Bài giảng Hóa học - Bài: Phân loại phản ứng và cơ chế phản ứng

Chia sẻ: Phuc Nguyen | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

111
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng cung cấp cho người học các kiến thức: Phân loại phản ứng, cơ chế phản ứng, bản chất, cấu trúc, độ bền của các hợp chất trung gian trong các phản ứng hữu cơ,... 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: Phân loại phản ứng và cơ chế phản ứng

MỤC TIÊU 1. Nắm được bản chất, cấu trúc, độ bền của các hợp chất trung gian trong các phản ứng hữu cơ 2. Nêu được cách phân loại tác nhân phản ứng và các phản ứng hữu cơ 3. Trình bày được các cơ chế phản ứng hữu cơ cơ bản ( thế, cộng, tách)
1.SỰ PHÂN CẮT LIÊN KẾT 1.1. Phân cắt đồng ly và phản ứng gốc . . A : B A. + B. bức xạ tử ngoại, nhiệt độ cao, hay peroxyd gốc R. cấu trúc hình tháp phản ứng gốc 1.2. Phân cắt dị ly và các phản ứng ion N E N + E C C carbanion carbocation
 tiểu phân có điện tích dương tấn công vào vùng có mật độ điện tử lớn tác nhân ái điện tử (electrophile) phản ứng ái điện tử  Các tiểu phân có điện tích âm tấn công vào vùng nghèo điện tử của phân tử, tác nhân ái nhân (nucleophile) Phản ứng ái nhân Phản ứng dị ly (phản ứng ion) thường xảy ra trong các dung dịch của các dung môi phân cực và thường được xúc tác bởi acid hoặc base. 2. PHÂN LOẠI CÁC TÁC NHÂN PHẢN ỨNG 2.1. Tác nhân ái nhân (Nucleophile) Nu ; Nu Gồm các: anion, các base Lewis (có mang cặp điện tử không phân chia)
H , H2N , HO , RO , RS , RCOO , Hal , HSO3 , N C , RC C ROH , RNH2 , R2S RMgBr , RLi , LiAlH4 2.2. Tác nhân ái điện tử (Electrophile) E+ Gồm các ion dương, các acid Lewis + + + + + H , H3O , HNO3 (NO2) , H2SO4 (SO3) , HNO2 (NO) , PhN2 BF3 , AlCl3 , ZnCl2 , FeCl3 C O , R C Cl , R C O C R , CO2 O O O 2.3. Gốc tự do (Free radical) Gồm nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử có chứa điện tử độc thân Cl , Br , H3C , HO ... có khả năng phản ứng cao
3. PHÂN LOẠI CÁC PHẢN ỨNG HỮU CƠ 3.1. Phân loại theo sự phân cắt liên kết  Phản ứng đồng li: phản ứng gốc A : B A. + B. Ví dụ: X. : X. 2X. RO. : RO. 2RO. Độ bền của các gốc : CH3. < CH3CH2. < (CH3)2CH. < (CH3)3C. CH3CH2CH2 . < CH2= CH CH2. < C6H5CH2.
 Phản ứng dị li : phản ứng ion A : B A + B+ - Carbocation càng bền khi các nhóm nguyên tử đính vào C(+) càng đẩy e mạnh - Carbanion càng bền khi các nhóm nguyên tử đính vào C(-) càng hút e mạnh
3.2. Phân loại theo kết quả phản ứng  Phản ứng thế (S - Substitition) 1 nguyên tử hay 1 nhóm nguyên tử được thay thế bằng nguyên tử hay nhóm nguyên tử khác  Phản ứng cộng ( A - Addition) hai phân tử kết hợp với nhau tạo thành một phân tử mới  Phản ứng tách loại (E - Elimination) hai nguyên tử hay nhóm nguyên tử bị tách ra khởi một phân tử mà không có nguyên tử hay nhóm nguyên tử nào thay thế  Phản ứng chuyển vị có sự thay đổi vị trí của 1 hay nhóm nguyên tử trong phân tử
3.3 Phân loại theo giai đoạn quyết định tốc độ phản ứng  Phản ứng đơn phân tử (1): tuân theo phương trình tốc độ bậc 1  Phản ứng lưỡng phân tử ( 2 ) tuân theo phương trình tốc độ bậc 2  Phản ứng đa phân tử ( n ) tuân theo phương trình tốc độ bậc n
3.4. Phân loại theo bản chất tác nhân phản ứng  Phản ứng gốc (R): gốc tự do  Phản ứng electrophin (E): tác nhân ái điện tử (E+)  Phản ứng nucleophin (N): tác nhân ái nhân ( Nu- ) Bảng phân loại các phản ứng hữu cơ Phản ứng thế Phản ứng cộng hợp Phản ứng tách loại (S) (A) (E) Thế ái Thế Thế Cộng ái Cộng ái Cộng Tách Tách nhân ái gốc nhân điện tử gốc đơn lưỡng điện phân tử phân tử tử SN1, SN2 SE SR AN AE AR E1 E2
4. CƠ CHẾ CỦA MỘT SỐ PHẢN ỨNG HỮU CƠ 4.1. Phản ứng thế 4.1.1 Phản ứng thế gốc SR vào carbon no dưới tác động của ánh sáng - Kích thích (khơi mào): X : X 2X. - Phát triển mạch : R:H + . X R . + HX R.+ X:X R-X+.X - Tắt mạch : R . + . R R-R X. + . X X-X R. + . X R-X
Chú ý  Khả năng phản ứng thế nguyên tử H ở cacbon bậc 3 > bậc 2 > bậc 1  Sản phẩm là hỗn hợp chất với số nguyên tử halogen khác nhau tách bằng cất phân đoạn. 4.1.2.Thế ái điện tử SE H H E E + + E + chậm + nhanh + H Phức - Xảy ra ở nhân thơm - Halogen hóa, nitro hóa, sulfo hóa … tác nhân Br+
4.1.3. Phản ứng thế ái nhân SN Tổng quát Y- + R–X Y–R + :X= X = halogen (Cl, Br, I) , OH , OR , N R3 Y là tác nhân ái nhân: hal , HO , RO , CN , RCOO Phụ thuộc: - Cấu trúc của R trong RX - Bản chất của dung môi - tác nhân ái nhân mạnh hay yếu - Điều kiện phản ứng.
 Thế ái nhân đơn phân tử SN1 R2 R2 chậm (1) R1 - C - X R1 - C + :X R3 R3 R2 R2 R1 - C nhanh + Y R1 - C - Y (2) R3 R3 Giai đoạn chậm quyết định tốc độ v = k [RX] Điều kiện xảy ra phản ứng - RX là bậc ba - phản ứng tiến hành trong dung môi phân cực - tác nhân Y- (Nu-) yếu
 Phản ứng SN2 : Lưỡng phân tử chậm nhanh Y + R–X - [Y (-) …R…X (-) ] Y – R + :X- Giai đoạn chậm quyết định tốc độ v = k2 [RX] [Y-] Điều kiện xảy ra phản ứng - gốc R trong RX là bậc một (hoặc bậc hai) - Tốc độ SN2 giảm theo thứ tự R bậc 1 > R bậc 2 > R bậc 3 RI > RBr > RCl > RF Lưu ý: Phản ứng thế SN thường đi kèm phản ứng tách loại E
4.2. Phản ứng cộng hợp 4.2.1. Phản ứng cộng AE  Phản ứng cộng hợp của halogen vào alken C Br C chậm C(+) + X() C Br +X X X() nhanh Br C C C Hay là + Br C Chú ý: - Dung môi phản ứng không phân cực: CCl4 - X2 = Cl2, Br2 , Br – Cl , I – Cl, I - Br
 Cộng HX và các HA khác như HOH, H2SO4 C chậm C H + A() C H + H A C A() C(+) nhanh A C - Khả năng cộng của HX : HF
4.2.2. Phản ứng cộng AN Phản ứng của nhóm cacbonyl của andehyd, ceton R + - + - R O() R OY chậm Y (+) C = O + Y Z C C -Y R' Z (+) R' nhanh R' Z - + * - * - * - * - + - Y – Z là H – OH, H – OR, H – CN, H – SO3Na , BrMg – R …
4.2.3.Cộng hợp gốc AR - Khi cộng hợp HBr, HCl khi có mặt peoxit vào anken (không xảy ra với HI và HF) Theo hiệu ứng Kharat (trái với quy tắc Macconhicốp) t0 R -O - O - R 2 RO . RO. + HBr ROH + Br. (1) H = - 23 kcal hoặc RO. + HBr ROBr + H. (2) H = + 39 kcal (1) xảy ra thuận lợi hơn (2)
- Giai đoạn khơi mào : R CH .CH2 (I) R CH = CH2 + Br. Br R .CH CH2Br (II) - Giai đoạn phát triển mạch . RCHCH2Br + HBr RCH2CH2Br + Br. - Giai đoạn tắt mạch Các gốc tự do kết hợp với nhau tạo thành phân tử