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

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:36

Thêm vào BST

Báo xấu

32
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 loại 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 các bạn 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 môn Hóa hữu cơ: Chương 3 - Hiệu ứng trong hợp chất hữu cơ

Chương 3 Hiệu ứng trong hợp chất Hữu cơ
Khái niệm chung về hiệu ứng Ảnh hưởng hút hoặc đẩy e của nguyên tử hay nhóm nguyên tử gây nên sự chuyển dịch điện tử trong phân tử sự phân bố lại mật độ điện tử và điện tích được gọi là hiệu ứng. Các loại hiệu ứng chủ yếu:  Hiệu ứng cảm ứng (Inductive effect)  Hiệu ứng liên hợp (Conjugation effect)  Hiệu ứng siêu liên hợp (Hyper conjugation effect)
Hiệu ứng cảm ứng (Inductive effect: I)
1. Định nghĩa: Xét 2 phân tử Nguyên tử Cl gây nên ảnh hưởng cảm ứng ● Định nghĩa: Sự khác nhau về độ âm điện của 2 nguyên tử trong phân tử gây nên ảnh hưởng hút hoặc đẩy điện tử truyền dọc theo trục liên kết  trong phân tử, làm chuyển dịch điện tử .
• Ký hiệu: I (Inductive effect) • Chiều chuyển dịch mật độ e: Mũi tên thẳng () ghi trên trục liên kết , hướng từ ngt có độ âm điện nhỏ hơn đến ngt có độ âm điện lớn hơn.
 Hiệu ứng cảm ứng âm (-I): Đặc trưng cho nguyên tử hay nhóm nguyên tử có khả năng hút điện tử (thường là các nhóm không no hặc mang điện tích dương) Ví dụ: NH3+ > NO2 > CN > SO3H > CHO > CO > COOH > COCl > CONH2 > F > Cl > Br > I > OH > OR > NH2 > C6H5  Hiệu ứng cảm ứng dương (+I): Đặc trưng cho nguyên tử hay nhóm nguyên tử có khả năng đẩy điện tử (Các gốc ankyl hay các nhóm mang điện âm). Ví dụ: -C(CH3)3 > -CH(CH3)2 > -CH2CH3 > -CH3 -O-, -S-, -Se-
2. Hiệu ứng cảm ứng tĩnh (Is: static inductive effect) + Sự chuyển dịch đt  trong phân tử ở trạng thái tĩnh + Phụ thuộc sự chênh lệch độ âm điện của các nguyên tử liên kết (độ phân cực của lk). Độ âm điện giảm  độ phân cực giảm 3. Hiệu ứng cảm ứng động (Id : dynamic inductive effect) + Sự chuyển dịch đt  trong phân tử ở trạng thái động + Id được gây ra do độ khả phân cực của liên kết + Độ khả phân cực phụ thuộc bán kính của nguyên tử Bán kính nguyên tử tăng, độ khả phân cực tăng
Nhận xét  + Is và +Id biến thiên cùng chiều  -Is và –Id trong dãy halogen biến thiên ngược chiều  Liên kết  là những liên kết bền nên ta ít gặp hiệu ứng Id. Trong thực tế người ta thường dùng và biểu diễn hiệu ứng cảm ứng về phương diện tĩnh  Ký hiệu: I
4. Phương pháp xác định dấu và trị số a. So sánh hằng số phân ly axit (Ka) Như vậy: Nếu X là nhóm hút e (-I)  Ka Nếu X là nhóm đẩy e (+I)  Ka
b. So sánh giá trị momen lưỡng cực Momen lưỡng cực càng lớn  –I càng lớn Ví dụ: CH3-NO2 3,42 D  -I: -NO2>-Cl CH3-Cl 1,83 D Quy ước: Hiệu ứng của trong liên kết C-H bằng 0 -I: -NR3+ > -NO2 > -CN > -SO3H > -CHO > -C=O > -COOH > - COCl > CONH2 > F > Cl > Br > I > OH> OR> NH2> -C6H5 +I: -C(CH3)3 > -CH(CH3)2 > -CH2CH3 > -CH3
5. Đặc điểm của hiệu ứng cảm ứng • Đặc trưng cho sự chuyển dịch e  dọc theo chiều dài các lk  trong phân tử • Giảm rất nhanh khi mạch các lk  kéo dài Ví dụ: Pka CH3CH2CH2COOH 4,82 CH3CH2CHClCOOH 2,86 CH3CHClCH2COOH 4,05 ClCH2CH2CH2COOH 4,42
Hiệu ứng liên hợp (Conjugation effect: C)
1. Hệ liên hợp:  Hệ liên hợp - : Phân tử có liên kết  và liên kết  luôn phiên nhau CH2=CH-CH=CH2 CH2=CH-CH=O CH2=CH-CN Butadien-1,3 andehit acrylic acrylonitril Benzen  Hệ liên hợp p- : ep chưa chia (tự do) liên hợp với lk  qua một lk   Điện tử lẻ, obital trống, liên hợp với lk  qua một lk đơn
2. Định nghĩa hiệu ứng liên hợp Hiệu ứng electron truyền trên hệ liên hợp, gây nên sự phân cực hệ e liên hợp đó. Butadien-1,3; Phân tử đối xứng, không phân cực, không có hiệu ứng Phân tử phân cực có hiệu ứng Phân tử phân cực có hiệu ứng liên hợp, nhóm –CHO hút e bằng liên hợp, nhóm –N(CH3)2 đẩy e cách liên hợp có hiệu ứng liên bằng cách liên hợp  có hiệu ứng hợp âm: -CCHO liên hợp dương: +CN(CH3)2
• Ký hiệu: C (conjugation effect) • Chiều chuyển dịch e trong hệ liên hợp: ký hiệu bằng mũi tên cong, hướng về phía nguyên tử hoặc nhóm ngt có khả năng hút e (do sự chênh lệch đâđ gây nên) hoặc hướng từ phía cặp ep chưa chia vào lk .
• Hiệu ứng liên hợp dương (+C): Nhóm có tác dụng đẩy e bằng cách liên hợp. Thường là các nguyên tử có đôi e chưa chia hoặc mang điện tích âm như N, O, Hal,…. • Hiệu ứng liên hợp âm (–C): Nhóm có tác dụng hút e bằng cách liên hợp: -NO2, -CN, -CHO,…
3. Đặc điểm của hiệu ứng liên hợp • Đặc trưng cho sự chuyển dịch điện tử  (p) trong các hệ liên hợp • Mở rộng và truyền ảnh hưởng của nhóm thế đi xa vô hạn, hầu như không tắt.
4. Phân loại hiệu ứng liên hợp • Hiệu ứng liên hợp tĩnh (Cs)-Es hoặc M (mezome): Luôn sẵn có, do cấu trúc nội phân tử gây nên • Hiệu ứng liên hợp động (Cd)-Ed hoặc E(electrome): Xuất hiện nhất thời khi có tác động bên ngoài làm biến dạng mây e của phân tử • Cs và Cd khác nhau về mức độ, không khác nhau về đặc tính, biến thiên cùng chiều. Dùng và ký hiệu hiệu ứng liên hợp là C
5. Cách xác định dấu và trị số Dựa trên sự so sánh momen lưỡng cực  (D) của dãy các hợp chất mạch thẳng và thơm có chứa cùng một nguyên tử hay nhóm nguyên tử: CH3-X và C6H5-X : X là nguyên tử hay nhóm nguyên tử  =  CH3-X -  C6H5-X >0: X có hiệu ứng +C ; 0 Vậy -Cl có hiệu ứng +C Ví dụ 2: CH3-NO2 ( = 3,42 D) và C6H5-NO2 ( = 4,23 D)  =  CH3-NO2 -  C6H5-NO2 = 3,42 – 4,23 = -0,81
+ Các nhóm hiệu ứng +C: Có cặp e chưa sử dụng hay e dư -O-, -S-, -OH, -OR, -SH, -NH2, -NR2, -NHCOCH3, -Hal,… + Lưu ý: mỗi nhóm thế sẽ thể hiện đồng thời +C và –I ở mức độ khác nhau  Hiệu ứng tổng quát của cả 2 loại trên Đẩy e nói chung về mặt liên hợp Hút e nói chung chỉ đẩy e về mặt liên hợp