Cơ chế trong phản ứng hóa học hữu cơ

CƠ CHẾ TRONG PHẢN ỨNG HÓA HỌC
HỮU CƠ
PHẢN ỨNG THẾ
PHẢN ỨNG TÁCH
PHẢN ỨNG CỘNG




CƠ CHẾ PHẢN ỨNG THẾ NUCLEOPHIN:
Sơ đồ phản ứng
X : I , Cl , Br , OH , OR , OSO
2
Ar
Y
-
: OH
-
, RO
-
, RCOO
-
, I
-
, H
2
O , ROH, NR

3
…
Y
+

R
R
X
+
Y
Y
1. PHẢN ỨNG THẾ S
N
2
:
Cơ chế lưỡng phân tử, một giai đoạn đi qua trạng thái chuyển tiếp
+

X
Y
X
+
ttct
Y
Y..... .....X
.....X
δ
-
δ
-

Ví dụ:
HO CH
3
Br HO...CH
3
...Br HO CH
3
Br
+
+
δ+ δ-
Sơ đồ trên áp dụng trực tiếp cho trường hợp X là halogen.




Ví dụ:
CH
3
OH + HI
nhanh
CH
3
OH
2
+
I
δ+
δ-
CH

3
OH
2
+ I
SN
2
I- - -CH
2
- - -OH
2
I - CH
3
H
2
O+
Khi tác nhân nucleophin trung hòa điện ( R
3
N, ROH ) cặp
electron tự do là tác nhân nucleophin
H
3
C – NH
2
+
H
3
C - Br
H
3
C – N - - - C - - - Br

H
H
H
H
H
δ-
δ+
H
H
3
C – N – CH
3
H
+
Br
Khi X= OH hoặc OR trước khi thực hiện phản ứng S
N
2

cần hoạt hoá nhóm OH hoặc OR




2. PHẢN ỨNG THẾ S
N
1
:
Phản ứng đơn phân tử, hai giai đoạn tạo ra sản phẩm trung
gian là cacbocation R

+
ở giai đoạn chậm quyết định tốc độ
phản ứng
Sơ đồ:
- C - X
- C
chậm
+ X
nhanh
- C
+
Y
- C - Y
Ví dụ:
Me
3
C - Br
chậm
Me
3
C
+
Br
+
Me
3
C
OH
nhanh
Me

3
C - OH




Khi X là OH hoặc OR cần hoạt hoá bằng H
+
hoặc ZnCl
2

Me
3
C
+
Cl
nhanh
Me
3
C - Cl
chậm
Me
3
C - OH
+ H
+
Me
3
C – OH
2

Me
3
C
+ OH
2
Me
3
C - OH
ZnCl
2
Me
3
C – O
δ
+
δ-
H
ZnCl
2
chậm
Me
3
C
+
Zn(OH)Cl
2
nhanh
Me
3
C

+
Cl
Me
3
C - Cl




3. PHẢN ỨNG THẾ S
N
i:
Phản ứng thế SNi xảy ra khi cho ancol tác dụng với SOCl
2
, PBr
3
,
PBr
5
,…Phản ứng có bậc 2, nhiều giai đoạn, hình thành trạng thái
chuyển tiếp vòng
C OH
C
O
S O
Cl
HCl
(
1
)

clo fitsunankyl
S=O
Cl
Cl
+
(
2
)
C
O
Cl
S=O
C Cl SO
2
ttct vong
+
Vì tác nhân Y
-
( Cl
-
) và trung tâm phản ứng C
+
cùng thuộc một
phân tử ankylclosunfit nên người ta gọi là cơ chế S
N
i

4. PHẢN ỨNG THẾ THEO CƠ CHẾ GỐC TỰ DO (S
R
):
Sơ đồ phản ứng theo cơ chế gốc tự do:
R -H + X -Y → RX + HY
X - Y : Hal
2
, SO
2
Cl
2
, R
3
C- O- Cl , CCl
3
Br, CF
3
I,…
Phản ứng xảy ra có chiếu sáng hoặc có chất khơi màu
Đặc điểm: phản ứng dây chuyền tạo ra sản phẩm trung gian là gốc
cacbo tự do R. . Có 3 bước chính
Ví dụ: phản ứng halogen hoá
Bước khơi màu:
X – X
hν
2 X
.
Bước phát triển:
X
.

+
+
R
.
X – X
RX
Tắt mạch:
R
.
R
.
+
R - R
X
.
X
.
+
X
2
R
.
X
.
+
R - X
R
.
X
.

+
RH
+
HX
(*)
Bước quyết định tạo thành sản phẩm là bước phát triển mạch, trong đó (*)
là giai đoạn chậm




PHẢN ỨNG TÁCH
1. PHẢN ỨNG TÁCH E2:
Phản ứng E2 là phản ứng lưỡng phân tử, một giai đoạn, tạo thành trạng
thái chuyển tiếp tương tự S
N
2
và thường xảy ra song song với S
N
2

+
+
+
Y
H C C X
Y H C C X YH
C=C
X
ttct

Trong đó X: Cl, Br, I, +NR
3
, OSO
2
Ar
Y
-
: OH
-
, RO
-
, NR
3

Ví dụ:
+
C
2
H
5
CH
H
3
C
H
C
Br
H
H
C

H
3
C
H
C
H
H
Br
H
C
2
H
5
C
2
H
5
OH
Br
C
H
3
C
H
C
H
H

2. PHẢN ỨNG TÁCH E2:
Tương tự S
N
1
, E1 là phản ứng 2 giai đoạn tạo sản phẩm trung gian là R
+

Sơ đồ cơ chế:
CH C X CH C
X
+
cham
C C
CH C
+
H
nhanh
X: Cl, Br, OSO
2
Ar, OH
2
Ví dụ:
+
cham
(CH
3
)
3
C Br

(CH
3
)
3
C
Br
+
H
nhanh
(CH
3
)
2
C CH
2
(CH
3
)
2
C CH
3