ĐỒNG PHÂN HÓA HỌC

CHƯƠNG I

GV: PHAN THỊ HOÀNG ANH

ĐỒNG PHÂN

Đồng phâncấu trúc

Đồng phânlập thể

Đồng phâncấu dạng

Đồng phâncấu hình

Đồng phânhình học

Đồng phânquang học

Đồng phân quanghọc đối quang

Đồng phân quang họckhông đối quang

Isomers

Constitutional isomers Stereoisomers

Conformational isomers

Geometric isomers Optical isomers

Enantiomers Diastereomers

Configurational isomers

Cùng công thức phân tử

Khác trật tự sắp xếp nguyên tửtrong phân tử

Cùng trật tự sắp xếp nguyên tửtrong phân tử, khác nhau trật tựsắp xếp trong không gian

A. ĐỒNG PHÂN CẤU TRÚCI. ĐỒNG PHÂN MẠCH C

II. ĐỒNG PHÂN VỊ TRÍ NHÓM CHỨC, LIÊN KẾT BỘI

III. ĐỒNG PHÂN LOẠI NHÓM CHỨC

B. ĐỒNG PHÂN LẬP THỂ (Stereoisomers) Cùng trật tự sắp xếp nguyên tử trong phân tử, khác nhau trật

tự sắp xếp trong không gian

Đồng phân lập thể

Đồng phâncấu dạng

Đồng phâncấu hình

Đồng phânhình học

Đồng phânquang học

II. ĐỒNG PHÂN CẤU DẠNG(Conformational isomers)

Các cấu dạng có thể chuyển hóa lẫn nhau (không phải lànhững chất khác nhau)

Không thể tách những đồng phân cấu dạng riêng lẻ Chất tồn tại chủ yếu ở những cấu dạng bền

Hình thành do sự quay các nhóm thế xungquanh lk đơn C-C

ĐỒNG PHÂN CẤU DẠNG

1. CÁCH BIỂU DIỄN

1. NÉT ĐẬM, NÉT RỜI

2. CT PHỐI CẢNH

3. CT CHIẾU NEWMAN

2. CẤU DẠNG CỦA ETHANE C2H6:

CHE KHUẤT

XEN KẼ

3. CẤU DẠNG CỦA n-BUTHANE C4H10:

XEN KẼ ĐỐIXEN KẼ KỀ

3. CẤU DẠNG CỦA CYCLOHEXANE:

Cấu dạng ghế

Cấu dạng thuyền (kém bền)

Ring flipping (ring inversion)

Khi chuyến từ cấu dạng ghế 1 sang cấu dạng ghế 2, các nhómthế ở vị trí trục sẽ chuyển thành vị trí xích đạo và ngược lại

DẪN XUẤT THẾ CỦA CYCLOHEXANE

ĐỒNG PHÂN HÌNH HỌC(Geometric isomers)Phân tử có hệ thống cứng nhắc (liên kết pi hoặcmp vòng 3,4,5 cạnh)

DANH PHÁP ĐỒNG PHÂN HÌNH HỌC1. CIS – TRANS : HỆ abC=Cac2. E – Z: HỆ abC=Ccd

(E is for entgegen, German for “opposite”).

(Z is for zusammen, German for “together”)

DANH PHÁP E-ZHỆ abC=Ccd: sắp xếp a>b, c>da,c cùng phía Z, a,c khác phía E

Quy tắc Cahn-Ingold-Prelog

Quy tắc 1:Nguyên tử có số thứ tự lớn hơn thì hơn cấp

Quy tắc Cahn-Ingold-Prelog

Quy tắc 2:So sánh từ trong ra ngoài

Sắp xếp tính hơn cấp các nhóm thế sau:

a) C(CH3)3 , CH(CH3)2 và CH2CH3

b) CH2CH2OH và CH(CH3)2

c) CH2OH và C(CH3)3

2

Quy tắc Cahn-Ingold-Prelog

Quy tắc 3:Lk đôi = 2 lk đơn, lk ba = 3 lk đơn

3

ĐỒNG PHÂN QUANG HỌC(Optical isomers)

1. ÁNH SÁNG PHÂN CỰC

2. CHẤT HOẠT ĐỘNG QUANG HỌC Làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực sang

phải hoặc sang trái một góc α:

Góc quay cực riêng:

3. ĐIỀU KIỆN CÓ ĐP QUANG HỌC Chứa yếu tố không trùng vật -ảnh (chirality)

Các phân tử có tính chất không trùng vật-ảnh sẽcó tính quang hoạt (chiral molecule)

• C bất đối xứng: liên kết với 4 nhóm thế khác nhau

ENANTIOMERS (đồng phân quang học đối quang)

• Phân tử chứa 1 C bất đối xứng sẽ có tính chiral --> có thể tồn tại ở 1 trong 2 dạng đồng phân quang họcđối quang gọi là enantiomer.

Enantiomers have identical physical properties except for the rotation of plane-polarized light and how they react with other chiral molecules

4. BIỂU DIỄN ĐP QUANG HỌC NÉT ĐẬM, NÉT RỜI

CHIẾU FISCHER

5. CẤU HÌNH TƯƠNG ĐỐI

Các chất dạng: RC*HXR’ Chất chuẩn: Glyceraldehyde

D-(+)-Glyceraldehyde L-(-)- Glyceraldehyde

Áp dụng cho các chất đường , lipid, aminoacid

Sử dụng công thức chiếu Fischer (C nằm trên cùng có số oxy hóa lớn nhất)

Đường: nguyên tử C bđx chứa nhóm OH có số thứ tự lớn nhất

Amino acid: nguyên tử C bđx chứa nhóm NH2 có số thứ tự nhỏ nhất

6. CẤU HÌNH TUYỆT ĐỐI (R,S)

Nhóm thế nhỏ nhất (4) phải đặt hướng ra xa người quan sát

R: clockwiseS: anti-clockwise

QUY ƯỚC Quay CT Fischer 90o hoặc 270o cấu hình đảo

Xoay CT Fischer 180o cấu hình không đổi

HỖN HỢP RACEMIC

50% (R-) + 50% (S-) không hoạt động quang học

ĐỘ TINH KHIẾT QUANG HỌC CỦA HỖN HỢP 2 ENANTIOMER

If the mixture has a 40% S enantiomeric excess (oroptilcal purity = 0.4), 40% of the mixture is excess Senantiomer and 60% is a racemic mixture. (40 + 60/2) = 70% of the mixture is the Senantiomer and 70-40 =30% is the R enantiomer.

Độ tinh khiết quang học (%ee) = % enantiomer dư trong hỗn hợp

7. HỢP CHẤT CÓ 2 TRUNG TÂM BẤT ĐỐI

(2R,3R)-dihydroxybutanoic acid.

Công thức chiếu Fischer

DANH PHÁP THREO - ERYTHRO

Cabx – Caby hoặc Cabx – Cacy

DANH PHÁP R-S

Một hợp chất có n C bất đối xứng có thể có tối đa 2n

đồng phân quang học.

3-bromo-2-butanol có 4 đồng phân quang học là 2 cặp đối quang

diastereomers

enantiomers

Đồng phân quang học không đối quang(DIASTEREOMERS)

8. ĐỒNG PHÂN MESO

Chứa nhiều hơn 1 trung tâm bất đối, và có mp đối xứng trong phân tử.

Không hoạt động quang học

Hợp chất có tính đối xứng dạng Cabx-Cabx 3 đồng phân lập thể : 1 meso + 1 cặp đối quang

Nếu mp đối xứng đi qua C giả bất đối 2 meso + 1 cặp đối quang