Bài giảng Hóa hữu cơ - Chương 7 đến Chương 11 - Phan Thị Hoàng Anh

Nội dung text: Bài giảng Hóa hữu cơ - Chương 7 đến Chương 11 - Phan Thị Hoàng Anh

1. CHƯƠNG 7 ALKYL HALIDES GV: PHAN THỊ HOÀNG ANH 1
2. DANH PHÁP • Tên thông dụng: alkyl halide • Tên hệ thống: haloalkane – halogen được xem là nhóm thế (fluoro, chloro, bromo, iodo) trên mạch chính 3
3. TỔNG HỢP 5
4. • Cơ chế SN1 hay SN2 phụ thuộc giai đoạn chậm quyết định tốc độ phản ứng Nu:− slow slow 9
5. Phản ứng thế ái nhân đơn phân tử SN1 Carbocation trung gian Chuyển vị ?? SN1 có thể đi kèm sự chuyển vị carbocation 13
6. . SN1 tạo hỗn hợp sản phẩm R + S không phụ thuộc cấu hình alkyl halide ban đầu 15
7. 1.30 B.-pr.16 – p.380 17
8. 1. Cấu trúc chất nền (alkyl halide) SN2 chịu ảnh hưởng lớn của yếu tố lập thể CH3 -X > RCH2 -X > R2CH-X > > R3C-X 19
9. • Các tác nhân ái nhân có cùng nguyên tử ái nhân, tính ái nhân đồng biến tính base • Trong cùng chu kỳ, tính ái nhân giảm từ trái sang phải (tỷ lệ nghịch độ âm điện) NH3 > H2O • Trong phân nhóm chính, trong dung môi phân cực tính ái nhân tăng dần từ trên xuống (ngược lại với tính base) HS- > HO- 23
10. 3. Nhóm đi ra • Nhóm có tính base càng yếu càng dễ tách ra Dễ đi ra Khó đi ra nhất nhất • Khả năng đi ra của một số nhóm trong phản ứng SN nhóm dễ đi ra nhóm khó đi ra 25
11. Một số dung môi phân cực không proton thông dụng 31
12. 6 B.-pr.25,26-p.388  Give the configuration(s) of the substitution product(s) that will be obtained from the reactions of the following secondary alkyl halides with the indicated nucleophile: 37
13. PHẢN ỨNG TÁCH LOẠI (E1 and E2) 39
14. Hướng tách trong phản ứng E2  Thông thường, sản phẩm chính trong phản ứng tách loại E2 là alkene bền hơn Alkene giữa mạch (Alken thế nhiều hơn – bền hơn) Sản phẩm Zaitsev Alkene liên hợp bền hơn 41
15. Lập thể E2 1.39 • E2 thuận lợi khi liên kết C-H và C-X ở vị trí anti-coplanar (đồng phẳng, khác phía). 43
16. Phản ứng tách loại đơn phân tử (E1) 45 Tương tự SN1, chuyển vị carbocation có thể xảy ra
17. 13 B.-pr.8-p.413 • For each of the following reactions, (1) indicate whether elimination will occur via an E2 or an E1 reaction, and (2) give the major elimination product of each reaction, ignoring stereoisomers: 47
18. FUNCTIONAL GROUP TRANSFORMATIONS USING SN2 REACTIONS R-X bậc 3 tách loại chiếm ưu thế 49
19. Sp chính Sp chính R-X bậc 3 tách loại chiếm ưu thế Trong phản ứng Williamson, để hạn chế phản ứng tách loại, R-X nên bậc thấp (bậc 1 > bậc 2 > bậc 3) 51
20. HỢP CHẤT GRIGNARDĐ Ether Grignard reagent Chú ý: R = alkyl hoặc vinyl, aryl Vinylchlorides và arylchlorides : phản ứng vẫn xảy ra, tuy nhiên cần điều kiện khó khăn hơn (vd. Dung môi THF, nhiệt độ cao hơn) Grignard reagents are seldom isolated but are used for further reactions in 53 ether solution.
21. 1. Grignard reagent là base rất mạnh Grignard reagent là base rất mạnh ⇒ phản ứng acid-base với hầu hết hợp chất có H linh động Acid – base reaction R: MgX + H-Y R-H + MgXY H-Y: H2O, ROH, NH3, HC≡CR, RCOOH, -SH 55
22. M.-pr.14.7 6 • Suggest two ways in which each of the following alcohols might be prepared by using a Grignard reagent: 59
23. 4. Phản ứng với ester rượu bậc 3 rượu chứa 2 gốc alkyl giống nhau đi từ Grignard reagent 61
24. 5. Phản ứng với CO2 carboxylic acid 63
25. A. ALCOHOL Common name: Alkyl + alcohol 2
26. DANH PHÁP 4
27. • Hydrate hóa alkene 6
28. • Từ Grignard reagent 8
29. - • NaBH4 và LiAlH4 cung cấp hydride (H ) LAN (LiAlH4): tác nhân khử mạnh hơn nhiều NaBH4, phản ứng mạnh với dung môi có proton Dung môi có proton phải được đưa vào trong giai đoạn 2 sau khi hoàn tất giai đoạn 1. 10
30. PHẢN ỨNG CỦA ALCOHOL Nucleophile weak acid Electrophile Rượu thể hiện 3 vai trò: - Acid yếu - Tác nhân ái nhân (cặp e trên O) - Tác nhân ái điện tử (C mang một phần điện dương gắn với O) 12
31. Phản ứng thế ái nhân của ROH SN HX R X SOCl2 or R OH R X PBr3 or PI3 H+ R OR ROH HO- là base mạnh (nhóm khó đi ra) khó bị thế bởi tác nhân ái nhân ngoại trừ OH được chuyển thành nhóm có tính base yếu hơn (nhóm dễ đi ra) 14
32.  Cơ chế: Rượu bậc 1 SN2 Rượu bậc 2, bậc 3 SN1 có thể chuyển vị carbocation 16
33. Pl3, PBr3, SOCl2 chuyển –OH thành nhóm dễ đi ra Nhóm dễ đi ra SN2 18
34. 2.3. Chuyển hóa rượu thành ethers Chỉ hiệu quả với rượu bậc 1 Với rượu bậc 2, bậc 3, phản ứng tách loại sẽ chiếm ưu thể ở nhiệt độ cao 20
35. 2.4. Dehydrate hóa rượu alkene Xúc tác acid, H2SO4, H3PO4 thường dùng nhất 22
36. Rượu bậc 1 cơ chế E2, tuy nhiên, sự chuyển vị vẫn có thể xảy ra do alkene tạo thành trong môi trường acid. 1-alkene chuyển thành 2-alkene do xúc tác acid Sản phẩm chính Luôn xem xét khả năng chuyển vị trong phản ứng tách H2O của rượu (b.1, b2, b3) xúc tác acid 24
37. Phản ứng ester hóa rượu (Fisher esterification) Hoạt tính : RCOCl > (RCO)2O > RCOOH (thuận nghịch, cần xt acid) 26
38. Rượu bậc 2 PCC, PDC không ảnh hưởng lk đôi C=C Rượu bậc 3 không còn H gắn với C-OH nên khó bị oxy hóa 30
39. TỔNG HỢP PHENOL 1. Oxy hóa cumene (công nghiệp) 32
40. 3. Phản ứng kiềm chảy: 4. Thủy phân diazonium 34
41. 2. Tổng hợp arylether: Phản ứng Williamson 36
42. 3.2. C-acyl hóa Acyl hóa Friedel-Crafts vòng thơm Không có mặt acid Lewis O-acyl hóa Có mặt acid Lewis C-acylation 38
43. 4. Phản ứng thế ái điện tử vòng phenol: OH là nhóm tăng hoạt mạnh SE của phenol xảy ra dễ hơn và ở điều kiện êm dịu hơn so với benzene. Dung môi không 4.1. Halogen hóa phân cực thế 1 lần Dung môi phân cực thế nhiều lần 40
44. 4.3. Alkyl hóa, acyl hóa Friedel-Crafts 42
45. 5. Oxy hóa phenol
46. DANH PHÁP • ALDEHYDES: ane anal 4
47. TỔNG HỢP • Tổng hợp formadehyde • Formaldehyde, a starting material for a number of plastics, is prepared by oxidation of methanol over a silver or iron oxide/molybdenum oxide catalyst at elevated temperature. • Similar processes are used to convert ethanol to acetaldehyde and isopropyl alcohol to acetone. 10
48. Khử ester, acyl chloride • Dùng tác nhân khử diisobutylaluminum hydride (DIBALH) thay LiAlH4, phản ứng khử có thể dừng lại ở giai đoạn tạo aldehyde (LiAlH4 khử đến rượu) 12
49. • Nucleophiic addition • Wittig • Reduction • Oxidation • Halogenation • Alkylation • Aldol condensation 14
50. • Hoạt tính 16
51. C-nucleophile 2. Cộng hydrogen cyanide (HCN) C N -C N C O C OH HCl 18
52. C-nucleophile 3. Cộng acetylide anion C CR 1. RC C- C O C OH 2. N H 20
53. With most ketones, the equilibrium favors the unhydrated keto form of the carbonyl 22
54. 4 B.-pr.33-.p.760 • Show how each of the following compounds can be prepared from the given starting material. In each case, you will need to use a protecting group. 26
55. N-nucleophile 7. Phản ứng với amine bậc 1 imine H+ Imine Phản ứng thuận nghịch, xúc tác H+ 28
56. N-nucleophile 8. Phản ứng với amine bậc 2 enamine H+ Enamine Phản ứng thuận nghịch, xúc tác H+ 30
57. phosphonium ylide được tổng hợp từ phản ứng thế SN2 reaction giữa triphenylphosphine và alkyl halide 34
58. 13 B.-pr.34-p.764 a. What carbonyl compound and what phosphonium ylide are required for the synthesis of the following alkenes? b. What alkyl halide is required to prepare each of the phosphonium ylides? 36
59. 4. Phản ứng oxy hóa • Aldehyde dễ bị oxy hóa hơn so với rượu bậc 1 Tollens reagent – tác nhân oxy hóa yếu oxy hóa được aldehyde nhưng không oxy hóa được rượu và các nhóm chức khác (vd lk đôi) Ketones không bị oxy hóa bởi hầu hết các tác nhân oxy hóa thông thường dùng để oxy hóa aldehyde. 40
60. 9 B.-pr.3-p.791 • List the compounds in each of the following groups in order of decreasing acidity: 42
61. 2. Phản ứng aldol hóa • Xảy ra trong dung dịch base 44
62. Ketone ít nhạy cảm với tác nhân ái nhân hơn so với aldehyde Phản ứng aldol hóa của ketone xảy ra chậm hơn so với aldehyde 46
63. 10 B.-pr.17-p.807 • Show the aldol addition product that would be formed from each of the following compounds: 48
64. Không có a-hydrogen Base rất mạnh 50
65. 12 B.-pr.22-p.810 • Describe how the following compounds could be prepared using an aldol addition in the • first step of the synthesis: 52
66. O CH3 OH CH3 54
67. 6. Halogen hóa Ca Xúc tác acid chỉ 1 Ha bị thay thế bởi halogen Xúc tác base tất cả Ha đều có thể bị thế bởi halogen (nếu dùng dư halogen) 56
68. Phản ứng haloform excess excess 58
69. Dẫn xuất acid 2
70. Penicillin G, was first isolated from a mold in 1928 by Sir Alexander Fleming 4
71. Tên IUPAC : Đánh số mạch chính bắt đầu từ C của nhóm COOH. Tên thông dụng: dùng kí tự Hy Lạp a, b, g, d, e đánh số nhóm thế bắt đầu từ C cạnh nhóm COOH. COOH gắn với vòng: thêm đuôi “carboxylic acid” vào tên của vòng 6
72. Ester: (từ rượu) alkyl alkanoate (từ alkanoid acid) Cyclic ester (lactone): 2-oxacycloalkanone 8
73. Amide: alkanoic acid “alkanamide”. Nếu có 1 nhóm thế gắn với N, thêm “N-” phía trước tên nhóm thế. Cyclic amide (lactam): “2-azacycloalkanone” 10
74. TỔNG HỢP RX RCH2OH RCHO RCOOH RCH=CHR' O RC Z 12
75. Từ Grignard reagent Oxy hóa alkyl benzene 14
76. PHẢN ỨNG THẾ ÁI NHÂN VÀO C-acyl Cơ chế Cộng - Tách Y, Z = -OH, -Cl, -NH2, -OCOR Phản ứng thế xảy ra khi Z- có tính base mạnh hơn Y- ( Z- dễ tách ra hơn Y-) 16
77. 1. Ester hóa Carboxylic Phản ứng thuận nghịch, xúc tác acid acid Anhydride acid Acyl chloride 18
78. Ester hóa nội phân tử lactone g- lactone d- lactone 20
79. Phản ứng trao đổi ester (transesterification) 24
80. 3. Phản ứng tạo Amide 28
81. Tuy nhiên, amide có thể phản ứng với nước, rượu khi được đun nóng có mặt xúc tác acid 30
82. 5. Brom hóa Ca (Phản ứng Hell-Vohard-Zelinsky ) a-bromination 32
83. a,b-unsaturated acid 34
84. CHƯƠNG 11 AMINE GV: PHAN THỊ HOÀNG ANH 1
85. I. DANH PHÁP  Tên thông dụng: alkyl + amine 3
86. NH2 xem là nhóm thế (-amino) khi trong phân tử có những nhóm chức khác (COOH > CHO > C=O > OH) Amine thơm được xem là dẫn xuất của aniline. 5
87. II. TỔNG HỢP 1. Alkyl hóa amine Tạo hỗn hợp sản phẩm độ chọn lọc thấp 7
88. 3. Khử nitrile amine bậc 1 NaBH4 không khử được ? 9
89. 5. Chuyển vị Hofmann amide b.1 amine b.1 Amide b.1 amine b.1 11
90. Na2S, (NH4)2S khử chọn lọc 1 trong 2 nhóm NO2 15
91. 1. Alkyl hóa amine Tạo hỗn hợp sản phẩm Dư amine tăng tỷ lệ sản phẩm thế 1 lần Dư alkyl halide (> 4:1) muối ammonium bậc 4 17
92. Tách loại Hofmann sản phẩm chính là alkene ít thế hơn (alkene đầu mạch) 19
93. 2. Acyl hóa amine 21
94. ? ? ? 23
95. 3. Phản ứng với hợp chất carbonyl Amine bậc 1 imine imine Amine bậc 2 enamine enamine 25
96. Alkylamine bậc 1 ion alkyl diazonium, kém bền Kém bền Alkene, alcohol, alkylhalide Arylamine bậc 1 ion aryl diazonium NO+ + ArNH2 ArN≡N 0-5oC
97. Arylamine, alkylamine bậc 2 N-Nitrozoamine N-Nitrozoamine Alkylamines bậc 3 không phản ứng NO+ R3N no reaction Arylamine bậc 3 nitrozoarylamine (SE) + NO + R2N R2N NO + H SE p-Nitrozoarylamine 29
98. IV. PHẢN ỨNG CỦA ION ARYL DIAZONIUM 31
99. Phản ứng thế ái nhân Ar-OH và Ar-I KI hoặc NaI 33
100. Sandmeyer reaction Ar-Cl, Ar-Br, Ar-CN CuX: CuCl, CuBr, CuCN X từ CuX 35