Chuyên Đề Mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất của chất hữu cơ thể hiện qua các chất đồng phân

MỐI QUAN HỆ GIỮA CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA CHẤT
HỮU CƠ THỂ HIỆN QUA CÁC CHẤT ĐỒNG PHÂN.
Trần Thị Hải Minh – THPT Chuyên Vĩnh Phúc
Phần 1: MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn chuyên đề
Ảnh hưởng của cấu trúc đến tính chất của hợp chất hữu cơ là một phạm trù rộng lớn,
trong chuyên đề của mình tôi chỉ xin được trình bày cái nhìn về ảnh hưởng của cấu trúc đến
tính chất của chất hữu cơ thông qua ảnh hưởng của cấu trúc đến tính chất của các đồng phân.
Đồng phân là những chất có cùng thành phần nguyên tố, số lượng nguyên tử, do cấu trúc khác
nhau mà có tính chất khác nhau. Do vây, tôi nhận thấy việc chọn đồng phân để mô tả ảnh
hưởng của cấu trúc là một cách mô tả mối quan hệ trên một cách rõ nét nhất.
II. Mục đích nghiên cứu
Thông qua hệ thống các ví dụ về chất đồng phân làm rõ ảnh hưởng của cấu trúc phân tử
chất hữu cơ đến tính chất của chúng, giúp học sinh có thể tự tiếp thu và không bị nhầm lẫn tính
chất giữa các chất đồng phân, từ đó có thể tiếp thu kiến thức mới tốt hơn nhằm hướng tới các
kì thi học sinh giỏi quốc gia.
III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1. Các kiến thức về ảnh hưởng của cấu trúc đến tính chất của chất hữu cơ.
2. Hệ thống các bài tập áp dụng dành cho học sinh giỏi các cấp.
IV. Nhiệm vụ nghiên cứu.
Phân tích và làm rõ mối quan hệ của cấu trúc đến tính chất của chất đồng phân thông
qua hệ thống ví dụ được đưa ra.
V. Ph ương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu về ảnh hưởng của cấu trúc đến tính chất của chất hữu cơ trong giáo trình
dành cho sinh viên đại học, cao đẳng chuyên ngành hóa và các tài liệu bồi dưỡng kiến thức
cho học sinh chuyên Hóa.
VI. Giả thuyết khoa học.
Việc học sinh nắm vững mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất của chất đồng phân sẽ
giúp các em có những hiểu biết mang tính khoa học và logich về sự đa dạng, phức tạp trong
tính chất của chất hữu cơ. Kiến thức về mối quan hệ trên sẽ tạo động lực cho các em tìm tòi
những mối quan hệ khác giữa trong một chất hoặc mối quan hệ giữa các chất , đồng thời việc

học sinh nắm vững mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất của chất đồng phân có thể là tiền đề
giúp các em mở rộng tư duy về phạm trù rộng lớn trong mối quan hệ cấu trúc ↔ tính chất của
chất hữu cơ.
Phần 2: NỘI DUNG
1
I. Mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất vật lý của hợp chất hữu cơ
1) Quan hệ giữa cấu trúc và tính tan.
Vd 1: (QG- 2007) Cho 2 chất B và C:
OH
C
O
CH
3
C
O
CH
3
OH
B
C
Hãy so sánh độ tan trong dung mơi khơng phân cực của B và C?
Đáp án:
C
O
CH
3
O
H
.
.

.
C có liên kết H nội phân tử nên phân tử gọn, độ phân cực giảm
=>
dễ tan trong dung môi không phân cực hơn.
OH
C
O
CH
3
. . .
OH
C
O
CH
3
B có liên kết H liên phân tử.
Vd 2: Xitral (CH
3
)
2
C=CHCH
2
CH
2
C(CH
3
)=CHCH=O có trong tinh dầu chanh, gồm 2 đồng
phân a và b.
a) Hai chất a và b thuộc loại đồng phân nào? Hãy viết cơng thức cấu trúc hai đồng phân đó.
b) Để tách riêng hai đồng phân a và b, người ta sử dụng semicacbazit và axit vơ cơ. Hãy

nêu vắn tắt q trình thực nghiệm đó.
Đáp án: - 2 chất là đồng phân hình học
2
CH
3
CH
3
CH
3
O
CH
3
CH
3
CH
3
O
Xitral - a
Xitral - b
b) Tách riêng hai đồng phân a và b: căn cứ vào độ tan khác nhau của 2 sản phẩm xitral-a
semicacbazon và xitral-b semicacbazon.
3
CH
3
CH
3
CH
3
O
CH

3
CH
3
CH
3
O
Xitral - a
Xitral - b
H
2
NCONHNH
2
CH
3
CH
3
CH
3
N-CONHNH
2
Xitral - a - Semicacbazon
CH
3
CH
3
CH
3
N-CONHNH
2
Xitral - b - Semicacbazon

keát tinh phaân ñoaïn
Xitral - a - Semicacbazon
Xitral - b - Semicacbazon
Xitral - a
Xitral - b
2) Quan hệ giữa cấu trúc và nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy.
“Nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy của một chất là nhiệt độ tại đó động năng của phân
tử đủ lớn để thắng lực hút liên phân tử”. Qua định nghĩa trên có thể thấy: nhiệt độ sôi, nhiệt
độ nóng chảy phụ thuộc vào lực hút liên phân tử giữa các phân tử. Lực hút liên phân tử phụ
thuộc vào liên kết hiđro, liên kết Van der Waals, hình dạng – kích thước - khối lượng phân tử
4
của chất hữu cơ. Trong 3 yếu tố mà nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy phụ thuộc thì yếu tố nào
cũng chịu ảnh hưởng của cấu trúc phân tử.
Ví dụ:
Vd 1: So sánh nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy của pentan và neopentan.
- Nhiệt độ nóng chảy:
CH
3
CH
3
<
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
-130

o
C -16
o
C
Giải thích: Ở trạng thái rắn, các phân tử sắp xếp theo một trật tự xác định. Phân tử
neopentan có dạng hình cầu, có tính đối xứng cao nên dễ sắp xếp đặc khít theo cả 3 chiều hơn
những phân tử pentan kém tính đối xứng. Càng sắp xếp đặc khít thì khoảng cách giữa các
phân tử càng nhỏ và lực Van der Waals càng lớn nên nhiệt độ nóng chảy của neopentan cao
hơn pentan.

- Nhiệt độ sôi:
CH
3
CH
3
>
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
36
o
C 9,5
o
C
Giải thích: Ở trạng thái lỏng, các phân tử không còn sắp xếp trật tự như ở thể rắn, chúng

chuyển động tương đối hỗn độn. Khi ở gần nhiệt độ sôi khoảng cách trung bình giữa các phân
tử neopentan và pentan bằng nhau nhưng diện tích tiếp xúc thì khác nhau. Trong cùng một thể
tích, hình cầu sẽ có diện tích bề mặt nhỏ nhất, do đó diện tích tiếp xúc giữa các phân tử nhỏ
nên lực Van der Waals của neopentan nhỏ hơn pentan, vì thế nhiệt độ sôi thấp hơn.
Vd 2: Nhiệt độ nóng chảy của cis-but-2-en (-139
o
C) thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của trans-
but-2-en (105
o
C) nhưng nhiệt độ sôi của cis-but-2-en (4
o
C) lại cao hơn nhiệt độ sôi của trans-
but-2-en (1
o
C).
- Nhiệt độ nóng chảy:
CH
3
CH
3
<
CH
3
CH
3
t
n/c
= -139
o
C t

n/c
= -106
o
C
5
Giải thích: Ở trạng thái rắn, các phân tử sắp xếp theo một trật tự xác định. Phân tử trans –
but- 2 – en có có tính đối xứng cao hơn nên dễ sắp xếp đặc khít theo cả 3 chiều hơn những
phân tử cis – but- 2 – en kém tính đối xứng => lực Van der Waals lớn hơn nên nhiệt độ nóng
chảy cao hơn.

- Nhiệt độ sôi:
CH
3
CH
3
>
CH
3
CH
3
t
s
= 4
o
C t
s
= 1
o
C
Giải thích: Ở trạng thái lỏng, các phân tử không còn sắp xếp trật tự như ở thể rắn, chúng

chuyển động tương đối hỗn độn. Phân tử trans – but- 2 – en không phân cực (
μ
= 0) nên lực
hút giữa các phân tử của chúng yếu hơn (tức lực Van der Waal nhỏ hơn) phân tử cis – but- 2 –
en (
μ
= 0,33D) vì thế nhiệt độ sôi thấp hơn.
Vd 3: Axit maleic
H
H
COOH
HOOC
t
n/c
= 130
o
C
Axit fumalic
H
HOOC
COOH
H
t
n/c
= 270
o
C
Giải thích: Phân tử axit fumalic có tính đối xứng cao hơn nên dễ sắp xếp đặc khít theo cả 3
chiều hơn những phân tử axit maleic => nhiệt độ nóng chảy cao hơn.
6

Vd 4: ng phõn m- nitrophenol (t
n/c
= 97
o
C ) v p-nitrophenol (t
n/c
=115
o
C ) cú nhit
núng chy cao hn ng phõn o- nitrophenol (t
n/c
= 45
o
C ).
- Nhit núng chy:
OH
NO
2
OH
NO
2
OH
NO
2
<
<

t

n/c
= 45
o
C t
n/c
= 97
o
C t
n/c
= 115
o
C
Gii thớch: ng phõn p- v m- nitrophenol cú nhit núng chy cao hn ng phõn o- vỡ
gia cỏc phõn t ca ng phõn m- ; p- cú liờn kt H liờn phõn t trong khi ú ng phõn o-
cú liờn kt H ni phõn t.
ng phõn p- cú H linh ng hn ng phõn m- => liờn kt H liờn phõn t bn hn.
OH
NO
2
Nhoựm -NO
2
gaõy ra hieọu ửựng -I vụựi nhoựm -OH
OH
NO
2
Nhoựm -NO
2
gaõy ra hieọu ửựng -I, -C vụựi nhoựm -OH

7

(Đồng phân p- có H linh động hơn do nhóm – NO
2
gây hiệu ứng – C, - I với nhóm –OH, trong
khi đó đồng phân m- thì nhóm – NO
2
chỉ gây hiệu ứng - I với nhóm –OH)
Vd 5: Axeton (t
n/c
= - 95
o
C ) và (t
s
=56,5
o
C ), propanal (t
n/c
= - 81
o
C ) và (t
s
=50
o
C ).
- Nhiệt độ nóng chảy:

O
CH
3
CH
3

O
CH
3
H
(t
n/c
= - 95
o
C ) (t
n/c
= - 81
o
C )
Giải thích: Phân tử propanal có cấu trúc không gian gọn hơn axeton (axeton có 2 nhóm –
CH
3
chắn 2 phía của nhóm chức C=O) nên ở trạng thái rắn các phân tử sắp xếp đặc khít hơn
( propanal: d
(g/cm
3
)
= 0,7966 ; axeton: d
(g/cm
3
)
= 0,7899) và do đó có nhiệt độ nóng chảy cao
hơn.
- Nhiệt độ sôi:

O

CH
3
CH
3
O
CH
3
H
(t
s
= 56,5
o
C ) (t
s
= 50
o
C )
Giải thích: Hợp phần của momen lưỡng cực của axeton tập trung hướng theo nhóm C=O,
không tản mạn nhiều hướng như propanal nên momen lưỡng cực phân tử của axeton lớn hơn
tức phân tử phân cực hơn => ở trạng thái lỏng lực hút Van der Waal giữa các phân tử của
axeton lớn hơn propanal => nhiệt độ sôi cao hơn của axeton cao hơn nhiệt độ sôi của
propanal.
O
CH
3
CH
3
Độ phân cực của 2 phân tử
O
CH

3
H

μ
= 2,78D
μ
= 2,52D
8
Vd 6: (QG- 2007) Cho 2 chất B và C:
OH
C
O
CH
3
C
O
CH
3
OH
B
C
Hãy so sánh nhiệt độ sơi của B và C.
Đáp án: Nhiệt độ sơi của B lớn hơn C vì B có liên kết H liên phân tử, C có liên kết H nội phân tử.
C
O
CH
3
O
H
.

.
.
C có liên kết H nội phân tử nên phân tử độ phân cực giảm
=>
lực hút giữa các phân tử giảm => nhiệt độ sôi thấp hơn B.
OH
C
O
CH
3
. . .
OH
C
O
CH
3
B có liên kết H liên phân tử, lực hút giữa các phân tử tăng => nhiệt độ sôi cao hơn C.
Vd 7: Propylamin là chất lỏng ở nhiệt độ thường với t
n/c
= - 83
o
C ; t
s
= 48
o
C . Etylmetylamin
có nhiệt độ sơi t
s
= 36-37
o

C. Trimetyl amin là chấtkhí ở điều kiện thường với t
n/c
= - 124
o
C ; t
s

= 3,5
o
C .

CH
3
NH
2

NH
CH
3
CH
3

CH
3
N
CH
3
CH
3
(t

n/c
= - 83
o
C ) (t
n/c
=
o
C ) (t
n/c
= - 124
o
C )
(t
s
= 48
o
C ) (t
s
= 36-37
o
C ) (t
s
= 3,5
o
C )
Giải thích: Propylamin và etylmetylamin có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sơi cao trimetylamin
vì giữa các phân tử của propylamin, etylmetylamin có liên kết H liên phân tử trong khi đó
trimetylamin khơng có liên kết H liên phân tử phân tử. Nhiệt độ sơi của propylamin cao hơn
9
nhiệt độ sôi của etylmetylamin vì propylamin có nhiều H linh động hơn nên có thể tạo liên kết

H liên phân tử ở nhiều hướng hơn etylmetylamin.

N
C
3
H
7
H
H
N
H
C
3
H
7
H
.
.
.
. . .
. .
.
N
H
C
3
H
7
H
. .

.
.
.
.
.
.
.

N
CH
3
C
2
H
5
H
N
H
CH
3
C
2
H
5
. . .
. .
.
N
H
CH

3
C
2
H
5
. .
.
Liên kết H liên phân tử của 2 amin bậc 1, bậc 2.
II. Mối quan hệ giữa cấu trúc và tính axit - bazơ của hợp chất hữu cơ
Tính axit – bazơ là tính chất có tầm quan trọng đặc biệt trong hóa học nên có rất nhiều
quan điểm về tính axit – bazơ. Hiện tại có hai thuyết được dùng phổ biến là thuyết axit-bazơ
của Bronsted và Lowry và thuyết axit-bazơ của Lewis. Bronsted và Lowry cho rằng
“
Axit là những chất cho H
+
, bazơ là những chất cho H
+”
. Độ mạnh yếu của axit, bazơ theo
Bronsted và Lowry được định lượng bằng hằng số axit K
a
hoặc pK
a
(biểu tượng cho
các hằng số phân ly axit ở quy mô logarit pK
a
= -lg[K
a
]). Tính axit tăng thì K
a
tăng hay pK

a

giảm, tính axit giảm thì K
a
giảm hay pK
a
tăng. Cũng giống như tính chất vật lý, tính axit-bazơ
của chất hữu cơ phụ thuộc vào cấu trúc của chúng, sau đây chúng ta xét một số ví dụ.
Vd 1: CH
2
=CH-CH=CH
2
(pK
a1
)

,

CH
3
-C≡C-CH
3
(pK
a2
) , CH
3
CH
2
C≡CH (pK
a3

) biết
pK
a3
< pK
a1
< pK
a2
tức tính axit của CH
3
CH
2
C≡C-H > CH
2
=CH-CH=CH
2
> CH
3
-C≡C-CH
3
.
Giải thích: Trong phân tử but-1-in, nguyên tử H thể hiện tính axit liên kết với nguyên tử C lai
hóa sp, phân tử buta-1,3-dien nguyên tử H thể hiện tính axit liên kết với nguyên tử C lai hóa
sp
2
và trong phân tử but-2-in, nguyên tử H thể hiện tính axit liên kết với nguyên tử C lai hóa
sp
3
=> bản chất obitan s trong phân tử but-1-in chiếm ½, phân tử buta-1,3-dien chiếm 1/3,
phân tử but-2-in chiếm ¼. Obitan s có kích thước nhỏ hơn obitan p nên nguyên tử C nào càng
nhiều phần trăm obitan s thì đôi electron dùng chung càng gần hạt nhân => nguyên tử H

càng dễ bị phân cắt tức tính axit tăng => tính axit của but-1-in > buta-1,3-dien > but-2-in.
Vd 2: Đồng phân o- nitrophenol (pK
a
= 7,17); m- nitrophenol (pK
a
= 8,28); p-nitrophenol (pK
a

= 7,15).
OH
NO
2
<
<
OH
NO
2
OH
NO
2
pK
a
= 8,28 pK
a
= 7,17 pK
a
= 7,15
10
Giải thích: - Đồng phân p- , o- nitrophenol có tính axit cao hơn đồng phân m- vì nhóm –NO
2

gây ra hiệu ứng –C, -I trực tiếp với nhóm –OH, trong khi đó đồng phân m- thì nhóm –NO
2
chỉ
trực tiếp gây hiệu ứng –I với nhóm –OH.
O
H
N
O
O
:
-C, -I
O
H
N
O
O
:
O
H
N O
O
:
-C, -I
-I
HiÖu øng cña nhãm -NO
2
®Õn nhãm -OH
Đồng phân p- có H linh động hơn đồng phân o- (do nhóm – NO
2

và nhóm –OH ở đồng phân
o- tạo liên kết H nội phân tử nên H bị giữ chặt hơn).
O
N
H
O
O
.
.
.
Liên kết H nội phân tử ở đồng phân o-
Vd 3: (QG 2008) Axit maleic
H
H
COOH
HOOC
pK
a1
= 1,91
Axit fumalic
H
HOOC
COOH
H
pK
a1
= 3,1
Giải thích: - Ở trạng thái tĩnh: trong phân tử axit maleic 2 nhóm –COOH ở cùng phía gây
hiệu ứng không gian với nhau làm giảm hiệu ứng +C của liên kết
π

lên nhóm C=O của chức
axit => làm giảm mật độ electron trên O ở nhóm C=O, điều đó làm tăng hiệu ứng +C của
nguyên tử O trong nhóm –OH với nhóm C=O => nguyên nhân này làm giảm mật độ electron
trên O ở nhóm -OH => liên kết O-H tăng độ phân cực => H axit trở nên linh động hơn.
11

- Ở trạng thái động: bazơ liên hợp nấc 1 của axit maleic tạo được liên kết H nội phân
tử nên bền hơn bazơ liên hợp nấc 1 của axit fumalic.
HH
O
O
H
O
O-
.
.
.
Bazơ liên hợp nấc 1 của axit maleic tạo được
liên kết H nội phân tử
COO-
HOOC
H
H
Bazơ liên hợp nấc 1 của axit fumalic không
tạo được liên kết H nội phân tử
Axit maleic
H
H
COOH
HOOC

pK
a2
= 6,3
Axit fumalic
H
HOOC
COOH
H
pK
a2
= 4,5
Giải thích: - Ở trạng thái tĩnh: anion nấc 1 của axit maleic tạo được liên kết H nội phân tử
nên nguyên tử H axit khó bị phân li hơn anion nấc 1 của axit fumalic => tính axit ở nấc 2 của
axit maleic yếu hơn nấc 2 của axit fumalic.
- Ở trạng thái động: bazơ liên hợp nấc 2 của axit maleic có 2 nhóm –COO
-
mang điện tích
cùng dấu và cùng phía đẩy nhau nên không bền bằng bazơ liên hợp nấc 2 của axit fumalic.

12
H
-
OOC
H
COO
-
Bazơ liên hợp nấc 2 của axit maleic có 2
nhóm –COO
-
mang điện tích cùng dấu đẩy

nhau.
COO
-
-
OOC
H
H
Bazơ liên hợp nấc 2 của axit fumalic có 2
nhóm –COO
-
mang điện tích cùng dấu xa
nhau không có tương tác đẩy.
Vd 4: Đồng phân o- nitrobenzoic (pK
a
= 2,16); m- nitrobenzoic (pK
a
= 3,47); p-nitrobenzoic
(pK
a
= 3,41).
N
O
O
O
O
N
OHO
O
O
>

N
OH
O
O
O
H
.
.
.
§ång ph©n o- cã hiÖu øng ortho
cña nhãm -NO
2
lªn nhãm -COOH
Nhãm -NO
2
g©y
>
nhãm -NO
2
cßn g©y hiÖu øng -C víi nhãm -COOH
Nhãm -NO
2
g©y
hiÖu øng -I víi nhãm -COOH
hiÖu øng -I, -C víi nhãm -COOH
pK
a
= 2,16 pK
a
= 3,41 pK

a
= 3,47
Giải thích: - Đồng phân p- , o- nitrobenzoic có tính axit cao hơn đồng phân m- vì nhóm -NO
2
gây ra hiệu ứng –C, -I trực tiếp với nhóm –COOH, trong khi đó đồng phân m- thì nhóm –NO
2

chỉ trực tiếp gây hiệu ứng –I với nhóm –COOH. Hiệu ứng hút electron –I, -C trực tiếp tác
động vào nhóm –COOH làm mật độ electron trên nguyên tử O của nhóm –OH bị giảm =>
tăng khả năng phân cắt H axit tức tính axit tăng.
Đồng phân o- có H linh động hơn đồng phân p- (do nhóm – NO
2
gây hiệu ứng ortho-
một loại hiệu ứng tổng hợp làm tăng tính axit của nhóm -COOH).
Vd 5: Đồng phân o- hidroxibenzoic (pK
a
= 2,97); m- hidroxibenzoic (pK
a
= 4,06); p-
hidroxibenzoic (pK
a
= 4,48).
13
C
O
OH
O
C
OHO
OH

>
C
OH
O
OH
H
.
.
.
§ång ph©n o- cã hiÖu øng ortho
cña nhãm -OH lªn nhãm -COOH
Nhãm -OH g©y
>
Nhãm -OH g©y
hiÖu øng -I víi nhãm -COOH
hiÖu øng + C, -I víi nhãm -COOH
trong ®ã +C > -I
pK
a
= 2,16 pK
a
= 3,41 pK
a
= 3,47
Giải thích: - Đồng phân m- hidroxibenzoic có tính axit cao hơn đồng phân p- vì nhóm -OH
gây ra hiệu ứng -I trực tiếp với nhóm –COOH, trong khi đó đồng phân p- thì nhóm –OH gây
hiệu ứng +C, –I với nhóm –COOH nhưng hiệu ứng đẩy electron +C > -I.
Đồng phân o- có tính axit cao nhất do nhóm – NO
2
gây hiệu ứng ortho- một loại hiệu

ứng tổng hợp làm tăng tính axit của nhóm -COOH.
Vd 6: (QG- 2005) So sánh (có giải thích) tính axit của các hợp chất A và B dưới đây:
N COOH
A
N
COOH
B
Đáp án: - Ở trạng thái tĩnh: tính axit của đồng phân B cao hơn vì đồng phân A có liên kết H
nội phân tử nên H axit khó bị phân li hơn đồng phân B.
Vd 7: (QG- 2010) So sánh (có giải thích) tính bazơ của các hợp chất A và B dưới đây:

N
C
6
H
5
-CHOH-CH
2
NH-
N
C
6
H
5
-CHOH-CH
2
NH-
B
A
Đáp án: - Ở trạng thái tĩnh: tính bazơ của A, B nằm ở nguyên tử N dị vòng. Đồng phân A có

tính bazo yếu hơn vì nhánh gây hiệu ứng không gian với đôi electron n của nguyên tử N trong
vòng và nhóm –NH gây hiệu ứng –I ở gần nguyên tử N có tính bazơ hơn đồng phân B.
- Ở trạng thái động: cation liên hợp bền của A kém bền hơn do có va chạm giữa nguyên tử H
mang một phần điện dương của nhóm –NH
2
và nhánh
14
N
+
C
6
H
5
-CHOH-CH
2
-N
H
có va chạm không gian giữa nguyên tử H
N
+
H
C
6
H
5
-CHOH-CH
2
-HN
H
trong nhóm -NH

+
và nhánh
có va chạm không gian giữa nguyên tử H
trong nhóm -NH
+
và nhánh
Vd 8: (QG- 2013) So sánh (có giải thích) tính bazơ của hai hợp chất X và Y dưới đây:
N
NH
2
X
N
NH
2
Y
Đáp án: - Ở trạng thái tĩnh: tính bazơ của X, Y nằm ở ngun tử N đánh dấu *(ngun tử N
dị vòng). Đồng phân Y có tính bazo yếu hơn vì ngun tử H trong nhóm –NH
2
gây hiệu ứng
khơng gian với đơi electron n của ngun tử N trong vòng và nhóm –NH
2
gây hiệu ứng –I ở
gần ngun tử N có tính bazơ hơn đồng phân X
N*
NH
2
X
N*
NH
2

Y
(nhãm -NH
2
g©y hiƯu øng -I víi nguyªn tư N cã tÝnh baz¬
)
- Ở trạng thái động: cation liên hợp bền của Y kém bền hơn do có va chạm giữa ngun tử H
mang một phần điện dương của nhóm –NH
2
và H của nhóm –NH
+
N
+
NH
2
H
X Y
Hai nguyªn tư H ®Ịu mang mét phÇn ®iƯn
dương (do liên kết N-H phân cực) nên đẩy nhau
δ+
δ+
H
H
N+
N
H
III. Mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất hóa học của hợp chất hữu cơ
Mối quan hệ mật thiết giữa cấu trúc ↔ tính chất của chất hữu cơ ngồi thể hiện ở các
tính chất vật lý thì còn được minh họa mạnh mẽ trong các tính chất hóa học mà chúng thể
hiện. Khi cấu trúc chất hữu cơ thay đổi thì với cùng một tác nhân hoặc một kiểu phản ứng các
đồng phân thế hiện là khác nhau, người ta cũng lợi dụng vào điều đó để tách rời chúng ra khỏi

hỗn hợp. Chúng ta cùng nhìn mối quan hệ cấu trúc ↔ tính chất của các đồng phân qua một số
bài tập.
15
Vd 1: Sn phm ozon phõn ca but-2-en v but-1-en.
CH
2
= CH - CH
2
- CH
3
1. O
3
2. Zn/HCl
HCHO + CH
3
CH
2
CHO
CH
3
- CH= CH - CH
3
1. O
3
2. Zn/HCl
2 CH
3
CHO
Vd 2: Cho bit sn phm ca 2 phn ng th sau:
Br

dd NaOH
dd NaOH
1.
2.
Br
ỏp ỏn:
Br
HO
-
dd NaOH
1.
2.
Br
CH
2
+
+
- Br
-
OH
+
HO
-
OH
Vd 3: (Bi tp cụ Thun tp 1)
Hóy vit sn phm ca phn ng hidrobohoa brom hoa (Z), (E)- 2,3- idetori but-2-en.
ỏp ỏn:

CH
3

CH
3
BH
3
D
CH
3
CH
3
D
BH
2
H
Br
2
D
CH
3
CH
3
D
Br
H
CH
3
CH
3
D
H
D

Br
D
CH
3
CH
3
D
BH
2
H
Br
2
D
CH
3
CH
3
D
Br
H
CH
3
CH
3
H
D
Br
D
CH
3

CH
3
D
H
D
Br
CH
3
CH
3
H
D
Br
D
=>
Saỷn phaồm laứ caởp ủoỏi quang erythro
16
v
CH
3
CH
3
BH
3
CH
3
CH
3
D
D

BH
2
H
Br
2
CH
3
CH
3
D
D
Br
H
CH
3
CH
3
D
H
Br
D
CH
3
CH
3
D
D
BH
2
H

Br
2
CH
3
CH
3
D
D
Br
H
CH
3
CH
3
H
D
D
Br
CH
3
CH
3
D
H
Br
D
CH
3
CH
3

H
D
D
Br
=>
Saỷn phaồm laứ caởp ủoỏi quang threo
Vd 4: (Bi tp cụ Thun tp 2)
Hóy cho bit sn phm phn ng ca cis- v trans 2- brommetylxiclohexan vi CH
3
ONa?
ỏp ỏn:
CH
3
Br
CH
3
Br
H
CH
3
O
-
CH
3
CH
3
Br
Br
CH
3

H
CH
3
O
-
CH
3
Vd 5: (QG 2004) Monosaccarit A (t l glicoz A) cú tờn l (2S,3R , 4S , 5R)2,3,4,5,6
pentahiroxihexanal. Khi un núng ti 100
0
C, A b tỏch nc sinh ra sn phm B cú tờn l
1,6anhiroglicopiranoz. Dglucoz khụng tham gia phn ng ny.
a) Dựng cụng thc cu dng biu din phn ng chuyn hoỏ A thnh B.
b) Vỡ sao Dglucoz khụng tham gia phn ng tỏch nc nh A?
ỏp ỏn:
- A d tỏch nc vỡ C6 v c1 liờn kt a v gn nhau:
17
O
HO
HO
OH
OH
OH
O
HO
HO
OH
O
+ H
2

O
100
0
C
3.
- D- Glucozơ không phản ứng tách nước vì các nhóm – OH ở C1 và C6 luôn ở xa nhau.
O
OH
OH
OH
OH
OH
α
- D - G l u c o p y r a n o s e
O
OH
OH
OH
OH
OH
β
- D - G l u c o p y r a n o s e
6
1
6
1
Vd 6: (QG – 2006) Hai hợp chất thơm đa vòng X và Y có cùng công thức phân tử là C
14
H
10

.
Oxi hoá X bằng K
2
Cr
2
O
7
/H
2
SO
4
cho sản phẩm D (C
14
H
10
O
4
), oxi hoá X bằng oxi có xúc tác
V
2
O
5
và nhiệt độ 340
o
C đến 390
o
C cho sản phẩm E (C
14
H
8

O
2
). Khi oxi hoá Y giống như X
(bằng K
2
Cr
2
O
7
/H
2
SO
4
hoặc oxi có xúc tác V
2
O
5
và nhiệt độ 340
o
C đến 390
o
C) thì thu được G
(C
14
H
8
O
2
).
Hãy xác định công thức cấu tạo của X, Y, D, E, G.

Đáp án:
2.
K
2
Cr
2
O
7
/H
2
SO
4
O
2
, V
2
O
5
340-390
o
C
(X) C
14
H
10
O O
COOH
CHOO
(E) C
14

H
8
O
2
(D) C
14
H
10
O
4
K
2
Cr
2
O
7
/H
2
SO
4
O
2
, V
2
O
5
340-390
o
C
(Y) C

14
H
10 (G) C
14
H
8
O
2
O
O
2.
β-D-Iđopiranozơ
18
Khi đun nóng ᵦ- D-iđopiranozơ tới 165
o
C với
axit loãng tạo ra anhiđro (1,6) với hiệu suất cao
hơn nhiều so với ᵦ -D-glucopiranozơ.
Hãy giải thích điều đó và biểu diễn cấu
dạng của hai hợp chất anhiđro trên.
CHO
CH
2
OH
OH
OH
HO
HO
H
H

H
H
Đáp án:

2.
CHO
CH
2
OH
OH
OH
HO
HO
H
H
H
H
H
+ ,
t
o
O
CH
2
OH
OH
CH
2
OH
O

OH
1
2
4
5
6
O
O
3
O
CH
2
OH
OH
CH
2
OH
O
OH
H
+ ,
t
o
CHO
CH
2
OH
OH

HO

OH
OH
1
2
4
5
6
O
O
3
Ở cấu dạng tách 1C–I bền hơn 1C–G do các nhóm OH ở các vị trí 2,3,4 là liên kết equatorial.
Vd 7: (Olimpic sinh viên 2010) Khi cho cis- và trans- 3,3-dimetyl-2-bromocyclohexanol
phản ứng với một bazơ mạnh, sẽ thu được hai sản phẩm riêng biệt. hãy xác định công thức cấu
tạo của hai sản phẩm nói trên?
Đáp án:
b) Từ đồng phân cis:
Br
OH
baze
tautomer hóa
OH
O
Từ đồng phân trans:
Br
baze
OH
SN2 néi ph©n tö
O
19
1C-I

β
-D-Iđopiranozơ
1C-I
1C-G
β
-D-Glucopiranozơ
Phần 3: TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Cơ sở lý thuyết hóa học hữu cơ T1,2,3 – PGS, TS - Nguyễn Hữu Đĩnh chủ biên.
2. Cơ sở lý thuyết hóa học hữu cơ T1 – Trần Quốc Sơn.
3. Bài tập hữu cơ tập 1,2 – GS, TSKH – Ngô Thị Thuận.
4. Đề thi HSGQG.
20