Bài giảng Hoá hữu cơ: Bài 3 - PGS.TS. Nguyễn Thị Thu Trâm

Chia sẻ: Bình An | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

Thêm vào BST

Báo xấu

6
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hoá hữu cơ - Bài 3: Đồng phân. Mục tiêu học tập của bài này nhằm giúp sinh viên: Trình bày các loại đồng phân trong hóa hữu cơ; phân biệt các khái niệm cấu tạo, cấu trạng, cấu hình, đối phân, hỗn hợp tiêu triền; trình bày cấu trúc phân tử và đọc được tên cấu hình các hợp chất hữu cơ dạng Z, E và R, S; trình bày, phân tích được cấu trạng của dẫn chất cycloalkane.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hoá hữu cơ: Bài 3 - PGS.TS. Nguyễn Thị Thu Trâm

Bài 3 ĐỒNG PHÂN MỤC TIÊU 1. Trình bày các loại đồng phân trong hóa hữu cơ. 2. Phân biệt các khái niệm cấu tạo, cấu trạng, cấu hình, đối phân, hỗn hợp tiêu triền. 3. Trình bày cấu trúc phân tử và đọc được tên cấu hình các hợp chất hữu cơ dạng Z, E và R, S. 4. Trình bày, phân tích được cấu trạng của dẫn chất cycloalkane.
1. Định nghĩa Đồng phân những hợp chất hữu cơ có công thức phân tử giống nhau, công thức cấu tạo khác nhau → tính chất hóa học, vật lý, sinh học khác nhau - Điều trị đau tủy, ban đỏ nốt do cùi - An thần, chữa ốm nghén cho phụ nữ mang thai H COOH H COOH ∗ ∗ (S)-Ibuprofen (R)-Ibuprofen
2. Phân loại
3. Đồng phân phẳng (đp cấu tạo) - Đồng phân mạch carbon - Đồng phân vị trí nhóm chức VD: C4H10 có 2 đp CH3 CH2 CH2 CH3 CH3 CH CH3 CH3 OH OH OH OH Dihydroxibenzen có 3 đp OH OH C3H8O có 2 đp alcol CH3 CH2 CH2OH CH3 CH CH3 OH
- Đồng phân nhóm chức C3H6O có 2 đp CH3COCH3 CH3CH2CHO C2H6O có 2 đp CH3CH2OH CH3OCH3 - Sự hỗ biến ceton enol H O O O O CH3 C C CH3 CH3 C C CH3 CH2 CH Dung dịch nước 84% 16% Dung dịch hexan 8% 92% lactam lactim O OH NH N O N OH N H
4. Đồng phân lập thể 4.1. Đồng phân cấu trạng (đồng phân quay) • Là những cấu trúc không gian sinh ra do 1 nhóm thế quay xung quanh trục C-C (không làm đứt C-C) so với 1 nhóm nguyên tử khác • Chỉ tồn tại những cấu trạng tương đối bền • Không thể tách thành những đồng phân riêng rẽ!!! • Đồng phân cấu trạng là các dạng khác nhau trong không gian của cùng 1 cấu hình!!!
Các cách biểu diễn  Công thức phối cảnh H H H H H H H H H H H H Cấu trạng che khuất Cấu trạng xen kẽ  Công thức Newman HH H H H H H H H H H H
Cấu trạng của các hợp chất mạch hở  Ethane CH3-CH3 Quay 1 nhóm CH3 và cố định nhóm còn lại → 2 đp cấu trạng • Che khuất: khoảng cách giữa các H gần nhau → năng lượng cao nhất → kém bền nhất • Xen kẻ: khoảng cách giữa các H xa nhau → năng lượng thấp nhất → bền nhất
 n-Butan CH3-CH2-CH2-CH3 Quay các nhóm thế quanh trục C2-C3 • Hai dạng có năng lượng cao: che khuất toàn phần và che khuất một phần • Hai dạng có năng lượng thấp: anti (đối lệch) và gauch (bán lệch)
Cấu trạng của cyclohexane
Liên kết C-H gồm 2 nhóm: liên kết trục a (axial) & liên kết biên e (equatorial)  Dẫn xuất 1 lần thế: e-methyl cyclohexan bền hơn a-methyl cyclohexan  Khi có 2 nhóm thế khác nhau: nhóm lớn ở vị trí e
4.2. Đồng phân cấu hình Đồng phân hình học Điều kiện để có đp hình học:  Xuất hiện khi phân tử có 1 bộ phận cứng nhắc → cản trở sự quay tự do của các nguyên tử ở đó  Hai nguyên tử liên kết với cùng 1 nguyên tử của bộ phận cứng nhắc phải khác nhau Thường xuất hiện ở các hợp chất có chứa: C=C, C=N, N=N, hệ liên hợp, vòng phẳng 3 hay 4 cạnh abC=Ccd a ≠ b, c ≠ d
Danh pháp  Hệ cis-trans abC=Cab Nhóm thế giống nhau nằm cùng phía mặt phẳng liên kết π → cis, khác phía → trans Me Me Me H C C C C H Me Chú ý Z, E không H H phải luôn trùng với cis-2-Buten trans-2-Buten cis, trans  Hệ Z-E abC=Ccd a>b c>d Quy tắc Kahn-Ingold-Prelog a, c cùng phía so với mặt phẳng nối đôi: Z (zusammen) a, c khác phía so với mặt phẳng nối đôi: E (entgegen) Br CH2CH3 CH3 CH2CH3 C C C C CH3 H Br H (Z)-2-Bromopent-2-en (E)-2-Bromopent-2-en
CH3 OH CH3 C N C N H H OH syn-acetaldoxim anti-acetaldoxim (Z)-acetaldoxim (E)-acetaldoxim NO2 H Cl H H Cl Cl H trans-1-Cloro-2-nitrocyclopentan cis-1,2-Diclorocyclopentan HOOC COOH HOOC H H H H COOH cis-cyclopropan-1,2-dicarboxylic acid trans-cyclopropan-1,2-dicarboxylic acid
Đồng phân quang học  Ánh sáng phân cực • Ánh sáng tự nhiên: sóng điện từ, dao động mọi hướng vuông góc với phương truyền • Ánh sáng phân cực: chỉ dao động trong 1 mặt phẳng nhất định - mặt phẳng phân cực • Ánh sáng tự nhiên qua lăng kính Nicol sẽ trở thành ánh sáng phân cực Ánh sáng phân cực đi qua 1 số hợp chất hữu cơ làm mặt phẳng phân cực quay 1 góc : chất hoạt động quang học Sơ đồ triền quang kế
 Độ quay riêng (specific rotation) Đối với dung dịch Đối với chất lỏng nguyên chất α : góc quay quan sát (độ) l: độ dài ống chứa mẫu (dm) c: nồng độ dung dịch (g/ml), c’ (g/100ml) t: nhiệt độ lúc đo (°C) D: ký hiệu ánh sáng đơn sắc của đèn natrium (λ = 589 nm) d: tỷ trọng của chất lỏng (g/ml) VD: Artermisinin có [α]17D + 66.3 (c=1.64, CHCl3) L-Menthol có [α]20D – 24.8
 Điều kiện xuất hiện đồng phân quang học • Vật & ảnh trong gương không chồng khít → có 2 đồng phân không chồng khít nhưng đối xứng nhau • 2 đồng phân này quay mặt phẳng phân cực những góc như nhau nhưng ngược chiều → 1 cặp đối quang • Đồng phân quang học thường xuất hiện khi có C bất đối xứng (C*) C*abcd a ≠ b ≠ c ≠ d → không có tính đối xứng trong không gian
• Đồng phân quang học không chứa C bất đối xứng Alen Cl Me Me Cl C C C C C C Me H H Me Spiran H H H H O2N NO2 O 2N NO2 Biphenil NO2 O2N O 2N NO2 Br Br Br Br
 Công thức biểu diễn đồng phân quang học • Công thức tứ diện CH3 CH CH COOH OH OH • Công thức phối cảnh và Newman • Công thức Fisher COOH COOH H OH HO H Acid lactic H OH HO H CH3 CH3 CH3 CH COOH A B OH COOH COOH COOH COOH H OH HO H H OH HO H CH3 HO H H OH CH3 50% 50% CH3 CH3 Acid (-)-lactic Acid (+)-lactic C D A – B , C - D : hai cặp đối quang Cặp đối quang A – C, A – D, B – C, B – D : bốn cặp bán đối quang (xuyên lập thể phân) Hỗn hợp tiêu triền (racemic mixture) Số đp quang học: 2n n: số C*
∗ ∗ HOOC CH CH COOH OH OH COOH H OH (Hợp chất meso) H OH COOH COOH COOH H OH HO H HO H H OH COOH COOH Trong đồng phân meso: độ quay cực của 2 C* triệt tiêu nhau → không còn hoạt tính quang học Số đồng phân quang học của hợp chất chứa C* tương đương (tính cả đồng phân meso): 2n-1 (n: lẻ) 2n/2-1(2n/2 +1) (n: chẳn)