bài tập chọn lọc về danh pháp và lập thể của hiđrocacbon vòng no

BÀI TẬP CHỌN LỌC VỀ DANH PHÁP VÀ LẬP THỂ
CỦA HIĐROCACBON VÒNG NO
Đặng Công Anh Tuấn
Trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn
I. MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Chúng tôi chọn đề tài “Bài tập chọn lọc về danh pháp và lập thể của hiđrocacbon vòng
no” với những lí do và mục đích sau đây:
Một là cần có giáo trình để dạy học sinh chuyên hóa, đồng thời thực hiện nhiệm vụ nghiên
cứu các chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi mà nhà trường đề ra trong năm học này.
Hai là, mảng kiến thức này vừa là trọng tâm vừa là cơ sở để nghiên cứu những chuyên đề
khác, như hợp chất tự nhiên, polime …
Ba là, đề thi học sinh giỏi quốc gia hiện nay có nhiều bài toán liên đến cấu dạng và danh
pháp của các hợp chất hữu cơ.
2. Nhiệm vụ nghiên cứu
Thiết kế, chọn lọc các bài tập có hệ thống về danh pháp, cấu hình và cấu dạng của
hiđrocacbon vòng no.
3. Phương pháp tiến hành
Tập hợp các tài liệu tham khảo có liên quan đến đối tượng nghiên cứu:
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết có liên quan.
Lập sơ đồ nghiên cứu:
Thiết lập, chọn lọc các bài tập phù hợp với mục tiêu đề ra.
II. NỘI DUNG
Bài 1.
Xicloankan là gì? Thế nào là monoxicloankan? Thế nào là polixicloankan ? Công thức
chung của monoxicloankan là gì ?

Bài giải
Xicloankan là hiđrocacbon no mạch vòng.
104
Monoxicloankan

Monoxicloankan
Polixicloankan
Polixicloankan
Công thức
cấu tạo
Công thức
cấu tạo
Danh pháp
Danh pháp
Cấu hình
Cấu hình
Cấu dạng
Cấu dạng
Hiđrocacbon
vòng no
Hiđrocacbon
vòng no
Xicloankan có một vòng (vòng đơn) gọi là monoxicloankan.
Ví dụ:
Xicloankan có nhiều vòng (đa vòng) gọi là polixicloankan.
Ví dụ: nobonan là một bixicloankan.
bixiclo[2.2.1]heptan
Monoxicloankan có công thức chung là C
n
H
2n
(n ≥ 3).
Lưu ý: Trong chương trình hóa học phổ thông, xicloankan được hiểu là monoxicloankan.
Bài 2.
Viết công thức phân tử và đọc tên theo IUPAC cho các xicloankan sau:

(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)

Bài giải Qui tắc đọc tên: Xiclo + tên mạch chính + an
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
xiclopropan
xiclobutan
xiclopentan
xiclohexan
xicloheptan
xiclooctan
105
Bài 3.
Viết công thức phân tử và đọc tên theo IUPAC cho các xicloankan sau:
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)

(h)

Bài giải
Qui tắc đọc tên: số chỉ vị trí + tên nhánh + xiclo + tên mạch chính + an
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
metylxiclopropan
1,2-dimetylxiclobutan
1,1-dimetylxiclopentan
1,2,4-trimetylxiclohexan
1-isopropyl-2-metylxicloheptan
1-sec-butyl-2-etylxiclooctan
(g)
(h)
metylenxiclohexan
1-metyl-3-metylencyclopentan
106
Bài 4.
Cho biết công thức chung của hiđrocacbon có hai vòng no, phân loại. Cho biết nguyên tắc
đọc tên của các loại này.

Bài giải
Công thức chung của hiđrocacbon hai vòng no là C
n
H
2n-2

n ≥ 4. Nó có 3 loại, đó là:
- Hai vòng rời
Lấy vòng lớn làm mạch chính, còn vòng nhỏ làm nhóm thế.
Ví dụ:
xiclopentylxiclohexan
- Hai vòng có chung một nguyên tử mắt vòng, kiểu spiro.
Mạch cacbon được đánh số hết vòng nhỏ đến vòng lớn, bắt đầu từ một nguyên tử ở kề
nguyên tử chung.
Tên của hiđro kiểu spiro gồm các bộ phận hợp thành theo trình tự sau đây:
spiro + [các số nguyên tử cacbon riêng (từ số lớn đến số nhỏ)] + tên hiđrocacbon mạch hở
tương ứng.
Ví dụ:
1
2
3
4
5
6 6
8
9
10
spiro[4.5]decan
- Hai vòng có chung cầu nối, kiểu bixiclo
Mạch cacbon được đánh số bắt đầu từ một nguyên tử chung (ở một đỉnh), đến các nguyên
tử của cầu nối dài nhất, tiếp đến các cầu nối ngắn hơn.
Tên của hiđrocacbon kiểu gồm các bộ phận hợp thành theo thứ tự sau:
bixiclo + [số nguyên tử C ở các cầu nối (ghi từ số lớn đến số nhỏ)] + tên của hiđrocacbon
mạch hở tương ứng.
Ví dụ:
bixiclo[4.3.0]nonan

1
2
3
4
5
6
7
8
9
Bài 5.
Hãy gọi tên cho các hợp chất sau.
(a)
(b)
(c)
(d)
107

Bài giải
(a)
(b)
(c)
(d)
xiclopropylxiclopentan
xiclobutylxiclobutan
1-xiclopentyl-4-metylcyclohexan
(3-metylcyclopentyl)xiclohexan
Bài 6.
Hãy gọi tên các chất sau:
(a)
(b)

(c)
(d)
(e)
(f)

Bài giải
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
bixiclo[1.1.1]pentan
bixiclo[2.1.1]hexan
bixiclo[2.2.1]heptan
bixiclo[2.2.2]octan
bixiclo[3.1.1]heptan
bixiclo[4.1.1]octan
Bài 7.
Gọi tên các hợp chất sau:
(a) (b)
(c)
(d)
108
(e) (f)
 Bài giải:
(a) (b)
spiro[2.3]hexan
spiro[2.2]pentan
(c)

(d)
spiro[2.4]heptan
spiro[3.4]octan
(e) (f)
spiro[4.5]decan
spiro[2.5]octan
Bài 8.
Cho biết công thức cấu tạo của các chất có tên sau:
(a) spiro[2,3]hexan (b) 1-metylspiro[2.3]hexan
(c) spiro[3.4]octan (d) 5-etylspiro[3.4]octan
(e) spiro[4.5]decan (f) 8-ipropylspiro[4.5]decan
 Bài giải
(a) spiro[2,3]hexan (b) 1-metylspiro[2.3]hexan
spiro[2.3]hexan
1-metylspiro[2.3]hexane
1
2
3
4
5
6
(c) spiro[3.4]octan (d) 5-etylspiro[3.4]octan
spiro[3.4]octan
5-etylspiro[3.4]octan
(e) spiro[4.5]decan (f) 8-ipropylspiro[4.5]decan
spiro[4.5]decan
8-ipropylspiro[4.5]decan
1
2
3

4
5
67
8
9
10
Bài 9.
Vẽ công thức cấu tạo của các hiđrocacbon hai vòng no sau:
(a) Bixiclo[2.2.1]heptan
(b) Bixiclo[5.2.0]nonan
(c) Bixiclo[3.1.1]heptan
109
(d) Bixiclo[3.3.0]octan
 Bài giải

bixiclo[2.2.1]heptan
(a)
bixiclo[5.2.0]nonan
(b)
bixiclo[3.1.1]heptan
(c)
(d)
bixiclo[3,3,0]octan
Bài 10.
Cho biết công thức cấu tạo của các chất có công thức sau:
(a) bixiclobutan
(b) 2-metylbixiclobutan
(c) bixiclo[3.2.1]octan
(d) 8-metylbixiclo[3.2.1]octan
 Bài giải

(a) Bixiclobutan (b) 2-metylbixiclobutan
bixiclo[1.1.0]butan
2-metylbixiclo[1.1.0]butan
1
2
3
4
(c) bixiclo[3.2.1]octan (d) 8-metylbixiclo[3.2.1]octan
bixiclo[3.2.1]octan
8-metylbixiclo[3.2.1]octan
1
2
3
4
5
6
7
8
Bài 11.
Đọc tên các chất sau:
(a)
(b)
(c)
(d)

Bài giải
Chú ý: Hai nhóm thế cùng phía là đồng phân cis, còn khác phía là đồng phân trans.
110
cis-1,2-dimetylxiclohexan
cis-1,3-dimetylxiclohexan

trans-1,4-dimethylcyclohexan
trans-1-etyl-3-mehylxiclopentae
Bài 12.
Xicloankan nào có đồng phân cis – trans ? Nếu có vẽ cả hai đồng phân đó.
(a) 1,3-dimetylxiclopantan
(b) Etylxiclopantan
(c) 1-etyl-2-metylxiclobutan

Bài giải
(a) 1,3-dimetylxiclopantan. Có đồng phân cis – trans
CH
3
CH
3
CH
3
H
3
C
cis-1,3-dimetylxiclopentan
CH
3
CH
3
CH
3
H
3
C
trans-1,3-dimetylxyclopentan

(b) Etylxiclopantan. Không có đồng phân cis-trans.
C
2
H
5
C
2
H
5
Hai chất trên là một.
(c) 1-etyl-2-metylxiclobutan: Có đồng phân cis-trans

C
2
H
5
H
CH
3
H
H
3
C C
2
H
5
cis-1-etyl-2-metylxiclobutan

H
C

2
H
5
CH
3
H
H
3
C C
2
H
5
trans-1-etyl-2-metylxiclobutan
Bài 13.
Hai hợp chất hữu cơ A và B đều có công thức phân tử C
5
H
10
. Cả hai đều không phản ứng
với Cl
2
trong tối và lạnh. A phản ứng với Cl
2
có ánh sáng, nhưng cho một sản phẩm duy nhất là
C
5
H
9
Cl. Còn hợp chất B cũng tác dụng với Cl
2

trong cùng điều kiện nhưng cho 6 đồng phân
111
C
5
H
9
Cl khác nhau, có thể phân biệt bằng phương pháp vật lý. Hãy xác định cấu trúc của A, B và
các sản phẩm monoclo đó.

Bài giải:
A và B có công thức C
5
H
10
nên chúng có thể là anken hoặc xicloankan. Theo đều bài, các chất này
không tác dụng với Cl
2
tối và lạnh nên A và B là các xicloankan.
A tác dụng với Cl
2
cho một monoclo duy nhất nên A là xiclopentan
+
Cl
2
as
Cl
+
HCl
B tác dụng với Cl
2

(ánh sáng) tao ra 6 dẫn xuất monoclo, nên B phải là metylxiclobutan.
Cl
2
-HCl
CH
3
CH
3
Cl
CH
3
Cl
CH
3
Cl
CH
3
Cl
CH
3
Cl
CH
2
Cl
Bài 14.
Sức căng Baeyer là gì?

Bài giải
Xuất phát từ hai tiên đề là các vòng no có cấu trúc phẳng và góc bình thường của hiđrocacbon no
là 109

0
28’, năm 1885, Baeyer cho rằng sự éo nhỏ hay trương rộng các góc của vòng no đều dẫn
đến một sức căng là cho tính bền của vòng giảm đi. Người ta gọi đó là sức căng Baeyer. Sức căng
càng lớn, vòng tương ứng càng ít bền. Độ mạnh của sức căng được đánh giá bằng θ. θ được tính
theo công thức
( )






×−
−=θ
n
1802n
'28109
2
1
0


ví dụ:
n 3 4 5 6 7 8 9
θ
24
0
44’ 9
0
44’ 0

0
44’ -5
0
44’ 9
0
33’ 12
0
46’ -15
0
06’
Bài 15.
Vì sao nói liên kết C-C trong xilopropan được gọi là “liên kết quả chuối” ?

Bài giải
Xiclopropan là hợp chất vòng no duy nhất có cấu tạo phẳng. Theo quan niệm hiện đại, phần xen
phủ cực đại của các đám mây electron không nằm trên đường thẳng nối liên hai nguyên tử cacbon
mà có sự uốn cong. Sự uốn cong này làm cho phần xen phủ đám mây electron có giảm đi, nhưng
sắp xếp như thế có lợi về mặt năng lượng. Các liên kết C-C này được gọi là “liên kết quả chuối”,
nó mang tính chất trung gian giữa liên kết σ và π bình thường. Do sự uốn cong như vậy, thực tế
góc liên kết của vòng chỉ bằng 106
0
chứ không phải 109
0
28’ và lớn hơn nhiều so với góc cấu tạo
phẳng của tam giác đều (60
0
). Xiclopropan rất dễ bị mở vòng dưới tác dụng của hiđrohalogenua,
Br
2
và bị hiđro hoá có chất xúc tác.

112
Bài 16.
Thế nào là lực đẩy Pitze?

Bài giải
Thực tế, các vòng no (trừ xiclopropan) không phải là những vòng phẳng. Trong một vòng ngoài
sức căng góc Baeyer có có một lực đẩy nữa đó là lực đẩy giữa các nguyên tử hiđro ở trạng thái
che khuất một phần hay toàn phần gây nên, đo đó một vài nguyên cacbon của vòng bị lệch ra khỏi
mặt phẳng vòng. Lực đẩy đó gọi là lực đẩy Pitze
Bài 17.
Nguyên nhân nào để xiclobutan tồn tại ở dạng không phẳng?

Bài giải
Theo quan niệm hiện nay, xiclobutan có cấu tạo không phẳng góc gấp có giá trị khoảng 20-25
0
.
Tính không phẳng của xiclobutan được chứng tỏ từ các dữ kiện thực nghiệm của giản đồ
Rơnghen, giản đồ electron, momen lưỡng cực, phổ cộng hưởng từ hạt nhân và một số phương
pháp khác. Nguyên nhân chủ yếu để xiclobutan tồn tại dạng không phẳng là để giảm sức căng
Pitz.

Bài 18.
Xiclopentan tồn tại hai cấu dạng không phẳng: dạng “phong bì” và dạng “nửa ghế”. Hãy
vẽ hai cấu dạng này và cho biết dạng nào có tâm đối xứng, dạng nào có trục đối xứng.

Bài giải
Nếu giả sử phân tử xiclopentan nằm trên một mặt phẳng thì góc lệch 0
0
44, do đó coi như không
có sức căng Baeyer. Nhưng ở đây 5 liên kết C-C ở dạng che khuất nên lại xuất hiện sức căng Pitz.

Thực tế xiclopentan tồn tại hai cấu dạng không phẳng là cấu dạng phong bì có mặt phẳng đối
xứng nên còn gọi là cấu dạng C
s
. Cấu dạng nửa ghế có trục đối xứng bậc hai nên còn gọi là cấu
dạng C
2
.
Lưu ý: Khi thực hiện phép quay phân tử xung quanh trục đối xứng C
n
một góc
n
2
π
=ϕ
sao cho
phân tử trùng với chính nó. Trục quay C
n
gọi là trục đối xứng cấp n.
113
C
5
C
2
Bài 19.
Dựa vào giản đồ thế năng sau, cho biết cấu dạng nào của xiclohexan bền nhất ? Giải
thích ?

Bài giải
Cấu dạng ghế bền hơn cấu dạng thuyền, vì nó có thế năng thấp nhất. Nguyên nhân dẫn đến sự
khác nhau về độ bền giữa hai dạng ghế và thuyền là lực đẩy tương tác giữa các nguyên tử hiđro

của vòng. Ở dạng ghế tất cả đều được phân bố theo hình thể xen kẽ. Trong khi đó ở dạng thuyền
chỉ có 4 hệ thống (C
1
-C
2
, C
3
-C
4
, C
4
-C
5
và C
6
-C
1
) là phân bố xen kẻ, còn hai hệ thống còn lại C
2
-C
3
và C
5
-C
6
) thì phân bố che khuất. Hơn nữa nguyên tử H ở C
1
và C
4
chỉ cách nhau 1,84

0
A
nên nó
có một lực đẩy khoảng 3 kcal/mol. Tổng cộng thế năng của dạng thuyền lớn hơn dạng ghế 6,8
kcal/mol.
Công thức Newman dạng ghế Công thức Newman dạng thuyền
Bài 20.
Trong xiclohexan, xác đinh liên kết trục (axial) và liên kết biên (equatorial). So sánh tính
bền của a-metylxiclohexan và e-metylxiclohexan. Giải thích.

Bài giải
Trong xiclohexan, sau nguyên tử cacbon ở dạng ghế được phân bố trên hai mặt phẳng song song.
Mặt phẳng thứ nhất chứa C
1
, C
3
và C
5
; mặt phẳng thứ hai chứa C
2
, C
4
và C
6
. Trục đối xứng bậc
ba của phân tử thẳng góc với hai mặt phẳng. 12 liên kết C-H được chia làm hai nhóm: nhóm thứ
nhất gồm 6 nguyên tử H song song với trục đối xứng bậc ba ( 3 liên kết hướng lên và 3 liên kết
hướng xuống). Ta gọi đó là liên kết trục, ký hiệu là a (axial). Nhóm thứ hai gồm 6 liên kết còn lại,
chúng hướng ra ngoài biên phân tử (tạo với trục đối xứng một góc 109
0

được gọi là liên kết biên,
kí hiệu là e (equatorial).
114

Kết quả khảo sát lý thuyết cũng như thực nghiệm e-metylxiclohexan bền hơn a-metylxiclohexan.
Ở nhiệt độ thường e-metylxiclohexan chiếm 95% còn a-metylxiclohexan chiếm 5%.
a-metylxiclohexan kém bền vì có đến hai tương tác syn, trong kho đó e-metylxiclohexan không
có tương tác syn nào cả.
e-metylxiclohexan a-metylxiclohexan
Bài 21.
Xét cấu dạng sau:
1
2
3
4
5
6
(a) Nhóm metyl gắn phía dưới C-6 là liên kết trục (axial) hay liên kết biên (equatorial) ?
(b) So sánh độ bền khi nhóm metyl gắn phía dưới C-1 và C-4.
(c) Khi nhóm metyl gắn vào C3 thì tạo ra cấu dạng bền, vậy nó gắn vào dưới hay trên?

Bài giải
(a) Nhóm CH
3
là liên kết trục (a)
CH
3
6
(b) C-1 kém bền hơn C-4, vì liên kết trục kém bền hơn liên kết biên (e).
CH

3
1
H
3
C
4
(c) Nhóm CH
3
gắn vào C-3 tạo ra cấu dạng bền thì phải là liên kết biên, tương ứng với vị trí
này là gắn vào phía dưới.
115
H
3
C
H
Bài 22.
Xác định cấu trúc bền trong mỗi cặp cấu dạng cho dưới đây?

Bài giải:
Các cấu dạng bền là:
Bài 23.
Đốt cháy hoàn toàn etylxiclopropan và metylxiclobutan, so sánh năng lượng giải phóng
của mỗi đồng phân.

Bài giải
Etylxiclopropan và metylxiclobutan là đồng phân (đều có công thức phân tử C
5
H
12
). Đồng phân

nào bền giải phóng năng lượng thấp. Etylxiclopropan có sức căng góc lớn và kém bền hơn
metylxiclobutan.
CH
2
CH
3
CH
3
etylxiclopropan
metylxiclobutan
808,8 kcal/mol 801,2 kcal/mol
Bài 24.
So sánh tính bền của đồng phân lập thể 1,3,5-trimetylxiclohexan.
116

H
CH
3
H CH
3
H
H
3
C
cis-1,3,5-trimetylxiclohexan

H
CH
3
H

3
C H
H
H
3
C
trans-1,3,5-trimetylxiclohexan

Bài giải
Tất cả nhóm CH
3
là equatorial trong cis-1,3,5-trimetylxiclohexan nên nó bền hơn trans-1,3,5-
trimetylxiclohexan có chứa một nhóm CH
3
là axial.
H
CH
3
H CH
3
H
H
3
C
H
CH
3
H
CH
3

H
H
3
C
cis-1,3,5-trimetylxiclohexan
H
CH
3
H
3
C H
H
H
3
C
CH
3
CH
3
H
CH
3
H
H
trans-1,3,5-trimetylxiclohexan
Bài 25.
Viết cấu trúc phân tử có cấu dạng bền nhất cho mỗi hợp chất sau:
(a) trans-1-tert-butyl-3-metylxiclohexan
(b) cis-1-tert-butyl-3-metylxiclohexan
(c) trans-1-tert-butyl-4-metylxiclohexan

(d) cis-1-tert-butyl-4-metylxiclohexan

Bài giải
(a) Để có đồng phân cấu dạng bền nhất thì nhóm tert-butyl là equatorial. Sau đó thêm nhóm CH
3

(axial) vào C-3 của vòng xiclohexan.
H
C(CH
3
)
3
H
CH
3
H
C(CH
3
)
3
trans-1-tert-butyl-3-metylxiclohexan
 (b) Trước tiên vẽ xiclohexan ở dạng ghế với một nhóm tert-butyl ở vị trí equatorial. Để tạo ra
cis-1-tert-butyl-3-metylxiclohexan thì phải gắn nhóm metyl vào C-3 ở vị trí equatorial.
117
H
3
C
H
H
C(CH

3
)
3
cis-1-tert-butyl-3-metylxiclohexan
 (c) trans-1-tert-butyl-4-metylxiclohexan cả hai nhóm tert-butyl và C-4 metyl đều là equatorial.
H
C(CH
3
)
3
trans-1-tert-butyl-4-metylxiclohexan
H
3
C
H
 (d) Lần nữa, nhóm tert-butyl ở vị trí equatorial, tuy nhiên, trong cis-1-tert-butyl-4-
metylxiclohexan, C4-metyl phải ở vị trí axial.
H
C(CH
3
)
3
cis-1-tert-butyl-4-metylxiclohexan
H
CH
3
Bài 26.
Vẽ các đồng phân và gọi tên của hiđrocacbon có hai vòng nhưng không chứa nhóm thế
ankyl có công thức phân tử C
5

H
8
.

Bài giải
spiropentan
bixiclo[2.1.0]pentan
bixiclo[1.1.1]pentane
Bài 27.
Viết các đồng phân và gọi tên của hiđrocacbon có hai vòng nhưng không chứa nhóm thế
ankyl có công thức phân tử C
6
H
10

Bài giải
spiro[2.3]hexan
bixiclo[2,2,0]hexan
bixiclo[3,1,0]hexan
bixiclo[2,1,1]hexan
xiclopropylxiclopropan
118
Bài 28.
Hãy vẽ một mô hình phân tử cho nobonan (bixiclo[2,2,1]heptan). Vòng 6 cạnh ở dạng
thuyền hay ghế? Hợp chất monoclo nobonan có bao nhiêu đồng phân khác nhau?

Bài giải nobonan

Vòng 6 cạnh của nobonan ở dạng thuyền.
monoclo nobonan có 4 đồng phân:

Cl
Cl
Cl
Cl
A B C D
A và B có thể có đồng phân quang học
Bài 29.
Nhiệt đốt cháy của một số xicloankan như sau:
Xicloankan
∆H (kcal/mol)
Xicloankan
∆H (kcal/mol)
Xiclopropan 499,83 Xiclonoan 1429,50
Xiclobutan 655,86 Xiclođecan 1586,00
Xiclopentan 793,52 Xiclounđecan 1742,40
Xiclohexan 944,48 Xiclđođecan 1892,40
Xicloheptan 1108,20 Xicltriđecan 2051,40
Xiclooctan 1269,20 Xiclotetrađecan 2203,60
Hãy tính nhiệt đốt cháy của nhóm metylen trong mỗi xicloankan. Hãy tính sức căng góc trong các
xicloankan trên. Biết rằng xiclohexan là tượng trưng cho hệ không có sức căng góc (sức căng góc
tự do). Hãy liệt kê các loại sức căng góc trong các vòng có kích thước khác nhau.
(b) Hãy giải thích tại sao những vòng có kích thước trung bình (C
7
-C
11
) được tổng hợp với hiệu
suất thấp hơn so với vòng nhỏ (C
3
-C
6

) hoặc vòng lớn (C
12
-C
n
)?

Bài giải
(a) Để tính nhiệt đốt cháy của mỗi nhóm CH
2
có trong các xicloankan ta lấy nhiệt đốt cháy của
xicloankan đó chia cho số nguyên tử C. Hexan có sức căng góc bằng không nên nhiệt đốt cháy
của nhóm CH
2
khi không có sức căng góc là 157,41 kcal/mol. Từ đó ta có thể tính được nhiệt đốt
cháy của các xicloankan tương ứng khi không có sức căng góc bằng cách lấy 157,41 nhân cho số
nguyên tử cacbon.
Kết quả thể hiện trong bảng sau.
n Nhiệt đốt cháy
kcal/mol
Nhiệt đốt cháy của
CH
2
kcal/mol
Nhiệt đốt cháy
không có sức căng
góc kcal/mol
Sức căng góc
kcal/mol
3
499.83

166.61 472.24 27.59
4
655.86
163.97 629.65 26.21
5
793.52
158.7 787.07 6.45
6
944.48
157.41 944.48 0
119
7
1108.2
158.31 1101.89 6.31
8
1269.2
158.65 1259.31 9.89
9
1429.5
158.83 1416.72 12.78
10
1586
158.6 1574.13 11.87
11
1742.4
158.4 1731.55 10.85
12
1892.4
157.7 1888.96 3.44
13

2051.4
157.8 2046.37 5.03
14
2203.6
157.4 2203.79 -0.19
Nhận xét
Sức căng góc giảm dần từ xiclopropan đến xiclohexan. Vì có sự kết hợp sức căng góc (sức căng
Bayer) và sự đẩy tương hỗ giữa các nhóm thế ở vị trí che khuất (sức căng Pitzer). Các vòng lớn n
≥ 12 sức căng góc nhỏ không đáng kể. Các vòng trung bình (C
7
-C
11
) có sức căng góc.
(b) Entropi ảnh hưởng đến cấu dạng của vòng nhỏ. Những vòng này có khả năng đóng vòng lớn
ngay cả khi có sức căng. Những vòng lớn có thể tạo ra với hiệu suất hợp lý vì chúng có sức căng
góc bé và yếu tố entropi có thể vượt qua bằng sự lựa chọn điều kiện phản ứng phù hợp. Các vòng
trung bình về mặt entropi và sức căng đều không thuận lợi nên hiệu suất phản ứng nhỏ.
Bài 30.
So sánh độ bền của hai cấu dạng sau, giải thích ?
H
H
CH
3
CH
3
H
H
H
3
C

(A)
H
H
H
3
C
CH
3
H
H
CH
3
(B)

Bài giải
Cấu dạng B bền hơn cấu dạng A vì có 2 CH
3
– H 1,3-diaxial repulsions trong khi đó cấu dạng A
có một CH
3
-CH
3
1,3-diaxial repulsion và hai CH
3
-H 1,3-diaxial repulsion.
Bài 31.
Vẽ các cấu dạng ghế của trans-1,2-dimetylxiclohexan và cis-1,2-dimetylxiclohexan. So
sánh độ bền của các cấu dạng đó.

Bài giải

CH
3
CH
3
(e)
(e)
CH
3
CH
3
(a)
(a)
bÒn h¬n
trans-1,2-dimetylxiclohexan
120
CH
3
(e)
CH
3
(a)
cis-1,2-dimetylxiclohexan
CH
3
(a)
CH
3
(e)
Hai cÊu d¹ng nµy cã ®é bÒn nh nhau
Bài 32.

Vẽ các cấu dạng ghế của trans-1,3-dimetylxiclohexan và cis-1,3-dimetylxiclohexan. So
sánh độ bền của các cấu dạng đó.
CH
3
(e)
CH
3
(a)
trans-1,3-dimetylxiclohexan
Hai cÊu d¹ng nµy cã ®é bÒn nh nhau
CH
3
(a)
H
3
C
(e)
CH
3
(e)
CH
3
(a)
cis-1,3-dimetylxiclohexan
H
3
C
(e)
CH
3

(a)
bÒn h¬n
Bài 33.
Vẽ các cấu dạng ghế của trans-1,4-dimetylxiclohexan và cis-1,4-dimetylxiclohexan. So
sánh độ bền của các cấu dạng.

Bài giải
CH
3
(e)
CH
3
(a)
trans-1,4-dimetylxiclohexan
bÒn h¬n
H
3
C
(e)
CH
3
(a)
CH
3
(e)
CH
3
(a)
cis-1,4-dimetylxiclohexan
CH

3
(a)
H
3
C
(e)
Hai cÊu d¹ng nµy cã ®é bÒn nh nhau.
Bài 34.
(a) 2-Isopropyl-5-metylxiclohexanol có 4 đồng phân cis – trans, hãy viết các đồng phân
đó. (b) Vẽ cấu dạng của các đồng phân đó. Trong số 4 đồng phân đó đồng phân nào bền nhất?

Bài giải
(a) Công thức của 4 đồng phân
121
(b) Biểu diễn các cấu dạng
(c) Cấu dạng bền nhất là trans-2-Isopropyl-cis-5-metylxiclohexanol. Vì tất cả các nhóm thế đều ở
dạng e.
Bài 35.
Giải thích tại sau 1,2-dimetylxiclohexan có đồng phân hình học trong khi đó 1,2-
dimetylxiclododecan thì không ?
Di vòng xiclododecan đủ lớn để các nhóm nguyên tử có thể quay tự do, vì thế nó không thể tồn
tại đồng phân cis-trans.
Bài 36.
Viết công thức các đồng phân lập thể không đối quang(đồng phân lập thể đi - a ) của 2 -
clo - 1,3 - đimetylxiclohexan và cho biết cấu trúc sản phẩm tạo thành khi cho các đồng phân
đó tác dụng với CH
3
ONa.

Bài giải

CH
3
CH
3
Cl
CH
3
Cl
CH
3
CH
3
CH
3
Cl
CH
3
Cl
CH
3
I
II
III
122
CH
3
CH
3
1,3 - Đimetylxiclohexen
Không tách đ ợc vì H ở C

bên cạnh không đồng phẳng
và đều ở vị trí cis đối với clo.
Cả 2 H ở C bên cạnh
đều tách đ ợc.
Chỉ có 1 H là tách đ ợc.
1,3 - Đimetylxiclohexen
CH
3
CH
3
Cl
H
CH
3
H
H
3
C
Cl
H
CH
3
H
H
3
C
Cl
H
CH
3

CH
3
Bi 37.
Sỏu hirocacbon A, B, C, D, E, F u cú cụng thc phõn t C
4
H
8
. Cho tng cht vo brom
trong CCl
4
khi khụng chiu sỏng thỡ thy A, B, C, D tỏc dng rt nhanh., E tỏc dng chm
hn, cũn F thỡ hu nh khụng phn ng. Cỏc sn phm thu c t B v C l nhng ng
phõn quang hc khụng i quang(ng phõn lp th i - a) ca nhau. Khi cho tỏc dng vi
H
2
(Pd, t
0
) thỡ A, B, C u cho cựng mt sn phm G. B cú nhit sụi cao hn C.
1. Xỏc nh cụng thc ca 6 hirocacbon trờn. Gii thớch?
2. So sỏnh nhit sụi ca E v F.
3. Nu cú C, D, E, F. Hóy nờu phng phỏp hoỏ hc nhh bit chỳng.

Bi gii.
1. Cỏc ng phõn cú th cú ca C
4
H
8
:
CH
3

CH
2
CH
CH
2
CH
3
C
CH
2
CH
3
CH
3
CH CH
CH
3
CH
3
CH
CH
CH
3
H
2
C
H
2
C CH
2

CH
2
H
2
C CH
CH
2
CH
3
- Vỡ F hu nh khụng phn ng vi Br
2
/CCl
4
, nờn F l:
H
2
C
H
2
C CH
2
CH
2
- E tỏc dng chm vi Br
2
/CCl
4
, nờn E l:
H
2

C CH
CH
2
CH
3
- Vỡ A, B, C c hiro hoỏ u cho cựng mt sn phm G chng t A, B, C cú khung C nh
nhau, nờn cũn li D:
123
CH
3
C
CH
2
CH
3
Vì B, C tác dụng với Br
2
/CCl
4
cho những đồng phân quang học không đối quang của nhau(có ít
nhất 2
*
C), nên B và C là đồng phân cis - trans của nhau. Do B có nhiệt độ sôi cao hơn C nên B
là đồng phân cis (phân cực hơn).
B:
CH
3
C
C
CH

3
H
H
C:
CH
3
C
C
CH
3
H
H
→ A: CH
3
- CH
2
- CH = CH
2
III. KẾT LUẬN
Nghiên cứu đề tài này, chúng tôi đã thu được một số kết quả sau:
1. Tổng quan được lý thuyết của đề tài nghiên cứu.
2. Chúng tôi đã thiết kế và chọn lọc 37 bài tập về danh pháp và lập thể của hiđrocacbon vòng no
có lời giải, trong đó:
Bài tập về khái niệm: 9 bài
Bài tập về danh pháp: 9 bài
Bài tập về cấu hình: 4 bài
Bài tập về cấu dạng: 11 bài
Bài tập tổng hợp: 4 bài
3. Xây dựng được hệ thống bài tập từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp, giúp cho các em học
sinh dễ tiếp thu. Đề tài này là một tài liệu giúp các em học sinh tự học, tự nghiên cứu, là tài liệu

tham khảo cho giáo viên bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp.
Kiến nghị:
Danh pháp và lập thể của các hợp chất khác, như : hiđrocacbon không no, hiđrocacbon thơm và
các dẫn xuất của hiđrocacbon sẽ tiếp tục nghiên cứu sau này.
124
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1.] Đặng Đình Bạch(2001), Những vấn đề hóa học hữu cơ, NXB Khoa học và Kỹ thuật
[2.] Trịnh Đình Chính (1995), Cơ sở lý thuyết hóa lập thể, Tài liệu BDTX.
[3.] Trần Quốc Sơn, (1977), Cơ sở lí thuyết hóa hữu cơ, NXB Giáo dục.
[4.] Trần Quốc Sơn – Trần Thị Tửu (2003), Danh pháp hợp chất hữu cơ.
[5.] Thái Doãn Tĩnh (2002) Giáo trình cơ sở lý thuyết hóa học, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
[6.] Nguyễn Trọng Thọ (2000), Olympic hóa học – Việt Nam và Quốc tê, tập 3 – Những bài
tập chuẩn bị cho kì thi Olympic quốc tế lần thứ 30, 31, 32, NXB Giáo dục.
[7.] Ngô Thị Thuận (1999), Hóa học hữu cơ, phần bài tập, NXB Khoa học và Kỹ Thuật.
[8.] Nguyễn Đình Triệu (2003), 2000 Câu hỏi và bài tập trắc nghiệm hóa học hữu cơ, Tập 1,
NXB Khoa học và Kỹ Thuật.
[9.] Francis A. Carey (1996), Organic Chemistry, The McGraw-Hill
[10.] Robert Thormnton Morrison (1992), Organic Chemistry, Prentice Hall.
[11.] />EM237Baut06.pdf
[12.] />[13.] />[14.] />[15.] />[16.] />[17.] />[18.] />[19.] />[20.] />[21.] />[22.] />125
MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ SACCARIT TRONG GIẢNG DẠY
CÁC LỚP CHUYÊN HÓA HỌC PHỔ THÔNG
Th.s. Cao văn Giang.
Trường THPTchuyên ĐHSP Hà nội

LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình giảng dạy cho các lớp chuyên Hóa học phần cacbohydrat, chúng tôi nhận thấy
rằng: học sinh rất lúng túng trong phần cấu trúc phân tử, các danh pháp tương đối và tuyệt đối,
vận dụng giải các bài tập. Nhằm trao đổi tháo gỡ bớt các lúng túng đó, chúng tôi lấy monosaccarit
làm cơ sở cho việc nghiên cứu saccarit. Trong phạm vi bài viết này chúng tôi chỉ trình bày các

vấn đề sau:
1.Một số khái niệm mở đầu.
2. Phân loại.
3. Cấu trúc của monosaccarit
4.Các phản ứng tiêu biểu
5. Giới thiệu một số bài tập được tuyển chọ từ đề thi học sinh giỏi môn Hóa học cấp quốc gia,
quốc tế.
CACBOHIĐRAT.
I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU.
Cacbohidrat là nhóm hợp chất hữu cơ tạp chức , có nhiều trong thiên nhiên, đặc biệt trong thực
vật (chiếm trên 80% khối lượng khô)
I.1. Các tên gọi khác nhau của cacbohydrat
1. Cacbohidrat
Công thức phân tử của chúng có dạng C
n
(H
2
O)
m
, nên được gọi là cacbohidrat. Tuy nhiên
chúng không phải là hiddrat của cacbon. Cacbon không tan trong nước
2. Đường
Đường ( sugar). Từ “ sugar” có xuất xứ từ tiếng Phạn. “su” nghĩa là ngọt ‘ gar” nghĩa là cát.,
tức là cát ngọt.
3. Saccarit
Tiếng Latinh “ saccharum” cũng có nghĩa là đường và từ đó từ saccarit được dùng thay cho
từ cacbohidrat.
4. Gluxit
Tên này có xuất xứ từ tiếng Hi-lạp“ glucus) nghĩa là ngọt.
Tóm lại cacbohidrat, đường, saccarit là ba tên gọi khác nhau của cùng một loại hợp chất hữu cơ.

I.2. Phân loại:
Cacbohiđrat được phân thành ba nhóm chính sau đây:
1. Monosaccarit (monozơ): là nhóm cacbohiđrat đơn giản nhất, không thể thủy phân được. Ví dụ:
glucozơ, fructozơ (C
6
H
12
O
6
) .
Monosaccarit ở dạng mạch hở nếu thuộc loại polihidroxiandehyd thì gọi là andozơ, còn nếu
thuộc loại polihidroxixeton thì gọi là xetozơ. Chúng đều có đuôi ozơ ( tiếng Anh ose)
Tùy vào số nguyên tử cacbon trong phân tử mà monosaccarits được gọi là :
3C- Triozơ ( andotriozơ hoặc xetotriozơ)
126
4C- tetrozơ, 5C- pentozơ, 6C- hexozơ, 7C- heptozơ
2. Oligosaccarit (oligozơ): là nhóm cacbohiđrat mà khi thủy phân hoàn toàn sinh ra 2 - 10 phân tử
monosaccarit. Ví dụ: saccarozơ, mantozơ (C
12
H
22
O
11
) , rafinozơ,melexitozơ (C
18
H
32
O
16
)

3. Polisaccarit: là nhóm cacbohiđrat phức tạp mà khi thủy phân đến cùng sinh ra nhiều hơn 10
phân tử monosaccarit. Ví dụ: tinh bột, xenlulozơ (C
6
H
10
O
5
)
n

Polisaccarit được chia thành 2 loại: homopolisaccarit và heteropolisaccarit.
homopolisaccarit khi bị thủy phân hoàn toàn cho nhiều hơn 10 monosaccarit cùng loại ví dụ
tinh bột, xenlulozơ.
Heteropolisaccarit khi bị thủy phân đến cùng cho 2 hay nhiều loại monosaccarit khác nhau ví
dụ aga-aga.
II- CẤU TRÚC PHÂN TỬ.
Cần phải nói rõ hơn về khái niệm cấu trúc phân tử, nó bao gồm cấu tạo phân tử và hình dạng
không gian của phân tử thường hiểu là cấu hình phân tử
1. Cấu tạo dạng mạch hở của monosaccarit.
Cấu tạo dạng mạch hở của monosaccarit ví dụ của glucozo được xác định bằng thực nghiệm.
Có thể tóm tắt bằng sơ đồ các phản ứng sau
[Ag(NH
3
)
2
]
+
; t
0
HI

du
HCN
Ag +
C
6
H
7
O(OCOCH
3
)
5
(CH
3
CO)
2
O
CH
3
(CH
2
)
4
CH
3
+ I
2
+H
2
O
HOH,H

+
CH
3
(CH
2
)
4
COOH
HI
du
(1)
(2)
(3)
(4)C
5
H
11
O
5
CHOH-CN
C
5
H
11
O
5
CHOH-COOH
C
6
H

12
O
6
(glucozo)
Từ các thí nghiệm suy ra :
(1) glucozo có chức andehyd –CHO
(2) glucozo có 5 nhóm OH , thuộc rượu 5 chức
(3) và (4) suy ra gluco có mạch cacbon không phân nhánh. Vậy cấu tạo dạng mạch hở của
glucozơ như sau

H
C
H
C
H
C
H
C
H
C
CHO
OH OH OH OH
H
2
C
OH OH
6 5 4 3 2 1
Viết gọn là CH
2
(OH)(CHOH)

4
CHO
2. Cấu hình của monosaccarit. Đồng phân quang học
a. Cấu hình của andohexozơ
Ta lấy polihidroxiandehyd đơn giản nhất là glixerandehyd hay 2,3-dihidroxipropanal làm ví
dụ điển hình để khảo sát. Phân tử nà có một nguyên tử cacbon bất đối (C*) hay còn gọi là có 1
trung tâm bất đối nên có 2 enantiome hay hai đối quang
127
Cấu hình S : OH > CHO >CH
2
OH > H
128