Bài giảng Hóa hữu cơ: Chương 9 - Các hợp chất dị vòng

Bài giảng "Hóa hữu cơ: Chương 9 - Các hợp chất dị vòng" được biên soạn với các nội dung chính sau: Định nghĩa, phân loại các hợp chất dị vòng; Tính chất hóa học của Pyrol; Phản ứng thế electrophyl; Phản ứng thế nucleophin; Phản ứng oxi hóa. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết bài giảng tại đây!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa hữu cơ: Chương 9 - Các hợp chất dị vòngChương 9 CÁC HỢP CHẤT DỊ VÒNG 9.1 Định nghĩa, phân loại9.1.1 Định nghĩa:• Hợp chất dị vòng là những hợp chất mạch vòng, trong vòng đó, ngoài cacbon ra còn có nguyên tử của các nguyên tố khác như O, N, S… thường được gọi là dị nguyên tử hay dị tử. N N N H H O H9.1.2 Phân loại: 3-Pirolin Pirolidin THF Piperidin• Theo số lượng N dị nguyên tử H O S N• Theo kích thước vòng• Các dị vòng có thể ở dạng đơn vòng hay 9.2 Pyrol• 9.2.1 Tính chất hóa họcTính thơm• Cấu trúc: các hợp chất dị vòng furan, thiophen và pirol có cấu trúc vòng 5 cạnh phẳng, tất cả các nguyên tử của vòng đều ở trạng thái lai hóa sp2. Mỗi nguyên tử C còn 1 obitan p không lai hóa chứa 1 e và dị nguyên tử còn 2 e trên obitan p. Năm obitan p này xen phủ bên với nhau tạo hệ liên hợp khép kín với 6 e π, thỏa mãn qui• Tính axit Pyrol: cặp e trên nguyên tử N đã tham gia vào hệ thống 6 e π (n) của hệ thơm nên k còn cặp e tự do nên k có kn nhận proton nên không có tính bazo, trái lại pyrol thể hiện tính ax yếu.• Ngoài ra: Phản ứng cộng, phản ứng thay thế dị tố, phản ứng khử 9.2.1.1 Phản ứng thế electrophyl H H H Z E Z E Z E Z H H E E Z Zcông thức cộng hưởng trong đó công thức 2 và 3 ở 2 hướng tương tự nhau,Thế ở vị trí α có thêm công thức cộng hưởng 1 ổn định nên hướng thế ở vị trí α điện tích được giải tỏa rộng rãi hơn.Khi vị trí α bị thế thì phản ứng chạy theo hướng vào vị trí β Ví dụ CH3COONO2, 5°C + CH3COOH N NO2 H SO3, 90°C N SO3H H O2N N2Cl -HCl N N=N-C6H4-NO2 H (CH3CO)2O, 250°C -CH3COOH N COCH3 O HN HCH N(CH3)2 N CHO POCl3 H 4Br2, C2H5OH Br Br -4HBr Br N Br H SO2Cl2 ete 0oC N Cl H 9.2.1.2 Tính axit• Dễ thay thế H bằng K hoặc Li, các muối này bị thủy phân trong nước tạo pyrol + KOH - H 2O N K N H CH3 MgBr - CH 4 N MgBr• Do H linh động nên nhóm H trong N-H dễ bị ankyl, anxyl hóa 9.2.1.3 Phản ứng cộng• pirole có thể cộng hidro trên xúc tác dị thể tạo ra các hợp chất dị vòng no tương ứng: 2C 2 H5 OH + 2Na N N H H Ni + H2 N - o N H 200 250 C HPhản ứng mở rộng vòngĐiều chế (tự đọc) 9.3 Pyridin9.3.1 Tính thơm N• - Cấu trúc rất giống benzen, trong đó nguyên tử N thay thế cho một nhóm CH- Độ dài liên kết: C-C =1,394 A, là trung gian giữa độ dài lk đơn C-C (1,54 A) và lk đôi C=C (1,34 A).- Độ dài lk C-N=1,37 A, là trung gian giữa lk C-N (1,47 A) và lk đôi C=N (1,28 A).- Nguyên tử N ở trạng thái lai hóa sp2, tạo 2 lk σ với hai nguyên tử C bên cạnh, còn cặp e pz tham gia vào hệ liên hợp thơm. Ngoài ra, cặp e sp2 còn lại của N có obitan chạy ra ngoài vòng và trục của nó vuông góc với mặt phẳng vòng.• Như vậy, vòng pyridin có cấu trúc phẳng với 6eπ, thỏa mãn công thức Hückel, thỏa mãn đk của hợp chất thơm. Năng lượng cộng hưởng của piridin là 32,15 kcal/mol, gần với năng lượng cộn ...