Báo cáo môn học HÓA HỮU CƠ NÂNG CAO - các loại hiệu ứng trong hóa hữu cơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
LỚP CAO HỌC LL&PPDH HÓA HỌC_K23
LỚP CAO HỌC LL&PPDH HÓA HỌC_K23
Báo cáo môn học
Báo cáo môn học
HÓA HỮU CƠ NÂNG CAO
HÓA HỮU CƠ NÂNG CAO
Người hướng dẫn : TS. Nguyễn Tiến Công
Người thực hiện : Nguyễn Thị Minh An
CÁC LOẠI HIỆU ỨNG
TRONG HÓA HỮU CƠ
2
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trần Quốc Sơn (1982), Cơ sở lý thuyết hóa hữu cơ, tập 1, NXB Giáo Dục.
2. Trần Quốc Sơn – Đặng Văn Liếu, Giáo trình cơ sở hóa học hữu cơ, tập 1,
NXB ĐHSP.
3. Hoàng Trọng Yêm (chủ biên), Hóa học hữu cơ, NXB Khoa học và kỹ
thuật.
4. Nguyễn Hữu Đĩnh – Đỗ Đình Rãng, Hóa học hữu cơ 1, NXB Giáo dục
5. Đặng Như Tại – Ngô Thị Thuận, Hóa học hữu cơ, tập 1, NXB GD Việt
Nam
Dàn ý trình bày
Chương 1: Cơ sở lý thuyết
1. Hiệu ứng cảm ứng ( bản chất, phân loại, đặc điểm)
2 Hiệu ứng liên hợp ( khái niệm, phân loại đặc điểm)
3. Hiệu ứng siêu liên hợp ( khái niệm, đặc điểm, tác
dụng)
4. Hiệu ứng không gian ( loại 1, loại 2, hiệu ứng octo)
5. Phương trình Hammet
6. Phương trình Tap

Chương 2 : Vận dụng
1. Giải thích và so sánh tính axit bazơ
2. Độ bền của các phân tử, tiểu phân
Thuyết
chuyển dịch elctron
(1920)
Giải thích
Cấu trúc
Tính chất
Khả năng phản ứng
Bao gồm
Hiệu ứng cảm ứng
Hiệu ứng liên hợp
Hiệu ứng siêu liên hợp
}
Hiệu ứng electron
Chương 1 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Bản chất
C -C - C -C - H
H
H H
H H
H
H
H
H
 Các liên kết C-C và C- H
hầu như không phân cực
 có sự phân cực các
liên kết do sự chênh

lệch về độ âm điện giữa
C và Cl
C

C

C

C

Cl
H
H H
H H
H
H
H
H
δ
-
δ
+
1. Hiệu ứng cảm ứng (Inductive effect- I)
-
Là sự phân cực các liên kết
-
Lan truyền theo mạch các liên kết
σ
σ
-

Do sự khác nhau về độ âm điện
Bản chất của hiệu ứng cảm ứng :
1. Hiệu ứng cảm ứng (Inductive effect- I)
1.2. Phân loại
δ
-
δ
+
C
X
C
Y
δ
+
-I +I
δ
-
X là nhóm hút e Y là nhóm đẩy e
•
Nhóm có độ âm điện
lớn hơn C
•
Các nhóm không no
•
Nhóm mang điện
dương, điện tích càng
lớn I càng lớn
•
Nhóm ankyl, I tăng
dần theo bậc của

nhóm
•
Nhóm mang điện tích
âm
1. Hiệu ứng cảm ứng (Inductive effect- I)
* Độ mạnh của hiệu ứng -I tăng khi:
Độ âm điện tăng
F Cl
Br
I
> >
>
NR
2
< OR F
<
Tỉ lệ electron s trong orbitan lai hóa tăng
CH
2
CH
2
C
CH
<
sp
2
sp
<
C
6

H
5
1. Hiệu ứng cảm ứng (Inductive effect- I)
* Độ mạnh của hiệu ứng +I tăng khi:
số nguyên tử cacbon tăng
mạch C càng phân nhánh
độ âm điện giảm, bán kính nguyên tử
tăng
O
-
S
-
<
CH
3
CH
2
CH
3
CH
CH
3
CH
3
C
CH
3
CH
3
CH

3
< < <
1. Hiệu ứng cảm ứng (Inductive effect- I)
1.3. Đặc điểm
a. Hiệu ứng giảm nhanh khi kéo dài mạch liên kết
σ
σ
1,54.10
-5
b. Không chòu ảnh hưởng của sự án ngữ không gian
1. Hiệu ứng cảm ứng (Inductive effect- I)
Axit K
a
(25
o
C)
1,39.10
-3
CH
3
CH
2
CH
2
COOH
CH
3
CH
2
CH COOH

Cl
CH
3
CH CH
2
COOH
Cl
CH
2
CH
2
CH
2
COOHCl
8,9.10
-5
3,0.10
-5
tăng 90 lần
tăng 6 lần
tăng 2 lần
α
β
γ
2. Hieọu ửựng lieõn hụùp(Conjugation effect- C)
CH
2
CH CH CH
2
CH

2
CH CH
O

+

-
CH
2
CH CH
O
CH
2
CH
2
Cl

CH
2
CH
2
Cl


-

+
2.1. Khỏi nim
Hiu ng liờn hp -
Hiu ng liờn hp p-

2. Hieọu ửựng lieõn hụùp(Conjugation effect- C)
Hiu ng liờn hp l hiu ng sinh ra do tng tỏc c
bit gia cỏc obital p ca cỏc nguyờn t trong h liờn
hp lm chuyn dch cỏc in t gõy ra s phõn cc
2.1. Khỏi nim
2.2. Phân loại
C
C C Z
C
C Y

-C
+C
Z hút e ( đa số là nhóm chưa no
-NO
2
, -CHO, -COOH, -CONH
2
…)
Y đẩy e (thường là các nhóm có
cặp e chưa sử dụng hay e dư)
2. Hiệu ứng liên hợp(Conjugation effect- C)
* Độ mạnh -C tăng khi:
- độ âm điện tăng
- điện tích dương tăng
>
CH O
CH NH
>
CH CH

2
-C = NH
2
+
-C = NH
>
* Độ mạnh +C tăng khi:
- độ âm điện gi mả
-NH
2
> -OH > -F
- Đặc biệt
-F > -Cl > -Br > -I
2s
2
2p
7

3s
2
3p
7
4s
2
4p
7
5s
2
5p
7

C
C C Z
-I -C
C
C Y

+C
-I
Hỳt e cng mnh
So sỏnh gia 2 loi
hiu ng +C, -I
*Cỏc nhúm vi hiu ng C cú du khụng c nh
Thng l nhúm cha no hoc thm nh vinyl, phenyl
NO
2
-C
NH
2
-C
+C
+C
2.2. Phõn loi
2. Hieọu ửựng lieõn hụùp(Conjugation effect- C)
NHÓM THẾ Hiệu ứng
cảm ứng
Hiệu ứng
liên hợp
Tác dụng tổng hợp
của hai hiệu ứng
Nhóm ankyl (-R) +I -

+I +C
Cho electron
-I +C
-I +C
-I -
Halogen(-F,-Cl,-Br,-I) -I +C
Nhận electron
-I -C
-I -C
-I -C
-I -C
-I -C
O
-
NH
2
, NHR, NR
2
OH,
OR
NH
3
+
,
NR
3
+
C O
COOH, COOR
NO

2
C N
SO
3
H
}
}
2.3. Đặc điểm
-
Thay đổi tương đối ít khi kéo dài mạch liên hợp
2. Hiệu ứng liên hợp(Conjugation effect- C)
-
Chỉ có hiệu lực mạnh trên hệ liên hợp phẳng
VD:
R CH O
+

H CH
2
CH O
R CH
OH
CH
2
CHO
δ
+
δ
-
R CH O

+

R CH
OH
CH O
CHOCH
2
(CH CH)
n
CH
2
(CH CH)
n
H
δ
+
δ
-
17
N
O
O
N
O
O
CH
3
CH
3
Giaỷm ủoọ maùnh

hieọu ửựng -C
Hiu ng cm ng ca cỏc nhúm ankyl (+I)
3. Hieọu ửựng sieõu lieõn hụùp(Hyperconjugation)
Thc nghim phn ng ca p-alkylbenzyl bromur vi piridin:
Z Tc tng
i
H 1
CH
3
29,6
CH
3
CH
2
22,2
iso-C
3
H
7
16,3
tert-C
4
H
9
12,7
Cú mt hiu ng cựng chiu
vi hiu ng cm ng nhng
v mnh thỡ ngc li
Hiu ng siờu liờn hp
(hiu ng Beiker Natan)

3.1. Khỏi nim
CH
3
CH
2
CH
3
CH
CH
3
CH
3
C
CH
3
CH
3
CH
3
< < <
Z CH
2
Br

+

N
Z CH
2
N

Br
Vớ d 1:
Xột phõn t propilen:
Vớ d 2:
Tng t cho phõn t toluen.
3. Hieọu ửựng sieõu lieõn hụùp (Hyperconjugation)

C CHH
H
H
CH
2
CH
H
H

Hiu ng siờu liờn hp
L kt qu ca s tng tỏc gia cp electron ca liờn
kt n C H v trớ ca nguyờn t carbon khụng no
vi cỏc electron ca h thng liờn kt bi, nhõn thm
Do ú hiu ng siờu liờn hp (kớ hiu l H:) cũn gi l
hiu ng cng hng .
3.1. Khỏi nim
Ngoi ra cp electron liờn kt ca liờn kt n C C
ca cỏc vũng nh (3, 4 cnh) cng cú th to ra siờu
liờn hip vi liờn kt bi C=C, CC, C=O, CN
Vớ d 3:
3. Hieọu ửựng sieõu lieõn hụùp (Hyperconjugation)
C
H

H
C
C
H
CH CH
2
H
H
C
H
H C
H
H
C
H
H
C
H
CH CH
2
3.1. Khỏi nim
21
C
F
F
F
C CH
2
H
siêu liên hợp âm

(-H)
C
H
H
H
C CH
2
H
siêu liên hợp dương
(+H)
c bi t còn có Đặ ệ hiệu ứng siêu liên hợp âm (-
H) khi có nhóm halogen liên kết với hệ liên
hợp
π
Ví dụ 4:
3. Hiệu ứng siêu liên hợp(Hyperconjugation)
3.1. Khái niệm
+ Hiu ng H ca nhúm alkyl tng theo s liờn kt
C H

tham gia; do ú trt t hiu ng H ngc
vi hiu ng +I.
CH
3
;
CH
2
CH
3
; CH

CH
3
CH
3
;
C CH
3
CH
3
CH
3
Chiu tng ca hiu ng +I
Chiu gim ca hiu ng +H
3. Hieọu ửựng sieõu lieõn hụùp(Hyperconjugation)
S liờn kt C H

gim dn
3.2. c im
* Là hiệu ứng gây ra bởi các nhóm thế có kích
thước khá lớn; làm cản trở sự tấn công của tác
nhân hay chất phản ứng (làm ảnh hưởng khả
năng phản ứng của hợp chất)
O
O
CH
3
CH
3
HO- NH
2

HO- NH
2

δ+
δ+
δ-
δ-
Ví dụ 1:
4. Hiệu ứng khơng gian (Steric effect)
4.1. Hiệu ứng khơng gian loại 1 (S
I
)
2,6-đimetyl-1,4-quinon
C CH
2
CH
3
CH
3
CH
3
C CH
3
CH
3
Br
β ′β
KOH, Alcol
(CH

3
)
2
C CH
2
C CH
2
CH
3
(CH
3
)
2
C CH C CH
3
CH
3
90%
10%
OH
-
Ví dụ 2:
khó
dễ
4. Hiệu ứng không gian (Steric effect)
4.2. Hiệu ứng không gian loại 1 (S
I
)
4. Hiệu ứng không gian (Steric effect)
4.2. Hiệu ứng không gian loại 1 (S

I
)