Hóa học đại cương (phần 2: Hóa hữu cơ)

Chia sẻ: Ssaczcz Czczxc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

99
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Các kiểu thiết bị rửa khí dòng xoáy được mô tả như trên hình 3.18. Đối với kiểu 1 và 2 tuy cấu tạo có khác nhau nhưng quá trình vận hành tương tự nhau. Dòng khí và bụi được dẫn qua cửa vào buồng rửa (với vận tốc thường từ 10 đến 15 m/s). Do cấu tạo có tấm chắn định hướng nên dòng khí tiếp xúc với bề mặt chất lỏng dưới một góc xiên. Dòng khí và chất lỏng được tiếp xúc với nhau trong vùng tiếp xúc. Hầu hết bụi sẽ được giữ lại trong...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Hóa học đại cương (phần 2: Hóa hữu cơ)

I- Đồng phân cấu tạo: phân biệt nhau về CTHH phâ HÓA ĐẠI CƯƠNG CƯƠ ƯƠNG Phần 2 – HÓA HỮU CƠ Phầ HỮ CƠ Đồng phân cấu tạo Nội dung: Gồm 7 chương Đồng phân Đồng phân Đồng phân mạch carbon vị trí nhóm chức Chương I- Đại cương về Hóa hữu cơ Chương II- Hidrocarbon CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 CH3 CH CH3 CH3 CH2 OH Chương III- Dẫn xuất hidroxi của hidrocarbon xuấ OH Chương IV- Hợp chất carbonyl chấ CH3 CH2 CH CH3 CH3 CH2 CH2OH CH3 O CH3 Chương V- Axit carboxylic và dẫn xuất xuấ CH3 Chương VI- Hợp chất chứa nit ơ chấ chứ nitơ Chương VII- Gluxit � Đồng phân mạch carbon, đồng phân vị trí : tính chất vật lý khác nhau (không nhiều), tính chất hóa học tương đồng. � Đồng phân nhóm chức : tính chất vật lý hóa học hoàn toàn khác nhau. � Phân biệt giữa hỗ biến và đồng phân CHƯƠNG I CHƯƠ ƯƠNG � Trong một số trường hợp, chất hữu cơ có thể tồn tại dưới 2 dạng ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỮU CƠ CƯƠ ƯƠNG VỀ HÓ HỮ CƠ cấu tạo khác nhau. Giữa 2 dạng này tồn tại một cân bằng liên tục chuyển hóa lẫn nhau khiến cho chúng chỉ xử sự như một chất duy ĐỒNG PHÂN PHÂ nhất. Hiện tượng này được gọi là sự hỗ biến. � Định nghĩa : là hiện tượng cùng một công thức có nhiều chất khác nghĩ R C CH 2 R C CH 3 nhau OH O Enol Xeton � Phân loại : Tùy thuộc vào việc các chất đồng phân phân Phâ loạ R C N R' R C N R' biệt nhau về cấu tạo hay phân biệt nhau về cấu hình mà O H có 2 lọai đồng phân OH Imid Amid � Đồng phân cấu tạo (phẳng) : cùng công thức phân � Hai dạng hỗ biến không thể tách riêng được do chúng chuyển tử nhưng khác công thức cấu tạo. hóa (biến đổi) liên tục qua lại � như vậy hỗ biến không phải hiện � Đồng phân lập th ể (không gian) : cùng công thức tượng đồng phân. C2H4O cấu tạo nhưng khác nhau về cách thức sắp xếp các VÍ DỤ: DỤ nguyên tử trong không gian (khác nhau về cấu hình) CH3 CH O CH2 CH OH
II- Đồng phân lập thể: phâ thể Đồng phân hình học của nối đôi phâ Các đồng phân lập thể phân biệt nhau về cấu hình � Hiện tượng đồng phân có được là do cơ cấu cứng nhắc nghĩa là phân biệt nhau về sự phân bố của các nhóm của nối đôi khác với nối đơn không thể xoay được (nếu thế trong không gian không sẽ mất đi sự xen phủ bên của 2 vân đạo π). � Như vậy nếu trên 2 carbon nối đôi có 2 nhóm thế khác nhau th ì ta s ẽ có 2 c á ch s ắp xế p c á c nh ó m th ế trong Đồng phân lập thể phâ thể không gian (đối với mặt phẳng π - mặt phẳng chứa nối σ và π) � 2 đồng phân hình học. Đồng phân Đồng phân H H H COOH hình học quang học HOOC COOH HOOC H Axit cis-2-butenoic Axit trans-2-butenoic Axit maleic Axit fumaric Đồng phân hình học ở hợp chất vòng no phâ chấ 1- Đồng phân hình học: phâ ( Đồng phân xiclan ) phâ - Các hợp chất vòng no có thể có 3, 4, 5, 6, 7, 8, … carbon � Đ ị nh ngh ĩ a : là những hợp ch ất có c ùng CTPT, cùng nghĩ - Nhưng vòng 3,4 rất kém bền (quá căng), trên thực tế các chất vòng công thức khai triển phẳng ( cùng CTCT ) nhưng cách chủ yếu là vòng 5,6 (bền nhất). Vòng 7 trở lên rất ít gặp. sắp xếp của những nguyên tử hay nhóm nguyên tử khác nhau đối với một mặt phẳng quy chiếu. Moâ hình phaâ n töû � Tùy vào mặt phẳng qui chiếu đó là mặ t phẳng π (mặt phẳng chứa nối σ và π) hay mặt phẳng vòng carbon mà ta đồng phân hình học tương ứng. Caáu traïng öu ñaõ i thöïc teá Đồng phân hình học phâ Daï ng ñôn giaû n Đồng phân Đồng phân Coâng thöùc của nối đôi xiclan khai trieån phaúng
Tùy vào sự phân bố của các nhóm thế so với mặt phẳng vòng Nếu 4 nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử liên kết với carbon mà ta có đồng phân cis- hay trans- nguyên tử carbon hoàn toàn khác nhau thì nguyên tử carbon trung tâm được gọi là carbon phi đối xứng hay carbon bất đối xứng và được kí hiệu là C*. VÍ DỤ: DỤ H 3C CH3 H3 C H H H Ví dụ: H H H CH3 CH3 –CHOH–COOH CH3 –CHBr–CHOH–CH3 H H Cis- và trans-1,2-dimetilxiclopropan Axit lactic 3-brombutan-2-ol 2- Đồng phân quang học: phâ b- Qui ước biểu diễn cơ cấu phân tử trong không gian: biể diễ phâ khô gian: 2.1- Thuyết carbon tứ diện và qui ước biểu diễn cơ cấu Thuyế diệ biể diễ � Công thức phối c ảnh: thứ phố nh: phân tử trong không gian: phâ khô gian: � Các liên kết nằm trong mặt phẳng được biểu diễn bằng a- Thuyết carbon tứ diện ( Lebel & Van’Hoff, 1874 ): nét liền mảnh. 4 nguyên tử, nhóm nguy ên tử nối với carbon được � Liên kết hướng ra phía trước mặt phẳng được biểu diễn phân bố trong không gian tại 4 đỉnh của tứ diện đều có bằng nét đậm. tâm là nguyên tử carbon đó: � Liên kết hướng ra phía sau mặt phẳng được biểu diễn bằng nét đứt. H H = o C 109 28' H H H H H H
� Mô hình tứ diện: diệ a � Công thức phối cảnh cho hợp chất có nhiều carbon: � Nối sang phải hướng ra bên ngoài mặt phẳng � Nối sang trái hướng ra phía sau mặt phẳng b c d = = � Công thức chiếu Fischer : Đặt tứ diện hoặc công thứ chiế thức phối cảnh sao cho 1 cạnh nằm ngang hướng về CT phối cảnh dạng đối phía người quan sát rồi chiếu xuống mặt phẳng giấy. Trục thẳng đứng là mạch carbon đồng thời biểu diễn các liên kết hướng ra phía sau mặt phẳng. Trục nằm = ngang biểu diễn các liên kết hướng ra phía trước mặt phẳng. CT phối cảnh dạng che khuất COOH Ví dụ: COOH COOH COOH Công thức phối cảnh dạng đối và công thức phối cảnh H OH H OH dạng che khuất của axit 2-brom-3-clobutanoic CH3 CH 3 H CH3-CHCl-CHBr-COOH OH CH 3 H OH CH3 COOH COOH COOH CH3 Br CH 3 H Br H COOH Cl H COOH H Cl Br H H H Cl Cl H Cl H Br CH3 H Br CH 3 CH 3 Hoặc H Cl Br H COOH COOH Br H Br H CH 3 COOH = H Br H Cl H Cl CH 3 COOH CH 3 CH 3 Cl H
� Như vậy công thức chiếu Fischer chỉ biểu diễn phân tử � Công thức chiếu Newman thứ chiế dưới dạng che khuất, vì vậy nếu phân tử ở dạng đối thì phải xoay về cấu dạng che khuất rồi mới chiếu. Nhìn phân tử dọc theo liên kết giữa hai nguyên tử cacbon trung tâm thẳng góc với mặt phẳng giấy và COOH Cl H COOH CH3 chiếu xuống: CH3 H3C CH3 CH3 Br H Br H H Cl CH3 H H H H H H H H COOH Công th ức Newman dạng che khuất thứ khuấ COOH Br H Br H CH3 CH3 H H H H H Cl H H H H CH3 CH3 H Cl CH3 Công th ức Newman dạng đối thứ CH3 � Qui ước về sử dụng công thức chiếu: �Thuyết quay giới hạn của liên kết đơn σ Toàn bộ công thức chiếu có thể quay 180 o trên mặt phẳng nhưng không được phép quay 90 o trên mặt phẳng hoặc � Liên kết σ có được là do sự xen phủ giữa hai orbital dọc C OOH 180o ngoài mặt phẳng. 180o trong mf H OH theo trục nối hạt nhân 2 nguyên tử. C H3 � Như vậy liên kết σ có tính đối xứng trục ngh ĩa là khi C H3 d xoay 2 orbital xen ph ủ, độ xen phủ hay độ bền (nă ng HO H C OOH 900 trong lượng) liên kết không đổi. Do đó, 2 nguyên tử của liên mp c a kết σ có thể xoay quanh trục liên kết. c a b 180 0 trong b d mp d b a a c 1800 ngoaøi b d sp3 sp3 sp 3 mp s c
� Do sự quay tự do này mà phân tử hữu cơ có thể tồn tại dưới nhiều cấu dạng khác nhau, trong đó 2 cấu dạng ưu tiên là cấu dạng đối và cấu dạng che khuất: khuấ Ví dụ: các CT phối cảnh, Newman và Fischer của n-butan Caáu daïn g ñoái caá u daïn g che khuaát CH3 H H CH3 CH3 CT phoái caû nh H H H CH3 H H H CH3 CH3 CH3 H H CT Newman H H H H H H CH3 CH3 CT Fischer khoâng coù H H H H CH3
2.2- Á nh s á ng ph â n c ự c phâ v à hi ệ n t ư ợ ng quang � Nếu mặt phẳng dao động lệch về phía phải so hoạt: hoạ � Ánh sáng phân cực: ánh sáng với người quan sát, chất quang hoạt được gọi có vectơ đ i ệ n ch ỉ dao đ ộ ng là chất quay phải hay chất hữu triền và α có chấ phả chấ triề theo 1 hướng trong không gian. � Mặ t ph ẳ ng hợp b ởi phư ơng trị số dương. trị ng. truyền và phương vectơ điện = � Nếu mặt phẳng dao động lệch về phía trái so mf dao động của as phân cực. � Hiện tượng quang hoạt: hiện với người quan sát, chất quang hoạt được gọi tượng làm lệch mặt phẳng dao là chất quay trá i hay chất tả triền và α c ó trị chấ trá chấ triề trị động của ánh sáng phân cực đi 1 góc α nào đấy. số âm. � Ch ấ t g â y n ê n hi ệ n t ư ợ ng � Ví dụ: (+)-Glucozơ ; (-)-Fructozơ quang hoạt được gọi là chất quang hoạt ( hay chất triền quang ). � α được gọi là góc quay cực Để đo góc quay cực người ta sử dụng một phân cực kế hay triền quang kế ( Polarimeter )
Sự chồng khít & không chồng khít vật - ảnh chồ khí khô chồ khí Điều kiện cần và đủ để 1 chất có tính quang hoạt là Khi có sự không trùng vật-ảnh thì sẽ xuất hiện hai đồng phân tử phải bất đối xứng hay phân tử phải không chồng phân đối xứng nhau qua mặt phẳng gương, song không khít lên được ảnh của nó ở trong gương giống như bàn chồng khít lên nhau được. tay phải và bàn tay trái: đối xứng qua 1 gương phẳng nhưng không chồng khít lên nhau và người ta gọi đó là sự không chồng khít vật - ảnh gương
2.3- Đồng phân quang học do phân t ử có m ột carbon phâ phâ phi đối xứng: ng: Phân tử của 2 loại axit lactic này có cấu hình đối xứng nhau, có tính chất vật lý và hóa học giống nhau, chỉ khác Người ta nhận thấy trong đa số các hợp chất hữu cơ có nhau ở tác dụng với ánh sáng phân cực, một chất quay tí nh quang ho ạ t, ph â n t ử c ủ a ch ú ng đ ề u c ó ch ứ a phải còn chất kia quay trái. Hai axit này được gọi là 2 carbon phi đối xứng. đồng phân quang học. V í dụ : Xét phân tử axit lactic CH 3-CHOH-COOH. Người Vậy: Đồng phân quang học là những chất đồng phân ta thấy có 2 loại axit lactic khác nhau: có cấu tạo giống nhau nên có tính chất hóa học giống nhau, nhưng sự phân bố các nhóm thế trong không gian khác nhau ( cấu hình khác nhau ) do vậy tác dụng với ánh sáng phân cực khác nhau. Hai đồng phân của axit lactic nói trên có cấu hình đối xứng nhau, trị số góc quay cực bằng nhau nhưng ngược dấu. Chúng được gọi là 2 chất đối hình hay 2 chất đối quang. Mô hình tứ diện và công thức Fischer của 2 loại axit lactic: 2.4- Đ ồ ng ph â n quang h ọ c do ph â n t ử c ó n C * kh ô ng phâ phâ khô tương đương: đươ ng: � Khi phân tử có 2 C* không tương đương: COOH COOH Xét phân tử 3-brom butan-2-ol: CH 3-CHBr-CHOH-CH3 Người ta thấy có 4 đồng phân quang học được biểu diễn bằng công thức phối cảnh như sau: CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 H OH OH H OH OH H H OH OH H H Axit (-)-lactic Axit (+)-lactic H Br Br Br H Br COOH COOH H H CH3 CH3 CH3 CH3 H OH OH H eritro (±) -3-brom butan-2-ol treo (±) -3-brom butan-2-ol CH 3 CH3 Axit (-)-lactic Coâng thöùc chieáu Fisher Axit (+)-lactic
� Dạng eritro : 2 nhóm giống nhau nằm cùng bên mạch Mặc dù có 2 C * nhưng chỉ có 3 đồng phân: 2 đồng phân carbon treo- có tính quang hoạt, 1 đồng phân eritro- không quang hoạt vì có đối xứng trong phân tử và có thể chồng khít lên CH 3 CH3 ảnh của nó ở trong gương. Đồng phân này được gọi là H OH HO H đồng phân meso Br H H Br COOH COOH CH 3 CH3 H OH H OH �Dạng treo : 2 nhóm giống nhau nằm hai bên mạch(2) (1) H OH H OH carbon COOH COOH CH3 CH 3 Axit meso tartric H OH HO H � Như vậy quy tắc Van ’Hoff được phát biểu lại là: Nếu một Br Br H H chất có nC* thì số đồng phân quang học N ≤ 2n nC* CH 3 CH3 (3) (4) � Tổng quát : Khi phân tử có nC* không tương đương, theo qui tắc quá nC* 2.6- Kí hiệu cấu hình: hiệ nh: Van’Hoff ta sẽ có 2 n đồng phân quang học. Để kí hiệu cấu hình của các đồng phân quang học người ta 2.5- Đ ồ ng ph â n quang h ọ c do ph â n t ử c ó carbon phi đ ố i x ứ ng t ư ơ ng phâ phâ lấy Glycerandehit CH2OH-CHOH-CHO làm chuẩn và qui đương: lúc này qui tắc Van’Hoff không áp dụng được, số đồng phân quang đươ học < 2n. ước Ví dụ : axit tartric HOOC-CHOH-CHOH-COOH COOH COOH COOH COOH H HO H HO H OH H OH HO H HO H H OH H OH COOH COOH COOH COOH Axit treo-(±)-tartric COOH COOH Với các phân tử kiểu R-CHX-R’( X= dị tố = O, N, S, COOH COOH H OH H OH Là HO H HO H halogen, …), nhóm bị oxi hóa sâu hơn ở phía trên của H OH H OH một HO H công thức chiếu theo thứ tự: HO H COOH COOH COOH COOH RH < RCH 2OH < RCHO < RCOOH Dạng eritro
Nếu sự phân bố của X giống với D- Glycerandehit thì hợp chất được coi là có cấu hình D. Còn ngược lại thì có cấu hình L. Trị số của góc quay cực được xác đinh nhờ phân cực kế. Với các chất có nhiều C* chẳng hạn các chất Gluxit, cấu hình phân tử là cấu hình của C* có chỉ số cao nhất: Ví dụ: 1 CHO 2 H OH 3 HO H 4 H OH 5 H OH 6 CH2OH D-(+)-Glucozơ