Sự hình thành khái niệm cơ chế phản ứng trong chương trình hoá học hữu cơ ở trường phổ thông

Lời cảm ơn
Trớc tiên, em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến ban chủ
nhiệm khoa Hoá, các thầy, cô trong khoa, tổ bộ môn Phơng pháp dạy
học đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để em hoàn thành luận văn
này. Đặc biệt là giảng viên - thạc sĩ Lê Danh Bình đã giúp em rất
nhiều trong việc lựa chọn và thực hiện đề tài.
Sau nữa, em xin bày tỏ lòng cảm ơn đến thầy hiệu trởng và
các thầy, cô giáo trờng PTTH Lê Hồng Phong - Hng Nguyên đã
giúp đỡ em trong quá trình thực nghiệm đề tài.
Nhân dịp này, tôi xin đợc cảm ơn tất cả bạn bè và ngời thân
đã động viên, giúp đỡ để tôi hoàn thành khóa luận.
Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn và ghi nhận tất cả.
Lê Thị Minh Tin
Sinh viên K40 A - Hoá


Khóa luận tốt nghiệp

phần 1: Mở đầu
I. Lý do chọn đề tài.

Giáo dục đào tạo và khoa học - công nghệ đã đợc Đảng và nhà nớc
ta xác định là quốc sách hàng đầu, là động lực phát triển KT - XH, là nền
tảng và nhân tố quyết định thắng lợi sự nghiệp CNH - HĐH đất nớc.
Chính vì lý do đó, phát triển sự nghiệp giáo dục là một nhiệm vụ cực
kỳ quan trọng. Trong những năm qua, chúng ta đã có những cố gắng trong
công cuộc cải cách đổi mới phơng pháp giảng dạy trong nhà trờng ở tất cả
các cấp học, bậc học. Tuy nhiên thực tế vẫn còn mang nặng lối giảng dạy
truyền thụ một chiều, cha có những cải tiến đáng kể trong nội dung và phơng pháp, đặc biệt là phơng pháp.
Quá trình dạy học ở trờng phổ thông là quá trình hình thành các
khái niệm. Nội dung chơng trình hoá học ở trờng phổ thông là hệ thống

các khái niệm hoá học cơ bản. Muốn nâng cao chất l ợng dạy học thì
không thể không nâng cao chất lợng của việc hình thành cho học sinh các
khái niệm cơ bản. Trong hệ thống các khái niệm hoá học cơ bản thì khái
niệm phản ứng hoá học là một trong những khái niệm quan trọng nhất.
Khái niệm phản ứng hoá học bao gồm nhiều khái niệm thành phần. Để
hình thành khái niệm phản ứng hoá học cho học sinh cần hình thành đầy
đủ các khái niệm thành phần. Trong các khái niệm thành phần của phản
ứng hoá học thì khái niệm cơ chế phản ứng là một khái niệm khá quan
trọng. Tuy nhiên đây là một vấn đề khó, ít đợc giáo viên đề cập đến trong
qua trình giảng dạy. Do đó học sinh nắm kiến thức về phản ứng hoá học
không đợc hệ thống và sâu sắc. Trong chơng trình hoá học hữu cơ, việc
nghiên cứu cơ chế phản ứng đặc biệt quan trọng. Việc nắm vững kiến thức
về phản ứng hoá học sẽ nâng cao mức độ nắm vững lý thuyết về hoá học
đồng thời giúp học sinh rèn luyện kỹ năng, góp phần quan trọng trong việc
giáo dục kỹ thuật tổng hợp.
Để góp phần nâng cao hiệu quả hình thành khái niệm cơ chế phản
ứng hoá học trong hoá hữu cơ, chúng tôi đã chọn đề tài "Hình thành khái
niệm cơ chế phản ứng trong chơng trình hoá học hữu cơ ở trờng trung học
phổ thông".

Chuyên ngành phơng pháp

=2=


Khóa luận tốt nghiệp
II. Mục đích nghiên cứu.

Trên cơ sở đặc điểm của quá trình hình thành và phát triển các khái
niệm hoá học cơ bản trong hoá học nói chung, chúng tôi tiến hành nghiên

cứu việc hình thành và phát triển khái niệm cơ chế phản ứng trong hoá học
hữu cơ, từ đó đề xuất các phơng pháp dạy học thích hợp để nâng cao hiệu
quả giảng dạy khái niệm này trong chơng trình hoá học ở trờng THPT.
III. Nhiệm vụ nghiên cứu.

- Nghiên cứu lý luận về quá trình hình thành và phát triển của các
khái niệm cơ bản ở trờng phổ thông nói chung và quá trình hình thành,
phát triển khái niệm cơ chế phản ứng trong hoá học hữu cơ nói riêng.
- Tìm hiểu thực trạng dạy, học phần khái niệm cơ chế phản ứng
trong hoá học hữu cơ ở trờng phổ thông hiện nay.
- Tìm kiếm, lựa chọn các phơng pháp, phơng tiện tối u đảm bảo tốt
cho việc hình thành và phát triển một số loại cơ chế phản ứng hoá học ở
trờng phổ thông.
- Thực nghiệm s phạm đánh giá hiệu quả quy trình, phơng pháp, phơng tiện dạy học đã lựa chọn.
IV. phơng pháp nghiên cứu.

IV.1. Nghiên cứu lý luận.
- Nghiên cứu các văn bản của Đảng, Nhà nớc và của Bộ GD-ĐT có
liên quan đến vấn đề nâng cao chất lợng giáo dục.
- Nghiên cứu các tài liệu về lý luận dạy học, tâm lý học, giáo dục
học, và các tài liệu cơ bản có liên quan đến đề tài.
IV. 2. Nghiên cứu thực tiễn.
- Nghiên cứu thực tiễn dạy, học phần khái niệm cơ chế phản ứng
trong hoá học hữu cơ ở trờng THPT hiện nay
IV.3. Thực nghiệm s phạm.
- Đánh giá hiệu quả của quy trình, phơng pháp, phơng tiện dạy học
đã đợc lựa chọn để hình thành và phát triển một số khái niệm nói đến
trong đề tài này.
- Xử lý kết quả thực nghiệm bằng phơng pháp thống kê toán học
V. Giả thuyết khoa học.

Chuyên ngành phơng pháp

=3=


Khóa luận tốt nghiệp

- Việc nghiên cứu quá trình hình thành và phát triển của khái niệm
cơ chế phản ứng trong hoá học hữu cơ cũng nh đề xuất một số phơng pháp
dạy học tích cực sẽ giúp nâng cao hiệu quả giảng dạy, phát triển năng lực
tiếp thu kiến thức bộ môn hoá học cho học sinh.
VI. Đóng góp của đề tài.

Nghiên cứu quá trình hình thành và phát triển khái niệm cơ chế
phản ứng trong hoá học hữu cơ ở trờng phổ thông và đề xuất những phơng
pháp dạy học có hiệu quả để hình thành tốt khái niệm này .

Chuyên ngành phơng pháp

=4=


Khóa luận tốt nghiệp

phần II: nội dung nghiên cứu
Chơng I: Cơ sở lý luận của đề tài
I.1.

ý nghĩa và tầm quan trọng của việc hình thành khái niệm

trong giảng dạy hoá học.

Hình thành khái niệm là một trong những vấn đề trung tâm của lý
luận dạy học bộ môn. Nó có tầm quan trọng rất lớn cả về mặt trí dục
và đức dục. Muốn nâng cao chất lợng của việc dạy học thì không thể
không nâng cao chất lợng của việc hình thành cho học sinh những
khái niệm cơ bản.
Chúng ta đều biết rằng, nhiệm vụ cơ bản của việc dạy học trong nhà
trờng là vũ trang cho học sinh những cơ sở của khoa học, phát triển ở họ
những năng lực nhận thức và thông qua đó mà hình thành con ng ời mới
của XHCN. Việc dạy học theo tinh thần mới đòi hỏi nội dung trí dục phải
phản ánh đợc hiện thực một cách đúng đắn, chân thực, khách quan, chính
xác, không thêm bớt, không xuyên tạc. Nó đòi hỏi chúng ta phải làm cho
học sinh thấy đợc những thuộc tính bản chất của thế giới vật chất, những
mối liên hệ nội tại sâu xa của các vật thể và hiện t ợng, phải làm cho họ
nhìn thấy chúng trong sự vận động biến đổi và phát triển trong sự đấu
tranh giữa cái mới và cái cũ để thực hiện đợc những nguyên tắc cơ bản của
việc dạy học về tính t tởng và tính khoa học đó nhất thiết chúng ta phải rất
quan tâm đến việc hình thành cho học sinh những quan điểm lý thuyết chủ
đạo và liên quan chặt chẽ với cái đó, hình thành những khái niệm cơ bản.
Trong quá trình khái quát hoá, những kiến thức về các chất riêng
biệt và về những biến hoá của chúng, những khái niệm cơ bản về hoá học
dần dần xuất hiện. Những khái niệm đó trở thành điểm tựa vững chắc, là
vũ khí cho việc tiếp tục nghiên cứu các nguyên tố và các hợp chất hoá học.
Lúc đó những khái niệm cơ bản dần dần đợc cụ thể hoá thêm, đào sâu
thêm và ngày càng phản ánh đúng đắn hơn, đầy đủ hơn các mặt phức tạp
của thực tế.
Chúng ta thấy rằng, trong quá trình dạy học những khái niệm cơ bản
đã trở thành những điểm tựa, vũ khí và phơng pháp hết sức quan trọng cần
thiết cho việc tiếp tục nghiên cứu các chất và hiện tợng hoá học khác một

cách dễ dàng, nhanh chóng và có hiệu quả. Vì thế việc nghiên cứu môn
Chuyên ngành phơng pháp

=5=


Khóa luận tốt nghiệp

hoá học trong chơng trình phổ thông phải bắt đầu từ việc hình thành một
số khái niệm cơ bản chung nhất.
Tóm lại, hình thành các khái niệm cơ bản và những quan điểm lý
thuyết chủ đạo về hoá học là nhiệm vụ hết sức quan trọng, có ý nghĩa trí,
đức dục lớn lao mà ngời giáo viên phải thực hiện một cách có trách nhiệm
với nghệ thuật cao.
I.2.

Các giai đoạn của việc hình thành và phát triển các khái
niệm cơ bản trong chơng trình hoá học phổ thông.

Trớc khi xét tới những giai đoạn của sự hình thành các khái niệm cơ
bản về hoá học, chúng ta cần phân tích rõ cấu trúc của chơng trình
hoá học trờng THPT hiện nay. Cấu trúc đó có tác dụng quyết định
tới việc hình thành các khái niệm hoá học cơ bản.
I.2.1. Vấn đề hệ thống hoá kiến thức cơ bản của chơng trình hoá học
trờng phổ thông.
Nh chúng ta đã rõ, chơng trình hoá học bao giờ cũng là hệ thống
những kiến thức cơ bản về hoá học đã đợc lựa chọn theo những
nguyên tắc nhất định, phụ thuộc vào yêu cầu và mục tiêu đào tạo
của nhà trờng XHCN Việt Nam, vào đặc điểm của sự phát triển hóa
học và những quy luật s phạm nhất định.

Chơng trình hoá học ở trờng phổ thông cũng nh của các môn học
khác không thể thâu tóm hết đợc mọi kiến thức của thời đại. Chơng trình
chỉ có thể là hệ thống những kiến thức cơ bản nhất, đã đ ợc lựa chọn cẩn
thận phù hợp với mục tiêu đào tạo, với trình độ khoa học hiện đại và với
thực tiễn Việt Nam, phù hợp với sự phát triển của lứa tuổi học sinh mỗi
cấp học. Hệ thống những kiến thức đó bao gồm những hiểu biết cơ bản
mấu chốt nhất, có thể dùng làm nền tảng, làm vũ khí để ng ời học có khả
năng tiếp tục đi sâu vào ngành khoa học này cũng nh vào các ngành có
liên quan. Có thể nói đó là hệ thống những hiểu biết quan trọng nhất mà
không có chúng thì không thể hiểu và học hoá học đợc.
Tất nhiên chơng trình học không phải chỉ bao gồm hệ thống những
kiến thức cơ bản nhất đó, nhng nó tạo thành bộ xơng sống cho nội dung
dạy học. Đó là những kiến thức cơ bản nhất mà học sinh buộc phải biết.
Bên cạnh đó còn có những kến thức cơ bản nhất thờng giúp học sinh suy
ra đợc những kiến thức khác và chính những kiến thức cơ bản khác này lại
giúp đào sâu thêm kiến thức cơ bản nhất đó.
Chuyên ngành phơng pháp

=6=


Khóa luận tốt nghiệp

Kiến thức có thể biết
Kiến thức cần biết
Kiến thức buộc phải biết
Phân tích chơng trình ta thấy các kiến thức cơ bản thờng tập hợp
thành những "vùng kiến thức" hay "vùng khái niệm" mà hạt nhân thờng là
khái niệm trung tâm, tức là kiến thức cơ bản nhất (buộc phải biết) ở vùng
đó. Các vùng kiến thức đó đợc sắp xếp liên tục theo một lôgic rất khoa

học, giống nh những mắt xích của một chuỗi dây xích.
Đối với chơng trình hoá học phổ thông Việt Nam, những kiến thức
cơ bản tạo thành nội dung chủ yếu của nó chính là những nhóm khái niệm
cơ bản sau:
- Những khái niệm về từng phản ứng riêng rẽ, cụ thể về các loại
phản ứng hoá học và khái niệm tổng quát về phản ứng hoá học.
- Những khái niệm về chất. Các chất cụ thể, phân loại các chất, khái
niệm tổng quát.
- Những khái niệm về nguyên tố hoá học: về từng nguyên tố hoá
học, khái niệm tổng quát và khái niệm về những định luật và HTTH.
- Những khái niệm chung và trừu tợng phản ánh đặc tính của các
nguyên tố, các chất và những biến hoá của chúng đã đợc lấy để xét nh hoá
trị, cân bằng hoá học...
- Những khái niệm về cấu tạo chất và về những định luật hóa học
chi phối sự tác dụng tơng hỗ và những biến hoá của các chất.
- Những khái niệm về ứng dụng thực tiễn quan trọng, có tính chất kỹ
thuật tổng hợp của hoá học phục vụ cho cuộc sống, sản xuất và chiến đấu,
trong khoa học kỹ thuật.
- Những khái niệm về phơng pháp nghiên cứu khoa học đặc trng cho
hoá học.
Nh vậy, có thể nói rằng bộ xơng sống của chơng trình hoá học trờng
phổ thông Việt Nam chính là hệ thống những khái niệm cơ bản về hoá
học.
I.2.2. Các giai đoạn của quá trình hình thành các khái niệm cơ bản.

Chuyên ngành phơng pháp

=7=

Khóa luận tốt nghiệp

Phân tích cấu trúc của chơng trình hoá học trờng phổ thông ta thấy
rằng, nhìn chung các khái niệm cơ bản về hoá học đợc hình thành trải qua
4 giai đoạn chính nh sau:
- Từ lúc bắt đầu tìm hiều hoá học cho tới trớc khi nghiên cứu thuyết
nguyên tử. Giai đoạn này thờng ngắn ngủi.
- Từ thuyết nguyên tử đến trớc lúc nghiên cứu định luật tuần hoàn,
thuyết cấu tạo nguyên tử và thuyết điện ly.
- Từ sau đó tới trớc khi học thuyết cấu tạo hoá học.
- Từ thuyết cấu tạo hoá học đến hết chơng trình.
Việc phân chia quá trình hình thành các khái niệm cơ bản về hoá
học thành những giai đoạn nói trên không phải là tuỳ tiện. Ta biết rằng,
nội dung của khái niệm khoa học phát triển dần dần, ngày càng sâu hơn,
chính xác hơn khi nó đợc soi sáng bởi những quan điểm lý thuyết chủ đạo
ngày càng sâu hơn, bản chất hơn. Điều này hoàn toàn phù hợp với lý luận
nhận thức cũng nh với lịch sử của khoa học.
Tuy nhiên, nói nh thế không có nghĩa là bất cứ khái niệm cơ bản nào
cũng buộc phải trải qua 4 giai đoạn đó. Muốn biết rằng một khái niệm cụ
thể phải trải qua những giai đoạn nào, ngời giáo viên phải phân tích sâu
sắc chơng trình sách giáo khoa. Trớc hết, phải tìm ra chỗ xuất phát của nó
trong hệ thống các khái niệm. Nói cách khác, tìm ra vị trí của nó trong sơ
đồ chung), từ đó ta mới xem xét nó có thể hình thành ngay tức khắc hay
phải trải qua nhiều giai đoạn rồi xem xét nó phải trải qua mấy giai đoạn cụ
thể. Trong mỗi giai đoạn ấy, nội dung cần truyền thụ phải có mức độ ra
sao, phơng pháp giảng dạy phải nh thế nào cho thích hợp...
I.3.

Nội dung nghiên cứu việc hình thành các khái niệm.

Thực tiễn giảng dạy ở trờng phổ thông cho biết rằng: Muốn hình
thành có hiệu quả cho học sinh một khái niệm hoặc hệ thống khái niệm
nào đó, ngời giáo viên cần xét kỹ nhiều mặt của khái niệm tr ớc khi tiến
hành giảng dạy. Muốn xét kỹ vấn đề này phải xuất phát từ mục tiêu đào
tạo của cấp học và nhiệm vụ trí - đức dục của môn học, tức là phải dựa
chắc chắn vào nội dung chơng trình của môn đó.
Mặt khác, quá trình nhận thức của học sinh tuân theo nhận thức luận
của Lênin: "Từ trực quan sinh động đến t duy trừu tợng, từ t duy trừu tợng
đến thực tiễn". Tuy nhiên, quá trình nhận thức của học sinh có điểm khác

Chuyên ngành phơng pháp

=8=


Khóa luận tốt nghiệp

biệt đó là nhận thức cái đã biết, đã đợc loài ngời đúc kết, do đó có thể tiến
hành nhanh hơn dựa vào kiến thức cơ bản.
Nói chung việc nghiên cứu một khái niệm cần trải qua các bớc
chính sau đây:
- Xét vị trí và tầm quan trọng của khái niệm (hay hệ thống khái
niệm) trong chơng trình bộ môn.
- Xét cấu trúc của khái niệm. Khái niệm bao gồm những kiến thức
cơ bản nào mà ta phải hình thành cho học sinh. Ng ời ta thờng phải căn cứ
trớc hết vào quan niệm hiện đại của khoa học hoá học về khái niệm đó, xét
nó trong sự phát triển lịch sử rồi sau đó mới cân nhắc xem trong nhà trờng
phổ thông, phải lựa chọn những kiến thức nào thuộc khái niệm đó có thể
truyền thụ cho học sinh, cần dựa vào trình độ phát triển chung của học
sinh mà xét kỹ khối lợng, mức độ nông hay sâu của những kiến thức đó.

Nh vậy ở đây có 2 bớc phải thực hiện:
+ Xét cấu trúc của khái niệm theo quan điểm hiện đại của khoa học.
(dựa vào chơng trình hoá học ở Đại học ).
+ Lựa chọn kiến thức và kỹ năng, kỹ xảo cần truyền thụ cho học
sinh phổ thông căn cứ vào trình độ phát triển của họ.
- Phân tích quá trình hình thành khái niệm (hay hệ thống khái niệm
trong suốt chơng trình của PTCS và PTTH). Nói cách khác, chúng ta phải
xét sự phân chia thành giai đoạn của sự phát triển khái niệm. Trong từng
giai đoạn khái niệm đợc hình thành và phát triển ra sao, có những yêu cầu
gì cả về kiến thức lẫn kỹ năng và kỷ xảo. ở đây cần phải xem xét từng
khía cạnh của khái niệm, tức là những kiến thức cơ bản là thành phần cấu
trúc của khái niệm đã đợc hình thành và phát triển nh thế nào một cách
độc lập cũng nh trong sự tơng tác giữa chúng với nhau.
- Dựa trên cơ sở của sự phân chia thành giai đoạn, chúng ta mới xét
những đặc điểm về mặt s phạm (phơng pháp tổ chức việc dạy học) của từng
giai đoạn đó. Tìm ra những biện pháp s phạm hiệu nghiệm nhất, thích hợp
với tng giai đoạn nhằm thực hiện đợc yêu cầu riêng của giai đoạn đó cũng
nh yêu cầu chung về việc hình thành khái niệm này. ở đây giáo viên không
những phải vận dụng sáng tạo những nguyên tắc dạy học hoá học mà còn
phải tìm ra những biện pháp s phạm tích cực nhất trong kho tàng hiểu biết
và kinh nghiệm dạy học của mình về phơng pháp và tổ chức.

Chuyên ngành phơng pháp

=9=


Khóa luận tốt nghiệp

- Cuối cùng, chúng ta phải xét tới việc tổng kết khái niệm, nhằm

khái quát hoá cho học sinh những kiến thức lẻ tẻ, từng mặt của hệ thống
kiến thức mà các em sắp đợc tiếp thu trong quá trình hình thành khái niệm
này. Nh vậy các em sẽ nắm vững đợc khái niệm trong việc hệ thống hoá
chặt chẽ. Tuỳ từng khái niệm, việc khái quát hoá này có thể làm độc lập,
cũng có thể thực hiện trong khi ôn tập và tổng kết các vấn đề khác quan
trọng hơn và rộng hơn.
Trên đây là nội dung của những bớc chính mà ngời giáo viên phải
làm khi nghiên cứu sự hình thành của một khái niệm (hay hệ thống khái
niệm) nào đó. Tất nhiên đây chỉ là những nét chung.
I.4.

Khái niệm cơ chế phản ứng trong chơng trình hoá học
hữu cơ ở trờng phổ thông.

I.4.1. ý nghĩa và tầm quan trọng của khái niệm.
Trong hệ thống các khái niệm hoá học cơ bản ở trờng phổ thông thì
phản ứng hoá học là một trong những khái niệm quan trọng nhất. Việc
nghiên cứu các nguyên tố và các hợp chất hoá học của chúng căn bản
thông qua việc nghiên cú các phản ứng hoá học mà chúng thể hiện.
Chúng ta biết rằng: Cơ chế phản ứng hoá học là một trong số các
khái niệm thành phần của khái niệm phản ứng hoá học, vì vậy muốn hình
thành tốt khái niệm phản ứng hoá học cho học sinh chúng ta cần hình
thành tốt khái niệm cơ chế phản ứng.
Việc nghiên cứu khái niệm cơ chế phản ứng là rất quan trong vì
thông qua đó học sinh:
- Hiểu đợc bản chất của phản ứng hoá học.
- Hệ thống hoá đợc các loại phản ứng hóa học.
- Đợc cung cấp nhiều kiến thức về lĩnh vực giáo dục kỹ thuật tổng
hợp, giúp các em hiểu đợc những vấn đề về thực tiễn sản xuất hoá học nh:
tăng hiệu suất phản ứng, điều khiển chiều phản ứng, xác định cấu trúc của

các hợp chất thiên nhiên... từ đó học sinh hiểu đợc một cách sâu sắc hơn
các quá trình sản xuất hoá học và mở ra triển vọng có khả năng điều khiển
các quá trình đó theo hớng có lợi cho con ngời.
- Khái niệm cơ chế phản ứng có tác dụng chúng minh khả năng
nhận thức thế giới của con ngời là vô tận, không có giới hạn và thông qua
đó tác động mạnh mẽ tới lòng say mê học tập môn hoá học ở học sinh.
I.4.2. Khái niệm cơ chế phản ứng.
Chuyên ngành phơng pháp

= 10 =


Khóa luận tốt nghiệp

Nh đã nói, cơ chế phản ứng là một khái niệm thành phần của khái
niệm phản ứng hoá học. Vì vậy muốn hình thành tốt khái niệm phản ứng
hoá học cho học sinh, chúng ta cần hình thành tốt cho các em khái niệm
cơ chế phản ứng. Trong chơng trình hoá học thông thờng chỉ trình bày các
trạng thái đầu và cuối của hệ các chất phản ứng mà không nói rõ quá trình
hoá học đợc thực hiện theo cách nào, tức là không nói rõ cơ chế phản ứng
nh thế nào.
Trớc hết chúng ta cần hiểu khái niệm cơ chế phản ứng hóa học
Cơ chế phản ứng hoá học là toàn bộ các trạng thái xảy ra nối tiếp
nhau, hay là con đờng chi tiết mà hệ các chất phản ứng phải trải qua để tạo
ra sản phẩm tơng ứng.
Có 2 loại cơ chế chủ yếu của phản ứng hoá học trong hoá học hữu
cơ, đó là phản ứng theo cơ chế đồng ly (hay cơ chế gốc) và phản ứng theo
cơ chế dị ly (gồm phản ứng nucleophin và phản ứng electrophin). Trớc khi
nghiên cứu cơ chế phản ứng, chúng ta cần phân biệt các khái niệm sau:
I.4.2.1. Khái niệm gốc tự do.

Trong các quá trình phản ứng hoá học, nếu liên kết C- X giữa
cacbon và một nguyên tử khác (X = C, O, Hal, H) trong phân tử chất hữu
cơ bị phân cắt theo kiểu:
:

C

X

C'

+ X'

thì ngời ta gọi đây là kiểu phân cắt đồng ly.
Theo kiểu phân cắt đồng ly, MOlk bị phân cắt sao cho ở mỗi nguyên
tử của liên kết đó còn một AO, liên kết mới hình thành trong phân tử sản
phẩm là do sự xen phủ của 2AO ở hai nguyên tử mới tham gia liên kết mới
đó. Kiểu phân cắt này tạo ra gốc tự do với electron độc thân ở nguyên tử
cacbon, gốc này gọi là gốc cacbo tự do.
Vậy gốc cacbo tự do là sản phẩm trung gian trong quá trình phản
ứng, có một electron độc thân ở nguyên tử cacbon và đợc kí hiệu R ..
A

:

B

A' + C'

Chuyên ngành phơng pháp

Đồng ly

A' + B'

Đồng hợp

A: C

= 11 =

Phản ứng 2 giai đoạn

Phản ứng 1 giai đoạn


Khóa luận tốt nghiệp

A

:

B + C'

A: C+B '

Những phản ứng xảy ra theo kiểu nh trên gọi là phản ứng đồng ly
hay phản ứng theo cơ chế gốc.
I.4.2.2. Khái niệm cacbocation, cacbanion.
Liên kết C-X trong phân tử hợp chất hữu cơ, ngoài kiểu phân cắt nh

đã nói ở trên, còn có hai kiểu phân cắt nh sau:
:

C

X

C (+) + X(-)

C
:
X
C (-) + X(+)
Cả hai kiểu phân cắt này gọi chung là kiểu phân cắt dị ly. Theo kiểu
phân cắt này thì MOlk sẽ chỉ thuộc về một nguyên tử nhất định, kết quả
tạo ra một cation với trung tâm điện tích dơng ở nguyên tử cacbon gọi là
cacbocation hoặc một anion với trung tâm điện tích âm ở nguyên tử
cacbon gọi là cacbanion. Khi hình thành liên kết mới, MOlk có nguồn gốc
từ một nguyên tử nhất định ở liên kết cũ đem lại theo cách phối trí .
Dị ly

A : B
A

A : B

(+)

+C

(-)

+ C(-)

A(+) + B(-)
A: C

Phối trí

Phản ứng 2 giai đoạn

A: C+B(-)
Phản ứng 1 giai đoạn

Những phản ứng xảy ra theo kiểu nh vậy gọi là phản ứng dị ly.

Chuyên ngành phơng pháp

= 12 =


Khóa luận tốt nghiệp

Chơng II:
NộI DUNG Và PHƯƠNG PHáP HìNH THàNH KHáI NIệM
Cơ CHế PHảN ứNG TRONG CHƯƠNG TRìNH
HOá HọC hữU CƠ ở TRƯờNG PHổ THÔNG
II.1. Cơ chế phản ứng thế gốc vào Hiđrocacbon no.

II.1.1. Nội dung.

Nét đặc trng của các hợp chất no, đặc biệt là hiđrocacbon no, là
tham gia phản ứng thế theo cơ chế gốc S R, trong đó nguyên tử hiđro đính
vào cacbon no đợc thay thế bằng halogen hay một nhóm nguyên tử khác.
Quan trọng hơn cả là các phản ứng halogen hoá theo cơ chế gốc.
Cơ chế chung của phản ứng:
R-H+X-YR-X+H-Y
XY = Hal2, SO2, Cl2, CCl3Br, CF3I, R3COCl
Phản ứng đợc xúc tiến khi có ánh sáng hay nhiệt độ với chất sinh
gốc tự do kích thích phản ứng.
Phản ứng diễn ra qua nhiều giai đoạn, bằng sự chuyển hiđro hay
halogen để tạo thành gốc tự do ankyl và gốc này tơng tác lại với tác nhân:
R - H + Y. R. + H - Y
R. + X - Y' R - X + Y .
Tơng tác chuyển hiđro đợc thực hiện bằng quá trình đồng bộ.
R - H + Y' [RHY] R' + HY
Trạng thái chuyển tiếp
Từ trạng thái chuyển trên, tác nhân tấn công vào hiđro và tấn công
phía sau của gốc R.
Phản ứng thế theo cơ chế gốc S R trải qua 3 giai đoạn cơ bản sau:
kt
A A
2A .
Sự tạo thành gốc tự do bằng chất kích thích, nhiệt hay quang hoá
hoặc bằng phản ứng oxihoá - khử
- Phát triển mạch:

- Kích thích

A' + B - C A - B + C '
C' + A - A C - A + A.

Chuyên ngành phơng pháp

= 13 =


Khóa luận tốt nghiệp


Giai đoạn này có năng lợng hoạt hoá nhỏ, mỗi gốc tạo thành trong
phản ứng kích thích gây ra sự chuyển hoá nhiều phân tử, do đó tốc độ kích
thích có thể nhỏ nhng tốc độ phát triển mạch rất lớn.
Phản ứng theo cơ chế gốc đợc đặc trng bằng chiều dài mạch, tơng
ứng với một số giai đoạn phát triển mạch, lặp lại nhiều lần cho giai đoạn
kích thích. Tốc độ giai đoạn này xác định tốc độ chung của phản ứng cũng
nh tính chọn lọc của phản ứng thế.
- Tắt mạch 2A ' A - A
2C' C - C
A' + C' A - C
Phản ứng tắt mạch làm mất trung tâm gốc cần thiết cho sự phát triển
mạch nên giai đoạn tắt mạch càng lớn thì chiều dài mạch càng nhỏ.
Phản ứng tắt mạch có thể thực hiện bằng tơng tác của hai gốc tự do
gọi là tổ hợp hoặc bằng chuyển hiđro giữa 2 gốc để tạo thành hợp chất no
và cha no gọi là sự chuyển không cân đối. Nói chung, để trở thành phân tử
trung hòa cần 2 gốc tự do. Thờng phản ứng tổ hợp có tốc độ lớn, thời gian
sống của gốc trong dung dịch < 1s. Để phản ứng chuyển mạch có thể kịp
cạnh tranh với phản ứng tắt mạch, giai đoạn cơ bản của quá trình phải có
năng lợng hoạt hoá < 9,6 - 14,5 kcal/mol.
Tốc độ chung của quá trình đợc xác định bằng tỷ lệ tốc độ của phản
ứng kích thích, phát triển mạch và tắt mạch. Để đánh giá đ ợc khả năng
phản ứng gốc có thể dựa vào hiệu ứng nhiệt của phản ứng và hiệu ứng

nhiệt của giai đoạn riêng đợc tính theo năng lợng phân ly liên kết C-H và
năng lợng tạo thành.
Nh vậy, dựa vào H của các giai đoạn riêng có thể xét đoán đợc khả
năng phản ứng, song cũng có trờng hợp quan hệ nhiệt động học thuận lợi
nhng năng lợng hoạt hoá giai đoạn chuyển H hay X lớn thì thực tế cũng
không xảy ra.
II.1.2. Hình thành khái niệm.
Xét phản ứng giữa metan và Clo (phần hoá tính - chơng hiđrocacbon no
- Lớp 11).
Giáo viên thông báo: Những phân tử Cl 2 dới tác dụng của ánh sáng bị
phân tích thành các nguyên tử Clo riêng rẽ mang những electron ch a kết đôi
Chuyên ngành phơng pháp

= 14 =


Khóa luận tốt nghiệp

gọi là gốc tự do. Nguyên tử Clo vừa mới tạo ra sẽ tác dụng ngay với phân tử
CH4 tạo thành gốc metyl tự do CH 3', sau đó gốc CH3' lại tác dụng với phân
tử Cl2 khác tạo thành metylclorua và nguyên tử Clo, quá trình diễn ra liên
tiếp theo kiểu dây chuyền. Cơ chế toàn bộ phản ứng đó là:
- Giai đoạn khơi mào:
h
Cl : Cl
2Cl .
- Giai đoạn phát triển mạch:

Cl' + H: CH 3 H - Cl + CH 3'
CH3' + Cl: Cl CH3 - Cl + Cl '

- Giai đoạn tắt mạch:
Cl' + CH 3' CH 3 - Cl
Cl' + Cl' Cl2
CH3' + CH 3' CH 3 - CH 3
Mỗi cặp hai phản ứng nh trên trong giai đoạn phát triển mạch gọi
mắt xích. Giai đoạn này gồm n mắt xích.
Giáo viên cần lu ý cho học sinh rằng: Phản ứng theo cơ chế gốc phải
đảm bảo ba giai đoạn nh trên, các gốc tự do sinh ra rất kém bền, thời gian
tồn tại chỉ vài phần nghìn giây nên phản ứng xẩy ra theo cơ chế gốc rất
mãnh liệt và có thể gây nổ.
Ví dụ: Đa hỗn hợp (Cl2 + CH4) ra ngoài ánh sáng mặt trời là đã gây nổ.
Nh vậy do phản ứng xảy ra mãnh liệt nên phản ứng thế Clo vào
metan không dừng ở giai đoạn tạo ra sản phẩm thế một lần CH 3Cl mà có
thể tạo ra hỗn hợp nhiều sản phẩm CH 3Cl, CH 3,Cl2, CHCl3, CCl4 thậm
chí có cả sản phẩm của phản ứng huỷ là muội than. Nhng lu ý rằng: Việc
thế hết các nguyên tử hiđro trong hiđrocacbon no chỉ thực hiện tốt đ ợc cho
CH4, C2H6, C3H8. Còn đối với các đồng đẳng cao hơn, khi định thế hết
hiđrô sẽ xảy ra phản ứng phân cắt liên kết C-C theo kiểu:
C

C

+ Cl

Cl

C - Cl + Cl

C

Do đó sản phẩm phản ứng thờng có mạch cacbon ngắn hơn mạch
của hiđrocacbon ban đầu.
Chuyên ngành phơng pháp

= 15 =


Khóa luận tốt nghiệp

ở đây giáo viên cần hình thành cho học sinh khái niệm bậc của cacbo
tự do và thông báo về độ bền của các cacbo tự do giảm dần theo trật tự:
Gốc cacbo tự do : bậc 3 > bậc 2 > bậc1.
Từ đó rút ra kết luận: Phản ứng thế gốc u tiên chạy theo hớng tạo ra
sản phẩm thế bậc cao.
Ví dụ:
CH3 - CH 2 - CH 3 + Cl2 ASKT
CH3 - CHCl - CH 3 > CH3 - CH 2Cl.
Cơ chế phản ứng thế gốc tiếp tục đợc củng cố và phát triển
thông qua phản ứng thế hiđro của nhóm metyl trong toluen bởi Clo (Phần
hoá tính - bài "Benzen và các chất đồng đẳng" - Chơng hiđrocacbon thơm
- Lớp 11).
Giáo viên thông báo: Phản ứng thế Clo vào toluen xảy ra ở nhóm thế
CH3 - và phản ứng xảy ra theo cơ chế thế gốc, thể hiện tính chất hoá học
đặc trng của hiđrocacbon no. Cơ chế phản ứng này tơng tự nh cơ chế phản
ứng thế ở ankan. Vậy điều kiện để phản ứng xảy ra là gì ? Hãy viết cơ chế
phản ứng.
Sau khi học sinh trả lời xong, giáo viên thông báo tiếp: Phản ứng thế
Clo xảy ra đối với toluen dễ hơn ở metan trong cùng điều kiện hỗn hợp
phản ứng đợc chiếu sáng. Hãy giải thích điều này?
Gợi ý: Trớc đây chúng ta đã đợc học phần cơ chế phản ứng thế gốc

xảy ra ở ankan, chúng ta biết rằng phản ứng thế gốc u tiên chạy theo hớng
tạo ra sản phẩm thế bậc cao bởi vì độ bền gốc cacbo tự do giảm dần theo
trật tự:
Gốc Cacbo: bậc 3 > bậc 2 > bậc 1.
Từ đó gợi học sinh đi đến câu trả lời là: Vì gốc benzyl
CH 2'
sinh ra có độ bền cao hơn gốc metyl CH 3' nên phản ứng thế Clo dễ dàng
xảy ra đối với toluen hơn so với metan.
II.2. Cơ chế phản ứng thế electrophin vào nhân thơm.

II.2.1. Nội dung:
Vòng thơm kiểu benzen là vòng liên hợp kín rất bền vững và có
năng lợng thơm hoá khá lớn (benzen 36 kcal/mol; naphtalen 61 kcal/mol).
Vì vậy đối với một hợp chất thơm nh benzen chẳng hạn, phản ứng thế dễ
xảy ra hơn phản ứng cộng, vì trong phản ứng cộng hệ thơm bị phá vỡ.

Chuyên ngành phơng pháp

= 16 =


Khóa luận tốt nghiệp

Những phản ứng thế ở vòng thơm có thể là thế electrophin S EAr, thế
nucleophin S NAr hoặc thế gốc S RAr. Tuy vậy, do vòng thơm có mật độ
electron cao và dễ tơng tác với những tiểu phân electrophin, cho nên phản
ứng thế đặc trng và phổ biến hơn cả ở các hợp chất thơm là thế
electrophin. Sau đây chúng ta sẽ nghiên cứu kỹ cơ chế phản ứng thế này.
Các kết quả nghiên cứu bằng thực nghiệm cho thấy rằng: Hầu hết
các phản ứng thế electrophin ở nhân thơm đều xảy ra theo cơ chế phức ta

có thể mô tả cụ thể cơ chế đó trong trờng hợp hợp chất thơm đơn giản nhất
là benzen nh sau:
H

E

B

+
E
+ E
E
BH(+)những phân tử
Phần lớn tác nhân electrophin là những ion dơng- hay
có sự thiếu hụt electron vì một lý do nào đó về cấu tạo.
Thí dụ:
AlCl3, BF3, FeCl3, ZnCl2, SnCl4, ICl, ClNO, ClCN, CO 2, RCOCN...
B là một bazơ trong hỗn hợp phản ứng. Thí dụ: HSO 4(-) (-), NO 3(-),
Hal(-)
Khi tác nhân electroplin E (+) tấn công vào nhân benzen, trớc hết tạo
(+)

(+)

ra phức nh là một tiểu phẩm trung gian không bền trong , hệ electron
của nhân thơm vẫn đợc bảo toàn. Tốc độ hình thành và phân huỷ phức
thực tế không ảnh hởng tới tốc độ phản ứng cũng nh bản chất của sản
phẩm hình thành. Vì vậy chúng ta có thể bỏ qua sự tạo thành phức .
Phức - sản phẩm trung gian không không bền của phản ứng thế, là
một cation vòng cha no, trong đó điện tích dơng tập trung ở nhân thơm và

giải toả giữa vài nguyên tử. Sự hình thành phức có sự thay đổi trạng thái
lai hoá từ C sp2 Csp3 nên đã phá hủy tính thơm của nhân benzen, do dó
giai đoạn này thu nhiệt.
Phức có một số cấu trúc cộng hởng, có điện tích dơng phân bố 3
trên 5 obitan p của các nguyên tử cacbon.
H

+

+H
E

Chuyên ngành phơng pháp

H
E

= 17 =

+

H
E

+

E


Khóa luận tốt nghiệp

Hệ này trở thành không thơm, có 2 vị trí o- giống nhau và một vị trí
p - mang điện tích dơng, còn 2 vị trí m - tơng đơng nhau mang điện tích dơng về hình thức song có bản chất điện tích dơng do 2 vị trí bên cạnh
mang điện tích dơng.
Đặc biệt chúng ta cần chú ý đến ảnh hởng của nhóm thế sẵn có
trong vòng benzen đến hớng tấn công của tác nhân. Một nhóm thế sẵn có
trong nhân benzen có thể hoạt hoá hay phản hoạt hoá nhân thơm, tức là có
thể làm tăng hay giảm tốc độ thế electrophin so với trờng hợp của benzen.
Mặt khác, nhóm thế đó có thể định hớng cho thế mới u tiên đi vào các vị
trí o-, p- hay u tiên vào vị trí m- . Điều đó chủ yếu do bản chất electron
của nhóm thế đó quyết định.
Nói chung, những nhóm thế với hiệu ứng tổng quát là đẩy electron
có tác dụng làm tăng mật độ electron trong vòng benzen, nhất là ở các vị
trí o-, p-. Ngay cả ở vị trí m- cũng có khả năng phản ứng hơn bất kỳ vị trí
nào trong vòng benzen không thế. Vì vậy nó h ớng sự thế chủ yếu vào vị trí
o- và p-.
Ngợc lại, những nhóm thế với hiệu ứng tổng quát là hút electron có
tác dụng làm giảm mật độ electron trong vòng benzen, nhất là ở các vị trí
o-, p-. Vì vậy nó hớng sự thế vào vị trí m- .
Đặc biệt cần chú ý: Các nhóm thế là halogen nh : Cl, Br, I là những
nhóm có hiệu ứng - I > + C nhng hớng sự thế vào vị trí o-, pTất cả những điều nói trên đợc khái quát thành quy luật thế sau:
X
X = CnH2n+1, Hal, NH 2 -, -NR 2, - OH, - OR, O _
Định hớng thế vào vị trí o-,pX
X = NO2, COOH, -CN, -SO 3H,- CHO
Định hớng thế vào vị trí mNgoài ra kích thớc của nhóm thế X sẵn có trong vòng benzen cũng
ảnh hởng nhiều đến hớng thế. Đôi khi do kích thớc của nhóm thế X lớn
đến mức sự thế gần nh định hớng hoàn toàn vào vị trí p-.
II.2.2. Hình thành khái niệm:
Chuyên ngành phơng pháp

= 18 =


Khóa luận tốt nghiệp

Clo và brôm không tác dụng với benzen ở t o thờng trong bóng tối
(nếu chiếu sáng có thể xảy ra phản ứng cộng).
Giáo viên thông báo: benzen không tham gia phản ứng thế với dung
dịch nớc brom nhng lại tham gia phản ứng thế với brom khan (phần hoá
tính - Bài "Benzen và các chất đồng đẳng" - Chơng hiđrocacbon thơm Lớp 11) phản ứng xảy ra khi có mặt bột Fe và hỗn hợp phản ứng đợc đun
nóng (mô tả thí nghiệm trong SGK). Đây cũng là phản ứng thế nh ng khác
về bản chất so với phản ứng thế ở ankan:
H + Br - Br

Fe

Br

to

+ HBr(k)

Giáo viên lu ý học sinh cách đóng khung sự tạo thành sản phẩm.
ở đây Fe không phải là chất xúc tác mà chất xúc tác là FeBr 3 .
Vậy nó đợc tạo ra bằng cách nào? Từ câu trả lời của học sinh giáo
viên thông báo tiếp: FeBr 3 sinh ra làm phân cực hoá phân tử Br 2
FeBr3 + Br - Br [FeBr4]-Br+.
Nh ở phần cấu tạo đã nói, do mật độ e trong vòng benzen khá lớn
nên tác nhân electrophin (mang điện tích dơng hoặc một phần điện tích dơng) sẽ tấn công vào nhân benzen. Phản ứng diễn ra nh sau:

H

H
+ [FeBr4]-Br

+

Br[FeBr4]

+

Br
+ HBr + FeBr3

_

Đây gọi là cơ chế phản ứng thế electrophin vào nhân thơm.
Nếu dùng d brom phản ứng có thể tạo ra các sản phẩm thế: 1,2 -đi brom
benzen; 1,4 - đibrom benzen
Cơ chế phản ứng thế nucleophin vào nhân thơm tiếp tục đợc củng cố
và phát triển thông qua một số phản ứng. Chẳng hạn phản ứng nitro hoá
benzen. ở đây giáo viên thông báo: Dới tác dụng của axit H 2SO4 đậm đặc,
benzen tham gia phản ứng với axit HNO 3 đặc theo nh sau:
H + HO - NO2 H SO
2
4
to
Chuyên ngành phơng pháp

= 19 =

NO2

+ H2 O


Khóa luận tốt nghiệp

Vai trò xúc tác của H 2SO4 là nhằm tạo ra nhóm nitro

(+)

NO2:

HO - NO 2 + H2SO4 = H2SO4- + H2O(+) - NO2
H2O(+)- NO2 + H2SO4 = H3O+ + HSO4 (-) + NO 2(+)
Và cơ chế phản ứng nitro hoá benzen diễn ra cũng giống nh cơ chế
phản ứng brom hoá benzen ở trên. Hãy viết cơ chế phản ứng này?
Đặc biệt trong phần này giáo viên cần nêu bật đợc mối quan hệ về
ảnh hởng qua lại giữa các nguyên tử, nhóm nguyên tử trong phân tử đến
khả năng và hớng thế. Từ đó học sinh tự rút ra đợc quy luật thế ở vòng
benzen.
Trớc hết, giáo viên gợi mở: Toluen tham gia phản ứng thế với brom
tơng tự benzen về cơ chế, nhng ở đây do ảnh hởng của nhóm thế -CH 3 có
sẵn trong vòng benzen mà sự thế định hớng chủ yếu vào vị trí o-, p- (phản
ứng này đợc đa ra sau khi đã học phản ứng brom hoá benzen). Hãy viết
phơng trình phản ứng và cho biết điều kiện phản ứng.
Giáo viên thông báo tiếp: Do ảnh hởng của nhóm -CH 3 có sẵn trong
vòng benzen mà Toluen dễ tham gia phản ứng thế với brom hơn benzen.
Lật lại vấn đề: Trong điều kiện hỗn hợp phản ứng (Toluen + Br 2) đợc đun

nóng với bột Fe thì phản ứng thế xảy ra nh trên, tức là sự thế xảy ra ở nhân
benzen. Vậy bây giờ nếu ta thay điều kiện phản ứng trên bằng cách cho
hỗn hợp phản ứng đợc chiếu sáng thì sẽ có phản ứng gì xảy ra ?
Gợi ý: Nhóm -CH 3 là gốc của hiđrocacbon no, mà tính chất hoá học
đặc trng của hiđrocacbon no là tham gia phản ứng thế chủ yếu theo cơ chế
gốc.
Từ đây học sinh dễ dàng dự đoán đợc sản phẩm thế trong điều kiện này.
Giáo viên hỏi tiếp: Vậy cơ chế của phản ứng này nh thế nào ? Có
giống cơ chế phản ứng thế gốc ở ankan không? Học sinh dễ dàng trả lời
câu hỏi này.
Giáo viên kết luận: Nh vậy, do ảnh hởng của gốc phenyl C 6H5 mà
phản ứng thế brom ở Toluen dễ xảy ra hơn ở CH 4 trong cùng điều kiện hỗn
hợp phản ứng đợc chiếu sáng.
Mối quan hệ về sự ảnh hởng qua lại của các nguyên tử trong phân tử
tiếp tục đợc hình thành, khắc sâu thông qua phản ứng nitro hoá tiếp sản
phẩm 1 lần thế nitro benzen (sau khi đã học phản ứng nitro hoá benzen).
Chuyên ngành phơng pháp

= 20 =


Khóa luận tốt nghiệp

Giáo viên gợi mở: ở chất đầu là nitro benzen, do vòng benzen đã có
sẵn nhóm thế hút electron -NO 2 nên phản ứng thế tiếp theo định hớng chủ
yếu vào vị trí m- của vòng benzen. Hãy viết phơng trình phản ứng.
Từ những điều đã trình bày ở trên, giáo viên yêu cầu học sinh rút ra
quy luật thế trong vòng benzen. Sau đó giáo viên kết luận chung:
X

X = CnH2n+1-, HO-, CH 3O-, -NH 2, - NR 2, Hal
Định hớng thế vào vị trí o-, pX

X = COOH, -CN, -CF 3, -SO3H,-NO2
Định hớng thế vào vị trí mII.3. Cơ chế phản ứng thế nucleophin SN ở hiđrocacbon no.

Ta có thể mô tả phản ứng thế nucleophin ở nguyên tử cacbon no bằng sơ
đồ tổng quát:
Y_ + R X
R-Y + X_
X : là nhóm bị thay thế, nó có tính chất hút electron.
Y_: là tác nhân nucleophin.
Một số phản ứng thế nucleophin quan trọng và thờng gặp:
a. Chuyển hoá halogen ankyl hoặc arylsunfonat ankyl
( X = Cl, Br, I, OSO2Ar ) thành ancol ( Y_ = HO-, H2O), thành ete ( Y_: RO,
ROH) hoặc thành este ( Y_ = RCOO_, RCOOH)
b. Ankyl hoá Amin bằng ankyl halogenua hoặc ankyl aryl sunfonat.
c. Ankyl hoá dẫn xuất natri hay kali của các pxơđô axit nh este malonic,
xeton, nitrin bằng ankyl halogenua hoặc ankyl aryl sunfonat.
d. Chuyển hoá ancol (X=OH) thành dẫn xuất halogen nhờ tác dụng của
hiđro halogenua, halogenua photpho.
e. Chuyển hoá ancol thành ete trong môi trờng axit.
(+)

(X = OH2; Y = ROH)
Phân cắt ete nhờ tác dụng của axit halogen hiđric.
(+)

Chuyên ngành phơng pháp

= 21 =


Khóa luận tốt nghiệp

(X = OHR; Y- = I-, Br-, Cl- )
Hai cơ chế thế nucleophin cơ bản nhất là thế nucleophin lỡng phân tử SN2
và thế nucleophin đơn phân tử SN1.

II.3.1. Nội dung:
II.3.1.1. Cơ chế SN2.
Đặc điểm cơ bản của phản ứng SN2 là hình thành phức hoạt động hay là
trạng thái chuyển tiếp trong quá trình phản ứng. Khi tác nhân nucleophin đến
gần chất phản ứng, liên kết mới giữa cacbon với nhóm Y đợc hình thành đồng
thời với sự yếu đi và đứt ra của liên kết cũ giữa cacbon với nhóm X. Nh vậy,
cả hai thành phần của hỗn hợp phản ứng (tác nhân Y_ và chất phản ứng RX)
đều tham gia vào giai đoạn quyết định của phản ứng, tức là giai đoạn tạo ra
trạng thái chuyển tiếp:
-

Y- + R X

+

-

Y----- R----- X

Y R + X_

Trạng thái chuyển tiếp
Thí dụ: Khi cho bromua metyl tác dụng với dung dịch NaOH tạo ra
metanol, cơ chế phản ứng nh sau:
H

-

HO- + H
C Br
H

H

-

HO ----C ----Br
H
H

H

HO C
H + BrH

Trạng thái chuyển tiếp
Tốc độ phản ứng:

[

v = k [ CH 3Br ]. HO

]

Những phản ứng nh vậy đợc gọi là phản ứng SN2.
Xét phơng diện hớng không gian trong phản ứng SN2 ta thấy sự tiến
công của tác nhân Y- vào nguyên tử cacbon trong phân tử R 1R2R3C-X có thể
xảy ra theo hai khả năng.

Chuyên ngành phơng pháp

= 22 =


Khóa luận tốt nghiệp

Một là tiến công từ phía đối diện của nhóm X, hình thành trạng thái
chuyển tiếp I, và cuối cùng tạo ra sản phẩm Y C R 1R2R3 với cấu hình khác
hợp chất ban đầu.
Hai là, Y- tiến công từ phía có nhóm X, sinh ra trạng thái chuyển tiếp
(II) và sản phẩm của phản ứng R1R2R3C-X có cấu hình giống cấu hình của hợp
chất ban đầu:
-

R1

-

Y ----- C ----- X

R1

Y- + R2 C X

(I)

R3

R1
R2 C
R3

R2

X
Y

R3

R1

Y C R 2 + XR3
R1
R2 C Y + XR3

(II)
ở cấu tạo (I), các liên kết C R nằm trên một mặt phẳng hay gần nh
vậy, các nhóm X và Yvới bản chất giống nhau đợc phân bố xa nhau và ở trên
một đờng thẳng xuyên qua nguyên tử các bon trung tâm; trong khi đó ở cấu
tạo (II) X và Y đợc phân bố gần nhau. Do đó cấu tạo (I) nghèo năng lợng và
nghèo năng lợng hay ổn hơn cấu tạo (II) và phản ứng xảy ra theo hớng thứ

nhất thuận tiện hơn theo hớng thứ hai.
Nh vậy có thể nói: Phản ứng thế SN2 làm quay cấu hình của phân tử.
Phản ứng SN2 phụ thuộc rất nhiều vào bản chất electron cũng nh cấu trúc
không gian của các nhóm thế ở nguyên tử cacbon trung tâm, ngoài ra còn phụ
thuộc bản chất của các tác nhân và một số yếu tố khác.
II.3.1.2. Cơ chế SN1.
Phản ứng SN1 xảyra làm 2 giai đoạn, và sự phân cắt liên kết cũ C X
không đồng thời với sự hình thành liên kết mới C Y. ở giai đoạn đầu, nhóm
X bị tách ra dới dạng anion X _, tạo thành cacbocation, cation này đợc solvat
hoá ít hiều. Thờng thờng cabocation này kém bền nên nó phản ứng ngay với bất
kỳ tác nhân nucleophin nào xung quanh nó. Nh vậy giai đoạn chậm quyết định
tốc độ của toàn bộ phản ứng là giai đoạn ion hoá:

RX
Chuyên ngành phơng pháp

chậm

R+ + X= 23 =


Khóa luận tốt nghiệp

R+ + Y-

nhanh

R- Y

Thí dụ: Khi thuỷ phân kiềm t butyl bromua, phản ứng xảy ra nh sau:

HO-

chậm

nhanh

(CH3)3C Br

(CH3)3C(+)

- Br -

nhanh

(CH3)3C - OH

OH2

(CH3)3C O(+)H2

(CH3)3C - OH
-H

+

Ngời ta đã chứng minh rằng giai đoạn ion hoá có tính chất thuận
nghịch, trong đó chiều thuận chậm hơn chiều nghịch rất nhiều. Về mặt hoá lập
thể, ta có thể dự đoán rằng sự tấn công của tác nhân nucleophin (Ho, dung
môi) vào cacbocation có thể xảy ra từ phía này hay phía kia của ion với xác
suất nh nhau, vì cacbocation sinh ra trong giai đoạn chậm của phản ứng có cấu

trúc phẳng. Nh vậy nếu xuất phát từ hợp chất quang hoạt sẽ tạo ra một biến
thể raxemic.
R

1 R2
HO C

R1

R1

R3

R2 C X
R3

C(+)
R2

R3

HO-

R1
R2 C OH
R3

Nh đã nói ở trên, giai đoạn tạo ra cacbocation là giai đoạn chậm quyết
định tốc độ chung của phản ứng thế S N1. Do đó cacbocation càng bền, tốc độ
phản ứng càng cao. Những nhóm thế có hiệu ứng +I, +C ở vị trí đối với

trung tâm phản ứng làm ổn định cacbocation, làm tăng tốc độ phản ứng:
Ví dụ:

(CH3)3 CBr > (CH3)2 CHBr > CH3 CH2 Br > CH3Br

Chuyên ngành phơng pháp

= 24 =


Khóa luận tốt nghiệp

(C6H5)3 CBr > (C6H5)2 CHBr > C6H5CH2Br > CH3Br

II.3.2: Hình thành khái niệm:
Khái niệm: Cơ chế phản ứng thế nucleophin đợc hình thành cho học
sinh thông qua phản ứng giữa rợu etylic C2H5OH với axit vô cơ HBr (phần
hoá tính - Bài Dãy đồng đẳng của rợu etylic Chơng ancol, phenol, amin
- Lớp 12)
Giáo viên thông báo phản ứng giữa rợu C2H50H với axit HBr xảy ra
theo cơ thế nucleophin.

CH3CH2 - OH + H Br

CH3 CH2- Br + H2O

Nhóm -OH của rợu etylic bị thế bởi nguyên tử brôm mang một phần
điện tích âm. Cơ chế của phản ứng này diễn ra nh sau:

C2H5 OH

H+

Br -

C2H5 O(+)H2

C2H5Br + H2O

Nh vậy axit HBr ở đây đóng vai trò gì ?
Dựa vào cơ chế phản ứng có thể trả lời: axit HBr vừa đóng vai trò là
chất xúc tác, vừa đóng vai trò là tác nhân nucleophin.
Khái niệm cơ chế phản ứng thế nucleophin tiếp tục đợc củng cố thông
qua phản ứng tách H2O từ hai phân tử rợu etylic (Phần hoá tính Bài Dãy
đồng đẳng của rợu etylic- Lớp 12).
ở đây giáo viên yêu cầu học sinh viết phản ứng biết rằng phản ứng này
cần dùng xúc tác là H2SO4 đặc và cho biết cơ chế phản ứng này đợc mô tả nh
thế nào?
Khái niệm cơ chế phản ứng SN còn đợc củng cố tiếp thông qua một số
phản ứng nh: Phản ứng este hoá nhờ xúc tác axit
II.4. Cơ chế phản ứng cộng electrophin vào liên kết bội cacbon-cacbon.

II.4.1. Nội dung:
Liên kết bội cacbon - cacbon là tập hợp của một liên kết và một vài
liên kết . Đặc điểm của liên kết là dễ phân cực hóa và năng lợng của một
liên kết , mà ta có thể xem nh bằng hiệu của một liên kết đôi với năng lợng
của liên kết đơn, thờng nhỏ hơn năng lợng của liên kết . Vì vậy, liên kết dễ
dàng chịu tác dụng của các tác nhân electrophin và gốc tự do. Những phản

Chuyên ngành phơng pháp

= 25 =