Các loại hiệu ứng cấu trúc trong hóa học hữu cơ quan hệ giữa hiệu ứng cấu trúc với tính chất vật lý, tính Acid – Base của hợp chất hữu cơ

Mời các bạn cùng tham khảo tài liệu để nắm chi tiết các nội dung về hiệu ứng electron; hiệu ứng không gian; quan hệ giữa hiệu ứng cấu trúc với tính axit, bazơ; quan hệ giữa hiệu ứng cấu trúc và tính chất vật lý, tính axit - bazo...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Các loại hiệu ứng cấu trúc trong hóa học hữu cơ quan hệ giữa hiệu ứng cấu trúc với tính chất vật lý, tính Acid – Base của hợp chất hữu cơ A. Cácloạihiệuứngcấutrúctronghóahọchữucơ Trongphântửhợpchấthữucơ,cácnguyêntửcóảnhhưởngtrựctiếphoặcgiántiếp lẫnnhaumàphầnlớndosự khácnhauđộ âmđiệngiữahainguyêntử liênkết.Các ảnhhưởnggiántiếpnhư vậyđượcgọilàhiệu ứngelectron.Ngoàira,do ảnhhưởngcủakích thướccácnguyêntửhoặcnhómnguyêntửcòncóhiệuứngkhônggian. I. Hiệuứngelectron Electronlàtiểuphânlinhđộngnhấttrongphântử,dùchưathamgialiênkếthóahọchoặcđãthamgialiênkếtnóđềucóthể bị dịchchuyểnbởi ảnhhưởngtươnghỗ củacác nguyêntửtrongphântử. Sự dịchchuyểnmậtđộ electronđượcphânthànhhiệu ứngcảm ứng,hiệu ứngliên hợp,hiệuứngsiêuliênhợpvàhiệuứngtrường. 1. Hiệuứngcảmứng(Kíhiệu:I,têntiếnganhlàInductiveeffect) 1.1. Bảnchấtcủahiệuứngcảmứng VD:CH3–CH2–CH3µ=0 321CH3–CH2–CH2–Clµ=1,8D( 3+ Cácnhómthế chuyểndịchmậtđộ electroncủaliênkết σ mạnhhơnhidrothể hiện hiệuứng–I:+NR3,OR,SR,NR2,X,… + C→Y:Nhóm–I +Hiệu ứng–Icóđộ lớntăngtheođộ âmđiệncủanguyêntử hoặcnhómnguyêntử gâyrahiệuứngđó VD: I 2. Hiệuứngliênhợp(Kíhiệu:C,têntiếnganhlà:Conjugativeeffect) 2.1. Bảnchấtvàphânloạihiệuứngliênhợp Tronghệliênhợpπ–π(liênkếtđôi,liênkếtbaxenkẽcácliênkếtσ hoặcnguyêntửcòncặpelectronkhôngphânchialiênkếtvớiliênkếtđôihoặcliênkết ba)nếucónguyêntử hoặcnhómnguyêntử hútelectronvề phíanó(dođộ âmđiện lớn)cácliênkết πtronghệđósẽ phâncựctheochiềunhấtđịnh(đượcbiểuthị bằng mũitêncong)gọilàhiệuứngliênhợpâm(C) VD Nhóm–C Nhóm–C Tronghệliênhợpn– πnguyêntửhaynhómnguyêntửchứacặpelectronnluônđẩy cặpelectronđóvề phíaliênkết πcủahệliênhợp.Tanóirằngnguyêntử hoặcnhóm nguyêntửđóđãgâyrahiệuứngliênhợpdương(+C) VD Nhóm+CNhóm+C Phânloại +CC≡0C X:Cl,F,OH,NH2…chuẩn=C=O,COOH,NO 2… 2.2. Quyluậtsosánhcủahiệuứngliênhợp Hiệuứng–Ccủanhóm–Y=Ztăngtheođộphâncựccủanhómđó =C=NH2 VD:MứcđộgiảmtínhaxitkhiđưanhómpNO2C6H4raxanhóm–COOHbằng –CH2CH2và–CH=CH pKa(pO2NC6H4COOH):3,43 pKa(pO2NC6H4CH2CH2COOH):4,48 pKa(pO2NC6H4CH=CHCOOH):4,05 Hiệuứngliênhợpcònkháchiệuứngcảmứngởchỗnóchỉxuấthiệntrênhệliênhợp phẳnghaygầnphẳngtứclàhệliênhợptrongđótrụccủacácobitanπvàpsongsong haygầnnhưsongsongvớinhauvìhệphẳngmớicósựliênhợp. Lưuý:Hầuhếtcácnhóm+Cđồngthờicócả hiệu ứng–Inênthể hiệnmộthiệu ứngtổngquátbaogồmcảhaihiệuứngđó VD:CH3Olànhómđẩyelectronnóichung(+C>I) NhưngClolànhómhútelectronnóichung(+C 3. Hiệuứngsiêuliênhợp 3.1. Bảnchấtvàphânloại KhiởvịtríαđốivớinguyêntửcacbonkhôngnocócácliênkếtC αHthìxuấthiệnsự liênhợpgiữaCαHvớiC=C.Ngườitanóirằngnhóm–CH3đãgâyhiệuứngsiêuliên hợpdương(+H).Hiệu ứngnàybiểudiễnbằngmũitêncongcắtngangqualiênkết CαH H H C CH CH2 hay H3 C CH CH2 H KhiởvịtríαđốivớinguyêntửCcócácliênkếtC αFthìnhánh–CF3sẽgâyhiệuứng siêuliênhợpâm(H) F F C CH CH2 F 3.2. Quyluật Hiệuứng+HsẽyếukhigiảmsốliênkếtCαH CH3>CH2CH3>CH(CH3)2>C(CH3)3 VD:sựlinhđộngcủaHởCα(Csp3)dohiệuứngsiêuliênhợp as CH3–COOH+Cl2→CH2Cl–COOH+HCl 4. Hiệuứngtrường Ảnhhưởngcủanhómthế đếntrungtâmphản ứngđượctruyềnkhôngphảiqualiên kếtmàtrựctiếpquakhônggianhoặcquaphântử dungmôitheocơ chế tươngtác lưỡngcực–lưỡngcựctạonênhiệuứngtrường,kíhiệuF Việcphânbiệthiệu ứngcảm ứngvàhiệu ứngtrườngrấtkhóvề mặtthựcnghiệm. Hiệuứngtrườngphụthuộcvàohìnhhọccủaphântử vàvị trítácdụngkhicácnhóm tươngtácgầnnhautrongkhônggian Chứngminhchosựtồntạicủahiệu ứngtrườnglàảnhhưởngcủacácnhómthế đến hằngsố phânlicủanhómcacboxyltronghệ cứngkhivị tríkhônggianvànhómthế đượccốđịnh VD: pKa=6,07 pKa=5,67 Vìlýdo:rấtkhóđểphânbiệthiệuứngtrườngvàhiệuứngcảmứngnênhiệngiờđã dùngkháiniệmhiệu ứngcảm ứngvàhiểurằngđólàtácdụngphốihợpqualiênkết vàquakhônggianII. Hiệuứngkhônggian Hiệu ứngkhônggianlàloạihiệu ...