HÓA H C L P THỌ Ậ Ể
I. CÁC CÔNG TH C BI U TH C U TRÚC KHÔNG GIAN C A PHÂN T Ứ Ể Ị Ấ Ủ Ử
1. Công th c t di n ứ ứ ệ
C u trúc phân t đ c mô t b ng m t hình t di n trong đó nguyên t C ấ ử ượ ả ằ ộ ứ ệ ử ở
tâm t di n và b n liên k t c ng hoá tr c a nguyên t C h ng v b n đ nhứ ệ ố ế ộ ị ủ ử ướ ề ố ỉ
c a t di n (nét th ng n m trên m t ph ng gi y; nét đ m phía tr c m tủ ứ ệ ườ ằ ặ ẳ ấ ậ ở ướ ặ
ph ng gi y, h ng v phía ng i quan sát và nét r i phía sau m t ph ngẳ ấ ướ ề ườ ờ ở ặ ẳ
gi y, xa ng i quan sát).ấ ở ườ
a
d
b
c
a
d
b
cba
d
c
hay
C«ng thøc tø diÖn
2. Công th c Fisher ứ
Ð bi u di n c u trúc l p th c a phân t trên không gian hai chi u, ng i taể ể ễ ấ ậ ể ủ ử ề ườ
dùng công th c Fisher, công th c này đ c hình thành b ng cách chi u côngứ ứ ượ ằ ế
th c l p th lên m t ph ng tuân theo các quy t c:ứ ậ ể ặ ẳ ắ
-Nguyên t C n m trên m t ph ng gi y.ử ằ ặ ẳ ấ
-Các liên k t c a nguyên t C h ng ra phía tr c m t ph ng gi y đ cế ủ ử ướ ướ ặ ẳ ấ ượ
x p n m ngang, các liên k t c a nguyên t C h ng ra phía sau m tế ằ ế ủ ử ướ ặ
ph ng gi y đ c x p th ng đ ng (thu ng là m ch cacbon chính c a phânẳ ấ ượ ế ẳ ứ ờ ạ ủ
t )ử
-Ð c phép quay phân t m t góc 180ượ ử ộ o, không đ c phép quay 90ượ o ho cặ
270o, không đ c phép thay đ i v trí c a hai nhóm th .ượ ổ ị ủ ế
d
b
c
a
a
d
b
cba
d
c
hay
C«ng thøc Fisher
C«ng thøc tø diÖn
d
ba
ba
c
C«ng thøc Fisher
d
ba
ba
c
C«ng thøc tø diÖn
3. Công th c ph i c nhứ ố ả
Công th c ph i c nh bi u di n s phân b các nhóm th hai trung tâmứ ố ả ể ễ ự ố ế ở
cacbon đã ch n, liên k t gi a hai nguyên t cacbon này h ng theo đ ngọ ế ữ ử ướ ườ
chéo t trái sang ph i và xa d n ng i quan sát.ừ ả ầ ườ
d
ba
ba
c
c
b
a
d
ba
c
a d
b
ba
C«ng thøc Fisher Phèi cnh che khuÊt Phèi cnh xen kÏ
4. Công th c Newmanứ
Công th c Newman đ c xây d ng d a trên công th c ph i c nh. Khi nhìnứ ượ ự ự ứ ố ả
phân t d c theo tr c liên k t cacbon-cacbon, các nguyên t cacbon che khu tử ọ ụ ế ử ấ
nhau. Nguyên t cacbon phía sau, b che khu t đ c bi u di n b ng m tử ở ị ấ ượ ể ễ ằ ộ
vòng tròn; nguyên t cacbon phía tr c không b che khu t bi u di n b ngử ướ ị ấ ể ễ ằ
d u ch m c a vòng tròn.ấ ấ ủ
c
b
a
d
ba
Phèi cnh che khuÊt
a
a
b
d
b
c
Newman
2
c
a d
b
ba
Phèi cnh xen kÏ
b
a d
b
c
a
Newman
II. Ð NG PHÂN L P TH Ồ Ậ Ể
Ð ng phân l p th là lo i đ ng phân gây ra do s phân b không gian khác nhauồ ậ ể ạ ồ ự ố
c a các nhóm th so v i m t ph ng c đ nh, m t tâm c đ nh hay m t liên k t củ ế ớ ộ ẳ ố ị ộ ố ị ộ ế ố
đ nhị. Ð ng phân l p th g m ba lo i là ồ ậ ể ồ ạ đ ng phân hình h cồ ọ (hay còn g i là ọđ ngồ
phân cis-trans), đ ng phân quang h cồ ọ và đ ng phân c u d ng.ồ ấ ạ
1. Ð NG PHÂN HÌNH H C Ồ Ọ
Ð ng phân hình h c là lo i đ ng phân l p th trong đó các ch t đ ng phân khácồ ọ ạ ồ ậ ể ấ ồ
nhau v v trí không gian c a các nhóm th so v i m t ph ng c đ nh ề ị ủ ế ớ ộ ẳ ố ị (th ng làườ
m t ph ng t oặ ẳ ạ ra b i liên k t ở ế π trong liên k t đôi ho c là m t ph ng vòng n uế ặ ặ ẳ ế
các ch t có c u t o vòng).ấ ấ ạ
Ng i ta s d ng các h th ng ti p đ u ng ườ ử ụ ệ ố ế ầ ữ cis-trans ho c Z-E đ g i tên cácặ ể ọ
đ ng phân hình h c. ồ ọ
H th ng kí hi u ệ ố ệ cis-trans áp d ng t t cho các đ ng phân hình h c có d ngụ ố ồ ọ ạ
abC=Cab ho c abC=Cac. Đ ng phân có các nhóm th gi ng nhau cùng m t phíaặ ồ ế ố ở ộ
so v i m t ph ng c đ nh thì đ c g i là d ng ớ ặ ẳ ố ị ượ ọ ạ cis- còn khác phía thì đ ng phânồ
đ c g i là d ng ượ ọ ạ trans-.
Khi các đ ng phân có d ng abC=Ccd thì s khác nhau gi a các đ ng phân ồ ạ ự ữ ồ cis- và
trans- không còn rõ ràng n a nên ng i ta dùng h th ng Z-E. Trong h th ng nàyữ ườ ệ ố ệ ố
các nhóm th l n (xét trên đ h n c p) cùng phía c a m t ph ng so sánh t oế ớ ộ ơ ấ ở ủ ặ ẳ ạ
thành c u hình Z (t ti ng Ð c Zusammen có nghĩa là cùng nhau) và các nhóm thấ ừ ế ứ ế
l n khác phía c a m t ph ng so sánh t o thành c u hình E (t ti ng Ð cớ ở ủ ặ ẳ ạ ấ ừ ế ứ
Entgegen có nghĩa là khác nhau), (nhóm th h n c p khi s đi n tích h t nhân Zế ơ ấ ố ệ ạ
c a nguyên t liên k t v i C* l n h n, khi Z c a nguyên t đ u tiên b ng nhauủ ử ế ớ ớ ơ ủ ử ầ ằ
thì xét ti p l p th 2, ... và m i liên k t đôi đ c coi b ng 2 liên k t đ n, liên k tế ớ ứ ỗ ế ượ ằ ế ơ ế
ba b ng 3 liên k t đ n)ằ ế ơ
3
a
b
a
b
d¹ng cis-
b
b
a
a
d¹ng trans-
c
b
a
d
d¹ng Z-
d
b
a
c
d¹ng E-
(a>b vµ c>d)
Ði u ki n đ m t phân t có đ ng phân hình h c là phân t đó ph i có ch a liênề ệ ể ộ ử ồ ọ ử ả ứ
k t đôi ho c có c u t o vòng (đi u ki n c n), đ ng th i hai nhóm th trên m iế ặ ấ ạ ề ệ ầ ồ ờ ế ỗ
cacbon c a liên k t đôi hay hai nhóm th trên ít nh t hai nguyên t cacbon c aủ ế ế ấ ử ủ
vòng ph i khác nhau (đi u ki n đ ). ả ề ệ ủ
Ví d các h p ch t nh buten-2 (CHụ ợ ấ ư 3-CH=CH-CH3) hay 1,2-dimetylxyclopropan
có xu t hi n các đ ng phân hình h c. ấ ệ ồ ọ
C C
CH
3
H
3
C
H H
cis-buten-2
C C
HH
3
C
HCH
3
trans-buten-2
H p ch t có ch a 2 liên k t đôi không liên ti p (tho mãn đi u ki n đ ) s t oợ ấ ứ ế ế ả ề ệ ủ ẽ ạ
đ c 4 đ ng phân hình h c. Tuy nhiên n u c u trúc phân t là đ i x ng, s đ ngượ ồ ọ ế ấ ử ố ứ ố ồ
phân hình h c s ít h n. ọ ẽ ơ
Ví d nh 1-clopentadien-1,3 (CHụ ư 3-CH=CH-CH=CH-Cl) có 4 đ ng phân hình h cồ ọ
C C
HH
H
3
C C
H H
C
Cl C C
HH
3
C
HC
HCl
C
H
cis,cis-1-clopentadien-1,3 trans,trans-1-clopentadien-1,3
4
C C
HH
3
C
HC
H H
C
Cl C C
HH
H
3
C C
HCl
C
H
trans,cis-1-clopentadien-1,3 cis,trans-1-clopentadien-1,3
Các h p ch t ch a s ch n liên đôi liên ti p (lo i allen) không có đ ng phân hìnhợ ấ ứ ố ẵ ế ạ ồ
h c vì các nhóm th không đ ng ph ng, còn các h p ch t có s l liên k t đôiọ ế ồ ẳ ợ ấ ố ẻ ế
liên ti p (và tho mãn đi u ki n đ ) thì có đ ng phân hình h c.ế ả ề ệ ủ ồ ọ
Đ i v i lo i h p ch t andoxim, xetoxim không đ i x ng, hidrazon, h p ch t azoố ớ ạ ợ ấ ố ứ ợ ấ
có liên k t C=N ho c N=N cũng có đ ng phân hình h c nh ng đ c kí hi u b ngế ặ ồ ọ ư ượ ệ ằ
h th ng ệ ố syn-anti.
C N
OHH
C
6
H
5
syn
C N
H
C
6
H
5
OH
anti
Các đ ng phân hình h c khác nhau v momen l ng c c, đ b n và m t s tínhồ ọ ề ưỡ ự ộ ề ộ ố
ch t v t lý hay hóa h c :ấ ậ ọ
Các đ ng phân ồtrans- th ng b n v ng h n so v i các đ ng phân ườ ề ữ ơ ớ ồ cis- do ở
đ ng phân ồtrans- kho ng cách gi a các nhóm th l n h n nên th năng t ngả ữ ế ớ ơ ế ươ
tác nh h n.ỏ ơ
Các đ ng phân ồtrans- th ng có nhi t đ nóng ch y cao h n so v i các đ ngườ ệ ộ ả ơ ớ ồ
phân cis- do đ ng phân ồtrans- có tính đ i x ng cao h n, m ng tinh th c aố ứ ơ ạ ể ủ
chúng x p x p đ c khít h n. Nhi t đ sôi c a các đ ng phân hình h c l iắ ế ặ ơ ệ ộ ủ ồ ọ ạ
không ph thu c vào c u hình c a chúng mà ph thu c vào momen l ng c cụ ộ ấ ủ ụ ộ ưỡ ự
phân t .ử
2. Ð NG PHÂN QUANG H CỒ Ọ
Ð ng phân quang h c là lo i đ ng phân l p th trong đó các ch t đ ng phânồ ọ ạ ồ ậ ể ấ ồ
khác nhau v v trí không gian c a các nhóm th so v i m t trung tâm b t đ i.ề ị ủ ế ớ ộ ấ ố
Khi trong phân t t n t i m t trung tâm b t đ i thì phân t đó và nh c a nó quaử ồ ạ ộ ấ ố ử ả ủ
m t g ng ph ng hoàn toàn không th th trùng khít lên nhau, ng i ta g i chúngộ ươ ẳ ể ể ườ ọ
là các đ ng phânồ đ i quang ốhay đ ng phân enan (enantiomer) .ồ
5