TIÊU LUẬN: CƠ CHẾ PHẢN ỨNG E2

1
1
CƠ CHẾ PHẢN ỨNG E2
TIỂU LUẬN
GV hướng dẫn:
GS.TS. Đào Hùng Cường
GS.TS. Đào Hùng Cường
Học viên thực hiện:
Nguyễn Thị Lan
Nguyễn Thị Lan
Go
2
2
PHẢN ỨNG TÁCH
Khái niệm
Khái niệm


Phản ứng tách E là quá trình đi ra khỏi
Phản ứng tách E là quá trình đi ra khỏi
phân tử chất ban đầu đồng thời hai
phân tử chất ban đầu đồng thời hai
nguyên tử hay hai nhóm nguyên tử.
nguyên tử hay hai nhóm nguyên tử.
Dạng chung như
sau:
A-(R)
n
-B  (R)
n
+ AB

3
3
NHẬN DIỆN PHẢN ỨNG TÁCH

Chất phản ứng: R
Chất phản ứng: R


X
X
(X có thể là halogen, -OH, -OR, NH
(X có thể là halogen, -OH, -OR, NH
2
2
…)
…)

Tác nhân phản ứng: Tách hợp chất nào
thì dùng tác nhân đối lập tính chất của hợp
chất đó (Dùng bazơ tách axit và ngược lại).

Điều kiện phản ứng:
- Nhiệt độ cao
- Dung môi phân cực
- Phản ứng thường có xúc tác.
ᵟ
ᵟ
+
+
ᵟ

ᵟ
-
-
4
4
C
C
Ơ
Ơ
CHẾ PHẢN ỨNG TÁCH E2
CHẾ PHẢN ỨNG TÁCH E2
Phản ứng E2 là quá trình đồng bộ, tác nhân tấn công
đồng thời với nhóm đi ra tạo nên trạng thái chuyển
lượng phân tử
5
5
C
C
Ơ
Ơ
CHẾ PHẢN ỨNG TÁCH E2
CHẾ PHẢN ỨNG TÁCH E2

•
X thường là: Hal; SH; OSO
2
R; H
2
O
+

; RCOO
-
;
R
3
N; R
3
P; R
2
S;
•
Y
-
là một anion hay phân tử trung hòa với cặp
electron chưa sử dụng (bazơ) như OH
-
, C
2
H
5
O
-
,
C
6
H
5
O
-
, NR

3

6
6
C
C
Ơ
Ơ
CHẾ PHẢN ỨNG TÁCH E2
CHẾ PHẢN ỨNG TÁCH E2
Ví dụ:
Ví dụ:
7
7
Phân tích –
Phân tích –
Nhận xét
Nhận xét
Lập thể
Lập thể
Dung môi
Dung môi
Tác nhân
Tác nhân
Động học
Động học
Chất phản
Chất phản
ứng
ứng

8
8
CHẤT PHẢN ỨNG
CHẤT PHẢN ỨNG
Phản ứng E2 là đồng bộ, giai đoạn quyết định tốc độ
Phản ứng E2 là đồng bộ, giai đoạn quyết định tốc độ
xảy ra sự phân cắt liên kết
xảy ra sự phân cắt liên kết


C – H và C –
C – H và C –
X
X
đồng thời.
đồng thời.
- Trong phản ứng tách của các ankylhalogenua, tính
- Trong phản ứng tách của các ankylhalogenua, tính
cacbanion nhỏ, nên đưa thêm
cacbanion nhỏ, nên đưa thêm


nhóm ankyl vào C
nhóm ankyl vào C
α
α
hay
hay
C
C

β
β


đều làm tăng tốc độ phản ứng.
đều làm tăng tốc độ phản ứng.
- Khả năng phản ứng của chất đầu cũng phụ thuộc vào
- Khả năng phản ứng của chất đầu cũng phụ thuộc vào
bản chất của nhóm đi ra.
bản chất của nhóm đi ra.
Nhóm đi ra ở dạng anion càng ổn định thì tốc độ E2
Nhóm đi ra ở dạng anion càng ổn định thì tốc độ E2
tăng, nghĩa là những nhóm
tăng, nghĩa là những nhóm


thế hút electron trong
thế hút electron trong
nhóm đi ra sẽ làm tăng tốc độ phản ứng.
nhóm đi ra sẽ làm tăng tốc độ phản ứng.
CHẤT PHẢN ỨNG
CHẤT PHẢN ỨNG
9
9
Đồng thời nhóm đi ra tốt làm giảm tính cacbanion của
Đồng thời nhóm đi ra tốt làm giảm tính cacbanion của
trạng thái chuyển tiếp.
trạng thái chuyển tiếp.
Ví dụ:
X-C

6
H
4
-CH
2
CH
2
OSO
2
C
6
H
4
- Y + (CH
3
)
3
CO
-
[(CH
3
)
3
COH] 
Y = p-OCH
3
p-CH
3
H m- OCH
3

m-Cl p-Cl
ρ
Y
= 1,24 1,24 1,08 1,06 1,01 0,94
Phản ứng trên chứng tỏ nhóm đi ra cần có nhóm hút
e để tăng tính ổn định của nhóm đi ra, tăng tốc độ
phản ứng.
CH
CH
3
3
> CH
> CH
3
3
CH
CH
2
2
> CH
> CH
3
3
CH
CH
2
2
CH
CH
2

2
> H
> H
10
10
ẢNH HƯỞNG CỦA TÁC NHÂN
ẢNH HƯỞNG CỦA TÁC NHÂN
NUCLEOPHIN
NUCLEOPHIN
Phản ứng E2 tỷ lệ với nồng độ của bazơ trong
Phản ứng E2 tỷ lệ với nồng độ của bazơ trong
phương trình tốc độ, mặt khác E2
phương trình tốc độ, mặt khác E2


cũng rất nhạy
cũng rất nhạy
với tính bazơ của tác nhân.
với tính bazơ của tác nhân.
Tính bazơ của tác nhân lớn, tốc độ phản
Tính bazơ của tác nhân lớn, tốc độ phản


ứng
ứng
càng tăng.
càng tăng.
Và thấy rằng trong phản ứng E2 cần dùng bazơ
Và thấy rằng trong phản ứng E2 cần dùng bazơ
mạnh hay dùng tác

mạnh hay dùng tác
nhân KOH/C
nhân KOH/C
2
2
H
H
5
5
OH.
OH.
ẢNH HƯỞNG CỦA TÁC NHÂN
NUCLEOPHIN
➤
Ví dụ:
Ví dụ:
C
C
6
6
H
H
5
5
-CH
-CH
2
2
CH
CH

2
2
Br + X-C
Br + X-C
6
6
H
H
4
4
O
O
-
-
(X-C
(X-C
6
6
H
H
4
4
OH)
OH)




C
C

6
6
H
H
5
5
-CH =
-CH =


CH
CH
2
2
+ Br
+ Br
-
-
X =
X =
H
H
NO
NO
2
2
K
K
tđ
tđ

0,233
0,233
3,39.10
3,39.10
-6
-6
11
11
Đối với E2 cần bazơ cứng hơn là S
N
2 như:
Tert – C
4
H
9
O
-
> iso – C
3
H
7
O
-
> C
2
H
5
O
-
>CH

3
O
-
>HO
-
Và nhóm C – Z cần mềm hơn như: C – Br; C – I
ẢNH HƯỞNG CỦA DUNG MÔI
Trạng thái chuyển E2 có sự giải toả điện tích lớn hơn so với các chất ban đầu nên
Trạng thái chuyển E2 có sự giải toả điện tích lớn hơn so với các chất ban đầu nên
d
d
ung môi càng
ung môi càng
phân cực thì làm giảm tốc độ
phân cực thì làm giảm tốc độ
phản ứng.
phản ứng.


12
12
Khi chuyển từ dung môi cho proton đến dung môi phân
cực proton làm tăng tính phản solvat của anion lớn nên
tăng tính bazơ hơn.
C
C
6
6
H
H

5
5
-CH
-CH
2
2
CH
CH
2
2
S
S
+
+
(CH
(CH
3
3
)
)
2
2
+HO
+HO
-
-


gấp 1000 lần khi chuyển
gấp 1000 lần khi chuyển

tử nước đến dung dịch dimetyl sunfoxit
tử nước đến dung dịch dimetyl sunfoxit
Thường phản ứng tách xảy ra giữa phân tử trung hoà với anion
hoặc giữa cation với tác nhân trung hòa, chất đầu có tính định
chỗ cao hơn trạng thái chuyển tiếp, còn trường hợp cation với
anion nucleophin thì TTCT có tính giải toả lớn hơn.
YẾU TỐ HÓA LẬP THỂ
➤
Ảnh hưởng lập thể
Ảnh hưởng lập thể
- Về mặt lý thuyết, nhóm X có thể bị tách ra cùng nguyên tử b - hydro ở cùng phía ( tách kiểu
- Về mặt lý thuyết, nhóm X có thể bị tách ra cùng nguyên tử b - hydro ở cùng phía ( tách kiểu
cis hay là kiểu syn) hoặc khác phía với nó ( tách kiểu trans hay là kiểu anti)
cis hay là kiểu syn) hoặc khác phía với nó ( tách kiểu trans hay là kiểu anti)
13
13
YẾU TỐ HÓA LẬP THỂ
- Thực tế chứng tỏ phản ứng E2 xảy ra theo kiểu trans. Tính đặc thù lập thể này có
- Thực tế chứng tỏ phản ứng E2 xảy ra theo kiểu trans. Tính đặc thù lập thể này có
nhiều
nhiều
nguyên nhân:
nguyên nhân:
14
14
+ Một là, nếu so sánh năng lượng của các trạng
+ Một là, nếu so sánh năng lượng của các trạng
thái chuyển tiếp thì trạng thái ứng
thái chuyển tiếp thì trạng thái ứng

với sự tách kiểu
với sự tách kiểu
trans ổn định hơn trạng thái ứng với sự tách kiểu cis,
trans ổn định hơn trạng thái ứng với sự tách kiểu cis,
vì không có
vì không có


sự đẩy nhau giữa các nhóm C…H…Y và
sự đẩy nhau giữa các nhóm C…H…Y và
C…X
C…X
+ Hai là, sự tạo thành các obitan p sẽ thuận lợi hơn
+ Hai là, sự tạo thành các obitan p sẽ thuận lợi hơn


nếu phản ứng tách xảy ra theo
nếu phản ứng tách xảy ra theo
kiểu trans.
kiểu trans.
Ta có thể phát biểu một qui luật chung như sau: Sự
Ta có thể phát biểu một qui luật chung như sau: Sự
tách lưỡng phân tử E2 chỉ xảy
tách lưỡng phân tử E2 chỉ xảy
ra dễ dàng khi nào một
ra dễ dàng khi nào một
trung tâm tham gia phản ứng ( H – C – C – X ) nằm
trung tâm tham gia phản ứng ( H – C – C – X ) nằm
ᵟ

ᵟ
-
-
ᵟ
ᵟ
-
-
YẾU TỐ HÓA LẬP THỂ
trong
trong
một mặt phẳng, nghĩa là các nhóm bị tách ở vị trí trans (hay anti) đối với nhau.
một mặt phẳng, nghĩa là các nhóm bị tách ở vị trí trans (hay anti) đối với nhau.
15
15
- Phản ứng E2 ở các hợp chất vòng cũng tách theo
- Phản ứng E2 ở các hợp chất vòng cũng tách theo
kiểu trans.
kiểu trans.
- Tuy nhiên, quy luật tách kiểu trans chỉ áp dụng được
- Tuy nhiên, quy luật tách kiểu trans chỉ áp dụng được
cho các cấu dạng
cho các cấu dạng
có những nhóm bị tách ở vị trí
có những nhóm bị tách ở vị trí
trans kiểu trục. Các hình thể trans có những nhóm
trans kiểu trục. Các hình thể trans có những nhóm
bị
bị
tách ở vị trí biên không tham gia phản ứng tách
tách ở vị trí biên không tham gia phản ứng tách

lưỡng phân tử, vì bốn trung tâm
lưỡng phân tử, vì bốn trung tâm
H – C – C – X
H – C – C – X
không nằm trong một mặt phẳng.
không nằm trong một mặt phẳng.
16
16
ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG
ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG
•
Phản ứng E2 là phản ứng bậc 2 vì vận tốc phản ứng
Phản ứng E2 là phản ứng bậc 2 vì vận tốc phản ứng
thường phụ thuộc cả hai thành
thường phụ thuộc cả hai thành
phần tham gia phản
phần tham gia phản
ứng.
ứng.
•
Với phương trình tốc độ là: v = k[Nu
-
].[RZ]
•
Trong phản ứng E2, chất cho cặp electron (bazơ)
có thể là anion hay phân tử trung hòa và nhóm đi ra
cũng có thể đi ra dưới dạng anion hay phân tử trung
hòa.
•
Phản ứng E2 không có sự trao đổi deutri khi tiến

hành phản ứng trong dung môi đeutri hóa có độ nhạy
cao khi thay đổi nhóm thế có hiệu ứng đồng vị động
học.
17
17
ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN
ỨNG
Chẳng hạn phản ứng:
CH
3
CH
2
N
+
(CH
3
)
2
X
-
+ HO
-
→ CH
2
= CH
2
Có k
H
/k
D

= 3.9 ; k
N
14
/k
N
15
= 1.0173
Các bazơ thường dùng là HO
-
, RO
-
, R
3
N,
CH
3
COO
-
, H
2
N
-
, R
2
N
-
…
Những bazơ có tính phân cực hóa cao không
thích hợp cho phản ứng tách như RS
-

.
Phản ứng tạo anken:
18
18
Ankin:
Cacbo
nyl:
ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG
ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG
ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN
ỨNG
19
19
Tùy điều kiện và loại chất mà phản ứng xảy ra theo
cơ chế E1 hay E2. Và phản ứng tách này cũng tuân
theo qui tắc Zaixep.
Đối với phản ứng tách dẫn
xuất monohalogen no, khi đun
nóng dẫn xuất monohalogen
no trong môi trường bazơ,
dung môi phân cực( thường là
rượu etylic) thì dẫn xuất sẽ
tách hidro halogenua ra tạo
thành anken.
ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN
ỨNG
➤
Khi nồng độ bazơ cao,dẫn xuất halogen là bậc I hoặc II, thì phản ứng xảy ra theo cơ chế
Khi nồng độ bazơ cao,dẫn xuất halogen là bậc I hoặc II, thì phản ứng xảy ra theo cơ chế
E2. Ta xét cơ chế tách HCl của CH

E2. Ta xét cơ chế tách HCl của CH
3
3
CH
CH
2
2
CHClCH
CHClCH
3
3
. Sản phẩm chính là but – 2 – en
. Sản phẩm chính là but – 2 – en
20
20
SỰ CẠNH TRANH E1 VÀ E2
➤
- E1: Ưu tiên tách ở cacbon bậc cao nhất và tạo ra nối đôi có nhiều nhóm thế nhất.
- E1: Ưu tiên tách ở cacbon bậc cao nhất và tạo ra nối đôi có nhiều nhóm thế nhất.
( Tách
( Tách
theo qui tắc Zaixep).
theo qui tắc Zaixep).
21
21
- E2: Trong phản ứng E2, nếu X không mang điện
- E2: Trong phản ứng E2, nếu X không mang điện
dương và không có án ngữ
dương và không có án ngữ
không gian ( Cl, Br…) thì

không gian ( Cl, Br…) thì
sẽ tách ra cùng với H ở C bậc cao nhất ( Quy tắc
sẽ tách ra cùng với H ở C bậc cao nhất ( Quy tắc
Zaixep), nếu X mang điện tích dương và kém hoạt
Zaixep), nếu X mang điện tích dương và kém hoạt
động hoặc rất cồng kềnh (
động hoặc rất cồng kềnh (
+
+
NR3,
NR3,


+
+
SR2…) thì sẽ tách ở
SR2…) thì sẽ tách ở
cacbon bậc thấp.( Tách theo qui tắc hôpman). Như
cacbon bậc thấp.( Tách theo qui tắc hôpman). Như
vậy, quy
vậy, quy


tắc Hôpman ngược với quy tắc Zaixep và chủ
tắc Hôpman ngược với quy tắc Zaixep và chủ
yếu áp dụng cho phản ứng E2.
yếu áp dụng cho phản ứng E2.
KẾT LUẬN
➤
Cơ chế E2 góp phần giải thích và dự đoán các tiến trình của phản ứng xảy ra ở các chất rất

Cơ chế E2 góp phần giải thích và dự đoán các tiến trình của phản ứng xảy ra ở các chất rất
phổ biến nhờ đó mà ta có thể tác động vào quá trình phản ứng để tạo được các sản phẩm
phổ biến nhờ đó mà ta có thể tác động vào quá trình phản ứng để tạo được các sản phẩm
mong muốn, có nhiều ứng dụng, đáp ứng nhu cầu trong cuộc sống.
mong muốn, có nhiều ứng dụng, đáp ứng nhu cầu trong cuộc sống.
22
22