ÔN TẬP HÓA HỮU CƠ 1
1. Cấu tạo hợp chất hữu cơ
-Mỗi orbital có thể chỉ chứa 1 điện tử(độc thân)hay hai điện tử có spin đối song.
-Các orbital s được xác định trong mỗi lớp bởi số lượng tử phụ l=0 và có dạng hình cầu,
tâm của hình cầu là hạt nhân nguyên tử.
-Ở trạng thái cơ bản, lớp ngoài cùng của nguyên tử carbon còn có một orbital trống là
2pz .
-Sự phân cực của liên kết: Khi hai nguyên tử liên kết với nhau không đồng nhất (phân tử
có dạng A-B như H – Cl, CH3-Cl...cặp điện tử liên kết sẽ lệch về phía nguyên tử có độ âm
điện lớn hơn.
-Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi: Liên kết hydro liên phân tử làm tăng nhiệt độ nóng
chảy t˚C và tăng nhiệt độ sôi t˚C nhưng liên kết hydro nội phân tử không có ảnh hưởng
này.
2. Hiệu ứng điện tử trong hóa hữu cơ
I. VAI TRÒ CỦA HIỆU ỨNG ĐIỆN TỬ
Quyết định tính chất hóa học của hợp chất hữu cơ
Giải thích:
oĐộ bền phân tử, ion trung gian
oTính axit – bazơ
oĐịnh hướng phản ứng thế (đặc biệt vòng benzen)
oSản phẩm chính – phụ
II. HIỆU ỨNG CẢM ỨNG (I)
Liên kết σ – truyền ngắn
Nhớ 1 câu: Hút e → axit mạnh, bazơ yếu; Đẩy e → axit yếu, bazơ mạnh
+I (đẩy e)
-Ankyl: CH3 < C2H5 < i-Pr < t-Bu; Kim loại, nhóm mang điện âm
–I (hút e)
-Halogen: F > Cl > Br > I
-Nhóm mạnh: NO2 > CN > COOH > CHO
Đặc điểm: Tác dụng ngắn; Mạch càng dài → I càng yếu
III. HIỆU ỨNG LIÊN HỢP (C)
Electron π – chỉ có khi liên hợp
Nhớ câu: Có liên hợp → mới có C
- +C (đẩy e bằng cộng hưởng)
+ Nhóm có e tự do: NH2 > OH > OR > F > Cl
+ Tác dụng: Hoạt hóa vòng benzen; Định hướng ortho – para
- –C (hút e bằng cộng hưởng)
+ Nhóm hút mạnh: NO2 > CN > CHO > COOH
+ Tác dụng: Làm phản ứng khó; Định hướng meta
+ Đặc điểm: Tác dụng mạnh – xa; Quan trọng hơn I trong vòng benzen
IV. HIỆU ỨNG SIÊU LIÊN HỢP (H)
C–H α cho e
Nhớ 1 dòng: Càng nhiều C–H α → càng bền
+ Độ bền: bậc 3 > bậc 2 > bậc 1 > CH3+
+ Dùng để: So độ bền ion trung gian; Giải thích sản phẩm chính
V. HIỆU ỨNG KHÔNG GIAN (S)
S1: Nhóm to → cản phản ứng
S2: Nhóm to → mất liên hợp → mất C
“ So axit–bazơ → I; Vòng benzen → C; Trung gian, sản phẩm chính → H ”
-Nguyên tử H liên kết với C trong liên kết C – H có hiệu ứng I=0
-Sắp xếp thứ tự nhóm mang điện tích âm theo chiều tăng dần hiệu ứng +I: -Oˉ < Sˉ < Seˉ
-Hiệu ứng liên hợp -C: Các nguyên tử hay nhóm nguyên tử có hiệu ứng liên hợp -C là
những nhóm có khả năng hút electron.
-Sắp xếp các chất theo thứ tự tăng pKa (độ giảm axit): CH3SO2CH2COOH, (CH3)3CCOOH, p-
CH3C6H40H, etanol.
-Sắp xếp tính acid tăng dần từ trái sang phải: phenic, picric, p-nitrophenol.
3. Đồng phân học
ĐỒNG PHÂN = “CÙNG CTPT – KHÁC KIỂU”
Chia làm 4 nhóm lớn
I.ĐỒNG PHÂN CẤU TẠO (KHÁC CÁCH NỐI)
Nhớ câu: Mạch – Vị trí – Chức – Hỗ biến
Khác mạch C: Thẳng ↔ nhánh. VD: n-butan ↔ iso-butan
Khác vị trí nhóm chức: –OH, –X, =O… đổi chỗ. VD: CH3–CH2–CH2–OH ↔ CH3–
CH(OH)–CH3
Khác loại nhóm chức: ancol ↔ ete; Axit ↔ este
Đồng phân hỗ biến (tautome): Xeton ↔ enol
II. ĐỒNG PHÂN HÌNH HỌC (KHÔNG QUAY ĐƯỢC)
Điều kiện có: Có C=C hoặc vòng + mỗi C gắn 2 nhóm khác nhau
+ Cis / Trans (Dễ nhất): Cis: cùng phía; Trans: đối phía
+ Syn / Anti (Gặp ở C=N, N=N): Syn: cùng phía; Anti: đối phía
+ Z / E (quan trọng nhất): Dùng khi cis–trans bị rối
-Cách nhớ Z/E:
1. So độ ưu tiên (Z lớn hơn → ưu tiên cao)
2. Cùng phía → Z
3. Đối phía → E
‘ Thứ tự ưu tiên hay ra: Br > Cl > O > N > C > H’
III.ĐỒNG PHÂN QUANG HỌC (3D – QUAY ÁNH SÁNG)
Nhớ câu: Không trùng vật – ảnh → có quang học
Điều kiện thường gặp:
Có C* (C gắn 4 nhóm khác nhau)
Nhưng: Không có C* vẫn có thể quang hoạt (ít gặp)
Đối quang
+ Giống tay trái – tay phải
+ Một quay (+α), một quay (–α)
Số đồng phân quang học
Công thức nhớ: nC* → 2ⁿ đồng phân
+ Có meso → số giảm
IV.DANH PHÁP R / S
Nhớ 4 bước:
1. Xếp độ ưu tiên (Z lớn hơn → ưu tiên cao)
2. Nhìn từ phía H (ưu tiên thấp nhất)
3. Đi từ 1 → 2 → 3
4. Thuận kim đồng hồ → R; Ngược kim đồng hồ → S
+ Với công thức Fischer: H nằm ngang → đổi ngược kết quả
V.ĐỒNG PHÂN CẤU DẠNG (QUAY LIÊN KẾT ĐƠN)
Nhớ 1 câu: Xen kẽ bền – Che khuất kém bền
Etan, butan hay ra
Anti bền nhất
Che khuất năng lượng cao
“Có C* → nghĩ quang học; Có C=C → nghĩ hình học; Quay được → cấu dạng; Cùng CTPT → chắc chắn là
đồng phân”
-Có 4 loại cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ đồng phân và cấu dạng
-Hệ danh pháp syn/anti: Trong trường hợp các anđoxim RCH=NOH người ta lại căn cứ vào
vị trí không gian của H (không phải R) và OH để gọi cấu hình syn hay anti.
-Để gọi tên cấu trúc các hợp chất theo hệ danh pháp R/S. Nếu công thức ở dạng không
gian, nhìn theo hướng C*→d : Chiều quay độ hơn cấp của các nhóm thế từ lớn đến bé
thuận chiều kim đồng hồ là đồng phân R, ngược chiều là S.
4. Các phản ứng của hợp chất hữu cơ
I.PHÂN LOẠI PHẢN ỨNG HỮU CƠ
Phản ứng thế (S): Thay cái cũ bằng cái mới
-Dạng tổng quát: R–X + Y → R–Y + X
-Phân loại theo cơ chế: + SN: thế ái nhân (nucleophil)
+ SR: thế gốc tự do
+ SE: thế ái điện tử (vòng thơm)
Phản ứng cộng (A): 2 phân tử → 1 phân tử
-Xảy ra ở: C=C, C≡C, C=O, C=N
- Phân loại: + AE: cộng ái điện tử
+ AN: cộng ái nhân
+ AR: cộng gốc tự do
- Có thay đổi lai hóa (sp² → sp³)
Phản ứng tách loại (E): Tách H + X → tạo liên kết đôi
+ E1: đơn phân tử
+ E2: lưỡng phân tử
-Quy tắc Zaicev: Alken nhiều nhóm ankyl hơn → bền hơn → tạo nhiều hơn
Phản ứng oxi hóa – khử: Thay đổi số oxi hóa; Thường theo cơ chế gốc tự do
Phản ứng chuyển vị: Nhóm/nguyên tử di chuyển vị trí trong phân tử
II. PHÂN CẮT LIÊN KẾT & HÌNH THÀNH TIỂU PHÂN
Phân cắt đồng ly: Chia đều electron
A–B → A• + B•
+ Tạo ra: GỐC TỰ DO
+ Xảy ra khi: Có nhiệt / ánh sáng; Trong phản ứng gốc tự do (SR, AR)
Phân cắt dị ly: Một bên “ôm trọn” cặp electron
A–B → A⁺ + B⁻
+ Tạo ra: Carbocation (C⁺); Carbanion (C⁻)
+ Gặp trong: SN1, E1, AE, AN
III. CÁC TIỂU PHÂN PHẢN ỨNG
Carbocation (C⁺)
+ Đặc điểm: Mang điện tích dương; Thiếu electron; Cấu trúc phẳng
+ Cách tạo: Phân cắt dị ly; Cộng H⁺ vào nối đôi
+ Độ bền: bậc 3 > bậc 2 > bậc 1 > CH3⁺
+ Bền khi có: +I; +C; +H (siêu liên hợp)
Carbanion (C⁻)
+ Đặc điểm: Mang điện tích âm; Dư electron; Cấu trúc hình tháp
+ Độ bền: Ngược carbocation
-Bền khi có: –I; –C
- Ankyl làm kém bền carbanion
Gốc tự do (•)
+ Đặc điểm: Có 1 electron độc thân; Phản ứng rất mạnh; Cấu trúc phẳng
+ Tạo thành: Phân cắt đồng ly
+ Độ bền: bậc 3 > bậc 2 > bậc 1
-Alkyl, aryl làm bền hơn
Carben (:C:)
+ Đặc điểm: Carbon có 2 e không liên kết; Rất hoạt động
+ Vai trò: Có thể là Lưỡng gốc; Tác nhân ái điện tử
“Có ánh sáng/nhiệt → gốc tự do; Có dung môi phân cực → SN1, E1; Carbon bậc 3 → carbocation bền;
Nhóm hút e → bền carbanion; So sản phẩm chính → so độ bền tiểu phân”
-Phản ứng thế (S): Là phản ứng trong đó một nguyên tử hay nhóm nguyên tử trong phân
tử được thay thế bằng nguyên tử hay nhóm nguyên tử khác.
-Khi thực hiện phản ứng thế RX+Y, nếu nhóm thế Y là N=N-Ar thì phản ứng có tên là
phản ứng azo hóa.
-Phản ứng tách loại (E): Là phản ứng làm cho hai nguyên tử hay nhóm nguyên tử bị tách
ra mà không có nguyên tử hay nhóm nguyên tử nào thay thế vào. Phản ứng xảy ra làm
thay đổi trạng thái lai hóa của nguyên tử carbon.
-Carbocation được tạo thành khi cắt đứt dị ly liên kết công trị hoặc khi cộng hợp proton
H+ vào nối đôi, nối ba.
-Độ bền của các tiểu phân phụ thuộc vào cấu trúc điện tử. Mật độ điện tích trên
carbocation và carbanion càng giảm thì năng lượng càng thấp và càng bền.
5. Phương pháp tinh chế
-Tinh chế các chất hữu cơ ở dạng rắn là phương pháp dựa vào độ tan khác nhau của các
chất trong dung môi để tách. Dung môi: alcol, ether, dicloromethan, cloromethan,
ethylacetat...