Bài giảng Hóa hữu cơ: Chương 3 - Hiệu ứng trong hợp chất hữu cơ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PPTX | Số trang:30

Thêm vào BST

Báo xấu

9
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Hóa hữu cơ: Chương 3 - Hiệu ứng trong hợp chất hữu cơ" được biên soạn với các nội dung tìm hiểu về các hiệu ứng trong hợp chất hữu cơ bao gồm: Hiệu ứng cảm ứng; Hiệu ứng liên hợp; Hiệu ứng siêu liên hợp. Phương pháp vận dụng hiệu ứng trong hoá học hữu cơ. Mời thầy cô và các em cùng tham khảo chi tiết bài giảng tại đây!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa hữu cơ: Chương 3 - Hiệu ứng trong hợp chất hữu cơ

Chương III: Hiệu ứng trong hợp chất hữu cơ Hiệu ứng cảm ứng Hiệu ứng liên hợp Hiệu ứng siêu liên hợp. Phương pháp vận dụng hiệu ứng trong hoá học hữu cơ
Khái niêm chung về hiệu ứng • Electron là các tiểu phân linh động nhất trong phân tử, dù chưa tham gia lk hoặc đã tham gia lk chúng đều có thể bị dịch chuyển bởi ảnh hưởng của các nguyên tử trong phân tử. Thuyết Dịch chuyển e (1920) đã giải thích được đa số các dữ kiện thực nghiệm liên quan đến cấu trúc, tính chất và knpư của các hchc.
3.1 Hiệu ứng cảm ứng 3.1.1 Bản chất của hiệu ứng cảm ứng Sự phân cưc của liên kết cộng hóa trị là nguyên nhân gây ra sự chuyên dịch mật độ electron về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn B âm điện hơn A: B hút e về nó A B và gây ra hiệu ứng cảm ứng H 3C Cl H3C OH H3C NH2 Xét phân tử n-propyl clorua H2 H2 H 3C C C Cl
Bản chất: • Hiệu ứng cảm ứng là sự dịch chuyển mật độ e dọc theo trục lk σ trong phân tử do sự chênh lệch về độ âm điện và được kí hiệu là I (Inductive effect). • Lưu ý cách viết hiệu ứng I: đầu mũi tên nằm giữa Hlk2 σ giữa H2 hai nguyên tử tham gia H 3C C C Cl lk.
3.1.2 Phân loại • Hiệu ứng cảm ứng tĩnh: ký hiệu Is: xuất hiện trong phân tử ở trạng thái tĩnh. • Hiệu ứng cảm ứng động: ký hiệu Id: xuất hiện trong phân tử đang chịu tác động của môi trường (trạng thái đang tham gia phản ứng, chịu tác động của dung môi, tác nhân phản ứng...) • Quy ước nguyên tử H liên kết với cacbon trong C-H có hiệu ứng I=0
3.1.3 Hiêu ứng cảm ứng tĩnh Is • Các nhóm thế gây hiệu ứng –I (nhóm hút electron) • Các nhóm hút electron làm giảm mật độ e trong mạch liên kết σ • Các nhóm có độ âm điện lớn: O O O nói chung: H hiệu ứng –I tăng H2 C C ClOH khi độ âm H2 C CF điện OH H2 C C OH tăng Ka.10 5 1,76 136 260
• Các nhóm không no: hiệu ứng –I tăng theo độ âm điện ủa các nhóm, χCsp ˃ χCsp2 ˃ χCsp3 NO2 > C≡N > RC≡C ˃ C6H5 ˃ RCH2=CH ˃ RCH2CH2 N+≡N > NO2 > NHCOCH3 >NH2 • Các nhóm mang điện tích (+): gây ra hiệu ứng cảm ứng –I mạnh CH3 H H2 N+(CH3)3 , N+ H 3C C ≡N, NH3+, HO+H NH3 + H C C O+ H 3 H
Các nhóm gây hiệu ứng +I (nhóm đẩy electron) • Các nhóm đẩy e làm tăng mật độ của electron trong mạch liên kết σ • Các nhóm ankyl:hiệu ứng tăng dần theo bậc của cacbon: -CH3 < -CH2CH3 < -CH(CH3)2 < -C(CH3)3
Các nhóm gây hiệu ứng +I (nhóm đẩy electron) • Các nhóm thế có độ âm điện thấp, dư electron H2 H2 H 3C C MgCl H 3C C O-
3.1.4 Hiêu ứng cảm ứng động (Id) • Khả năng thể hiện Id • -Id: F
3.1.5 Đặc điểm của hiệu ứng cảm ứng • Hiệu ứng I giảm rất nhanh theo chiều dài mạch lk σ CH 3CH2 CH2 COOH CH3 CH 2CHCOOH CH3CHCH2COOH CH 2CH 2CH2 COOH Cl Cl Cl Ka 1,54.105 1,39.103 8,9.105 3,0.105
Ảnh hưởng của hiệu ứng cảm ứng tới tính chất HCHC • Ảnh hưởng tới tính axit, bazơ: So sánh tính axit của các axit: CH3-COOH và CH3CH2COOH pK=4,76 pK=4,9 • Ảnh hưởng tới độ bền của cacbocation Ion càng bền khi nó càng gần trạng thái trung hòa điện So sánh độ bền của các ion sau: H3C CH2 H3C CH H3C C CH3 CH3 CH3
3.2 Hiệu ứng liên hợp 3.2.1 Bản chất Hệ liên hợp: Xét phân tử butadien: • Phân tử đối xứng, các electron được phân bố khắp mạch: e của liên kết bội này xen phủ với e của liên kết bội khác → sự liên hợp π - π H2 C C C CH2 H H
Sự liên hợp π- p • Khi nguyên tử chứa cặp e chưa chia (e p) liên kết với C không no (e π) • Ví dụ: H2C C Cl H • Khi nguyên tử chứa e lẻ hoặc obitan trống (obitan p) liên kết với C không no (e π) H2 C C CH2 H2C C CH2 H H
Bản chất H2C C C C C O H H H H Mật độ electron dịch chuyển về phía CHO H2 C C C C Cl H H H Mật độ electron từ nguyên tử Cl dịch chuyển về phía các nguyên tử cacbon
• Định ngĩa: Hiệu ứng liên hợp (ký hiệu C: conjugation Effect): là sự dịch chuyển electron π, p dọc theo liên kết π trong hệ liên hợp • Kí hiêu: Chiều chuyển dịch e trong hệ liên hợp được biểu diễn bằng mũi tên cong H2 C C C C C O H H H H
3.2.2 Phân loại • 3.2.2.1 Các nhóm gây hiệu ứng +C (làm tăng mật độ electron trong hệ liên hợp) Có cặp e không phân chia hay mang điện tích (-): -O-, -S-, -OH, -OR, -NH2, -NR2, -NHCOCH3, -F, -Cl, -Br NH2 O-
• SV biểu diễn hiệu ứng +C cho 1 số phân tử ? • Chú ý: Hầu hết các nhóm gây ra +C có cả -I, do đó cần kết hợp các loại hiệu ứng để đánh giá nhóm đẩy e hay hút e Ví dụ: -OCH3 (+C > -I): nhóm đẩy e nói chung • -Cl (-I> +C): nhóm hút e nói chung
3.2.2.2 Các nhóm gây hiệu ứng –C (làm giảm mật độ e trong hệ liên hợp) Đa số các nhóm loại này chưa no: -NO2, CHO, COR, -COOH, -CONH2 O OH C H2 C C C O H H
• -C giảm dần theo chiều: -NO2 > -C≡N > >C=O > -COOR > -COO- • Các nhóm gây ra –C thông thường có cả -I cho nên tính chất hút e càng mạnh