Bài giảng Hóa học - Bài: Hiệu ứng điện tử trong hóa hữu cơ

Chia sẻ: Phuc Nguyen | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

113
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng cung cấp cho người học các kiến thức: Hiệu ứng điện tử trong hóa hữu cơ, độ âm điện, hiệu ứng không gian, hiệu ứng cảm ứng,... Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên đang theo học môn dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung tài liệu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa học - Bài: Hiệu ứng điện tử trong hóa hữu cơ

- Do độ âm điện khác nhau giữa các nguyên tử trong phân tử có sự phân cực - Sự phân cực càng lớn khi chênh lệch giữa độ âm điện càng lớn - Sự chuyển dịch mật độ electron ảnh hưởng đến phân cực của liên kết sự phân cực của phân tử các hiệu ứng điện tử -Phân loại hiệu ứng:  Hiệu ứng điện tử: hiệu ứng cảm ứng Hiệu ứng liên hợp Hiệu ứng siêu liên hợp  Hiệu ứng không gian: Hiệu ứng loại 1 Hiệu ứng loại 2 Hiệu ứng octo
1.HIỆU ỨNG ĐIỆN TỬ 1.1.Hiệu ứng cảm ứng (Inductive Effect – I) 1.1.1.Bản chất đặc điểm H H H H H H H C1 C2 C3 H H C1 C2 C3 Cl H H H H H H 1 + > 2 > + 3 + Sự chuyển dịch mật độ electron dọc theo trục liên kết trong phân tử hiệu ứng cảm ứng Đặc điểm: Hiệu ứng cảm ứng lan truyền theo mạch và yếu dân khi mạch C tăng lên
1.1.2.Phân loại X C H C C Y I = 0 + I I  Hiêu ứng +I ( Y) : gây ra bởi nhóm nguyên tử, hay nguyên tố đẩy e - Tăng theo độ phân nhánh của mạch cacbon CH3 < - CH3CH2 < n- C3H7 < - iso C3H7 < - tert C4H9 - Giảm khi độ âm điện của nguyên tố tăng (-) (-) (-) C N O
- Hiêu ứng + I của KL lớn hơn hydro: M - > - H + I thường gặp: - H
- Nguyên tử carbon lai hoá sp > sp2 > sp3 C CR > CR=CR2 > [ CR2CR3 C O > C NR > C NR2 C C C N > C C > Thường gặp: -OR2 > - NR3 > - F > - Cl > -Br > - I - F > - OH > -NH2
1.1.3.Ảnh hưởng của hiệu ứng cảm ứng Ảnh hưởng đến lực axit –Bazơ - Hiệu ứng – I : Tăng lực axit , giảm lực bazơ - Hiệu ứng + I : Giảm lực axit , tăng lực bazơ Axit pKa Axit pKa CH3COOH 4,76 HCOOH 3,75 I – CH2 – COOH 3,16 CH3COOH 4,76 Br – CH2 – 2,90 CH3CH2COOH 4,87 Cl COOH – CH2 – 2,87 (CH3)2CHCOO 4,86 F COOH – CH2 – 2,57 (CH H 3)3CCOOH 5,05 COOH  Ảnh hưởng đến khả năng phản ứng và chiều hướng của phản ứng (phản ứng cộng AN , AE) H C O R C O R C O H H R
1.2.Hiệu ứng liên hợp (ký hiệu C – Coniugate Effect) 1.2.1.Hệ liên hợp:: Phân tử gồm các liên kết và n luân phiên nhau  Liên hợp - : liên hợp giữa các điện tử CH2=CH CH=CH2 1,3-butadien CH2=CH CH=O aldehyd acrylic (acrolein) benzen .  Liên hợp p, : liên hợp giữa electron p tù do với các điện tử . CH2 CH Cl vinyl clorid OH phenol
Cách biểu diễn hiệu ứng liên hợp • Sự chuyển dịch e biểu diễn bằng mũi tên cong, đầu mũi tên là electron p hay bị chuyển đi, cuối mũi tên là liên kết hay nguyên tử mà e chuyển tới CH2 = CH CH = CH2 .. CH2 = CH Cl
1.1.2. Đặc điểm - Liên kết bội luân phiên với liên kết đơn - Các nguyên tử trong hệ liên hợp luôn nằm trong môt mặt phẳng và trục c cña các orbital p đều song song và thẳng góc với mặt phẳng chứa các liên kết . HiÖu øng liªn hîp chØ biÕn ®æi Ýt khi m¹ch liªn hîp kÐo dµi
1.1.3. Phân loại X C = C C = C H C = C Y = Z + C C = 0 C  Hiệu ứng +C : - Có cặp điện tử p: Cl , Br , … - Độlớn của hiệu ứng tỷ lệ nghịch với độ âm điện và kích thước của nguyên tử chứa cặp điện tử p -NH2 > - OH > - F > -Cl > - Br > - I - NR2 > - OR > - F + - O > - OR > - OR 2
 Hiệu ứng - C - Đa số các nhóm chưa no - Hiệu ứng – C càng mạnh nếu nguyên tử có độ âm điện càng lớn và tăng đáng kể nếu các nguyên tử mang điện tích dương >C = O > >C = NH > >C = CH2 -NO2 > - C N >-C C - >C = O+ - H >> >C = O >C = N+< >> >C = N - - Hiệu ứng giảm khi có sự liên hợp với nhóm hút điện tử - CHO > - COCl > COOR > -CONR2 > -COO-
- Trong một số nhóm chức có sự kết hợp hiệu ứng + C , -C X X C C C Y C Y Hiệu ứng liên hợp có ảnh hưởng đến sự chuyển dịch electron. có các công thức trung gian (công thức giới hạn). - + + - CH2 CH CH CH2 CH2 CH CH CH2 CH2 CH CH CH2 + + + OH OH OH OH OH - - - điện tích trái dấu càng xa nhau thì công thức giới hạn càng bền.
2.1.4. Ảnh hưởng  Ảnh hưởng đến lực axit –Bazơ Hiệu ứng + C : Tăng lực axit , giảm lực bazơ .. .. O H C H5 O H N H2 CH 3 NH2 TÝnh axit tÝnh baz¬  Ảnh hưởng đến khả năng phản ứng và chiều hướng của phản ứng KOH rắn nc C6H5 - Cl C6H5 - OH Dd KOH /H2O C2H5 – Cl C2H5 - OH đun sôi
1.3.Hiệu ứng siêu liên hợp (ký hiệu H) Do ảnh hưởng gây ra bởi liên kết của C – H nối với một C nối đôi H H H H H H C C C CH 3 C C C H H H H - Số liên kết C – H càng nhiều thì hiệu ứng siêu liên hợp càng lớn H H H H C CH 3 C C CH 3 C C H H CH 3
- Hiệu ứng siêu liên hợp mạnh hơn hiệu ứng cảm ứng, và tăng theo chiều ngược với hiệu ứng cảm ứng Hiệu ứng + H: Do sự tương tác C - H với hệ điện tử - + H càng mạnh khi số liên kết C - H càng nhiều H H H C H3C C H H Hiệu ứng - H: Do sự tương tác C - F với hệ điện tử F C F F
Ảnh hưởng của hiệu ứng siêu liên hợp  khả năng phản ứng của một số hợp chất không no, độ bền liên kết H H CH3 CH2 CH3 H C CH CH2 H C C CH H H C C : 1,54Ao C C : 1,46Ao  làm thay đổi hướng cộng hợp vào alken: H CH3 CH2 CH CH2 CH3 H C CH CH CH2 CH3 + HBr Br H CH3 CH CH2 CH2 CH3 Br
 ảnh hưởng đến tính linh động của liên kết C H trong gốc alkyl gắn trực tiếp với nguyên tử carbon mang liên kết bội Ví dụ: nguyên tử hydro trong nhóm CH3 của aldehyd acetic dễ dàng bị cắt đứt tạo carbanion: H H H C CH O + HO- H C CH O + H2O (-) H Công thức giới han (do liên hợp p - ) H H (-) H C CH O H C CH O (-)
2.HIỆU ỨNG KHÔNG GIAN Là những hiệu ứng do kích thước của các nhóm thế gây nên 2.1.Hiệu ứng không gian loại 1 (S1) Do các nhóm thế có kích thước lớn chiếm 1 không gian đáng kể cản trở không cho 1 nhóm chức trong phân tử phản ứng với phân tử hay ion khác. CH3 CH3 + H2N OH O O HON O H2O CH3 CH3
2.2. Hiệu ứng không gian loại 2 (S2) Do các nhóm thế có kích thước lớn hệ liên hợp mất tính phẳng không cho một số phản ứng xảy ra R H3C N H3C R