Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Đại cương về phản ứng hữu cơ - Coggle Diagram
Đại cương về phản ứng hữu cơ
Nhóm định chức hóa học:
là một nguyên tử hay nhóm nguyên tử quyết định tcvl và hóa học của các phân tử hợp chất hữu cơ.
Có khoảng 20 nhóm định chức hóa học thường gặp:
Hợp chất hidrocacbon
hợp chất chứa lk đơn C-Z
Hợp chất chứa nhóm carbonyl
Hợp chất hidrocacbon
Hidrocacbon không thơm: các nhóm định chức ankan, anken, ankin
Hidrocacbon thơm: nhóm định chức benzen
Nhóm định chức chứa lk đơn C-Z
Nhóm định chức chứa nhóm carbonyl
Các nhóm định chức khác
Hiệu ứng điện tử trong hợp chất hữu cơ:
Hiệu ứng cảm (lk σ)
Hiệu ứng cộng hưởng (lk pi)
Hiệu ứng siêu liên hợp ( Lk σ)
Hiệu ứng cảm: Là hiện tượng phân cực hóa của một liên kết cộng hóa trị kiểu σ do sự khác biệt về độ âm điện giữa 2 ntu của liên kết
Hai thuộc tính cơ bản của hiệu ứng cảm
Có tính truyển dọc của liên kết σ
giảm dần khi càng xa tâm gây ra hiệu ứng
Khi nào xuất hiện hiệu ứng cảm ứng? Khi C liên kết với một ntu nto khác
Phân loại hiệu ứng cảm
Hiệu ứng cảm âm (-I, rút điện tử) xảy ra khi:
nguyên tử Y có độ âm điện lớn hơn cacbon
có điện tích hình thức dương
hoặc nguyên tử Y bị phân cực dương
Hiệu ứng cảm dương (+I, đẩy điện tử):
Xảy ra khi nguyên tử Y là các nhóm ankin
Cũng có thể là các kim loại (Li, Mg, Cu)
Hiệu ứng cảm gây ra bởi một số nhóm thế (trong vở)
Nhìn chung, độ mạnh yếu của hiệu ứng cảm biến đổi theo các xu hướng sau:
Hiệu ứng cảm âm (-I): nt mang điện tích dương > nt bị phân cực dương/nt có độ âm điện lớn > liên kết pi hay vòng thơm
Hiệu ứng cảm dương (+I): nt mang điện tích âm> gốc ankyl
Hiệu ứng cộng hưởng
phân loại hiệu ứng cộng hưởng
Nhóm gây ra hiệu ứng cộng hưởng dương (+R) hay hiệu ứng cộng hưởng đẩy điện tử: thường chứa cặp điện tử tự do hoặc liên kết pi
Nhóm gây ra hiệu ứng cộng hưởng âm (-R) ha hiệu ứng cộng hưởng rút điện tử: thường chứa nguyên tử mang điện tích dương hoặc bị phân cực dương hoặc có liên kết pi
Khái niệm: giúp giải tỏa mật độ điện tử của các lk pi khi liên kết pi này nằm kề với:
nt mang điện dương hoặc bị phân cực dương
nt có cặp điện tử tự do
một liên kết pi khác nằm tiếp
cách
--> Giúp cấu trúc phân tử bền hơn
Hiệu ứng siêu liên hợp
Khái niệm: là sự giải tỏa mật độ điện tử của liên kết sigma nhờ vào sự xen phủ bên giữa cặp điện tử trong liên kết sigma (thường là lk Csp3 - H hoặc Csp3 - Csp3) với các orbital kế cận
orbital kế cận có thể là:
orbital p trống không chứa điện tử
liên kết pi
Một liên kết sigma khác
Lực hút của hiệu ứng siêu liên hợp < cảm ứng < cộng hưởng
Hiệu ứng lập thể trong phản ứng hữu cơ
Khái niệm: là tương tác đẩy giữa hai hay nhiều nt hoặc nhóm nt xuất hiện khi chúng tiến đến gần nhau
Chướng ngại lập thể: là sự cản trở một phản ứng hóa học gây ra do kích thước lớn của các nhóm thế
Có thể ảnh hưởng đến cấu trúc không gian của phân tử và trong nhiều trường hợp ảnh hưởng đến TCHH
Các tiểu phân trung gian trong phản ứng
Sự phân cắt liên kết cộng hóa trị: theo 2 kiểu
Phân cắt dị ly: là phân cắt không đồng đều, bị lệch đôi điện tử dùng chung, nt nào có độ âm điện lớn hơn thì sẽ lấy hẳn đôi điện tử (lk cộng hóa trị có cực), sinh ra Carboncation hay Carbanion
Phân cắt đồng ly; là phân cắt đồng đều, xảy ra khi A và B trùng nhau hoặc độ âm điện của A và B chênh lệch rất bé (lk cộng hóa trị không phân cực), sinh ra gốc tự do
Carbocation
Khái niệm: là tiểu phân chứa nt cacbon mang điện dương. Carboncation có hóa trị 3
Các carbocation rất hoạt động, có khuynh hướng phản ứng với những chất giàu điện tử --> là chất thân điện tử (ái điện tử, ái âm, electrophile)
Dãy sắp xếp độ bền của carbocation (trong vở)
Carbanion
Khái niệm: Là tiểu phân chứa nguyên tử cacbon mang điện âm. carbanion có hóa trị 3
Là phân tử giàu điện tử --> là chất thân hạch (ái dương, nucleophile)
Là phân tử giàu điện tử --> độ bền của Carbanion tăng lên khi carbanion mang nhóm thế rút điện tử bằng hiệu ứng cảm hoặc cộng hưởng.
Carbene và Carbenoid
Carbene là một phân tử trung hòa điện chứa carbon hóa trị 2
Hợp chất Carbene đơn giản nhất là Methylene
Carbenoid là những chất không phải là carbene (không phải nt cacbon hóa trị 2) nhưng phản ứng giống như carbene
Carbene cũng là một chất thân điện tử --> Khả năng phản ứng cao
Gốc tự do
Khái niệm: Là những phân tử có chứa một điện tử độc thân
Gốc tự do rất hoạt động do lớp điện tử hóa trị của cacbon chưa thỏa quy tắc bát tử. Bậc càng lớn sẽ càng bền
Phân loại phản ứng hữu cơ
Dựa váo sự biến đổi cấu trúc của các chất trước và sau phản ứng mà chia phản ứng hữu cơ làm 4 loại chính
Phản ứng thế (Substitution reaction) - S
Khái niệm: là phản ứng trong đó một nguyên tử hay nhó nguyên tử này được thay thế bới một nguyên tử hay nhóm nguyên tử khác
Phản ứng đặc trưng của: hợp chất bão hòa như alkane, alkyne halide, hoặc hợp chất chưa bão hòa như hidrocacbon thơm
Nếu tác nhân là một chất nucleophile: xếp vào SN
Nếu tác nhân là một chất electrophile: xếp vào SE
Phản ứng cộng (addition reaction) - A
Là phản ứng kết hợp 2 phân tử tác chất để tạo thành một phân tử sản phẩm
Là phản ứng đặc trưng của hợp chất liên kết pi
Phản ứng tách (elimination reaction) - E
Xảy ra sự mất đi một phân tử để tạo thành phân tử mới có khổi lượng phân tử
nhỏ hơn
, đây là phản ứng ngược lại của phản ứng cộng
Phản ứng đặc trưng của: alkyl halide, các dẫn xuất của carboxylic acid
Phán ứng chuyển vị (rearrangement reaction) - R
Xảy ra sứ sắp xếp lại các liên kết trong phân tử các chất --> tạo ra một đồng phân cấu tạo mới trong khi số liên kết không đổi
Dựa vào bản chất phản ứng chia làm 2 loại
Phản ứng axit bazo
Phản ứng oxi hóa - khử
Dựa vào loại nhóm chức
alkane
alkene
arene
ather
Cơ chế phản ứng hữu cơ
Là tập hợp một chuỗi các bước xảy ra trong 1 phản ứng hóa học để thành sản phẩm
Dựa vào cách đứt liên kết cộng hóa trị trong phân tử các chất ban đầu mà cơ chế phản ứng hữu cơ được phân làm 3 loại chính
Cơ chế phân cực (cơ chế ion) (SN, SE)
Là kết quả của sự tương tác giữa một tiểu phân tử giàu điện tử và một tiểu phân thiếu điện tử
Tiểu phân giàu điện tử được gọi là chất thân hạch, chất thân hạc có thể là phân tử trung hòa điện (NH3, H20) hoặc là ion âm (-OH, Cl-)
Tiểu phân thiếu điện tử được gọi là chất thân điện tử, chất thân điện tử có thể là ion dương (carbocation, H+,..), hoặc nt bị phân cực dương trong phân tử trung hòa điện (alkyle halide, hợp chất carbonyl,..)
Cơ chế gốc tự do (SR)
Là loại cơ chế phản ứng trong đó chất trung gian là gốc tự do
Cơ chế đồng bộ
Là loại cơ chế phản ứng theo đó có sự sắp xếp lại các orbital liên kết trong phân tử các chất
Quá trình cắt đứt và hình thành liên kết diễn ra đồng thời và chỉ xảy ra trong một giai đoạn duy nhất mà không tạo ra chất trung gian.
3 loại phản ứng quan trọng diễn ra theo cơ chế này là
Phản ứng cộng hợp vòng: là phản ứng cộng hợp giữa 2 phân tử để tạo thành 1 phân tử mới có cấu trúc mạch vòng. Phản ứng điển hình là Diels - Alders
Phản ứng chuyển vị sigma: là phản ứng trong đó có sự chuyển vị (sắp xếp lại) liên kết sigma trong phân tử để tạo ra phân tử sản phẩm. vd: phản ứng chuyển vị claisen
Phản ứng vòng hóa: Là phản ứng trong đó có sự tái sắp xếp hệ thống điện tử để hình thành cấu trúc mạch vòng từ các polyene
