ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ

1. HÓA HỌC HỮU CƠ
Ths. Nguyễn Thanh Giang
Bộ môn Hóa học, khoa Khoa học Cơ bản
Email: ntgiang@ctump.edu.vn
bmhoahockhcb@ctump.edu.vn

3. .
.
CH3HO
mentol N N
H3CH2C C6H5
OO
HH
O
phenobarbital
HO
NCH3
HO
H
H
O
mocphin
O
CH3
CH3
H3C
camphor
H
HO
H
H3C
H3C
Cholesterol
O CH2 C
O
NH
N
O
H
S CH3
CH3
HHOOCPenicilin V
OH3C
H H
N CH3
Dextrometophan
O
N3
HO
N
N
O
O
HH3C
AZT
(Tri HIV)
O
N
CH3
CH3
H
OH
C
H
C CH3
H3C
RU 486
Thuoc ngua thai
(ngay hom sau)
N
N
S
HN
N
N
N
CH3
CH2CH2CH3
O
OO
O
CH3
CH3CH2
Viagra: Thuoc tang luc
OH
H
O
O
O
OH
H
Cortison

4. ĐẠI CƯƠNG VỀ
HÓA HỌC HỮU CƠ
3 tiết

5. 1. CẤU TRÚC PHÂN TỬ HỢP CHẤT HỮU CƠ

6. 1.1 Cấu trúc e của nguyên tử C
Cấu hình electron của nguyên tử carbon
Trạng thái bình thường 6C :
2s2 2p2
Trạng thái kích thích: C*:

7. Các trạng thái lai hóa của C

8. Liên kết  và liên kết 
-Liên kết : do sự xen phủ trục của các orbital
s-s
s-p
p-p
-Liên kết : do sự xen phủ bên của các obitan p chưa
lai hóa.

9. Mô hình phân tử

10. 1.2 CÁC LOẠI CÔNG THỨC CẤU TẠO
- Cấu tạo đầy đủ (công thức khai triển)
- Cấu tạo thu gọn (công thức bán khai triển)
CH3–CH3 hay CH3CH3
- Công thức vạch: thường dùng biểu diễn các phân
tử lớn.
CH3CH2CH=CH(CH2)4C≡C(CH2) 5C6H5
C CH
H
H
H
H
H

11. Công thức vạch

12. Công thức phối cảnh
Biểu diễn phân tử trong không gian ba chiều.
Nét liền: liên kết nằm trong mặt phẳng
Nét đứt: liên kết hướng ra sau mp
Nét đậm: liên kết hướng ra trước mp
C
HOOC
C CH3
H
HO
CH3 C
COOH
OH
H

13. Công thức chiếu Fisher
• Trục C thẳng, nhóm có số oxi hóa cao ở trên
• Nối thẳng đứng: liên kết nằm trong mặt phẳng hoặc
hướng ra sau mặt phẳng.
• Nối nằm ngang: liên kết hướng ra trước mặt phẳng
CH COOHCH3
OH
COOH
CH3
HHO
COOH
OHH
CH3
C CH3
HOOC
H
OH
C OH
COOH
CH3
H OH
COOH
CH3
H

14. Công thức newman
Phân tử được biểu diễn theo hướng nhìn dọc trục
nối C–C
CH3
H
H
HH
CH3
CH3
H
CH3
H
H
H

15. Độ bền cấu trạng

16. Phân tử thường phân bố không
đồng phẳng
2 dạng: Ghế và thuyền
Dạng ghế bền hơn dạng thuyền
Cấu trạng của ciclohexan

17. 2. ĐỒNG PHÂN

18. 2.1. ĐỒNG PHÂN HÌNH HỌC
Những chất có cùng công thức cấu tạo nhưng do sự
phân bố khác nhau đối với bộ khung cứng
(Nối đôi, vòng no)
C C
Br
CH3
Br
H
C C
Br
CH3
H
Br
CH3 CH3
H H
CH3 H
H CH3
CH3
Br
H
Br

19. Tính chất của đồng phân hình học
Độ bền, Nhiệt độ nóng chảy (mp), Nhiệt độ sôi (bp),
Tỷ trọng và chiết suất, đồng phân cis khác với đồng
phân trans. Vd: Acid cyclopropadicarboxylic
dạng cis tnc=139oc dạng trans tnc=175oc
COOH
H
H
COOH
H
COOH
H
H
H
COOH
C
C
CH
H C
OH
OH
O
O
140
0
c C
C
CH
H C
O
O
O H2O
300
0
c C
C
CH
C H
OH
O
HO
O

20. 2.2. ĐỒNG PHÂN QUANG HỌC
Các chất có cùng công thức cấo tạo nhưng có khả
năng làm quay mặt phẳng phân cực của ánh sáng
phân cực những góc khác nhau.
>< Mắt
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
(1) nguồn sáng (4) ánh sáng phân cực
(2) ánh sáng thường (5) Ống chứa mẫu
(3) Kính phân cực (6) Kính phân giải

21. Tính bất đối xứng
Các chất làm quay mặt phẳng phân cực của ánh sáng
phân cực thì có tính bất đối xứng phân tử
Cấu trúc bất đối xứng là ảnh cho bỡi gương phẳng
không trùng khích với vật
HOOC
C CH3
H
HO
CH3 C
COOH
OH
H
COOH
Cl
Cl
HOOC
HOOC
Cl
Cl
COOH

22. Đồng phân của HC có 1 C*
Carbon bất đối xứng(C*) mang bốn nhóm thế khác
nhau
VD: Acid lactic:
CH COOHCH3
OH
COOH
CH3
HHO
COOH
OHH
CH3
50%(+) 50%(-)
Hỗn hợp tiêu triền

23. Acid 2,3-dihidroxy butanoicCH CHCH3
OH
COOH
OH
COOH
CH3
HO
HO H
H
COOH
OHH
H OH
CH3
COOH
CH3
HO H
H OH
OH
COOH
CH3
HO H
H
HC có 2 C*không tương đương
AB,CD là cặp đối hình
Các cặp khác là bán đối hình
A B C D

24. Hợp chất có 2 C* tương đương
Vd: Acid tartric:
Hợp chất Meso
COOH
COOH
H OH
H OH
OH
COOH
OH
CHCHHOOC
COOH
COOH
OH
HOH
H
COOH
COOH
H OH
HOH

25. Đồng phân loại Ciclan (Cicloankan)
1,2–dimethylcyclopropan có 3 đồng phân lập thể
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3 CH3
Trans Trans Cis: MESO

26. Danh pháp D-L
Cấu hình chuẩn của aldehid glyceric(glyceraldehid)
D (+) Glyceraldehid L (-) glyceraldehid
CHO
CH2OH
OHH
CHO
CH2OH
HHO
C
COOH
CH3
H OH C
COOH
CH3
HO H
Acid D_Lactic Acid L_Lactic

27. Đp quang học có vai trò quan trọng trong đời sống tự
nhiên
Các chất chuyển hóa, các chất men là các hệ thống hợp
chất quang hoạt
+ D-(+)-Glucose là đường có tác dụng sinh học làm chất
tiêm truyền, ngược lại L-(+)-Glucose không có tác
dụng sinh học.
+ Asparagin dạng hữu truyền có vị ngọt, tả triền có vị
đắng, racemix không vị.
+ Adrenalin dạng tả triền tác dụng lên thành mạch máu
gấp 15 lần dạng hữu truyền.
Tác dụng sinh học
của đồng phân quang học

28. 3. HIỆU ỨNG ĐIỆN TỬ

29. Sự phân cực của liên kết
H H
C C
C > Cl
C < H
 
C O
 

30. Công thức giới hạn
Sự phân cực của nối  được biểu diễn bỡi các công thức
giới hạn
H C
O
H H C
O
H H C
O
Hhay


Hay
Công thức thật sự của phân tử là tổ hợp tuyến tính
của các công thức giới hạn

31. 3.1. HIỆU ỨNG CẢM ỨNG

32. HIỆU ỨNG CẢM ỨNG
Là hiệu ứng của nối , do sự chênh lệch độ âm điện
C –>- X C –– H C -<– Y
–I: Cảm âm I=0: chuẩn +I: Cảm dương
Tính chất: Truyền dài theo trục C và tắt dần
C > C >> C >>> X
 

33. Nhóm nguyên tử hút e, đẩy e
+ Nhóm nguyên tử hút e gây hiệu ứng cảm âm(-I)
-F > -Cl > -Br > -I
–>-C≡CH > –>-CH=CH2
Độ âm điện Csp > Csp2 > Csp3
+ Nhóm nguyên tử đẩy e gây hiệu ứng cảm dương(+I)
-C(CH3)3 > -CH(CH3)2 > -CH2CH3 > -CH3

34. Ảnh huởng tính chất acid/base
R hút e: Làm tăng sự phân cực của liên kết O-H
về phía O, H+ dễ đứt tính acid tăng.
R đẩy e: Làm giảm sự phân cực của liên kết O-H
về phía O, H+ khó đứt tính acid giảm.
NR H NR
H
R–CO–O-<-H RCOO- + H+
Tính chất của base ngược lại với tính acid

35. Ví dụ
Acid Ka
CH3-COOH 1,76.10-5
C6H5-CH2-COOH 5,03.10-5
Br-CH2-COOH 138.10-5
Cl-CH2-COOH 155.10-5
F-CH2-COOH 217.10-5
H-COOH 21,4.10-5
(CH3)3C-COOH 0,94.10-5
Acid Ka
CH3-CH2-CH-COOH
Cl
139.10-5
CH3-CH-CH2-COOH
Cl
8,9.10-5
CH2-CH2-CH2-COOH
Cl
3,0.10-5
Tính base: CH3-NH2 > H-NH2 > HO-NH2
Giải thích độ mạnh các acid
Giải thích độ mạnh các base

36. 3.2. HỆ LIÊN HỢP
HIỆU ỨNG LIÊN HỢP

37. Sự liên hợp
Sự xen phủ của các orbital p cách nhau 1 nối  để tạo
thành orbital chung cho cả phân tử.
Hay
C
C
C C
C
C
H
H H
HH
H
C C
CC
H
H
H
H
HH
CH2 CH CH CH2 CH2 CH CH CH2

38. Năng lượng liên hợp
-30Kcal/mol H0 = -24,5 Kcal/mol
H0 = -26,5 Kcal/mol
H0 = -49,3 Kcal/mol
H0 = -28,4 Kcal/mol
Năng lượng liên hợp của benzen

39. Hiệu ứng liên hợp
Là hiện tượng lan truyền e trong phân tử, xảy ra
khi hệ liên hợp có chứa nguyên tử hoặc nhóm nguyên
tử đẩy hoặc hút e. Kí hiệu là C(conjugate effect).
CH2 CH CH CH CH3 CH CH CH CH3CH2
Hiệu ứng liên hợp không giảm khi mạch C kéo
dài, nó truyền đi trong toàn hệ liên hợp
CH CH CH OCHCH2


40. Các hệ thống liên hợp điển hình
- Liên kết  với orbital p trống: --p trống
- Liên kết  với đôi e p cô lập: --p cô lập
- Liên kết  tiếp cách: -- 
- Điện tử p cô lập và obital p trống: p--p
- Liên kết  với điện tử độc thân: p--e
CH2 CH Cl CH2 CH Cl
CH2 CH CH2
CH2 CH CH2
CCH3
CH3
O H CCH3
CH3
O H
CH CH3
CH CH3
CH2 CH CH CH2 CH2 CH CH CH2

41. Nhóm nguyên tử gây hiệu ứng C
+ Các ntử, nhóm ntử hút e (–C), có thể nhận một đôi điện
tử. –NO2 > –SO3H > –C≡N > –C≡C–R > –HC=CH2
+ Các ntử, nhóm ntử đẩy e (+C), những nhóm chức có mang
một hay nhiều đôi điện tử:
–NH2 –O–R –OH –X –O2- –C:-
+ Có một số nhóm, hiệu ứng liên hợp thay đổi tùy theo bản
chất của nhóm thế liên kết với chúng
N
O
O
C _
C+
N
H
H
C C

42. Sự liên hợp trong acetic acid
CH3 C
O
O
H
CH3 C O
HO
CH3 C O
O H
CH3 C O
O H
CH3 C
O
O
H




43. VD1: so sánh tính acid của etanol và phenol.
Giải thích:
CH3-CH2-O-H H-O-H
CH3–CH2–>– (C6H5-<-)
(+I) (-C)
Tính acid: C2H5OH < H2O < C6H5OH
KaEtanol =10-17 KaH2O =10-14 Kaphenol = 10-10
ỨNG DỤNG
O H

44. ỨNG DỤNG
Vd2: Giải thích độ mạnh của bazơ hữu cơ
CH3-NH2 > HO-NH2 >
CH3->- HO-<- CH3-CO-<-
(+I) (-I) (-C)
Vd3: CH3-CH2-NH2 >
CH3 C
O
NH2
NH2

45. 3.3. Hiệu ứng siêu liên hợp
(siêu tiếp cách)

46. Hiệu ứng siêu liên hợp
Là khuynh hướng liên hợp của nối tiếp cách với liên
kết  hoặc obitan p trống
Ví dụ:
H C
H
H
C C
H H
H H C
H
HC
H
C
H
H
H C
H
H
C
H
H
H C
H
C
H
H
H
Do hiệu ứng siêu tiếp cách, Các nối C–H có hiệu ứng
liên hợp trở nên kém bền

47. Tiểu phân càng có nhiều hiệu ứng siêu
liên hợp thì càng bền.
a/. Cacbocation và gốc tự do: bậc 1 < bậc 2 < bậc 3
b/. Độ bền các carbanion: ngược lại
c/. Độ bền các alcen: alcen mang càng nhiều nhóm thế
càng bền
C C
R
H
H
H
C C
R
R
H
H
C C
R
H
H
R
C C
R
R
R
H
C C
R
R
R
R
H C
H
H
CH3 C
H
H
CH3 C
H
CH3
CH3 C
CH3
CH3
H C
H
H
CH3 C
H
H
CH3 C
H
CH3
CH3 C
CH3
CH3

48. 4. SƠ LƯỢC VỀ PHẢN ỨNG HỮU CƠ

49. ĐẶC ĐIỂM PHẢN ỨNG HỮU CƠ
- Diễn ra với tốc độ chậm
- Các phản ứng thường thuận nghịch, hiệu suất phản
ứng không cao.
- Các phản ứng thường xảy ra theo nhiều hướng khác
nhau tạo thành hỗn hợp sản phẩm.
 dùng nhiệt, xúc tác và kĩ thuật thực hiện phản ứng

50. PHÂN LOẠI
1. Phản ứng thế (Substituation)
CH3-H + Cl2 → CH3-Cl + HCl
2. Phản ứng cộng(Addition)
CH2=CH2 + Cl-Cl → Cl-CH2CH2-Cl
3. Phản ứng tách loại
H-CH2-CH2-OH → CH2=CH2 + H2O
4. Phản ứng chuyển vị.(Rearrangment)
Phản ứng oxi hóa khử
CH3-CH=O + H2 → CH3-CH2-OH
CH2=CH2 + [O] + H2O → HO-CH2-CH2-OH
C6H5 CH CH CH2
OH
H C6H5 CH CH CH2
OH

51. Sự phân cắt liên kết
• Phân cắt đồng ly: tạo các gốc tự do
• Phân cắt dị li: Tạo các ion, carbocation, carbanion
Cl Cl Cl Cl
hv
CH3 H CH3 H
C
CH3
CH3
CH3
Br C
CH3
CH3
CH3
Br
C
C6H4NO2p
pO2NC6H4
C6H4NO2p
H OH
C
C6H4NO2p
pO2NC6H4
C6H4NO2p
H
NO
O

52. Các kiểu cơ chế phản ứng
+ Cơ chế Nucleophil(thân hạch-hạt nhân)
Cl < CH3 OC2H5 CH3 O C2H5 Cl
 
NO2 NO2 H
CH4 Cl CH3 HCl
CH3 Cl2 CH3
Cl
+ Cơ chế gốc tự do
+ Cơ chế Electrophil(thân electron-điện tử)

53. 250–4000c
X2 2X : Giai đọan khơi mào
as tử ngoại (h٧)
2X + RH  H–X + R : Giai đọan truyền đi
R + X2  R–X + X
X + X  X2
R + R  R–R : Giai đọan kết thúc
X + R  R–X
Cơ chế thế gốc tự do SR
R—H + X2 hv R—X + HX

54. CH3 CH2 CH3
Cl2, hv
CH3 CH2 CH2Cl
CH3 CH
Cl
CH3
(A)
(B)
Alkan có từ 3 nguyên tử C trở lên
Sản phẩm chính
Cl CH3 CH2 CH3
CH3 CH CH3
CH3 CH2 CH2
Thế gốc tự do SR

55. Phản ứng thế thân điện tử (SE)
H
E
E
H
H
E
E
A
HA
Ar H Z E Ar E HZ
Cơ chế phản ứng
E
H
E

56. Phản ứng thế thân điện tử (SE)
Vai trò của Fe: Fe + Cl2 FeCl3
Cl Cl Fe
Cl
Cl
Cl
Cl Cl Fe
Cl
Cl
Cl
Cl + FeCl4
+ Cl2
Fe
300
c
Cl
+ HCl
Cl
H
Cl
Cl

57. Phản ứng thế thân điện tử (SE)
H HO NO2 NO2 H2O
H
NO2
NO2
NO2
H _
H2O O=N=OO N
O
OH O N
O
OH
H

58. Phản ứng thế thân hạch SN2
Là phản ứng bậc hai, giai đọan chuyển tiếp có cả hai
chất.
Chất nền Sản phẩm
Chất thân hạch Trạng thái chuyển tiếp Nhóm xuất.
(nghịch chuyển cấu hình)
Nu C Y C Y Nu C YNu
C
H
H
Br
H
C
H
HH
C
H
H
HO HO HO
H
BrBr
Chất nền là RX bậc 1, bậc 2

59. Phản ứng thế thân hạch SN1
Là phản ứng bậc một trạng thái trung gian qua ion
cacbonium
Chất nền là các chất dễ tạo Hỗn hợp tiêu triền
ion carbonium: RX bậc 3, allyl halogenid
C X C X
Nu C NuCNu
C
CH3
CH3
CH3
OH + HX C
CH3
CH3
CH3
X + H2O
SN1
C
CH3
CH3
CH3
OH
H Br
C
CH3
CH3
CH3
OH2
H2O-
C
CH3
CH3
CH3
Br
C
CH3
CH3
CH3
Br

60. Cộng thân e
CH3 CH CH2
H CH3 CH CH2
H
Cl
CH3 CH CH2
Cl H
X C C
I
Y
nhanh
X C C Y
II
C C X Y
 
+
Qui tắc MAKOVNIKOV : Phản ứng cộng ái điện tử vào
alken xảy ra chủ yếu qua dạng trung gian có độ bền
lớn nhất.
CH2 CH CH CH2
H CH2 CH CH CH2
H
CH CH2
H
CHCH2
Cl
CH2 CH CH CH2
HCl
CH CH2
H
CHCH2
Cl
14
12

61. Phản ứng cộng thân hạch
Cơ chế
A
R C R'
OH
A
C O
R
R'
H A C
R
H
OH
A
R C R'
O
H R C R'
O H
R> C <R'
O


H C H
O


R> C H
O


Khả năng phản ứng: aldehyd dễ phản ứng hơn ceton