100 BAI TAP DAI CUONG HUU CO

Lời tựa
Trong tủ sách của KEM hiện nay (www.tapchikem.com), bạn có thể dễ
dàng tìm thấy hai bộ sách chính phục vụ cho việc tự học và bồi dưỡng
HSG Quốc gia là Hành trình Olympiad (2200 trang, thay thế cho bộ “Tự
học hóa”) và 55 Chuyên đề bồi dưỡng HSGQG (4400 trang). Cả hai bộ
sách này tuy đầy đủ về mặt kiến thức, nhưng tương đối khó để tiếp cận
– cả về nội dung lẫn giá thành – đặc biệt là với các độc giả mới chập
chững tìm hiểu về chương trình Hóa học phổ thơng chun. Đó là lí do
series TOP100 ra đời: nhằm mang tới những ấn phẩm với GIÁ THÀNH RẺ
và nội dung DỄ TIẾP CẬN hơn cho các độc giả của KEM.
Quyển sách trên tay bạn là ấn phẩm đầu tiên về chủ đề Hóa học Hữu
cơ, với nội dung chính được chia thành 4 phần:
-

Phần 1: Cấu trúc – Hoạt tính.
Phần 2: Hydrocarbon
Phần 3: Dẫn xuất halogen, oxygen và nitrogen.
Phần 4: Hợp chất carbonyl và dẫn xuất.

Với các phần 2-4, bài tập được biên soạn theo hướng ứng dụng các kiến
thức từ phần 1, kết hợp với một số yếu tố mới lạ để giúp học sinh củng
cố vững chắc hơn nền tảng kiến thức. Đối tượng sử dụng phù hợp là
những học sinh đã tìm hiểu qua chương trình Hóa hữu cơ chun hoặc
sinh viên ngành Hóa.
Hi vọng rằng đây sẽ là một tài liệu hữu ích cho quý độc giả.
Trân trọng!
Ban biên tập Tạp chí KEM

1

Danh mục bài tập
Cấu trúc – Hoạt tính ....................................................................... 5
1. Lai hóa – Độ hơn cấp ............................................................................................ 5
2. Cấu tạo và danh pháp ........................................................................................... 7
3. Danh pháp IUPAC ................................................................................................. 9
4. Danh pháp IUPAC ............................................................................................... 11
5. Đồng phân hình học ............................................................................................ 13
6. Đồng phân quang học ......................................................................................... 14
7. Đồng phân quang học ......................................................................................... 15
8. Hóa lập thể ......................................................................................................... 19
9. Cấu trúc và cấu dạng .......................................................................................... 23
10. Cấu dạng .......................................................................................................... 26
11. Cấu dạng .......................................................................................................... 28
12. Cấu dạng .......................................................................................................... 29
13. Những vấn đề về cấu dạng ................................................................................ 30
14. Sự quay trục ..................................................................................................... 31
15. Phân tích FMO .................................................................................................. 32
16. Tiểu phân trung gian ......................................................................................... 33
17. Cộng hưởng ...................................................................................................... 35
18. Cộng hưởng ...................................................................................................... 38
19. Tính thơm ......................................................................................................... 44
20. Tính thơm ......................................................................................................... 46
21. Tính thơm ......................................................................................................... 48
22. Ảnh hưởng của tính thơm .................................................................................. 50
23. COT và [COT]2- .................................................................................................. 52
24. Ảnh hưởng của tính thơm .................................................................................. 53
25. Cấu tạo và hoạt tính .......................................................................................... 54
26. Cộng hưởng ...................................................................................................... 56
27. Nhiệt độ nóng chảy ........................................................................................... 59

28. Tính tan ............................................................................................................ 61
29. Tính tan ............................................................................................................ 63
30. Ứng dụng của tính tan ....................................................................................... 66
31. Tính acid .......................................................................................................... 70
32. Tính acid .......................................................................................................... 71
33. So sánh tính base ............................................................................................. 78
34. Tính thơm và tính acid ....................................................................................... 82
35. Tính acid và base .............................................................................................. 83
36. Sự hỗ biến ........................................................................................................ 86
37. Cấu tạo và hoạt tính .......................................................................................... 88
38. Hóa lập thể của phản ứng .................................................................................. 91

Hydrocarbon ................................................................................92
1. Phản ứng thế gốc................................................................................................ 92
2. Điều chế alkene .................................................................................................. 95
3. Hydrogen hóa alkene .......................................................................................... 96
4. Phản ứng cộng electrophile ................................................................................. 98
5. Phản ứng cộng electrophile ............................................................................... 101

2


6. Quy tắc Markovnikov ......................................................................................... 105
7. Cộng electrophile .............................................................................................. 109
8. Cộng electrophile .............................................................................................. 110
9. Đề xuất cơ chế phản ứng ................................................................................... 111
10. Chuyển vị carbocation ..................................................................................... 113
11. Chuyển vị carbocation ...................................................................................... 115
12. Tổng hợp linalool ............................................................................................ 117
13. Chuyển vị carbocation ..................................................................................... 119

14. Hydrobor hóa alkene ....................................................................................... 120
15. Oxi hóa alkene ................................................................................................ 122
16. Phản ứng ozone phân và oxi hóa phân cắt ........................................................ 125
17. Phản ứng của epoxi ........................................................................................ 129
18. Chuyển hóa hữu cơ ......................................................................................... 130
19. Xác định hydrocarbon ..................................................................................... 131
20. Xác định hydrocarbon ..................................................................................... 132
21. Xác định hydrocarbon ..................................................................................... 133
22. Sơ đồ chuyển hóa ........................................................................................... 134
23. Alkyne ............................................................................................................ 137
24. Alkyne ............................................................................................................ 141
25. Tổng hợp cyclopropane ................................................................................... 146
26. Hệ liên hợp ..................................................................................................... 147
27. Phản ứng Diels-Alder....................................................................................... 151
28. Phản ứng Diels-Alder....................................................................................... 154
29. Phản ứng vịng hóa Diels-Alder ........................................................................ 156
30. Hiện tượng đồng phân lập thể của các hợp chất vòng ....................................... 158
31. Ảnh hưởng của tính thơm ................................................................................ 161
32. Cơ chế phản ứng ............................................................................................. 164

Dẫn xuất halogen, oxygen và nitrogen ............................................ 165
1. Tổng quan về phản ứng thế nucleophile ............................................................. 165
2. Tính nucleophile ............................................................................................... 169
3. Ảnh hưởng của dung môi .................................................................................. 172
4. Ảnh hưởng của nhóm rời đi ............................................................................... 174
5. Hóa lập thể ....................................................................................................... 177
6. Sản phẩm phản ứng thế .................................................................................... 178
7. Sản phẩm phản ứng thế .................................................................................... 183
8. Phản ứng thế nucleophile .................................................................................. 185
9. So sánh tốc độ phản ứng................................................................................... 186

10. So sánh tốc độ phản ứng ................................................................................. 187
11. Cơ chế phản ứng ............................................................................................. 189
12. Cơ chế phản ứng ............................................................................................. 193
13. Hóa lập thể của phản ứng thế .......................................................................... 196
14. Xác định hợp chất hữu cơ ................................................................................ 199
15. Chuyển hóa hữu cơ ......................................................................................... 200
16. Chuyển hóa hữu cơ ......................................................................................... 202
17. Ảnh hưởng của nhóm kề .................................................................................. 204
18. Cơ chế phản ứng ............................................................................................. 208

3


19. Cơ chế phản ứng ............................................................................................. 210
19A. Cơ chế phản ứng........................................................................................... 212
20. Cấu dạng và phản ứng tách ............................................................................. 213
21. Tổng hợp thyroxine ......................................................................................... 216
22. Tổng hợp amine .............................................................................................. 221
23. Xác định amine ............................................................................................... 224
24. Xác định amine ............................................................................................... 225

Hợp chất carbonyl ....................................................................... 226
1. Phản ứng của các aldehyde và ketone................................................................ 226
2. Các hợp chất carbonyl ở dạng chất phản ứng và sản phẩm.................................. 230
3. Nhận biết hợp chất hữu cơ ................................................................................ 232
3. Tổng hợp hữu cơ............................................................................................... 234
3A. Điều chế nhóm chức ester ............................................................................... 235
4. Các enol và enolate trong hóa hữu cơ ................................................................ 237
4A. Phản ứng ngưng tụ ......................................................................................... 241
5. Chuỗi chuyển hóa ............................................................................................. 242

6. Xác định hợp chất tự nhiên ................................................................................ 245
7. Ngưng tụ benzoin ............................................................................................. 248
8. Tổng hợp hữu cơ............................................................................................... 251
9. Tổng hợp hữu cơ............................................................................................... 254
10. Cơ chế phản ứng ............................................................................................. 257
11. Cơ chế phản ứng ............................................................................................. 259
12. Cơ chế phản ứng ............................................................................................. 262
13. Cơ chế phản ứng ............................................................................................. 265
14. Cơ chế phản ứng ............................................................................................. 268

4


Chương 1

Cấu trúc – Hoạt tính
1. Lai hóa – Độ hơn cấp
1) Trong phân tử 4-vinyl-3-methylhepta-1,2-diene-5-yne có bao nhiêu
nguyên tử carbon lai hóa sp?

2) Xác định trạng thái lai hóa của các nguyên tử khác-hydrogen trong các
cấu trúc dưới đây.

3) Hãy xác định nhóm thế nào có độ hơn cấp cao hơn trong số các nhóm
sau đây:

5


Hướng dẫn

1) Có 3 nguyên tử carbon lai hóa sp.

2)

Chú ý rằng với chất B thì nguyên tử O nên được xem là lai hóa sp2 hơn là sp3
bởi theo đó thì cặp electron chưa liên kết trong orbital p sẽ tham gia vào sự
cộng hưởng với liên kết đôi hiệu quả nhất.
3)

6


2. Cấu tạo và danh pháp
i) Gọi tên gọi hợp chất CH3CH2C (CH3 )2 CH(CH3 )2 theo danh pháp IUPAC:
(A) 3,3,5-Trimethylhexane.
(B) 2,2,5-Trimethylhexane.
(C) 2,4,4-Trimethylhexane.
(D) 1,1,3,3-Tetramethylpentane.
(E) Không phải các phương án trên.
ii) Cấu dạng nào sau đây là của 2-methylpentane?

iii) Có bốn đồng phân cấu tạo ứng với công thức phân tử C4H9Br. Tên gọi
nào dưới đây là của một trong bốn đồng phân đó:
i) 1-Bromo-2-methylpropane.
ii) 3-Bromobutane.
iii) 2-Bromo-2-methylbutane.
iv) 2-Bromo-1-methylpropane.
iv) Gọi tên gọi hợp chất (CH3 )2 CHCH(CH3 ) CH2CH = CH2 theo danh pháp
IUPAC:
(A) 4,5-Dimethylhex-1-ene.

(B) 4,5,5-Trimethylpent-1-ene.
(C) 2,2-Dimethylhex-5-ene.
(D) 4-Methyl-4-isopropylbut-1-ene.

7


Hướng dẫn
i) 2,4,4-trimethylhexane (C).
ii) Cấu dạng C.
iii) Có 4 đồng phân cấu tạo ứng với công thức phân tử C4H9Br:

Trong số các tên gọi đã cho ở trên, chỉ có 1-bromo-2-methylpropane (A) là
đúng. Phương án 3-bromobutane (B) sai vì phải là 2-… mới đúng. Phương án
2-bromo-2-methylbutane (C) sai vì tên gọi này ứng với cơng thức phân tử
C5H11Br. Cịn phương án 2-bromo-1-methylpropane (D) cũng khơng chính xác
vì chọn sai mạch dài nhất.
iv) Phương án (A).

8


3. Danh pháp IUPAC
Biểu diễn công thức cấu tạo của các hợp chất có tên gọi như sau:
a)
b)
c)
d)
e)
f)

g)
h)
i)
j)
k)
l)
m)
n)
o)
p)
q)
r)
s)
t)
u)
v)
w)

3-(iodomethyl)hexane
3-fluoro-2,3-dimethylpentane
5-(tert-butyl)-4-ethyl-2,3,4,7-tetramethyloctane
2-(allyloxy)prop-1-ene
1-cyclobutylcyclohept-1-ene
3,3,5-trimethylcyclohexan-1-one
5,6-dimethylhept-2-yne
1,2-dichlorocyclobutane
1-ethynyl-2-methylcyclopentane
3,4-dimethylocta-1,5-diyne
4-ethylheptan-3-ol
1-ethoxy-3-ethylheptane

3,4-dimethylocta-1,5-diyne
4-ethylheptan-3-ol
1-ethoxy-3-ethylheptane
2-ethylhexane-1,4-diol
3-isopropylhexan-2-ol
2-ethoxy-1,1-dimethylcyclopentane
2,2,2-tribromoacetaldehyde
3-hydroxypentanal
3,3,5,5-tetramethylheptan-4-one
(E)-3-chlorohexa-1,4-diene
(Z)-5-bromo-3-chlorohex-4-en-1-yne

9


Hướng dẫn

10


4. Danh pháp IUPAC
Gọi tên các hợp chất sau đây theo danh pháp IUPAC:

11


Hướng dẫn

12

5. Đồng phân hình học
i) Viết tất cả các cấu trúc của alkene có cơng thức C5H10 (bao gồm cả
các đồng phân lập thể). Gọi tên chúng theo danh pháp IUPAC.
ii) Cấu trúc nào sau đây là của (3E)-3,7-dimethylocta-1,3,6-triene?

iii) Xác định cấu hình các liên kết đơi của diene dưới đây:

(A) (2E,4E)
(B) (2Z,4Z)
(C) (2Z,4E)
(D) (2E,4Z)
Hướng dẫn
i)

ii) Cấu trúc D ứng với tên gọi (3E)-3,7-dimethylocta-1,3,6-triene.
iii) Cấu hình (2Z, 4Z) (B).

13


6. Đồng phân quang học
i) Liệu cis-4-tert-butylcyclohexan-1-ol hay trans-4-tert-butylcyclohexan-1-ol
có tính thủ tính?

ii) Hợp chất nào sau đây khơng có đồng phân quang học?

Hướng dẫn
i) Cả cis-4-tert-butylcyclohexan-1-ol lẫn trans-4-tert-butylcyclohexan-1-ol
đều không phải hợp chất thủ tính bởi phân tử của chúng đều có mặt phẳng

đối xứng.
ii) Chất C khơng có đồng phân quang học.

14


7. Đồng phân quang học
i) Vẽ công thức chiếu Fischer cho (S) và (R)-2-iodobutane.
ii) Xác định cấu hình tâm thủ tính của các phân tử sau:

iii) Vẽ cơng thức chiếu Fischer cho (2R, 3S)-2-bromo-3-chlorobutane và (2S,
3R)-2-bromo-3-chlorobutane, sắp xếp mạch carbon theo một đường
thẳng. Dựa vào các tính chất vật lí (nhiệt độ sơi, nhiệt độ nóng chảy), liệu
thể tách hỗn hợp đẳng mol của (2R,3S)-2-bromo-3-chlorobutane và
(2S,3R)-2-bromo-3-chlorobutane thành các hợp chất riêng biệt hay
khơng? Nếu có thì nên sử dụng kĩ thuật nào? Nếu khơng, hãy giải thích
ngun nhân.
iv) Với mỗi cặp hợp chất sau, hãy chỉ ra mối quan hệ giữa chúng là đối
quang, xuyên lập thể phân (đồng phân dia), đồng phân cấu tạo hay cùng
là một chất?

15


v) Với mỗi cặp hợp chất sau, hãy chỉ ra mối quan hệ giữa chúng là: đồng
phân cấu tạo, xuyên lập thể phân, đối quang hay không phải các mối liên
hệ kể trên?

vi) Vẽ các đồng phân R và S của hợp chất dưới đây:

vii) Vẽ tất cả các đồng phân lập thể có thể có của hợp chất sau. Chỉ ra các
cặp đối quang và xuyên lập thể phân.

Hướng dẫn
i)

ii)

16


iii)

Các chất này là đối quang của nhau, nên chúng có cùng các tính chất vật lí
như nhiệt độ sơi hay nhiệt độ nóng chảy. Sự khác biệt chỉ liên quan đến sự
quay mặt phẳng ánh sáng phân cực. Do đó, khơng thể tách riêng chúng nếu
chỉ dựa vào các tính chất vật lí.
iv) A và B là cùng một chất, C và D là các xuyên lập thể phân, E và F là các
xuyên lập thể phân, G và H là các đối quang, I và J là các đối quang, K và L
là các đối quang, M và N là đồng phân cấu tạo.
v) a) Xuyên lập thể phân; b) Giống nhau; c) Đối quang; d) Xuyên lập thể phân.
vi)

Cách vẽ khác, cũng được chấp nhận:

17


vii)

18


8. Hóa lập thể
1) Methylphenidate (tên thương mại: Ritalin) được dùng trong điều trị
chứng rối loạn tăng động giảm chú ý (ADHD). Ritalin là hỗn hợp của các
đồng phân R,R và S,S mặc dù chỉ có đồng phân R,R là có hoạt tính điều
trị ADHD. (Đối quang tinh khiết R,R, gọi là dexmethylphenidate, hiện nay
được bán với tên thương mại Focalin.) Vẽ cấu trúc các đồng phân R,R và
S,S của methylphenidate.
2) Artemisinin và mefloquine được sử dụng rộng rãi trong điều trị sốt rét.
Hãy chỉ ra các tâm bất đối trong hai chất này và xác định cấu hình tuyệt
đối của chúng (*) theo R/S. Chỉ rõ trạng thái lai hóa của các nguyên tử
N trong mefloquine và cho biết nguyên tử nào bị proton hóa trong phản
ứng của mefloquine với HCl.

3) Saquinavir (tên thương mại Invirase) thuộc nhóm thuốc ức chế protease,
được sử dụng để điều trị HIV (virus gây suy giảm miễn dịch ở người).
Hãy chỉ ra các tâm bất đối trong Saquinavir và xác định cấu hình tuyệt
đối của chúng (*) theo R/S.

19


4) Vẽ đối quang của những hợp chất sau:

20


Hướng dẫn

1)

2)

Phản ứng của mefloquine với HCl:

21


3)

4)

22


9. Cấu trúc và cấu dạng
1) Vẽ cấu dạng bền của các hợp chất sau đây:

2) Người ta tìm thấy được một số gốc tự do A và B có cấu trúc như hình
dưới. Cho biết cấu trúc hình học của nguyên tử cacbon trung tâm trong
hai gốc này và giải thích tại sao nó có dạng hình học đó.

3) Trong cả ba trường hợp dưới đây, cấu dạng bên phải đều ưu thế hơn cấu
dạng bên trái:

3) Khi khảo sát hợp chất sau thì thấy rằng với nhóm OH nằm ở vị trí biên
(equatorial) thể hiện tính acid cao hơn so với lúc nhóm OH nằm ở vị trí
trục (axial). Hãy giải thích nguyên nhân.

4) Xét cân bằng cấu dạng của hai ketone dưới đây. Trong dung mơi DMSO
thì cấu dạng A là cấu dạng ưu thế (100%), còn nếu sử dụng dung môi là
23


isooctane thì cấu dạng B lại là cấu dạng chủ yếu (22% A và 78% B). Giải
thích lý do.

Hướng dẫn
1)

2) Do khơng thể đạt được cấu trúc phẳng vì sự cứng nhắc của vòng nên cả
hai gốc tự do A và B đều có dạng hình tháp với ngun tử cacbon trung tâm
lai hóa sp3
3)
-

Ở cân bằng đầu tiên cấu dạng bên trái chịu sức căng 1,3-allyl bất lợi:

-

Ở cân bằng thứ hai liên kết hydrogen tạo thành sẽ làm ổn định cấu
dạng bên phải:

-

Ở cân bằng thứ ba cấu dạng bên trái chịu tương tác bất lợi giữa các
nhóm methyl và hydrogen:

24