liên kết hóa học và thuyết sự dịch chuyển điện tử trong phân tử các chất hữu cơ

Bài giảng Hóa hữu cơ
A.PHẦN ĐẠI CƯƠNG
CHƯƠNG I: CÁC LOẠI LIÊN KẾT CƠ BẢN TRONG HÓA HỮU CƠ
I/KHÁI NIỆM VỀ ĐỘ ÂM ĐIỆN CỦA CÁC NGUYÊN TỐ:
1-Năng lượng ion hoá: (I: eV)
-Là năng lượng cần thiết để tách 1electron (e
-
) ra khỏi nguyên tử làm cho nguyên
tử đó trở thành ion dương
X + I
1
= X
+
+ 1e
-
+I
1
là năng lượng tối thiểu cần thiết để tách một điện tử ra khỏi nguyên tử biến
nguyên tử thành ion 1+ gọi là năng lượng ion hóa thứ nhất.
+I
2
là năng lượng cần thiết để tách 1e ra khỏi ion 1+ tạo thành ion 2+ gọi là
năng lượng ion hóa thứ hai.
X
+
+ I
2
= X
2+
+ 1e
-

Tương tự I
3
, I
4

Và: I
1
< I
2
< I
3
< I
4

*Nguyên tử càng dễ nhường e (tính kim loại càng mạnh ) thì I có trò số càng nhỏ.
1eV = 23,06 KCal/mol = 96,5 KJ/mol
2-Ái lực điện tử (electron): E (eV)
-Là năng lượng tỏa ra khi nguyên tử nhận thêm 1e
-
để thành ion âm
X + 1e
-
= X
-
+ E
*Nguyên tử có khả năng thu e càng mạnh (tính phi kim càng mạnh) thì trò số của
E càng lớn.
*Ái lực electron có giá trò bằng nhưng ngược dấu năng lượng ion hóa của ion âm.
3-Độ âm điện của các nguyên tố:

- Để xét đoán sự phân bố mật độ điện tử trong phân tử cũng như để đặc trưng
cho độ có cực của liên kết, người ta đưa ra khái niệm đôï âm điện .
- Vào khoảng giữa thế kỷ 20 người ta đã đề nghò khoảng 20 hệ thống độ âm điện
khác nhau trên cơ sở của những thuộc tính khác nhau của phân tử như: năng lượng liên
kết, mômen lưỡng cực
- Hệ thống độ âm điện của Muliken (1886, người Mỹ ) đưa ra năm 1934 dựa trên
cơ sở của năng lượng ion hóa thứ nhất và ái lực điện tử của nguyên tử tự do .
+ Trong mọi tương tác (phản ứng hóa học, sự biến đổi các dạng thù hình ) hệ
thống có xu hướng chuyển sang trạng thái có năng lượng nhỏ nhất
+ Giả sử có 2 nguyên tử A và B tương tác với nhau để tạo thành phân tử AB hay
liên kết A-B và thực hiện nhờ sự chuyển dòch điện tử từ nguyên tử này đến nguyên tử
khác .
- Nếu electron chuyển từ A sang B :


A + B = A
+
+ B
-
= AB (1)

Trang 1
Bài giảng Hóa hữu cơ
A A
+
: I
A
Năng lượng giải phóng ra: E
B
-I

A
B B
-
: E
B

- Nếu e
-
chuyển từ B A :

B + A = B
+
+ A
-
= BA (2)
A A
-
: E
A
Năng lượng giải phóng ra : E
A
-I
B
B B
+
: I
B

Liên kết được tạo thành nghóa là quá trình giải phóng nhiều năng lượng nhất.
*Để hệ đạt đến trạng thái bền nhất:

+Nếu quá trình (1) xảy ra thì:
E
B
-I
A
> E
A
-I
B
hay E
B
+I
B
> E
A
+I
A
+ Nếu quá trình (2) xảy ra thì:
E
A
-I
B
> E
B
-I
A
hay E
A
+I
A

> E
B
+I
B
(E
A
+ I
A
)/2 > (E
B
+ I
B
)/2

A
>
B

Người ta gọi đại lượng = (E+I
1
)/2 là độ âm điện của nguyên tố: KJ/mọl; Cal/mol.
Thường người ta qui ước chọn độ âm điện của liti với
Li
= E+I
1
=128 KCal/mol
làm đơn vò và với đơn vò qui ước trên,độ âm điện của các nguyên tố khác được tính
theo hệ thức:
= (E + I
1

) : 128 KCal/mol
*Độ âm điện của một số nguyên tố:
Li = 1 (0,98) F = 4 (3,98) C = 2,5 (2,55)
O = 3,5 (3,44) K = 0,82 H = 2,2
Na = 0,93 Cl = 3,5 (3,16)
Độ âm điện đặc trưng cho khả năng hút các điện tử của nguyên tử trong phân tử
hay khuynh hướng kết hợp điện tử của nguyên tử khi tạo nên liên kết hóa học.
+Nếu hai nguyên tử tham gia liên kết có độ âm điện bằng nhau thì tạo thành
liên kết CHT thuần túy. Nếu chúng có độ âm điện khác nhau nhiều ( > 2) thì tạo thành
liên kết ion.Nếu Đ của hai nguyên tử tham gia liên kết có độ âm điện khác nhau
không nhiều thì có liên kết CHT có cực.
4-Điện tích phần:
-Giả sử có liên kết CHT giữa hai nguyên tử A và B
Khi
A
>
B
thì: =
A
-
B
+Nếu lớn thì đôi điện tử B sẽ chuyển hoàn toàn sang A: A
1-
, B
1+
+Nếu nhỏ thì đôi điện tử liên kết không chuyển hoàn toàn sang A, mà mật độ
điện tử ở A chỉ hơi nhiều hơn ở B nên A mang một phần điện tích âm (
-
), B mang một
phần điện tích dương (

+
) ( là điện tích phần).
II/CÁC LOẠI LIÊN KẾT HÓA HỌC:
1-Liên kết ion:
*Là liên kết được hình thành khi một trong những nguyên tử tham gia liên kết sẽ
nhường một hoặc vài e ở lớp ngoài cùng và trở thành ion dương còn một nguyên tử
Trang 2
Bài giảng Hóa hữu cơ
khác nhận một hoặc vài e
-
trở thành ion âm. Do lực hút tónh điện các ion đến gần
nhau, đến một khoảng cách nhất đònh nào đó và hình thành liên kết ion.
+Liên kết ion được hình thành giữa các nguyên tử có độ âm điện khác nhiều
( 2). Cụ thể là giữa kim loại điển hình và á kim điển hình.
VD: NaCl, CaCl
2
, MgCl
2

*Đặc điểm:
-Tồn tại trong hợp chất vô cơ ( các oxit kim loại,muối )
-Mang tính chất không bão hòa, không đònh hướng
-Bền vững
2-Liên kết cộng hóa trò (đồng hóa trò):
-Được hình thành do sự góp chung e
-
của hai nguyên tử có độ âm điện tương
đương hoặc bằng nhau. Khi hai nguyên tử kết hợp với nhau thì mỗi nguyên tử đưa ra e
-

hóa trò của mình để góp chung vào liên kết. Và sau khi tạo thành liên kết thì mỗi
nguyên tử sẽ có lớp vỏ ngoài cùng giống khí trơ.
VD: H : H ; Cl : Cl Liên kết cộng hóa trò không phân cực
H - O - H ; H - Cl Liên kết cộng hóa trò phân cực
+Với liên kết CHT không cực thì đám mây e
-
không lệch về phía nguyên tử nào.
+Với liên kết CHT có cực thì đám mây e
-
(cặp e dùng chung) sẽ lệch về phía
một trong hai nguyên tử tham gia liên kết (ClH )
CHT của nguyên tử được tính bằng số e độc thân tham gia tạo liên kết
*Đặc điểm:
+Liên kết CHT có cực kém bền hơn liên kết CHT không cực
+Liên kết này chủ yếu tồn tại trong hợp chất hữu cơ.
+Có tính bão hòa và tính đònh hướng
Có thể coi liên kết ion và liên kết không cực là hai trường hợp giới hạn của liên
kết có cực.Trên thực tế số phân tử CHT không cực gồm hai nguyên tử như nhau không
có nhiều, còn số phân tử thuần túy ion là rất ít, đại đa số là các hợp chất mà phân tử
có liên kết CHT có cực, nghóa là có một phần ion. Phần ion này càng lớn khi độ âm
điện của hai nguyên tố liên kết khác nhau càng nhiều.
3-Liên kết phối trí (liên kết cho nhận):
-Là loại liên kết CHT nhưng cặp e
-
dùng chung chỉ do một nguyên tử hoặc anion
bỏ ra
VD: H
3
N: + BF
3

H
3
NBF
3
Để phân biệt với liên kết CHT bình thường (góp chung e
-
) trong công thức cấu
tạo của ion hay phân tử người ta dùng mũi tên () để chỉ liên kết cho nhận. Nhưng trên
thực tế liên kết CHT và liên kết cho nhận đều giống nhau.
*Đặc điểm:
+Kém bền vững, xem như một liên kết hóa học phụ mà thôi.
+Về phương thức giống liên kết CHT: đó là trường hợp đặc biệt
+Liên kết này phổ biến trong phức chất. Để giải thích sự tan của các chất trong
dung môi.
Trang 3
Bài giảng Hóa hữu cơ
[Ag(NH
3
)
2
]OH hay NH
3

Ag - O -H
NH
3

*Được tạo thành do cặp e không phân chia của một nguyên tử và ô lượng tử
trống (orbital trống) của nguyên tử thứ hai. Trong các ion và phân tử: OH
-

, H
-
, NH
3
, các
amin, H
2
O, HCl, HF và các nguyên tử O, H, N, Cl, F đều có cặp e không phân chia. Ion
H
+
, nguyên tử B trong BH
3
có ô lượng tử trống, nên có thể hình thành mối liên kết cho
nhận.
H H -
H
-
+ B - H H - B - H
H H
4-Liên kết hro:
-Là liên kết phụ ( liên kết thứ hai ) của nguyên tử hiđro với nguyên tử có độ âm
điện lớn nếu liên kết thứ nhất của hiđro đã liên kết với một nguyên tử có độ âm điện
lớn khác.
+Là liên kết giữa nhóm X
-
H
+
và Y còn cặp e tự do nhờ tương tác tónh điện yếu.
Liên kết hiđro được biểu diễn: ( )
X - H Y

Liên kết CHT Liên kết hiđro
X, Y : O, N, F
VD : H - F H - F
O H H
H H O
O H - O
R - C C - R
O - H O
*Đặc điểm
+Liên kết rất yếu dễ bò phân hủy bởi nhiệt độ
+Liên kết hiđro làm ảnh hưởng đến một số tính chất lý học của các hợp chât
hữu cơ
-Nhiệt độ sôi: thường tăng so với các chất có cấu tạo và phân tử lượng
tương đương nhưng không có liên kết hiđro
-Độ tan: trường hợp có liên kết hiđro có khả năng tan nhiều hơn do tạo liên
kết với dung môi (VD: C
2
H
5
OH tạo liên kết hiđro với nước nên tan vô hạn )
+Liên kết tạo thành giữa các phân tử gọi là liên kết hiđro liên phân tử
( X - H và Y thuộc về hai phân tử giống hoặc khác nhau) còn gọi là liên kết hiđro
ngoại phân tử
VD: CH
3
- O - H O - H ; C
6
H
5
- O - H O - H

Trang 4
Bài giảng Hóa hữu cơ
CH
3
CH
3
Liên kết được tạo thành trong bản thân của phân tử gọi là liên kết hiđro nội
phân tử ( nhóm X - H và Y trong cùng một phân tử ). Khi pha loãng liên kết được bảo
toàn. Ngoài điều kiện: X, Y: N, O, F còn vòng tạo thành 5,6 cạnh mới bền.
VD: Axit salixilic

II/BẢN CHẤT CỦA LIÊN KẾT SIGMA VÀ LIÊN KẾT PI:
1-Đám mây điện tử:
-Vì điện tử chuyển động rất nhanh và có thể xuất hiện bất kỳ ở vò trí nào chung
quanh hạt nhân nguyên tử nên ta có thể coi điện tích của nó tạo thành một đám mây
điện tích âm bao quanh hạt nhân nguyên tử.
Một điện tử ứng với một trạng thái chuyển động tức là ứng với một orbital xác
đònh, mà ta có thể hình dung đám mây điện tử theo các dạng xác đònh:
+Đám mây s: luôn có dạng đối xứng cầu

+Đám mây p: có dạng hình số tám, có tính đối xứng trục và có đònh hướng rõ rệt
Ba đám mây p (p
x
, p
y
, p
z
) được phân biệt theo sự khác nhau về hướng của chúng
trong không gian.
p

y
p
x
p
z

*Thuyết xen phủ: liên kết cộng hóa trò được hình thành là do sự xen phủ các
đám mây điện tử cực đại, tạo thành đám mây điện tử chung cho cả hai hạt nhân và
ứng với mỗi loại liên kết sẽ có sự xen phủ cực đại khác nhau.
2-Liên kết sigma:
-Là liên kết được hình thành do sự xen phủ dọc theo trục liên kết ( có đối xứng
trục liên kết) của các đám mây
+s-s:
Trang 5
Bài giảng Hóa hữu cơ
+s-p:
+p-p:
x
p p p-p
Nếu giữa hai nguyên tử chỉ hình thành một mối liên kết đơn thì đó là liên kết
Mức độ xen phủ của các đám mây quyết đònh độ bền của liên kết. Liên kết
np-np
bền hơn liên kết
ns-np;
liên

kết
ns-np
bền hơn liên kết
ns-ns

*Đặc điểm của liên kết :
+Bền vững: liên kết có năng lượng lớn 80KCal/mol
+Có tính đối xứng trục
+Các nguyên tử hay nhóm nguyên tử có thể quay xung quanh trục liên kết (mà
năng lượng liên kết không thay đổi) (trục nối giữa hai nguyên tử)
*Bản chất của liên kết trong liên kết C - H của phân tử CH
4
(metan):
C (z=6 ): 1s
2
2s
2
2p
2
Khi tham gia liên kết hóa học, nguyên tử C bò kích thích, các điện tử sẽ chuyển
hóa như trên. Do đó 4e
-
có thể tham gia vào liên kết hóa học vì vậy C có hóa trò 4.
Như vậy khi hình thành liên kết ở nguyên tử C có một đám mây s và ba đám
mây p nghóa là có một đám mây khác hẳn với ba đám mây kia do đó có một liên kết
khác ba liên kết kia. Nhưng trên thực tế bốn liên kết C-H trong phân tử CH
4
hoàn toàn
giống nhau và góc liên kết trong CH
4
như nhau 109
0
28', nghóa là phân tử CH
4
có cấu

tạo hình tứ diện đều với nguyên tử C nằm ở trung tâm của tứ diện và bốn nguyên tử H
nằm ở bốn đỉnh của tứ diện.
*Để giải quyết điều này người ta (Pauling) dùng thuyết lai hóa. Nghóa là khi tham
gia liên kết thì 1e
-
s và 3e
-
p (p
x
, p
y
, p
z
) không tham gia một cách riêng rẽ với nhau mà
tổ hợp lại với nhau tạo thành đám mây chung cho cả 4e được gọi là đám mây lai hóa
để có thể tạo thành liên kết bền hơn. Sự lai hóa này gọi là lai hóa sp
3
( lai hóa tứ diện ).
Kiểu lai hóa này được gặp trong các phân tử: H
2
O, NH
3
, NH
4
+
, CH
4
, và các
ankan.
CH

4
:
C
2
H
6
:

Trang 6
Bài giảng Hóa hữu cơ

Chỉ bằng hình thức lai hóa mới có thể giải thích được 4 liên kết đồng đều và
bốn góc liên kết như nhau.
3-Liên kết pi:
-Là liên kết được tạo thành do sự xen phủ bên giữa các đám p và d có trục liên
kết song song với nhau và đám mây xen phủ được tạo thành nằm về hai phía của mặt
phẳng nút đi qua hai hạt nhân. Liên kết tạo bởi sự xen phủ đó gọi là liên kết pi.
Khi giữa hai nguyên tử hình thành liên kết bội thì có một mối liên kết còn lại là
liên kết .
VD: Liên kết ba CH CH có một liên kết và hai liên kết .
*Đặc điểm liên kết pi:
-Chỉ xảy ra từ đám mây p và d trở lên
-Không có tính đối xứng trục mà đối xứng qua mặt phẳng chứa nút liên kết nên
liên kết pi ít bền và dễ bò phân cực (năng lượng của liên kết pi xấp xỉ 60Kcal/mol, liên
kết pi ít bền hơn liên kết )
-Đối với những phân tử có liên kết pi thì các tiểu phân không thể quay tự do
xung quanh liên kết pi được. Nếu quay sẽ phá vỡ sự xen phủ, liên kết bò phá vỡ.
* Sự lai hóa sp
2
và sp:

Xét bản chất của liên kết và liên kết trong các hợp chất có liên kết đôi và liên
kết ba
+Xét phân tử C
2
H
4
(5 liên kết và một liên kết ): CH
2
= CH
2
Nguyên tử C trong C
2
H
4
có sự tổ hợp của một đám mây s và hai đám mây p tạo
thành ba đám mây có hình dáng giống nhau với góc liên kết là 120
0
Sự lai hóa này gọi là lai hóa sp
2
( gọi là lai hóa tam giác).Được gặp trong các
phân tử BCl
3
, BF
3
, SO
3

Năm liên kết cùng nằm trên một mặt phẳng
Ở mỗi nguyên tử C còn có một điện tử hóa trò (1 đám mây p).Hai đám mây p của
hai nguyên tử C này xen phủ bên với nhau tạo thành liên kết . Liên kết kém bền dễ bò

phá vỡ đó là nguyên nhân của phản ứng cộng và phản ứng trùng hợp, oxi hóa.
+Xét phân tử C
2
H
2
(3 liên kết và 2 liên kết ): HC CH
Trang 7
Bài giảng Hóa hữu cơ
Tương tự như trên bản chất của liên kết kép trong phân tử C
2
H
2
có thể giải thích
như sau:
Giữa hai nguyên tử C ta thấy: 1C có một đám mây s và một đám mây p tổ hợp
với nhau tạo thành đám mây lai hóa chung gọi là sự lai hóa sp (còn gọi là lai hóa đường
thẳng). Góc liên kết 180
0
.

Ở mỗi nguyên tử C trong C
2
H
2
còn hai đám mây p cũng sẽ xen phủ bên với nhau
từng đôi một và vuông góc với nhau tạo thành 2 liên kết pi (2 liên kết này nằm trong
hai mặt phẳng thẳng góc với nhau).
Lai hóa sp được gặp trong các phân tử BeCl
2
, C

2
H
2
, ZnX
2
(X: halogen)


Trang 8
Bài giảng Hóa hữu cơ
CHƯƠNG II: LÝ THUYẾT VỀ SỰ CHUYỂN DỊCH ĐIỆN TỬ TRONG
PHÂN TỬ CÁC CHẤT HỮU CƠ
Sự chuyển dòch điện tử trong phân tử chất hữu cơ gọi là hiệu ứng trong phân tử
chất đó. Hiệu ứng này phụ thuộc vào cấu tạo phân tử của chất ,bản chất các liên kết
trong phân tử, trạng thái tồn tại của các phân tử, được chia làm các loại cơ bản sau:
I/HIỆU ỨNG CẢM ỨNG (I : Inductive Effect):
-Xét cấu tạo C
3
H
8
và C
3
H
7
Cl :
H H H H H H
H - C - C - C - H H C C C Cl
-
H H H H H H
Trong phân tử C

3
H
8
có thể coi các liên kết đều là liên kết CHT không cực .
Trong C
3
H
7
Cl do clo có độ âm điện lớn nên làm cho mật độ điện tử trong phân tử khác
thường với C
3
H
8
.
Đám mây electron chuyển dòch về phía clo ,liên kết C-Cl phân cực mạnh làm
ảnh hưởng đến các liên kết C-C do đó các liên kết C-H cũng bò phân cực theo. Nên
phân tử C
3
H
7
Cl bò phân cực.
- H H
H - C - C - O - H Cl - C - C - O -H
H O H O
Tương tự như trên trong ClCH
2
COOH do có mặt của clo mà mật độ điện tử trong
phân tử thay đổi làm cho liên kết O-H trong ClCH
2
COOH dễ đứt hơn trong CH

3
COOH .
Hiện tượng làm chuyển dòch các đám mây điện tử trong phân tử gọi là hiện
tượng cảm ứng.
1-Đònh nghóa :
-Hiệu ứng cảm ứng là sự chuyển dòch các điện tử ( hay các đám mây điện tử )
tham gia liên kết trong phân tử dọc theo mạch C bởi các nguyên tử hoặc nhóm nguyên
tử ( gọi chung là nhóm thế ) nào đó.
2-Phân loại :
Dựa vào bản chất của những nguyên tử hay nhóm nguyên tử gây hiệu ứng cảm
ứng và do trạng thái tồn tại của phân tử mà chia HƯCƯ ra làm hai loại :
a. Hiệu ứng cảm ứng tónh (I
s
):
-ĐN: là HƯCƯ sinh ra khi phân tử ở trạng thái tónh ( biệt lập với môi trường
xung quanh ) .
+Qui ước : nguyên tử H trong liên kết C-H có hiệu ứng I=0
-Phân loại : HƯCƯ tónh được chia ra làm hai loại :
+ HƯCƯ tónh dương (+I
s
):
Là HƯCƯ sinh ra bởi những nguyên tử hay nhóm nguyên tử có khả năng đẩy e
-

mạnh hơn hiđro.
Trang 9
Bài giảng Hóa hữu cơ
Kí hiệu: Y<C
-
(+I

s
)
-I
s
Thường xuất hiện ở những nhóm Ankyl (gốc hiđro cacbon no) và các
nhóm mang điện tích âm.
- Trong dãy các nhóm ankyl +I
s
tăng theo độ phân nhánh của mạch C hay
theo bậc C
CH
3
CH
3
VD: -CH
3
< -CH
2
-CH
3
< -CH < - C - CH
3
CH
3
CH
3
- Trong dãy các nhóm mang điện tich âm, nhóm có độ âm điện nhỏ thì +I
s

lớn hơn ( dễ đẩy e hơn )

VD : -O
(-)
< - N
(-)
< C
(-)
Đ càng lớn thì lực +I
s
càng nhỏ
-O
(-)
< -S
(-)
< - Se
(-)
+Hiệu ứng cảm ứng tónh âm (-I
s
) :
-Là HƯCƯ sinh ra bởi những nguyên tử hay nhóm nguyên tử có khả năng hút e
-

mạnh hơn hiđro.
Kí hiệu : Y
-
C
+
(-I
s
) phổ biến ở các nhóm không no, các nhóm mang điện tích dương và các
nhóm ứng với những nguyên tố có Đ lớn .

*Độ biến thiên của hiệu ứng -I
s
tuân theo một số qui tắc sau :
+ Nguyên tử C lai hoá sp có hiệu ứng -I
s
lớn hơn nguyên tử C lai hoá sp
2
và sp
3
.
- C CH > - CH = CH
2
> - CH
2
- CH
3
+ Nhóm mang điện tích dương có -I
s
lớn hơn nhóm có cấu tạo giống nó nhưng
không mang điện tích.
VD: -OR
2
+
> -OR (-O
(-)
)
-NR
3
+
> -NR

2
+ Đối với những nguyên tử của những nguyên tố trong một chu kỳ nhỏ hay trong
cùng một phân nhóm chính của HTTH thì hiệu ứng -I
s
càng lớn khi nguyên tử tương
ứng càng về phía phải (trong cùng chu kỳ) hoặc trong phân nhóm thì càng lên phía
trên.

VD: - F > -OR > -NR
2
chu kỳ
-F > -Cl > -Br > -I phân nhóm
Như vậy hiệu ứng -I
s
tăng theo chiều tăng của độ âm điện. Hiệu ứng +I
s
giảm
theo chiều tăng của độ âm điện.
* Đặc điểm chung của I
s
:
-HƯCƯ I
s
chỉ xảy ra ở liên kết
-Độ lớn giảm theo chiều dài của mạch liên kết (C)
b.Hiệu ứng cảm ứng động (I
đ
):
Trang 10
Bài giảng Hóa hữu cơ

-Đònh nghóa: là hiệu ứng cảm ứng xảy ra khi phân tử ở trạng thái động (tiếp xúc
với môi trường xung quanh).
-Phân loại: 2 loại
+HƯCƯ động dương (+I
đ
) : hiệu ứng +I
đ
và +I
s
biến thiên cùng chiều nghóa là +I
s

tăng thì +I
đ
tăng.
+HƯCƯ động âm (-I
đ
): -I
đ
và -I
s
biến thiên ngược chiều.
*Ứng dụng: hiệu ứng I được dùng để giải thích tính axit-bazơ của các hợp chât
hữu cơ:
- Tính axit ( đặc trưng bằng khả năng tách proton H
+
). Nhóm thế gây hiệu ứng -I
càng mạnh thì làm phân cực mối liên kết O-H càng mạnh, ion H
+
dễ tách ra do đó làm

tăng tính axit.
VD: trong dãy hợp chất sau tính axit tăng dần khi đi từ đầu đến cuối dãy
(CH
3
)
3
C-COOH < (CH
3
)
2
CH-COOH < CH
3
-COOH < ClCH
2
-COOH
< Cl
2
CH-COOH < Cl
2
CH-COOH < Cl
3
C-COOH
-Tính bazơ (đặc trưng bằng khả năng kết hợp proton H
+
nhờ cặp e
-
p không phân
chia). Nhóm thế gây hiệu ứng +I càng mạnh thì làm tăng tính bazơ càng mạnh.
VD: Trong dãy sau tính bazơ tăng lên khi đi từ đầu đến cuối dãy:
NH

3
< CH
3
-NH
2
< (CH
3
)
2
NH < (CH
3
)
3
N
II/HIỆU ỨNG LIÊN HP (C):
-Xét cấu tạo phân tử butien-1,3:
CH
2
=CH-CH=CH
2
(1)
Ở trạng thái tónh, phân tử này xem như không phân cực.
H - CH - CH - CH - CH - H (*)
+Khi thay một nguyên tử H trong nhóm -CH
2
bởi nhóm -CHO ta được công thức
hợp chất sau:
CH
2
=CH-CH=CH-CHO (2)

Trong công thức (2) do oxi có khả năng hút điện tử (Đ lớn) nên mật độ điện
tử trong hệ liên hợp bò dòch chuyển một phần về nguyên tử O
CH
2
= CH - CH = CH - CH = O
Kết quả do nhóm -CHO gây ra như trên gọi là hiệu ứng liên hợp.
1-Đònh nghóa:
-Hiệu ứng liên hợp là hiệu ứng xảy ra do sự chuyển dòch các đám mây p tham
gia liên kết trong hệ liên hợp bởi những nguyên tử hay nhóm nguyên tử gây nên.
Kí hiệu: C ( Conjugate Effect )
2-Phân loại:
-Dựa vào bản chất của nguyên tử hay nhóm nguyên tử gây hiệu ứng liên hợp mà
người ta chia làm hai loại: +C và -C
Trang 11
Bài giảng Hóa hữu cơ
-Dựa vào trạng thái tồn tại của phân tử mà chia làm hai loại: hiệu ứng liên hợp
tónh và hiệu ứng liên hợp đôïng
+Đối với nhóm nguyên tử nhất đònh hai hiệu ứng trên (tónh và động) chỉ khác
nhau về mức độ mạnh yếu, không khác về đặc tính âm, dương. Vì vậy khái niệm về
hiệu ứng liên hợp được dùng chung.
a.Hiệu ứng liên hợp dương: +C
-Là hiệu ứng liên hợp xảy ra do nguyên tử hay nhóm nguyên tử có khả năng đẩy
e
-
về phía liên kết trong hệ liên hợp.
+Các nhóm có HƯLH (+C ) thường có cặp e
-
không phân chia và liên kết với
nguyên tử C bằng liên kết đơn, tham gia đẩy điện tử về phía liên kết pi.
X

- C = C
-

X : -Cl ; - OH ; -NH
2

VD:
Cl

- CH = CH
2
(Hệ liên hợp p, pi )
-So sánh hiệu ứng +C của các nhóm người ta rút ra qui luật sau:
+Các nhóm mang điện tích âm có hiệu ứng +C lớn hơn nhóm tương tự mà không
mang điện tích
VD: -O
(-)
> -OR
+Đối với nguyên tử của những nguyên tố ở trong cùng một chu kỳ nhỏ thì hiệu
ứng +C giảm theo chiều từ trái sang phải.Trong cùng một PNC thì hiệu ứng +C tăng dần
từ trên xuống dưới.
VD: -NR
2
> -OR > -F chu kỳ
-F < -Cl < -Br < -I nhóm
(Khi X có Đ càng lớn thì hiêu ứng +C càng giảm)
(Khi X có bán kính nguyên tử lớn thì hiệu ứng +C cũng giảm vì khi bán kính
nguyên tử tăng thì khoảng cách X-C= C lớn )
b.Hiệu ứng liên hợp âm (-C):

-Là hiệu ứng liên hợp âm xảy ra do những nguyên tử hay nhóm nguyên tử có khả
năng hút điện tử pi về phía mình
+Các nhóm có hiệu ứng -C thường là những nhóm không no có dạng:
-C=Y ; -CN O
Một số nhóm khác không chứa nguyên tử C như: NO
2
( - N )
O
+Hướng chuyển dòch của các điện tử pi trong hệ có hiệu ứng -C được kí hiệu:
- C

= C - C = Y
-

- C
+
= C - C Y
-

-Quy luật của hiệu ứng -C: C=Y
+Hiệu ứng -C càng mạnh nếu Y có độ âm điện càng lớn
Trang 12
Bài giảng Hóa hữu cơ
C= O > C= NR > C= CR
2
+Y mang điện tích dương thì hiệu ứng -C càng mạnh
C=NR
+
> C=NR
+Y có liên kết bội tăng thì hiệu ứng -C tăng

O
-N > -C N > C=O > -C=O > -C-O
-
O OR O
3-Đặc điểm :
-Khác với hiệu ứng cảm ứng, hiệu ứng liên hợp ít thay đổi khi tăng chiều dài của
mạch hệ liên hợp
-Chỉ đặc trưng cho hệ liên hợp kể cả hệ liên hợp thơm [có hai hệ liên hợp: -; p-
(n-)]
+- :các liên kết pi ở cách nhau một liên kết đơn
CH
2
=CH-CH=CH
2
+ p-: trong đó các e p(n) ở cách liên kết một liên kết đơn.

Cl

- CH = CH
2
-HƯLH chỉ xuất hiện trên hệ liên hợp phẳng hay gần phẳng vì hệ liên hợp
phẳng mới có sự liên hợp ( trục của các q đạo p, song song).
VD:
Trong phân tử nitro bezen: C
6
H
5
NO
2
là hệ liên hợp phẳng và hợp chất 2,6-

đimetyl nitrobenzen là hệ liên hợp không phẳng vì các nhóm thế -CH
3
có kích thước
cồng kềnh làm nhóm -NO
2
bò xoay quanh trục liên kết C-N.
-Ngoài các nguyên tử luôn có hiệu ứng +C hay -C, còn có một số nhóm có hiệu
ứng liên hợp thay đổi với dấu thay đổi phụ thuộc vào bản chất của nhóm thế liên kết
trực tiếp với chúng.
Ví dụ:
Cl

- CH = CH
2
CH
2
= CH - CH = O
+C -C +C -C
* Ứng dụng: hiệu ứng C được dùng để giải thích tính axit-bazơ của các hợp chất
hữu cơ .
Trang 13
Bài giảng Hóa hữu cơ
- Nhóm thế gây hiệu ứng -C làm tăng độ phân cực của liên kết O-H làm tăng
tính axit
VD:
Nguyên tử = O trong nhóm -COOH gây ra hiệu ứng -C mạnh hơn so với nhân
benzen nên phân tử có nhóm COOH thể hiện tính axit mạnh hơn phenol.
-Nhóm thế gây hiệu ứng +C làm tăng tính bazơ ( tức là khả năng kết hợp H
+
nhờ

cặp e
-
p không phân chia) và làm giảm tính axit.
-Hiệu ứng +C còn có tác dụng đònh hướng phản ứng thế đối với các hệ liên hợp
và hợp chất thơm.
VD: các nguyên tử H ở các vò trí para và octo trong phân tử phênol dễ bò thế vì
có mật độ e
-
cao gây ra bởi hiệu ứng liên hợp.

III/HIỆU ỨNG SIÊU LIÊN HP: H (Hyperconjugate Effect)
-Đònh nghóa: là hiệu ứng do tương tác giữa các liên kết của liên kết C-H với hệ
liên kết ở cách một liên kết đơn hoặc là giữa các liên kết với hệ liên kết của vòng
bezen. H
Ví dụ: H - C - CH = CH
2
H
(H)
-Phân loại và quy luật: có 2 loại
+HƯSLH dương (+H): là hiệu ứng gây ra bởi các liên kết của liên kết C-H đẩy
điện tử về phía liên kết
HƯSLH của các nhóm ankyl luôn luôn là hiệu ứng đẩy điện tử về phía liên kết
HƯ +H giảm khi số liên kết C-H giảm có nghóa là độ lớn của HƯSLH tăng theo
số lượng liên kết C-H ở vò trí C của nhóm ankyl nối trực tiếp với hệ liên hợp.
H H H CH
3
- C - H > CH
3
- C - > CH
3

- C - > CH
3
- C -
H H CH
3
CH
3
VD: . H
H - C - CH = CH
2

H
(+H)
(+H)
+HƯSLH âm(-H): là hiệu ứng gây ra bởi các liên kết của các liên kết C-F hút e
-

về phía mình. F
F - C - CH = CH
2
F
(-H)
Trang 14
Baứi giaỷng Hoựa hửừu cụ
Trang 15