HOA HOC LAP THE tai lieu BD HSG QG

TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÝ TỰ TRỌNG
TRỌNG--TP. CẦN THƠ

LỚP BỒI DƯỠNG CHUYÊN MÔN
CHO GIÁO VIÊN NÒNG CỐT NĂM
HỌC 2015 - 2016
Môn
Môn:: Hóa học hữu cơ
Giảng viên: PGS.TS.Phạm Hữu Điển

Bộ môn Hóa hữu cơ – Khoa Hóa học- ĐHSP Hà Nội
E-mail:
CẦN THƠ – 2-4/8/2015
1


NỘI DUNG

Chuyên đề 1: Hóa học lập thể
Chuyên đề 2: Tổng hợp hữu cơ
Chuyên đề 3: Cơ chế phản ứng

1www.themegallery.com

2


TÀI LIỆU HỌC TẬP
1. Trần Quốc Sơn, Đặng Văn Liếu, Nguyễn Văn Tòng. Giáo trình cơ
sở hóa học hữu cơ, tập1 và 2 (2005), tập 3 (2007), NXB ĐHSP.
2. Nguyễn Hữu Đĩnh và CCS. Hóa học hữu cơ 1, 2, 3, NXB GD,

2003- 2012.
3. Trần Quốc Sơn. Giáo trình cơ sở lý thuyết hóa học hữu cơ, NXB
GD, 1987.
4. Đỗ Đình Rãng. Cơ sở hóa học lập thể, NXB ĐHSP, 2005.
5. Hóa học 10, 11, 12, NXB Giáo dục.
6. Trần Quốc Sơn. Hóa học 11 (dành cho lớp chuyên), NXB GD
7. Bài tập hóa hữu cơ – dành cho lớp tập huấn 2015 (nội bộ).
1www.themegallery.com

3


Lớp bồi dưỡng giáo viên nòng cốt – Cần Thơ – 8/2015

Chuyên đề 1

HÓA HỌC LẬP THỂ

4


NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ 1
I. Lịch sử phát triển của hóa học lập thể
II. Đồng phân quang học
III. Đồng phân hình học
IV. Cấu dạng
V. Hóa học lập thể động
VI. Một số vấn đề về hóa lập thể trong bồi dưỡng HSG THPT
VII. Bài tập

1www.themegallery.com

5


HÓA HỌC LẬP THỂ
I. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HÓA HỌC LẬP THỂ
I.1. Lược sử
sử::
- Butlerov (1860)
1860): thuyết CTHH
CTHH
 hiện tượng đồng phân
phân..
- Arago (1811),
1811), Biot (1813)
1813): tinh thể thạch anh quang
hoạt  cấu trúc tinh thể.
thể. 1815:
1815: dung dịch axit tactric
tactric,,
đường … quang hoạt  cấu trúc không gian của PT
PT..
- Pasteur (1853)
1853): (+)
(+)--và (-)-Natri amoni tactrat
tactrat..

1www.themegallery.com

6


I. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN HHLT
- Lebel và Van’t Hoff (1874)
1874): thuyết cacbon tứ diện

Cl
Br
H
F

- Van’t Hoff (1874)
1874): axit crotonic có đồng phân hình học
học..
- Bayer (1885)
1885): sức căng góc;
góc; Pitzer (1936)
1936): Ea quay
quay
 CD
- Bijvoet (1950)
1950): nhiễu xạ RơnRơn-ghen  xđ cấu hình R/S
R/S..
- Ngày nay
nay:: xác định cấu hình bằng các pp vật lý
lý,, hóa học
học,,
tính toán lý thuyết;
thuyết; tổng hợp lập thể …

1www.themegallery.com

7


I. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HÓA HỌC LẬP THỂ

I.2. Mô hình phân tử:
- MH dạng khối cầu và thanh nối
(MH
“rỗng”,
ball-and-stick
model): R-d-Ө
C: đen, H: trắng, N: xanh, O: đỏ…
- MH dạng khối Stiua-Bligiep (mô
hình “đặc”, space-filling model):
Rvdv-d- Ө


I. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN HÓA HỌC LẬP THỂ

I.3. Các công thức biểu diễn cấu
trúc không gian của phân tử
1. Công thức chiếu Fisơ
Chiếu PT ở 1 vị trí qui ước nhất định
lên MP giấy, sao cho:
- Đường thẳng đứng: mạch cacbon
chính, hướng ra xa người quan
sát.
- Đường nằm ngang : các nhóm thế,

hướng về người quan sát.
- Ở đường thẳng đứng: C có số oxi
hóa cao hơn - ở phía trên. Nếu số
oxi hóa như nhau – nhóm ít cồng
kềnh ở phía trên.

CHO

HO

H

CH2OH

CHO
HO

H
C H 2O H

L -G lix e ra n ® e h it


CÂU HỎI

1. Trong các công thức cho dưới đây, công thức nào
SAI so với qui ước viết công thức chiếu Fisơ?
C2H5
HO

COOH
H

HO

C

H

CH3

C2H5
H3C

H

H5C6

OH

CH3

CH3

OH

C2H5

A

B

C

D

Trả lời:
A, B, C


CÂU HỎI
2. Vì sao khi xoay 90o CTC Fisơ trong mặt phẳng giấy sẽ dẫn
đến công thức cấu trúc của chất đối quang?
CHO
HO

OH
H

CH2OH

HOH2C

CHO

90o

H
A'

A

Trả lời

OH
HOCH2

CHO
HO

C

H

CHO
H

C

OH

CH2OH

180o

H
H
HOCH2

CH2OH

CHO

C

C
HO

CHO
90o

Hệ quả: quay tiếp 90o sẽ trở về công thức ban đầu (đối quang của
đối quang)  được phép xoay CTC Fisơ 180o trong MP giấy.


I.3. CÁC CÔNG THỨC LẬP THỂ
2. Công thức phối cảnh:
 PT được mô tả trong không gian 3
chiều
 Liên kết giữa 2 NT cacbon hướng
theo đường chéo từ trái sang phải
và xa dần người quan sát.
 Công thức tứ diện:

CHO
H

OH
CH2OH

D-Glixerandehit

Qui ­íc:
H­íng vÒ ng­êi quan s¸t
Xa dÇn ng­êi quan s¸t
N»m trªn mÆt ph¼ng tê giÊy

CHO

H

H

H
H
CH2OH

C
HOH2C

OH

OH

CHO


I.3. CÁC CÔNG THỨC LẬP THỂ
OH

3. Công thức Niu-men:
 Nhìn PT dọc trục liên kết C-C:
chúng che khuất nhau  C ở phía
sau bị khuất = 1 vòng tròn; C ở
phía trước = ở tâm vòng tròn.
 Ba liên kết xuất phát từ mỗi C tạo
nên các góc 120o trên mặt phẳng
giấy.
4. Qui tắc chuyển CT chiếu Fisơ
sang CT phối cảnh và Niu-men:
“CT Fisơ tương đương với dạng che
khuất toàn phần của CT phối cảnh
và CT Niu-men”

H

H
H

CHO

CH2OH

OH
H

H

H

CHO
CH2OH


CÂU HỎI
Hãy chuyển công thức chiếu Fiơ sau đây sang công thức phối
cảnh và Niu-men:
COOH
H
Br

OH
H
CH3

 Trả lời:
H
Br

OH

H COOH
CH3

H
Br

H
OH

CH3
COOH


HÓA HỌC LẬP THỂ
II.
II. ĐỒNG PHÂN QUANG HỌC
II
II..1.KHÁI NIỆM
NIỆM::
- Ánh sáng phân cực (ASPC) là sóng điện từ dao động trên
một mặt phẳng nhất định,
định,  phương truyền
truyền..
- Ánh sáng tự nhiên:
nhiên: tổ hợp của các ASPC, định hướng
theo tất cả các hướng trong không gian
gian,,  phương truyền

1www.themegallery.com

15


II. ĐỒNG PHÂN QUANG HỌC
II.
II.1. KHÁI NIỆM
- Chất hoạt động quang học:
học: làm quay mặt phẳng dao
động của ASPC đi một góc []D0 đồng phân quang học

Sơ đồ thí nghiệm của chất hoạt động quang
học
1www.themegallery.com

16


1www.themegallery.com

17


II. 1. KHÁI NIỆM ĐPQH
- Khi nào một chất h/c trở thành ĐP quang học?
học?
Khi hợp chất và ảnh qua gương của nó không trùng khít lên
nhau (tính không trùng vật - ảnh)
ảnh).

1www.themegallery.com

18


VÍ DỤ 1: có cacbon bất đối

Cl

Cl

Br

Br
H
F

H
F

1www.themegallery.com

19


VÍ DỤ 2: không có cacbon bất đối
Hợp chất CH3CH=C=CHCH3 có hoạt động quang học không?
Trả lời:
Có
Lí do: ảnh – vật không trùng nhau.
H3C

C

C

C

C
CH3

H

CH3

H

H

CH3

C

C

H

Đây là nhóm hợp chất allen với số chẵn liên kết đôi liên tiếp
1www.themegallery.com

20


II. ĐỒNG PHÂN QUANG HỌC
II.
II.2. DANH PHÁP

CHO

1. Danh pháp tương đối D-/L

/L--

H

OH

- So sánh với chất chuẩn là D- và L-glixeranđehit

H

OH

CHO

CHO
H

OH

H

CH3

CH2OH
D-Glixeran®ehit

H
CH2OH

L-Glixeran®ehit

OH
CH2OH

D-Glucoz¬

CH2OH
Cl

H

H

D-2-Hi®roxipropanal

CHO
HO

OH

HO

H
CH3

L-2-Cloropropanol

CHO
HO

H

HO

H

H
HO

OH
H

CH2OH
21
L-Glucoz¬
1www.themegallery.com


II.2. DANH PHÁP
2. Danh pháp tuyệt đối R-/S
/S-- Xác định trung tâm không trùng vật - ảnh (TTKTAV),
ví dụ C*
C*abcd
abcd,, abcd
- So sánh độ hơn cấp của các nhóm thế
thế:: dựa vào số
thứ tự của nguyên tử trực tiếp gắn vào TTKTAV
TTKTAV.. Nếu STT
như nhau  xét đến nguyên tử tiếp theo
theo,, ưu tiên lần hơn

cấp đầu tiên
tiên;; liên kết đôi hay ba được xem như 2 hay 3
liên kết đơn
đơn..
- Ví dụ
dụ:: C(
C(O
O,H,H)>C(
,H,H)>C(C
C,C,C);
,C,C); CCH < CN < COR < COOH
- Nhìn dọc trục liên kết từ C* đến d: a>b>c theo chiều
kim đồng hồ  cấu hình R; ngược lại  cấu hình S.
1www.themegallery.com

22


CÁCH XÁC ĐỊNH CẤU HÌNH TUYỆT ĐỐI

1www.themegallery.com

23


VÍ DỤ

Br

Cl

H
F

a
HO

b
CHO
Hd
CH2OH
c

O>C(O,O,H)>C(O,H,H)>H

Br > Cl > F > H

S

S
1www.themegallery.com

24


CÁCH XÁC ĐỊNH CẤU HÌNH TUYỆT ĐỐI
• Nếu không có C*: xác định R-/S-

H3C

a

như thế nào?

H
C

C

b'

C

- Bước 1: tìm TTKTAV
CH3

- Bước 2: tìm 4 nhóm liên kết với

a'

H

b

CH3>H

TTKTAV theo 2 cặp: (a,b), (a’,b’),

a

trong đó độ hơn cấp a>b, a’>b’.

CH3

- Bước 3: Chọn vị trí quan sát: gần
a-b (nét liền), xa a’-b’ (nét đứt)
hoặc ngược lại.
- Bước

4:

xác

định

R/S.

Đi

từ

aba’: cùng chiều KĐH là R,
ngược lại là S.

H

CH3

b'

a'

H

b

S

1www.themegallery.com

25