Nội dung

- Đại cương về Hóa học hữu cơ

- Đồng phân

- Các hợp chất hydrocarbon

- Các dẫn xuất của hydrocarbon.

ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ

- Số lượng các HCHC rất lớn.

- Thường chứa C, H, O, N, P, S, halogen, kim loại...)

- Là hợp chất cộng hóa trị

- Ít bền dưới tác dụng của nhiệt độ

- Ít tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ

- Phản ứng thường chậm, hiệu suất thấp, phản ứng phụ

1. Tính chất chung của các hợp chất hữu cơ

2. Xác định cơ cấu chất hữu cơ2.1 Cô lập và tinh chế:- Ly trích bằng dung môi- Chưng cất hơi nước- Chưng cất phân đoạn.- Kết tinh- Sắc ký- Thăng hoa

2.2 Xác định công thức phân tử

CxHyOzNt:

12xC%

=y

H%=

14zN%

=16tO%

= ...........100

= M

Độ bất bão hòa

Ω

• Thí dụ : Hợp chất C7H6O2NCl có độ bất bão hòa

Ω =

2

2)2( ii vn

2

2)21()23()22(2)21(6)24(7

2.3 Xác định công thức cấu tạo

- Phương pháp hóa học: xác định sườn carbon và nhóm định chức

- Phương pháp vật lý: IR, UV, NMR, MS, nhiễu xạ tia X…

Phân loại các hợp chất hữu cơ

3.1 Theo sườn

Hôïp chaát höõu cô

Phi hoaøn(chi phöông)

Höõu hoaøn

Baõo hoaø Baát baõo hoaø Ñoàng hoaøn Dò hoaøn

Chi hoaøn Höông phöông Khoâng höông phöông

Baõo hoaø Baát baõo hoaø

3.2 Theo nhóm định chức

- Nhóm định chức hóa trị I: alcol, phenol, halogenur alkil và dẫn xuất…

- Nhóm định chức hóa trị II: aldehid, ceton và dẫn xuất…

- Nhóm định chức hóa trị III: acid carboxylic và các dẫn xuất…

ĐỒNG PHÂNÑoàng phaân

Ñoàng phaân phaúng Ñoàng phaân laäp theå

ÑP vò trí ÑP caáu taïo ÑP caáu traïng ÑP caáu hìnhHoã bieán

ÑP hình hoïc ÑP quang hoïc

ÑP cis (Z) ÑP trans (E)

Đồng phân phẳng

1. Đồng phân vị trí

H3C OH H3CCH3

OHC4H9OH

H3COH

CH3 OH

H3C CH3

CH3

1-Butanol 2-Butanol

Isobutanol tert-Butanol

2. Đồng phân cấu tạo

C4H8O

CH3CH CHCH2OH CH3CH2CH2-CHO CH3CH2CCH3

2-Butenol

O

Butanal Butanon

OH CH2OH

O

CH3H3C O

Ciclobutanol Hidroximetilciclopropan 1,2-Dimetiloxiran Tetrahidrofuran

3.Sự hỗ biến

O OHOHO

N

NN

N

OH

NH2H

N

NN

N

OH

NH2H

Lactam LactiminGuanin

Đồng phân lập thể

1. Công thức lập thể

Thuyết carbon tứ diện

edb

a

C

2. Công thức phối cảnh:- Nối C-a, C-b trong mặt phẳng- C-d hướng ra ngoài mặt phẳng- C-e hướng ra sau mặt phẳng

bed

a

C

3. Công thức chiếu Newman

a

d b f

eg

f

g ea

bd

4. Công thức chiếu Fischer- 2 nối nằm ngang hướng ra phía trước mp- 2 nối thẳng đứng hướng ra phía sau mp.

a

C

b

d e

a

d

b

e

Chuyển từ CT phối cảnh sang Fischer

5. Chuyển từ CT phối cảnh sang Fischer

CH3

HBr

C2H5

Cl H C2H5

Cl H

HBr

CH3

CH3

H Br

ClH

C2H5

CH3

COOHHOH

CH3

COOH

OHH

CH3

H

COOHOH

CH3

OH

HHOOC+ +

Đồng phân cấu trạng

1. Cấu trạng các hợp chất phi hoàn:

- Cấu trạng lệch: đối lệch và bán lệch

- Cấu trạng che khuất: che khuất toàn phần và che khuất một phần.

Cấu trạng các hợp chất phi hoàn

Cl

H H Cl

HH

Cl

H HCl

HH

Cl

H H H

ClH

H

H ClCl

HH

Cl

H H

Cl

HH

Cl

H H

H

ClH

Cl

HH

Cl

HH

Cl

HH

H

ClH

Đối lệch Bán lệch Che khuất toàn phần Che khuất một phần

Cấu trạng các hợp chất hữu hoàn

a

e

a

e

a

a a

a

a

a

ee

e

ee

e

CH3

CH3

CH3

t-C4H9C2H5

Đồng phân cấu hình

Đồng phân hình học: cis-trans, E-Z

a. Alcen

HH

H

CH3

H

H3C

H

H

CH3

H3C1

23

4

HH

H

C2H5

H

H3C

H

H

C2H5

H3C

cis-2-buten trans-2-buten

Z-2-penten E-2-penten

C2H5 CH3

H

Cl

C2H5 CH3

Cl

H

b. Ciclan

cis-1-cloro-3-etil-3-metilciclohexan trans-1-cloro-3-etil-3-metilciclohexan

C2H5 H

H

OH

C2H5 H

H

OHO2N

H

153

H

O2N

153

c-3-etil-c-5-nitrociclohexan-r-1-ol c-3-etil-t-5-nitrociclohexan-r-1-ol

b. Carbon thủ tính:• Carbon thủ tính : carbon phi đối xứng

là carbon mang 4 nhóm thế khác nhau• Ký hiệu : C*c. Đồng phân quang học

Những hợp chất có cùng công thức

khai triển trong mặt phẳng nhưng công

thức lập thể khác nhau

• Đối phân (đối hình) : công thức lập thể đối xứng nhau qua gương phẳng

• Xuyên lập thể phân (bán đối hình) : CTLT không đối xứng nhau qua gương

COOH

HO H

CH3

COOH

H OH

CH3

COOH

H OH

OH H

COOH

COOH

H OH

H OH

COOH

Hai đối phân của acid lactic Hai xuyên lập thể phân của acid tartric

Xác định cấu hình R-S

• Đồng phân quang học có chứa C thủ tính : C*abde

• Xếp các phối tử a, b, d, e theo thứ tự ưu tiên dựa vào quy tắc chuỗi (a b d e)

• Quan sát viên nhìn C* theo chiều từ C* đến phối tử có độ ưu tiên thấp nhất

• Xác định chiều đi từ a đến b rồi đến d. Nếu chiều quay theo chiều kim đồng hồ: R; ngược chiều kim đồng hồ: S

b

a

d

e

d

a

b

e

R S

Quy tắc chuỗi Dựa theo bậc số nguyên tử : -I -Br -Cl SH -OH -NH2 -CH3 -HNếu C* gắn với 2 nhóm cùng nguyên tử thì xét tiếp cho đến khi tìm ra sự khác biệt.Nối ba Nối đôi Nối đơn

Một chất có n carbon thủ tính: 2n đồng phân quang học

COOH

H OH

OH H

COOH

COOH

HO H

H OH

COOH

COOH

H OH

H OH

COOH

Đối với hợp chất có 2 tâm C thủ tính, dạng meso được tìm thấy chỉ khi 4 nhóm gắn trên C thủ tính này giống hệt 4 nhóm gắn trên C thủ tính còn lại.

Y

A B

A B

Z

Y

B A

B A

Z

Y

A B

B A

Z

Y

B A

A B

Z

eritro treo

Cấu hình tương đối-cấu hình tuyệt đối

• Cấu hình tuyệt đối : cấu hình thực sự của phân tử trong không gian.

CHO

H OH

CH2OH

CHO

HO H

CH2OH

D-(+)-Gliceraldehid L-(-)-Gliceraldehid

Cấu hình tương đối : cấu hình được suy ra từ

cấu hình tuyệt đối theo những quy tắc về lập thể

CHO

H OH

CH2OH

COOH

H OH

CH2OH

HgO

D-(+)-Gliceraldehid D-(-)-Gliceric acid

Hình chiếu Fischer và đồng phân D, L

C

C HHO

C OHH

C HHO

C HHO

CH2OH

1

2

3

4

5

6

H

O

C

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

1

2

3

4

5

6

H

O

L-Glucose D-Glucose

Nhóm OH gắn lên carbon bất đối xứng có số thứ tự lớn nhất quay sang phải là đồng phân D, ngược lại là đồng phân (đối phân) L.

• Nhóm NH2 gắn lên carbon bất đối xứng có số thứ tự nhỏ nhất quay sang phải là đồng phân D, ngược lại là đồng phân (đối phân) L.

C

C HH2N

CH2OH

1

2

3

H

O

C

C NH2H

C HH

C6H5

1

2

3

4

H

O

(D-Phenilanalin)(L-Serin)

HIDROCARBON

I. Alcan : CnH2n+2 I.1. Danh pháp : -an

CH4 : metan ; C2H6 : etan ; C7H16 : heptan;

C10H22 : decan

H3C CH

CH3

CH3CH2 CH

CH3

H3C C

CH3

CH3

H3C C

CH3

CH2

CH3

i-Propil s-Butil t-Butil Neopentil

Qui tắc gọi tên

- Chọn dây dài nhất làm dây chính. Nếu hai

dây cùng chiều dài chọn dây có nhiều

nhánh làm dây chính.

- Đánh số các nguyên tử C của dây chính làm

thế nào để các C mang dây nhánh có chỉ số

nhỏ nhất.

- Khi có nhiều nhánh ở vị trí tương đương,

nhánh có chỉ số nhỏ được chọn theo mẫu tự.

4-Etil-3-metilheptan

CH3 CH2 CH

Et

CH CH2 CH3

Me

1 2 3 4 5 6

3-Etil-4-metilhexan

CH3 CH2 CH2 CH

Et

CH CH2 CH3

Me

7 6 5 4 3 2 1

3-Etil-4-metilhexan

CH3 CH2 CH

Et

CH CH2 CH3

Me

1 2 3 4 5 6

CH3 CH2 CH

Me

CH CH2 CH3

Et

1 2 3 4 5 6

4-Etil-3-metilhexan

Hóa tính

1. Sự đốt cháy

CnH2n+23n + 1

2O2

nCO2 + (n+1) H2O + Q+

2. Halogen hóa alcan

R-H + X2

t°R-X + HX

R-Cl < R-Br < R-I

Điều chế1. Hoàn nguyên halogenur alkilDùng hidrogen đang sinh :

R-X + 2H R-H + HX

Dùng LiAlH4 :

4 R-X + LiAlH4 4 R-H + LiX + AlX3

R-Cl < R-Br < R-I

RX tam cấp <RX nhị cấp< RX nhất cấp

2. Phương pháp Grignard

RMgX + H2O RH + 1/2 MgX2 + 1/2 Mg(OH)2

2 RX + 2 Na R-R + 2 NaX

3. Tổng hợp Wurtz

4. Hidrogen hóa alcen, alcin

R-CH=CH2 + H2Pt

R-CH2-CH3

R-CH2-CH3 + H2R-CH CHPt

5.Hoàn nguyên các hợp chất carbonil

Phương pháp Clemmensen

R C R'

O

Zn-Hg / HCl

t°CR-CH2-R'

Phương pháp Wolff-Kishner

R C R'

O

NH2-NH2 / OH-

t°CR-CH2-R'

II. Alcen : -en hoặc ilen (tên thông thường) : CnH2n

Dây dài nhất có chứa nối đôi và nối đôi ở vị trínhỏ nhất.

C

CH3

CH CH2CHCH2=CH-CH=CH2CH2=CH2

Etilen Eten

1,3-Butadien 2-Metil-1,3-butadien (isopren)

Hóa tính

1. Cộng tác chất đối xứng

Hidrogen hóa

Halogen hóa : Cl Br I

+ Ni RaneyH2R-CH=CH-R' R-CH2-CH2-R'

+ R-CHBr-CHBr-R'R-CH=CH-R' Br2

CCl4

2. Cộng tác chất bất đối xứng

Qui tắc Markownikoff : nguyên tử H của tác chất sẽ gắn vào C của nối đôi mang nhiều nguyên tử H nhất.

H-X, H-SO4H, H-NO3, HO-X, I-Cl

CH3 CH CH2 + HBr CH3 CH CH2

Br H

CH3 CH CH2 + H2SO4 CH3 CH CH3

OSO3H

CH3-CH=CH2 HBr

CH3-CH=CH2

CH3-CH=CH2

+

+

+ HOCl

H2SO4

Qui tắc Kharash: với sự hiện diện của peroxid, nguyên tử H của tác chất sẽ gắn vào Ccủa nối đôi mang ít nguyên tử H nhất (chỉ ảnh hưởng đối với HBr).

CH3 CH CH2 + HBr CH3 CH CH2

H Br

ROOR

Ozon hóa

RC CH

R'R"

CH

OO

CO

R"R

R'

+ O3 CH

OO

CO

R"R

R'

Zn, H2O RC

R'O + R"CH=O + H2O2

hydroxil hóa

Cis-hidroxil hóa

R CH CH CH3 CH CH

OH OH

R'KMnO4 loãng

OH-R'

Trans-hidroxil hóa

R-CH=CH-R' R-CH-CH-R'

OH

OH

RCO3HOH

Điều chế

1. Từ alcol

R-CH2-CH-CH3

OHR-CH =CH-CH3 R-CH2-CH =CH2+

H+,

- H2O

2. Từ halogenur alkil

+R-CH-CH-CH3

XR'

OH-

R-C=CH-CH3

R'R-C-CH =CH2

R'

3. Khử X2 của a-dihalogenur alkil

+R-CH-CH-R'

XX

R-CH =CH-R' ZnX2+ Zn

ALCIN - CnH2n-2 : -in

CH C HC C CH2

Etinil 2-Propinil

CH CH CH C CH3

Etin Propin

Acetilen Metilacetilen

Propargil

Hóa tính

1. Phản ứng cộngCộng hidrogen

C CR R' + H2 CH CHR R'Ni

C CR R' + 2 H2 CH2 CH2R R'Ni

C CR R' + H2

Na hay Li

NH3 loûng

Pd/C

C C

H

R

R'

H

C C

H

R

H

R'

trans

cis

Cộng halogen

C CR H+ Br2

C C

Br

R

H

Br

+ Br2R-CBr2-CHBr2

Cộng hidracid

C CR R'O

RCOOH + R'COOH

Oxid hóa

C CHRHCl HI

C CHRHCl HCl

R-CCl2-CH3

R-CCl=CH2

R-CCl=CH2

R-CICl-CH2

Điều chế

1. Từ carbur calcium với nước

CaC2 + 2 H2O C2H2 + Ca(OH)2

2. Từ vic- hay gem-dihalogenur

RCHBr-CHBr-CH3NaNH2 / NH3 R CH2 C CH

R CH2 CHCl2NaNH2 / NH3

R C CH

3. Từ tetrahalogenur

R C CR C

X

X

C

X

X

R' + 2 Zn R' + 2 ZnX2

ARENMe CH = CH2

Me Me

Toluen Stiren Cumen

Me

Me

Me

Me

Me

Me

o-Xilen m-Xilen p-Xilen

CH2 Ph3C- Ph-CH2=CH-

Phenil Benzil Tritil Stiril

Hóa tính

1. Phản ứng cộngCộng hidrogen

+ 3 H2Ni

, p

Cộng halogen

+ 3 Cl2h

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

Sulfon hóa

SO3H+ H2O

H2SO4

2. Phản ứng trí hoán thân điện tử

Halogen hóa

+ Cl2AlCl3

Cl

Nitro hóa

NO2HNO3 , H2SO4 + H2O

Sulfon hóa

SO3H+ H2O

H2SO4

3. Sự định hướng của phản ứng trí hoán thân điện tử trên nhân hương phương

G (+I, +R) : định hướng orto, para Me

HNO3 , H2SO4

MeNO2

Me

NO2

G (-I, -R) : định hướng meta

NO2

H2SO4

NO2

SO3H

G halogen (-I, +R) : định hướng orto, para

Cl Cl Cl

NO2

HNO3 , H2SO4NO2

+

Me

OCH3

Br2 , FeBr3

Me

OCH3

Br

G1 rút điện tử, G2 cho điện tử Phụ thuộc G2

HNO3 , H2SO4+

Me Me

NO2NO2

O2N

Me

NO2

NO2

Me

NO2

NO2

+

Điều chế

Pt - Al2O3

250 oC

Cr2O3- Al2O3

250 oC

Me

n-Heptan

ALCOL – PHENOL - ETERI. ALCOL : R-OH

C

R

H

H

OH C

R

R'

H

OH C

R

R'

R"

OH

Alcol nhất cấp Alcol nhị cấp Alcol tam cấp

CH3-CH2-OH CH3-CH-OH

CH3

CH3-CH-CH2-OH

CH3 CH2-OH

Alcol benzilAlcol etil Alcol isopropil Alcol isobutil

Metilcarbinol Dimetilcarbinol Iospropilcarbinol Phenilcarbinol

IUPAC : - dây C dài nhất chứa nhóm –OH - C-OH mang số vị trí nhỏ nhất

CH3-CH-CH-CH2-OH

CH3Cl

1234

3-Cloro-2-metilbutanol

CH3-CH-CH=CH-CH-OH

Cl CH2-CH3

12

34567

6-Clorohept-4-en-3-ol

Hóa tính1.1. Phản ứng cắt đứt nối C-OVới hidracid :

R-OH + HX R-X + H2O

Với trihalogenur phosphor (PBr3, PI3) :

CH3CH2CH2OH CH3CH2CH2Br

CH3-C-H

CH3

OHCH3-C-H

CH3

I

PBr3

PI3

Phản ứng do sự đứt nối O-H

Tính acid – baz

R-OH + Na RONa + 1/2 H2

R-OH + R'MgX R-OMgX + R'H

Phản ứng ester hóa

R-OH + R'COOH R'COOR + H2OH+

Độ phản ứng : CH3OH > alcol I > alcol II > alcol III

Phản ứng oxid hóa :

RCH2OH[O]

RCHO[O]

RCOOH

R-CH-OH[O]

R'

RCOR'

R-C-OH

R'

R''

[O]

Tác chất oxid hóa : - Cu, 325oC - KMnO4, OH-

- K2Cr2O7, H2SO4

- CrO3, CH3COOH

Phenol

OH OH

OH

OH

OH

OH

OH

Phenol Catechol Resorcinol Hidroquinon

OH

COOH

OH

NO2O2N

NO2

OH

OCH3

CHO

Acid salicilic Acid picric Vanilin

Acid o-hidroxibenzoic

ALDEHID & CETON

CR

O

H R'

Nhoùm carbonil

Aldehid Ceton

CR

O

Hợp chất mang nhóm –C=O

R

R'

120o

C O

I. Danh pháp

1. Aldehida. Tên dẫn xuất từ acidThay thế -ic hoặc –oic trong tên thôngthường của acid carboxilic tương ứng bằng –aldehid.

HCHO CH3CHO CH3CH2CH2CHOFormaldehid Acetaldehid Butiraldehid

CHO CHO

OHCH3CH2CH2CHCHO

CH3

Benzaldehid Salicilaldehid -Metilvaleraldehid

b. Tên theo hệ thống

Thêm -al vào sau tên hidrocarbon có cùng sốcarbon. Nhóm định chức -carbonil luôn có chỉ số vịtrí là 1.

CH3

CH3CH2CHCH2CHO

3-Metilpentanal

2. Ceton

a. Ceton chi phươngĐặt tên 2 nhóm thế gắn vào nhóm định chứccarbonil trước từ ceton

O O

CH3CH2CCH3 PhCH2CCH3

Metil etil ceton Metil benzil ceton

b. Ceton hương phương

Gọi theo tên thông thường của acidcarboxilic, thay -ic hoặc -oic bằng –ophenon.

O

C

O O

CH3-C CH3CH2CH2-C

Acetophenon Benzophenon n-Butirophenon

c. Tên theo hệ thống

Thêm –on vào hidrocarbon tương ứng.

Nhóm carbonil luôn mang chỉ số nhỏ nhất.

O

O O

CH3CCH3 CH3CH2CCH3

Propanon Butanon Ciclohexanon

II. Điều chế

1. Aldehid

Cu , 200-300oCR-CH2-OH R-CHO

Phản ứng oxid hóa alcol nhất cấp

K2Cr2O7 , H2SO4 R-CHO

R-CH2-OH

II. Điều chế

2. Ceton

OH

K2Cr2O7 , H2SO4

O

OOH

CrO3 hay K2Cr2O7R-CH-R' R-C-R'

Oxid hóa alcol nhị cấp

Mentol Menton

ACID CARBOXILIC & DẪN XUẤT

Acid formicAcid aceticAcid propionicAcid butiricAcid valericAcid caproicAcid caprilicAcid capricAcid lauricAcid miristicAcid palmiticAcid stearic

HCOOHCH3COOH

CH3CH2COOHCH3(CH2)2COOHCH3(CH2)3COOHCH3(CH2)4COOHCH3(CH2)6COOHCH3(CH2)8COOH

CH3(CH2)10COOHCH3(CH2)12COOHCH3(CH2)14COOHCH3(CH2)16COOH

Danh pháp Tên thông thường Công thức nguyên

COOH Acid ciclopropancarboxilic

Acid chi hòan

Đặt từ carboxilic sau tên hợp chất chi hòan tương ứng

NH2

COOH COOH COOH

Acid benzoic Acid -naptoic Acid antranilic

Tên hệ thống: thêm –oic vào sau tên hợp chất hidrocarbon chi phương tương ứng.

HC CCOOHCH3COOH CH3CH2CHCOOH

CH3

Acid etanoic Acid propinoic Acid 2-metilbutanoic

Ester

OH

COOEt

PhCOOPhH3C CO

Et

Acetat etil Benzoat phenil Salicilat etil

Danh pháp

Thay vaàn cuoái -ic trong teân acid baèng -at tieáp theo sau laø teân goác alkil töông öùng vôùi alcol

Dẫn xuất của acid carboxilic

PhCOClH3C CO

ClHC C COCl

Clorur acetil Clorur benzoil Clorur propinoil

Clorur acid

Bao goàm töø clorur tieáp theo laø teân nhoùm alcil töông öùng

O

O

O

O

O

O(CH3CO)2O

Anhidrid acid

Anhidrid acetic Anhidrid maleic Anhidrid phtalic Thay töø acid trong teân acid baèng töø anhidrid.

HCONMe2 H2C=CH-CONH2 N,N-Dimetilformamid Acrilamid

Amid

Thay vaàn cuoái -ic trong teân acid baèng -

amid. Neáu laø amid trí hoaùn thì goïi teân

nhöõng goác trí hoaùn ñoù sau chöõ N-.

2. Ester

RCOOR' + H2O+ R'OHRCOOH

+ CH2N2RCOOH RCOOCH3+ N2

RCOOR' + X+ R'XRCOO- -

RCOOR' RCOOR'' + R'OH+ R''OH

(RCO)2O + R'OH RCOOR' + RCOOH

RCOCl + R'OH RCOOR' + HCl

Phaûn öùng Schotten - Baumann