Tài liệu luyện thi hóa hữu cơ lớp văn bằng 2 dược sĩ đại học

LỚP VB2 DƯỢC
1

Cấu trúc điện tử của nguyên tử carbon
Sự tạo thành các liên kết trong hợp
chất hữu cơ
Chương 1:
1
1. Cấu trúc điện tử
1.1. Thuyết tứ diện (Vant Hoff-Le Bel)
C
C
109
o
28'
Ngun tử C có 4 hóa trị.
Bốn hóa trị hướng ra 4 đỉnh của tứ diện.
Tâm tứ diện là ngun tử C.
Các góc hóa trị ở tâm đều bằng 109
o
28’.
Khi ngun tử C liên kết với 4 ngun tử hay 4 nhóm thế
giống nhau thì được 1 tứ diện đều.
2
2
1.2. Cấu trúc điện tử của nguyên tử C
1.2.1. Trạng thái cơ bản
Cấu hình C
Còn 1 orbital trống (p
z
)
1.2.2. Trạng thái kích thích C*
1s

2
2s
1
2p
x
1
2p
y
1
2p
z
1
= 1s
2
2s
1
2p
3
C có 4 điện tử đơn độc tạo liên kết. C có hóa trị 4. Bốn điện tử
kích thích có năng lượng khác nhau do đó các liên kết phải
khác nhau → trái với thuyết tứ diện (trái với thực tế).
1s
2
2s
2
2p
2
= 1s
2
2s

2
2p
x
1
2p
y
1
1s
2
2s
2
2p
2
3
p
x
p
y
p
z
1s
2
2s
2
2p
2 1s
2
2s
1
2p

3
1.2.3. Carbon ở trạng thái lai hóa
4
Mô hình không gian
lai hóa sp
3
Mô hình không gian
lai hóa sp
2
Mô hình không gian
lai hóa sp
3
Lai hóa sp
3
của O Lai hóa sp
3
của N
5
2. Sự tạo thành các liên kết
2.1. Liên kết cộng hóa trị- σ và π
- Liên kết hình thành do sự xen phủ cực đại của các orbital
nguyên tử thành orbital phân tử.
- Khi vùng xen phủ của các orbital nguyên tử càng lớn thì liên kết
tạo thành càng bền.
- Xen phủ trục → liên kết σ - Xen phủ bên → liên kết π
6
4
2.2. Liên kết σ và π trong hóa hữu cơ
2.2.1. Liên kết σ: do sự xen phủ
- H

s
-C
sp3
,C
sp2
,C
sp
→ σ
C-H
- C
sp3
,C
sp2
,C
sp
-C
sp3
,C
sp2
,C
sp
→ σ
C-C
- O, N
sp
- H
s
→ σ
O-H
; σ

N-H
- O, N
sp
-C
sp3
,C
sp2
,C
sp
→ σ
O-C
; σ
N-C
2.2.2. Liên kết π: do sự xen phủ
- C
py
,C
pz
-C
py
,C
pz
→ π
C-C
(C=C; C≡C)
- O
p
,N
p
-C

p
→ π
O-C
, π
N-C
(C=O; C=N; C≡N)
7
2.3. Tính chất của các liên kết
2.3.1. Sự phân cực của liên kết
Sự phân cực xảy ra ở cả liên kết  và .
: mũi tên thẳng ( )
: mũi tên cong ( )
Ví dụ
2.3.2. Độ tan
8
CH
3
Cl H
3
C
Cl



-
H
2
C O
H
2

C O
Chiều mũi tên là
chiều chuyển dịch điện tử.
Phân tử dạng A-A
(H-H; CH
3
-CH
3
)
Phân tử dạng A-B
(H-Cl; C
2
H
5
OH)
liên kết cộng hóa trị không phân cực liên kết cộng hóa trị phân cực
(do chênh lệch ĐAĐ)
Liên kết cộng hóa trị Liên kết ion
- Ít hoặc không tan trong nước
- Tan tốt trong các DM HC
- Thường không dẫn điện
- Dễ tan trong nước
- Không hoặc ít tan trong DM HC
- Dung dịch dẫn điện
5
2.4. Một số liên kết yếu hơn liên kết cộng hóa trị:
2.4.1. Liên kết hydro:
liên kết rất yếu do sức hút tĩnh điện giữa nguyên tử H và 1 nguyên
tử khác có cặp điện tử tự do.
Năng lượng liên kết nhỏ (3-8 kcal/mol).

X-H
δ+
Y
δ-
Điều kiện hình thành liên kết hydro:
X có ĐAĐ lớn hơn H sao cho X-H phân cực.
Y có cặp điện tử tự do.
X, Y thường là F, O, N. Nếu là Cl, S thì sẽ rất yếu.
9
O
H
N
O
O
O
CH
3
H
O
CH
3
H
O
CH
3
H
O
H
H
C

O
H
3
C
OH
C
O
CH
3
HO
C
O
O
CH
3
H
Liên kết hydro liên phân tử Liên kết hydro nội phân tử
Có 2 loại liên kết hydro
10
Tính chất LK hydro liên phân tử LK hydro nội phân tử
Độ tan Tăng trong DM phân cực Tăng trong DM không phân cực
t
nc
, t
s
Tăng Ít ảnh hưởng
Pha loãng Trong DM trơ bị cắt đứt Không ảnh hưởng
Độ bền Ít/không ảnh hưởng Bền vững hơn khi tạo thành
vòng 5, 6 đặc biệt là 7.
C C

H
H
Cl
Cl
H
H
C C
H
H
Cl
H
H
Cl
(anti)
C
C
H
H
OH
OH
H
H
C
C
H
H
OH
H
H
OH

(syn)

(anti)
(syn)
bền
bền
6
2.4.2. Liờn kt trong phc chuyn in tớch
Do s chuyn mt phn mt in t t phõn t cho sang
phõn t hay ion nhn in t.
Phc chuyn in tớch do s chuyn dch mt in t gi l
phc .
Liờn kt trong phc chuyn in tớch l liờn kt yu.
Khi to phc chuyn in tớch cú s thay i v phõn cc v
mu sc ca cht ban u.
CH
3
NO
2
NO
2
O
2
N
C
H
3
CH
3
CH

3
CH
3
H
3
C
H
3
C
NC CN
CNNC
11
Chửụng 2
Caực hieọu ửựng trong hoựa hửừu cụ
12
7
H
2,1
ĐỘ ÂM ĐIỆN MỘT SỐ NGUYÊN TỐ
C
2,5
N
3,0
O
3,5
F
4,0
S
2,5
Cl

3,0
Br
2,8
I
2,5
13
Độ âm điện là khả năng hút điện tử khi tham gia liên kết
Sự phân cực
Xét nhóm
Do ĐAĐ
O
> ĐAĐ
C
nên oxi có khuynh hướng hút đôi e về phía nó.
Trong liên kết cộng hóa trị, đôi e liên kết không được phân bố đối
xứng, nguyên tử có ĐAĐ lớn hơn sẽ kéo đôi điện tử về phía nó.
C
O
C
O




C O




H

H
2
N - N H
2
C O H
C O
N H
2
- N H
2
14
8
1. Hiệu ứng cảm ứng (I: Inductive effect)
- Do sự phân cực hay chuyển dịch mật độ e trong các liên kết .
- Điện tử phân bố không đều, nguyên tử có ĐAĐ lớn hơn sẽ hút e.
- Hiệu ứng I càng quan trọng khi sự khác biệt về ĐAĐ càng lớn.
- Để phân loại nhóm cảm ứng, quy ước H trong C-H có I=0.
- Nguyên tử/ nhóm nguyên tử có khả năng hút e mạnh hơn H thì có
hiệu ứng -I, ngược lại là +I.
* Hiệu ứng cảm ứng +I
- Các nhóm alkyl:
H < CH
3
< CH
3
CH
2
< (CH
3
)

2
CH < (CH
3
)
3
C
Gốc càng dài, càng phân nhánh thì hiệu ứng +I càng lớn.
- Nhóm mang điện tích âm:
C
-
> N
-
> O
-
; O
-
< S
-
< Se
-
15
* Hiệu ứng cảm ứng –I
- Những nguyên tố có ĐAĐ lớn hơn C
F > O > N > C (I tăng từ trái sang phải trong chu kỳ).
F > Cl > Br > I (I giảm từ trên xuống dưới trong nhóm)
- Nhóm mang điện tích dương
O
+
> N
+

> S
+
; O
+
R
2
> N
+
R
2
O
+
R
2
> OR ; S
+
> Se
+
- Nhóm chưa no
C≡C > C
6
H
6
> C=C > C-C
C
sp
> C
sp2
> C
sp3

C≡N > C=N > C-N; C=O > C=N; C≡N > C≡C
NO
2
, SO
3
H.
Nói chung, ĐAĐ càng tăng thì –I càng lớn.
16
9
* Tính chất:
- Hiệu ứng I có tính thường trực (trạng thái tĩnh).
- Hiệu ứng I truyền trên dây nối  (mạch C) và sức mạnh giảm dần.
* Ứng dụng:
a. Độ mạnh của acid
K
a
càng lớn, pK
a
càng nhỏ thì tính acid càng mạnh.
R
C O O H
R
C O O
H
+
K
a
=
[ R C O O
-

] [ H
+
]
[ R C O O H ]
p K
a
= - lg K
a
17
R C
O
O H
Tính acid càng mạnh khi đôi e liên kết giữa O-H
càng bị kéo lệch về phía O làm H
+
dễ tách ra.
Do đó các nhóm gây –I sẽ làm tăng tính acid.
ClCH
2
COOH > HCOOH > CH
3
COOH > CH
3
CH
2
COOH
K
a
: hằng số phân ly
b. Độ mạnh của base

- Mật độ e trên N càng nhiều thì tính base càng mạnh.
- Các nhóm +I sẽ làm tăng tính base của amin.
N H
R
R '
N
H
H
H
N
C H
3
H
H
N
C H
3
H
C H
3
N - m e t y l a m in N ,N - d i m e t y la m i n
H
2
N
N H
2
H
2
N
O H

h y d r a z i n h y d r o x y l a m i n
18
10
2. Hiệu ứng liên hợp:
2.1. Hệ thống liên hợp:
- các liên kết bội (đôi, ba) luân phiên với các liên kết đơn (--).
- các ng.tử có cặp e liên kết trực tiếp với ng.tử có liên kết bội (--p).
phân tử liên hợp
Đặc điểm của hệ thống liên hợp:
- Các nguyên tử luôn nằm trong 1 mặt phẳng.
- Trục các orbital p song song với nhau và thẳng góc với mp liên kết.
- Phân tử liên hợp có năng lượng thấp hơn phân tử không liên hợp
tương ứng.
19
H
2
C CH CH CH
2
H
2
C CH C N
N
H
2
C CH Cl
OH
liên hợp (--) liên hợp ( --p)
2.2. Hiệu ứng liên hợp (Conjugative effect-Mesomeric effect)
- do sự phân cực của liên kết π và lan truyền trong hệ thống
liên hợp.

- cũng như I, hiệu ứng C là dương (+C) nếu nhóm thế cho e và
âm (-C) nếu nhóm thế hút e về phía mình.
* Hiệu ứng +C
- Nguyên tử có cặp e:
- +C càng mạnh khi nguyên tử cùng chu kỳ có điện tích hạt
nhân càng nhỏ (+C giảm từ trái sang phải).
- +C giảm khi tăng bán kính nguyên tử trong nhóm (+C giảm
từ trên xuống dưới).
- Nguyên tử mang điện tích âm:
O
-
> OH, O
-
> OR > O
+
R
2
, NH
2
> OR > F;
OH
-
> CH
3
COO
-
C > N > O > F; F > Cl > Br > I ; O > S > Se ; N > P
20
11
* Hiệu ứng –C

- Những nhóm chưa no chứa những nguyên tố có ĐAĐ lớn:
NO
2
, SO
3
H, CHO, COOH…
- -C càng mạnh nếu nguyên tử có ĐAĐ càng lớn và lớn nhất
nếu nguyên tử mang điện tích dương.
C=O > C=N > C=C ; C=O
+
> C=O, C=N
+
> C=N
C
O
C l
C
O
H
C
O
C H
3
C
O
O R
C
O
O H
C

O
N H
2
C
O
O
21
* Đặc điểm của hiệu ứng C
- Hiệu ứng C không giảm theo mạch Carbon
- Hiệu ứng liên hợp làm thay đổi trung tâm phản ứng.
- Ảnh hưởng của hiệu ứng liên hợp chỉ xảy ra ở hệ thống phẳng.
* Ứng dụng: Hiệu ứng C cũng dùng để giải thích tính acid và base.
- So sánh độ mạnh của acid:
- So sánh độ mạnh của base:
H
2
C C H C H C H C H O
C
O
CH
CH
NH
2
C
OH
CH
CH
NH
2
H

+
22
H
3
C C H
2
O H
O
H
H
3
C C H
2
N H
2
N H
2
12
3. Hiệu ứng siêu liên hợp (Hyperconjugative effect)
- là liên hợp - giữa các orbital  của nhóm alkyl và orbital 
của nối đôi, ba và nhân thơm.
- Hiệu ứng H chỉ có tính hình thức, chứ không cô lập được H
+
trong môi trường.
C
H
H
H
C H C H
2

C
H
H
H
C H C H
2
C
H
H
C H C H
2
H
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
H
H
V í d u ï:
23

* Đặc tính:
- Hiệu ứng H làm thay đổi hướng cộng hợp vào nối đôi.
- Hiệu ứng H làm ảnh hưởng đến tính linh động của liên kết C-H
trong gốc alkyl.
- Chỉ ở trạng thái động, trạng thái tĩnh thì rất nhỏ hoặc không có.
* Ứng dụng: Hiệu ứng H giải thích
- Độ bền của alken mang những nhóm thế alkyl có H

.
CH
3
-CH=CH-CH
2
-CH
3
(5H

) bền hơn CH
3
-CH
2
-CH
2
-CH=CH
2
(2H

)
Hợp chất viết được càng nhiều công thức giới hạn thì càng bền.
- Độ bền của carbocation:

C
H
H
H
CH CH CH
2
HBr+
CH
3
H
3
C CHBr CH
2
CH
2
CH
3
C
H
H
H
CH
O
OH
-
CH
H
CH O
H
2

O
CH
H
CH O
24
CH
3
CH
3
C
CH
3
H
3
C
C
H
2
CH
H
3
C
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2

13
Chöông 4: Khaùi nieäm veà acid-base
I. Khái niệm về acid-base:
1. Thuyết Arrhenius:
Acid: những chất có thể phân ly trong dung dịch loãng cho ra H
+
.
Base: những chất trong cùng điều kiện cho ra OH
-
→ chỉ thích hợp cho các chất vô cơ.
2. Thuyết Bronsted-Lowry:
Acid: những tiểu phân có khuynh hướng cho proton (H
+
).
Base: những tiểu phân có khuynh hướng nhận proton (H
+
).
Ví dụ: HA ↔ A
-
+ H
+
(i)
→ đây là một quá trình thuận nghịch
HA là acid vì cho H
+
A
-
là base vì có thể nhận H
+
để tạo thành HA.

→ HA là acid liên hợp của base A
-
hay A
-
là base liên hợp của HA.
25
HA ↔ A
-
+ H
+
(i)
B + H
+
↔ BH
+
(ii)
(i) + (ii) → HA + B ↔ A
-
+ BH
+
Phản ứng của acid & base là phản ứng chuyển dịch H
+
từ acid sang base.
- Acid: không hoặc mang điện tích dương (H
2
SO
4
, NH
4
+

).
- Base: không hoặc mang điện tích âm (NH
3
, CH
3
O
-
).
- Một số phản ứng hóa học xúc tác acid thực ra là tương tác acid-base.
Lưu ý: acid rất mạnh thì base liên hợp của nó rất yếu và ngược lại.
CH
3
COOH
-H
+
CH
3
COO
-
CH
3
OH
-H
+
CH
3
O
-
NH
4

+
-H
+
NH
3
CH
3
OCH
3
-H
+
CH
3
OCH
3
H
26
14
3. Thuyết Lewis:
- Acid: những phân tử mà e lớp ngồi cùng chưa đầy đủ (hay
có khả năng kết hợp với cặp e của base).
- Base: những phân tử có khả năng cung cấp e.
Ví dụ: Acid Lewis: BF
3
, AlCl
3
, FeCl
3
, ZnCl
2

Base Lewis: ROR’, RNH
2
, ROH, NH
3
, OH
-
, RO
-
Acid Lewis có khả năng tạo liên kết phối trí với các base Lewis.
II. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính acid-base của hợp chất hữu cơ:
- Cấu trúc điện tử của phân tử
- Các ngun tử hay nhóm ngun tử gây các hiệu ứng.
Hiệu ứng -I, -C làm tăng tính acid (tính base giảm)
Hiệu ứng +I, +C làm giảm tính acid (tính base tăng).
N
H
H
H
B
F
F
F
+
N
H
H
H B
F
F
F N

H
H
H B
F
F
F
27
Chương 3
Cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ
Đồng phân và cấu dạng
28
15
Ñoàng phaân
Hiện tượng một CTPT có hai hay nhiều CTCT khác nhau là đồng phân.
Có 2 loại đồng phân: - Đồng phân mặt phẳng
- Đồng phân lập thể.
29
1. Đồng phân mặt phẳng
Khác nhau về vị trí và thứ tự liên kết giữa các ng.tử trong phân tử.
1.1. Đồng phân mạch carbon
1.2. Đồng phân vị trí nhóm chức
1.3. Đồng phân nhóm chức
1.4. Đồng phân liên kết
1.5. Sự hỗ biến: 1 chất có thể tồn tại 2 dạng khác nhau trong những
điều kiện xác định và có thể thay đổi cho nhau tạo hỗn hợp cân bằng.
- Dạng hỗ biến ceton-enol:
O O
H
H
3

C C
O
CH
2
COOC
2
H
5
H
3
C C
OH
CH COOC
2
H
5
Cyclohexanon
Ethyl acetoacetat
2. Đồng phân lập thể - Đồng phân không gian
Sự phân bố trong không gian của các nguyên tử hay các nhóm
nguyên tử trong phân tử.
Các loại đồng phân lập thể (không gian):
- Đồng phân hình học.
- Đồng phân quang học.
2.1. Cấu dạng:
chỉ các dạng cấu trúc không gian có thể hình thành khi các nhóm
thế quay tự do quanh liên kết đơn.
30
- Dạng hỗ biến amido-imidol:
R C

O
NH R'
R C
OH
N R'
- Dạng hỗ biến nitroso-oximo:
R
CH
2
N
=
O
R
C
H
N OH
16
Một chất hữu cơ có thể biểu diễn theo:
- Công thức phối cảnh
- Công thức Newman
- Công thức chiếu Fisher.
Ví dụ: biểu diễn phân tử etan
31
Công thức
phối cảnh
Công thức
Newman
Công thức
Fisher
H

H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H H
H H
H
H
- Công thức phối cảnh:
Mô tả không gian 3 chiều
Liên kết theo đường chéo từ trái sang phải và xa dần người quan sát.
Có 2 dạng: xen kẽ (lệch) và che khuất.
- Đường đậm nét (—): liên kết hướng về phía trước mặt phẳng,
- Đường đứt nét ( ): liên kết hướng về phía sau mặt phẳng,
- Đường nhạt nét (—): liên kết nằm trong mặt phẳng.
Cấu dạng xen kẽ (lệch) bền hơn cấu dạng che khuất.
Z
Z
Y
Y
X
X
Z

Z
Y
Y
X
X
D a ïn g x e n k e û D a ïn g c h e k h u a át
A
D
B
C
32
17
- Công thức Newman:
Nhìn phân tử theo trục liên kết C
1
-C
2
.
C
1
xuất phát từ tâm, C
2
bị che khuất xuất phát từ vòng tròn.
Z
Z
Y
Y
X
X
D a ïn g x e n k e û

Z
Y
X
Z
X
Y
1
2
C T N e w m a n
Z
Z
Y
Y
X
X
D a ïn g c h e k h u a át
C T N e w m a n
Z
Y
Z
Y
X
X
1
2
33
- Công thức chiếu Fisher:
Z
Z'
X

X'
Y
Y'
Z'
X' Y'
Z
YX
Z
Z'
Y
Y'
X'
X
Z
Z'
X
Y'
Y
X
Z'
Y' X'
Z
YX
A
D
B
C
A
B C
D

chuyển sang cấu dạng che khuất
- Cấu dạng của cyclohexan:
Ở cấu dạng ghế: nguyên tử H ở 2C kế cận phân bố xen kẽ.
Ở cấu dạng thuyền: nguyên tử H ở 2C kế cận phân bố che khuất.
→ cấu dạng ghế bền hơn cấu dạng thuyền.
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
C a áu d a ïn g g h e á C a áu d a ïn g th u y e àn

34
18
2.2. Đồng phân hình học:
Các nguyên tử/nhóm nguyên tử không thể quay tự do xung quanh
liên kết  được vì sự cản trở của mặt phẳng .
Sự phân bố về 2 phía của mp cũng thường gặp trong hợp chất vòng.
→ ĐPHH là những hợp chất có cùng CTPT nhưng vị trí không gian
của các ng.tử/ nhóm ng.tử khác nhau đối với mp  hay mp vòng.
Điều kiện có ĐP hình học:
A ≠ B và D ≠ E
2.2.1. Đồng phân của hợp chất có C=C:
ĐP cis: 2 ng.tử/nhóm ng.tử giống nhau ở cùng phía với mp .
ĐP trans: 2 ng.tử/ nhóm ng. tử giống nhau ở khác phía với mp .
Khi có 2 nhóm thế khác với H
aHC=CHa
aHC=CHb
C C
H
H
3
C CH
3
H
C C
H
H
3
C H
CH
3

cis-2-buten trans-2-buten
C C
HOOC
H H
CH
3
C C
HOOC
H CH
3
H
cis-acid isocrotonic
trans-acid crotonic
35
C C
D
EB
A
B
E
A
D
* Khi có 3 hay 4 nhóm thế khác H, ví dụ: abC=Cde
→ Đồng phân E-Z
a, b, d, e: những ng.tử hay nhóm ng.tử khác nhau về “độ lớn”.
Giả sử a > b và d > e
Nguyên tắc xác định “độ lớn” của ng.tử hay nhóm ng.tử:
- Ng.tử có số thứ tự trong bảng tuần hoàn càng lớn thì “độ lớn”
của nó càng lớn.
I > Br > Cl > S > P > F > O > N > C > H

- Nếu trong nhóm ng.tử có liên kết đôi hay ba thì xem như ng.tử
đó có 2, 3 lần liên kết với ng.tử kia.
36
C C
b
a d
e
abC=Cde
C C
b
a e
d
Cấu hình Z Cấu hình E
C O
H
C
H
O
O C
C C H C C H
C
C
C
C
;
19
- Xét “độ lớn” nhóm thế theo từng tầng liên kết.
Vi dụ: OH > NO
2
> COOH > CH

2
OH > CH
2
CH
2
Cl > CH
2
CH
2
CH
2
I
Hợp chất có nhiều nối đôi thì số đồng phân hình học sẽ tăng.
Ví dụ: 1,4-diphenyl-1,3-butadien
- Dạng s-trans (thường hay viết dưới dạng này)
- Dạng s-cis
37
C
6
H
5
H
H
H C
6
H
5
H
C
6

H
5
H
H
H H
C
6
H
5
H
C
6
H
5
H
H H
C
6
H
5
trans-trans trans-cis
cis-cis
C
6
H
5
H
H
H
H

C
6
H
5
C
6
H
5
H
H
H
C
6
H
5
H
H
C
6
H
5
H
H
C
6
H
5
H
trans-trans trans-cis
cis-cis

2.2.2. Đồng phân hình học của hợp chất vòng:
Các nhóm thế trong vòng cyclohexan có 2 hướng thế:
- hướng thẳng góc với mp trung bình -hướng trục a.
- hướng song song với mp trung bình- hướng xích đạo e.
Liên kết theo hướng e sẽ bền hơn do hướng e đi ra xa phân tử.
H
C O O H
H
H
H
C O O H
t r a n s - 1 , 2 - d i c a r b o x y l c y c l o p r o p a n
a
e
a
e
a
a
e
e
a
e
a
e
CH
3
CH
3
CH
3

CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
trans(a,a)-1,2-dimethylcyclohexan trans(e,e)-1,2-dimethylcyclohexan
cis(e,a)-1,2-dimethylcyclohexan cis(a,e)-1,2-dimethylcyclohexan
38
20
2.2.3. Đồng phân hình học trong một số hợp chất đặc biệt:
* Tính chất hóa học của hợp chất có đồng phần hình học:
- ĐP cis dễ tham gia các phản ứng loại nước, đóng vòng.
- ĐP s-cis tham gia được phản ứng Diels-Ander
39
N N
C
6
H
5
N N
C
6
H
5
C

6
H
5
C
6
H
5
syn-azobenzen
anti-azobenzen
C N
OH
C
6
H
5
H
C N
OH
H
C
6
H
5
anti-benzaldoxim syn-benzaldoxim
COOHH
H COOH
180
o
C
C

C
O
H
H
C
O
C
O
COOHH
HOOC H
COONa
OH
H
H
H
+
O O
Acid maleic
Acid fumaric
cis-hydroxycinnamic
coumarin
C
O
O
C
H
3
+
COOCH
3

COOCH
3
+
s-cis s-trans
2.3. Đồng phân quang học (ĐPQH):
- Là những chất có tác dụng làm quay mp ánh sáng phân cực.
- Chất làm quay mp ánh sáng phân cực là chất quang hoạt.
- Khả năng quang hoạt được đặc trưng bằng đại lượng quay cực
riêng hay gọi là năng suất quay cực, ký hiệu là [].
2.3.1. Đồng phân quang học ở hợp chất có C bất đối xứng (C*):
a. Phân tử có 1C*
- Chất có tính quang hoạt là do sự bất đối xứng trong phân tử,
tức phân tử đó không thể chồng khít lên ảnh của nó qua gương.
- Hay phân tử bất đối xứng là phân tử không có mặt phẳng đối
xứng, trục đối xứng hay tâm đối xứng.
40
21
Ví dụ:
- Đồng nhất về tính chất vật lý.
- ĐP quay phải (+)-hữu truyền- d (dextrogyre),
ĐP quay trái (-)-tả truyền- l (levogyre).
- Trộn 1 lượng bằng nhau của 2 chất đối quang → một hỗn hợp
không quay mp ánh sáng phân cực. Gọi là biến thể racemic.
41
H
C
COOH
HO
H
3

C
H
C
HOOC
OH
CH
3
(+)- lactic acid
(-)- lactic acid
*
*
HO

H
COOH
CH
3
H
3
C

H
COOH
OH
vật ảnh
gương
vật & ảnh qua gương là 2 đồng
phân quang học đối quang
b. Phân tử có nhiều C*
Phân tử có nhiều C* thì số ĐPQH tăng lên.

Nếu phân tử có n nguyên tử C* thì số ĐPQH có thể có tối đa 2
n
.
Ví dụ 1:
- Threonin có 2C*: có 4 ĐPQH
- (I) và (II), (III) và (IV): các ĐPQH đối quang
- (I) và (III), (II) và (III), (I) và (IV), (II) và (IV): ĐPQH không
đối quang (đồng phân dias).
42

COOH

CH
3
NH
2
H
H OH
Threonin-acid 2-amino-3-hydroxybutanoic

COOH

CH
3
H
2
N H
HHO

COOH


CH
3
NH
2
H
HO H

COOH

CH
3
H
2
N H
OHH
(I) (II) (III)
(IV)
H
3
C CH CH
OH
COOH
NH
2
**
22
Ví dụ 2:
- Acid tartaric có 2C*: có tối đa 4 ĐPQH
- (I) và (II): ĐPQH đối quang.

- (III) và (IV): đồng phân meso (có mặt phẳng đối xứng trong
phân tử, do đó (III) và (IV) là một).
43

COOH

COOH
OHH
HO H

COOH

COOH
HO H
OHH

COOH

COOH
OHH
H OH

COOH

COOH
HO H
HHO
2R,3R 2S,3S 2R,3S 2S,3R
Acid tartaric
HOOC-CHOH-CHOH-COOH

* *
(I)
(II)
(III) (IV)
1
2
3
4
mp đối xứng
2.3.2. Danh pháp ĐPQH:
Có 2 loại danh pháp: - danh pháp D, L
- danh pháp R, S
a. Danh pháp D, L:
- chia chất quang hoạt thành 2 dãy.
- chỉ có tính chất so sánh.
- dùng cấu hình aldehyd glyceric làm chuẩn.
- Công thức (I): nhóm OH ở bên phải → cấu hình D
- Công thức (II): nhóm OH ở bên trái → cấu hình L.
CHO

CH
2
OH
H
HO
CHO

HOH
2
C

H
OH
CHO

H
CH
2
OH
OH
CHO

HO
CH
2
OH
H
D-(+)-aldehyd glyceric L-(-)-aldehyd glyceric
CH
2
OH-CHOH-CHO
*
(I)
(II)
44
23
- Những hợp chất có C* ở số thứ tự cao nhất có cấu hình giống
D-aldehyd glyceric thì thuộc dãy D và ngược lại.
- Dấu (+) và (-): chỉ chiều quay của mp ánh sáng phân cực.
- Danh pháp D, L cũng áp dụng cho acid amin với cấu hình
chuẩn là alanin (CH

3
-CHNH
2
-COOH).
45
Trong thiên nhiên,
các phân tử đường
có cấu hình D.
COOH
*
H
CH
3
NH
2
COOH
*
H
2
N
CH
3
H
D-Alanin L-Alanin
CH
3
-CHNH
2
-COOH
*

Trong thiên nhiên,
các phân tử acid
amin có cấu hình L.
CHO
OHH
HHO
OHH
OHH
CH
2
OH
CHO
HHO
OHH
HHO
HHO
CH
2
OH
D-(+)-glucose
L-(-)-glucose
1
5
CH
2
OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO
* * * *
b. Danh pháp R, S: (danh pháp Cahn-Ingold-Prelog)
Danh pháp D, L có hạn chế:
- không biết được cấu hình thật của nguyên tử trong phân tử.

- có tính chất so sánh.
* Phương pháp xác định cấu hình R, S theo cấu hình Fisher:
R: Latin rectus; S: Latin sinister
- Chuyển về hình chiếu Fisher.
- Xét “độ lớn” của 4 nhóm thế gắn vào C*
- Đưa nhóm thế bé nhất về phía dưới.
- Xét chiều giảm dần thứ tự “độ lớn” các nhóm thế. Nếu theo
chiều kim đồng hồ thì có cấu hình R và ngược lại là S.
Qui tắc: nếu thay đổi vị trí nhóm thế số lần lẻ thì cấu hình thay
đổi, nếu thay đổi vị trí số lần chẵn thì cấu hình không thay đổi.
46
24
Ví dụ:
* Phương pháp xác định cấu hình R, S theo phối cảnh:
C H O
H
O H
C H
2
O H
C H O
H O
H
C H
2
O H
1
2
3
( R ) - a l d e h y d e g l y c e r ic

C H O
H
O H
C H
2
O H
C H O
H
C H
2
O H
O H
1
2
3
C H O
H O H
2
C
H
O H
ñ o åi v ò trí 1 l a àn
SR
47
Quy tắc tương tự như
ở cấu hình Fischer,
nhưng ở đây nhóm
thế nhỏ nhất thì ở xa
tầm nhìn nhất.
c. Danh pháp Erythro và threo:

Phân biệt các ĐPQH đối quang có 2C*.
Dạng erythreo: đối quang có 2 nhóm thế tương tự ở cùng một phía.
Dạng threo: đối quang có 2 nhóm thế tương tự ở khác phía.
C H
3
C H
3
O HH
H P h
C H
3
C H
3
H O H
HP h
C H
3
C H
3
HH O
H P h
C H
3
C H
3
H O H
HP h
e r y t h r o
t h r e o
48

2.3.3. Đồng phân quang học ở hợp chất không có C*:
Một số hợp chất do sự cản quay làm cho phân tử trở thành bất
đối nên phân tử có tính quang hoạt.
C C C
a
b e
d
R
R'
R'"
R"
O
O
R
R'
(CH
2
)n
Allen Biphenyl Paracyclophan Spiran
R