hóa hữu cơ cơ chế phản ứng

Chƣơng 3: Cơ chế phản ứng

1


I. PHÂN LOẠI TÁC CHẤT PHẢN ỨNG
Tách đồng ly

R : X  R. + X.
Đối xứng.

Tách dị ly

N : E  N:- +
Bất đối xứng.

E+

Cặp điện tử bị chia đôi, Cặp điện tử bị giữ lại
mỗi phần giữ một điện trên một phần, phần
tử.
còn lại chỉ còn orbital
Tạo gốc tự do (R. và trống. Tạo ion (N:- là
tác nhân ái nhân, E+ là
X.).
Hoạt hóa bằng nhiệt tác nhân ái điện tử).
độ, ánh sáng, tia tử
ngoại, tác nhân hóa học
(peroxid).
2

I. PHÂN LOẠI TÁC CHẤT PHẢN ỨNG
1. Carbocation, carbanion, gốc tự do

3


I. PHÂN LOẠI TÁC CHẤT PHẢN ỨNG
1. Carbocation, carbanion, gốc tự do

4


I. PHÂN LOẠI TÁC CHẤT PHẢN ỨNG
1. Carbocation, carbanion, gốc tự do
a. Carbocation
+
C

+
CH2

+
CH

+
CH2 CH CH2
+
H3C C CH3
CH3

+
H3C CH
CH3

+
H3C CH2

+
CH3

b. Carbanion
..H3C C CH3
CH3

..-

H3C CH
CH3

..H3C CH2

..CH
3
5


I. PHÂN LOẠI TÁC CHẤT PHẢN ỨNG
1. Carbocation, carbanion, gốc tự do
c. Gốc tự do

.

H3C C CH3
CH3

.

H3C CH
CH3

.

H3C CH2

.-

CH3

6


I. PHÂN LOẠI TÁC CHẤT PHẢN ỨNG
2. Chất ái nhân và chất ái điện tử
Chất ái nhân - có thể nhƣờng đôi điện tử để
tạo liên kết cộng hoá trị.
Ví dụ: -OH, RO-, RCOO-,… , H2O, RCOOH, ROH,
CN-, -NH2,…
Chất ái điện tử - nó nhận một đôi điện tử để
tạo liên kết cộng hoá trị.

Ví dụ: Cl+, -C+ (carbocation), >C: (carben),
BF3, H+, Ag+, +CH3, AlCl3…
7


II. PHÂN LOẠI CÁC PHẢN ỨNG HỮU CƠ
1. Phân loại theo cấu trúc
Cộng

Tách loại

Thế

Chuyển vị

8


II. PHÂN LOẠI CÁC PHẢN ỨNG HỮU CƠ
1. Phân loại theo cấu trúc
a. Khái niệm về phản ứng cộng hợp A
Các tác chất cộng lại với nhau cho ra một sản phẩm:

A+BC
+

C C

+ C O

+

A B

+ X Y

A C C B

O X
C
Y
9


II. PHÂN LOẠI CÁC PHẢN ỨNG HỮU CƠ
1. Phân loại theo cấu trúc
a. Khái niệm về phản ứng cộng hợp A
 Phản ứng cộng hợp ái điện tử (AE)
Cộng hợp vào nối đôi của hydrocarbon không
no nhƣ alkene, alkyne với các hợp chất nhƣ
X2 (halogen), HX, H2O, HOX, H2SO4…

C C

+ X-Y

X C C Y
10

II. PHÂN LOẠI CÁC PHẢN ỨNG HỮU CƠ
1. Phân loại theo cấu trúc
a. Khái niệm về phản ứng cộng hợp A
 Phản ứng cộng hợp ái điện tử (AE)
Quy luật Markovnikov trong phản ứng cộng
hợp.
H+ sẽ tấn công vào C chứa nhiều H để tạo ra
carbocation bền hơn.
CH3 - CH=CH2 + H+ → CH3 - C+H - CH3(bền hơn)
+ CH3 - CH2 - C+H2
11


II. PHÂN LOẠI CÁC PHẢN ỨNG HỮU CƠ
1. Phân loại theo cấu trúc
a. Khái niệm về phản ứng cộng hợp A
 Phản ứng cộng hợp ái nhân vào C=O
(AN)

X-Y có thể là H-OH, H-OR, H-CN, H-SO3Na, LiR, BrMg-R…
12


II. PHÂN LOẠI CÁC PHẢN ỨNG HỮU CƠ
 Phản ứng cộng hợp theo cơ chế gốc tự do
(AR) – Trái quy luật Markovnikov

13

II. PHÂN LOẠI CÁC PHẢN ỨNG HỮU CƠ
1. Phân loại theo cấu trúc
b. Khái niệm về phản ứng tách loại E
Một tác chất phân chia thành nhiều sản phẩm
thành phần khác nhau.
A  B +C

X C C Y

C C

+

X Y

14


II. PHÂN LOẠI CÁC PHẢN ỨNG HỮU CƠ
1. Phân loại theo cấu trúc
b. Khái niệm về phản ứng tách loại E
Phản ứng này ngƣợc với phản ứng cộng hợp
R

R

R

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

Br

OH

CH2 N+R3

ROto
H+
to
HOt

o

R

CH

CH2 +

HBr

R

CH

CH2 +

HOH

R

CH

CH2 +

HOH + NR3

Quy tắc Zaitsev – Tạo sản phẩm phân nhánh
nhất
15


II. PHÂN LOẠI CÁC PHẢN ỨNG HỮU CƠ
1. Phân loại theo cấu trúc
b. Khái niệm về phản ứng tách loại E
 Phản ứng tách loại lưỡng phân tử (E2)
H

Y-

+

H

chaä
m
H

H
H

R

X

H

YH

H
H

H
R

nhanh

Y

H

+

+
R

X

Y-

H

16


II. PHÂN LOẠI CÁC PHẢN ỨNG HỮU CƠ
1. Phân loại theo cấu trúc
b. Khái niệm về phản ứng tách loại E
 Phản ứng tách loại đơn phân tử (E1)

H C C X

+

H C C

chaä
m

nhanh

H C C+

H+

+

X-

+

17


PHẢN ỨNG THẾ ( SUBSTITUTION)

PHẢN ỨNG THẾ ÁI NHÂN (NUCLEOPHILIC)
PHẢN ỨNG THẾ ÁI ĐIỆN TỬ (ELECTRPHILIC)
PHẢN ỨNG THẾ GỐC TỰ DO (RADICAL)


II. PHÂN LOẠI CÁC PHẢN ỨNG HỮU CƠ
1. Phân loại theo cấu trúc
c. Khái niệm về phản ứng thế S
Hai tác chất hoán đổi thành phần của nó cho
nhau để tạo hai sản phẩm mới.
AB + CD  AC + BD
Phân biệt: phản ứng thế ái điện tử (SE), phản
ứng thế ái nhân (SN), hay phản ứng thế gốc
tự do (SR).
19

II. PHÂN LOẠI CÁC PHẢN ỨNG HỮU CƠ
1. Phân loại theo cấu trúc
c. Khái niệm về phản ứng thế S
R OH

+

R H

+

X X

R X

+

H X

Ar H

+

E Y

Ar E

+

H Y

H X

R X

+

H OH

20


II. PHN LOI CC PHN NG HU C
1. Phõn loi theo cu trỳc
c. Khỏi nim v phn ng th S
Phn ng th ỏi nhõn lng phõn t
(SN2)
-

y + R-X

chaọm

[y-... R ... X-]

nhanh

R-y + X-

traùng thaựi chuyeồn tieỏp

21


II. PHÂN LOẠI CÁC PHẢN ỨNG HỮU CƠ
1. Phân loại theo cấu trúc
c. Khái niệm về phản ứng thế S
 Phản ứng thế ái nhân lưỡng phân tử
(SN2)
R1

R1
-

y

+

H

C*
R2

(R)-

X

chaä
m

y

R1

C*
H

X

nhanh

y

C*

H
R2

R2

(S)-

22


II. PHÂN LOẠI CÁC PHẢN ỨNG HỮU CƠ
1. Phân loại theo cấu trúc
c. Khái niệm về phản ứng thế S
 Phản ứng thế ái nhân đơn phân tử

(SN1)

R-X
+

R

chaä
m

-

+ y

R+ +

nhanh

X-

R-y
23


II. PHÂN LOẠI CÁC PHẢN ỨNG HỮU CƠ
1. Phân loại theo cấu trúc
c. Khái niệm về phản ứng thế S
 Phản ứng thế ái nhân đơn phân tử
R1
(SN1)

R1

R1

chaä
m
R2

C*

X

R2
R3

C*
R2

R3

h
an
nh

-

-X
R3

C*

nh
an
h

y

R1
R2

C*
R3

y
24


II. PHÂN LOẠI CÁC PHẢN ỨNG HỮU CƠ
1. Phân loại theo cấu trúc
c. Khái niệm về phản ứng thế S
 Phản ứng thế ái điện tử vào nhân thơm
(SE)
X

+ X+

acid

+ H+

Xúc tác: các acid vô cơ: H2SO4, H3PO4, HF…
hay Lewis acid: FeCl3, AlCl3, ZnCl2…

25