phần III phản ứng hóa hữu cơ trong lập thể

PHẦN III
HÓA LẬP THỂ ĐỘNG
VÀ CÁC PHẢN ỨNG
HÓA HỮU CƠ

CHÖÔNG I
RAXEMIC, EPIME VAØ SÖÏ ÑOÅI
QUAY

I.1. Bản chất , tính chất và sự tạo thành biến thể raxemic

Bản chất raxemic:
một hổn hợp của hai đồng phân đối quang của 1 chất có phân tử bất đối
xứng.

Tính chất:
- Ở trạng thái lỏng, khí cũng như trong dung dòch có các tính chất vật lý
như 1 đối quang tinh khiêt.
- Ở trạng thái rắn có một số tính chất vật lý khác đối quang tinh khiêt.

Sự tạo thành biến thể:
- Do trộn lẫn cùng lượng 2 đối phân.
- Xuất phát từ các phản ứng tổng hợp các phân tử bất đối xứng.
- Sự raxemic hóa: biến đổi từ 1 đối quang tinh khiết thành biến thể
raxemic

I.2. Phương pháp tách các biến thể raxemic thành các đối quang

Phương pháp nhặt riêng các phân tử bất đối xứng và kết tinh tự phát
VD: tinh thể D- và L-Natri amoni tactrac


Phương pháp hóa học:
Dựa trên sự tạo thành các đồng phân lập thể không đối quang.

Phương pháp sắc kí:
Sắc kí lớp mỏng, lỏng, cao áp.

Phương pháp hóa sinh:
Dùng enzym để phân hủy 1 đối phân trong hổn hợp 2 đối phân

I.3. Tổng hợp bất đối xứng
Raxemat
(+) (-)
(+) – Đối quang
(-) – Đối quang
Tác nhân tách riêng
BĐX
Phần tử
đối xứng
(+) – Đối
quang
(-) – Đối
quang
+
Tác nhân
BĐX
HìnhI.1: Sự tách riêng biến thể raxemic thành các đối quang


Phân hủy bất đối xứng:

O
COOH
O
COOH
O
+ + CO
2
quinin
Phản ứng tiến hành
một phần
() (+) (-)- campho
Decarbocyl hóa 2 bất đối của α- carboxycampho
Hình I.2 : phân hủy bất đối xứng

Tổng hợp bất đối không hoàn toàn acid atrolactic
C
6
H
5
COOH HO
*
C
10
H
19
C
OH
CH
3
+

H
3
O
+
C
6
H
5
COO
*
C
10
H
19
O
C
CH
3
MgI
C
6
H
5
COO
*
C
10
H
19
C

OH
CH
3
[α]
D
= -9.5
o
(-)- mentol
Hình I.3 : Tổng hợp bất đối không hoàn toàn acid atrolactic


Quy tắc Cram:
I.3. Cơ chế của sự tổng hợp bất đối
R
O
O
O
L
TB
N
RMgX
'
'
OMgX
N
TB
L
O
O
R

R
R'
OH
COOHR
R'HO
COOH
R
hay
Hình I.4 : Qui tắc Cram

Qui tắc Preloc :
C C
L
N
TB
O
R
*
C C
L
N
TB
OX
R
* *
R
'
RX
'
Hình I.5 : Qui tắc Preloc

I.4. Toồng hụùp baỏt ủoỏi tuyeọt ủoỏi
C
6
H
5
C
6
H
4
p
C*
C
6
H
5
C
10
H
7

C
6
H
5
C
6
H
4
p

C*
C
6
H
5
C
10
H
7
X

X
2
Hỡnh I.6 : Toồng hụùp baỏt ủoỏi tuyeọt ủoỏi
CHCOOC
2
H
5
CHCOOC
2
H
5
H
2
O
2
CHCOOC
2
H
5

CHCOOC
2
H
5
HO
HO
*
*
Dietylfumarat
Dietyltactrat
[]D = + 0.073

( ± ) -
Isomenton
( ± ) -
Menton
Hình I.7: Epime hóa menton và isomenton
II. EPIME
Epime hóa: Sự thay đổi cấu hình ở một nguyên tử cacbon bất đối
xứng trong hợp chất có hai nguyên tử cacbon bất đối trở lên.
CH(CH
3
)
2
H
3
C
O
( - ) - Ment on ( I )
70%

CH(CH
3
)
2
H
3
C
O
( + ) - Isomenton ( II )
30%
CH(CH
3
)
2
O
( + ) - Ment on ( III )
CH(CH
3
)
2
H
3
C
O
( - ) - Isomenton ( IV )
H
3
C
Bazơ
Bazơ

α-anome tinh khiết β- anome tinh khiết

tnc = 146, [α] = +112.2 tnc = 150, [α] = +18.7
Hình I.8: các anome của glucozơ
III. Sự đổi quay
- sự đổi quay thường gặp trong các vòng piranozo hay furanozo
tại vò trí –OH anome.
- Sự đổi quay của β-anome và α-anome tạo thành hỗn hợp cân
bằng.
- Các anome là những đồng phân lập thể không đối phân.
CH
2
OH
H
H
H
HO
H
HO
OH
OH
O
Cacbon anomeric
H
HO
H
HO

OH
C
O
H
H
CH
2
OH
O
H
Ca cbon anomeric
OH
H
HO
H
HO
OH
H
O
H
CH
2
OH

CHƯƠNG II
HÓA LẬP THỂ VÀ MỘT SỐ LOẠI
PHẢN ỨNG HÓA HỮU CƠ

II.1. Tốc độ phản ứng và án ngữ không gian
n ngữ không gian thường gặp trong nhiều phản ứng hóa học


Phản ứng ester hóa
CH3COOH CH3CH2COOH (CH3)2CHCOOH
(CH3)3CCOOH
K = 3.66 3.04 1.02 0.09
(k: tốc độ phản ứng)

Phản ứng thế SN1với sự thủy phân,ancol phân…
(CH3)3CI >> (CH3)2CHI > CH3CH2I > CH3I

Phản ứng thế SN2 với sự thủy phân,ancol phân…
(CH3)3CI < (CH3)2CHI < CH3CH2I < CH3I

II.2. Hóa lập thể của phản ứng tách
- Phản ứng tách lưỡng phân tử chỉ xãy ra khi 4 trung tâm tham gia phản ứng
nằm trong mặt phẳng.
- Các nhóm thế dược tách ra ở dạng trans(anti) với nhau
- Đối với hệ vòng no, cả 2 nhóm thế bò có thể chiếm cấu dạng axial trans

Phản ứng tách trans-2-metylxiclohexanyltosylat
.
CH
3
OTs
RO
-
E
2
CH
3

CH
3
+
trans-2- metylxiclohexanyltosylat

100
%
0
%
OTs
H
H
H
CH
3
(a)
(e)
(e)
H
CH
3
H
H
OTs
(a)
(a)
(a)
Hình I.9: Phản ứng tách trans-2-
metylxiclohexanyltosylat

Hình I.10: Phaûn öùng taùch cis-2-metylxiclohexanyltosylat

Phaûn öùng taùch cis-2-metylxiclohexanyltosylat
.
.
CH
3
OTs
36
%
64
%
cis-2- metylxiclohexanyltosylat
+
CH
3
CH
3
2
E
RO
-
(a)
(a)
(a)
OTs
H
H
H
CH

3
(e)
CH
3
H
OTs
H
(a)

Cộng hợp cis Cộng hợp trans
C
C
+
O
O
Mn
O
O
-
VII
C
C
O
-
Mn
O
O
O
V
C

C
O
-
O
-
+
MnO
2
IV
+
2H
2
O
OH
OH
C
C
+
HO
-
2
Hình I.11: Phản ứng KMnO4 vào nối đôi etilenic
II. 3 Hóa lập thể của phản ứng cộng
C
C
A B
B
C
C
A


Cộng hợp cis:
- Xãy ra với các phản ứng oxi hóa nối đôi etilenic bằng KMnO4, OsO 4

COOC
O
H
2
O
H
H
HOOC
COOH
C
C
+
HI
CH
3
COOH
H
CH
3
CH
3
H
COOH
CH
3
C

C
H
+
CH
3
H
COOH
CH
3
C
C
+
H
+
I
-
CC
I
H
CH
3
COOH
H
H
3
C
- Phản ứng cộng Diel
Hình I.12: Phản ứng cộng dien

Phản ứng cộng trans:

Xãy ra với các hợp chất ái điện tử
Các axit halogenhidric
Hình I.13: Phản ứng cộng trans các halogenhidric vào etilenic
- Cộng ái điện tử Halogen: cơ chế như cộng với axit halogenhidric

II. 3 Hóa lập thể của phản ứng thế
II. 3.1 Nhóm kề là nguyên tử halogen
HBr
CH
3
CHBrCH(OH)CH
3
CH
3
CHBrCH(OH
2
)CH
3
+
H
2
O + CH
3
CHBrCH CH
3
CH
3
CHBrCH(OH
2
)CH

3
+
CH
3
CHBrCH CH
3
+ Br
+
_
CH
3
CHBrCHBrCH
3
Ví dụ :
CH
3
HBr
HHO
CH
3
CH
3
BrH
OHH
CH
3
( + )
( - )
Erythro-3- Brombutanol-2
CH

3
HBr
HHO
CH
3
CH
3
BrH
OHH
CH
3
( + )
( - )
threo-3- Brombutanol-2

II. 3.1 Nhoựm ke laứ nguyeõn tửỷ oxy
+
O H
H
O
O
C
CH
3
+
- H
+
O
C
O

CH
3
OH
O
C
OH
CH
3
O
O O
COCH
3
CH
3
OC
+ CH
3
COOH
O
C
CH
3
O
+
- TsO
-
+ CH
3
COO
-

+
OTs
O
C
CH
3
O
(+) hay (-)
O
C
CH
3
O
CH
3
COO
(+)
O
C
CH
3
O
OCOCH
3
(-)