HIỆU
ỨNG CẤU TRÚC
Tài liệu được chia sẻ miễn phí tại: https://www.dvtuan.com/
Link tải file word đầy đủ, miễn phí ở cuối trang.
MỞ
ĐẦU
Hiểu
biết về các loại hiệu ứng cấu trúc sẽ giúp ta giải quyết được nhiều bài tập có
liên quan đến cấu trúc, tính chất và khả năng phản ứng của hợp chất hữu cơ như:
So sánh tính axit bazơ, so sánh khả năng phản ứng, xác định được các sản phẩm tạo
thành …
Bạn đang xem tài liệu: Bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học thpt chuyên đề Hiệu ứng cấu trúc (file word).
Tài liệu miễn phí có tại link:
NỘI
DUNG
I. HIỆU ỨNG ELECTRON
1.1 Bản chất
Hiệu ứng electron là phương pháp truyền ảnh
hưởng của electron hay sự phân bố lại electron trong phân tử do ảnh hưởng về độ
âm điện khác nhau của các nguyên tố hay nhóm nguyên tố.
Hiệu ứng electron bao gồm các hiệu ứng cảm
ứng, liên hợp, siêu liên hợp …
1.2 Hiệu ứng cảm ứng
1.2.1 Khái niệm
Sự
dịch chuyển mật độ electron dọc theo mạch liên kết trong phân tử gây ra
bởi sự chênh lệch về độ âm điện được gọi là hiệu ứng cảm ứng, được kí hiệu bằng
chữ I và được chỉ bằng mũi tên thẳng hướng về phía nguyên tử có độ âm điện lớn
hơn:
Ví
dụ ảnh hưởng của hiệu ứng cảm ứng của nguyên tử clo đến tính axit của nhóm COOH: axit CH3-CH2-CH2-COOH
Ka = 1,54.10-5 axit CH3-CH2-CHCl-COOH
Ka=1,39.10-3 ở 250C
Ví
dụ về ảnh hưởng của các nhóm thế khác nhau:
CH3 – CH2 – CH2
– CH3 : n – butan
HCOOH có pKa = 3,7 ; CH3
– COOH có pKa = 4,7; C2H5COOH
có pKa = 4,9
HO – CH2 – COOH có pKa
= 3,0; Cl – CH2 – COOH có
pKa = 2,9.
Trong phân tử butan chỉ có hai nguyên tử C và H. Hai nguyên tố này có độ
âm điện gần bằng nhau. Cho nên các liên kết xíchma trong phân tử hầu như không
phân cực. Nguyên tử H không gây ra hiệu ứng. Người ta lấy hiệu ứng của H bằng
không để so sánh với các trường hợp. Các thí dụ trên khi thay thế nguyên tử H ở
axit fomic bằng nhóm nguyên tử khác sẽ nhận các axit có độ axit khác nhau.
Thay H bằng nhóm
-CH3 và –C2H5. Tính axit giảm so
với axit fomic. Theo lý thuyết điện tử nhóm –CH3 và –C2H5
không phải là nhóm đẩy điện tử hoá trị ra khỏi mình về phía nhóm –COOH, làm cho
liên kết O – H giảm sự phân cực so với nhóm O – H trong HCOOH. H khó phân ly ra
nên tính axit giảm.
pKa của axit propionic lớn hơn pKa của axit axetic. Điều này chứng tỏ nhóm etyl đẩy mạnh hơn nhóm metyl.
Hai
axit cuối cùng trong phân tử có nguyên tố Oxy và Clo là hai nguyên tố có độ âm
điện lớn. Chúng có khả năng hút các điện tử liên kết khác về mình. Do đó cặp
điện tử liên kết O – H bị lệch về phía Oxy nhiều hơn, liên kết O – H trở nên
phân cực mạnh hơn so với axit fomic, … Sự phân ly H mạnh hơn nên độ axit tăng
lên.
Tài liệu được chia sẻ miễn phí tại: https://www.dvtuan.com/
1.2.2 Phân loại
Khi phân loại hiệu ứng cảm ứng dựa vào
độ âm điện người ta phân loại như sau:liên kết C—H không khác nhau nhiều nên
liên kết C-H được quy ước có I =0. Từ đó người ta có thể chia hiệu ứng cảm ứng
thành 2 loại:
- Hiệu ứng cảm ứng dương: Nguyên tử
khuynh hướng nhường điện tử mạnh hơn hydrogen (độ âm điện nhỏ) cho hiệu ứng cảm
ứng dương +I
- Hiệu ứng cảm ứng âm: Nguyên tử hút
điện tử mạnh hơn hydrogen (độ âm điện lớn) mang hiệu ứng cảm ứng âm -I
Các nhóm mang điện tích dương có
hiệu ứng –I. Các nhóm mang điện tích âm có hiệu ứng +
Trong phân nhóm chính của bảng tuần
hoàn thì –I giảm từ trên xuống dưới.
-F > -Cl
> -Br >-I.
-OR > -SR
>- SeR
Trong một chu kì của bảng
tuần hoàn thì –I tăng từ trái qua phải :
-N(R)2 < -OR <
-F à Quy lực
trên cho thấy độ âm điện càng lớn thì hiệu ứng –I càng mạnh.
Các nhóm ankyl có hiệu ứng +I và tăng dần:
- CH3 <
-CH2CH3 < -CH(CH3)2 < C(CH3)
Các nhóm không
no mang hiệu ứng –I và tăng theo độ không no
R-CºC- > - C6H5
> (R)2C=C-
Hiệu ứng cảm ứng giảm theo chiều dài
mạch cacbon. Điều này chứnh minh qua hằng số phân ly Ka của các axit chứa nhóm
thế ở vị trí khác nhau.
Chúng ta có thể thấy ảnh hưởng của số
lượng nhóm CH3 đến tính axit của 4 axit:
HCOOH CH3COOH CH3CH2COOH (CH3)3COOH
Ka 1,72.10-4 1,76.10-5 1,34.10-5 9,4.10-6
1.2.3 Đặc điểm:
Hiệu ứng cảm ứng
giảm nhanh khi tăng chiều dài của mạch truyền (mạch nhiều liên kết 
).
Hiệu ứng cảm ứng
không phụ thuộc và sự án ngữ không gian
Ví dụ 1:Sắp xếp các nhóm
nguyên tử sau theo chiều tăng dần hiệu ứng –I (R liên kết trực tiếp với S trong
các nhóm)
-SH (1) -SO2R (2) -SOR (3)
Thảo
luận (1)<(3)<(2)
Ví dụ 2:
1.
Sắp xếp (có giải thích) theo trình
tự tăng dần tính axit của các chất trong từng dãy sau:
a) Axit: benzoic, phenyletanoic, 3-phenylpropanoic,
xiclohexyletanoic,
1-metylxiclohexan-cacboxylic.
b,...
2. Sắp xếp (có giải thích) theo trình tự tăng dần nhiệt độ nóng chảy của các chất sau:
3. Có 5 lọ đựng riêng biệt các chất: cumen hay là
isopropylbenzen (A), ancol benzylic (B), anisol hay là metyl phenyl ete (C),
benzanđehit (D) và axit benzoic (E). Hãy sắp xếp thứ tự tăng dần nhiệt độ sôi,
giải thích.
...
Link tải file word đầy đủ: Tải xuống
Tài liệu được chia sẻ miễn phí tại: https://www.dvtuan.com/