[123Doc] - Chuong-7-Hydrocarbon-Cyclanic-Va-Dan-Xuat

CHƯƠNG 7
HYDROCARBON
CYCLANIC VÀ DẪN
CHẤT

TS. Nguyễn Tiến Dũng-TS. Ngô Hạnh
Thương

1


HYDROCARBON CYCLANIC
 Là những hydrocarbon no có mạch vịng,
cơng
n 2n
thức
chung là C H
 Là
hydrocarbon
polymethylenic và phân tử
của
chúng gồm nhiều nhóm methylen (-CH2-)
liên
kết với nhau

TS. Nguyễn Tiến Dũng-TS. Ngô Hạnh Thương

2


PHÂN LOẠI VÀ DANH PHÁP

 Cycloalkan một
vòng
 Tên của cycloalkan một vịng: cyclo + tên
của alkan
có cùng số ngun tử carbon

 Nếu cycloalkan có mạch nhánh thì vị trí
nhóm thế
trên vịng được đánh số bắt đầu từ carbon
mang nhóm
thế đọc trước và theo quy tắc số nhỏ nhất.
1-ethyl-3methylcyclopentan
TS. Nguyễn Tiến Dũng-TS. Ngô Hạnh Thương

3


PHÂN LOẠI VÀ DANH PHÁP
 Cycloalkan hai
vòng
 Khi hai vòng khơng có ngun tử C chung,
tên hợp
chất được gọi theo tên hai gốc

 Khi hai vịng có một ngun tử
carbon
Spiro +chung
[số nguyên tử C riêng (ghi từ vòng
nhỏ đến số
lớn) ] + tên hiđrocacbon mạch hở tương

ứng
TS. Nguyễn Tiến Dũng-TS. Ngô Hạnh Thương

4


PHÂN LOẠI VÀ DANH PHÁP
- Mạch cacbon được đánh số hết vịng nhỏ
đến vịng
lớn,
đầuvịng
từ một
ở kề
ngun
- Khibắt
trong
có ngun
liên kết tử
kép,
cách
đánhtử
chung.
số vẫn như
trên, nhưng đánh sao cho số chỉ của liên kết
kép
- Ví là nhỏ
nhất.
dụ:

Spiro [4.5] đec – 1,6 –

đien
TS. Nguyễn Tiến Dũng-TS. Ngô Hạnh Thương

5


PHÂN LOẠI VÀ DANH PHÁP
 Khi hai vịng có hai nguyên tử carbon
chung:
Bixiclo + [số C ở các cầu nối (ghi từ số lớn
đến số nhỏ)]
tên hiđrocacbon
hởmột
tương ứng
- Mạch +
C được
đánh số bắtmạch
đầu từ
ngun tử chung
từ
cầutrong
lớn đến
cầucónhỏ
- Khi
vịng
liên kết kép, cách đánh
số vẫn như
trên, nhưng đánh sao cho số chỉ của liên
kết kép là
nhỏ nhất.

bixiclo [4.3.0]
nonan
TS. Nguyễn Tiến Dũng-TS. Ngô Hạnh Thương

6


ĐỒNG PHÂN VÀ CẤU DẠNG
 Cấu tạo và độ bền vững của
cycloalkan
 Cyclopropan, cyclobutan kém bền, dễ
tham gia các
phản ứng cộng hợp làm mở vịng, cịn các
 cycloalkan
Thuyết sức căng
có từ 5C trỏ lên thì bền trong những điều
Bayer:
- Cycloalkan
có cấu tạo phẳng và góc α tạo
kiện đó
thành giữa
các liên kết C-C-C đều có trị số khác với
góc tứ diện
của nguyên tử carbon là 109o28’

TS. Nguyễn Tiến Dũng-TS. Ngô Hạnh Thương

7

ĐỒNG PHÂN VÀ CẤU DẠNG
 Giá trị chênh lệch của góc α so với 109°28’
 vịng
cyclan có một sức căng góc khiến vịng
khơng
bền.

cyclopropan
có sức căng lớn nhất và
Hiệu số đó càng lớn thì sức căng càng lớn.
cyclopentan
thì hầu như khơng bị căng cịn
cyclohexan và các
vịng lớn hơn nếu có cấu tạo phẳng thì
cũng bị căng.
Do đó, Bayer đưa ra giả thuyết là các vịng
lớn có sức
căng q lớn và khơng thể tồn tại
TS. Nguyễn Tiến Dũng-TS. Ngô Hạnh Thương

8


ĐỒNG PHÂN VÀ CẤU DẠNG
 Cyclobutan khơng hồn tồn phẳng mà hơi
uốn
cong
 Cyclopentan
đã được Bayer tiên đốn là
hầu như

khơng căng, nhưng các số đo vât lý
chứng tỏ
cyclopentan có cấu dạng không phẳng

TS. Nguyễn Tiến Dũng-TS. Ngô Hạnh Thương

9


ĐỒNG PHÂN VÀ CẤU DẠNG
 Yếu tố ảnh hưởng đến độ bều của cấu
dạng
của
cyclan
là: căng góc là sức căng do sự nén hoặc
- Sức
mở rộng của
góc
trị. che khuất là sức căng do sự che
- Sứchóa
căng
khuất của
các
liên
kết lập
kề nhau.
- Sức
căng
thể là sức căng do tương tác
đẩy nhau

của các nguyên tử (các nhóm ngun tử) ở
rất gần nhau

TS. Nguyễn Tiến Dũng-TS. Ngơ Hạnh Thương

10


CẤU DẠNG CỦA CYCLOHEXAN
 Vịng cyclohexan khơng phẳng, có thể có
nhiều cấu
dạng khơng có sức căng góc

TS. Nguyễn Tiến Dũng-TS. Ngô Hạnh Thương

11


CẤU DẠNG CỦA CYCLOHEXAN
 Cấu dạng ghế bền nhất vì khơng có sức
căng góc và
sức căng
khuất.
 Cấu
dạngche
thuyền
kém bền hơn cấu dạng
ghế vì tuy
khơng có sức căng
góc,

nhưng
có sức căng
2
3
5
6
che
khuất
đối vối
nhau) và sức căng
các độ
cặpphòng
H ở C hai
và C
; C ghế
và C và
ở vị
trí
lập
thể.
ở(do
nhiệt
dạng
dạng
che khuất
thuyền
hỗ
biến sang nhau và khó phân lập

TS. Nguyễn Tiến Dũng-TS. Ngô Hạnh Thương

12


CẤU DẠNG CỦA CYCLOHEXAN
 Cấu dạng thuyền còn biến dạng  thuyền
bắt chéo.

 Hướng của các liên kết ngồi
vịng:
 Liên kết trục (liên kết axial, ký hiệu là a):
liên kết có
hướng vng góc với mặt phẳng trung
bình
của phân
1 3 5
2 4 6
tử
(mặt
phẳng
trên
và dưói
mặtsong song và cách đều 2
mặt
phẳng
phẳng
đó.
TS. Nguyễn Tiến Dũng-TS. Ngô Hạnh Thương

13

CẤU DẠNG CỦA CYCLOHEXAN
 Liên kết vành (liên kết equatorial, ký hiệu
là e) là
liên kết có hướng gần song song với mặt
phẳng trung
bình. Như vậy, mỗi carbon của cyclohexan
có 1 liên
 Cấu dạng của cyclohexan
kết
trục và 1 liên kết vành, với nguyên
thế
1
lần
 tử
Methylcyclohexan
có thể tồn tại 2 cấu
H (hoặc
dạng
ghế:
nhóm
thế).
nhóm methyl ở hướng trục (a), nhóm
metyl ở hướng
vành (e)
TS. Nguyễn Tiến Dũng-TS. Ngô Hạnh Thương

14

CẤU DẠNG CỦA CYCLOHEXAN

 Đối vối các nhóm thế lớn hơn, đặc biệt
như nhóm
tert-butyl thì phân tử chỉ tồn tại ở cấu
dạng có nhóm
thế ở hướng equatorial

TS. Nguyễn Tiến Dũng-TS. Ngô Hạnh Thương

15


ĐỒNG PHÂN CỦA CYCLAN
 Đồng phân cấu
tạo
 Biến đổi độ lớn của
vòng

 Biến đổi cấu tạo mạch nhánh và vị trí của
các
nhóm
thế

TS. Nguyễn Tiến Dũng-TS. Ngơ Hạnh Thương

16

ĐỒNG PHÂN CỦA CYCLAN
 Đồng phân hình
học
 Dẫn chất thế 1 lần khơng có đồng phân
hình
học.
 Dẫn
chất thế 2 của cyclan lần có từ 3C
đến 5C, tuỳ
theo vị trí của 2 nhóm thế mà có đồng
phân cis hay
trans.
 Đối với cyclohexan thế 2 lần (xét-cấu
dạng ghế) thì
phải xét đến hướng trục hay vành của mỗi
nhóm thế
TS. Nguyễn Tiến Dũng-TS. Ngơ Hạnh Thương

17


ĐỒNG PHÂN CỦA CYCLAN
• Trường hợp thế 1,4 (para): nếu nhóm thế
thứ 1 có
hướng trục (a), nhóm thế thứ 2 có hướng
vành (e)
hoặc ngược lại thì phân tử ở dạng cis (a)
(e) và cis
(e)(a).
- Nếu 2 nhóm thế đều có hướng trục hay

đều có hướng
vành th
TS. Nguyễn Tiến Dũng-TS. Ngơ Hạnh Thương

18


ĐỒNG PHÂN CỦA CYCLAN
• Trường hợp thế 1,2 (ortho): có cấu
dạng cis hay
trans hỗ biến được sang nhau

TS. Nguyễn Tiến Dũng-TS. Ngô Hạnh Thương

19


ĐỒNG PHÂN CỦA CYCLAN
• Trường hợp thế 1,3 (meta): có các dạng
cis và trans
hỗ biến được sang nhau

TS. Nguyễn Tiến Dũng-TS. Ngô Hạnh Thương

20