bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học thpt chuyên đề một số vấn đề về đồng phân lập thể và hiệu ứng cấu trúc trong giảng dạy hóa hữu cơ ở trường THPT chuyên

ĐỀ TÀI :

“Một số vấn đề về đồng phân lập thể và
hiệu ứng cấu trúc trong giảng dạy hóa
hữu cơ ở trường THPT chuyên”

1


PHẦN I. MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hóa học hữu cơ là ngành học có nội dung rất rộng và phong phú, chuyên nghiên
cứu về những cấu trúc, tính chất, thành phần, phản ứng, và cách tổng hợp của những hợp
chất hữu cơ. Các nội dung trên lại liên quan logic đến nhau, nội dung này là tiền đề nghiên
cứu và phát triển nội dung khác. Đại cương hữu cơ vừa là mảng kiến thức trọng tâm vừa là
cơ sở để nghiên cứu và tìm hiểu và những chuyên đề khác, như cơ chế phản ứng, giải
thích các tính chất vật lý, hóa học của chất, tổng hợp hữu cơ, hợp chất tự nhiên, polime, dị
vòng….. Trong đó nội dung: Đồng phân lập thể và các loại hiệu ứng cấu trúc là 2 phần
quan trọng bắt buộc nhất mà học sinh cần được học khi nhập môn hóa học hữu cơ với
chương trình chuyên. Tuy nhiên các giáo trình đại học về phần này nội dung còn nhiều dàn
trải, chủ yếu nặng về trình bầy lý thuyết mà ít có ví dụ bài tập minh họa, chưa phân loai sâu
sắc các dạng bài tập, chưa thể hiện được nhiều mối liên hệ qua lại giữa 2 nội dung này với
các nội dung nghiên cứu về phản ứng, tính chất , tổng hợp các chất hữu cơ. Chính vì những
khó khăn trên đây, tôi đã xây dựng đề tài : “Một số vấn đề về đồng phân lập thể và hiệu
ứng cấu trúc trong giảng dạy hóa hữu cơ ở trường THPT chuyên”
2. Mục đích của đề tài :
Mục đích của đề tài này là xây dựng cấu trúc các bài tập về đồng phân lập thể, vai
trò của các loại hiệu ứng cấu trúc trong việc so sánh tính axit, bazơ của các chất hữu cơ,
qua đó phân loại, đánh giá tác dụng của các bài tập phần đại cương hữu cơ phục vụ cho
việc bồi dưỡng học sinh giỏi Quốc gia.

2


PHẦN II. NỘI DUNG
A. CÁC DẠNG BÀI TẬP VỀ ĐỒNG PHÂN LẬP THỂ
I. DẠNG BÀI : XÁC ĐỊNH CẤU HÌNH TUYỆT ĐỐI, BIỂU DIỄN CẤU HÌNH
1. Cơ sở lý thuyết : Học sinh phải nắm được các kiến thức sau đây
1.1. Các công thức biểu diễn cấu hình, cách chuyển từ công thức này sang công thức
kia.
a. Công thức tứ diện :
Nguyên tử C ở tâm tứ diện và bốn liên kết cộng hoá trị của nguyên tử C hướng về bốn
đỉnh của tứ diện (nét thường nằm trên mặt phẳng giấy; nét đậm ở phía trước mặt phẳng
giấy, hướng về phía người quan sát và nét rời ở phía sau mặt phẳng giấy, ở xa người quan
sát).
d

a

d
c
b

a

d
c

hay a

b

b
c

C«ng thøc tø diÖn

b .Công thức Fisher : các quy tắc viết công thức Fisher
-

Nguyên tử C nằm trên mặt phẳng giấy.

-

Các liên kết của nguyên tử C hướng ra phía trước mặt phẳng giấy được xếp nằm
ngang, các liên kết của nguyên tử C hướng ra phía sau mặt phẳng giấy được xếp
thẳng đứng (thuờng là mạch cacbon chính của phân tử).

-

Ðược phép quay phân tử một góc 180 o, không được phép quay 90o hoặc 270o,
không được phép thay đổi vị trí của hai nhóm thế.

-

Nhóm thế có độ hơn cấp cao hơn để ở trên cùng (chiều từ trên xuống theo công
thức Fisher trùng với cách đánh số khi gọi tên chất ).

3

d

a

d

d

b

c

hay a

b

a

c

b
c

C«ng thøc tø diÖn

C«ng thøc Fisher

d

d

a

b

a

b

a

b

a

b

c

c

C«ng thøc tø diÖn

C«ng thøc Fisher

c. Công thức phối cảnh
Đặt mắt nhìn theo hướng mũi tên ta thấy a che khuất a, b che khuất b, c che khuất d. Từ
đó chuyển sang công thức phối cảnh dạng che khuất, sau đó là dạng xen kẽ.

d. Công thức Newman

Công thức Newman được xây dựng dựa trên công thức phối cảnh. Khi nhìn phân tử
dọc theo trục liên kết cacbon-cacbon, các nguyên tử cacbon che khuất nhau. Nguyên
tử cacbon ở phía sau, bị che khuất được biểu diễn bằng một vòng tròn; nguyên tử
cacbon phía trước không bị che khuất biểu diễn bằng dấu chấm của vòng tròn.
4


b

a

d
a

b

a
a

b

b

c d

c
Phèi c¶nh che khuÊt

Newman

b

a

b

d

a

a

b

a

b

d
c

c
Phèi c¶nh xen kÏ

Newman

1.2 . Điều kiện xuất hiện đồng phân lập thể
- Với đồng phân hình học: Ðiều kiện để một phân tử có đồng phân hình học là phân tử
đó phải có chứa liên kết đôi hoặc có cấu tạo vòng (điều kiện cần), đồng thời hai nhóm
thế trên mỗi cacbon của liên kết đôi hay hai nhóm thế trên ít nhất hai nguyên tử cacbon

của vòng phải khác nhau (điều kiện đủ).
Ví dụ các hợp chất như buten-2 (CH 3-CH=CH-CH3) hay 1,2-đimetylxyclopropan có
xuất hiện các đồng phân hình học.
H3C
C
H

H3C

H3C

CH3

H
C

C

C

H
CH3
trans-buten-2

H
cis-buten-2
CH3

H
H

cis-1,2-dimetylxiclopropan

H3C

H

H
CH3
trans-1,2-dimetylxiclopropan
5


Các hợp chất chứa số chẵn liên đôi liên tiếp (loại allen) không có đồng phân hình
học vì các nhóm thế không đồng phẳng, còn các hợp chất có số lẻ liên kết đôi liên tiếp
(và thoả mãn điều kiện đủ) thì có đồng phân hình học.
Đối với loại hợp chất andoxim, xetoxim không đối xứng, hidrazon, hợp chất azo có
liên kết C=N hoặc N=N cũng có đồng phân hình học nhưng được kí hiệu bằng hệ thống
syn-anti.
H

H

OH
C

C

N
C6H5

C6H5

OH
anti

syn
-

N

Với đồng phân quang học : Phân tử phải có yếu tố bất đối , yếu tố bất đối có thể là:

Trung tâm không trùng vật ảnh ví dụ như C bất đối : nguyên tử cacbon liên kết với bốn
nhóm thế khác nhau.
Ví dụ trong phân tử axit lactic
COOH

COOH
CH3
H

HO

H3C
H

COOH

COOH
hay

HO

H

H

OH

OH
CH3

CH3

H×nh 1a

H×nh 1b

Trục không trùng vật ảnh : tồn tại ở các hợp chất có số nối đôi chẵn liền kề

C
C6H5

H

H

H
C

C

C
C6H5

H
C

C6H5

C6H5

Cl
CH C
Có hai đồng phân quang học đối quang.

C

CH

Cl

6


Cl

Cl

Cl

C

C

C

H

C
H

Cl

C

C

H

H

Ghi chú.
- Khi số nối đôi là chẵn thì xuất hiện đồng phân quang học. Khi số nối đôi là lẻ thì xuất
hiện đồng phân hình học.
abC C Cab
a

a
C

b

abC

C

b

§ång ph©n quang häc

C
b

C

a

C

C

Cab

C

C

C

a

b
§ång ph©n h×nh häc

Mặt phẳng không trùng vật ảnh: có trong các hợp chất ansa
a

a

a

a

b

b

b

b

1.3. Học sinh phải nắm được các qui tắc xác định độ hơn cấp của nguyên tử, nhóm
nguyên tử
- Với đơn nguyên tử: Nguyên tử có Z lớn hơn sẽ có độ hơn cấp lớn hơn
-Với nhóm nguyên tử: ta dựa vào số Z của nguyên tử ở lớp thứ nhất . Nếu lớp này như
nhau ta dựa vào Z của lớp thứ hai . Lớp thứ hai có một nguyên tử lớn hơn thì nhóm ấy lớn
hơn và mỗi liên kết đôi được coi bằng 2 liên kết đơn, liên kết ba bằng 3 liên kết đơn
Nếu hai nguyên tử gắn vào nối đôi là đồng nhất thì cần xét đến các nguyên tử tiếp
theo.

7

O
C

O

O
>

OH
C(O, O, O)

C

>

R
C(O, O, C)

C

>

H
C(O, O, H)

N >

C

C(N, N, N)

C

CH

C(C, C, C)

Với nguyên tắc đó một số nhóm từ cao đến thấp về độ hơn cấp được sắp xếp như sau:
I, Br,Cl, SO2R, SOR, SR, SH, F, OCOR, OR, OH, NO 2, NHCOR, NR2, NHR, NH2,
CCl3, COOR, CONH2, COR, CHO, CR2OH, CHOHR, CH2OH, C6H5, CR3, CH2R, CH3,
D,H.
1.4. Dựa trên so sánh độ hơn cấp, xác định chính xác cấu hình
- Với đồng phân hình học: các nhóm thế lớn (xét trên độ hơn cấp) ở cùng phía của mặt
phẳng so sánh tạo thành cấu hình Z (từ tiếng Ðức Zusammen có nghĩa là cùng nhau) và
các nhóm thế lớn ở khác phía của mặt phẳng so sánh tạo thành cấu hình E (từ tiếng Ðức
Entgegen có nghĩa là khác nhau)
a

c

a

d

b

d¹ng Z-

(a>b vµ c>d)

d
c

b

d¹ng E-

- Với đồng phân quang học :
* Đối với cấu hình được biểu diễn bằng công thức tứ diện thì việc đầu tiên là xếp các
nhóm thế trên C* theo trật tự độ hơn cấp : a > b > c > d, sau đó quan sát phân tử theo
hướng C* → d, nếu trật tự từ a → b → c thuận chiều kim đồng hồ thêm tiếp đầu ngữ R
và nếu ngược chiều kim đồng hồ thêm tiếp đầu ngữ S.

8


a

a
d

d
c

c

b
a

b

R
a
d

d

b

c

b

c

S

* Đối với cấu hình được biểu diễn bằng công thức Fisher thì xếp các nhóm thế trên
C* theo trật tự độ hơn cấp : a > b > c > d. Ðặt d nằm ngang, trật tự từ a → b → c
thuận chiều kim đồng hồ thêm tiếp đầu ngữ S, nếu ngược chiều kim đồng hồ thêm
tiếp đầu ngữ R (Nếu nhóm thế nhỏ nhất trên đường thẳng đứng thì ngược lại, theo
chiều kim đồng hồ là R, ngược chiều kim đồng hồ là S).
Ví dụ các nhóm thế trong phân tử glixerandehit CH 2OH-CH(NH2)-CHO được
sắp xếp hơn cấp như dưới đây và ta có tên gọi tương ứng (xem hình 6a, 6b)
-OH

>

-CH=O

8

>

6

-CH2OH

>

6 (8+2)

-H
1

(8×2+1)
CHO
H
HO

H
CH2OH

(R)-glixerandehit

CHO

CHO

HOH2C

HO

CHO
H

H

OH

OH

(S)-glixerandehit

CH2OH
(S)-glixerandehit

CH2OH
(R)-glixerandehit

* Chú ý: Khi sử dụng công thức tứ diện thì nên để liên kết C-d ở phía sau mặt phẳng
giấy.
1.5.Với đồng phân cấu dạng thì có một số chú ý sau:

9


- Trường hợp chung, dạng xen kẽ bền hơn so với dạng che khuất, trong các dạng xen kẽ

thì dạng anti (các nhóm thế lớn ở vị trí đối nhau) bền hơn dạng syn (các nhóm thế lớn ở
vị trí kề nhau).
Ví dụ đối với phân tử n-butan CH 3-CH2-CH2-CH3 thì cấu dạng bền nhất là dạng anti,
dạng syn kém bền hơn và dạng che khuất kém bền nhất (xem hình 8).
H

H
H

H
H

CH CH3

H

H

H

CH3

CH3

3

che khuÊt toµn phÇn

H
H

CH3
H
CH3H

xen kÏ kÒ (syn) che khuÊt mét phÇn

H

CH3

H

H
H

CH3
xen kÏ ®èi (anti)

H×nh 8

Tuy nhiên một số trường hợp không tuân đúng kết luận trên. Chẳng hạn như các phân tử
dạng

X-CH2-CH2-Y, trong đó các nhóm thế X, Y tương đối nhỏ và có thể tạo tương

tác hút giữa các lưỡng cực C-halogen và C-CH 3 hoặc tạo được liên kết hidro với nhau
thì dạng syn lại bền hơn so với dạng anti. Do ở dạng syn tương tác hút giữa các nhóm
thế mạnh hơn lực đẩy giữa chúng.
Ví dụ như ở phân tử etilenglicol CH 2OH-CH2OH thì dạng syn (hình 9a) bền hơn

dạng anti (hình 9b).
H
O

OH

H

OH

H

H

H

H

H
H

H

OH

(a)

(b)
H×nh 9

- Ðối với hợp chất chưa no mạch hở dạng CH 3-X=Y, do xuất hiệu ứng liên hợp σ-π mà
cấu dạng bền nhất sẽ ứng với vị trí che khuất giữa liên kết C-H và X=Y.

10


- Còn đối với các hợp chất có dạng CH 3-CH2-X=Y do xuất hiện lực hút tĩnh điện giữa
các lưỡng cực C-CH3 và C=O m à cấu dạng bền nhất sẽ ứng với vị trí che khuất giữa
liên kết C-CH3 và C=O.
Ví dụ các hợp chất như propen CH3-CH=CH2, propanal CH3-CH=O, ... có cấu dạng ưu tiên
như hình 10 dưới đây:
HO

H CH2
H

H

H

H
H

H
H×nh 10

- Trong các hợp chất có hệ liên hợp π, nếu chỉ xuất hiện lực đẩy giữa các nhóm giống
nhau thì dạng S-trans bền hơn so với S-cis, còn nếu có lực hút tĩnh điện thì S-cis sẽ bền
hơn S-trans.
Ðối với vòng 6 cạnh dạng ghế bền vững hơn so với dạng thuyền. Thông thường ở

-

mỗi cấu dạng, nếu các nhóm thế lớn ở vị trí e nhiều hơn thì cấu dạng sẽ bền hơn.
2 . Bài tập minh họa
Bài 1.
Sử dụng danh pháp Z-E để gọi lại tên các chất sau đây:
CH3[CH2]5
(a)

C
H

C2H5

CH2COOH
C
H

CH3

CH3
COOH

(b) CH3

O
H

H

H

Lời giải:
(a) Z-dec-3-enoic

11


2

10

CH3(CH2)5

3

C

C

H

(b)

1

CH2COOH

H

2E-6E-10Z-10,11-epoxi-3,7,11-trimetyltrideca-2,6-dienoic
13

CH3

H2C
11

CH3

Z

10

CH3
9

8

7

CH3

E6

5

4

E
3

1

2

COOH

O
H

H

H

Bài 2.
Hoàn thiện các công thức chiếu Fisher dưới đây :

(a)

(b)

(c)

(d)

Lời giải:
Công thức chiếu Fisher :

(a)

(b)
12


(c)

(d)

Bài 3.
Xác định cấu hình tuyệt đối cho mỗi trung tâm bất đối của các nguyên tử dưới đây :

(a) Axit tactaric

(b) Limonen

(c) 4-metyl-3-nitrohexan

(d) metyloxiran

(e) 1-iot-2-

(f) 2-brom-3-isopropoxy-4-

metylcyclohexan

metylpentan

(g) 2,6-diot-4-

(h) 1,2,4-

(i) 1,2-dibromo-4-t-

isopropylheptan

trietylxyclopentan

butylxyclohexan

Lời giải:
Cấu hình tuyệt đối của các phân tử :

13


(a) Axit tactaric

(b) Limonen

(c) 4-metyl-3-nitrohexan

(d) metyloxiran

(e) 1-iot-2-metylcyclohexan

(f) 2-brom-3-isopropoxy-4metylpentan

14

(g) 2,6-diot-4-

(h) 1,2,4-trietylxyclopentan

isopropylheptan
Bài 4:

(i) 1,2-dibromo-4-tbutylxyclohexan

Cho (R,S)-But-3-in-2-amin (B) và axit (2R,3S)-2,3-đihiđroxi butanđioic (A).
a/ Viết CT phối cảnh của A và B
b/ Trình bày phương pháp tách riêng 2 đối quang của B
Lời giải:
a/ (B)
HC

C

(A) HOOC-CHOH-CHOH-COOH
CH

CH3

NH2

B:
H
H3C

H
NH2

H2N

CH3

C

C

C

C

CH

R

S

CH

15


A:
OH

HOOC

H
H

(R)

(S)
COOH

HO

Phương pháp tách riêng 2 đối quang: 2 đồng phân đối quang giống hệt nhau về tính chất
hoá học cũng như vật lí, chỉ có góc quay mặt phẳng phân cực là khác nhau. Nhưng đồng
phân đi-a lại có tính chất vật lí khác nhau, dựa vào tính chất này ta có phương pháp sau:

{

(+ )-B
(- )-B

+ (+ )-A

{

( + ) -B -( + ) -A
( - ) - B -( + ) -A

k Õ t tin h l¹ i
tro n g n í c

N aO H

(- )-B -(+ )-A

H h 2 m uèi
lµ ® p h © n ® i-a

H h 2 a m in
®quang

N aO H

(+ )-B -(+ )-A

(+ )-B
(- )-B

Bài 5 : Vẽ cấu dạng bền nhất cho các hợp chất sau đây :
(a) etan, n-butan, 1,2-dicloetan.

(f) axit sucxinic

(b) 2-clobutan; 1-clobutan

(g) propen, propanal ; butanon

(c) meso-2,3-dibrombutan;

(h) propenal; butadien-1,3

D,L-2,3-dibrombutan

(i) etylxyclohexan

(d) 2-clo-1,1-dibrometan.

(j) 2-metylxyclohexanol;

(e) etilenglicol, 2-metoxietanol

3-metylxyclohexanol

Lời giải:
Các cấu dạng bền nhất
H
H

H

H

H

H

H

(a)

CH3

Cl

H

H

H

H

H

H

CH3

H

H

CH3

Br

Br

CH3

Cl

Br

H
CH3

Br

H
CH3

H
(b)

H

H

H

CH3

C2H5
H
H

Br

CH3

Cl

CH3

H
Br

Cl

Cl

Br

Cl
hoÆc

(c)

CH3

H

H

Cl

Br
(d)

H
H

16


H

H

O

O

H
H
(e)

OH

H

H

H

H

H

HO

H

H

(g) H

H

H

H
C

H

O

H
CH3

H

H2C

C

H

H

H

H2C

H3C O

H3C O
H

H

C

H
H

H CH2

(f)

OCH 3

C
CH2
OH

C2H5

OH
CH3

CH3

(g)

Bài 6:
a. Vẽ các cấu dạng ghế của mỗi phân tử cis-1,3-dimetylxyclohexan (A) và trans-1,4dimetylxyclohexan (A) và dự đoán cấu dạng nào là bền hơn.
b. Tại sao chênh lệch năng lượng giữa hai cấu dạng ghế của (A) cao hơn (B) ?
Lời giải:
(a) Đối với (A) thì (I) bền hơn (II), đối với B thì (III) bền hơn (IV)
CH3

CH3
CH3
CH3
(I)

(II)

CH3
CH3

CH3
(III)

(IV)

CH3

(b) (II) có tương tác trục-1,3 làm tăng năng lượng lên nhiều hơn so với (IV), nên chênh
lệch năng lượng giữa (I) và (II) cao hơn (III) và (IV).
Bài 7:

17


(a) Vẽ các cấu dạng ghế của mỗi phân tử (A và B) dưới đây, từ đó dự đoán cấu dạng nào là
bền nhất.
(b) Biểu diễn công thức Newman cho mỗi cấu dạng trên (nhìn theo các trục liên kết C 5-C6
và C3-C2).

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3
Cl

Cl

(A)

(B)

Lời giải:
Với A thì cấu dạng (III) bền hơn (II), với B thì cấu dạng (IV) bền hơn (II). Trong các cấu
dạng thì cấu dạng (III) bền nhất do ít tương tác trục nhất (nhiều liên kết biên nhất).
CH3

CH3
CH3Me Cl

CH3

Cl

Me

CH3

Cl

CH3

Cl

H3C

Cl

CH3 CH
3

Cl
(III)

Me

(II)

CH3
Me
Me

CH3Me
CH3

(I)

CH3

CH3

CH3

Cl (IV)

CH3

Me
Me Cl

Bài 8:
Viết CT các cấu dạng bền và chỉ rõ cấu dạng bền hơn đối với mỗi chất sau:
a/ cis-1,3-Đicloxiclohexan
b/ cis-1-isopropyl-2-metylxiclohexan
c/ (1S,3R)-Xiclohexan-1,3-điol.
Lời giải:
Xiclohexan bền khi ở dạng ghế: C1 và 1C, luôn có sự chuyển hoá lẫn nhau:

C

1

1C
18


a/
Cl
Cl

Cl

Cl

cis-(a,a)

cis-(e,e) bền hơn vì cảc 2 ngtử Cl đều ở vị trí biên

b/
CH3

CH3
CH3
H3C

CH3

CH3

c/ dạng C1 a,a bền hơn vì có lk H nội phân tử:
OH
H
(S)
OH

H
(R)
O

HO
e,e

H
a,a

Bài 9 :
Công thức cấu tạo của một số dược phẩm như sau:
CH3

CH3

H

COOH

H3C

COOH

CH CH2N(CH3)2

C6 H5 C

CH3O
H3C

CH2C6H5

CH3

Naproxen

Ibuprofen

(thuốc chống viêm)

(thuốc giảm đau)

OCOC2H5

Đarvo (thuốc giảm đau)

Novrat (thuốc ho)

a/ S-Naproxen có hoạt tính cao hơn R-Naproxen 28 lần nên trên thị trường chỉ có SNaproxen. Viết công thức phối cảnh, gọi tên hệ thống.
b/ S-Ibuprofen có hoạt tính cao hơn R-Ibuprofen nên người ta chỉ sản xuất S-Ibuprofen.
Viết công thức phối cảnh, gọi tên hệ thống.
c/ Đarvo có cấu hình 2S, 3R còn Novrat có cấu hình 2R, 3S. Viết công thức phối cảnh
Lời giải:
a/
19


CH3

H

(S) COOH
CH3O

axit (S)- 2-(6-metoxi-2-naphtyl)propanoic

b/
CH3

H

(S) COOH
i-C 4H9

axit (S)- 2-(4-isopropylphenyl)propanoic

c/
H

H3C
(CH3)2N

3R

H

2S

O

C6 H5

CH3

H3C

C O

O

O
C

C 6H5

CH3

N(CH3)2

C 6H5

C6 H5

Bài 10 : Vẽ các cấu trúc đồng phân có cùng công thức phân tử C4H8O trong các trường hợp
sau:
a. Là các đồng phân hình học.
b. Là các đồng phân quang học.
c. Vừa là đồng phân hình học, vừa là đồng phân quang học.
Lời giải:
Các hợp chất bền có công thức phân tử C4H8O thỏa mãn các điều kiện sau:
- Là đồng phân hình học:
CH3

H
C

C

H

CH2OH

E

CH3

C

C

H

CH2OH
H

Z

CH3

H
C C

H

OCH3

E

CH3

C

C

H

OCH3
H

Z

b. Là đồng phân quang học:

20


H
CH2

O

CH3

CH C * CH3

*

OH

C2H5

O

H

H

c. Vừa là đồng phân hình học, vừa là đồng phân quang học:
CH3

H

CH3

CH3

CH3

H

CH3

OH

H

CH3

H

H

H

OH

H

H

O

O

±
meso
±
±
II . DẠNG BÀI: XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG ĐỒNG PHÂN, PHÂN BIỆT ĐỒNG PHÂN
ĐỐI QUANG, ĐỒNG PHÂN ĐIA ...
1. Cơ sở lý thuyết.
1.1. Một số khái niệm
- Đồng phân đối quang: Khi trong phân tử tồn tại một trung tâm bất đối thì phân tử đó và
ảnh của nó qua một gương phẳng hoàn toàn không thể thể trùng khít lên nhau, người ta gọi
chúng là đồng phân đối quang hay đồng phân enan (enantiomer) (tức là chúng đối xứng
với nhau qua gương)
- Đồng phân đia: Các đồng phân quang học không phải là đối quang của nhau được gọi là
đồng phân quang học không đối quang hay đồng phân đia (diastereomer).
Ví dụ phân tử 2-clo-3-iotbutan (CH3-C*HCl-C*HI-CH3) có hai nguyên tử cacbon bất đối
nên có bốn đồng phân quang học, trong đó (I) và (II), (III) và (IV) là các đồng phân enan,
còn (I) và (III), (I) và (IV), (II) và (III), (II) và (IV) lại là các đồng phân dia (xem hình 2)
CH3

CH3
H

Cl

H

I

CH3

CH3

Cl

H

Cl

H

H

Cl

I

H

H

I

I

H

CH3

CH3

(I)

(II)

CH3
H×nh 2

(III)

CH3
(IV)

Các đồng phân đối quang không khác nhau về cấu tạo hoá học (trật tự liên kết giữa các
nguyên tử trong phân tử), nên hầu như không khác nhau về tính chất vật lý hay hoá học.
21


Chúng chỉ khác nhau về một số tác dụng sinh lý và quan trọng hơn cả là chúng khác
nhau về tính quang hoạt.
- Biến thể Raxemic: là một tập hợp đẳng phân tử của hai chất đối quang , không có tính
quang hoạt vì có sự bù trừ giữa các dạng tồn tại.
Chú ý : So sánh biến thể Raxemic với hợp chất meso:

Cả hai đều không có tính quang hoạt nhưng biến thể Raxemic có thể tách ra thành 2 chất
đối quang còn hợp chất meso thì không. biến thể Raxemic không có tính quang hoạt vì có
sự bù trừ ngoại phân tử còn hợp chất meso không quang hoạt là do sự sự bù trừ nội phân
tử (do phân tử đối xứng nên đối với ánh sáng phân cực, chúng triệt tiêu nhau).
- Đồng phân epime: là các đồng phân đia phân biệt nhau về cấu hính chỉ ở một trong các
trung tâm bất đối. Ví dụ cặp D (+)-iđozơ và D (+)-talozơ là cặp đồng phân epime C3.
- Đồng phân anome : là các đồng phân đia phân biệt nhau về cấu hình của C1.
1.2.Cách tính số đồng phân:
a. Với đồng phân hình học:
Hợp chất có chứa n liên kết đôi không liên tiếp (thoả mãn điều kiện đủ) sẽ tạo được 2 n
đồng phân hình học. Tuy nhiên nếu cấu trúc phân tử là đối xứng, số đồng phân hình học
sẽ ít hơn.
Ví dụ như 1-clopentadien-1,3 (CH3-CH=CH-CH=CH-Cl) có 4 đồng phân hình học
H

H3C

H
C

C

H3C

H

C
C

H

H
trans,cis-1-clopentadien-1,3

Cl

trans,trans-1-clopentadien-1,3
H
C

Cl
C

C

H
H

H

H
C

H

cis,cis-1-clopentadien-1,3

C

C

H

C

H
H3C

C

Cl
C

H

H3C

C

H
C

C

H
Cl
cis,trans-1-clopentadien-1,3

b Với đồng phân quang học:
22

Hợp chất có chứa n C * sẽ tạo được 2 n đồng phân quang học trong đó số đôi đối quang sẽ
là 2n-1.
Với những phân tử có C * giống nhau sẽ xuất hiện dạng đồng phân meso, do đó làm giảm
số đồng phân. Lúc đó số đồng phân N sẽ được tính là:
N= 2n-1 nếu n lẻ

nếu n chẵn.
Hợp chất có chứa n C * và m nối đôi C=C thì số đồng phân lập thể sẽ là 2n.m.
Chú ý: Có trường hợp C giả bất đối tức là tùy thuộc vào cấu hình của trung tâm bên cạnh
(có thể là nối đôi hoặc C * ) mà khi thì nó có tính chất bất đối, khi thì không. (Sẽ xét trong
phần bài tập minh họa).
2 . Bài tập minh họa
Bài 1 :
a. 3 - Brom - 2 - butanol có bao nhiêu đồng phân lập thể? Viết công thức chiếu Fisơ của
các đồng phân đó. Cho biết đâu là đồng phân đối quang, đâu là đồng phân đia.
b. Hãy biểu diễn một đối quang của erythro - 3 - brom - 2 - butanol dưới các dạng công
thức tứ diện, Fisơ, công thức phối cảnh và công thức Niumen.
Lời giải:
1. CH3 *CH
Br

*
CH

CH3 Sè ®ång ph©n lËp thÓ N = 22 = 4

OH

CH3

H

OH

HO

H

H

H

Br

Br

H

Br

CH3
I

CH3

CH3

CH3

OH

H

CH3

CH3

II

III

Erythro - 3 - brom - 2 - butanol

HO

H

H

Br
CH3
IV

Threo - 3 - brom - 2 - butanol

I và II, III và IV là những đôi đối quang.
23


I và III, I và IV, II và III, II và IV là những đồng phân quang học không đối quang(đồng
phân lập thể đi - a).

Lượng bằng nhau của I và II, III và IV là những biến thể raxemic.
2.

Br

H

CH3

CH3
OH CH3
H
OH

H

CH3

H

H

H

OH
CH3 CH3

H
H

C«ng thøc C«ng thøc Fis¬
tø diÖn
H3C

Br
OH

CH3

D¹ng che khuÊt

OH

H
Br

Br
CH3

Br

H

CH3

CH3
Br

H

OH

H

OH
Br

H3C

CH3

CH3

H
H

OH

H

H

Br

CH3
D¹ng lÖch(syn)

CH3
D¹ng ®èi(anti)

Bài 2 :
Có 3 dẫn xuất Halogen ko no:
CH3CBr=CHCH2CCl2CH2CH=CBrCH3 (A)
CH3CCl=CHCH2CHClCH2CH=CBrCH3 (B)
CH3CBr=CHCH2CHClCH2CH=CBrCH3 (C)
a/ Gọi tên A,B,C
b/ Cho biết mỗi chất A,B,C có bao nhiêu đồng phân cấu hình
Lời giải:
a/ A: 2,8-đibrom-5,5-điclonona-2,7-đien
B: 2-brom-5,8-điclonona-2,7-đien
C: 2,8-đibrom-5-clonona-2,7-đien
b/
A: Z,Z
E,E
E,Z≡Z,E có 3 đồng phân
3
B: 2 = 8 đồng phân
C:
Br

Br

(Z) CH3

H3C (E)

Cl

H

CH3

CH3

(E) Br

Br (E)
H

Cl

24


CH3

Br

(E) Br

C*

H3C (E)
H

Br

CH3

(E) CH3

C*

Br (E)
Cl

Cl

H

thường Z hơn cấp hơn E khi xét C*
Bài 3 :
Đicloxiclopropan có tất cả bao nhiêu đồng phân? Viết công thức các đồng phân đó.
Cho biết đồng phân nào có tính quang hoạt? Nếu chưng cất phân đoạn với số mol bằng
nhau của các đồng phân đó ta thu được bao nhiêu phân đoạn? Phân đoạn nào có tính quang
hoạt?
Lời giải:
Cl
Cl

Cl

2.
(I)

Cl

Cl

(II)

Cl (III)

Cl
(IV) Cl

(III) và (IV) có tính quang hoạt.
(I), (II) không có tính quang hoạt, vì (I) không có *C còn (II) là hợp chất meso.
- Khi chưng cất phân đoạn với số mol bằng nhau của (I), (II), (III), (IV) sẽ thu được 3 phân
đoạn gồm:
(I); (II); [(III) và (IV)].
Do (III) và (IV) là đối quang của nhau nên có nhiệt độ sôi như nhau.
- Không phân đoạn nào có tính quang hoạt do (I) và (II) không có tính quang hoạt, còn
phân đoạn thứ 3 gồm lượng bằng nhau của (III) và (IV) là một biến thể raxemic nên cũng
không có tính quang hoạt.
Bài 4 :
Có bao nhiêu đồng phân lập thể đối với hợp chất:
CH3

CH

CH

CH

CH3

Cl

Lời giải:

CH3 *CH

CH

CH

CH3

Cl

- Có 1 nối đôi dạng abC = Cac nên có hai đồng phân hình học.
- Có 1 nguyên tử *C nên mỗi đồng phân cis - trans có thể tách thành hai đối quang của
nhau.
Vậy có tất cả 4 đồng phân lập thể, cụ thể:

25