intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Hóa hữu cơ 1: Chương 4 - Cycloalkane và hóa học lập thể của cycloalkane

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

Thêm vào BST
Báo xấu
3
lượt xem 1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Hóa hữu cơ 1" Chương 4 - Cycloalkane và hóa học lập thể của cycloalkane, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Đồng phân cis – trans trong cycloalkane; Tính bền của cycloalkane: sức căng vòng (ring strain); Cấu trạng của các cycloalkane; Cấu trạng của cyclohexane; Các nối trục và nối xích đạo trong cycloalkane;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa hữu cơ 1: Chương 4 - Cycloalkane và hóa học lập thể của cycloalkane

  1. Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa – Bộ môn Hóa Học Hữu cơ HÓA HỮU CƠ 1 1
  2. Chương 4: Cycloalkane và hóa học lập thể của cycloalkane 1. Đồng phân cis – trans trong cycloalkane Cycloalkane và alkane mạch hở có tính chất hóa học khá giống nhau: có tính không phân cực và tương đối trơ. Sự khác biệt là cycloalkane có tính kém uyển chuyển, linh động so với các alkane mạch hở. Vòng cycloalkane càng lớn thì sự xoay chuyển càng dễ dàng hơn, Vòng lớn (từ 25C trở lên) thì sự xoay chuyển dễ dàng, gần giống alkane mạch thẳng. Đồng phân cis-trans trong cycloalkane mang hai nhóm thế Đồng phân cis: hai nhóm thế ở cùng phía mặt phẳng của vòng. Đồng phân trans: hai nhóm thế ở hai phía đối diện mặt phẳng của vòng. Đồng phân cis, trans là hai đồng phân lập thể. 2
  3. 2. Tính bền của cycloalkane: sức căng vòng (ring strain) Năng lượng sức căng vòng của một số cycloalkane Các vòng cyclopropane và cyclobutane có sức căng vòng rất lớn vì các vòng này nhỏ, ko có sự linh hoạt. Các vòng kích thước trung bình có sức căng vòng vừa phải. Vòng 6C và vòng 14C không có sức căng vòng. Sức căng góc (angle strain): là sức căng tạo ra trong phân tử khi các góc nối trong phân tử bị buộc phải ép nhỏ lại so với giá trị góc tứ diện lý tưởng là 109.5o. 3
  4. 2. Tính bền của cycloalkane: sức căng vòng (ring strain) Lực xoắn (torsional strain): lực gây ra do sự che chắn của các nối gắn vào các nguyên tử kề bên nhau. Lực do cản trở lập thể (steric strain): lực gây ra do sự tương tác xô đẩy nhau khi hai nguyên tử đến quá gần nhau. Với hầu hết các vòng, nhất là các vòng kích thước trung bình (C7-C11), lực xoắn gây ra bởi sự tương tác che khuất HH trên các carbon liền kề và lực lập thể gây ra do sự xô đẩy giữa các nguyên tử không nối ở quá gần nhau. 4
  5. 3. Cấu trạng của các cycloalkane Cyclopropane Xen phủ vân đạo kém • Cyclopropane là vòng căng nhất, do sức căng góc gây ra bởi góc 60 o. • Cyclopropane chịu lực xoắn do các nối C-H trên các C kề nhau che chắn nhau.  Cyclopropane rất căng, phản ứng mở vòng tạo alkane mạch thẳng dễ xảy ra. 5
  6. 3. Cấu trạng của các cycloalkane Cyclobutane • Cyclobutane có sức căng góc nhỏ hơn cyclopropane nhưng có lực xoắn lớn hơn vì có nhiều H vòng hơn. Sức căng cho hai hợp chất này gần bằng nhau (cyclobutane 110 kJ/mol, cyclopropane 115 kJ/mol). • Cyclobutane không hoàn toàn phẳng. 6
  7. 3. Cấu trạng của các cycloalkane Cyclopentane • Các carbon C1, C2, C3, C4 của cyclopentane hầu như nằm trong cùng một mặt phẳng, C5 lệch ra khỏi mặt phẳng một ít. Hầu hết các nối C-H kề bên nhau gần như đạt cấu trạng lệch. 7
  8. 4. Cấu trạng của cyclohexane Cấu trạng ghế (chair conformation) Cyclohexane ko có sức căng (strain-free) vì các góc C-C-C đều là 111.5 o, gần bằng góc tứ diện lý tưởng 109.5 o, các nối C-H ở vị trí kề nhau ở vị trí lệch nhau. Các cấu trạng khác Cấu trạng tàu xoắn ko có sức căng góc, nhưng có sự cản trở lập thể và lực xoắn nên có năng lượng cao hơn cấu trạng ghế. 8
  9. 4. Cấu trạng của cyclohexane Các mức năng lượng của các cấu trạng của cyclohexane. Cấu trạng ghế bền nhất. 9
  10. 5. Các nối trục và nối xích đạo trong cycloalkane Sáu nối trục (axial position) thẳng góc với mặt phẳng trung bình của vòng, song song với trục của vòng. Sáu nối xích đạo (equatorial position) với vị trí hầu như cùng nằm trong xích đạo của vòng. 10
  11. 5. Các nối trục và nối xích đạo trong cycloalkane Cyclohexane có cấu trạng linh động ở nhiệt độ phòng. Các cấu trạng ghế khác nhau dễ dàng chuyển đổi nhau, khiến các vị trí trục chuyển thành vị trí xích đạo và ngược lại. Sự chuyển đổi này gọi là sự bật vòng (ring-flip). 11
  12. 6. Cấu trạng của các cycloalkane mang một nhóm thế Các đồng phân cấu trạng của một cycloalkane mang một nhóm thế sẽ có mức độ bền khác nhau. VD: methylcyclohexane, cấu trạng có nhóm methyl ở vị trí xích đạo bền hơn cấu trạng có nhóm methyl ở vị trí trục với sự chênh lệch năng lượng là 7.6 kJ/mol. 12
  13. 6. Cấu trạng của các cycloalkane mang một nhóm thế Sức căng lập thể giữa một nhóm methyl trục và một hydrogen trục ở vị trí cách đó 3 nguyên tử C cũng giống như sức căng lập thể trong gauche butane Methylcyclohexane (trục) có tương tác 1,3-nhị trục (1,3-diaxial strain) nên đồng phân này kém bền hơn. 13
  14. 6. Cấu trạng của các cycloalkane mang một nhóm thế E = -RT*lnK E: sự chênh lệch năng lượng giữa hai cấu trạng ghế R: hằng số khí lý tưởng R = 8.315 J/K.mol T: nhiệt độ Kelvin 7.6*103 = -8.315*298*lnK  K = 0.0465  đp trục 5%, đp xích đạo 95% 14 Sơ đồ mối liên quan giữa năng lượng và tỷ lệ hai đồng phân cấu trạng
  15. 6. Cấu trạng của các cycloalkane mang một nhóm thế Tương tác 1,3-nhị trục tăng theo kích thước của nhóm thế. 15 Sức căng lập thể trong cyclohexane mang một nhóm thế
  16. 7. Cấu trạng của các cycloalkane mang hai nhóm thế cis-1,2-Dimethylcyclohexane 1 tương tác gauche 3.8 kJ/mol 1 tương tác gauche 3.8 kJ/mol 2 tương tác nhị trục CH3H 7.6 kJ/mol 2 tương tác nhị trục CH3H 7.6 kJ/mol Tổng cộng 11.4 kJ/mol Tổng cộng 11.4 kJ/mol trans-1,2-Dimethylcyclohexane 1 tương tác gauche 3.8 kJ/mol 4 tương tác nhị trục CH3H 15.2 kJ/mol
  17. 7. Cấu trạng của các cycloalkane mang hai nhóm thế Glucose Mannose BT: Xác định cấu trạng bền nhất của cycloalkane Vẽ cấu trạng bền nhất của cis-1-tert-butyl-4-chlorocyclohexane. 17
  18. 8. Cấu trạng của phân tử có nhiều vòng (polycyclic molecule) Khi hai hoặc nhiều vòng cyclohexane ngưng tụ lại với nhau để có một nối chung (fused together along a common bond) sẽ tạo thành phân tử có nhiều vòng. Đồng phân nào bền hơn: cis-decalin hay trans-decalin? 18
  19. 8. Cấu trạng của phân tử có nhiều vòng (polycyclic molecule) Danh pháp Xác định số vòng: được suy ra từ số nối C-C phải cắt đứt để thu được một hợp chất dây hở. Xác định số C nằm giữa hai đầu cầu Đánh số C: các đầu cầu được đánh số theo nguyên tắc STT nhỏ nhất. Vòng lớn được đánh số ưu tiên. Các C mang nhóm thế cũng được đánh STT theo quy tắc nhỏ nhất nhưng ưu tiên sau các C đầu cầu. 19
  20. 8. Cấu trạng của phân tử có nhiều vòng (polycyclic molecule) BT: Gọi tên các hợp chất sau. 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright ©2025 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
21=>0