Bài giảng môn Hóa hữu cơ: Chương 3 - Hiệu ứng trong hợp chất hữu cơ

Bài giảng "Hóa hữu cơ: Chương 3 - Hiệu ứng trong hợp chất hữu cơ" được biên soạn với các nội dung tìm hiểu về các loại hiệu ứng trong hợp chất hữu cơ bao gồm: Hiệu ứng cảm ứng; Hiệu ứng liên hợp; Hiệu ứng siêu liên hợp. Phương pháp vận dụng hiệu ứng trong hoá học hữu cơ. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết bài giảng tại đây!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng môn Hóa hữu cơ: Chương 3 - Hiệu ứng trong hợp chất hữu cơ Chương 3Hiệu ứng trong hợp chất Hữu cơKhái niệm chung về hiệu ứngẢnh hưởng hút hoặc đẩy e của nguyên tử hay nhóm nguyên tử gây nênsự chuyển dịch điện tử trong phân tử sự phân bố lại mật độ điện tử vàđiện tích được gọi là hiệu ứng.Các loại hiệu ứng chủ yếu: Hiệu ứng cảm ứng (Inductive effect) Hiệu ứng liên hợp (Conjugation effect) Hiệu ứng siêu liên hợp (Hyper conjugation effect)Hiệu ứng cảm ứng(Inductive effect: I) 1. Định nghĩa: Xét 2 phân tử Nguyên tử Cl gây nên ảnh hưởng cảm ứng● Định nghĩa: Sự khác nhau về độ âm điện của 2 nguyên tử trong phân tử gây nên ảnh hưởng hút hoặc đẩy điện tử truyền dọc theo trục liên kết  trong phân tử, làm chuyển dịch điện tử .• Ký hiệu: I (Inductive effect)• Chiều chuyển dịch mật độ e: Mũi tên thẳng () ghi trên trục liên kết , hướng từ ngt có độ âm điện nhỏ hơn đến ngt có độ âm điện lớn hơn. Hiệu ứng cảm ứng âm (-I): Đặc trưng cho nguyên tử hay nhóm nguyên tử có khả năng hút điện tử (thường là các nhóm không no hặc mang điện tích dương) Ví dụ: NH3+ > NO2 > CN > SO3H > CHO > CO > COOH > COCl > CONH2 > F > Cl > Br > I > OH > OR > NH2 > C6H5 Hiệu ứng cảm ứng dương (+I): Đặc trưng cho nguyên tử hay nhóm nguyên tử có khả năng đẩy điện tử (Các gốc ankyl hay các nhóm mang điện âm). Ví dụ: -C(CH3)3 > -CH(CH3)2 > -CH2CH3 > -CH3 -O-, -S-, -Se- 2. Hiệu ứng cảm ứng tĩnh (Is: static inductive effect) + Sự chuyển dịch đt  trong phân tử ở trạng thái tĩnh + Phụ thuộc sự chênh lệch độ âm điện của các nguyên tử liên kết (độphân cực của lk). Độ âm điện giảm  độ phân cực giảm 3. Hiệu ứng cảm ứng động (Id : dynamic inductive effect) + Sự chuyển dịch đt  trong phân tử ở trạng thái động + Id được gây ra do độ khả phân cực của liên kết + Độ khả phân cực phụ thuộc bán kính của nguyên tử Bán kính nguyên tử tăng, độ khả phân cực tăng Nhận xét + Is và +Id biến thiên cùng chiều -Is và –Id trong dãy halogen biến thiên ngược chiều Liên kết  là những liên kết bền nên ta ít gặp hiệuứng Id. Trong thực tế người ta thường dùng và biểudiễn hiệu ứng cảm ứng về phương diện tĩnh Ký hiệu: I 4. Phương pháp xác định dấu và trị số a. So sánh hằng số phân ly axit (Ka)Như vậy: Nếu X là nhóm hút e (-I)  Ka Nếu X là nhóm đẩy e (+I)  Kab. So sánh giá trị momen lưỡng cực Momen lưỡng cực càng lớn  –I càng lớn Ví dụ: CH3-NO2 3,42 D  -I: -NO2>-Cl CH3-Cl 1,83 DQuy ước: Hiệu ứng của trong liên kết C-H bằng 0-I: -NR3+ > -NO2 > -CN > -SO3H > -CHO > -C=O > -COOH > - COCl > CONH2 > F > Cl > Br > I > OH> OR> NH2> -C6H5+I: -C(CH3)3 > -CH(CH3)2 > -CH2CH3 > -CH35. Đặc điểm của hiệu ứng cảm ứng• Đặc trưng cho sự chuyển dịch e  dọc theo chiều dài các lk  trong phân tử• Giảm rất nhanh khi mạch các lk  kéo dài Ví dụ: Pka CH3CH2CH2COOH 4,82 CH3CH2CHClCOOH 2,86 CH3CHClCH2COOH 4,05 ClCH2CH2CH2COOH 4,42 Hiệu ứng liên hợp(Conjugation effect: C)1. Hệ liên hợp: Hệ liên hợp - : Phân tử có liên kết  và liên kết  luôn phiên nhau CH2=CH-CH=CH2 CH2=CH-CH=O CH2=CH-CN Butadien-1,3 andehit acrylic acrylonitril Benzen Hệ liên hợp p- : ep chưa chia (tự do) liên hợp với lk  qua một lk  Điện tử lẻ, obital trống, liên hợp với lk  qua một lk đơn 2. Định nghĩa hiệu ứng liên hợp Hiệu ứng electron truyền trên hệ liên hợp, gây nên sự phân cực hệ e liên hợp đó. Butadien-1,3; Phân tử đối xứng, không phân cực, không có hiệu ứngPhân tử phân cực có hiệu ứng Phân tử phân cực có hiệu ứngliên hợp, nhóm –CHO hút e bằng liên hợp, nhóm –N(CH3)2 đẩy ecách liên hợp có hiệu ứng liên bằng cách liên hợp  có hiệu ứnghợp âm: -CCHO liên hợp dương: +CN(CH3)2• Ký hiệu: C (conjugation effect)• Chiều chuyển dịch e trong hệ liên hợp: ký hiệu bằng mũi tên cong, hướng về phía nguyên tử hoặc nhóm ngt có khả năng hút e (do sự chênh lệch đâđ gây nên) hoặc hướng từ phía cặp ep chưa chia vào lk .• Hiệu ứng liên hợp dương (+C): Nhóm có tác dụng đẩy e bằng cách liên hợp. Thường là các nguyên tử có đôi e chưa chia hoặc mang điện tích âm như N, O, Hal,….• Hiệu ứng liên hợp âm (–C): Nhóm có tác dụng hút e bằng cách liên hợp: -NO2, -CN, -CHO,…3. Đặc điểm của hiệu ứng liên hợp• Đặc trưng cho sự chuyển dịch điện tử  (p) trong các hệ liên hợp• Mở rộng và truyền ảnh hưởng của nhóm thế đi xa vô hạn, hầu như không tắt. 4. Phân loại hiệu ứng liên hợp• Hiệu ứng liên hợp tĩnh (Cs)-Es hoặc ...