Bài giảng Hóa học hữu cơ: Chương 3 - TS. Phan Thanh Sơn Nam

Bài giảng hóa học hữu cơ chương 3 do tiến sĩ Phan Thanh Sơn Nam biên soạn trình bày về cơ chế phản ứng của hợp chất hữu cơ. Nội dung chính của chương này đề cập đến phản ứng thế ái nhân ở nguyên tử carbon no, tiếp theo là phản ứng tách loại, phản ứng cộng hợp và phản ứng thế ái điện tử vào nhân thơm. Cụ thể hơn là trình bày về khái niệm, đặc điểm và phân loại của các phản ứng của hợp chất hữu cơ. Mục đích của chương này là cung cấp cho người đọc những kiến thức cơ bản về cơ chế phản ứng của hợp chất hữu cơ nhằm giúp việc học tập và tìm hiểu về vấn để trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa học hữu cơ: Chương 3 - TS. Phan Thanh Sơn NamHóa Học Hữu Cơ TS Phan Thanh Sơn Nam Bộ môn Kỹ Thuật Hữu Cơ Khoa Kỹ Thuật Hóa Học Trường Đại Học Bách Khoa TP. HCM Điện thoại: 8647256 ext. 5681 Email: ptsnam@hcmut.edu.vn http://hhud.tvu.edu.vn 1 Chương 3: CƠ CHẾ PHẢN ỨNG CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠI. Phản ứng thế ái nhân ở nguyên tử carbon noI.1. Khái niệm chung• Phản ứng thế: 1 nguyên tử hay nhóm nguyên tử của chất ban đầu bị thay thế bởi 1 nguyên tử hay nhóm nguyên tử khác CH3-CH2-Cl + OH- CH3-CH2-OH + Cl-• Tác nhân ái nhân: các tác nhân mang điện tích âm (hay phân tử trung hòa chứa cặp điện tử tự do) tấn công vào trung tâm tích điện + http://hhud.tvu.edu.vn 2 Phản ứng thế ái nhân (SN) y- + R-X R-y + X-y-: RO-, OH-, RCOO-, NH3, NH2R, H2O, ROH… R: gốc hydrocarbon X: Cl, Br, OH, OR, OSO2R… Ví dụ: CH3-CH2-Cl + OH- CH3-CH2-OH + Cl-CH3-CH2-Br + CH3O- CH3-CH2-O-CH3 + Br- CH3-CH2-Br + NH3 CH3-CH2-NH2 + HBr http://hhud.tvu.edu.vn 3I.2. Phản ứng thế ái nhân lưỡng phân tử (SN2)• Lưỡng phân tử: ở giai đoạn chậm, có sự tham gia của 2 tiểu phân a.Cơ chế: chaäm nhanh-y + R-X [yδ-... R ... Xδ-] R-y + X- traïng thaùi chuyeån tieáp • Liên kết giữa C & y hình thành đồng thời với sự yếu đi & đứt của C & X 2 tiểu phân tham gia vào giai đoạn chậm • Nếu y- không dư nhiều: r = k[y-].[R-X] phản ứng 4 bậc 2 http://hhud.tvu.edu.vnGiản đồ năng lượng: http://hhud.tvu.edu.vn 5• R-OH: phản ứng thế chỉ xảy ra trong môi trường acid vì C-O bền • Dẫn xuất của carbon bậc 1 chỉ cho SN2SN2: carbon bậc 1 (chỉ cho SN2) > carbon bậc 2 > carbon bậc 3 (chỉ cho SN1) SN2: CH3-CH2-Cl + OH- CH3-CH2-OH + Cl- http://hhud.tvu.edu.vn 6 b. Tính lập thể của SN2Phân tử có chứa C*: sẽ có sự thay đổi cấu hình (R S & ngược lại) (nghịch đảo Walden) R1 R1 R1 chaäm nhanh y- + H C* X y C* X y C* H R2 R2 H R2 (R)- (S)-y- tấn công ngược hướng so với X sản phẩm có cấu hình ngược với tác chất 7 http://hhud.tvu.edu.vn I.3. Phản ứng thế ái nhân đơn phân tử (SN1)Đơn phân tử: ở giai đoạn chậm chỉ có sự tham gia của 1 tiểu phân a. Cơ chế chaäm R-X R+ + X- R+ + y - nhanh R-y • Ở giai đoạn chậm: y- không tham gia • SN1 thường có bậc 1 r = k[R-X] http://hhud.tvu.edu.vn 8Giản đồ năng lượng: http://hhud.tvu.edu.vn 9 Dẫn xuất của carbon bậc 3 chỉ cho SN1 SN1: carbon bậc 3 (chỉ cho SN1) > carbon bậc 2 > carbon bậc 1 (chỉ cho SN2) Ví dụ SN1: CH3 CH3H3C C Br + OH- H3C C OH + Br- CH3 CH3 http://hhud.tvu.edu.vn 10 Tính lập thể của SN1 R1 y C* R2 R1 R3 h R1 an chaäm nh R2 C* X C* -X- nh an R3 R2 R3 R1 h R2 C* y ...