TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN * PHÂN TÍCH HỮU CƠ (Giáo trình lưu hành nội bộ, dành cho SV hệ Đại học) Biên soạn: ThS Trần Đức Sỹ MỤC LỤC CHƯƠNG 1: THUỐC THỬ HỮU CƠ 1.1 Phân loại thuốc thử hữu 1.1.1 Sự bất hợp lý cách phân loại hóa hữu 1.1.2 Phân loại theo phản ứng phân tích mà thuốc thử tham gia 1 1.1.3 Phân loại theo Yoe; Feigl, Welcher 1.2 Nhóm chức phân tích, nhóm hoạt tính phân tích 1.2.1 Nhóm chức phân tích 1.2.2 Nhóm hoạt tính phân tích 1.3 Những luận điểm lý thuyết chế phản ứng thuốc thử hữu ion vô 1.3.1 Hiệu ứng trọng lượng 8 1.3.2 Hiệu ứng màu 1.3.3 Hiệu ứng không gian 13 1.3.4 Liên kết Hidro CHƯƠNG 2: TÁCH, CHIẾT, TINH CHẾ HỢP CHẤT HỮU CƠ 2.1 Cân phân bố chất tan hai dung môi không trộn lẫn 16 17 17 2.1.1 Sự phân bố chất tan nước dung môi không trộn lẫn với nước 17 2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết 2.2 Phương pháp chiết 2.2.1 Chiết hệ rắn – lỏng 20 23 23 2.2.2 Chiết hệ lỏng – lỏng 26 2.3 Phương pháp chưng cất 2.3.1 Chưng cất thường 2.3.2 Chưng cất phân đoạn 2.3.3 Chưng cất lôi nước 30 31 31 31 CHƯƠNG 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC PHÂN TỬ, CẤU TRÚC HỢP CHẤT HỮU CƠ 33 3.1 Phương pháp lập công thức phân tử hợp chất hữu 33 3.1.1 Phương pháp khối lượng 33 3.1.2 Phương pháp thể tích 37 3.1.3 Một số phương pháp biện luận 40 3.2 Xác định cấu trúc HCHC với chế phản ứng Nucleophin 40 3.2.1 Cơ chế SN1 3.2.2 Cơ chế SN2 40 43 3.2.3 Cơ chế SNi 3.3 Xác định cấu trúc HCHC với chế phản ứng tách 3.3.1 Cơ chế E1 46 47 47 3.3.2 Cơ chế E2 47 3.3.3 Cơ chế E1cb 50 3.3.4 Cơ chế Ei 3.4 Xác định cấu trúc HCHC với chế phản ứng cộng 50 51 3.4.1 Cơ chế AR 51 3.4.2 Cơ chế AE 3.4.3 Cơ chế AN 52 57 CHƯƠNG THUỐC THỬ HỮU CƠ 1.1 Phân loại thuốc thử hữu 1.1.1 Sự bất hợp lý phân loại hóa hữu Người ta phân loại thuốc thử hữu theo nguyên tắc đơn giản, nguyên tắc phân loại hoá hữu (theo nhóm chức) Sự phân loại thuận lợi nghiên cứu hợp chất đơn giản nghiên cứu hợp chất phức tạp tỏ khơng đáp ứng u cầu chứa nhiều mâu thuẫn Theo phân loại acid phenol carboxylic nhóm dihydroxybenzene thuộc nhóm khác So sánh m– o– hydroxybenzoic acid với m– o–dihydroxybenzene người ta thấy m– hydroxybenzoic acid m–dihydroxybenzene (Resocsin) có tính chất phân tích giống với o–hydroxybenzoic acid (salicylic acid) o–dihydroxybenzene (Pyrocatechin) Trong đặc tính phân tích salixilic acid Pyrocatesin lại gần Sự đồng tính chất phân tích trường hợp khơng phải phân tử có nhóm chức mà Pyrocatesin salicylic acid có khả tạo nội phức lớn (nhờ nhóm tạo phức nhóm tạo muối vị trí ortho nhau) 1.1.2 Phân loại theo phản ứng phân tích mà thuốc thử tham gia Theo phân loại này, thuốc thử hữu chia thành nhóm 1) Những chất tạo phức màu 2) Những chất tạo muối 3) Những chất có khả tạo hợp chất cộng hợp tan có màu đặc trưng 4) Những chất thị 5) Những chất màu tạo phức hấp thụ (sơn) 6) Những thuốc thử gây nên tổng hợp hữu phản ứng, ứng dụng vào phân tích 7) Những thuốc thử có khả tạo phức vòng với ion kim loại (vòng theo thành liên kết hoá trị, liên kết phối tử hỗn hợp hai loại này) 8) Những chất oxy hoá 9) Những chất khử Hệ thống phân loại mang nhiều mâu thuẫn nội tại: 1- Một chất có nhóm phân loại khác Ví dụ: Alizarin nhóm nhóm Dipyridin nhóm nhóm 2- Tác dụng thuốc thử nhóm với ion vơ vơ lại có đặc tính khác ngun tắc 3- Sự tách riêng nhóm chất oxy hố chất khử khơng hợp lý chất tuỳ thuộc điều kiện phản ứng, đóng vai trò chất khử hay chất oxy hố 1.1.3 Phân loại theo Yoe, Feigl, Welcher a) Phân loại theo Yoe Yoe chia thuốc thử hữu thành 11 nhóm lớn (theo mục đích sử dụng) nhóm lớn lại chia thành nhiều nhóm nhỏ (theo cách phân loại nhóm hữu cơ) Vi dụ: Nhóm lớn thứ dung mơi chất lỏng rửa bao gồm nhiều nhóm nhỏ: hydrocarbon, rượu, ester, ether, aldehydeketone… Cách phân loại thuận tiện cho việc chọn thuốc thử mang khuyết điểm cách phân loại kể Ví dụ: Pyrogallol, p–nitrobenzene–azo–resocsin, 8–oxyquinoline nhóm chế tác dụng hợp chất với ion vơ lại khác b) Phân loại theo Feigl Feigl chia thuốc thử thành nhóm 1) Những thuốc thử tạo muối 2) Những thuốc thử tạo muối phức 3) Những thuốc thử tạo muối nội phức 4) Những thuốc thử tạo muối hợp chất hấp thụ 5) Những thuốc thử dùng phản ứng tổng hợp phân huỷ hữu 6) Những thuốc thử hệ oxy hoá khử hữu 7) Những thuốc thử tham gia phản ứng với ion vô dạng chuyển vi nội phân 8) Những thuốc thử tham gia vào phản ứng xúc tác Mặc dù chưa thật hoàn hảo cách phân loại có ưu điểm dựa chế phản ứng chất sau để phân loại Những thuốc thử xếp nhóm khơng phải cơng thức giống mà tính phản ứng mà tham gia giống c) Phân loại theo Welcher Welcher cho thuốc thử hữu có giá trị phân tích thuốc thử tạo phức vòng với ion phân loại Căn vào số ion hydro bị ion kim loại thay phân tử thuốc thử trung hòa để tạo thành vòng càng, Welcher chia thuốc thử hữu thành loại: Loại 1: Loại ion hydro bị thay Tham gia vào phản ứng phối trí loại ion kim loại anion thuốc thử điện tích bậc phối trí điện tích phức điện tích ion kim loại trừ đơn vị Nếu số phối trí nguyên tử kim loại thuốc thử điện tích ion kim loại phức tạo thành phức trung hòa thừơng khơng tan nước Ví dụ: α–benzoinxim có hai ion H+ bị thay thế, tạo với Cu2+ hợp chất phối trí có thành phần 1:1 Nếu số phối trí nguyên tử kim loại thuốc thử vượt điện tích ion kim loại phức anion thường tan nước hình thành Có thể lấy phức tan Oxalate (Fe(C2O4)3), Citrate (CaC3H4OH(COO)3), tactrate (Fe(C4H4Oc)+) làm ví dụ Người ta thường sử dụng phức để ngăn cản kết tủa hydroxide môi trường kiềm Loại 2: Loại ion hydro bị thay Phản ứng phối trí xảy ion kim loại anion thuốc thử điện tích mức phối trí điện tích tổng cộng phức kim loại điện tích ion kim loại trừ đơn vị Nếu số phối trí nguyên tử kim loại thuốc thử hai lần lớn điện tích kim loại hợp chất trung hồ khơng tan nước tạo thành đa số trường hợp, chiết sản phẩm phản ứng dung môi hữu Cần nhấn mạnh rằng, phối trí thường dừng lại mức tạo phức trung hoà trường hợp vị trí chưa sử dụng hết Điều giải thích sau: phối trí đòi hỏi thuốc thử phải phân ly, phải hồ tan sản phẩm không tan Phần lớn thuốc thử hữu biểu lộ tính acid yếu phân ly không thuận mặt lượng Ví dụ: 8–oxyquinoline (HX) tác dụng với Mg2+ tạo sản phẩm dihydrat Mg(H2O)62+ + HX = MgX2 2H2O + 2H++ 4H2O Số phối trí Mg2+ điện tích trưởng thành trung hồ sau hai phân tử thuốc thử tác dụng với ion magie Còn Al3+ tạo 8–oxyquinolat khơng ngấm nước số phối trí lần lớn điện tích Phần lớn thuốc thử hữu có ứng dụng rộng rãi phân tích điều thuộc loại này: α–nitroso, α–naphtol, dimethylglyoxim, dithizone, v.v… Loại 3: Loại ion hydro không bị thay Ở phản ứng phối trí xảy thay phân tử nước phân tử thuốc thử trung hồ Do sản phẩm phản ứng cation có điện tích điện tích cation kim loại ban đầu Mặc dù sản phẩm phản ứng thừơng tan nước đơi chiết dung mơi hữu nhờ cation hữu khối lượng lớn anion thích hợp Ví dụ: Có thể chiết phức Cu Fe với dẫn xuất 1, 10-phenanthroline rượu cao phân tử Những thuốc thử tạo số chelate lớn với đơn phân tử thuốc thử (ví dụ ethylenediaminetetracetic acid thuốc thử nói chung) không tạo chelate không thuộc vào ba loại hợp chất kể 1.2 Nhóm chức phân tích, nhóm hoạt tính phân tích 1.2.1 Nhóm chức phân tích Nhóm chức ngun tử hay nhóm ngun tử có tính chất đặc trưng cho thuốc thử hữu Nếu xét hợp chất hữu bất kỳ, có nguyên tử định định đến tính chất như: độ tan, màu sắc, phản ứng hóa học, nhiệt độ sơi, nhiệt độ nóng chảy, trạng thái,… Những nguyên tử hay nhóm nguyên tử gọi nhóm chức Muốn hợp chất hữu thành thuốc thử hữu thì: - Khả tạo phức: có nhóm chức tạo phức - Khả tan: có nhóm chức tan (hay có nhóm tạo muối) - Khả có màu: có nhóm chức tạo màu, xếp lại phối tử (ligand) Nên có hấp thụ ánh sáng khác Có loại thuốc thử hữu mà nhóm chức vừa tạo phức, vừa tạo muối có nhóm tạo phức tạo muối riêng Một số phức mà ion kim loại phân bố lại trường phối tử thuốc thử hữu tạo màu khác với thuốc thử hữu Khi thuốc thử hữu tạo nên phức bền khơng màu dùng thuốc thử để che ion cản trở với ion cần xác định Điều kiện để tạo phức thuốc thử hữu phải có nhóm chức phải nằm vị trí khơng gian thuận lợi Nhóm chức có loại: * Nhóm tạo muối: thay H nhóm chức ion kim loại, nhóm tạo muối làm tăng khả hòa tan vào nước Cacboxyl: -COOH C Sunfohidril : Arxono: AsO3H2 C C Photphono: N C PO3H2 SeH C Selenol: Ocxym: SH OH Hydroxyl: -OH * Nhóm tạo phức: có khả tạo liên kết tạo phức hay liên kết phối trí: - Nhóm amin: =N-, -NH-, -NH2 - Nhóm nitrozo: -NO C O - Nhóm cacbonyl: C S - Thion: C Se - Selenol: … * Vừa có nhóm tạo phức, vừa có nhóm tạo muối Các ví dụ: - Nhóm chức –COOH vừa có nhóm tạo muối –OH, vừa có nhóm tạo phức CO O Men+ C O (nhóm cacbonyl): S R N n Men+ C S R n Vừa có nhóm tạo phức, vừa có nhóm tạo muối Phức ion kim loại với thuốc thử có số bền phụ thuộc vào: -Thuốc thử - Ion kim loại => môi trường tạo phức tối ưu phải phụ thuộc vào thuốc thử ion kim loại Các ví dụ: - Isoxanthoptein-6-cacboxylic axit O C O Men+ O + O Men+ O COOH n O Phức tồn O + Men+ O O COOH HO C O O Men+ n Phức không tồn - Anilid thioglycolic axit C6H5 NH C CH2 O S Men+ n Phức có n vòng cạnh bền - Pyragalol có khả tạo phức với ion kim loại: OH OH OH - 8-amino-1-naptalensunfonic axit: Khơng có khả tạo phức với ion kim loại Vì khơng thể tạo vòng nhóm -NH2 với nhóm -SO3H Chất dùng làm thị axit, bazơ NH2 SO3H O O O O Chất khơng có khả tạo phức với ion kim loại khơng có nhóm tạo muối -Nhưng với phenaltrolin, đipyriđin (nhóm chức amin) khơng cần nhóm tạo muối tạo phức cặp electron tự N linh động cặp electron tự oxi N N Men+ n 1.2.2 Nhóm hoạt tính phân tích Trên đây, nói nhóm chức phân tích nhóm ngun tử đặc trưng gây nên khả phản ứng thuốc thử với ion vô tất chất hữu 10 3.3 Xác định cấu trúc HCHC với chế phản ứng tách 3.3.1 Cơ chế E1 Phản ứng tách theo E1 qua giai đoạn: Chậm Nhanh Dung môi - Về phương diện hóa lập thể, phản ứng tách theo E1 khơng đặc trưng pư E2 cacbocation trung gian sinh có cấu trúc phẳng, gđoạn 2, nguyên tử H bị tách vị trí syn vị trí anti Tuy nhiên, proton khơng phải tự tách mà tương tác với bazơ, thường với dung mơi Do giai đoạn nhóm bị tách X chưa kịp rời xa nguyên tử C mang điện dương mà xảy tách proton tách theo kiểu anti chiếm ưu 3.3.2 Cơ chế tách E2 - Trong chế E2, trình đồng bộ, tác nhân cơng đồng thời với nhóm tách tạo nên trạng thái chuyển lưỡng phân tử 50 - Tác nhân cơng anion hay phân tử trung hòa cặp e chưa liên kết - Phản ứng tách E2 đặc thù phương diện lập thể Trong phản ứng này, nguyên tử nhóm nguyên tử bị tách có khả xếp: anti-đồng phẳng syn đồng phẳn, theo ta có kiểu tách anti tách syn a> Tách anti hợp chất mạch hở Quy tắc Ingold : “Sự tách lưỡng phân tử tiến hành dễ dàng trung tâm tham gia phản ứng cấu dạng xen kẽ nằm mp nhóm tách vị trí anti với nhau” - Ví dụ1: phản ứng tách HBr từ meso-1,2-dibrom-1,2-diphenyletan cho ta cis-2bromstillben cặp đồng phân D,L cho trans-2-bromstillben: 51 b> Tách anti hợp chất mạch vòng - Ảnh hưởng cấu hình cấu dạng đến pư tách loại đặc biệt quan trọng hợp chất vòng no Quy tắc Barton: “Phản ứng tách lưỡng phân tử hệ vòng no diễn thuận lợi nhóm bị tách chiếm vị trí trans-diaxial (a,a) Hai nhóm chiếm vị trí trans-diequatorial (e,e) khơng thể vào phản ứng tách Hai nhóm vị trí cis (a,e e,a) vào phản ứng tách chậm khơng pư” Ví dụ 4: xét phản ứng tách HCl menthyl clorua neomenthylclorua: 52 c> Ảnh hưởng yếu tố khác đến hướng tách - Ngoài yếu tố cấu dạng yếu tố khác như: nhóm ra, bazơ dung môi ảnh hưởng đến hóa lập thể phản ứng tách E2 - Bazơ (tác nhân Nu): bazơ có dạng tồn dạng tự (RO-) dạng cặp ion (RO- M+) + Nếu nhóm tách khơng mang điện dạng bazơ cặp ion ưu tiên cho tách syn, dạng bazơ ion tự ưu tiên cho tách anti + Nếu nhóm tách mang điện (+) hiệu ứng ngược lại Bazơ dạng cặp ion làm tăng khả tách anti, bazơ dạng ion tự làm tăng khả tách syn 3.3.3 Cơ chế E1cb - Phản ứng qua giai đoạn H tách trước tạo nên cacbanion, sau đến X tách 3.3.4 Cơ chế Ei (đọc thêm) 53 3.4 Xác định cấu trúc HCHC với chế phản ứng cộng 3.4.1 Cơ chế AR Chất phản ứng Tác nhân phản ứng Điều kiện phản ứng Xúc tác *Xúc tác tác nhân tạo gốc tự oxi, Hợp chất có Tác nhân: XY * Nhiệt độ cao, ánh sáng peoxit liên kết bội Cl2, HBr, * Dung môi không phân cực C=C HSCH3, * Thực phản ứng tướng khí Cơ chế cộng AR trái với quy tắc cộng Maccôpnhicôp Nên sản phẩm phản ứng A R khác với sản phẩm phản ứng AE, hai phản ứng diễn theo hướng tạo sản phẩm trung gian tương đối bền Cơ chế gốc chế dây chuyền Cơ chế: Ba giai đoạn + Giai đoạn 1: Khơi mào: Tạo gốc tự hoạt động + Giai đoạn 2: Phát triển mạch + Giai đoạn 3: Tắt mạch 54 Ảnh hưởng chất phản ứng Phản ứng AR diễn theo hướng tạo thành gốc tự trung gian tương đối bền Ảnh hưởng tác nhân Tác nhân ( gốc tự X ) cơng vào vị trí thuận lợi mật độ e - Nếu X có tính e- Cl, Br, CF, ta xếp khả phản ứng anken theo thứ tự giảm với CF3 sau: Me2C = CHMe > (E) - MeCH = CHMe > MeCH = CH2 > CH2 = CH2 > CF2 = CF2 (1) Nếu X có tính nucleophin trật tự khả phản ứng ngược lại Ví dụ X = CH3 chiều (1) ngược lại Lập thể phản ứng Ưu tiên cộng theo kiểu trans (Ví dụ: phản ứng cộng HBr vào xycloanken) 3.4.2 Cơ chế AE a Phản ứng AE anken Phản ứng cộng AE qua giai đoạn chính: + Giai đoạn 1: tác nhân electrophin công vào anken tạo ion dương + Giai đoạn 2: ion dương tương tác với ion âm để tạo sản phẩm - Nếu anken ban đầu có cấu hình cis, thực phản ứng cộng halogen sản phẩm thu có cấu hình threo, ta biến thể raxemic - Nếu anken ban đầu có cấu hình trans , thực phản ứng cộng halogen sản phẩm thu có cấu hình erythro, R1 trùng với R2 ta thu đồng phân meso * Đối với đồng phân cis: 55 Br H + C H H C C R1 Br-Br R2 § ång ph©n cis H R1 H C R1  -Br- C Br + Br R2 - Br C R1 + H C H C + C Br ion bromoni II R2 R2 Br Br H H Br R2 R1 H H C Br C R2 Br Br Br H H C + C C + C Br ion bromoni II H R1 H R1 R1 +Br- ion bromoni I C C R2 ion bromoni I H R1 +Br- R2 H phøc H H C R2 H C + R1 C Br R2 Cuối sản phẩm thu gồm chất có dạng threo I threo II-là đối quang chiếm hàm lượng nên tạo thành biến thể raxemic 56 Br Br H H H C R1 H R1 R2 Br C C + C R2 Br Threo II (50%) Threo I (50%) Br Br H R2 H H R1 R1 R2 H Br threo (CT phèi c¶nh) Br Br Br H R2 H R1 H R1 H R2 Br Br threo (CT Newman) R2 R2 Br H H Br H Br Br H R1 R1 threo (CT Fis¬) * Đối với đồng phân trans: Br H + C H C R1 R2 C Br-Br H Đ ồng phân trans R1 R2 H C R1  - -Br C + Br Br Br C R1 + C R2 H C C + C R2 H Br ion bromoni IV Br Br C R1 Br R2 H H C C R1 H R1 R2 H 57 C R2 H Br Br H Br C + Br +Br- + R2 C H Br ion bromoni IV R1 H C H ion bromoni III H R1 +Br- H ion bromoni III H - phøc H R2 C C + R1 C Br R2 H Cuối sản phẩm thu gồm chất dạng erythro I erythro II- cặp đối quang với hàm lượng nên tạo thành biến thể raxemic Khi R  R2 sản phẩm đồng phân meso Br Br H R2 C C R1 H C + H Br R1 Erythro I R2 C H Br Erythro II Br Br R2 H H H R1 Br erythro (CT phèi c¶nh) R1 Br Br Br R2 H H H R1 R2 Br R1 H Br threo (CT Newman) R2 R2 H Br H Br R1 H R2 Br H Br erythro (CT Fis¬) H R1 b Phản ứng cộng AE đien liên hợp Trong phân tử bốn nguyên tử cacbon lai hoá sp2 thuộc mặt phẳng Mỗi nguyên tử có AO chứa electron độc thân hình thành liên kết  Do vậy, phân tử có MO chung cho toàn hệ Hệ gọi hệ liên hợp Nhờ xen phủ hai AOp gần (sau tạo thành liên kết  riêng rẽ) mà lượng liên kết hệ hai nối đôi liên hợp giảm từ 13-17 kJ/mol so với nối đôi biệt lập Năng lượng gọi lượng liên hợp hay lượng bền vững hoá 58 Cũng có liên hợp, độ dài liên kết đơn ngắn lại, liên kết đơi có dài so với liên kết đơn, đơi biệt lập: Thí dụ: 1,37 A0 1,48A0 1,37 A0 CH2 C H C H CH2 Trong phân tử, 10 nguyên tử (4Csp2 nguyên tử liên kết với nó) nằm mặt phẳng; góc hố trị xấp xỉ 1200 Về cấu dạng, buta-1,3- đien tồn hai dạng S - trans S - cis theo cõn động: H 2C H CH C C C H H C H 2C S-cis- buta-1,3- đien CH2 H S- trans- buta-1,3- dien Cấu dạng S - trans bền cấu dạng S - cis Sự chênh lệch lượng khoảng 21 kJ/mol nên chúng chuyển hố sang dễ dàng Do phân tử có liên kết  nên đien liên hợp nên tuỳ điều kiện phản ứng, đien liên hợp cộng theo tỉ lệ 1:1 1:2 Cộng 1:2 tạo sản phẩm hợp chất no Cộng 1:1 liên kết đôi cộng hợp vào vị trí 1,2 1,4 Ví dụ: Cộng halogen hidro halogenua vào ankađien liên hợp Sản phẩm phản ứng cộng tỉ lệ 1:1 phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ Chẳng hạn: thap, 1, t  CH2= CH - CHBr- CH2Br CH2= CH - CH= CH2 + Br2 cao , 1, t  CH2Br- CH = CH- CH2Br 80 C   CH3 - CHBr - CH= CH2 ( chính) CH2= CH - CH= CH2 + HBr 40 C CH3- CH = CH- CH2Br (chính) Nếu đun nóng có vết axit sản phẩm cộng -1,2 tới nhiệt độ 400C chuyển hố cân với sản phẩm cộng -1,4: 59 H+, 400 C CH3 - CH- CH = CH2 CH3 - CH = CH- CH2 Br Br Hướng phản ứng đú giải thích chế phản ứng sơ đồ đõy Nhiệt độ thấp sản phẩm cộng -1,2 chiếm ưu cacbocation bậc hai bền hay lượng hoạt hoá tạo sản phẩm nhỏ Nhiệt độ cao, sản phẩm cộng -1,4 nhiều độ bền nhiệt động cao sản phẩm cộng-1,2 CH = CH - CH = CH + H + H2 H C C H H C 400 CH3 - CH = CH- CH2 Br CH2 -800 CH3 - CH- CH = CH2 Br 3.4.3 Cơ chế AN a Phản ứng cộng AN anken Phản ứng xảy cơng Nu- vào cacbon để hình thành cacbanion Nu- + C=C → Nu C C → Nu-C-C Cacbanion ổn định nhiều cách khác Thông thường kết hợp với proton từ mơi trường để hình thành sản phẩm cộng, kết hợp với olefin tạo thành polime theo chế trùng hợp anion, có xúc tác kim loại kiềm, Ví dụ: CH3O- + CH2=CHCN → CH3OCH2CH2CN Na+NH2- + CH2=CHX → H2NCH2CHX-CH2CHX-Na+ Nói chung mật độ electron liên kết đơi lớn nên anken đơn giản không phản ứng cộng nucleophin, có anken có nhóm có hiệu ứng –I –C mạnh tham gia phản ứng AN Về mặt lập thể, phản ứng AN vào anken chưa nghiên cứu đầy đủ đa số trường hợp phản ứng cộng cis b Phản ứng cộng AN ankin Ankin có hoạt tính với nucleophin cao anken qua trạng thái vinyl cacbanion Nu- + C≡C → Nu-C=C Vinyl cacbanion ổn định nhờ độ âm điện C lai hóa sp2 lớn cacbon lai hóa sp3 trường hợp anken Ankin dễ dàng tác dụng với tác nhân nucleophin khơng cần có nhóm làm phân cực hóa liên kết ba Ví dụ: CH≡CH + ROH → ROCH=CH2 60 Khả phản ứng AN liên kết ba cao liên kết đôi nên hợp chất enin, tác nhân Nu có khả cộng chọn lọc vào liên kết ba Ví dụ: CH≡C-C=CH2 + ROH → RO-CH=CH-CH=CH2 c Phản ứng cộng AN vào liên kết C=O Phản ứng cộng nucleophin vào liên kết đơi C=O khơng có tính chất đặt biệt mặt lập thể, dù cộng theo kiểu cis hay trans cuối hình thành sản phẩm quay tự xung quanh liên kết đơn C-O: Như phản ứng cộng tạo sản phẩm có nguyên tử cacbon bất đối (từ ngun tử cacbon nhóm cacbonyl ) hỗn hợp raxemic Song , phân tử có sẳn nguyên tử cacbon bất đối liên kết với nhóm cacbonyl phản ứng cộng tạo hai đồng phân quang học không đối quang ( đồng phân đia ), có đồng phân ưu tiên hình thành Việc tiên đốn cấu hình sản phẩm dựa vào quy tắc Cram  QUY TẮC CRAM Nội dung quy tắc Cram gồm hai điểm sau: Họp chất cacbonyl phản ứng cấu dạng có nguyên tử oxi C=O nằm hai nhóm tích nhỏ (RN RTB ) nguyên tử cacbon bất đối bên cạnh nhóm R hay H nhóm C=O nằm vị trí che khuất với nhóm tích lớn (RL ) ngun tử cacbon bất đối Nói cách khác phản ứng, nhóm C=O chiếm vị trí khơng gian thuận lợi Sản phẩm ưu tiên hình thành sản phẩm tác nhân nucleophin công vào phía bị án ngữ khơng gian, tức phía nhóm RL RN 61 Ví dụ: 3-Phenylbutan-2-on tác dụng với C6H5MgBr sau thủy phân tiếp cho 83% sản phẩm theo quy tắc Cram 17% sản phẩm trái quy tắc Tỉ lệ sản phẩm theo quy tắc Cram ( A hay dạng erythro ) trái quy tắc Cram ( B hay dạng threo ) phụ thuộc vào kích thước khơng gian tác nhân nucleophin Khi kích thước khơng gian tác nhân tăng tỷ lệ A/B ( hay erythro/threo) tăng: Chú ý cấu dạng tham gia phản ứng xeton cấu dạng bền Thực tế cấu dạng bền vững chúng cấu dạng có oxi C=O nằm vị trí che khuất Song theo quy tắc Cutin- Hammet cấu dạng trạng thái khơng có ý nghĩa định việc xác định thành phần sản phẩm phản ứng Trong trường hợp xuất phát từ cấu dạng bền (I) lại hình thành trạng thái chuyển tiếp (II) bị cản trở khơng gian nhóm OMgBrR ’ cách xa nhóm RL : (I) (II) Trạng thái chuyển tiếp (II) hình thành trước có cơng tác nhân nucleophin R’MgX giữ vai trò axit Liuyt, có khả công nguyên tử oxi C=O 62 Ngồi mơ hình phản ứng trên, Cram đề nghị mơ hình khác cho xeton có nhóm hydroxyl amin nguyên tử cacbon bất đối Trong trường hợp này, trước hết hợp chất kim tạo liên kết phối trí với hai nhóm chứa C=O OH ( NH2 ) Sau tác nhân nucleophin công nguyên tử cacbon (của C=O ) từ phía hai nhóm có kích thước khơng gian lớn nhỏ Nếu nhóm OH nhóm NH2 có kích thước coi trung bình hai mơ hình phản ứng cho kết nhau, chúng có kích thước coi nhỏ dùng mơ hình thứ dẫn đến kết luận khơng Ví dụ phản ứng hình thành chủ yếu dạng meso, khơng phải dang threo: Threo Cần lưu ý quy tắc Cram dùng cho phản ứng xeton với họp chất kim hidrua kim loại andehyt với hợp chất kim để tạo ancol 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO Từ Văn Mạc, Nguyễn Trọng Biểu; (2000), Thuốc thử hữu cơ, NXBKHKT Nguyễn Cương - Nguyễn Mạnh Dung; (2005), Phương pháp dạy học Hoá học, tập 1, NXB ĐHSP Nguyễn Tinh Dung; (2005), Hố học phân tích phần 1: Cân ion dung dịch, NXB ĐHSP Hà Nội Nguyễn Tinh Dung, Đào Thị Phương Diệp; (2005), Hố học phân tích: Câu hỏi tập cân ion dung dịch, NXB ĐHSP Hà Nội Phan Tống Sơn, Trần Quốc Sơn, Đặng Như Tại; (1990), Cơ sở Hoá học Hữu cơ, Tập 1, 2, NXB ĐH&THCN Lâm Ngọc Thụ; (2000), Thuốc thử hữu cơ, NXB Hà Nội 64 ... THUỐC THỬ HỮU CƠ 1.1 Phân loại thuốc thử hữu 1.1.1 Sự bất hợp lý phân loại hóa hữu Người ta phân loại thuốc thử hữu theo nguyên tắc đơn giản, nguyên tắc phân loại hố hữu (theo nhóm chức) Sự phân loại... LỤC CHƯƠNG 1: THUỐC THỬ HỮU CƠ 1.1 Phân loại thuốc thử hữu 1.1.1 Sự bất hợp lý cách phân loại hóa hữu 1.1.2 Phân loại theo phản ứng phân tích mà thuốc thử tham gia 1 1.1.3 Phân loại theo Yoe; Feigl,... Welcher 1.2 Nhóm chức phân tích, nhóm hoạt tính phân tích 1.2.1 Nhóm chức phân tích 1.2.2 Nhóm hoạt tính phân tích 1.3 Những luận điểm lý thuyết chế phản ứng thuốc thử hữu ion vô 1.3.1 Hiệu ứng