2CH2OH AlO, 400
CH3CH2CH=CH2 + H2O
2
3
CH3CH2CH=CH2 + HBr → CH3CH2CHBrCH3
Bài 7: Từ axetilen hãy viết các phương trình phản ứng điều chế 1,2-đibrombutan? Giả thiết các hóa
chất vô cơ và các điều kiện có đủ.
Giải:
o
PbCO ,t
Cách 1: CH≡CH + H2 Pd
/
CH2=CH2
3
CH2=CH2 + HCl → CH3CH2Cl
CH≡CH + Na → CH≡CNa
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH
09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -
[email protected]
TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011
CH≡CNa + CH3CH2Cl → CH3CH2C≡CH
o
PbCO ,t
CH3CH2C≡CH + H2 Pd
/
CH3CH2CH=CH2
3
CH3CH2CH=CH2 + Br2 CCl
CH3CH2CHBrCH2Br
4
ete
Cách 2: CH3CH2Cl + Mg
CH3CH2MgCl
o
C
2CH2=CH2 + O2 Ag
, 250
2
H
CH3CH2CH2CH2OH + Mg2+ + H2O + BrO
CH3CH2MgCl +
3
o
C
CH3CH2CH2CH2OH AlO, 400
CH3CH2CH=CH2 + H2O
2
3
CCl
CH3CH2CHBrCH2Br
CH3CH2CH=CH2 + Br2
4
PdCl ,CuCl
2CH3CHO
Cách 3: 2CH2=CH2 + O2
2
2
OH
CH3CH=CHCHO + H2O
2 CH3CHO
o
Ni, t
CH3CH2CH2CH2OH
CH3CH=CHCHO + 2H2
o
Al O , 400 C
CH3CH2CH=CH2+ H2O
CH3CH2CH2CH2OH
2
3
CCl
CH3CH2CHBrCH2Br
CH3CH2CH=CH2+ Br2
4
Bài 8: Từ etilen và các hóa chất vô cơ cần thiết hãy viết phương trình phản ứng điều chế:
a. Axit propanoic
b. Axit butanoic
c. Etyl metyl xeton
Giải:
a. CH3CH2COOH
Cách1: CH2=CH2 + HCl → CH3CH2Cl
ete
CH3CH2Cl + Mg
CH3CH2MgCl
CH3CH2MgCl + CO2 → CH3CH2COOMgCl
CH3CH2COOMgCl + HOH→ CH3CH2COOH + Mg(OH)Cl
Cách 2: CH3CH2Cl + KCN → CH3CH2CN + KCl
CH3CH2CN + 2HOH → CH3CH2COOH + NH3
.O ; 2. Zn / H O
Cách 3: CH2=CH2 1
2HCHO
3
2
CH3CH2MgCl + HCHO → CH3CH2CH2OMgCl
CH3CH2CH2OMgCl + HOH → CH3CH2CH2OH + Mg(OH)Cl
O]
CH3CH2CH2OH [
CH3CH2COOH
b. CH3CH2CH2COOH
o
C
Cách 1: 2CH2=CH2 + O2 Ag
, 250
2
CH3CH2MgCl +
H
CH3CH2CH2CH2OH + Mg2+ + H2O + BrO
3
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH
09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -
[email protected]
TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI
18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP. HẢI DƯƠNG
O]
CH3CH2CH2CH2OH [
CH3CH2CH2COOH
.O ; 2. Zn / H O
Cách 2: CH2=CH2 1
2HCHO
3
2
CH3CH2MgCl + HCHO → CH3CH2CH2OMgCl
CH3CH2CH2OMgCl + HOH → CH3CH2CH2OH + Mg(OH)Cl
6CH3CH2CH2OH + 2P + 3Br2 → 6CH3CH2CH2Br + 2H3PO3
ete
CH3CH2CH2Br + Mg
CH3CH2CH2MgBr
CH3CH2CH2MgBr + CO2 → CH3CH2CH2COOMgBr
CH3CH2CH2COOMgBr + HOH → CH3CH2CH2COOH + Mg(OH)Br
c. CH3CH2COCH3
Cách 1: CH2=CH2 + HCl → CH3CH2Cl
ete
CH3CH2Cl + Mg
CH3CH2MgCl
,CuCl
2CH2=CH2 + O2 PdCl
2CH3CHO
2
2
CH3CH2MgCl + CH3CHO → CH3CH2CH(OMgCl)CH3
CH3CH2CH(OMgCl)CH3 + HOH → CH3CH2CH(OH)CH3 + Mg(OH)Cl
3CH3CH2CH(OH)CH3 + 2CrO3 + 6H+ → 3CH3CH2COCH3 + 2Cr3+ + 6H2O
.O ; 2. Zn / H O
Cách 2: CH2=CH2 1
2HCHO
3
2
CH3CH2MgCl + HCHO → CH3CH2CH2OMgCl
CH3CH2CH2OMgCl + HOH → CH3CH2CH2OH + Mg(OH)Cl
CH3CH2CH2OH + Cu + O2 → CH3CH2CHO + CuO + H2O
o
Ni, t
CH3OH,
HCHO + H2
CH3OH + HI → CH3I + HOH
ete
CH3I + Mg
CH3MgI
CH3CH2CHO + CH3MgI → CH3CH2CH(OMgCl)CH3
CH3CH2CH(OMgCl)CH3 + HOH → CH3CH2CH(OH)CH3 + Mg(OH)Cl
3CH3CH2CH(OH)CH3 + 2CrO3 + 6H+ → 3CH3CH2COCH3 + 2Cr3+ + 6H2O
Bài 9*: Đi từ hợp chất hữu cơ duy nhất là etanol, bằng phương pháp tổng hợp qua hợp chất cơ
nguyên tố hãy lập sơ đồ tổng hợp 3,3,5-trimetylheptan-1-ol với các tác nhân vô cơ và điều kiện
phản ứng có đủ.
Giải:
ete
CH3CH2OH SOCl
/
CH3CH2-MgCl
CH3CH2Cl Mg
2
o
Al O , 400 C
Ag
CH2=CH2 O/
CH3CH2OH
2
3
2
o
.O ; 2. Zn / H O
Ni , t
ete
CH2=CH2 1
CH3Cl Mg
/
CH3-MgCl
2HCHO H/
CH3OH HCl
3
2
2
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH
09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -
[email protected]
TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011
.CH MgCl , 2. HOH
. HCHO , 2. HOH
O]
CH3CH2-MgCl 1
CH3CH2CH2OH [
CH3CH2CHO 1
3
Mg / ete
CH3CH2CH(OH)CH3 PCl
CH3CH2CHCH3 CH3CH2CMgCl
3
Cl
H3O+
CH3
.CH MgCl , 2. HOH
O]
CH3CH2CHCH2CH2OH [
CH3CH2CHCH2CHO 1
3
CH3
CH3
.CH MgCl , 2. HOH
O]
CH3CH2CHCH2CHCH3 [
CH3CH2CHCH2CCH3 1
3
CH3
OH
CH3
O
Mg / ete
CH3CH2CHCH2C(CH3)2 PCl
CH3CH2CHCH2C(CH3)2 C2H5CHCH2C(CH3)2
3
CH3
OH
CH3
Cl
CH3
MgCl
CH3CH2CHCH2C(CH3)2CH2CH2OH (3,3,5-trimetylheptan-1-ol)
H3O+
CH3
Bài 10: Từ propan-2-ol hãy viết các phương trình phản ứng điều chế Hex-1-en-5-in. Giả thiết các
hóa chất vô cơ và điều kiện phản ứng có đủ.
Giải:
o
,t
(CH3)2CH-OH AlO
CH3CH=CH2 + H2O
2
3
CCl
CH3CHBr-CH2Br
CH3CH=CH2 + Br2
4
CH3CHBr-CH2Br + 2NaNH2 → CH3C≡CH + 2NaBr + 2NH3
h
CH3C≡CH + Cl2
ClCH2C≡CH + HCl
h
CH3CH=CH2 Cl2
ClCH2CH=CH2 + HCl
ClCH2CH=CH2 + 2Li hexan
CH2=CHCH2Li + LiCl
2CH2=CHCH2Li + CuI → (CH2=CHCH2)2CuLi + LiI
(CH2=CHCH2)2CuLi + ClCH2C≡CH →CH2=CHCH2CH2C≡CH + CH2=CHCH2Cu + LiCl
(Hex-1-en-5-in)
Bài 11: Hoàn thành đầy đủ các chất trong sơ đồ tổng hợp sau. Viết các phương trình phản ứng xảy
ra trong các giai đoạn của quá trình tổng hợp.
I
/ ancol
Na
a. ancol isopropylic P
Y HBr
Z 2
T
X KOH
2
Br
. HCHO , 2. H O
ete
b. 2-metylbutan-1-ol P
/
B1 1
A1 Mg
C1
2
3
/ peroxit
ete
c. 2-metylbut-2-en HBr
E Mg
/
F
H3 O+
G
C6H5CH2CH2C6H5
h
d. A CL
/
B
2
Mg/ete
C
(C6H5)2CO
H3O+
H O
D
H
2
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH
09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -
[email protected]
TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI
18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP. HẢI DƯƠNG
Giải:
a. X: (CH3)2CH-I, Y: CH3CH=CH2, Z: (CH3)2CHBr, T: (CH3)2CHCH(CH3)2
PTPƯ: 6(CH3)2CHOH + 2P + 3I2→ 6(CH3)2CH-I + 2H3PO3
tan ol
(CH3)2CH-I + KOH e
CH3CH=CH2 + KI + H2O
CH3CH=CH2 + HBr → (CH3)2CHBr
2(CH3)2CHBr + 2Na → (CH3)2CHCH(CH3)2 (phản ứng Wurtz)
b.A1:CH3CH2CHCH2Br, B1: CH3CH2CHCH2MgBr, C1:CH3CH2CHCH2CH2OH
CH3
CH3
CH3
PTPƯ: 6CH3CH2CH(CH3)CH2OH + 2P + 3Br2→ 6CH3CH2CH(CH3)CH2Br + 3H3PO3
ete
CH3CH2CH(CH3)CH2Br +Mg
CH3CH2CH(CH3)CH2MgBr
CH3CH2CH(CH3)CH2MgBr + HCHO H
CH3CH2CH(CH3)CH2CH2OH+Mg2++ BrO
3
c. E: CH3CHCHBrCH3, F: CH3CHCH(MgBr)CH3, G: CH3CHCH(CH3)CH2CH2OH
CH3
CH3
CH3
peroxit
PTPƯ: (CH3)2C=CHCH3 + HBr
(CH3)2CHCHBrCH3
ete
(CH3)2CHCHBrCH3 + Mg
(CH3)2CHCH(MgBr)CH3
H
(CH3)2CHCH(CH3)CH2CH2OH + Mg2+ + BrO
(CH3)2CHCH(MgBr)CH3 +
3
d. A: C6H5CH3, B: C6H5CH2Cl, C: C6H5CH2MgCl, D: C6H5CH2COH(C6H5)2,
H: C6H5CH=C(C6H5)2.
h
PTPƯ: C6H5CH3 + Cl2
C6H5CH2Cl + HCl
ete
C6H5CH2Cl + Mg
C6H5CH2MgCl
C6H5CH2MgCl + (C6H5)2CO H
C6H5CH2COH(C6H5)2 + Mg2+ ClO
3
o
,t
C6H5CH2COH(C6H5)2 HSOđ
C6H5CH=C(C6H5)2 + H2O
2
4
Bài 12: Viết sơ đồ điều chế các hợp chất sau từ hợp chất đã cho và các hóa chất vô cơ cần thiết (Giả
thiết các điều kiện phản ứng cho đủ).
a. Axit hept-2-inoic từ propen
b. Axit 2,5-đimety ađipic từ propen
c. Axit axetylenđicacboxylic từ axetylen
e. nonan-5-on từ ancol n-butylic
d. Benzyl metyl cacbinol và etyl metyl cacbinol từ toluen và axetylen
Giải:
a. CH3CH2CH2CH2C≡C-COOH
Mg / ete
500 C
CH3CH=CH2 Cl/
CH2=CHCH2Cl CH2=CHCH2MgCl
o
2
/ peroxit
CH3CH=CH2 HBr
CH3CH2CH2Br
CH2=CHCH2MgCl
CH3[CH2]3CH=CH2 Br
2
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH
09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -
[email protected]
TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011
CH3[CH2]3CHBr-CH2Br NaNH
CH3[CH2]3C≡CH
2
1.CO2
2.H2O
CH2=CHCH2MgCl
C4H9C≡CMgCl
CH3[CH2]3C≡C-COOH
b. Axit 2,5-đimety ađipic
o
Na
500 C
2 HBr
CH3CH=CH2 Cl/
CH2=CHCH2Cl CH2=CHCH2CH2CH=CH2
2
Mg / ete
CH3CHBrCH2CH2CHBrCH3 2
CH3CH(MgBr)CH2CH2CH(MgBr)CH3
+2CO2
H3O+
HOOC-CHCH2CH2CH-COOH
CH3
CH3
c. HOOC-C≡C-COOH
1.CO2
2. H2O
Na
HC≡CH 2
NaC≡CNa
HOOC-C≡C-COOH
d. C6H5CH2CH(OH)CH3
2
/ Hg
CH≡CH HOH
CH3CHO
1.CH3CHO
HOH
Mg / ete
h
C6H5CH3 Cl/
C6H5CH2Cl C6H5CH2MgCl
2
C6H5CH2CH(OH)CH3
CH3CH(OH)CH2CH3 (etyl metyl cacbinol)
Pd
Mg / ete
CH≡CH H/
CH2=CH2 HCl
CH3CH2Cl CH3CH2-MgCl
2
1.CH3CHO
2.HOH
CH3CH(OH)CH2CH3
e. (n-C4H9)2CO
Mg/ete
CH3[CH2]2CH2-MgBr
H3 O+
Br
CH3[CH2]2CH2OH P
CH3[CH2]2CH2Br
2
(n-C4H9)2CO
KCN
CH3[CH2]2CH2-CN
Bài 13: Từ metanol hãy viết các phương trình phản ứng điều chế các hợp chất sau:
a. Etanol
b. Propan-2-ol
c. Butan-1-ol
d. Etyl metyl cacbinol
Giải:
a. CH3CH2OH
CH3OH + HBr → CH3Br + HOH
ete
CH3Br + Mg
CH3-MgBr
CH3OH + Cu + O2 → HCHO + H2O + CuO
CH3-MgBr + HCHO H
CH3CH2OH + Mg2+ + BrO
3
b. (CH3)2CH-OH
Từ các điều kiện ban đầu tổng hợp được ancol etylic (CH3CH2OH)
Cách 1: CH3CH2OH + Cu + O2 → CH3CHO + H2O + CuO
CH3CHO + CH3-MgBr H
(CH3)2CH-OH + Mg2+ + BrO
3
O]
Cách 2: CH3CH2OH [
CH3COOH
o
,t
2CH3COOH ThO
CH3COCH3 + CO2 + H2O
2
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH
09798.17.8.85 – 09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -
[email protected]