Chuyên đề tổng hợp hữu cơ

TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP. HẢI DƯƠNG
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH

09798.17.8.85 –

09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org - 
CHUYÊN ĐỀ: TỔNG HỢP HỮU CƠ
Trường THPT chuyên Hà Nội - Amsterđam

A. MỘT SỐ VẤN ĐỀ LÝ THUYẾT:
I. Các phương pháp làm tăng mạch Cacbon:
1. Các phương pháp ankyl hóa bằng hợp chất cơ magie (RMgX):
+
'R X
 R-R’
+
2
3
1)
2)
CO
H O

 RCOOH
+ 1)
O
RCH
2
CH
2
OH

RMgX +
3
1)
2)
HCHO
H O

 RCH
2
OH
+
3
1) '
2)
R CHO
H O

 RCH(OH)R’
+
3
1) ' ''
2)
R COR
H O

 R(R’)C(OH)R’’
+
3
1) ' hoac ' ''

2)
R COOH R COOR
H O

 RCOR’  (R)
2
C(OH)R’
* Học sinh cần lưu ý:
+ Hợp chất cơ magie RMgX rất dễ phản ứng với các hợp chất có hidro linh động (H
2
O, NH
3
, ancol,
amin…)  bảo quản và tiến hành phản ứng trong ete khan.
+ Lập thể của phản ứng cộng RMgX vào hợp chất cacbonyl: quy tắc Crammer




2. Phương pháp anky hóa ion axetilua:
R – C  CH
2 3
/
long
NaNH NH

R – C  C

Na
+

'R X
 R – C  C – R’
3. Các phương pháp ankyl và axyl hóa hợp chất thơm:
a) Các phản ứng ankyl hóa:

R
+ anken/ xt: HCl/AlCl
3
hoặc axit protonic (HF > H
2
SO
4
> H
3
PO
4
)
+ ancol/ xt: axit protonic hoặc Al
2
O
3
.
b) Các phản ứng axyl hóa:

R

2) H
3
O

+
O
R’
L
tb
N
R
-

O
-

R’
L
tb
N
R
+ dẫn xuất halogen/ xt: axit Lewis (AlCl
3
> FeCl
3
> BF
3
> ZnCl
2
)
+ dẫn xuất của axit cacboxylic (RCOX > (RCO)
2
O > RCOOR’)/ xt: AlCl
3

TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH

09798.17.8.85 –

09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org - 
 Một số phản ứng formyl hóa (thường dùng để gắn nhóm – CHO vào phenol, ete thơm hoặc nhân thơm
giàu electron)
-
CO + HCl
AlCl
3
R
R CHO
(Phản ứng Gatterman – Koch)
-
HCN + HCl/ AlCl
3
H
2
O
R
R CHO
(Phản ứng Gatterman)
-
HCO-N(R)
2
POCl
3

hoac COCl
2
R
R CHO
(Phản ứng Vilsmeier)
-
CHCl
3
NaOH
OH
OH
OHC
(Phản ứng Reimer – Tiemann)
* Học sinh cần lưu ý:
+ Cơ chế của các phản ứng ankyl và axyl hóa nhân thơm là cơ chế S
E
2(Ar); trong đó chú ý cơ chế
tạo tác nhân electronfin.
+ Các phản ứng ankyl hóa thường tạo thành hỗn hợp mono và poliankyl  muốn thu được sản phẩm
mono cần lấy dư chất phản ứng.
+ Hướng chính của phản ứng khi thế vào các dẫn xuất của benzen.
4. Các phương pháp ankyl và axyl hóa các hợp chất có nhóm metylen hoặc nhóm metyn linh động:
a) Chất phản ứng có dạng X – C

H
2
– Y hoặc X – C

H(R) – Y; với X, Y là –COR’, -COOR’, -CN, -
NO

2
…
Do X, Y là các nhóm hút electron mạnh  nguyên tử H

rất linh động  dùng bazơ để tách H
+
, tạo
thành cacbanion.

H
2
C
Y
X
C
2
H
5
ONa
- C
2
H
5
OH
-
CH
Y
X
Na
+

RBr
R HC
Y
X
1) C
2
H
5
ONa
2) RBr
R
2
C
Y
X
1) C
2
H
5
ONa
2) R'Br
R(R') C
Y
X
RCOCl
RCO HC
Y
X

* Học sinh cần lưu ý:

+ Khi thế 2 nhóm ankyl R và R’ khác nhau, nhóm ankyl có kích thước nhỏ hơn hoặc có hiệu ứng +I
nhỏ hơn sẽ được đưa vào trước
+ Sản phẩm của phản ứng axyl hóa cũng có nguyên tử H

linh động, có thể dễ dàng bị tách H
+
bởi
chính cacbanion
-
CH
Y
X

 có phản ứng cạnh tranh:
-
CH
Y
X
RCO HC
Y
X
+
RCO
-
C
Y
X
+
H
2

C
Y
X

TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP. HẢI DƯƠNG
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH

09798.17.8.85 –

09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org - 
Để ngăn phản ứng phụ nói trên, người ta dùng bazơ mạnh (mạnh hơn cacbanion) với lượng dư.
b) Chất phản ứng có dạng R – CH
2
– X hoặc R
2
– CH – X; với X là – COR’, - COOR’, - CN, - NO
2
…
Các phản ứng được tiến hành tương tự, nhưng phải sử dụng xúc tác là bazơ rất mạnh (NaNH
2
;
C
2
H
5
ONa…) do nguyên tử H

kém linh động hơn so với trường hợp có 2 nhóm X, Y hút electron.
5. Các phương pháp ngưng tụ:
a) Phản ứng andol – croton hóa của anđehit và xeton:

C C
H
H
O
C C
H
H
O
+
C C C C
H
H
OH H
H
O
C C C C
H
H H
O
H
+
hoac OH
-
H
+
hoac OH
-

* Học sinh cần lưu ý:

+ Cơ chế của giai đoạn cộng andol: A
N

+ Giai đoạn croton hóa có thể xảy ra theo cơ chế E
1
hoặc E
1
cb (khi có H
β
linh động, xt bazơ mạnh)
+ Khi thực hiện phản ứng andol – croton hóa từ 2 cấu tử khác nhau có thể tạo ra hỗn hợp sản phẩm,
trong đó sản phẩm chính là sản phẩm ngưng tụ giữa:
- cấu tử cacbonyl có tính electrophin cao hơn
- cấu tử metylen có H
α
linh động hơn.
b) Phản ứng ngưng tụ của anđehit, xeton với các hợp chất có nhóm metylen hoặc metyn linh động:
H
2
C
Y
X
-
CH
Y
X
B
-
- BH
C O

C
HC
O
-
Y
X
BH
- B
-
C
HC
OH
Y
X
C
C
Y
X
- H
2
O

* Học sinh cần lưu ý:
+ Xúc tác dùng trong các phản ứng này thường là các bazơ hữu cơ yếu, có thể ngăn chặn được phản
ứng tự ngưng tụ với nhau của các anđehit, xeton.
+ Phản ứng ngưng tụ anđehit thơm với anhidrit axit tạo thành axit α,β – không no (phản ứng ngưng
tụ Perkin) cũng có cơ chế tương tự như trên.
C
6
H

5
– CH=O + (CH
3
CO)
2
O
3
3
OO
OOH
khan
CH C Na
CH C
 C
6
H
5
– CH= CH – COOH
c) Phản ứng cộng Micheal - cộng các hợp chất có nhóm metylen hoặc metyn linh động vào hợp chất
cacbonyl-α,β-không no:
H
2
C
Y
X
-
CH
Y
X
B

-
- BH
H
2
C CH CH O
H
2
C
-
CH CH O
CH
Y
X
BH
- B
-
H
2
C CH
2
CH O
CH
Y
X

* Học sinh cần lưu ý:
+ Xúc tác bazơ có thể là C
2
H
5

ONa (nhiệt độ phòng); piperidin (nhiệt độ cao hơn).
+ Có thể thay thế hợp chất cacbonyl-α,β-không no bằng các hợp chất nitro (NO
2
) hoặc nitril (CN)-α,β-
không no.
d) Phản ứng ngưng tụ Claisen – ngưng tụ este với các hợp chất có nhóm metylen linh động:
TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH

09798.17.8.85 –

09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org - 
+ Phản ứng ngưng tụ giữa các este với nhau:
CH
3
–COO–C
2
H
5
+ CH
3
–COO–C
2
H
5

2 5
C H ONa
 CH
3

–CO–CH
2
–COO–C
2
H
5
+ C
2
H
5
OH
Cơ chế phản ứng:
H
CH
2
C OC
2
H
5
O
C
2
H
5
O
O
OC
2
H
5

CH
2
C
-C
2
H
5
OH
CH
3
C
O
OC
2
H
5
CH
3
C OC
2
H
5
O
CH
2
COOC
2
H
5
CH

3
C CH
2
COOC
2
H
5
O
-
C
2
H
5
O

+ Phản ứng ngưng tụ este với hợp chất nitril:
CH
3
–COO–C
2
H
5
+ R–CH
2
–CN
2 5
C H ONa
 CH
3
–CO–CH

2
(R)–CN + C
2
H
5
OH
+ Phản ứng ngưng tụ este với anđehit hoặc xeton:
CH
3
–COO–C
2
H
5
+ CH
3
–CO–CH
3

2 5
C H ONa
 CH
3
–CO–CH
2
–CO–CH
3
+ C
2
H
5

OH
II. Các phương pháp làm giảm mạch Cacbon:
1. Phản ứng đecacboxyl hóa bởi nhiệt: xảy ra khi nhóm COOH gắn với nhóm có khả năng hút electron
mạnh
2. Phương pháp vôi tôi xút: RCOONa + NaOH
o
CaO
t
 RH + Na
2
CO
3

3. Phản ứng Hunzdicker: RCOOAg + Br
2

4
o
CCl
t
 RBr + CO
2
+ AgBr
4. Phản ứng halofom:RCOCH
3
+ 3X
2
+ 4NaOH  RCOONa + CHX
3
+ 3NaX + 3H

2
O
5. Phản ứng thoái phân Hoffman: R – CO – NH
2

2
2
, ,
o
Br NaOH t
CO
 RNH
2

6. Các phản ứng oxi hóa làm gãy mạch Cacbon:
a) Các phản ứng làm gãy liên kết liên kết đôi C=C:
+
4
,
o
KMnO t

CH
3
–COOH + CH
3
–CO–CH
3

HC
O
O
C
O
CH
3
CH
3
H
3
C

b) Các phản ứng làm gãy liên kết C – C vic-điol:
C C
OH OH
C
O
C
O
+
HIO
4
hoac Pb(OOCCH
3
)

c) Phản ứng oxi hóa ankyl, ankenyl hoặc dẫn xuất của benzen:
KMnO
4

hoac K
2
Cr
2
O
7
H
+
R
COOH

* Học sinh cần lưu ý:
+ Nếu vị trí α của mạch bên không còn H thì phản ứng oxi hóa hầu như không xảy ra.
+
3
O


2
/ ,H O H Zn


CH
3
–CH=O + CH
3
–CO–CH
3

2 2

/H O H


CH
3
–COOH + CH
3
–CO–CH
3
CH
3
–CH= C(CH
3
)
2

TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP. HẢI DƯƠNG
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH

09798.17.8.85 –

09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org - 
+ Nếu dùng Na
2
Cr
2
O
7
(không có H
+

) sẽ tạo thành xeton mà không bị cắt mạch

CH
2
R
C
R
O
Na
2
Cr
2
O
7
250
o
C, p

+ Nếu vị trí α của mạch bên chỉ còn 1 nguyên tử H thì phản ứng sẽ tạo ra ancol bậc 3 (không cắt mạch
cacbon)

CH
R
2
C
R
2
OH

III. Các phương pháp tạo vòng:

1. Các phương pháp ankyl, axyl hóa và ngưng tụ nội phân tử: nguyên tắc tương tự như các phản ứng
ankyl, axyl hóa và ngưng tụ đã nêu ở trên.
2. Phản ứng cộng Diels – Alder:

+

đien đienophin
* Học sinh cần lưu ý:
+ Đien phải ở cấu dạng s-cis; dạng s-trans (Ví dụ: ) không phản ứng.
+ Các nhóm thế ở vị trí cis đầu mạch đien gây cản trở không gian  khó phản ứng.
+ Đien có nhóm thế đẩy electron (không gây cản trở không gian)  tăng khả năng phản ứng.
+ Đienophin có nhóm thế hút electron  tăng khả năng phản ứng.
+ Cấu hình của sản phẩm giống với cấu hình của đienophin.
+ Hướng của phản ứng:

R
+
X
X
R



R
+
X
R
X

R
+
X
R
X



R
+
R
X
X

TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH

09798.17.8.85 –

09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org - 
IV. Các phản ứng oxi hóa và khử trong tổng hợp hữu cơ:
1. Các phản ứng oxi hóa:
a) Các phản ứng oxi hóa anken
b) Phản ứng oxi hóa nguyên tử H ở vị trí allyl:
Tác nhân oxi hóa: Pb
4+
, SeO
2
…

C C CH
2
C C CH
OH

c) Các phản ứng oxi hóa ankyl, ankenyl hoặc dẫn xuất của benzen
d) Các phản ứng oxi hóa ancol:
+ Ancol bậc I
[ ]O
 anđehit
+ Ancol bậc II
[ ]O
 xeton
(Quá trình oxi hóa ancol bậc I thành anđehit cần khống chế cẩn thận để không chuyển thành axit).
+ vic-điol
4
HIO
 cacbonyl.
e) Các phản ứng oxi hóa anđehit, xeton:
+ Anđêhit
[ ]O
axit cacboxylic
Tác nhân oxi hóa: O
2
/xt, [Ag(NH
3
)
2
]
+

, KMnO
4
/H
+
, K
2
Cr
2
O
7
/H
+
…

+ Xeton
[ ]O
bị cắt mạch thành axit cacboxylic và xeton
Tác nhân oxi hóa: KMnO
4
/H
+
, HNO
3
…
2. Các phản ứng khử:
a) Phương pháp hidro hóa xúc tác:
Tác nhân khử:
+ H
2
/ Ni, Pt, Pd:

C C
C C
C C

RCOCl  RCH=O
RCH=O  RCH
2
OH
R-CO-R’  R-CH(OH)-R’
R-COO-R’  RCH
2
OH + R’OH
RX  RH
RNO
2
 RNH
2

R-CN  R-CH
2
NH
2

R-CO-NHR’  RCH
2
NHR’
+ H
2
/ Pd/ BaSO

4
, BaCO
3
… (xúc tác Lindlar): khử lựa chọn liên kết ba về liên kết đôi

C C
C C

+ H
2
/ [(C
6
H
5
)
3
P]
3
RhCl: khử lựa chọn liên kết đôi C=C chỉ chứa 1 hoặc 2 nhóm thế.
Tác nhân oxi hóa: CuO, K
2
Cr
2
O
7
/H
+
, CrO
3
/H

+
…
TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP. HẢI DƯƠNG
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH

09798.17.8.85 –

09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org - 
* Học sinh cần lưu ý: đặc thù lập thể của các phản ứng này đều là cộng syn
b) Phương pháp khử bằng hidrua kim loại:
Tác nhân khử: thường dùng LiAlH
4
, NaBH
4

RCOCl  RCH
2
OH
RCH=O  RCH
2
OH
R-CO-R’  R-CH(OH)-R’
RCOOH  RCH
2
OH
R-COO-R’  RCH
2
OH + R’OH
Epoxit  1,2-điol
RX  RH

RNO
2
 RNH
2

R-CN  R-CH
2
NH
2

R-CO-NHR’  RCH
2
NHR’
* Học sinh cần lưu ý: phản ứng khử xảy ra theo cơ chế cộng A
N
.
c) Các phương pháp khử bằng kim loại hòa tan:
Tác nhân khử:
+ Na/NH
3
lỏng:
C C
C C
(lập thể: cộng trans)
+ Na/ C
2
H
5
OH: RCOOH  RCH
2

OH
R-COO-R’  RCH
2
OH + R’OH
+ Zn (Hg)/ HCl: R-CO-R’  R-CH
2
-R’
V. Bảo vệ nhóm chức:
* Điều kiện của nhóm bảo vệ:
+ Được tạo ra trong điều kiện nhẹ nhàng
+ Ổn định trong suốt quá trình phản ứng ở các trung tâm phản ứng khác.
+ Dễ tái sinh nhóm chức ban đầu.
1. Bảo vệ nhóm ancol:
a) Chuyển thành nhóm ete:

C OH
C O
R
...
C OH
HI

b) Chuyển thành nhóm este (nhóm este tương đối bền trong môi trường axit):

C OH
C OCO
R
...
C OH
NaOH

c) Chuyển thành nhóm axetal hoặc xetal (bảo vệ các điol):

C
C
OH
OH
+
O C
R
R
C
R
R
C
C
O
O
...
H
+
C
C
OH
OH

Không khử được bằng NaBH
4