Hóa đồng phân

1. HÓA HỌC HỮU CƠ
VT 2011

2. CHƯƠNG I
ĐỒNG PHÂN CỦA CÁC
HỢP CHẤT HỮU CƠ

3. • Đồng phân – hợp chất hữu cơ có công
thức phân tử giống nhau, công thức cấu
tạo khác nhau;
• Phân loại:
I. Đồng phân cấu tạo (phẳng)
II. Đồng phân lập thể: đồng phân cấu dạng,
đồng phân cấu hình (đồng phân hình học,
đồng phân quang học)

4. Phân lo i đ ng phânạ ồ
Ðong phân
Câu hình
không gian
Câu dangCâu tao
hình hoc quang hoc

5. I. ĐỒNG PHÂN CẤU TẠO
Do có sự sắp xếp khác nhau của các nguyên tử trong
mạch C.
1.Đồng phân mạch C

6. 2. Đồng phân do vị trí các liên kết bội và nhóm chức

7. 3. Đồng phân có nhóm định chức khác nhau

8. 4. Đồng phân có nhóm thế khác nhau liên kết với
nhóm định chức

9. II. ĐỒNG PHÂN LẬP THỂ
1. Đồng phân hình học
a/ Điều kiện xuất hiện
• Xuất hiện khi phân tử có bộ phận cứng nhắc
→ cản trở sự quay tự do của các nguyên tử ở đó
• 2 nguyên tử liên kết với cùng 1 nguyên tử của
bộ phận cứng nhắc phải khác nhau
• Thường xuất hiện ở những hợp chất có chứa
C=C, C=N, N=N, hệ liên hợp, vòng phẳng 3 hay
4 cạnh.

10. R1R2C=CR3R4
R1 ≠ R2 và R3≠ R4

11. b/ Danh pháp của đồng phân hình học
b.1. Hệ cis – trans: axC=Cay
• a nằm cùng phía với mặt phẳng π → cis, khác
phía → trans

12. b.2. Hệ Z-E: axC=Cby (a > x và b > y)
• a, b cùng phía so với mặt phẳng π → Z (zusammen),
khác phía → E (entgegen).

13. Xét tính hơn cấp của nhóm thế
• Dựa theo thứ tự ưu tiên sau trong bảng HTTH của
nhóm thế (điện tích hạt nhân lớn)
Br > Cl > S > P > F > O > N > C > H
35 17 16 15 9 8 7 6 1

14. • Nếu các nguyên tử liên kết trực tiếp giống nhau thì xét
lớp thứ 2:
CH(CH3)2 > CH2CH3 > CH3
1H+2C=13 2H+1C=8 3H=3
(RO)3C > (RO)2CH > ROCH2
3O=24 2O+1H=17 1O+2H=10
* Nếu trong nhóm có nguyên tố âm điện hơn thì sẽ ưu tiên
hơn (vd: CH2OH > (CH3)3C)
(E)C C
CH2CH3
CH3 2HC
H3C
CH3

15. • Các nguyên tử chứa liên kết bội được tính bội lần:
HC=O > CH2OH C6H5 > (CH3)2CH C N > CH2NH2
17 10 18 13 21 9
C C
C6H5
N CH3 2
H3C 3C
H E

16. * Chú ý: khi dùng danh pháp Z-E, Z và E không
phải luôn trùng với danh pháp cis và trans.

17. • Hệ có nhiều nối đôi riêng rẽ:
• Hệ liên hợp a(HC=CH)nx:
C C
H H
CH3H2C
CC
H3C
H H
cis-cis (Z-Z)
C C
H CH3
HH2C
CC
H3C
H H
cis-trans (Z-E)
C C
H CH3
HH2C
CC
H
H3C H
trans-trans (E-E)
C C
H H
R'CC
R
H H
C C
H R'
HCC
R
H H
C C
H R'
HCC
H
R H
C C
H H
R'CC
H
R H
cis-cis (Z-Z) cis-trans (Z-E) trans-cis (E-Z)trans-trans (E-E)

19. • Đối với hợp chất axC=Ny
a > x, a và y cùng phía so với mặt phẳng nối đôi → Z
Khác phía → E
– Đối với aldoxime: nếu nhóm –OH và –H nằm
khác phía => anti. Cùng => syn

20. – Đối với ketoxime:
Cùng 1 chất có thể gọi là syn- hay anti- và phải chỉ
rõ nhóm nào syn hay anti với nhóm OH.

21. • Đối với hợp chất azo xN=Ny

22. • Đối với các hợp chất vòng no:
Các nhóm thế tương đương cùng phía với mặt
phẳng vòng → cis, khác phía → trans

23. c/ Cách xác định và so sánh các đồng phân hình học
c.1. Xác định khoảng cách giữa các nhóm thế
Khoảng cách giữa 2 nhóm thế tương đương trong
đồng phân cis < trans

24. c.2. Moment lưỡng cực
• 2 nhóm thế giống nhau aHC=Cha
• 2 nhóm thế khác nhau aHC=CHb (a ≠ b):
– 2 nhóm thế cùng hút hay cùng đẩy điện tử:
– 2 nhóm thế có tính chất điên tử ngươc nhau:

25. c.3. Nhiệt độ nóng chảy
• Đồng phân trans: do tính đối
xứng → mạng lưới tinh thể chặt chẽ.
• Lưu ý: mối liên hệ giữa nhiệt độ sôi và đồng
phân hình học không chặt chẽ.

26. II. Đ ng phân không gianồ
D1.Cách bi u di n c u trể ễ ấ úc không gian c a phân tủ ử
a. Công th c ph i c nh:ứ ố ả
Qui c bi u di n:ướ ể ễ
– Liên k t n m trong m t ph ng đ c bi u di n b ng đ ng liênế ằ ặ ẳ ượ ể ễ ằ ườ
t cụ
– Liên k t h ng ra phế ướ ía tr c bi u di n b ng đ ng đ mướ ể ễ ằ ườ ậ
– Liên k t phế ía sau bi u di n b ng đ ng đ t đo nể ễ ằ ườ ứ ạ
a
C
b
c
d
H
C
H
H
H
Metan

27. • Theo cách khác: đ bi u di n phân t có 2 nguyên tể ể ễ ử ử
C thì liên k t gi a 2 C đ c bi u di n b ng đ ngế ữ ượ ể ễ ằ ườ
th ng t trái sang ph i và xa d n ng i quan sát, cácẳ ừ ả ầ ườ
nguyên t và nhóm nguyên t liên k t v i c cũng đ cử ử ế ớ ượ
bi u di n trong không gian b ng đo n th ng xu tể ễ ằ ạ ẳ ấ
phát t C1 và C2ừ
• Ví d Cabc-Ca’b’c’ụ
a
b
c
a'
c'
b'
a
a'
c
c'
b'
b
xen ke che khuat

28. b. Công th c chi u Niumen (Newman)ứ ế
Qui c: Nhướ ìn phân t d c theo 1 liên k t nử ọ ế ào đó, th ng lườ à liên
k t C-Cế
– Nguyên t C đ u liên k t xa m t (b che khu t C2) đ cử ở ầ ế ắ ị ấ ượ
th hi n b ng hể ệ ằ ình tròn và nguyên t g n m t quan sử ầ ắ át
(C1) đ c bi u di n b ng tâm c a hượ ể ễ ằ ủ ình tròn.
– Các liên k t t C1 đ c nhế ừ ượ ìn th y toấ àn b vộ à xu t phấ át từ
tâm hình tròn (C1).
– Các liên k t t C2 ch nhế ừ ỉ ìn th y đ c ph n lấ ượ ầ ó ra t chu viừ
c a hủ ình tròn C2.
H
H
H
H
H
H
H H
H
HH
H
Newman

29. c. Công th c Fischerứ
Qui c:ướ
– C u trấ úc KG c a phân t đ c bi u di n trên m t ph ngủ ử ượ ể ễ ặ ẳ
b ng cằ ách chi u lên m t ph ng gi yế ặ ẳ ấ
– Đ t công th c ph i c nh c a phân t sao cho nguyên t Cặ ứ ố ả ủ ử ử
đ c ch n n m trong m t ph ng trang gi y, hai nhượ ọ ằ ặ ẳ ấ óm thế
g n m t ng i quan sầ ắ ườ át khi chi u lên m t ph ng thế ắ ẳ ì n mằ ở
bên ph i vả à bên trái nguyên t C, 2 nhử óm nguyên t còn l iử ạ
xa m t ng i quan sắ ườ át khi chi u lên n m trên tr c d c c aế ằ ụ ọ ủ
công th c Fisứ ơ (Fischer)
CHO
C
H OH
CH2OH
CHO
CH OH
CH2OH
CHO
CH HO
CH2OH
Công thức phối cảnh Công thức Fisơ

30. • N u phân t có nhi u nguyên t Cế ử ề ử
thì tr c d c là tr c c a nguyên t Cụ ọ ụ ủ ử
• N u hai nguyên t C đ u m ch cóế ử ở ầ ạ
s oxi hoá nh nhau thì phía trên làố ư ở
nhóm th có s th t nh h nế ố ứ ự ỏ ơ
trong tên g iọ
L u ýư
• Thông th ng ng i ta bi u di nườ ườ ể ễ
công th c Fischer đ ch các nguyênứ ể ỉ
t C b t đ i, còn khi không có C b tử ấ ố ấ
đ i thì ng i ta th ng bi uố ườ ườ ể di nễ
d ng công th c rút g n đ công th cạ ứ ọ ể ứ
ít ph c t pứ ạ
CH3-CHCl-CH2-CH3
CH3
C2H5
H Cl Cl H
CH3
C2H5

31. Cacbon bất đối xứng:
Phân tử Cabcd với a ≠ b ≠ c ≠ d → không có tính
đối xứng trong không gian
Phân tử lactic acid

32. · Đ i ch b t kỳ 2 nhóm th nào nguyên t carbon b t đ iổ ỗ ấ ế ở ử ấ ố
cũng làm quay c u hình và s sinh ra d ng đ ng phân khác.ấ ẽ ạ ồ
· N u d ch chuy n đ ng th i c 3 nhóm th theo chi u kimế ị ể ồ ờ ả ế ề
đ ng h hay theo chi u ng c l i thì công th c Fisher v nồ ồ ề ượ ạ ứ ẫ
gi nguyên ý nghĩa.ữ
· Không đ c quay công th c Fisher trên m t ph ng m t gócượ ứ ặ ẳ ộ
900
hay 2700
vì s làm quay c u hình nh ng có th quay m tẽ ấ ư ể ộ
góc 1800
.
C OH
OH
HC 2OH
H OH
HC 2OH
H
C OH
S
(1)
(2)
(3)
RR
H H
HC 2OH
CO
OH

33. 2. Đồng phân cấu dạng (đồng phân quay)
• Đồng phân cấu dạng là các dạng khác nhau trong
không gian của cùng 1 cấu hình
• Không thể tách thành những đồng phân riêng lẻ
• Là những cấu trúc không gian sinh ra do 1 nhóm
thế quay xung quanh trục C – C so với 1 nhóm
nguyên tử khác
• Chỉ tồn tại những cấu dạng tương đối bền
• Thường cần năng lượng 3-4 kcal/mol.

34. a/ Cách biểu diễn
a.1. Công thức phối cảnh (không gian 3 chiều)
Liên kết C – C: đường chéo đi qua phải, xa dần
người quan sát

35. a.2. Công thức Newman
• Quan sát dọc theo trục C – C → 2 nguyên tử ở
dạng che khuất hay xen kẽ
• Biểu diễn bằng vòng tròn
• Chiếu các nhóm thế lên mặt phẳng vuông góc với
trục C – C.
Che khuất Xen kẽ

36. b/ Cấu dạng của các hợp chất mạch hở
b.1. Etan
• Quay 1 nhóm CH3 và cố định nhóm còn lại → 2
đồng phân cấu dạng tới hạn:
– Che khuất: khoảng cách giữa các H gần nhau →
năng lượng cao nhất → kém bền nhất
– Xen kẽ: khoảng cách giữa các H xa nhau → năng
lượng thấp nhất → bền nhất.

37. Giản đồ mô tả mức năng lượng khác nhau tùy
thuộc vào từng loại cấu dạng của etan

38. b.2. n – Butan
• Quay các nhóm thế quanh trục C2 – C3:
– 2 dạng có năng lượng cao: che khuất toàn phần
và che khuất 1 phần
– 2 dạng có năng lượng thấp: đối (anti) và (lệch
syn).

39. Giản đồ mô tả mức năng lượng khác nhau tùy thuộc
vào từng loại cấu dạng của n-butan

40. b.3. Cấu dạng của hợp chất vòng no
Vòng no 3, 4 cạnh không có đồng phân cấu dạng
b.3.1. Cyclohexane
Có 2 dạng đặc trưng: ghế (bền) và thuyền.
 Ghế
• Xem như 1 tổ hợp của 6 hệ thống n-butan
• Tất cả 6 hệ thống đều ở dạng xen kẽ.

41.  Thuyền
• 4 hệ thống ở dạng xen kẽ: C1-C2, C3-C4, C4-C5 và
C6-C1
• 2 hệ thống ở dạng che khuất hoàn toàn: C2-C3, C5-C6
• Khoảng cách H ở C1 và C4 rất nhỏ → lực đẩy → kém
bền hơn dạng ghế.

43. 2. Đồng phân quang học
a/ Ánh sáng phân cực
• Ánh sáng phân cực: chỉ dao động trong 1 mặt
phẳng nhất định → mặt phẳng phân cực
• ASPC đi qua 1 số hợp chất hữu cơ làm mặt phẳng
phân cực quay 1 góc → chất hoạt động quang học
• ASTN đi qua lăng kính Nicol sẽ trở thành ASPC.

44. b/ Điều kiện xuất hiện đồng phân quang học
• Có yếu tố không trùng vật ảnh: Phân tử có vật và
ảnh trong gương không chồng khít
• 2 đồng phân này quay mặt phẳng phân cực
những góc như nhau nhưng ngược chiều → 1 đôi
đối quang:
– Đồng phân quay mặt phẳng sang trái → đồng
phân quay trái, ký hiệu (-)
– Ngược lại là đồng phân quay phải, ký hiệu (+)
– 2 đồng phân này có tính chất lý hóa giống nhau.

45. • Đồng phân quang học thường xuất hiện khi có
C bất đối xứng C*
• Cacbon bất đối xứng:
Phân tử Cabcd với a ≠ b ≠ c ≠ d → không có tính
đối xứng trong không gian
Phân tử lactic acid

47. AS
phân
cực
Br
H
Cl
F
AS
phân
cực
Gương phẳng
Phân tử ( đồng
phân quay trái).
Phân tử( đồng
phân quay phải)
Br
Cl
F
H

48. • Axit lactic có 2 đ i quang là đ ng phân quay ph i vàố ồ ả
đ ng phân quay trái.ồ
• H n h p 50% đ ng phân quay ph i và 50% đ ng phânỗ ợ ồ ả ồ
quay trái g i là h n h p raxemicọ ỗ ợ
COOH
C
H
HO
H3C
COOH
C
H
OH
CH3
Axit L (-)-lactic Axit D (+)-lactic
to
nc
to
s
26 26
122/14 mmHg
122/14 mmHg
[α]25
D
+3.8o
-3.8o

49. d/ Công thức biễu diễn đồng phân quang học
d.1. Công thức tứ diện (3 chiều)
Không thuận lợi cho phân tử phức tạp

50. d.2. Công thức chiếu Fisher (2 chiều)
• Chiếu công thức tứ diện lên mặt phẳng
• Cạnh nằm ngang gần người quan sát, nằm dọc xa
người quan sát
• Có thể có nhiều công thức Fisher khác nhau
d.3. Công thức phối cảnh và Newman

51. • H p ch t có nhi u trung tâm b t đ iợ ấ ề ấ ố
• Xét phân t : aldotetroz , n u ta g i góc quayử ơ ế ọ
c a cacbon b t đ i th nh t là (a), góc quayủ ấ ố ứ ấ
cacbon th hai là (b) thì góc quay c a phân t sứ ủ ử ẽ
b ng t ng đ i s c a các góc quay c c c a t ngằ ổ ạ ố ủ ự ủ ừ
nguyên t cacbon b t đ i.ử ấ ố
Hai ñoái quang erytro
Ñoàng phaân quang hoïc aldotetrazo
Hai ñoái quang treo
HC 2OH
C OH
OHH
OHH
C OH
HC 2
H
H
OH
OH
OH
C OH
HC 2
H
O HH
OH
OH
HC 2OH
C OH
H
OHH
OH

52. • Xét Acid tartric (HOOC – CHOH—CHOH_ COOH), có hai
C* nh ng ch có 3 đ ng phân quang h c. Trong đó cóư ỉ ồ ọ
m t đ ng phânộ ồ meso t o thành doạ m t ph ng đ iặ ẳ ố
x ngứ trong phân t ,ử
COOH
H OH
H OH
COOH
Enantiomer
2 hoạt động quang học gọi enantiomer
và 1 không hoạt động quang học gọi meso
meso

53. e/ Danh pháp và cách xác định cấu hình của đồng
phân quang học
• Cấu hình – sự phân bố trong không gian của các
nhóm thế xung quanh C*
• Cấu dạng – các dạng khác nhau trong không gian
của cùng 1 cấu hình

54. e.1. Hệ danh pháp D-L: cấu hình tương đối
• Quy ước: các đồng phân chứa dị tố (O, N, S …)
liên kết trực tiếp với C*, nằm bên phải của công
thức Fisher → D, bên trái → L
* Rất khó xác định khi
phân tử có nhiều C*

55. Danh pháp đ ng phân quang h cồ ọ
a. Danh pháp D,L: g i theoọ tên c a ch t chu n là D vàủ ấ ẩ
L glyxerandehit
H
CHO
OH
CH2OH
CHO
H
CH2OH
HO
D- glyxerandehit L- glyxerandehit
Lưu ý: khi gọi tên theo D,L thì công thức ở dạng Fischer
của chất nghiên cứu phải ở dạng chuẩn

56. e.2. Hệ danh pháp R-S: cấu hình tuyệt đối
• Là cấu hình thực sự, nói lên sự phân bố các nhóm
thế trong không gian xung quanh C*
• Dùng quy tắc Kahn-Ingold-Prelog xác định độ
hơn cấp của nhóm thế
-OH > -CHO > -CH2OH

57.  Cách xác định cấu hình: C*abcd
a>b>c>d
 Theo công thức tứ diện/phối cảnh (không gian):
• Đặt d xa người quan sát
• Đi từ a→b→c: ngược chiều kim đồng hồ → đồng
phân S
• Cùng chiều kim đồng hồ → đồng phân R

58.  Theo công thức Fisher
• Đặt d nằm dưới hay trên trong công thức Fisher, sau
đó xét thứ tự các nhóm còn lại
• Đi từ a→b→c: ngược chiều kim đồng hồ → đồng
phân S
• Cùng chiều kim đồng hồ → đồng phân R
• Quy ước:
– Đổi vị trí 2 cặp nhóm thế (quay CT Fisher 180o
) →
cấu hình không thay đổi
– Thay đổi vị trí 1 cặp nhóm thế (quay CT Fisher 90o
hay 270o
) → cấu hình sẽ thay đổi

59. • Ví dụ lactic acid:
– Đổi H & CH3 (cặp 1),
OH & COOH (cặp 2):
– Đổi 1 cặp H & CH3:
* Lưu ý: R & S chỉ là đại lượng
lý thuyết, thực tế chỉ đo được
(+) & (-), R & S không liên hệ với (+) & (-)

60. • Quy t c nắ ày d a trên c s tăng s u tiên c aự ơ ở ự ư ủ
nhóm th đế ính v i trung tâm b t đ i x ng theoớ ấ ố ứ
th t u tiên t l n nh t (1) cho đ n nhứ ự ư ừ ớ ấ ế óm
nh nh t (4) v i đi u ki n nhỏ ấ ớ ề ệ óm nh nh t ph iỏ ấ ả
xa vj trở í ng i quan sườ át và sau m t ph ngặ ẳ
• N u nhế ìn t C b t đ i đ n nhừ ấ ố ế óm có đ h n c pộ ơ ấ
( u tiên) nh nh t mư ỏ ấ à t 1ừ →2→3 theo chi uề
kim đ ng h lồ ồ à R , ng c chi u lượ ề à S

61. Đ c tên c u hình R, Sọ ấ
Kinh nghiệm: Nếu đọc theo R,S từ công thức Fischer có
nhóm thế có độ hơn cấp nhỏ nhất nằm ở trục ngang, từ
1→2→3 theo kim đồng hồ là S , ngược kim đồng hồ là R

62. f/ Các hợp chất chứa nhiều C*
f.1. Hợp chất chứa các C* không tương đương
Số đồng phân quang học: N=2n
, n – số C* không
tương đương

63. f.2. Hợp chất chứa C* tương đương
 Tactric acid

64. • Trong đồng phân meso: độ quay cực của 2 C*
triệt tiêu nhau → không còn hoạt tính quang học
• Số đồng phân quang học của hợp chất chứa C*
tương đương (tính cả đồng phân meso):
N = 2n-1
(n - lẻ)
(n - chẵn)

65. g/ Hỗn hợp racemic
• Là hỗn hợp 50% (+) và 50% (-) → hỗn hợp
không có tính chất quang học vì độ quay cực tự
bù trừ nhau

66. Tìm nh ng trung tâm b t đ i x ng c aữ ấ ố ứ ủ
các phân t sau?ử
a. b. d.
Br
Cl H
Br
Cl
CH3
CH2CH2CHCH2OH

67. Vi t các đ ng phân quang h c c a các h p ch t :ế ồ ọ ủ ợ ấ
a.HO-CH2CHOH-CHOH-CHO; b. HOOC-CHOH-CHOH-
COOH, ch rõ nh ng ch t đ i quang, đ ng phânỉ ữ ấ ố ồ
meso ?
• a
• Có 4 đồng phân quang học :Cặp chất I &II;
III&IV là các cặp đối quang
OH
H
CHO
OH
H
OH
H
HO
CHO
OH
OH
H
H
H
CHO
OH
OH
OH
OH
OH
CHO
OH
H
H
I II III IV

68. •Có 4 đồng phân quang học :Cặp chất I &II; III&IV là các cặp đối quang
OH
H
CHO
OH
H
OH
H
HO
CHO
OH
OH
H
H
H
CHO
OH
OH
OH
OH
OH
CHO
OH
H
H
I II III IV

71. Xác đ nh c u hình R/S c a m t s ch t?ị ấ ủ ộ ố ấ
C
CHO
OH
H
CH3CH2
C
COOH
Br
H
H2N
COOH
H
CH3
OH
OH
H
COOH
H
CH3
H
OH
OH

72. Qui tăc Can, Ingon và Preloc cho h danh pháp R-Sệ

73. VD
xác định cấu hình tuyệt đối của một số chất:

74. CHO
H
CH3
NH2
Cl
H
COOH
OH
CH3
H
H
Br
COOH
H
COOH
OH
OH
H
COOH
OH
COOH
H
H
OH