Phản ứng giữa Hiđrô và Oxi

Thí nghiệm 3
Phản ứng giữa hidro và oxi
H2
O2
+
+
H2
O2
H2
H2O
H2O
SO2
Phân tử khí sunfurơ
+
+
HCl
Zn
HCl
ZnCl2
H2
HCl
+
Zn
=
ZnCl2
+
H2

cấu dạng của xiclohexan
Cấu trúc electron liên kết cộng hoá trị và các liên kết yếu
1.Liên kết cộng hoá trị :
1.1 Sự xem phủ các Obital .Liên kết xicma và liên kết pi
-Liên kết cộng hoá trị được hình thành bằng sư xem phủ của các obital nguyên tử (AO) tạo nên các obital phân tử (MO). Có hai kiểu xem phủ chính:
a) Xem phủ trục :
sự xem phủ bên
-Vùng xem phủ chủ yếu ở hai bên trục lk nên MO sinh ra tương đối
kém bền
-MO pi, lk hình thành là lk pi
Sự lai hoá .Các liên kết đơn, đôi,ba
a) Lai hoá sp3
b) Lai hoá sp2: Khi 1AOs tổ hợp với 2AO p tạo thành 2 AOsp2 đồng nhất
nằm trên cùng một mặt phẳng,tạovới nhau những góc 120o
c) sự lai hoá sp: Khi 1AOs tổ hợp với 1AOp tạo thành 2AO lai hoá sp
đông nhất có trục đối xúng nằm trên một đường thẳng
Một số đặc điểm của liên kết công hoá trị
Năng lượng liên kết : + Khi hình thành nên pht (tạo lk) từ các ngt
năng lượng được toả ra (∆H<0 ,toả nhiệt) ; trái lại khi pht bị phá vỡ
tạo ra các ngt (phá vỡ lk) nó đòi hỏi phải cung cấp năng lượng
(∆H>0, thu nhiệt)
+ Cần phân biệt khái niệm :
năng lượng lk và năng lượng phân li liên kết
VD: CH4 : Năng lượng lk
∆H=+1659kj/mol
Năng lượng phân li lk
Liên kết hidro
1. Khái niệm : lk hidro được hình thành giữa một nhóm X p.cực và một ngt (hay nhóm ngt) Y mang cặp electron tự do nhờ tương tác tĩnh điện yếu khoảng 20-25 kj/mol
2. Phân loại :
a) Liên kết hidro liên phân tử:
b) Liên kết hidro nội phân tử
III. Lực hút Van đe van
Hiệu ứng cấu trúc trong phân tử hữu cơ
I . Hiệu ứng cảm ứng (Inductive Effect):
I.1 Sự phân cực của liên kết xicma
H-H ; Cl-Cl
I.2 Hiệu ứng cảm ứng:
Hiệu ứng cảm ứng âm: -I < -Br < -Cl <-f
-NH2 <-oh <-f
-CH=CH2 ; -C6H5 ; -C CH
Hiệu ứng cảm ứng dương : -CH3<-ch2-ch3 <-ch(ch3) <-c(ch3)
II. Hiệu ứng liên hợp
II. 1 Sự phân cực của liên kết pi
Liên kết pi giữa hai ngt đồng nhất không phân cực: CH2 = CH2
Liên kết pi giữa 2 ngt có độ âm điện khác nhau
II.2 Hệ liên hợp:
II.3 Hiệu ứng liên hợp :
a-Hiệu ứng liên hợp dương: (+C ) đẩy điện tử về phía lk pi
các Hal, -OH, các nhóm có h. ư +C thường có cả -I
-NH2>-OH >-F; (độ âm điện tăng) -F>-Cl >-Br > -I (kích thước ngt tăng)
III. Hiêu ứng siêu liên hợp
Ph?n ?ng h?u co
I Phân loại phản ứng hữu cơ :
I.1.Phản ứng thế S (Substitution): là p. ư trong đó một ngt hay nhóm
ngt trong pht được thay thế bằng ngt hay nhóm ngt khác.

VD : CH3-H + Cl-Cl
CH3Cl + HCl
I.2 Phản ứng cộng A (addition): Là p. ư trong đó hai pht kết hợp với
nhau tạo thành một pht mới
I.3 Phản ứng tách E :Elimination: Là p. ư làm cho 2 ngt hay nhóm ngt
tách ra khỏi pht mà không có ngt hay nhóm ngt thay thế
II.Các kiểu phân cut liên kết cộng hoá trị và các tiểu phân trung gian
II.1 Sự phân cut đồng li . Gốc tự do
các gốc tự do thường không bền . Những nhóm có hiệu ứng liên hợp
hoặc siêu liên hợp làm tăng độ bền vì chúng giải toả mật độ e tự do

2. Sự phân cut dị li .Cacbocation và Cacbanion
sự phân cắt dị li ở phía ngt cacbon:
sẽ tạo ra một cation mà điện tích chủ yếu ở ngt C .
Gọi là cabocation . Kí hiệu là : R+
Đặc điểm : cacbocation không bền. độ bền tăng lên
khi có nhóm thế đẩy e là giải toả bớt điện tích dương
b) Sự phân cắt dị li ở phía ngt X : Sẽ tạo ra một anion mang điện tích âm gọi là cacbanion
KÍ hiệu là : R –
Đặc điểm : không bền .độ bền tăng lên khi có nhóm thế hut e làm phân cực điện tích âm
Khác với gốc tự do và cacbocation ,cacbanion có
cấu trúc hình tháp như amin bậc ba
III.Trạng thái chuyển tiếp
Năng lượng hoạt hoá : là năng lượng cần thiết đẻ dưa hệ ph.ư lên trạng thái “kích thích ” ở đó có lien kết đang được hình thành và có liên kết bị đứt ra - trạng thái kích thích đó là trạng thái chuyển tiếp hay cong gọi là phức chất hoạt động
Năng lượng hoạt hoá không phải là năng lượng phân li liên kết thành các ngt hay gốc tự do cũng không phải là năng lượng ion hoá phân tử thành cation và anion
IV.Tác nhân electronphin và tác nhân nucleophin
V. Khái niệm về cơ chế phản ứng
Cơ chế của ph. ư hoá học là con đường chi tiết mà hệ các
chất phải đi qua để tạo ra sản phẩm . Có ba loại cơ chế
phản ứng chính
Cơ chế gôc tự do R : Radical = gốc
a- SR phản ứng thế theo cơ chế gốc : clo hoá CH4 xt as
b- AR Phản ứng cộng theo cơ chế gốc :
cộng HBr vào CH2=CH2
2. Cơ chế electronphin : E : eclectrophilic= electronphin
a – SE phản ứng thế theo cơ chế gốc : nitro hoá
Benzen bằng hh HNO3+ H2SO4
3. Cơ chế nucleophin N : nucleophilic = nucleophin
a- AN phản ứng cộng theo cơ chế nucleophin:
Cộng HCN vào CH3CH=O (sp trung gian là một anion)
b-SN phản ứng thế theo cơ chế nucleophin
SN 1 : cơ chế hai giai đoạn đơn phân tử : tert-C4H9Br
Tác dụng với dd NaOH loãng
SN2 : cơ chế một giai đoạn lưỡng phân tử :CH3- I tác dụng
Dd NaOH đ đ
SN2(CO) thế kiểu công rồi tách như ở các axit cacboxylic
C-E1 và E2: phản ứng tách nuceophin đơn và lưỡng
Pht
b-AE phản ứng cộng theo cơ chế electrophin :
cộng HBr vào CH2=CH2 khi không có mặt oxi và H2O2
CHƯƠNG III : HIĐROCACBON NO
Hidrocacbon no là loại hidro trong phân tử chỉ có liên kết xicma,ngt C ở trạng thái laihoá sp3
Ankan : hiđrocacbon no mạch hở ctpht tổng quát là CnH2n+2(n≥ 1) đơn giản nhất là CH4 các hợp chất trong dãy đồng đẳng chỉ hơn kém nhau một vài nhóm metylen
Xycloankan : là những hiđrocacbon no mạch vòng .nếu chỉ có một vòng ctpht CnH2n (n≥3)
Gốc hiđrocacbon hay nhóm hiđrocacbon là phần còn lại của pht hiđrocacbon sau khi bớt đi một số ngt H ,nhưng vẫn đang tồn tại trong phân tử ở trạng thái liên kết và không mạng e tự do như gốc tự do . Các gốc hoá trị một tương ứng là ankyl và xycloankyl
Bậc của ngt C :
ANKAN
I - đồng phân ,danh pháp và cấu trúc
I.1 Đồng phân cấu tạo :
từ C1 đến C3 không có đồng phân, từ C4 trở đi có đồng phân mạch C,từ C7 nếu xuất hiện C* thì có hiện tượng đp quang học
I.2 danh pháp :
- danh pháp thường
- danh pháp hệ thống (IUPAC)
- danh pháp nửa hệ thống
a)
Chirality
Rotate the molecule on
the right 180°.
Iodine does
not align.
Chirality
Rotate the molecule on
the right 180°.
Iodine does
not align.
Chirality
If a substance rotates the light clockwise (as you look at the source) it is called Dextrorotatory and the symbol (+) is placed in front of its name.
Enantiomers that rotate the light in the opposite direction are called Levorotatory and have the symbol (-).
Chirality
Importance of Chirality.
The body (and indeed Nature) is filled with chiral molecules, especially enzymes, which will only react with molecules of the same chirality.
Think of shaking hands.
It must be done left to right or it won’t work.
Chirality - Examples
Chirality - Examples
Minus sugar:
The enantiomer of sucrose tastes just as sweet, but it cannot be broken down by the body!
Unfortunately it must be made by chemists and not plants so it is expensive!
Chirality - Examples
Sucrose and its mirror image.

O
O
O
OH
CH
2
OH
HO
HO
HOCH
2
OH
CH
2
OH
HO
O
O
O
CH
2
OH
OH
OH
OH
CH
2
OH
OH
HO
HOCH
2
Chirality - Examples
Lindane - a common insecticide.
Chirality - Examples
Ibuprofen: Sold as a mixture of the two enantiomers.





Only one is biologically active!
Chirality - Examples
Look at this compound. Can it be chiral?
Chirality - Examples
Remember the rule for chirality is that a carbon must be bound to four different groups.
Chirality - Examples
Remember the rule for chirality is that a carbon must be bound to four different groups.
Chirality - Examples
Remember the rule for chirality is that a carbon must be bound to four different groups.
Four!
Chirality - Examples
What would these isomers look like?
Chirality - Examples
What would these isomers look like?
Chirality - Examples
What would these isomers look like?
Chirality
There is no real need to draw the reflection to ascertain the structure of the two enantiomers.
Chiral compounds exist because of the differing positions of the four groups in space.
Switching two of the groups will produce the enantiomer for simple systems.
Chirality
Draw one enantiomer.
Chirality
Then change the orientation of the groups.
Chirality
These two molecules are now non-superimposable.
Chirality
This only makes enantiomers for compounds containing one chiral carbon.
Remember enantiomers are non-superimposable mirror images.
Let us look at an example that demonstrates this.
Chirality
Let’s look at Peppermint:

This molecule can be chiral as there is a carbon which has four different groups attached.
Chirality
Let’s look at Peppermint:

This molecule can be chiral as there is a carbon which has four different groups attached.
This is indicated by the presence of a star (Asterisk).
Chirality
Here the four groups are in differing positions in space.
The molecules are not super imposable.
And they would bend polarised light.
But they are NOT enantiomers!
Chirality
Enantiomers are mirror images.
These two molecules are not mirror images!
Chirality
Draw the mirror image of the molecule on the left and compare it.
Chirality
If you flip the reflected molecule you can attempt to superimpose the two.
Chirality
It appears that the two molecules on the right of this slide are the same .
Chirality
They are not the same because there is another chiral carbon in the molecule.
Chirality
The top methyl group is bound to a carbon that has four different groups.
Scrambling of the bonds to one of the chiral carbons does not produce a mirror image (ie an enantiomer).
Chirality
Take the molecule on the left and make its mirror image.

OH
H
CH
3
H
*
*
Chirality
Take the molecule on the left and make its mirror image.

OH
H
CH
3
H
*
*

H
HO
CH
3
H
*
*
Chirality
Flipping the reflection does not give a super-imposable compound!

OH
H
CH
3
H
*
*

CH
3
H
H
OH
*
*
Chirality
Flipping the reflection does not give a super-imposable compound!

The methyl groups
do not line up.

CH
3
H
H
OH
*
*
Chirality
These are examples of yet another type of isomer!
They are optically active (ie chiral).
But they are not mirror images.
They are called diasteriomers.
Chirality
The situation is actually a little more complex as there is another chiral carbon in the molecule.
Can you find it?
For ‘n’ chiral carbons in a molecule there are up to ‘2n’ optical isomers.
Chirality

CH
3
H
H
OH
*
*

CH
3
H
H
OH
*
*
Chirality - Racemates
What happens when HBr is added to the alkene 1-butene?
An addition reaction occurs.
The product is 2-bromobutane.
(The Markovnikov product)
Is the product optically active?
Chirality - Racemates
The result is an addition which gives a chiral carbon.
Chirality - Racemates
The result is an addition which gives a chiral carbon.
Chirality - Racemates
But in fact the addition can occur from either side!



Both compounds
are optically active,
but the mixture is not.
Chirality - Racemates
A mixture that contains both enantiomers is called racemic.
Most chemical reactions produce racemic mixtures.
Most biochemical reactions produce only one optical isomer and are not racemic.
Chirality - Review
Compounds can be chiral if there is a carbon which has four different groups.
Chiral compounds are said to be optically active as they can rotate the plane of polarised light.
Enantiomers are non super-imposable mirror images.
Chirality - Review
Diasteriomers are optically active compounds which are not mirror images of each other.
Diasteriomers must have at least two chiral carbons.