THÔNG TIN CHUNG VỀ MÔN HỌC (lên lớp 12 buổi x 4 tiết) • Tên học phần: HOÁ HỮU CƠ 1 • Mã học phần: HOH2. Thuộc khối kiến thức: Cơ sở. • Bộ môn phụ trách: Hoá hữu cơ • Giảng viên phụ trách: Đoàn Ngọc Nhuận. • E-mail: tvchem7@gmail.com • Số tín chỉ: 04. •Số tiết lý thuyết: 03. •Số tiết bài tập: 01. •Hình thức kiểm tra, đánh giá kết quả học tập: - Điểm giữa kỳ và trong các buổi học: 3 điểm. - Bài thi cuối khoá: 7 điểm, có trắc nghiệm và tự luận.
•Nội dung chính: Chương 1: CẤU TRÚC NỐI HOÁ HỌC Chương 2: NỐI CỘNG HOÁ TRỊ PHÂN CỰC. ACID VÀ BAZ Chương 3: ALKAN VÀ HOÁ LẬP THỂ CỦA ALKAN
Chương 4: CICLOALKAN VÀ HOÁ LẬP THỂ CỦA CICLOALKAN Chương 5: HOÁ LẬP THỂ Chương 6: ĐẠI CƯƠNG VỀ PHẢN ỨNG HOÁ HỮU CƠ Chương 7: ALKEN - CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH
Chương 8: ALKEN – PHẢN ỨNG VÀ TỔNG HỢP Chương 9: ALKIN – GIỚI THIỆU TỔNG HỢP HỮU CƠ Chương 10: HỢP CHẤT HỮU CƠ KIM LOẠI Chương 11: PHẢN ỨNG CỦA HALOGENUR ALKIL: PHẢN ỨNG THẾ THÂN HẠCH VÀ PHẢN ỨNG KHỬ Chương 12: XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC: KHỐI PHỔ VÀ PHỔ HỒNG NGOẠI
Chương 13: XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC: PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN Chương 14: HỢP CHẤT TIẾP CÁCH: PHỔ TỬ NGOẠI Chương 15: BENZEN VÀ TÍNH HƯƠNG PHƯƠNG Chương 16: HOÁ HỌC CỦA BENZENE: PHẢN ỨNG THẾ THÂN ĐIỆN TỬ TRÊN NHÂN HƯƠNG
PHƯƠNG.
Chuẩn đầu ra môn học (Course learning outcomes)
02
Mô tả CĐR (mục tiêu cụ thể) Mô tả được cấu trúc điện tử, gồm vân đạo và các điện tử trong vân đạo, của tất cả các loại hợp chất hữu cơ. Vẽ được hoặc đọc tài liệu hiểu được các kiểu trình bày trong không gian ba chiều của các loại hợp chất hữu cơ. Dự đoán được một phản ứng hoá học hữu cơ có thể tạo ra các loại sản phẩm gì và quá trình phản ứng xảy ra theo cơ chế nào: phản ứng thế thân hạch, thế thân điện tử, cộng thân hạch, cộng thân điện tử, phản ứng khử…nhất là phản ứng thế (SN1, SN2) và phản ứng khử (E1, E2)…để tạo ra sản phẩm có cấu trúc hoá học ra sao.
Khảo sát một phổ đồ khối phổ (MS), phổ hồng ngoại (IR), phổ tử ngoại (UV) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) của một hợp chất hữu cơ có thể xác định được các tín hiệu trên loại quang phổ là do nhóm định chức hoá học nào gây ra, để có thể đề nghị được cấu trúc hoá học của hợp chất hữu cơ đã cho được phổ đó. Biết được tên gọi, cấu trúc hoá học kể cả hoá học lập thể, tính chất vật lý, các loại phản ứng hoá học, các phương pháp điều chế, các ứng dụng của các loại hợp chất loại alkan, cicloalkan, alken, alkin, halogenur alkil, benzen.
Công thức nguyên Coâng thöùc khai trieån phaúng H H H H H C C C C H 2-Chlorobutane H Cl H H H H H H C C C H 2-Hydroxypropane H O H H H H H H C Isoprene H C C C C H H
H
Methylcyclohexane H C
Phenol
OH
H C C C C H H C H
10 Coâng thöùc khai trieån ruùt goïn
Coâng thöùc khung söôøn
CH3CHCH2CH3 CH3CHClCH2CH3 Cl CH3CH(OH)CH3
(CH3)2CHOH CH3CHOHCH3
CH3CHCH3
Cl OH
OH
OH
H H H C H HH H C C C H H C C H H C H H H
CH3 CH3=CHCH=CH2
OH
TÊN ALKAN
Số carbon
Công thức phân tử
Tên gọi
1
CH4
Methane
2
C2H6
Ethane
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 C7H16 C8H18 C9H20 C10H22 C11H24 C12H26 C13H28 C14H30 C15H32 C16H34 C17H36 C18H38 C19H40 C20H42 C21H44 C22H46
Propane Butane Pentane Hexane Heptane Octane Nonane Decane Undecane Dodecane Tridecane Tetradecane Pentadecane Hexadecane Heptadecane Octadecane Nonadecane Icosane Henicosane Docosane
Số carbon
23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 40 50 55 56 60 70 80 90 100
Công thức phân tử
C23H48 C24H50 C25H52 C26H54 C27H56 C28H58 C29H60 C30H62 C31H64 C32H66 C33H68 C40H82 C50H102 C55H112 C56H114 C60H122 C70H142 C80H162 C90H182 C100H202
Tên gọi
Tricosane Tetracosane Pentacosane Hexacosane Heptacosane Octacosane Nonacosane Triacontane Hentriacontane Dotriacontane Tritriacontane Tetracontane Pentacontane Pentapentacontane Hexapentacontane Hexacontane Heptacontane Octacontane Nonacontane Hectane
11
TÊN ALKYL Công thức
Tên alkane
Nhóm alkyl
Tên nhóm alkyl
Tên viết tắt
CH4
Methane
CH3
methyl
Me-
CH3CH3
Ethane
CH2CH3
ethyl
Et-
CH3CH2CH3
Propane
CH2CH2CH3
propyl
n-Pr
isopropyl
i-Pr
n-butyl
n-Bu
isobutyl
i-Bu
sec-butyl
s-Bu
tert-butyl
t-Bu
CH
CH3CH2CH2CH3
Butane
CH2CH2CH2CH3 CH2 CH
CH3 CH3 CH3 CH3
CH CH2 CH3 CH3
CH3CH2CH2CH2CH3
Pentane
CH3 C CH3 CH3
CH2CH2CH2 CH2CH3
CH CH2 CH2 CH3 CH3 CH3 CH2 C CH3 CH3
n-pentyl (amyl) sec-pentyl
neopentyl CH 3 C CH 2 CH 3
tert-pentyl
CH 3
CH3(CH2)8CH3
Decane
CH2(CH2)8CH3
CH3(CH2)18CH3
Icosane
CH2(CH2)18CH3
n-decyl n-icosyl
Cyclopentane
cyclopentyl
Cyclohexane
cyclohexyl
12
CÁCH GỌI TÊN ALKAN
a/ Tìm daây carbon daøi nhaát ñeå choïn laøm daây chính b/ Neáu coù hai daây khaùc nhau nhöng coù cuøng soá carbon, choïn daây chính laø daây coù mang nhieàu nhoùm theá hôn
CH2 CH3
CH3 CH CH2 CH CH3
CH3 CH2 CH2 CH CH3
H3C H2C CH2
daây chính laø hexane CH3
CH3
CH3 CH CH CH2 CH2 CH3
c/ Sau khi xaùc ñònh daây chính, ñaùnh soá daây chính sao cho caùc nhoùm theá coù caùc soá ñònh vò nhoû
CH2 CH3
daây chính laø hexane mang 2 nhoùm theá (ÑUÙNG)
daây chính laø hexane mang 1 nhoùm theá (SAI) 6
1
5
4
6
7
3
Caùc nhaùnh taïi soá 3 vaø 4 (ÑUÙNG)
Ghi chuù: Khoâng xeùt caùc tieáp ñaàu ngöõ nhö: di-, tri-, tetra-.., tert-, sec-... Xeùt ñeán caùc tieáp ñaàu ngöõ: iso, neo
1
CH3
2
1
CH2 CH2 CH3
CH2 CH2 CH3
d/ Xaùc ñònh teân goïi vaø soá ñònh vò cuûa caùc nhoùm theá gaén vaøo daây chính. Teân vaø soá ñònh vò cuûa caùc nhoùm theá ñöôïc ñaët tröôùc teân chính vaø saép xeáp theo thöù töï maãu töï a, b, c H3C H2C
4
CH3 CH CH CH2 CH3
CH3 CH CH CH2 CH3 5
7
CH2 CH3
CH2 CH3
3
daây chính laø octane
CH3 CH CH CH2 CH2 CH3
CH2 CH3
2
13
CH2 CH3
Caùc nhaùnh taïi soá 4 vaø 5 (SAI)
CH2CH2CH2CH3 8
9
10
11
12
CH 4CH CH CH CH CH CH2CH2CH2CH3 6 2 7 2 5 2 3 CH2 CH2 CH3
CH2CH3
5-Butyl-8-ethyl-3-methyl-4-propyldodecane
CÁCH GỌI TÊN ALKAN e/ Neáu coù nhieàu nhoùm theá gioáng nhau, söû duïng tieáp ñaàu ngöõ: di-, tri-, tetra-, penta-,. ..ñeå traùnh khoûi phaûi laëp laïi teân ñoù nhieàu laàn. - Caùc thaønh phaàn cuûa teân ñöôïc vieát lieân tuïc nhau. Giöõa teân vaø chæ soá H3C H2C 1 2 phaûi caùch nhau bôûi moät gaïch nhoû (-), giöõa hai chæ soá caùch nhau bôûi daáu phaåy (,). Teân nhaùnh cuoái cuøng phaûi ñöôïc vieát dính lieàn vaøo teân daây chính
14
CH2CH2CH3
CH3 C3
CH3
CH3 8
9
CH3 11
CH CH CH CH2 CH CH CH C
4
CH3 CH3
5
6
10
7
CH2CH2CH3
CH3
CH3 16
CH CH2CH2CH2CH3
12
CH3
3,3,4,8,9,10,11,11,12-Nonamethyl-5,6-dipropylhexadecane
CH3 f/ Vôùi nhöõng nhoùm theá phöùc taïp (nhaùnh lôùn coù mang theâm nhaùnh nhoû) CH2 CH CH2CH3 1' 3' 2' 4' carbon cuûa nhaùnh gaén vaøo daây chính 17 H C CH CH CH CH CH CH CH CH (CH ) -CH ñöôïc ñaùnh soá 1', teân cuûa nhaùnh ñöôïc 3 2 2 2 7 2 2 7 3 4 2 5 8 2 1 2 3 6 ñaët trong ngoaëc ñôn vaø tröôùc ñoù laø soá 1'' 2'' 3'' 4'' 5'' CH2 CH CH CH CH3 ñònh vò cuûa nhaùnh lôùn. Ghi chuù: soá ñònh vò cuûa nhaùnh nhoû khoûi CH3 CH3 CH3 phaûi ghi theâm caùc daáu phaåy (thí duï: 1'') 5-(2-Methylbutyl)-7-(2,3,4-trimethylpentyl)heptadecane nhö khi ñaùnh soá chung treân toaøn coâng thöùc
TÓM TẮT CÁC LOẠI ĐỒNG PHÂN
16
TOÙM TAÉT CAÙC LOAÏI ÑOÀNG PHAÂN Ñoàng phaân Coù cuøng coâng thöùc phaân töû
CxHyOzNt.. Ñoàng phaân phaúng Ñoàng phaân vò trí
Ñoàng phaân caáu taïo
Ñoàng phaân laäp theå Xuyeân laäp theå phaân
- Cuøng nhoùm chöùc hoaù hoïc Khaùc nhoùm - Vò trí khaùc nhau cuûa caùc chöùc hoaù hoïc Ñoàng phaân hình hoïc nhoùm chöùc hoaù hoïc cis - trans treân söôøn carbon Khaùc nhau veà caùch saép xeáp caùc nhoùm theá treân noái C=C hoaëc voøng
Ñoái phaân
Ñoàng phaân caáu hình Khaùc nhau veà caùch saép xeáp caùc nhoùm theá treân carbon thuû tính
17 ĐỒNG PHÂN VỊ TRÍ
a/
CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 CH3 CH3 C CH2 CH3 CH3
b/
c/
CH2 CH CH2 CH2 CH3
OH
OH
CH3 CH3 CH CH CH3 CH3 CH3 CH3 CH2 CH2 CH CH3
CH3 CH2 CH CH CH3
CH CH3 OH
CH2-CH3 OH
Khaùc nhau veà söôøn carbon
Khaùc nhau veà vò trí nhoùm ñònh chöùc treân söôøn carbon Khaùc nhau veà söôøn carbon vaø veà vò trí nhoùm ñònh chöùc
18
ĐỒNG PHÂN CẤU TẠO a/
C6H10 Hexyne
Cyclohexane H3C b/
C3H6O
c/ C4H8O2
CH3-CH2-CH=O
O Propylene oxide
CH3 CH2 CH2 C OH Acid butanoic
O
CH2 CH O CH2 CH2-OH Vinyl 2-hydroxyethyl ether
Propanal
CH2 C CH3 O Acetone
H C O CH2 CH2 CH3 O Propyl methanoate CH2 CH CH CH2 OH OH Buta-3-en-1,2-diol
DẠNG HỖ BiẾN là sự chuyển đổi thuận nghịch giữa hai đồng phân cấu tạo, do sự di chuyển của một nhóm nguyên tử, hoặc thường gặp nhất là sự di chuyển của một hydrogen, từ một vị trí nầy đến một vị trí khác trong cùng một phân tử. Chỉ một vài loại hợp chất hữu cơ do có cấu trúc hoá học đặc trưng mới có thể hiện diện đồng thời cùng lúc ở hai dạng khác nhau, hai dạng này được gọi là dạng hỗ biến. Do hai dạng hỗ biến là hai đồng phân cấu tạo nên hợp chất hữu cơ đó sẽ có cùng lúc tính chất tương ứng của hai dạng hỗ biến đó. Người ta qui ước sử dụng mũi tên thuận nghịch để chỉ mỗi liên quan của hai dạng hỗ biến. H3C C N CH3
H3C C NH CH3 O R1 R2
OH Imide
Amide R1
CH N O Nitroso
R2
HO
Phenol
O
H Ketone H
H
R3 C C NH R4 R2 Enamine
R3 CH C N R4 R2 Imine
R1
R1
C N OH Oxime
Cl
Cl HO Maøu xanh (daïng muoái sodium) Cl
O H
N
O
O
OH
N
Cl N-(3,5-Dichloro-4-hydroxyphenyl)-p-quinonimine
N N Phenylhydrazonh
O
N NH Phenylazo
19
Maøu ñoû (daïng acid)
Có khá ít nghiên cứu về các yếu tố có thể ảnh hưởng lên sự dịch chuyển cân bằng 20 trong sự hỗ biến, mà điều nầy rất quan trọng vì hai dạng hỗ biến là hai đồng phân cấu tạo nên mỗi dạng có đặc tính lý hóa khác hẳn nhau, nên nếu biết hợp chất hiện diện ở tỉ lệ cao ở dạng nào thì hợp chất sẽ có nhiều tính chất của dạng đó. H3C C CH3 O H3C C O CH2-CH3 O N C C CH2 C O CH2-CH3 O O H3C C CH2 C O CH2-CH3 O O H3C C CH2 C CH3 O O H3C C CH2 C O O
Enol (%) 6x 10 -7 0 H3C
0.25 8 76.4
CH C
C O ..
.H
CH3
O
Enol ñöôïc oån ñònh nhôø noái hydrogen noäi phaân töû
89.2
R
2
OH CH=O OH OH ( +-)-Gossypol
R NH2 Dung moâi (pH 5-6) R= alkyl, aryl
2
R
N.. H .H C OH O
dung moâi chloroform: methanol VIS, nhieät ñoä phoøng
OH
dung moâi chloroform: methanol, UV , nhieät ñoä phoøng
N-Alkyliminogossypol (Daïng imine)
254
2
N H H. OH C .. O OH (Daïng enamine)
21
NHÓM ĐỊNH CHỨC Cấu trúc hoá học
Tên nhóm định chức hoá học
Danh pháp Tiếp đầu ngữ (khi được đặt trước tên chính) Alcenyl-
Danh pháp Tiếp vĩ ngữ (khi được đặt sau tên chính) -en
Alcynyl-
-yn
Arene
Không có
-en
Halide
Halogeno-
Không có
Hydroxy-
-ol
Alkene
Alkyne
C
C
C
C
C
X
(X: F, Cl, Br, I)
Alcohol C
O
O C
C
Amine C
N
H C H
C
H3C C
eter
Amino-
-amine
CH2-CH2-CH3
1-Penten
2-Butyne
Naphthalene
Bromopropan
H3C CH2 CH2 Br OH
Cyclohexan-1,2-diol (1,2-Dihydroxycyclohexan) OH
H3C H2C
Alcoxy(R-O- )
H
C CH 3
CH3
H
Ether
Một hợp chất thí dụ
1
2
3
4
N CH2-CH2-CH3 CH3 N-Ethyl-N-methylbutylamine
CH3 C CH2-CH2-CH2 CH3 N
CH2 CH3
2-N-Ethyliminohexane
22
NHÓM ĐỊNH CHỨC Nitril Nitro Thiol
C
C
N
C
O
C
Cyano-
-nitril
Nitro-
Không có
Mercapto-
-thiol
5
4
3
2
1
CH3 CH2 CH2 CH2 C N Pentannitril 3
2
1
CH 3 CH 2 CH 2 NO2
Nitropropan
O
S
H
S
C
Sulfur
Disulfur
N
S
C
S
Alkyltio(R-S- )
CH3 S S CH3 Dimethyl disulfur
sulfur
C
Alkylditio(R-S-S- )
H3C CH2 CH2 SH Propanthiol HS CH2 CH2 CH2 CH2 COOH 5-Mercaptopentanoic acid
disulfur
H2C CH S CH2 C C C CH Penta-2,4-diynyl ethenyl sulfur (1-Ethenylthiopenta-2,4-diyne)
23
NHÓM ĐỊNH CHỨC Sulfoxide
C
S
Sulfone C
Alkylsulfinyl-
C
O
R S O
O
Alkylsulfonyl-
S
C
O
Aldehyde C
C
H
O
Ketone C
C O
S CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 O Pentyl phenyl sulfoxide (hay 1-Phenylsulfinylpentane) O
sulfone
C O H C
Oxo-
O 7-Phenylsulfonylquinoline (hay Phenyl 7-quinolyl sulfone)
- al
5
4
3
2
1
CH3-CH2-CH2-CH2-CH=O Pentanal H C CH2 CH2 COOH 3-Formylpropanoic acid O (hay 4-oxobutanoic acid)
Formyl-
C O Oxo
N
S
O R S O
O
C
sulfoxide
- one
1
2
3
4
5
6
CH3 CH2 C CH2 CH2 CH3 O 3-Hexanone (Ethyl propyl ketone)
24
NHÓM ĐỊNH CHỨC Carboxylic
C
O
C
4
.....oic acid H
Carboxy-
O
acid
3
(carboxylic acid khi -COOH gaén treân voøng) 3
C
C
Ester
Amide
O
C
O
C
C
C O R O Alcoxycarbonyl
N
C NH 2 O CarbamoylAminocarbonyl NH C R O Alcanoylamino
O
Carboxylic acid chloride
O C R O Alcanoyloxy
-oate
(cycloalkane carboxylate khi -COOR gaén treân voøng)
(cycloalkane carboxamide khi -CO-N gaén treân voøng)
C O
Cl
C
Br
O Halogenocarbonyl (bromocarbonyl)
...oyl chloride
1'
2'
3'
4'
4
5
3
1
2
CH2 CH CH CH2 C OH O C
O O-CH3 3-Methoxycarbonylpenta-4-enoic acid 1
2
CH3 CH2 C NH O N-Phenylpropanamide 1
C NH2 Cyclohexane carboxamide O 3
1
2
H3C HN C CH2 CH2 C OH O O 3-(N-Methylaminocarbonyl)propanoic acid 4
C
1
2
CH3 CH2 C O CH2 CH2 CH CH2 O Buta-3-enyl propanoate C O CH3 O Methyl cyclopentane carboxylate
3
-amide
1
2
CH3 CH2 CH2 C OH O Butanoic acid 1 COOH 3 Cyclohexane carboxylic acid
3
2
1
H3C CH2 CH2 C Cl O Butanoyl chloride 4 1 C Br O Cycloocta-4-en carbonyl bromide
25
1/ Chọn mạch chính. Đánh số 1,2,3…trên tất cả các carbon của mạch chính, và 1’, 2’, 3’…trên dây nhánh. Gọi tên hợp chất (yêu cầu ghi tên ngay bên dưới công thức, trong khung qui định. Bài làm viết chữ rõ, sạch).
CH2-CH3
CH2-CH3
CH3-CH3
CH2-CH3
CH2-CH3
CH2-CH2-CH2-CH3
CH2-CH3 CH2-CH3
CH2-CH3 CH2-CH3
N
C
2/ Khoanh tròn nhóm định chức và kề bên vòng tròn đó ghi tên nhóm định chức. Có các loại nhóm định chức là: alkene, alkyne, halide , alcohol, ether, amine (nhất cấp, nhị cấp, tam cấp cần chỉ rõ), imine, nitril, sulfur, disulfur, aldehyde, ketone, carboxylic acid, ester, amide, carboxylic acid chloride
CH3 H 3C O H3C
O
N
H N
H
S
H C
N
CH=O
O
O
S CH3
O OH Cl
C Cl O
3/ Viết công thức (trên mỗi carbon có đánh số) của hợp chất có tên là 9-Amino-6,7,12-trichloro-5-cyano-4-formyl-10,11-dihydroxytetradecanoic acid.