skkn sự chuyển vị và khai thác kiến thức về sự chuyển vị trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi

SỰ CHUYỂN VỊ VÀ KHAI THÁC KIẾN THỨC VỀ SỰ CHUYỂN VỊ
TRONG VIỆC BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI
Trần Xuân Phú
THPT chuyên Lê Hồng Phong – Nam Định

1. Tên sáng kiến: “Sự chuyển vị và khai thác kiến thức về sự chuyển vị trong việc
bồi dưỡng học sinh giỏi”.
2. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến:
Tài liệu cho học sinh giỏi và giáo viên dạy môn hóa học.
3. Thời gian áp dụng sáng kiến: Từ tháng 9 năm 2011 đến tháng 5 năm 2014
4. Tác giả:
•

Họ và tên: Trần Xuân Phú

•

Nơi thờng trú: 83 Lê Quí Đôn, phường Vị Xuyên – Thành phố Nam Định

•

Trình độ chuyên môn: Cử nhân hoá học

•

Nơi làm việc: trường THPT chuyên Lê Hồng Phong - Nam Định

•

Địa chỉ liên hệ: 83 Lê Quí Đôn, phường Thống Nhất -TP Nam Định

•

Điện thoại: 0913057307

Năm sinh: 1959

5. Đồng tác giả: Không
6. Đơn vị áp dụng sáng kiến:
• Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong – Nam Định
• Địa chỉ : 76 Vị Xuyên- phường Vị Xuyên , thành phố Nam Định
• Điện thoại: 0350 3640297
I. Điều kiện và hoàn cảnh tạo ra sáng kiến:
1


1.

Theo qui chế trường chuyên: Tổ chuyên môn phải tự biên soạn chương

trình, tự tìm và biên soạn tài liệu để giảng dạy.
2.

Chủ trương của lãnh đạo nhà trường là đào tạo học sinh có bài bản và có

nền tảng vững chắc.
3.

Thế hệ sau kế thừa kinh nghiệm và vốn tài liệu của thế hệ trước.

4.

Trên cơ sở chương trình khung đã được hoàn thiện, học sinh có thể tự

học, tự nghiên cứu tài liệu một cách chủ động sáng tạo.
II. Thực trạng trước khi tạo ra sáng kiến:
Với học trò: có thể học sinh chưa nắm được hết, cũng có thể biết rồi nhưng
chưa hiểu sâu hoặc chưa vận dụng được thành thạo. Có nhiều học sinh sẽ lúng túng và
lo lắng khi tiếp cận với vấn đề này. Hy vọng là thông qua bài viết này học sinh sẽ có
thêm nguồn tài liệu, có thể giúp ích nhiều cho học trò.
- Với thầy: Học trò lúng túng cũng bởi vì thầy chưa hiểu cặn kẽ vấn đề. Qua
việc viết sáng kiến kinh nghiệm và cũng để bài viết có chất lượng buộc các thầy cô
phải đọc lại, đọc kỹ phần này từ đó sẽ có các giải pháp giúp học sinh.
Những bài viết về vấn đề này còn giúp các thầy cô luyện thi đại học hiểu đúng,
hiểu đủ bản chất các quá trình hóa học để những câu hỏi trong đề thi không bị xa rời
thực tế.
Thực vậy, trong hóa học hữu cơ, các phản ứng thường chỉ thay đổi nhóm chức
còn mạch hiđrocacbon vẫn được bảo toàn. Tuy nhiên, có một số phản ứng khi xảy ra,
ngoài việc thay đổi nhóm chức còn có quá trình biến đổi mạch cacbon, thay đổi vị trí
của nhóm thế trong mạch cacbon,… Các phản ứng loại này được gọi là sự chuyển vị.
Việc xác định cơ chế phản ứng, dự đoán sản phẩm sẽ khó khăn hơn so với các
phản ứng thông thường. Trong các đề thi học sinh giỏi quốc gia, quốc tế,… các bài tập
về sự chuyển vị cũng khá phổ biến, đây cũng là những bài tập khó.

2


Khi dạy học sinh giỏi, việc vận dụng kiến thức về sự chuyển vị để rèn luyện các
kỹ năng cho học sinh cũng rất hữu ích. Các kỹ năng cần rèn luyện cho học sinh không
chỉ đơn thuần là viết cơ chế phản ứng của các phản ứng có diễn ra sự chuyển vị tiêu
biểu. Nếu khai thác tốt các kiến thức này, có thể rèn cho học sinh rất nhiều các kiến

thức khác nhau như: các vấn đề về đồng phân, danh pháp, cấu trúc lập thể, cơ chế
phản ứng, tổng hợp hữu cơ,… Tuy nhiên các bài tập khai thác về chuyển vị không
nhiều, hơn nữa lại rải rác không có hệ thống, khó áp dụng vào các chuyên đề để giảng
dạy.
Với mong muốn chia sẻ, giúp các bạn đồng nghiệp có ý tưởng để xây dựng các
chuyên đề cho học sinh, ở bài viết này, tôi không xây dựng thành giáo án lên lớp. Tôi
chỉ xin đề xuất một số cách khai thác các kiến thức về chuyển vị, áp dụng vào việc
giảng dạy các chuyên đề trong hóa học hữu cơ. Việc khai thác các kiến thức này rất đa
dạng, do vậy ở đây cũng chỉ khai thác kiến thức về chuyển vị khi giảng dạy phần hợp
chất chứa vòng cacbon và tổng hợp hữu cơ.
Các bài viết trước hết phục vụ cho thày, trò trong trường THPT chuyên Lê
Hồng Phong và tham gia vào các cuộc hội các trường THPT chuyên khu vực duyên
hải và đồng bằng Bắc Bộ. Các bài viết cả nhóm hóa của tỉnh Nam Định đều được
đánh giá cao.
III. Các giải pháp: (nội dung)
A. Khái quát chung về phản ứng chuyển vị:
Các phản ứng chuyển vị trong hóa học hữu cơ khá đa dạng, diễn ra với nhiều
kiểu, xuất hiện trong nhiều nhóm chức, loại mạch cacbon. Các loại phản ứng chuyển
vị, cơ chế các phản ứng tiêu biểu đã được trình bày khá chi tiết, đầy đủ trong các tài
liệu tham khảo. Do không có tham vọng trình bày thành một bài giảng, do vậy chúng
tôi xin điểm lại một số dạng chuyển vị quan trọng và phản ứng tiêu biểu cho quá trình
chuyển vị đó.
1. Chuyển vị 1,2 nucleonphin:
3


1.1.Đặc điểm chung của các phản ứng chuyển vị 1,2 nucleonphin:
Những quá trình chuyển vị trong đó nguyên tử (hay nhóm nguyên tử) chuyển
dịch tới một trung tâm đang thiếu hụt electron, mang theo cả cặp electron liên kết,
được gọi là chuyển vị nucleophin.

Sơ đồ tổng quát:

R là nhóm dịch chuyển, A là vị trí chuyển đi, B là vị trí chuyển đến.
B có thể là nguyên tử cacbon, oxi, nitơ…
Cơ chế phản ứng:

Nếu R có cặp e không liên kết sẽ hình thành vòng oni (theo hướng (1))
Nếu R không có cặp e không liên kết sẽ hình thành ion cầu nối (theo hướng (2))
Tiến trình lập thể:
Do xuất hiện cầu oni nên quá trình chuyển vị thưởng xảy ra sự quay cấu hình
của nguyên tử cacbon ở vị trí chuyển đến cũng như ở vị trí chuyển đi.
1.2.Một số phản ứng chuyển vị 1,2 nucleonphin tiêu biểu:
1.2.1.Chuyển vị đến nguyên tử cacbon:
-Chuyển vị Vanhe – Mecvai:

4


-Chuyển vị pinacol – pinacolon:

Hướng chuyển vị pinacol:
Vì nhóm thế chuyển vị có vai trò như tác nhân Nu nên nhóm thế nào đẩy
electron mạnh sẽ dễ bị chuyển dịch hơn.
Với các pinacol không đối xứng thì ưu tiên tách nhóm –OH tạo ra cacbocation
bền hơn.
-Chuyển vị benzylic:
Phản ứng chuyển hóa benzil thành axit benzylic trong môi trường kiềm (OH-):

Nếu trong môi trường CH3ONa sẽ thu được este:

Sự chuyển vị benzylic thường xảy ra với các α – đixeton thơm. Nếu vòng
benzen có nhóm thế hút electron thì khả năng chuyển vị của nhóm thế chứa vòng đó
giảm.
1.2.2.Chuyển vị đến nguyên tử nitơ:
-Các phản ứng chuyển vị Hopman, Cuatiut, Lotxen, Smit:
Cơ chế các phản ứng chuyển vị này đều tạo ra cacbenoit trung gian và nhóm
5


ankyl hoặc aryl trong cacbenoit đó chuyển dịch nội phân tử đến nguyên tử nitơ thiếu
hụt electron.
+Chuyển vị Hopman:

Cơ chế:

Chuyển vị Hopman có thể áp dụng tốt cho dãy axit no hoặc axit thơm.
+ Chuyển vị Cuatiut:

Cơ chế phản ứng:
Nhiệt phân azit của axit cacboxylic sẽ thu được isoxyanat, isoxyanat sẽ chuyển
hóa tiếp thành sản phẩm bền.

+ Chuyển vị Lotxen:
Các muối của axit hyđroxamic hoặc hợp chất tương tự bị phân tích trong môi
trường kiềm thành isoxyanat:

+ Chuyển vị Smit:
6

Phản ứng giữa axit cacboxylic và axit hyđazoic khi có mặt H2SO4.

Phản ứng chuyển vị Smit còn xảy ra chuyển vị với xeton thu được amit

-Chuyển vị Becman:

Cơ chế phản ứng:

Phản ứng chuyển vị Becman được áp dụng trong phản ứng tổng hợp
caprolactam – chất quan trọng trong sản xuất tơ capron:

1.2.3.Chuyển vị đến nguyên tử oxi:
-Chuyển vị Baiơ – Viligơ:
Xeton phản ứng với peaxit chuyển thành este:

Cơ chế phản ứng:
7


Các hợp chất α-đixeton cũng có thể tham gia phản ứng chuyển vị Baiơ – Viligơ
tạo thành anhiđrit axit:

-Chuyển vị hiđropeoxit:

Cơ chế phản ứng:

Phản ứng được dùng để tổng hợp axeton và phenol trong công nghiệp.
2.Chuyển vị 1,2 electrophin:
I.2.1.Đặc điểm chung của các phản ứng chuyển vị 1,2 electrophin:
Những quá trình chuyển vị trong đó nguyên tử (hay nhóm nguyên tử) chuyển

dịch ở dạng electrophin, không mang theo cặp electron liên kết. Liên kết hình thành
giữa nhóm chuyển dịch đi và nguyên tử đến là liên kết cho nhận. Cặp electron ở lại
trung tâm di chuyển đi sẽ kết hợp với proton.
Sơ đồ tổng quát:

R là nhóm dịch chuyển, A là vị trí chuyển đi, B là vị trí chuyển đến.
Cơ chế phản ứng:
8


Phản ứng chuyển vị 1,2 – electrophin có thể tạo ra sản phẩm bền hoặc không
bền chuyển hóa thành sản phẩm bền hơn.
2.2.Một số phản ứng chuyển vị 1,2 electrophin tiêu biểu:
2.2.1.Chuyển vị Xteven:
-Sơ đồ chung của phản ứng:

2.2.2.Chuyển vị Vitic:

Cơ chế phản ứng:

3.Chuyển vị 1,2 đồng ly:
Phản ứng chuyển vị 1,2 đồng ly kém phổ biến hơn nhiều so với chuyển vị dị ly.
Sơ đồ tổng quát:

R là nhóm dịch chuyển, A là vị trí chuyển đi, B là vị trí chuyển đến.
Một số phản ứng tiêu biểu của phản ứng chuyển vị đồng ly:
Chuyển vị aryl 1,2:
9

Cơ chế phản ứng:

Chuyển vị halogen 1,2:

Cơ chế phản ứng:

Ngoài các quá trình chuyển vị trên, còn có nhiều dạng phản ứng chuyển vị khác
như chuyển vị điện tích, không làm thay đổi mạch cacbon, chuyển vị nhóm thế ở vòng
benzen, chuyển vị enol, chuyển vị allylic, chuyển vị Favoski…
B. Khai thác kiến thức về chuyển vị khi dạy chuyên đề hợp chất có vòng cacbon:
Khi dạy phần hợp chất có vòng cacbon tùy theo từng địa phương có thể dạy
nhiều lượt, vòng sau sẽ yêu cầu cao hơn vòng trước. Chính vì vậy việc khai tác phần
chuyển vị cũng được lập đi lặp lại với mức độ khác nhau.Ở trong bài viết này chúng
tôi có nêu ra cách xây dựng các bài tập có liên quan đến chuyển vị để học sinh có kiến
thức kỹ năng và cũng là đạt mục tiêu chung của phần hóa hữu cơ là danh pháp, lập
thể, cơ chế và tổ hợp hữu cơ. Các bài tập dưới đây đều do chúng tôi tự thiết kế.
1. Hợp chất đơn vòng:
1.1.Ví dụ 1:
1.1.1. Lý thuyết
Xét phản ứng:

10


-Phản ứng xảy ra theo cơ chế AE, hướng cộng theo Maccopnhicop.
- Có 3 hướng mở vòng, hướng 3 thuận lợi hơn hướng thứ 1 và 2 (do yếu tố
nhiệt động học và động học)
- Nếu mở vòng theo hướng thứ 3, không xảy ra sự chuyển vị. Sản phẩm thu
được là 2 cặp đối quang. Vì sản phẩm trung gian là:

Hướng 3 được 4 sản phẩm.
*Chú ý: Chúng ta cũng tham khảo thêm hướng tấn công của H + vào vòng
xicloankan:

Theo tài liệu: “Giáo trình cơ sở lý thuyết hóa học hữu cơ - Thái Doãn Tĩnh”
(phần cơ chế phản ứng), hướng tấn công thứ hai là chính. Nghĩa là liên kết C-H mới sẽ
cùng phía với liên kết C-C bị đứt ra.
-Nếu mở vòng theo hướng thứ 1

Sản phẩm trung gian là:

11


+ Hướng chính không xảy ra sự chuyển vị. Sản phẩm thu được là 1 cặp đối
quang.
+ Hướng phụ có sự chuyển vị, thu được 2 sản phẩm (1 chất quang hoạt và 1
chất không quang hoạt).
+ Nếu mở vòng theo hướng thứ 1cho 4 sản phẩm. Chú ý cấu hình tuyệt đối của
C số 2 thay đổi so với ban đầu.
-Nếu mở vòng theo hướng thứ 2

sản phẩm trung gian là:

+ Hướng chính không xảy ra sự chuyển vị. Sản phẩm thu được là 2 đồng phân
đia.
+ Hướng phụ có sự chuyển vị, thu được 2 sản phẩm đều không quang hoạt.
+ Mở vòng theo hướng thứ 2 cũng thu được 4 sản phẩm.
1.1.2. Từ phản ứng trên ta có thể xây dựng ra các bài tập theo mục đích cần
rèn kỹ năng. (danh pháp, cơ chế, lập thể, chuyển vị…)

Bài 1: Cho phản ứng:

12


a.Hãy cho biết phản ứng trên sẽ tạo ra bao nhiêu sản phẩm là đồng phân cấu tạo?
b.Hãy biểu diễn cấu trúc và tên gọi các sản phẩm cộng có thể tạo ra? Biết rằng
phản ứng xảy ra theo cơ chế AE.
Hướng dẫn giải: Xét theo trình tự như ở trên.
Chú ý: Nếu bài này thầy cô hỏi ở mức đại học thì sẽ hỏi các đồng phân cấu tạo.
Học sinh sẽ không xét đến sự chuyển vị. Nếu xét góc độ khoa học thì nên tránh câu
hỏi kiểu như thế.
Bài 2: (trọng tâm khai thác sự chuyển vị)
Cho phản ứng:

a.Hãy cho biết ở điều kiện thích hợp phản ứng có thể xảy ra theo cơ chế gốc, cơ
chế AE được không? Tại sao?
b.Sau phản ứng trên người ta thu được hỗ hợp các sản phẩm, trong đó có chất X
và chất Y. Hãy giải thích quá trình tạo thành X, Y? Biết tên gọi của X, Y là:
X: 3-brom-3-metylpentan
Y: 2-brom-2-metylpentan
Hướng dẫn giải:
Nếu học sinh không biết có sự chuyển vị sẽ không làm được.

Hướng cộng thứ hai:

13


Hướng cộng thứ nhất:

X:3-brom-3-metylpentan

Y: 2-brom-2-metylpentan

Bài 3: (Đối với học sinh cũng là khó)
-Kết hợp khai thác sự chuyển vị và xác định cấu tạo, cấu trúc của chất.
-Đưa ra các dữ kiện thực nghiệm để có đáp số chất phải tìm là:

Hợp chất X có công thức phân tử C6H12, không làm mất màu dung dịch KMnO4
loãng lạnh. Hợp chất X có phản ứng cộng H 2 ở điều kiện Ni, 800C và người ta đều dự
đoán nhiệt độ sôi của X thấp hơn đồng phân hình học của nó. Khi cho X tác dụng với
HBr thu được hỗn hợp Y gồm các sản phẩm là đồng phân cấu tạo và đồng phân cấu
hình trong đó có chất A, B, D và D` (D` đối quang của D). Biết số mol D lớn hơn số
mol D` và tên gọi của các chất:
A: 3-brom-3-metylpentan.
B: 2-brom-2-metylpentan.
D: (R)-2-bromhexan.
a.Xác định cấu trúc và tên gọi của X theo IUPAC?
b.Giải thích quá trình chuyển X thành A, B, D, D`?
c.Biểu diễn cấu trúc các đồng phân quang hoạt còn lại có trong hỗn hợp Y?
Chú ý:
-Theo tài liệu: “Hóa học hữu cơ - tập 1-Ngô Thị Thuận”: phản ứng cộng H 2
(xt Ni) 1200C mở vòng 3 cạnh, 2000C mở vòng 4 cạnh.
- Theo tài liệu: “Hóa học hữu cơ - tập 1 – Nguyễn Hữu Đĩnh”: phản ứng
cộng H2 (xt Ni) 800C mở vòng 3 cạnh, 1200C mở vòng 4 cạnh.
- Ta hiểu thêm rằng phản ứng còn phụ thuộc vào áp suất của H 2. Nếu áp
suất cao, cần nhiệt độ thấp.
14

Hướng dẫn giải:
a.Xác định cấu trúc và tên gọi của X theo IUPAC?
+ Hợp chất X không làm mất màu dung dịch KMnO4 loãng lạnh, hợp chất X có
phản ứng cộng H2 ở điều kiện Ni, 800C, X tác dụng HBr cho D nên X có vòng 3 cạnh
và cấu tạo sẽ là:

(Nếu học sinh dựa vào A hoạc B trước thì sẽ bế tắc)
+ X có nhiệt độ sôi thấp hơn các đồng phân hình học của nó nên X là đồng phân
cis.
+ Nếu phản ứng cộng HBr vào X cho D theo cơ chế dưới đây thì C số 1 cấu
hình (R), C số 2 có cấu hình (S).

Cấu trúc của X:

(1R, 2S)-1-etyl-2-metylxiclopropan
b. Giải thích bằng cơ chế tương tự như trên.
c. Còn 6 đồng phân quang hoạt. (biểu diễn bằng công thức Fisơ hoặc công thức
phối cảnh)
1.2. Ví dụ 2:
1.2.1.Lý thuyết:
Xét phản ứng:

15


Cách xét tương tự trường hợp HBr và ra bài tập cũng tương tự.
a. Phản ứng xảy ra theo cơ chế AE, hướng cộng theo Maccopnhicop (nếu dừng
ở sản phẩm cấu tạo thì không cần nói đên Maccopnhicop).
b. Hướng mở vòng thứ 3 ưu tiên hơn (dựa vào yếu tố nhiệt động học và động

học).
c. Nếu mở vòng theo hướng thứ 3, không xảy ra sự chuyển vị. Sản phẩm thu
được là 4 đồng phân quang học. Vì sản phẩm trung gian là:

d. Nếu mở vòng theo hướng thứ 2

Các sản phẩm trung gian có thể tạo ra:

Sản phẩm trung gian (I) và (IV) đều cho 2 sản phẩm đibrom. Sản phẩm trung
gian (II) và (III) cho 1 sản phẩm đibrom. Vậy hướng mở vòng theo hướng thứ 2 cho 6
sản phẩm là đồng phân cấu tạo và đồng phân cấu hình.
e. Nếu mở vòng theo hướng thứ 1
16


Các sản phẩm trung gian có thể tạo ra:

Sản phẩm trung gian (II) và (IV) đều cho 2 sản phẩm đibrom. Sản phẩm trung
gian (II) và (III) cho 1 sản phẩm đibrom. Vậy hướng mở vòng theo hướng thứ 1 cho 6
sản phẩm là đồng phân cấu tạo và đồng phân cấu hình.
Vậy phản ứng đang xét cho tất cả 16 sản phẩm.
1.2.2.Bài tập:Từ phản ứng trên chúng ta có thể ra các bài tập theo chủ
định: Luyện tập về đồng phân lập thể, danh pháp, chuyển vị.
Bài 4: (chủ yếu khai thác kiến thức về chuyển vị)
Cho phản ứng:

Trong số hỗn hợp các sản phẩm đibom tạo ra người ta thấy có xuất hiện các
chất:
17

A: 3-brom-3-(bromometyl)pentan.

B: (3S)-2,3-đibrom-2-metylpentan

Hãy giải thích quá trình tạo ra 2 chất A, B.
Hướng dẫn giải:
a.Nếu mở vòng theo hướng thứ 1

Các sản phẩm trung gian có thể tạo ra:

Sản phẩm trung gian thứ (III) cho hợp chất B.
b.Nếu mở vòng theo hướng thứ 2

Các sản phẩm trung gian có thể tạo ra:

18


Sản phẩm trung gian thứ (III) cho hợp chất A.
Bài 5: (Từ hướng mở vòng này, bài 3 ở trên có thể làm dễ đi)
-Kết hợp khai thác sự chuyển vị và xác định cấu tạo, cấu trúc của chất.
-Đưa ra các dữ kiện thực nghiệm để có đáp số chất phải tìm là:

Bài tập đó là: Hợp chất X có công thức phân tử C6H12 và X` là đồng phân hình
học của X. Người ta đều dự đoán nhiệt độ sôi của X thấp hơn nhiệt độ sôi của X`. Khi
cho chất X cộng Br2/CCl4thu được hỗn hợp Y gồm các sản phẩm là đồng phân cấu tạo
và đồng phân cấu hình. Trong hỗn hợp Y đó có 4 đồng phân đia, công thức cấu tạo là:
CH3-CH2-CHBr-CH2-CHBr-CH3 và hầu hết các đồng phân lập thể đó cacbon số 2 đều
có cấu hình (S). Khi cho X tác dung với HBr thu được hỗn hợp Z cũng gồm các sản

phẩm là đồng phân cấu tạo và đồng phân cấu hình trong đó có chất A và B. Biết tên
gọi của A là: 3-brom-3-metylpentan, của B là: 2-brom-2-metylpentan.
a.Xác định cấu trúc và tên gọi của X theo IUPAC?
b.Giải thích quá trình chuyển X thành A, B?
c.Biểu diễn cấu trúc các đồng phân đia có trong hỗn hợp Z?
Hướng dẫn giải:
a.Xác định cấu trúc và tên gọi của X theo IUPAC?
+ Từ sản phẩm công Br2 ta có ngay cấu tạo của X (vòng 3 cạnh).
19


+ X tác dụng Br2 cho các đồng phân đia, trong các đồng phân đó C số 2 có cấu
hình (S) nên X có cấu trúc:

+Ta có cấu trúc trên vì:
- Sẽ mở vòng theo hướng thứ 3.
- Nếu Br+ vào C số 2, sẽ vào cùng phía với liên kết C-C bị đứt nên cacbon số 2
vẫn có cấu hình (S).
- Nếu Br+ vào C số 1, cacbon số 2 vừa có cấu hình (R) vừa có cấu hình (S).
- Nhiệt độ sôi của X thấp nên X sẽ là đồng phân cis, nghĩa là C số 1 cấu hình
(R), C số 2 cấu hình (S).
Cấu trúc và tên gọi của X:

(1R,2S)-1-etyl-2-metylxiclopropan
b.Giải thích quá trình chuyển X thành A, B`? (Cách làm như bài 3 ở trên)
c.Biểu diễn cấu trúc các đồng phân đia có trong hỗn hợp Z? (biểu diễn bằng
công thức Fisơ)
2. Hợp chất đa vòng:
Xét 1 đồng phân lập thể của copanen.

20


Cách xét cũng tương tự như hợp chất đơn vòng. Từ các phản ứng cụ thể của nó,
khi biết được cơ chế, lập thể, các sản phẩm tạo ra ta sẽ xây dựng được các bài tập theo
ý muốn. Chúng ta có thể tham khảo 1 số bài tập dưới đây.
Bài 1: Một đồng phân lập thể của Copanen có cấu trúc như sau:

Cho X tác dụng với dung dịch KMnO 4 loãng lạnh được 2 sản phẩm là đồng
phân cấu hình Y và Z (khi tạo ra Y, Z thì trong phân tử Z, 2 nguyên tử C có cấu hình
(S) ở xa nhau hơn so với phân tử Y). Khi cho Y tác dụng với Br 2/CCl4 thu được hỗn
hợp T gồm các sản phẩm đibrom trong đó có 2 chất A, B có cùng công thức cấu tạo và
là dẫn xuất đecalin.
a. Biểu diễn cấu trúc của Y, Z bằng công thức vòng phẳng?
b. Biểu diễn cấu trúc của A, B bằng công thức cấu dạng bền và đọc tên chúng
theo IUPAC?
c. Dùng công thức vòng phẳng để biểu diễn cấu trúc các chất còn lại có trong
hỗn hợp T?
Hướng dẫn giải:
a.Chỉ ra danh pháp cấu hình trong phân tử X:

Sản phẩm cộng dung dịch KMnO4:

21


b.Xác định A, B.
Vì sản phẩm là dẫn xuất của đecalin nên ta thấy hướng mở vòng.

Cấu trúc của 1 cặp A, B:

22


Cấu trúc vòng phẳng:

Cấu dạng ghế của A:

Cấu dạng ghế của B: tương tự như A.

Cấu trúc của 2 cặp A, B còn lại làm tương tự.
c. Dùng công thức vòng phẳng để biểu diễn cấu trúc các chất còn lại có trong
hỗn hợp T?
Cơ sở để tìm các chất còn lại là tìm sản phẩm là các đồng phân cấu tạo và cấu
hình khi ta mở vòng theo hướng thứ 2 và thứ 3.

23


Các sản phẩm trung gian của hướng mở vòng thứ 2:

3 sản phẩm trung gian cho 5 sản phẩm cộng đibrom.
Các sản phẩm trung gian của hướng mở vòng thứ 3:

Có 2 kiểu chuyển vị, 4 sản phẩm trung gian, 7 sản phẩm cộng.
Bài 2: Có thể ra bài thứ 2 tương tự như bài 1 ở trên.
Thay tác nhân công AE là Br2/CCl4 bằng các tác nhân khác. Ví dụ như: HBr
(peoxit-cơ chế gốc) hoặc HCl (cơ chế AE).
24

Muốn cho bài khó hơn nữa đổi 2 nguyên tử H ở cacbon số 1 và 6 từ cấu hình
trans (1R, 2S) sang trans (1S, 2R) hoặc sang cấu hình cis hoạc thay H bằng các nhóm
thế CH3-, C2H5-, X, Y …
Bài 3: Hợp chất X có cấu trúc như sau:

Cho X tác dụng với CH2I2 xúc tác Zn-Cu/ete (phản ứng Simmon-Smit) thu được
2 sản phẩm là Y và Z ( là2 đồng phân cấu trúc trong đó Y không quang hoạt). Cho Z
tác dụng với HBr dư (cơ chế A E) được hỗn hợp T gồm các sản phẩm cộng là đồng
phân cấu tạo và cấu hình, trong đó có 6 chất không quang hoạt.
a.Biểu diễn cấu trúc của Y, Z? Chỉ ra các cấu hình trong phân tử X bằng danh
pháp Z, E và R, S?
b.Cho biết cấu trúc của 6 chất không quang hoạt trong hỗn hợp T? Trình bày cơ
chế quá trình chuyển Z thành các chất đó?
Hướng dẫn giải
a.

b.

Cơ sở để xác định hướng đi
Hiện tại phân tử Z quang hoạt.

25