TIỂU LUẬN PHẢN ỨNG THẾ NUCLEOPHILE

Bài báo cáo môn học : Hóa Hữu Cơ nâng cao
GVHD : TS. Nguyễn Tiến Công
HVTH : Nguyễn Hồng Hà
Chuyên ngành : LL & PPDH Hóa Học
(K23)
Chuyên đề 3
PHẢN ỨNG THẾ NUCLEOPHILE
NỘI DUNG TRÌNH BÀY
1. Khái quát
2. Các phản ứng thế Nucleophile
4. So sánh phản ứng S
N
1 và S
N
2
5. Bài tập vận dụng
3. Một số phản ứng Nucleophile đối với Ancol
1. Khái quát
1.1. Phản ứng thế Nucleophile
1.2. Tác nhân Nucleophile
1.3. Nhóm đi ra
1.4. Phân loại
1.1. Phản ứng thế Nucleophile
1. Khái quát
Phản ứng thế Nucleophile S
N
xảy ra bằng sự tấn công của
tác nhân Nucleophile (Nuc) vào trung tâm thiếu electron và
sự phân cắt dị li của nhóm đi ra (Z) cùng cặp electron liên
kết (Z )̅
Sơ đồ chung

Z
Z
1.2. Tác nhân Nucleophile (Nuc)
Anion

Phân tử
trung hòa

1. Khái quát
Anion hay phân tử trung hòa có cặp electron không liên
kết có thể nhường đi dễ dàng, nên có khuynh hướng tấn
công vào vị trí nghèo mật độ electron (C
+
)
1.3. Nhóm đi ra (Z)
1. Khái quát
Là những nguyên tố hay nhóm nguyên tố có độ âm điện
cao đi ra ở dạng anion Z như ̅ Hal, OH, OR, OSO
2
R
hoặc những nhóm mang điện tích dương đi ra ở dạng
phân tử trung hòa như N
+
R
2
, S
+
R
2

1. Khái quát
1.4. Phân loại
Phản ứng thế Nucleophile
Đơn phân tử : S
N
1
Lưỡng phân tử : S
N
2
Nội phân tử : S
N
i
2. Các phản ứng thế Nucleophile
2.1.1. Cơ chế
2.1.2. Hóa lập thể
2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng
2.2.1. Cơ chế
2.2.2. Hóa lập thể
2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng
2.1. Phản ứng S
N
2
2.2. Phản ứng S
N
1
2.1.1. Cơ chế
1 giai đoạn
v = k. [ R-Z ] . [ Nuc˸ ̅
]
2. Các phản ứng thế Nucleophile

2.1. Phản ứng S
N
2
Z
Z
Z
Năng lượng
Tiến trình phản ứng
Nucleophile
Chất nền
Trạng thái chuyển tiếp
Sản phẩm
Nhóm đi ra
2.1.2. Hóa lập thể
2. Các phản ứng thế Nucleophile
2.1. Phản ứng S
N
2
H
H
H
Sản phẩm
quay cấu hình
Trạng thái
chuyển tiếp
HO¯ tấn công phía sau
2. Các phản ứng thế Nucleophile
2.1. Phản ứng S
N
2

2. Các phản ứng thế Nucleophile
2.1. Phản ứng S
N
2
RX
ete
ankyl halogenua
ROH
HX
RX
R'OH
ROR'
PBr
3
/ PCl
3
/ PCl
5
ankyl halogenua
2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng
- Gốc hidrocacbon : càng ít nhóm thế càng tốt vì ít áng
ngữ không gian, thuận lợi cho tác nhân khi tấn công vào C
+
+
CH
3
> R
bậc I
> R
bậc II

> R
bậc III

2. Các phản ứng thế Nucleophile
2.1. Phản ứng S
N
2
- Nhóm đi ra : rút e, có tính bazơ yếu khi tách ra và ổn
định ở trạng thái chuyển tiếp
2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng
2. Các phản ứng thế Nucleophile
2.1. Phản ứng S
N
2
- Một số nhóm đi ra tốt
Halogen Sunfonat
Sunfat
Photphat
-Những nhóm đi ra kém
hidroxi
ankoxi
amin
- Gốc hidrocacbon
2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng
2. Các phản ứng thế Nucleophile
2.1. Phản ứng S
N
2
- Tác nhân Nucleophile : Nucleophile mạnh
Anion có lực nucleophile cao hơn phân tử trung hòa tương ứng

Lực nucleophile tăng khi độ âm điện giảm
Đưa thêm nhóm thế hút e vào tác nhân sẽ làm giảm lực Nucleophile
Đưa thêm nhóm thế cồng kềnh vào tác nhân sẽ làm giảm lực Nucleophile
CH
3
−CH
2
−O¯ > (CH
3
)
3
−C−O͞
HO > C̅
6
H
5
O¯ > CH
3
COO¯ > CCl
3
COO > C̅
6
H
5
SO
3
¯
Một số Nucleophile thường gặp được sắp xếp theo chiều
giảm dần tính Nucleophile trong dung môi (nước hay ancol)
Mạnh

Trung bình
Yếu
- Dung môi : aprotic (không có proton) như axeton,
axetonitril, DMF (dimetylformamit), ete, benzen
2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng
2. Các phản ứng thế Nucleophile
2.1. Phản ứng S
N
2
- Gốc hidrocacbon
- Nhóm đi ra
- Tác nhân Nucleophile
2.2.1. Cơ chế
Giai đoạn 1 : Tách Z, tạo thành carbocation
(Chậm, quyết định tốc độ phản ứng)
Giai đoạn 2 : Tác nhân Nuc tấn công vào carbocation tạo sản
phẩm (Nhanh)
2 giai đoạn
2. Các phản ứng thế Nucleophile
2.2. Phản ứng S
N
1
Z
Z
2.2.1. Cơ chế
2. Các phản ứng thế Nucleophile
2.2. Phản ứng S
N
1
v = k . [ R - Z ]

Trạng thái
chuyển tiếp
Sản phẩm
trung gian
Z
Z
Tiến trình phản ứng
Năng lượng
Z
2.2.2. Hóa lập thể
2. Các phản ứng thế Nucleophile
2.2. Phản ứng S
N
1
Sản phẩm giữ
nguyên cấu hình
Sản phẩm
quay cấu hình
Hỗn hợp Raxemic
2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng
- Gốc hidrocacbon :
+ Phân li thành cacbocation càng bền, tốc độ phản ứng
càng nhanh
R
bậc III
> R
bậc II
> R
bậc I
>

+
CH
3
(Ar)
3
CX > (Ar)
2
CHX > ArCH
2
X
2. Các phản ứng thế Nucleophile
2.2. Phản ứng S
N
1
+ Chú ý sự chuyển vị để tạo thành cacbocation bền hơn
Sự chuyển vị Hidrua
Sự chuyển vị Metyl
Sự chuyển vị của vòng (vòng nhỏ thành vòng lớn hơn)
2. Các phản ứng thế Nucleophile
2.2. Phản ứng S
N
1
2-etoxi-3-metylbutan
2-etoxi-3-metylbutan
2-etoxi-2-metylbutan
2-brom-3-metybutan
t
o
(Sản phẩm chính)
2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng

2-etoxi-3-metylbutan
2-etoxi-2-metylbutan
2-brom-3-metybutan
t
o
Sự chuyển vị
Hidrua
Cacbocation bậc II
Cacbocation bậc III
(Bền)
2-etoxi-2-metylbutan
2. Các phản ứng thế Nucleophile
2.2. Phản ứng S
N
1
2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng
Sự chuyển vị
gốc Metyl
Cacbocation bậc I
(không bền)
Cacbocation bậc III
(bền)