TỔNG QUAN về cơ CHẾ PHẢN ỨNG hóa hữu cơ

HÓA HỌC HỮU CƠ
GV Trần Thị Thúy
Bộ Môn Hóa Học
CHƯƠNG III
CƠ CHẾ PHẢN ỨNG
PHÂN LOẠI PHẢN ỨNG HỮU CƠ
4 loại chính
1. Phản ứng thế (Subs&tu&on)
H NO
2
HNO
3
H
2
SO
4
2. Phản ứng tách (elimina&on) Ký hiệu E
CC
H
H
H
H
Br
H
KOH
−HBr
CC
H
H
H
H

PHÂN LOẠI PHẢN ỨNG HỮU CƠ
3. Phản ứng cộng (addi&on) Ký hiệu A
PHÂN LOẠI PHẢN ỨNG HỮU CƠ
C C
H
H
H
H
Br Br+
CCl
4
C C
Br
H
Br
H
H
H
4. Phản ứng chuyển vị (rearrangement) Ký hiệu R
PHÂN LOẠI PHẢN ỨNG HỮU CƠ
C C
H
H
H
C
C C
CH
3
CH
3

H
3
C
H
3
C
CH
3
H
3
C
H
3
C
H
+

CƠ CHẾ VÀ TIẾN TRÌNH PHẢN ỨNG
•
Tác nhân đi tới trung tâm phản ứng → cấu trúc phân tử thay đổi để đi tới sản phẩm → thế năng của
hệ tăng
•
Thế năng tiếp tục tăng cho đến một cấu trúc có năng lượng cực đại, sau đó năng lượng thay đổi, tiếp
tục giảm cho tới khi hình thành sản phẩm
•
Năng lượng cực đại tương ứng với một cấu trúc xác định gọi là trạng thái chuyển tiếp hay phức hoạt
hoá
Sự liên quan giữa trạng thái chuyển tiếp và cơ chế phản ứng được biểu thị bằng giản
đồ thế năng:
Tọa độ phản ứng

Trạng thái chuyển tiếp
Tác nhân
Sản phẩm
Thế năng
Năng lượng hoạt hoát
Nhiều phản ứng hữu cơ xảy ra qua nhiều giai đoạn, đi qua các trạng thái chuyển tiếp và
hợp chất trung gian để đi tới sản phẩm
Sản phẩm
Tọa độ phản ứng
Trạng thái chuyển tiếp 1
Tác nhân
Thế năng
Trạng thái chuyển tiếp 2
Chất trung gian
Dị ly và Đồng ly
1. SỰ DỊ LY (Heterolysis)
■ Thường xảy ra đối với các liên kết phân cực
■ Cần một tác nhân hỗ trợ để có thể tách rời hai ion ra
A
B
A
+
+
B
-
Ions
Heterolytic bond cleavage
δ+
δ−
A B

A
+
B
-
Y
+
Y
+
2. SỰ ĐỒNG LY (Homolysis)
A B
A
+
Β
Radicals
Homolytic bond cleavage
R O O R
Dialkyl peroxide
heat
alkoxyl radicals
2
R O
X X
heat or light
2
X
Gốc tự do alkoxyl
Đồng ly
Dị ly
Dị ly






Bond-Making
I. PHẢN ỨNG THẾ ÁI NHÂN Ở NGUYÊN TỬ CACBON NO S
N
1.
Khái niệm chung
•.
Phản ứng thế: 1 nguyên tử hay nhóm nguyên tử của chất ban đầu bị thay thế bởi 1
nguyên tử hay nhóm nguyên tử khác
•.
Tác nhân ái nhân: các tác nhân mang điện tích âm (hay phân tử trung hoà chứa cặp
điện tử tự do) tấn công vào trung tâm tích điện dương

!"#$%
%

•
%&'()')"*+*,-.'#*/0''&)1!"#
*234#5,6$7
•
%)'68*"9##:*23$64'(;0
<=#>?
%
@

A;*B?
%


R X
Nu
-
R
X
-
Nu
Phản ứng thế ái nhân (S
N
)
y
-
: RO
-
, OH
-
, RCOO
-
, NH
3
, NH
2
R, H
2
O, ROH …
R: gốc hyđrocacbon
X: Cl, Br, OH, OR, OSO
2
R …

a/ Cơ chế
•
Liên kết giữa C và y hình thành đồng thời với sự yếu đi và đứt của C và X → 2
tiểu phân tham gia vào giai đoạn chậm
•
Nếu y
-
không dư nhiều: r = k.[y
-
].[R-X]
Phản ứng thế ái nhân lưỡng phân tử (S
N
2)
Lưỡng phân tử: ở giai đoạn chậm, có sự tham gia của 2 tiểu phân
Giản đồ năng lượng
b/ Tính lập thể của S
N
2
Phân tử có chứa C*: sẽ có sự thay đổi cấu hình
(R → S và ngược lại)
y
-
tấn công ngược hướng so với X → sản phẩm có cấu hình ngược với tác chất
@
CDE$!"#$
%
@
•
Ftransion state (trạng thái chuyển ếp):G#23#
•

HI'6D&J=B#>##K9L
@

:
–
Liên kết ở trạng thái hình thành và phá vỡ
–
Cả chlorometan và hydroxit liên quan đến trạng thái chuyển ếp
@@
M)N1O!"#
%
@
;0%P+#QR5S*$TPUO!V'
WX#
@Y
A!*=G#-3#!"#
%
@
@Z
;)'1)#
%
@
)#!"#
%
@
3. Phản ứng thế ái nhân đơn phân tử (S
N
1)
Đơn phân tử: ở giai đoạn chậm chỉ có sự tham gia của 1 tiểu phân
a/ Cơ chế

•
Ở giai đoạn chậm: y
-
không tham gia
•
S
N
1 thường có bậc 1 r = k.[R-X]