SKKN-Xây dựng bài tập phản ứng " ALDOL hóa" dùng bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học THPT

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CÀ MAU
TRƯỜNG THPT HỒ THỊ KỶ

----------

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
ĐỀ TÀI:
SỬ DỤNG BÀI TẬP “PHẢN ỨNG ALDOL HÓA” ĐỂ BỒI
DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

- Đề tài thuộc lĩnh vực chun mơn: Hóa học
- Họ và tên người thực hiện: Phạm Công Nhân
- Chức vụ, nhiệm vụ đang phụ trách: Giáo viên
- Đơn vị công tác: Trường THPT Hồ Thị Kỷ

Cà Mau, ngày 25 tháng 03 năm 2014

Trang 0


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
---o0o---

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
SỬ DỤNG BÀI TẬP “PHẢN ỨNG ALDOL HÓA” ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI
HÓA HỌC

Thời gian đã được triển khai thực hiện:
Từ năm học 2009-2010 đến năm học 2013-2014
I-ĐẶT VẤN ĐỀ

1-Sự cần thiết, mục đích của việc thực hiện sáng kiến
Cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi là một cơng việc khó khăn và đầy thách thức
đối với mỗi giáo viên. Từ năm học 2009-2010 đến nay tôi được tổ chuyên môn phân
công bồi dưỡng học sinh giỏi hóa 12. Trong q trình giảng dạy tôi đã đúc kết một số
kinh nghiệm trong việc sử dụng bài tập hóa hữu cơ để bồi dưỡng cho học sinh trong
đội tuyển hóa học. Chuyên đề về phản ứng hợp chất cacbonyl, đặc biệt là phản ứng
aldol hóa, phản ứng ngưng tụ Claisen và phản ứng cộng Michael là một trong những
chuyên đề quan trọng và không thể thiếu trong giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi
hóa học. Đây cũng là một chủ đề kiến thức khó, sách tham khảo bằng tiếng Việt rất ít.
Đề tài tập trung nghiên cứu lý thuyết về phản ứng aldol hóa và xây dựng một số dạng
bài tập liên quan để góp phần giảng dạy và nâng cao chất lượng đội tuyển học sinh
giỏi mơn hóa học của nhà trường.
2-Phạm vi triển khai thực hiện
Giảng dạy học sinh trong đội tuyển hóa học lớp 12 trường THPT Hồ Thị Kỷ từ
năm hoc 2009-2010 đến năm học 2013-2014
II. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
Đề tài nghiên cứu về lý thuyết phản ứng aldol hóa, xây dựng một số dạng bài
tập phục vụ cho công tác bồi dưỡng học sinh giỏi.
1-Lý thuyết về phản ứng andol hóa
Trong phản ứng aldol hóa, hai phân tử aldehit hoặc xeton phản ứng với nhau
trong môi trường bazơ tạo thành hợp chất -hydroxy cacbonyl.

Trang 1


1.1. Phản ứng aldol hóa andehit

-hidroxyandehit
+ Aldol hóa là phản ứng cộng nucleophin (thân hạch)
+ Enolat là nucleophin tốt và C của nhóm cacbonyl là electrophin (thân điện tử)

+ Bazơ thường dùng là bazơ mạnh như NaOH hoặc KOH được cộng vào aldehyde.
+ Sản phẩm của các phản ứng là  -hydroxyandehit hay andehit-ancol còn gọi là aldol.
+ Cơ chế của phản ứng aldol hóa gồm 3 giai đoạn
Bước 1:
Xảy ra phản ứng axit-base. Nhóm OH- tác kích vào H và
tách H để tạo thành enolat.

Bước 2:
Các enolat thân hạch tấn cơng andehit tại C của nhóm
cacbonyl thân điện tử để tạo thành một ancoxit trung gian.

Bước 3:
Xảy ra phản ứng axit-bazơ. Ancoxit deproton hóa một phân
tử nước tạo ra OH- và sản phẩm hydroxyandehit là aldol.

Thí dụ 1. Phản ứng aldol hóa propanal

electrophin

Nucleophin

Liên kết C-C mới

Trang 2


+ Trong điều kiện phản ứng aldol hóa, thường theo sau là đehydrat hóa tạo thành hợp chất
,-carbonyl bất bão hịa.
Đehydrat hóa

,-andehit bất bão hịa (enal)

+ Cơ chế của phản ứng tách nước aldol theo 2 bước

Bước 1:
Phản ứng axit-bazơ. Nhóm OH- tách H tạo thành enolat.

Bước 2:
Các electron của enolat để tạo thành liên kết C = C và nhóm HOtách ra. Sản phẩm tạo thành là andehit có chứa hệ  liên hợp.

Thí dụ 2: Phản ứng aldol hóa axetandehit, axetophenon
Tách H2O

Sản phẩm

,-cacbonyl khơng bão

-hydroxyxeton

1.2. Phản ứng aldol hóa xeton

Trang 3

Có thể tạo thành
đồng phân E & Z


+ Là phản ứng cộng nucleophin
+ Bazơ thường dùng là NaOH hoặc KOH
+ Hoạt tính nucleophin của xeton kém hơn aldehit, ngồi ra cịn bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng

lập thể và điện tử. Tuy nhiên phản ứng vẫn dễ xảy ra.
+ Sản phẩm aldol bị tách nước tạo thành hợp chất có hệ  liên hợp.

1.3. Phản ứng aldol hóa hỗn hợp
Phản ứng aldol hóa hỗn hợp có nghĩa là enolat và cacbonyl không phải từ cùng một
aldehit hoặc cùng một xeton.
Xét phản ứng aldol hóa hỗn hợp axetandehit và propanal
4 sản phẩm khác nhau

2 enolat khác nhau

Nhận xét: Khi 2 andehit khác nhau đều có H thì phản ứng aldol hóa hỗn hợp khơng thuận lợi
trong tổng hợp hữu cơ
Điều kiện để aldol hóa hỗn hợp thuận lợi nhất là:



Chỉ có một chất phản ứng có thể tạo thành một enolat.
Chất cịn lại khơng có H và do đó tạo thành cacbonyl thân điện tử.



Trong 2 chất phải có một chất phản ứng thân điện tử hơn chất cịn lại và đóng vai trị
là cacbonyl thân điện tử.



Thường thì andehit là chất thân điện tử hơn so với xeton nên sẽ là chất electrophin.

Trang 4

Thí dụ 3: Khi sử dụng hợp chất cacbonyl chứa H như trường hợp sau đây thường tạo thành
sản phẩm duy nhất.

Chỉ tạo thành enolat

Từ enolat

cinamaldehit

Khi hợp chất cacbonyl có H có tính axit, các ngun tử H được loại bỏ dễ dàng hơn so với
các nguyên tử H khác. Kết quả là, các hợp chất -dicacbonyl trở thành enolat của phản ứng
aldol hóa.

Phản ứng
chung
Liên kết C-C  và  mới
-dicacbonyl
Thí dụ 4: Phản ứng aldol hóa giữa diethylmalonat và benzaldehit. Trong aldol hóa hỗn hợp, các
hợp chất -hydroxy ban đầu luôn luôn bị mất nước để tạo thành các sản phẩm chứa hệ  liên hợp.

-dicacbonyl tạo thành
enolat electrophin

Andehit
electrophin

Không bền

Phản ứng aldol hóa có vai trị quan trọng trong tổng hợp hữu cơ vì nó tạo liên kết carboncarbon mới, tạo ra các sản phẩm có hai nhóm chức.
Các hợp chất -Hydroxy carbonyl hình thành trong các phản ứng có thể dễ dàng chuyển đổi
thành nhiều hợp chất khác.

Trang 5


Thí dụ 5:
Sản phẩm aldol

xiclohexanon

Ancol anlyic

-hidroxy cacbonyl

,-cacbonyl khơng bão hịa

Với RMgX

Với R2CuLi

xeton

1.4. Phản ứng aldol hóa nội phân tử



Các hợp chất Dicacbonyl có thể tham gia phản ứng aldol hóa nội phân tử.
Thành phần enolat và thành phần cacbonyl cùng thuộc cùng một phân tử.



Hướng phản ứng thường ưu tiên tạo thành sản phẩm aldol hóa có vịng bền hơn, vịng
5 - hoặc vịng 6.



Có thể xảy ra sự chuyển vị để tạo thành vịng bền hơn.

Thí dụ 6: Aldol hóa 2,5-hexanđion

Vẽ lại

Liên kết mới C-C  và 

2,5-hexanđion

Trang 6


Cơ chế phản ứng
Bước 1. Sự tạo thành enolat

Bước 2-4. Sự tạo vịng và tách nước

nucleophin
Lk mới

electrophin

C-C  mới

Thí dụ 7:

Liên kết C-C  và  mới

Vẽ lại

2,6-heptanđion
Hợp chất 1,5-đicacbonyl

2-Các dạng bài tập liên quan đến phản ứng aldol hóa
Sau đây là các dạng bài tập liên quan đến phản ứng aldol hóa thường được sử dụng để
học sinh luyện tập, từ mức độ dễ đến khó.
+ Bài tập xác định cấu trúc của sản phẩm trong phản ứng aldol hóa đơn giản.
+ Bài tập giúp học sinh phân biệt được phản ứng aldol hóa với phản ứng ngưng tụ
Claisen, phản ứng cộng Michael.
+ Bài tập về cơ chế phản ứng aldol hóa, ngưng tụ Claisen, cộng Michael.

Trang 7


Bài tập 1. Xác định cấu trúc sản phẩm tạo thành: A, B, C, .... trong các phản ứng sau:

Trang 8


Trả lời bài tập 1

Trang 9


Bài tập 2. Xác định cấu trúc sản phẩm trong phản ứng aldol hóa và ngưng tụ Claisen sau
đây.

Trang 10


Trả lời bài tập 2

Trang 11


Bài tập 3. Xác định loại phản ứng (aldol, ngưng tụ Claisen, cộng Michael) và xác định
sản phẩm tạo thành.

Trang 12


Trả lời bài tập 3

Trang 13


Bài tập 4. Trình bày cơ chế của các quá trình sau:

Trang 14

Trả lời bài tập 4

Trang 15


Bài tập 5. Xác định loại phản ứng (aldol, Claisen, Michael) trong các phản ứng sau?

Trang 16


Trả lời

Trang 17


Kết luận: Sự thành công của một đội tuyển, cũng như việc bồi dưỡng học sinh có thể
trở thành một học sinh giỏi hóa học phụ thuộc rất nhiều yếu tố. Trong đó việc chọn lọc
và sử dụng các bài tập để bồi dưỡng cho học sinh để có thể trở thành một học sinh giỏi
hóa học là việc làm rất quan trọng. Trên đây, chỉ là một số bài tập, giáo viên giảng dạy
còn phải tự cập nhật thêm từ các nguồn tài liệu trong nước và nước ngoài để có thêm
ngân hàn bài tập phong phú và phù hợp với yêu cầu giảng dạy.
III. KẾT QUẢ, ỨNG DỤNG, TRIỂN KHAI VÀ KIẾN NGHỊ, ĐỀ XUẤT
1-Kết quả, hiệu quả mang lại
Kết quả thi học sinh giỏi vòng tỉnh từ năm học 2009-2010 đến nay
Năm học

Số học sinh dự thi

2009-2010

Số học sinh đạt giải
Giải nhất

Giải nhì

Giải 3

Giải kk

10

1

1

-

1

2010-2011

10

-

1

1

4

2011-2012

10

-

-

1

1

2012-2013

10

-

1

2

2

2013-2014

10

-

-

1

2

Năm học 2012-2013 có 1 HS (Trịnh Văn Hưng – lớp 12C2) được chọn vào đội tuyển
dự thi vòng quốc gia.
Năm học 2013-2014 có 1 HS (Lâm Tân Tấn – lớp 12T1) được chọn vào đội tuyển dự
thi vòng quốc gia.
2-Đánh giá về phạm vi ảnh hưởng của sáng kiến
Đề tài chỉ là một vài kinh nghiệm đã áp dụng giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi
và đã góp phần nâng cao chất lượng của đội tuyển.
3- Kiến nghị và đề xuất
Công tác bồi dưỡng học sinh giỏi là một việc làm đầy khó khăn và thử thách, ngồi
sự nhiệt tình của giáo viên, sự say mê của học sinh cần có sự tổ chức tuyển chọn và kế
hoạch bồi dưỡng hợp lý. Sau đây là một số kiến nghị nhằm nâng cao chất lượng cơng
tác giảng dạy:
+Cần có kế hoạch tuyển chọn học sinh ngay từ lớp 10. Giáo viên dạy cần dạy chắc
cơ bản sau tăng dần tốc độ để đến lớp 11 học sinh có thể tham gia đội tuyển.
+Phải tạo niềm tin trong học sinh. Gây hứng thú cho các em và có quyết tâm vào
đội tuyển

Trang 18


+Lập kế hoạch bồi dưỡng, phân công giáo viên giảng dạy từng chuyên đề, thống
nhất nội dung kiến thức, kĩ năng cần rèn luyện.
Xác nhận của Hiệu trưởng

Cà Mau ngày 25 tháng 3 năm 2014
Người viết

Trang 19


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
---o0o--Cà Mau, ngày 25 tháng 05 năm 2014

ĐỀ NGHỊ
CƠNG NHẬN SÁNG KIẾN
Kính gửi: Hội đồng xét, công nhận sáng kiến Sở Giáo dục và Đào tạo Cà Mau.
-Họ và tên: PHẠM CƠNG NHÂN
-Đơn vị cơng tác: Trường THPT Hồ Thị Kỷ
Đề nghị Hội đồng sáng kiến công nhận sáng kiến năm 2014 như sau:
1. Tên sáng kiến: Sử dụng bài tập “phản ứng aldol hóa” để bồi dưỡng học sinh
giỏi hóa học.
2-Sự cần thiết.
Với mục tiêu góp phần nâng cao chất lượng đội tuyển học sinh giỏi mơn hóa
học trong nhà trường. Chính vì thế, sáng kiến kinh nghiệm “Sử dụng bài tập “phản ứng
aldol hóa” để bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học góp phần bồi dưỡng cho học sinh nắm
chắc kiến thức từ cơ bản đến nâng cao, rèn luyện các kỹ năng làm các dạng bài tập đặc
trưng của hóa hữu cơ như: xác định cấu trúc sản phẩm, viết cơ chế phản ứng, rèn luyện
kỹ năng tổng hợp, so sánh. Nhằm phục vụ tốt hơn công tác bồi dưỡng học sinh giỏi
môn hóa học.
3-Nội dung cơ bản của sáng kiến

Sáng kiến gồm có 2 phần:

Phần 1: Tìm hiểu về lý thuyết phản ứng aldol hóa
Trong phản ứng aldol hóa, hai phân tử aldehit hoặc xeton phản ứng với nhau trong môi
trường bazơ tạo thành hợp chất -hydroxy cacbonyl.
+ Phản ứng aldol hóa andehit

-hidroxyandehit

+ Phản ứng aldol hóa xeton

Trang 20


+ Phản ứng aldol hóa hỗn hợp: Phản ứng aldol hóa hỗn hợp có nghĩa là enolat và cacbonyl
khơng phải từ cùng một aldehit hoặc cùng một xeton.
+ Phản ứng aldol hóa có vai trị quan trọng trong tổng hợp hữu cơ vì nó tạo liên kết carboncarbon mới, tạo ra các sản phẩm có hai nhóm chức.
+ Các hợp chất -Hydroxy carbonyl hình thành trong các phản ứng có thể dễ dàng chuyển
đổi thành nhiều hợp chất khác.
+ Phản ứng aldol hóa nội phân tử: H ợp chất Dicacbonyl có thể tham gia phản ứng aldol
hóa nội phân tử ưu tiên tạo thành sản phẩm aldol hóa có vịng bền hơn, vòng 5 - hoặc vòng 6.

Phần 2: Các dạng bài tập liên quan đến phản ứng aldol hóa
Sau đây là các dạng bài tập liên quan đến phản ứng aldol hóa thường được sử dụng để
học sinh luyện tập, từ mức độ dễ đến khó.
+ Bài tập xác định cấu trúc của sản phẩm trong phản ứng aldol hóa đơn giản.
+ Bài tập giúp học sinh phân biệt được phản ứng aldol hóa với phản ứng ngưng tụ
Claisen, phản ứng cộng Michael.
+ Bài tập về cơ chế phản ứng aldol hóa, ngưng tụ Claisen, cộng Michael.

4-Phạm vi áp dụng
Giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi mơn hóa học dự thi vòng tỉnh, vòng

quốc gia.
4-Hiệu quả đạt được.

Kết quả thi học sinh giỏi vòng tỉnh các năm qua
Năm học

Số học sinh dự thi

2009-2010
2010-2011
2011-2012
2012-2013
2013-2014

10
10
10
10
10

Giải nhất
1
-

Số học sinh đạt giải
Giải nhì
Giải 3
1
1
1

1
1
2
1

Giải kk
1
4
1
2
2

Cà Mau ngày 25 tháng 03 năm
2014
Người đăng ký

Trang 21