bai giang ve hieu ung dien tu

4.8 CÁC LOẠI HIỆU ỨNG
TRONG HÓA HỌC HỮU CƠ

Hiệu ứng là sự dịch chuyển điện tử trong phân tử làm
ảnh hưởng đến cơ chế phản ứng, khả năng phản ứng,
tính acid - base...
HIỆU ỨNG (Effect)
Hiệu ứng điện tử
Hiệu ứng lập thể

Hiệu ứng cảm
Hiệu ứng cộng hưởng
Hiệu ứng siêu tiếp cách


4.8.1 HIỆU ỨNG ĐIỆN TỬ
a. HIỆU ỨNG CẢM (Inductive effect)
Định nghĩa
Sự dịch chuyển điện tử của các liên kết  do các nguyên tử trong
phân tử có độ âm điện khác nhau  phân tử phân cực

1-cloropropan

Độ âm điện của Cl > C  sự dịch chuyển điện tử sẽ hướng về phía Cl


Bảng giá trị độ âm điện của một số nguyên tố


a. HIỆU ỨNG CẢM (Inductive effect)
Ký hiệu: I

X

Biễu diễn: chiều mũi tên chiều dịch chuyển điện tử

Y


X

Hoặc


Y

Quy ước: Nối C-H có I = 0

Đặc tính

Có tính thường trực
Hiệu ứng cảm truyền trên dây nối  và độ mạnh sẽ giảm dần

H


F

Sức hút điện tử
giảm khi xa F

C
H



H
C
H

H



C



H 

H
4


a. HIỆU ỨNG CẢM (Inductive effect)

Phân Loại

Hiệu ứng cảm âm (-I)

Hiệu ứng cảm dương (+I)

5


a.1 Hiệu Ứng Cảm Âm (-I)
Gây ra bởi các nguyên tử hay các nhóm nguyên tử có khuynh hướng
nhận điện tử như
Các nhóm mang điện tích dương: -NR3+, -OR2+ ,...
Các halogen: F, Cl, Br, I
c

Các nhóm trung hòa có nguyên tử độ âm điện lớn: -OH, NH 2,...
Các nhóm trung hòa có nối lưỡng cực: -NO2, -SO3H,-CN
R

C

N

Độ âm điện của carbon tạp chủng sp lớn hơn carbon tạp chủng sp2

6


a.2 Hiệu Ứng Cảm Dương (+I)

Gây ra bởi các nguyên tử hay các nhóm nguyên tử có
khuynh hướng đẩy điện tử như
Các nhóm alkyl: -CH3, -C2H5,...
Các nhóm có nguyên tử mang điện tích âm gây hiệu

ứng cảm dương mạnh như - O-, - S-,..

7


LÀM THẾ NÀO ĐỂ SO SÁNH ĐỘ
MẠNH CỦA HIỆU ỨNG CẢM?

?

8


Nguyên Tắc So Sánh
Điện tích càng mạnh  I càng mạnh
Trong cùng một chu kỳ trong bảng HTTH: -I tăng từ trái qua
phải
Trong một phân nhóm chính: -I giảm từ trên xuống dưới
Các nhóm không no đều mang -I, tăng dần theo độ không no
Các nhóm alkyl luôn đẩy điện tử (+I), tăng từ bậc 1 đến bậc 3 .
9


Bảng xếp hạng vài nhóm gây
hiệu ứng cảm
-I

+I

-N+R3 > -NO2 > -SO2Me

> -CN > -F > -Cl,
-C(CH3)3 > -CH(CH3)2 > -CH2CH3
-COOH > -Br > -I >
MeO- > CH3CO- >
-S- > -O-SMe > -C6H5 >
-CH=CH2

10


So sánh độ mạnh của
hiệu ứng cảm gây ra bởi các nhóm sau
a. -OC2H5 và -SC2H5
b. -N(CH3)2 và -NH2
c. -N(CH3)2 và -N+(CH3)3
d. -CH3 và -S-CH3
11


Ảnh hưởng của hiệu ứng cảm
đến độ mạnh acid - base của hợp chất
Acid càng mạnh khi Ka càng lớn hay H+ càng dễ phân ly, nghĩa là
đôi điện tử liên kết O-H càng bị kéo gần về phía O.
Hiệu ứng -I làm tăng độ mạnh acid
So sánh độ mạnh của các acid sau
a. Cl-CH2-COOH và CH3-CH2- COOH
b. CH3-CH2-OH , (CH3)2CH-OH và (CH3)3C-OH
12

Ảnh hưởng của hiệu ứng cảm
đến độ mạnh acid - base của hợp chất
Base càng mạnh khi cặp điện tử trên N càng tự do,
tức nhóm R càng đẩy điện tử thì tính base càng mạnh.
R

..

R

N
R

So sánh độ mạnh của các base sau
a. NH3, NH2CH3 và NH(CH3)2
b. CH3-CH2-NH2, Cl-CH2-NH2 và (C2H5)2NH
13


b. HIỆU ỨNG CỘNG HƯỞNG HAY LIÊN HỢP
Sự phân cực liên kết 
Phân tử có liên kết đôi hoặc ba giữa 2 nguyên tử có độ âm điện khác
nhau  điên tử  bị hút về phía nguyên tử có độ âm điện cao.
H3 C

C

N

H3C

C

N

Liên kết  luôn linh động
H2C
H3C

CH

H2C

CH2
CH

C2H5

H3C

CH2
CH

CH

C2H5
14


b. HIỆU ỨNG CỘNG HƯỞNG

Là hiện tượng xảy ra khi có sự dịch chuyển của điện tử  hay điện tử p
trong phân tử.
O
O
H3C
H 3C
O
O
Thực tế, điện tử  không bị kéo hoàn toàn về một phía mà nằm ở trạng thái
trung gian
Công thức thực sự của phân tử là tổ hợp giữa các công thức và
được gọi là công thức cộng hưởng

15


HIỆU ỨNG CỘNG HƯỞNG

Phân Loại

Cộng hưởng dương +R

Cộng hưởng âm -R

Biễu diễn: chiều mũi tên chiều di chuyển điện tử


b.1 HIỆU ỨNG CỘNG HƯỞNG ÂM -R
Khi một mạch carbon có nối đôi liên hợp gắn với nguyên tử hay nhóm
thế rút địên tử

-NO2, -SO3H, -CN, -CH=CH2, -CH=O, -COOH,
-CO-R, -COOR,-CO-NR2, -C=CH2
Ví dụ 1: Hiệu ứng cộng hưởng âm (-R) của nhóm –NO2 trong phân tử
C6H5NO2. (Tăng mật độ e tai vị trí meta).

17


b.1 HIỆU ỨNG CỘNG HƯỞNG ÂM -R

Ví dụ 2 : Hiệu ứng cộng hưởng âm(-C) của nhóm –CN

18


b.2 HIỆU ỨNG CỘNG HƯỞNG DƯƠNG +R
Khi một mạch carbon có nối đôi liên hợp gắn với nguyên tử hay nhóm
thế đẩy địên tử, thường là các nguyên có e chưa tam gia liên kết

-OH, -OR, -SH, -SR, -NH2, -NR2, -NH-CO-R, -F, -Cl,-Br, -I,-S, -O.

Ví dụ1: Hiệu ứng (+R) do nhóm –OH trong phân tử C6H5-OH


b.2 HIỆU ỨNG CỘNG HƯỞNG DƯƠNG +R
Ví dụ 2: Hiệu ứng (+C) của nhóm -N(CH3)2 trong phân tử
CH2=CH-CH=CH-N(CH3)2.


Hiệu ứng cộng hưởng

có thể truyền trong phân tử khi
Nối  tiếp cách (cộng hưởng -)
H2C

CH

CH

CH2

H2C

CH

CH

CH2

H2C

CH

CH

N

H2C

CH

C

N

H2C

CH

C

CH2

buta-1,3-diene
H2C

CH

C

N

acrylonitrile

Nối  tiếp cách với nguyên tử có cặp điện tử p tự do (cộng hưởng p-)
..
CH2 CH
O
CH3
..
methoxyethene

..

H2C

CH

CH2

CH2

H2C

CH

CH

O
..

CH2

CH3


Nối  tiếp cách với nguyên tử có orbital p trống (cộng hưởng -p
trống)

H2 C

CH

CH2

H2 C

CH

CH2


Nguyên tắc viết công thức cộng hưởng
Chỉ có sự di chuyển của các điện tử
O

O
H3C

C

H3C

CH3

C

CH3

OH
H2 C

C

CH3

Không một nguyên tử nào vượt qua số điện tử tối đa
H: 2

CK2: 8

CK3: có thể hơn 8


Nguyên tắc viết công thức cộng hưởng
Chiều di chuyển điện tử là hướng về nguyên tố có độ âm điện lớn
Điện tích âm sẽ nằm trên nguyên tử có độ âm điện lớn
H

..

C

H

H

(a)

(b)

Bền

..O

..

C

..

H

..
O
..

Không bền

Chú ý
Công hưởng p-: điện tử p
Cộng ưởng -p trống: điện tử p

24


Nguyên tắc viết công thức cộng hưởng
Cơ cấu lưỡng cực kém bền hơn cơ cấu không cực
H2 C

CH

CH

CH2

H2C

CH

CH

CH2

H2C

CH

CH

CH2

buta-1,3-diene
(b)

(a)

(c)

Các điện tích cùng dấu càng xa nhau thì cơ cấu cộng hưởng càng bền.
Các điện tích ngược dấu càng xa nhau thì cơ cấu cộng hưởng ít bền.
Điện tích cùng dấu trên 2 nguyên tử kế cận không bền

H3C

C

C

O

O

CH3

H3C

C

C

O

O

CH3

H3C

C

C

O

O

CH3

Càng bền khi càng có nhiều công thức cộng hưởng.
Cơ cấu cộng hưởng nào càng bền sẽ đóng góp vào cấu trúc thật sự
của phân tử càng nhiều.
25