Hóa học lập thể - Võ Thị Thu Hằng pptx

TRNG I HC S PHM TP. H CHÍ MINH
( KHOA HÓA )

HÓA HC LP TH





VÕ TH THU HNG






TP. H CHÍ MINH-2002

MC LC

Phn A: Lý thuyt
Chng 1: Khái nim c bn 5
Chng 2: ng phân quang hc 17
Chng 3: ng phân hình hc 38
Chng 4: ng phân cu trng ca hp chât không vòng
50
Chng 5: Cu trng ca hp cht vòng no 62
Chng 6: Hóa lp th ca d t và Polymer 92
Chng 7: Hóa lp th đng 113
Phn B Bài tp
ng phân quang hc 128

ng phân hình hc 132
ng phân cu trng 135
Phn ng th S
N
138
Phn ng tách 141
Phn ng cng 144
Tài liu tham kho 148





LI NÓI U

Hoá hc lp th (Stereochemistry) là mt khoa hc
nghiên cu v cu trúc không gian ca vt cht và nh
hng ca cu trúc này đn tính cht ca chúng.
Hoá hc lp th c đin ch chú trng đn các đng phân
lp th  trng thái tnh nh đng phân hình hc, đng phân
quang hc. Nhng gn đây do s phát trin ca h
c thuyt
v cu trng (conformation) và phân gii cu trng
(confornational analysis); v s tng hp đnh hng lp th
trong các phn ng hoá hc; v quy tc bo toàn tính đi
xng ca các orbital Cùng vi s xut hin các phng
pháp vt lý nh quang ph t ngoi, quang ph cng hng
t ht nhân, nhiu x tia X, nhiu x electron Các nghiên
cu v hóa hc l
p th đã cho ta nhiu hiu bit mi v s

ph thuc ca các tính cht và nhng đc tính tinh vi v s
phân b không gian ca các nguyên t trong phân t, trong
vic gii thích c ch phn ng và đc bit hóa lp th còn
gii thích đc hot tính sinh lý khác nhau ca các đng
phân lp th.
Hóa hc lp th đng nghiên cu nhng chuyn hóa cht
khác nhau ca các đ
ng phân lp th gây nên bi các đc
đim cu trúc không gian ca chúng nh hin tng racemic
hóa trong phn ng th SN1, SR, SE, s nghch chuyn cu
hình trong phn ng th SN2, s lu tr cu hình trong phn
th SNi, epimer hóa trong phn ng cng AN vào hp cht
carbonyl
Nhiu công trình nghiên cu v hóa hc lp th đc
đánh giá cao, mt s đc trao gii Nobel v hóa hc, phn

nh vai trò tm c ca môn hc này.
Vi tính cht quan trng ca hóa hc lp th, mt lnh
vc không th thiu đc đi vi hóa hc hin đi, nên s ra
đi quyn sách này hy vng giúp các sinh viên chuyên hóa
b sung kin thc và h tr cho quá trình hc tp và nghiên
cu ca mình.
Do kh nng còn nhiu hn ch nên chc chn không th
tránh nhng thiu sót. Rt mong nhn đc các ý kin đóng
góp chân thành ca quý đng nghip và bn đc đ sách
đc hoàn chnh hn trong nhng ln tái bn sau.

Tác gi
PHN A

LÝ THUYT

Chng 1:KHÁI NIM C BN

V HÓA HC LP TH
1. 1
1.1. Phm vi nghiên cu ca hóa hc lp th
1.2. Lc s
1.2.1. c tính ca hp cht trin quang
1.2.2. Thuyt carbon t din
1.2.3. ng phân hình hc
1.2.4. ng phân quang hc
1.2.5. ng phân cu trng (đng phân quay)
1.3. Cách biu din nguyên t carbon t din.
1.3.1. Công thc chiu hp cht có mt nguyên t C
1.3.2. Công thc chiu hp cht có hai nguyên t C
1.3.2.1. Công thc tam th nguyên
1.3.2.2. Công thc phi cnh
1.3.2.3. Công thc Newman
1.3.2.4. Công thc Fischer
1.4. Cu hình tng đi và cu hình tuyt đi
1.5. Danh pháp cu hình
1.5.1. Danh pháp D,L
1.5.2. Danh pháp R,S
1.5.3. Danh pháp E,Z

1.1. PHM VI NGHIÊN CU CA HÓA HC LP TH
Công thc phng không th mô t đy đ các dng ca phân
t. S kho sát v các khía cnh kin trúc ca phân t trong không
gian tam th nguyên rt cn thit. ó là phm vi nghiên cu ca
Hóa lp th.
Mun hiu rõ hot tính ca mt hp cht hu c, trc ht
ngi ta phi bit cách cu to ca nó và k đó là xác đnh cu
hình ca phân t.
¬ Cu to ca phân t là trt t sp xp các ni các
nguyên t trong phân t.
¬ Cu hình ca phân t là cách sp xp trong không gian
ca nhng nguyên t (hay nhóm nguyên t) quanh tâm carbon đi
xng.
¬ Cu trng u đãi ca hp cht xác đnh bi nh hng
các nguyên t hoc các nhóm nguyên t gn nhau (tng tác
không ni).
Kt qu ca ni cng hóa tr đnh hng là s to
thành đng phân lp th gm có đng phân hình hc và đng
phân quang hc.
Hóa hc lp th c đin ch chú trng đn các phân t
 trng thái tnh liên h đn các đng phân lp th. Hin nay,
hóa hc lp th đã tr thành mt trong nhng đ tài quan
trng nht trong hóa h
c hu c lý thuyt. Hóa hc lp th
đng kho sát s tng quan không gian gia các nguyên t
và các nhóm nguyên t chu phn ng, cùng nh hng ca
s sp xp đó trên cân bng hóa hc và vn tc phn ng.

1.2. LC S
1.2.1. c tính ca hp cht trin quang
Nm 1811, Arago đã phát hin đu tiên kh nng quay mt
phng ánh sáng phân cc gi là tính quang hot. Nm 1813, Biot
tìm thy kh nng quay mt phng ánh sáng phân cc  tinh th
thch anh. Nm 1815, Biot tìm thy s quay tng t xy ra vi
mt s cht lng thiên nhiên: tinh du thông và dung dch ca mt
s cht rn (nh camphor). S khác bit quan trng gia hai d
kin thc nghim va k đã đc Biot gii thích nh sau:
OHH
HOH
COOH
COOH
HOH
OHH
COOH
COOH
OHH
OHH
COOH
COOH
(+)
(-)
Acid (+ -) tartric
Acid meso-tartric
- Kh nng quay mt phng ca ánh sáng phân cc ca
thch anh liên quan vi c cu đc bit ca tinh th (vì nó mt hn
khi tinh th đc nu chy).
- Còn tính quang hot ca hp cht hu c phi đc liên

kt vi tính cht ca nhiu phân t riêng bit (vì hin tng này
đã đc quan sát  trng thái lng và trng thái khí cng nh
trng thái dung dch).
Nm 1821, Herschel chng minh rng mt dng ca tinh th
thch anh làm quay mt phng ca ánh sáng phân cc theo chiu
quay kim đng h, còn dng đi quang (ng vi nh ca dng đu
trong gng phng) quay mt phng phân cc theo chiu ngc
li. Nh vy nng sut quang hot liên quan mt thit vi tính bt
đi xng ca tinh th.
Sau nhiu nm (1848 – 1853) kho sát tính quang hot ca hai
acid trích t cn ru nho, Pasteur xác nhn s hin hu ca hai
acid tartric: mt acid hu trin: quay mt phng ca ánh sáng
phân cc v bên phi (acid (+) tartric) và mt acid không quang
hot (tiêu trin): không quay mt phng ca ánh sáng phân cc
(acid (±) tartric). Ngoài ra, Pasteur đã thành công trong vic tách
hai acid tiêu trin thành acid (+): hu trin và acid (-): t trin
(quay mt phng ca ánh sáng phân cc v bên trái). Hai acid này
gi là hai đng phân đi quang (hai đng phân đi hình). Theo
Pasteur, tính quang hot không phi do tính bt đi xng ca tinh
th mà tht ra liên quan vi tính bt đi xng ca chính các phân
t acid tartric quang hot. Sau đó, Pasteur còn tìm thy mt acid
tiêu trin khác gi là acid meso-tartric. ây là mt acid đi xng
nên không quay mt phng ca ánh sáng phân cc.

Công thc Fischer ca các acid tartric:

Acid (±) tartric gm mt s bng nhau phân t đi quang (có
cu hình ngc nhau) không có tính quang hot vì lý do bù tr
ngoi phân t, nhng tách hai đc thành acid (+) tartric và acid
(-) tartric. Acid Meso-tartric không quang hot vì kh nng quay
phi ca mt nguyên t carbon bt đi bù hoàn toàn cho nguyên
t carbon quay trái nên acid meso-tartric còn đc coi nh mt
dng không quang hot bù tr ni phân t.
1.2.2. Thuyt carbon t din
Nm 1858, Kekule chng minh rng trong các hp cht hu
c, nguyên t carbon có hóa tr 4, ngha là có khuynh hng to
ni vi bn nguyên t hoc bn nhóm. Khái nim này rt quan
trng và đã giúp các nhà hóa hc lúc by gi gii thích s tng
quan gia tính quang hot và tính bt đi xng phân t.
Nm 1874, Le Bel và Van’t Hoff nhn thy đng thi và đc
lp vi nhau rng tính bt đi xng phân t đc to ra khi bn
nhóm khác nhau ni vi mt carbon không phng. Chính Van’t
Hoff đã đ ngh s sp xp t din ca bn hóa tr ca nguyên t
carbon, ngha là bn hóa tr này hng v bn đnh ca mt t
din vi nguyên t carbon  tâm ca nó.
Nguyên t C t din liên kt vi bn nguyên t (hay nhóm
nguyên t) khác nhau gi là nguyên t bt đi xng. Hu qu là
hai s sp xp khác nhau có th tn ti nh vt và nh trong
gng phng, không chng lên nhau đc.

Thí d: Acid lactic có hai đng phân quang hc:

Acid (+) lactic Acid (–) lactic
Nu mt nguyên t carbon ni vi hai (hay nhiu hn) nguyên
t hoc nhóm nguyên t thì vt và nh s chng lên nhau đc và
tính quang hot mt hn.
COOH
HO
CH
3
H
COOH
OH
CH
3
H
a
b
b
b
b
a
a
a
cis
trans

Nm 1913, Bragg đã chng minh đc s phân b t din ca
nguyên t Carbon bi nhiu x tia X ca kim cng. Nhng
phng pháp vt lý khác nh nhiu x đin t và ph nghim
cng xác nhn đ ngh ca Van’t Hoff.
1.2.3. ng phân hình hc
T nm 1875, Van’t Hoff đã đ ngh biu din ni đôi trong
etylen th abC=Cab bng mô hình hai t din chung nhau mt
cnh nh sau:






Xét v mt hình hc thì bn nhóm th nm trên mt mt
phng. Do đó, s quay quanh ni đôi là không còn na và s phân
b ca nhóm th ging nhau có th  cùng phía hoc khác phía
ca mt phng cha ni đôi.






(a
≠
b)

Nm 1838, Liebig xác đnh đc s tn ti ca hai acid:
maleic và fumaric là đng phân ca nhau.

Mãi đn nm 1887, Wislicenus mi chng minh rng đng
phân thc s do s hin din ca mt ni đôi trong phân t. ng
phân hình hc không có nh hng trên ánh sáng phân cc phng,
vì các phân t có ni đôi không bt đi xng, ngoi tr trng
hp mt nhóm gn trên ni đôi có mt nguyên t Carbon bt đi
xng.
a
b
a
b
b
a
a
b
cis
trans
HOOC
H H
H
H
COOH
COOH
HOOC
acid maleic
acid furamic

ng phân hình hc thng liên quan vi các hp cht có ni
đôi Carbon - Carbon, hoc Carbon - Nit, hoc Nit-Nit.
Ngoài ra, các hp cht cicloankan (vòng no) cng có th có
đng phân hình hc. ng phân hình hc dng này thng liên
quan vi đng phân quang hc.
Thí d: 1,2 – dimetylciclopropan có các đng phân:






1.2.4. ng phân quang hc (xem chng 2)
1.2.5. ng phân cu trng (cu dng, quay)
Nm 1885, Baeyer đ xut thuyt cng cho các hp
cht vòng no. Theo Baeyer, các cicloankan có cu to là
nhng đa din đu và phng, sc cng góc trong vòng gim
dn t ciclopropan đn ciclopentan, ri gia tng vi các vòng
ln hn. Thuyt Baeyer gii thích s tn ti các vòng nm,
sáu cnh vi s khim din ca các vòng nh và ln hn lúc
by gi.
Nm 1890, Sasche các vòng có th ghnh đ đáp ng điu
kin góc t din và tn ti di cu trng không phng và không
cng. Sasche d đoán ciclohexan tn ti di hai dng gh và tàu,
tuy nhiên nhng c gng đu tiên đ cô lp hai dng này đu tht
bi.



n nm 1911, Mohr gii thích hai dng gh và tàu ca

ciclohexan bin đi ln nhau d dàng. Mohr cng tiên đoán s tn
ti ca decalin di hai dng cis và trans không cng, hai dng
này đc Huckel cô lp vào nm 1925.

C H
3
H
C H
3
H
H
CH
3
CH
3
H
C H
3
H
H
CH
3
(Meso)
CAËP ÑOÁI QUANG
* *
*
*
*
Trans
Cis

H
H
H
H
HH
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
1.3. CÁCH BIU DIN NGUYÊN T CARBON T DIN
1.3.1. Biu din phân t cha mt nguyên t C
 biu din công thc tam th nguyên ca phân t
trên mt phng giy, ngi ta dùng mt vòng tròn đ tng
trng cho nguyên t Carbon nm trong mt phng, các ni 
trên mt phng xut phát t mt đim trong vòng (đm nét)
và các ni  di mt phng xut phát t mt đim trên vòng
tròn (chm nét).  đn gin có th không v vòng tròn.

Công thc chiu Fischer ca Metan





1.3.2. Biu din phân t cha hai nguyên t C
- Công thc tam th nguyên ca Etan





- Công thc phi cnh: nhìn theo trc C – C





H
CAÙCH BIEÅU DIEÃN PHAÂN TÖÛ METAN
HH
H

H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
HH
H
HH
HH
H
H
H
H
H
H
H
- Công thc chiu Newman: trc C – C đ vuông góc
vi mt phng chiu, nguyên t C gn nht đc biu din bng
vòng tròn, các liên kt vi C này xut phát t tâm vòng tròn.

- Công thc chiu Fischer: mch chính ca phân t
hng theo chiu thng đng, các liên kt hai bên là nhng liên
kt hng v phía trên mt phng, các liên kt đu trên và đu
di là nhng liên kt hng v phía di mt phng.





1.4. CU HÌNH TUYT I VÀ CU HÌNH TNG I
- Cu hình tuyt đi: là cu hình thc s ca phân t
trong không gian. Danh t hu trin (quay phi) và t trin (quay
trái) cho bit chiu quay ca mt phng ánh sáng phân cc b tác
đng bi cht hu c. ây là kt qu có t thc nghim, ngi ta
không th tiên đoán dng nào trong hai dng đi quang ng vi
dng t trin hay hu trin.
- Cu hình tng đi: Trc nm 1951, ngi ta
không có phng pháp nào đ xác đnh cu hình dng hu trin
hay t trin ca hai dng đi quang. Tuy nhiên, ngi ta có th
xác đnh cu hình ca các cht quang hot đi vi nhau và đi vi
hp cht mu có cu hình đã bit. Cu hình này gi là cu hình
tng đi.
1.5. DANH PHÁP CU HÌNH
1.1.1. Danh pháp D,L
Hp cht đc chn làm mu là gliceraldehid:
- Cu hình ca dng hu trin đc Fischer qui đnh là
D (+) gliceraldehid.
OH
H
CH

2
OH
CHO
H
OH
CH
2
OH
CHO
OHH
CH
2
OH
COOH
*
OHH
CH
2
OH
CHO
*
HgO
Acid D-(+)-gliceric Acid D-(-)-gliceric
OHH
CH
3
COOH
*
OHH
CH

2
Br
COOH
*
Zn/HCl
A
cid D-
(
-
)
-3-bromo-2-hidroxipropanoic
A
cid D-
(
-
)
-lacti
c
OHH
HOH
OHH
OHH
CH
2
OH
CHO
D (+) glucoz
- Cu hình ca dng t trin đc gi là L (-)
gliceraldehid.

D-(+)-gliceraldehid L-(-)-gliceraldehid
Kí hiu: D, L là cu hình tuyt đi
Du (+) hay (-) liên h đn chiu quay

Qui tc Fischer đc chp nhn mt cách rng rãi và các hp
cht có cu hình liên quan đn D (+) gliceraldehid đi vi chiu
hng ca –H và –OH gi là đng phân D, dù chúng là hu trin
hay t trin.
Thí d:
PBr
3










Trong s tng quan gia andehid D (+) gliceric vi acid D (-
) gliceric không có phn ng nào làm thay đi cách sp xp bn
liên kt vi nguyên t Carbon bt đi xng. Vì th các hp cht
đu có cu hình D.
Nu phân t có nhiu nguyên t Carbon bt đi xng, cu

hình ca mt tâm thng đc liên kt trc tip hoc gián tip vi
gliceraldehid, còn cu hình ca các tâm khác đc xác đnh đi
vi tâm th nht.
Thí d: glucoz trong thiên nhiên có công thc:




HNH
2
CH
2
OH
COOH
NH
2
OHH
CH
3
H
COOH
HOH
OHH
CH
2
OH
CHO
L (-) Treonin
D (-) Treonin
OHH

HOH
COOH
COOH
Theo qui c dùng cho hp cht đng, cu hình chung ca
mt phân t đc xác đnh bi cu hình ca nguyên t Carbon bt
đi xng mang ch s cao nht vi gliceraldehid (Carbon s 5
trong glucoz).
¬ i vi ( - Aminoacid hp cht mu là L (-) Serin




Cu hình ca các ( - Aminoacid có nhiu nguyên t Carbon
bt đi xng đc xác đnh bi Carbon bt đi xng có ch s
thp nht (nguyên t Carbon ( đi vi nhóm –COOH).





So sánh trt t: liên kt ca Treonin và Treoz có s ging
nhau, Treoz có cu hình D theo qui c hp cht đng, cu hình
L theo qui c hp cht aminoacid.
S kin này đa đn mt s nhm ln quan trng trong vic
xác đnh cu hình các hp cht khác đng và ( - aminoacid.
 gii quyt vn đ này, ngi ta dùng ch g (gliceraldehid)
đ biu th qui c đng, và ch s (Serin) đ biu th qui c
aminoacid.

Acid Ds (+) tartric

Acid Lg (+) tartric



1.5.2. Danh pháp R,S

D (+) gliceraldehid và D (-) gliceraldehid có cu hình ging
ht nhau nhng quay mt phng ánh sáng phân cc theo hai chiu
ngc nhau. Nh vy, không có mt h thc nào rõ rt gia cu
hình ca mt hp cht và du chiu quay ca nó. Mt khác, du
chiu quay ca mt vài hp cht thay đi theo nhit đ, nng đ,
dung môi, tính acid ca dung dch hay mui trung hòa.
Mt danh pháp có h thng đ biu th cu hình là cn thit.
H thng Cahn – Ingold Prelog (1956) dùng ch: R (rictus: phi)
và S (sinister: trái) đ xác đnh cu hình ca các nguyên t bt đi
xng C*abcd.
- Xét th t u tiên ca các nhóm (theo qui tc th t u
tiên) a > b > c > d.
- Nhìn cách sp xp t din các nhóm a,b, c t phía xa nht
đi vi nhóm u tiên thp nht d:
o Nu th t a, b, c theo chiu kim đng h thì cu hình
ca C* là R.
o Nu th t a, b, c ngc chiu kim đng h thì cu
hình ca C* là S





Cu hình R Cu hình S

1.5.3. Danh pháp E,Z
i vi các anken mang các nhóm th khác nhau




Xét theo qui tc th t u tiên: a>b; c>d
- E khi a, c  v trí trans đi vi nhau
- Z khi a, c  v trí cis đi vi nhau
¬ Qui tc th t u tiên
1. Các nhóm u tiên đc sp xp theo th t gim dn s
đin tích ht nhân nguyên t ca nguyên t liên kt trc tip vi
C*
Thí d -I > -Br > -Cl > -F
-SO
3
H > -OH > -NH
2
> -CH
3

2. Nu hai nguyên t gn trên C* ging nhau thì xét
nguyên t liên kt trc tip vi nguyên t đó. Nu vn không
chn đc u tiên thì xét tip nguyên t th ba…
Thí d: -CR3 > -CHR2 > -CH2R > -CH3
a
b
c

d
d
a
b
c
d
a
b
c
CH
C
C
O
O
H
C
N
N
N
OHH
CH
3
COOH
OHCH
3
CH
2
Br
CH
2

OH
(R)
(S)
-NR
2
> -NHR > -NH
2

3. Mt nguyên t liên kt đôi hay ba tng đng vi hai
ni đn hoc ba ni đn vi nguyên t đó (ch có mt liên kt
tht, liên kt còn li gi đnh có u tiên thp hn).
Thí d: -CH=CH- tng đng vi

-CHO tng đng vi

-C(N tng đng vi

4. ng v có khi lng ln hn đc sp xp trc:
T > D > H
5. Cu hình cis u tiên hn trans; R u tiên hn S
Thí d:








¬ Trong công thc Fischer, đ xác đnh cu hình (R,S) ta có

th:
- i v trí ca hai nhóm gn trên mt nguyên t C* dn
đn dng đi quang.
- Và s trao đi ln th hai hoàn li dng đu. Sau khi đi
liên tip hai ln các nhóm th ti mt nguyên t C* sao
cho nhóm có u tiên thp nht xung di, ri xét chiu
quay ca ba nhóm còn li.







3
N
2
H
C OH
C
3
NH
C OH
HH
C
O
H
2
H
O

( R )
OHH
OHH
C O OH
C O OH
OH
OH
H
H
COOH
COOH
( R )
( S )
CH
3
CH
2
-CH
3
H
C H
3
CH
2
O H
CH
2
B r F
CH
3

( E )
(
Z )
Chng 2: NG PHÂN QUANG HC
2. 1
2.1. Ánh sáng phân cc và tính cht ca nó
2.2. Nhng cht quang hot
2.3. Phân cc k
2.4. Hp cht quang hot có hai hay nhiu Carbon bt đi khác
nhau
2.5. Hp cht quang hot có hai hay nhiu Carbon bt đi ging
nhau
2.6. Hp cht quang hot không có Carbon bt đi
2.6.1. Tính bt đi xng ca phân t
̇ Trung tâm không trùng vt – nh
̇ Tính quang hot do có trc không trùng vt – nh
̇ Tính quang hot do có mt phng không trùng vt – nh
2.6.2. Tính đc thù lp th ca các quá trình hóa sinh
2.7. Bin th RACEMIC (dng tiêu trin)
2.7.1. Bn cht ca bin th Racemic
2.7.2. S to thành bin th Racemic
2.7.2.1. Phng pháp trn ln
2.7.2.2. Phng pháp tng hp
2.7.2.3. Phng pháp Racemic hóa
2.7.3. Tính cht ca bin th Racemic
2.7.3.1. Hn h
p Racemic
2.7.3.2. Hp cht Racemic
2.7.3.3. Dung dch Racemic rn
2.7.4. S tách riêng bin th Racemic thành các đi quang

2.7.4.1. Phng pháp nht riêng và “kt tinh t phát”
2.7.4.2. Phng pháp hóa hc
2.7.4.3. Phng pháp to phc phân t
2.7.4.4. Phng pháp sc ký

( 1 )
( 3 )
(
4
(2)
2.1. ÁNH SÁNG PHÂN CC VÀ TÍNH CHT
Theo thuyt đin t ca ánh sáng thì ánh sáng t nhiên (ánh
sáng thng) gm nhiu sóng đin t, có vect đin hng theo
tt c các hng trong không gian và vuông góc vi phng
truyn sóng.








Hình 1 – S đ dao đng ca ánh sáng thng và ánh
sáng phân cc
(1) Ánh sáng đn sc (2) Lng kính Nicol
(3) Ánh sáng phân cc (4) Mt phng phân cc
Nu cho tia ánh sáng t nhiên qua kính lc màu đ to ánh
sáng đn sc (có đ dài sóng ging nhau, cng dao đng trong
nhng mt phng thng góc vi phng truyn sóng). Cho chùm

tia đn sc đi qua lng kính Nicol và do s b trí nht đnh ca
kính này thì ch có tia sáng phân cc phng đi qua, tia sáng này
ch dao đng trong mt mt phng thng góc vi phng truyn
gi là ánh sáng phân cc phng.

2.2. CHT QUANG HOT
Nm 1813, nhà vt lý hc ngi Pháp Biot khi nghiên cu s
tng tác ca ánh sáng phân cc vi cht đã phát hin trong thiên
nhiên tn ti hai dng tinh th thch anh: mt dng làm quay mt
phng ca ánh sáng phân cc phng sang phi và dng kia làm
quay sang trái. Tng t, mt s hp cht khác: HgS, NaCl,
ZnSO4… cng có đc tính trên.
n nm 1815, Biot li phát hin đc rng mt s cht hu
c: đng, du thông, campho, acid tartric… cng làm quay mt
phng dao đng ca ánh sáng phân cc phng và khi  trong dung
dch hay  trng thái lng chúng vn gi đc tính này.
Do đó, tính quang hot không phi do cu trúc tinh th mà do
cu trúc ca nhng phân t riêng bit. Nh vy, tính cht làm
100α
l.c
quay mt phng ca ánh sáng phân cc đc gi là tính quang
hot và cht tng ng đc gi là cht quang hot.

2.3. PHÂN CC K
Phân cc k là dng c dùng đ đo đ quay cc ca các cht
quang hot.
Phân cc k gm các b phn chính sau:
- Lng kính Nicol c đnh dùng làm kính phân
cc đ chuyn ánh sáng đn sc chiu vào nó thành ánh sáng
phân cc.

- Lng kính Nicol th hai dùng làm kính phân
tích, lng kính này quay đc, góc quay có th tính theo
thang chia đ.







(1) Ngun sáng (5) Mt phng b quay
(2) Lng kính Nicol (6) Thang chia đ
(3) Ánh sáng phân cc (7) Lng kính Nicol phân tích
(4) ng đng cht kho sát (8) Th kính

Lng kính Nicol phân tích phi đc b trí sao cho khi nó  v
trí s không thì các trc ca nhng tinh th ca hai lng kính song
song nhau. Khi đó, ánh sáng phân cc đc sinh ra bi lng kính
th nht d dàng đi qua lng kính th hai. Nh vy kính phân tích
dùng đ xác đnh xem mt phng phân cc b quay đi mt góc bao
nhiêu đ di nh hng ca cht kho sát. t ng đng cht
lng tinh khit hoc dung dch cht kho sát gia kính phân tích
và kính phân cc.
 quay cc riêng ca cht quang hot:


t

[α] =

λ


(1)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)

(2)

α
l.d
α . V
l.a

t
[α]
λ
. M
100

( : góc quay đo đc trên máy (tính bng đ)
t : nhit đ khi đo (0C)
( : đ dài sóng ca ánh sáng s dng
ca Hg ( = 546 nm
ca Na ( = 589 nm

l : chiu dài ca ng đng cht kho sát (dm)
c : s gam cht có trong 100 ml dung dch
¬ i vi cht lng tinh khit:

t

[α] =


λ


Thc t, ngi ta hòa tan a gam cht vào 1 bình nh dung tích
V ml:

t

[α] =


λ


Góc quay ca cht quang hot ph thuc vào:
-  dài sóng ca ánh sáng phân cc (()
- Nhit đ khi đo (t0C)
- Chiu dài ca dng c đng cht (l)
- Dung môi và nng đ ca dung dch (đi vi dung
dch)
Thí d: đi vi dung dch 20% trong nc ca acid (+)

tartric, đo  200C, đ dài sóng D thì đ quay cc riêng:

20

[α] = +11,98
o


D
 quay cc riêng ca mt cht là mt hng s, đc trng cho
hp cht quang hot, tng t nh nhit đ sôi, nhit đ nóng
chy đc dùng đc trng cho hp cht hu c.
 quay cc phân t gam



t

[M] =


λ


M : phân t gam ca cht quang hot

CH
3
CH
OH

COOH
OH
H
CH
3
COOH
H
OH
CH
3
COOH
Acid (R) Lactic
Acid (S) Lactic
CH
2
OH CHOH
CHOH CHO
*
*
OHH
OHH
CH
2
OH
CHO
HOH
HOH
CH
2
OH

CHO
OHH
HOH
CH
2
OH
CHO
HOH
OHH
CH
2
OH
CHO
2.4. HP CHT QUANG HOT CÓ HAI HAY NHIU
CARBON BT I KHÁC NHAU
Rt nhiu hp cht t nhiên nh: glucid, protid, steroid,
ancaloid… trong phân t có nhiu nguyên t C*, cho nên vic
nghiên cu v mt hóa hc lp th nhng hp cht loi này là rt
quan trng.
Hp cht có n nguyên t C* bt đi khác nhau thì có:
N = 2n đng phân quang hc
Thí d 1: n = 1
Acid lactic có hai đng phân
quang hc lp thành mt cp đi quang :

Thí d 2: n = 2 có bn đng phân quang hc
Glucid tetroz





(A
1
) (A
2
) (A
3
) (A
4
)
(2R,3R) (2S,3S) (2R,3S) (2S,3R)

(A1) và (A2); (A3) và (A4) : cp đi quang
(A1) và (A3); (A1) và (A4) cp bán đi quang
(A2) và (A3); (A2) và (A4) (đng phân lp th dia)

H OH
CHO
H
CH
2
OH
OH H

CHO
OH
H
CH
2
OH
H OH
CHO
OH
H
CH
2
OH
OH H
CHO
H
HO
CH
2
OH
HO
¬ ng phân eritro – treo






(A
1

) (A
2
) (A
3
) (A
4
)

(A1) ; (A2) : đng phân Eritro
(A3) ; (A4) : đng phân Treo

ng phân eritro: khi quay quanh trc liên kt C2*-C3*
sao cho các cp nhóm (hay nguyên t) ging nhau đn v trí che
khut tng đôi mt.
ng phân treo: cng quay tng t trên nhng không
th đem các cp nhóm ging nhau đn v trí che khut vi nhau
cùng mt lúc đc.
¬ ng phân lp th bán đi quang còn gi là đng phân

lp th không đi quang hay đng phân lp th dia.
Hin nay, khái nim đng phân lp th dia đc m rng hn
và bao gm hai hin tng hóa hc lp th riêng r nhau:
- ng phân lp th (-dia: là đng phân lp th không đi
quang do có mt t hai nguyên t C* bt đi tr lên; cng nh
các đng phân cis – trans  các dn xut hai ln th ca vòng
no.
- ng phân lp th (-dia: thuc loi đng phân cis–trans
ca hp cht có liên kt đôi trong phân t.
Trong môi trng đi xng, tính cht ca các đng phân đi
quang là ging nhau, còn ca các đng phân lp th không đi

quang (bán đi quang) thì li khác nhau rt nhiu v tính cht vt
lý và hóa hc. Trong phân t các cht đi quang, khong cách
gia các nguyên t (hay nhóm nguyên t) là ging nhau, do đó
kh nng phn ng ca chúng đi vi mt tác nhân đi xng là
hoàn toàn ging nhau. Nhng khi tác dng vi tác nhân bt đi
xng, các đi quang li có kh nng phn ng khác nhau (thí d
trong phn ng hóa sinh thng ch có mt trong hai đi quang
tham gia phn ng vi enzim). iu này đ gii thích s khác
nhau v mùi, v và hot tính dc lý ca các đi quang. Còn các
*
*
CH
OH
HOOC
CH
COOH
OH
H
H
COOH
COOH
OH
OH
H
H
COOH
COOH
OH
OH
H

H
COOH
OH
OH
COOH
ng phõn bt i quang, khong cỏch gia cỏc nguyờn t (hay
nhúm nguyờn t) khỏc nhau nờn cú s khỏc nhau v nhit sụi,
nhit núng chy, tớnh tan v cỏc c trng v ph Nng
lng t do ca cỏc ng phõn bỏn i quang khụng ging nhau
nờn chỳng cú kh nng phn ng khỏc nhau.

2.5. HP CHT QUANG HOT Cể HAI HAY NHIU
CARBON BT I GING NHAU
* Hp cht cú n C* ging nhau



Dng quang hot Dng meso
n = s chn 2
n-1
2
(n-2)/2

n = s l 2
n-1
2
(n-1)/2
2
(n-1)/2

Thớ d: Acid tartric


n = 2 cú hai dng quang hot v mt dng Meso




Acid Meso-tartric Acid (

) tatric

* Hn hp ng phõn t acid (+) tartric v acid (-) tartric l mt
dng khụng quang hot (bin th racemic; hn hp tiờu trin) l
do bự tr ca hai phõn t i quang.
* ng phõn acid meso-tartric khụng quang hot do s bự tr
ni phõn t, khụng th dựng phng phỏp tỏch riờng tỏch nú
thnh hai i quang c.
Soỏ ủon
g

p
haõn
Soỏ n
g
u
y
eõn tửỷ C*
H

HOH
OH
COOH
COOH
CH
3
COOH
OH
H
(1)
(
2
)
Thí d 2: Acid 2,3,4 - Trihidroxiglutaric (n = 3C*) có hai dng
quang hot và hai dng meso


Mpđx




S khác nhau v tính cht vt lý gia hai dng meso, dng
meso ( I ) d dàng to thành dng lacton (có nhit đ nóng chy
không rõ) còn dng meso (II) li b nóng chy (Tnc = 1520C) mà
không có s thay đi v mt hóa hc.
Hai dng đi quang (III), (IV) đu có nhit đ nóng chy bng
1280C.

Chú ý: C3* ch là bt đi trong hp cht meso (I), (II) nên

gi là C3* bt đi xng gi đnh.
C3 không bt đi trong hp cht (III), (IV) vì cu hình
ca C2, C4 hoàn toàn ging nhau.

2.6. HP CHT QUANG HOT KHÔNG CÓ CARBON
BT I
2.6.1. Tính bt đi xng ca phân t
Khái nim tính quang hot t lâu gn lin vi s bt đi
xng ca phân t. Vy thut ng “s không trùng vt-nh”
(chirality) có ngha là gì?
Thí d: xét hai cht quang hot là acid lactic (1) và acid
tartric (2)





(1) là mt phân t bt đi xng
(2) có trc đi xng bc hai đi qua tâm ca phân t
(trc này vuông góc vi mt phng v) và do đó phân t acid
H
O HH
OHH
C O O H
OH
C
O O H
H
OHH
HOH

COOH
OH
COOH
H
HOH
OHH
COOH
OH
COOH
OH
H OH
O H H
C O O H
H
C O O H
(I)
(II)
(III) (IV)
2 daïng meso
2 daïng quang hoaït
P
CH
3
Ph
O
CH
3
S
O
CH

3
CH
3
.
.
tartric không th xem là bt đi xng, mà là “không trùng vt-
nh”
Do đó, điu kin đ đ xut hin đng phân quang hc là s
bt đi xng; song không phi là điu kin cn, điu kin cn và
đ là “s không trùng vt-nh”.
2.6.1.1. Trung tâm không trùng vt – nh
Trung tâm không trùng vt nh có th là C*, Si*, P*, S*
(xem cp electron t do là nhóm th th t).
Thí d:


Acid lactic Metyl
α
-naphtyl phenylsilan
( 1 ) ( 2 )








Metyl para–tolylsulfoxit Orto-Anisylmetylphenylphosphin
( 3 ) ( 4 )

Trong hp cht (3), (4) các nhóm th xung quanh trung tâm
vt không trùng vt-nh đc phân b theo hình tháp, tuy nhiên
nhng cu trúc này có th dn đn t din, nu xem cp electron
t do là nhóm th th t.
2.6.1.2. Tính quang hot do có trc không trùng vt – nh

a ( b và c ( d
(a có th ging c và
b có th ging d)

Nu trong phân t bn nhóm th a, b, c và d tng đôi mt
phân b trên mt trc và không nm trong cùng mt mt phng,
nh đc biu din di dng “mt t din b kéo cng” thì xut
hin tính quang hot. Trc ca phân t nh vy gi là “trc
không trùng vt-nh”.
* Trc không trùng vt-nh tn ti  các h:
OHH
CH
3
COOH
Si CH
3
H
Ph
*
*