Phần A: Một số khái niệm của hoá hữu cơ
I. Một số định nghĩa
I.1. Hoá hữu cơ là gì :
Hoá học hữu cơ là nghành hoá học nghiên cứu các hợp chất của cácbon trừ các ôxít
CO, CO2 và các muối cácbonat. Nhìn chung mọi hợp chất hữu cơ đều đợc coi là dẫn
xuất của hidrocacbon thích hợp, do đó có thể hiểu hoá học hữu cơ là nghành hoá học
nghiên cứu về hidrocacbon và dẫn xuất của chúng. Do đó mọi hợp chất hữu cơ đều
phải chứa cacbon, thờng thờng có hidro. Thí dụ : CH4, CH3COOH, CS2, CCl4,
NaOOC- COONaChính vì thế các nguên tố không phải là cácbon đợc gọi là dị tố.
Những chất có mạch vòng, trong vòng có chứa nguyên tố không phải là cácbon đợc
gọi là dị vòng.
I.2. Hidrocacbon là gì ? Gốc hidrocacbon là gì ?
Hidrocacbon là những hợp chất mà phân tử của chúng gồm chỉ gồm cacbon và hidro.
Công thức tổng quát nhất của hidrocacbon là CxHy, trong đó x và y là các số nguyên
dơng. y 2x+2. y là số chẵn.
Nhiều hidrocacbon có công thức phân tử trùng với công thức CnH2n+2-2a, trong đó a là
tổng số liên kết và số vòng.
Thí dụ :
C3H6 có n=3 và a=1
CH3CH2C=CH2
CH3CCCH3 , CH2=CC=CH2 ,

C4H6 có n=4 và a=2

C6H6 có n=6 và a=4
C10H8 có n=10 và a=7
C12H10 có n=12 và a=8
C9H16 có n=9 và a=2

C17H28 có n=17 và a=4

C17H12 có n=17 và a=12
Gốc hidrocacbon là phần còn lại của hidrocacbon sau khi đã mất đi một hoặc một số
nguyên tử hidro. Hoá trị của gốc bằng số lợng nguyên tử hiđro đã mất đi. Gốc hoá trị
I của ankan có công thức là CnH2n+1 và đợc gọi tên bằng cách đổi đuôi an trong tên
của ankan thành đuôi yl. Gốc hoá trị II của ankan với hai hoá trị tự do ở cùng một
hoặc hai nguyên tử cacbon khác nhau đợc gọi tên tơng ứng bằng cách thêm đuôi
iđen hoặc en và tên gốc hoá trị I.

1


Thí dụ :
CH3 CH3

CH3 CH2

CH3 CH

CH2 CH2

Etan
Etyl
Etyliđen
Etylen
Gốc hoá trị I của anken hoặc ankin đợc gọi tên bằng cách thêm đuôi yl vào tên của
anken hoặc ankin.
Thí dụ :
CH2 = CH
CH CH
CH C

CH2 CH2
Eten
Etenyl(vinyl)
Etin
Etinyl
I.3. Dẫn xuất của hidrocacbon là gì ?
Khi thay một hoặc nhiều nguyên tử hidro của hidrocacbon bằng nguyên tử hoặc nhóm
nguyên tử khác đợc những chất gọi là dẫn xuất của hidrocacbon. Nh vậy khi thay
hidro bằng halogen ta có dẫn xuất halogen. Thay bằng oxy, nitơ ta có dẫn xuất chứa
oxy, nitơTrong các dẫn xuất đó số lợng nguyên tử hidro và số lợng những nguyên
tử C, Cl, N có qian hệ với nhau theo biểu thức toán học.
CxHyClz (y 2x+2-z)
CxHyOz (y 2x+2+z)
CxHyOz (y 2x+2)
I.4. Bậc của nguyên tử cacbon và mạch cacbon. Khái niệm cacbon bất đối
Trong phân tử chất hữu cơ mỗi nguyên tử cacbon thờng liên kết trực tiếp với những
nguyên tử cacbon khác. Bậc của một nguyên tử cacbon bằng số lợng những nguyên tử
cacbonkhác liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon đó.

C
C

1

1

4

C
C


1

3

C C

2

C

1

C1

Các chữ số chỉ bậc của cacbon.
Các hợp chất trong đó những nguyên tử cacbon chỉ liên kết với nhau bằng các liên kết
đơn, thì bậc của nguyên tử cacbon đồng nghĩa với số liên kết mà nguyên tử cacbon đó
dùng để liên kết với các nguyên tử cacbon khác.
Nh vậy nguyên tử cacbon trong các hợp chất chỉ chứa một nguyên tử cacbon nh
CH4, CH3OH, HCHOđều là cacbon bậc không. Trong hoá hữu cơ không có cacbon
bậc không do đó qui ớc cacbon trong các hợp chất đó đều là cacbon bậc một.
Trong phân tử hữu cơ, những nguyên tử cacbon có thể liên kết với nhau thành mạch
thẳng, mạch nhánh hay mạch vòng. Nếu nguyên tử cacbon chiếm giữ các đỉnh của đa
giác thì tạo ra mạch vòng. Nếu mạch cacbon chỉ gồm cacbon bậc một và bậc hai thì tạo
ra mạch thẳng. Còn nếu trong mạch có chứa cacbon vợt quá bậc hai thì tạo ra mạch
nhánh. Các chất mạch thẳng và mạch nhánh gọi chung là mạch hở.
Mỗi nguyên tử cacbon trong hợp chất hữu cơ luôn luôn có hoá trị 4. Nguyên tử cacbon
liên kết với bốn nguyên tử hoặc bốn nhóm nguyên tử khác nhau gọi là cacbon bất đối.
Trong nhiều trờng hợp nguyên tử cacbon bất đối đợc đánh dấu sao (*).

Thí dụ :
CH3

CH COOH
NH2

CH3

CH COOH

CH2

CH CHO

OH

OH

OH

Cacbon số hai của các chất trên là cacbon bất đối.
I.5. Công thức đơn giản nhất.
Công thức chỉ rõ một chất bao gồm những nguyên tố nào, trong đó tỉ lệ số nguyên tử
của các nguyên tố ứng với tỉ lệ các số nguyên không có ớc số chung gọi là công thức
đơn giản nhất của chất đó.
Thí dụ công thức đơn giản nhất của axit lactic CH3CHOHCOOH là CH2O hay của
benzen C6H6 là CH.
2



Nhiều chất có cùng công thức đơn giản nhất do đó có thành phần định tính và định
lợng % các nguyên tố nh nhau.
Thí dụ axit axetic CH3COOH và Glucozơ C6H12O6 có cùng công thức đơn giản nhất là
CH2O do đó công thức chung là (CH2O)n nên %C =40%. %H=6,67%, %O=53,3%.
Nhiều hợp chất hữu cơ có công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất. Thí
dụ : Glixerin C3H8O3, Rợu etylic C2H6O, Pentan C5H12
I.6. Cấu tạo, cấu dạng, cấu hình, cấu trúc.
Cấu tạo là trình tự xắp xếp các nguyên tử trong phân tử. Các chất khác nhau có cấu tạo
khác nhau. Cấu tạo của chất quuyết định tính chất của chất. Biết cấu tạo suy ra đợc
tính chất và ngợc lại. Thí dụ ứng với công thức phân tử C2H4O2 có các tính chất :
CH3COOH có tính của axit, tan vô hạn trong nớc
HOCH2CHO có tính chất của anđêhít, của ancol, có thể tan đợc trong nớc
HCOOCH3 có tính chất của este, không có tính chất của ađêhít, của ancol. Tan trong
nớc kém hơn axit axetic và HOCH2CHO.
Cấu dạng là thuật ngữ dùng để chỉ trạng thái tạo ra do sự quay tự do xung quanh một
liên kết đơn của một phân tử. Hai cấu dạng của một phân tử chuyển hoá qua lại lẫn
nhau với một tần số rất lớn do vậy không thể tách các cấu dạng ra khỏi nhau.
Cấu hình là thuật ngữ dùng để chỉ các chất chỉ có sự phân bố khác nhau các nhóm
xung quanh phần cứng nhắc hoặc phần bất đối xứng của phân tử. Hai cấu hình khác
nhau có tính chất nhất định nào đó khác nhau, sự chuyển hoá qua lại giữa chúng không
dễ dàng nên có thể tách riêng chúng ra khỏi nhau.
Cấu trúc là khái niệm tổng quát bao gồm tất cả các khái niệm trên. Hơn nữa có khi còn
gồm cả hình thể thực của toàn bộ phân tử tồn tại trong sự đồng hành với những phân tử
của các chất khác.
I.7. Đồng phân : Đồng phân là các hợp chất có cùng công thức phân tử nhng khác
nhau về cấu tạo hoặc khác nhau về sự phân bố các nguyên tử xung quanh phần cứng
nhắc, xung quanh phần bất đối của phân tử. Ví các đồng phân có cùng công thức phân
tử nên có cùng khối lợng phân tử, cùng thành phần định tính và định lợng các
nguyên tố.
Các đồng phân có công thức cấu tạo khác nhau nên tính chất của chúng khác nhau.

I.8. Đồng đẳng : Đồng đẳng là những hợp chất có tính chất hoá học tơng tự nhau
nhng phân tử hơn khác một hay nhiều nhóm metylen CH2. Hai đồng đẳng chỉ hơn
khác nhau một nhóm CH2 thờng gọi là hai đồng đẳng liên tiếp hoặc hai đồng đẳng kế
tiếp nhau. Các chất cùng một dãy đồng đẳng có công thức đơn giản nhất (CTĐGN) nh
nhau, do đó có phần trăm khối lợng các nguyên tố nh nhau.
I.9. Nhóm định chức, chất đơn chức, đa chức, tạp chức
Nhóm định chức còn gọi là nhóm chức là nhóm nguyên tử quyết định tính chất hoá học
của một loại hợp chất.
Thí dụ : Nhóm CHO quyết định tính chất hoá học của loại hợp chất đợc gọi là
anđêhít nên gọi là chức anđêhít.
Nhóm -COOH quyết định tính chất hoá học của loại hợp chất đợc gọi là axit
cacboxylic nên gọi là chức axit.
Các hợp chất chỉ chứa một loại nhóm chức đợc gọi là chất đơn chức. Các hợp chất
chứa nhiều nhóm chức giống nhau đợc gọi là chất đa chức còn các hợp chất có nhiều
nhóm chức khác nhau đợc gọi là chất tạp chức.
Thí dụ :
CH3CH2OH, CH3COOH, CH3COOC2H5, CH3NH2 là các chất đơn chức
HOCH2CH2OH, C6H4(NH2)2, (C2H3COO)3C3H5 là các chất đa chức
OHCH2CH2COOH, H2NCH2COOH, HOCH2CHO là các chất tạp chức

3


I.10. Hiệu ứng chuyển dịch electron :
Trong phân tử các bộ phận cấu tạo có ảnh hởng qua lại lẫn nhau. Các ảnh hởng
tơng hỗ đó nhiều khi làm cho các đôi electron bị chuyển dịch về một phía nào đó . Sự
chuyển dịch này gọi là hiệu ứng chuyển dịch electron.
Nếu các nguyên tử hoặc các nhóm nguyên tử liên kết với nhau có độ âm điện khác
nhau thì chúng hút đôi electron dùng chung với lực khác nhau, làm cho các đôi
electron bị chuyển dịch theo trục liên kết của liên kết . Hiệu ứng đó đợc gọi là hiệu

ứng cảm ứng. Hiệu ứng này đợc ký hiệu bằng chữ I (Inductive effect). Các nhóm hút
electron với lực mạnh hơn làm cho đôi electron lệch về phía nhóm đó, nhờ vậy nhóm
này bị tích một phần điện tích âm, do đó các nhóm này đợc gọi là nhóm gây hiệu ứng
cảm ứng âm hay hiệu ứng -I.
Tơng tự nh vậy các nhóm đây electron đợc gọi là nhóm gây hiệu ứng +I.
Chiều chuyển dịch của electron biểu diễn bằng mũi tên đúng vào liên kết . Hiệu ứng
cảm ứng tắt nhanh trên chiều dài của mạch liên kết, tức là nó chỉ có ảnh hởng mạnh
tới các liên kết gần kề. Thí dụ :
H
Cl C
H

O
C
O

H

Nếu các liên kết cách nhau một liên kết hoặc các liên kết và các electron cha tạo
thành liên kết cách nhau một liên kết thì các electron của những liên kết và electron
cha tạo liên kết xen phủ với nhau tạo ra hiệu ứng chuyển dịch electron gọi là hiệu ứng
liên hợp. Hiệu ứng này ký hiệulà chữ C (conjugative effect). Tơng tự nh hiệu ứng
cảm ứng, trong hiệu ứng liên hợp nếu các đôi electron bị chuyển dịch về phía nhóm
nào thì ta gọi nhóm đó gây hiệu ứng C, ngợc lại là nhóm gây hiệu ứng +C. Sự liên
hợp giứa các liên kết gọi là liên hợp -. Sự liên hợp giữa các electron của liên kết
và các electron cha tạo liên kết gọi là liên hợp -n. Chiều chuyển dịch của electron do
hiệu ứng liên hợp gây ra đợc biểu diễn bằng mũi tên cong xuất phát từ đôi electron bị
chuyển dịch.
Thí dụ :
O

CH2

O H

CH CH CH C
H

Trong sự liên hợp loại -n thì luôn có sự chuyển dịch của các electron cha tạo liên kết
về phía liên kết . Hiệu ứng liên hợp có ảnh hởng lên toàn bộ hệ liên hợp.
Nếu có liên kết cách liên kết một liên kết thí các electron của liên kết giữa
cacbon và hidro có một sự tơng tác đặc biệt với các electron của liên kết . Sự tơng
tác đó gọi là hiệu ứng siêu liên hợp và ký hiệu là chữ H (Hiper conjugative effect).
Hiệu ứng này biểu diễn bằng mũi tên cong cắt qua các liên kết C H .
Thí dụ :
H

H C
H

II. Cách biểu diễn cấu trúc chất hữu cơ
II. 1. Đặc điểm liên kết trong hoá hữu cơ :
Các chất hữu cơ ngoài cacbon thờng chứa hidro, oxy, halogen, nitơ, lu huỳnh tức
là chủ yếu gồm các phi kim, do đó liên kêt trong hoá hứu cơ thờng là liên kết cộng

4


hoá trị. Các đặc điểm quan trọng nhất của liên kết cộng hoá trị có ảnh hởng tới cấu
trúc và tính chất của chất là :
Thứ nhất : Liên kết cộng hoá trị thờng bền vững. Điều này dẫn đến hậu quả là phản

ứng hoá học hữu cơ thờng xảy ra giữa các phân tử với nhau, do đó thời gian phản ứng
lâu, có nhiều khuynh hớng cạnh tranh nhau nên tạo ra hỗn hợp nhiều loại sản phẩm.
Thờng thờng mỗi loại phản ứng phải dùng loại xúc tác thích hợp đôi khi rất đặc hiệu.
Thứ hai : Liên kết cộng hoá trị có hớng trong không gian. Điều này làm cho các
nguyên tử liên kết với một nguyên tử cacbon nhất định sẽ đựoc sắp xếp xung quanh
cacbon đó theo hớng trong không gian, hợp lại với nhau thành góc liên kết xác định.
Thí dụ : cacbon no ở trạng thái lai hoá sp3 nên nó ở tâm của tứ diện đều, góc giữa các
liên kết của cacbon đó là góc ở tâm của tử diện và bằng 109028 hay 109,50.
Cacbon sp2 nằm ở tâm của tam giác đều, góc liên kết là 1200. Cacbon sp nằm trên một
đờng thẳng, góc liên kết là 1800.
Thí dụ :
H

1200

109028

H C H
H

1800

C C

C C C

Thứ ba : Mỗi loại liên kết có độ dài thích hợp. Nhờ xác định đợc độ dài của liên kết
nào đó, ta có thể biết đợc liên kết là liên kết đơn hay liên kết đôi, hay liên kết ba,
cũng có hiểu đợc liên kết đó có các hiệu ứng chuyển dịch electron nh thế nào.
o

1,10A

H
CH3

CH3

H
C

C

H
o
1,543A

C

C

H
o
1,337A

o
1,397A

o
1,20A


Độ dài liên kết giữa cacbon với cacbon trong etan, etylen, axetilen và trong benzen
tơng ứng bằng 1,543 ; 1,337 ; 1,20 và 1,397.
Liên kết C-H trong etylen và trong axetilen bằng 1,10 và 1,06A
CH2


CH CH CH2


CH C C CH
o
1,36A

o
1,46A

HC

C


N C C N



CH3

o
1,46A


N C




CH Cl

CH2

o
1,69A

o
1,37A

CH3

O
C



o H
1,51A

o
1,69A

CH3


o
1,49A



Cl

II.2. Cách biểu diễn cấu trúc của chất
Các chất hoá học nói chung, chất hữu cơ nói riêng có thể biểu diễn bằng công thức
phân tử, công thức electron hoặc công thức cấu tạo. Trong hoá học hữu cơ hiện tợng
đồng phân rất phổ biến do đó phần lớn các công thức phân tử không cho biết đó là chất
gì.
Thí dụ : C6H6 có khi là benzen, có khi không phải là benzen, chẳng hạn có thể là :
CHCCH2CH2CCH; CH3CCCCCH3 ; CH2=CHCH=CHCCH..
Công thức electron không thuận tiện, cầu kì :
H
H C

H
C O H

H H

5


Công thức cấu tạo rất thuận tiện, dễ biểu diễn, đặc biệt khi viết công thức cấu tạo dạng
rút gọn : CH3CH2OH
Công thức electron và công thức cấu tạo cho biết rất rõ đó là chất gì, giúp ta dự đoán
đợc nhiều tính chất lý, hoá của nó, nhng không có qui định rõ ràng mà chỉ cần chỉ rõ

đợc trình tự sắp xếp các nguyên tử. Các công thức này không chỉ rõ đợc sự phân bố
các nhóm nguyên tử trong không gian, tức là không cho biết lập thể của chất. Vì thế
còn có nhiều cách biểu diễn khác nhằm khắc phục các nhợc điểm trên.
II.2.1. Công thức phối cảnh : Để biểu diễn chất ở dạng công thức phối cảnh cần chọn
một liên kết C-C nào đó làm chuẩn. Đặt liên kết đó xiên một góc khoảng 600 hớng từ
dới lên trên, từ trái sang phải.
Thí dụ :
CH3
H
H

H

H
H
CH3

H

H

hoặc

HCH3
CH3

A.1

A.2


Đơng nhiên sự quay xung quanh liên kết đơn xảy ra dễ dàng, không ngừng, do đó
giữa hai dạng nh trên của butan còn có vô số các dạng khác trung gian giữa chúng.
A1 và A2 gọi là hai cấu dạng của butan.
II.2.2. Công thức chiếu Newman : Để biểu diễn chất ở dạng công thức chiếu dới
Newman cần phải lấy một liên kết làm mốc, đặt phân tử trớc mặt phẳng chiếu, cho
liên kết đó vuông góc với mặt phẳng chiếu, rồi nhìn dọc liên kết đó chiếu chất lên mặt
phẳng. Khi đó nguyên tử ở gần ngời quan sát sẽ che khuất nguyên tử ở phía cuối liên
kết. Nguyên tử ở gần ngời quan sát đợc biểu diễn bằng một vòng tròn, các liên kết
của nó biểu diễn bằng đoạn thẳng xuất phát từ tâm của vòng tròn, các liên kết của
nguyên tử bị che khuất là những đoạn xuất phát từ ngoại vi hình tròn đó.
Thí dụ trong phân tử butan, chiếu theo liên kết C2-C3, từ công thức phối cảnh A1 và A2
thu đợc công thức Newman :
CH3
H

H

H

H

H
H

H
H

CH
CH3 3


CH3

Công thức Newman của A.1
Công thức Newman của A.2
II.2.3. Công thức chiếu Fischer
Tuỳ theo kiểu lai hoá của nguyên tử cacbon mà các liên kết tạo góc thích hợp nên
mạch cacbon không nằm trên một đờng thẳng hoặc trên cùng một mặt phẳng. Để biểu
diễn chất dạng công thức chiếu Fischer phải tuân thủ một số qui định sau :
Tởng tợng mạch cacbon chính của các chất mạch hởlà một đờng thẳng. Nếu có
phân tử lắp ráp theo mẫu gồm que và quả cầu nhỏ thì phải uốn mạch cacbon thành một
cung tròn, hớng phía lồi của cung vào ngời quan sát để chiếu.
Để mạch cacbon thành cột dọc phía trớc mặt phẳng chiếu, song với mặt phẳng sao
cho nguyên tử cacbon có số oxyhoa cao nhất hớng lên phía trên rồi chiếu toàn bộ
phân tử lên mặt phẳng.

6


Chú ý : Trong công thức chiếu Fischer thì hai nguyên tử cacbon liên kết trực tiếp với
một cacbon nào đó trên cùng một cột dọc, thực chất chúng nằm ở phía dới mặt phẳng
giấy. Hai nguyên tử nằm ngang thực chất đang hớng lên phía trên mặt phẳng giấy.
C1
a

C1
a

C2 b

Thực chất là


C2

b

C3

C3

Cacbon C1 và C3 ở dới mặt giấy ; a, b ở trên mặt giấy
Do vậy khi xoay phân tử trong mặt phẳng giấy phải xoay một số nguyên lần của 1800
thì mới giữ nguyên đợc cấu hình ; còn nếu xoay 900 thì tạo ra chất có cấu hình đảo
ngợc.
Tơng tự nếu đổi vị trí các nhóm xung quanh một nguyên tử cacbon thì cũng phải đổi
chỗ một số chẵn lần mới giữ nguyên đợc cấu hình.
Thí dụ : Glucozơ có công thức C6H12O6, khi viết công thức cấu tạo có thể viết tự do
nh :
CH2OHCHOHCHOHCHOHCHOHCHO hoặc OHC(CHOH)4CH2OH
Nhng công thức Fischer chỉ có một công thức là :
CHO
H C OH
HO C

H

H C OH
H C OH
CH2OH

III.Phân loại các phản ứng hữu cơ

Nh trên đã nhắc lại : Phản ứng hữu cơ thờng xảy ra giữa các phân tử với nhau nên
xảy ra: lâu, nhiều khuynh hớng, có xúc tác, khó đạt hiệu suất 100%, Vì thế sau phản
ứng cần phải có các phơng pháp tách lấy sản phẩm chính, cần thiết ra khỏi hỗn hợp
sản phẩm của các loại phản ứng khác nhau, các sản phẩm cùng tạo ra và các chất ban
đầu không phản ứng hết.
Có nhiều cách phân loại phản ứng do đó có nhiều loại phản ứng khác nhau, thí dụ phản
ứng ankyl hoá, oxyhóa, khử hoá, axyl hoá, nitro hoá, Dới đây là một số thờng
dùng nhất.
III.1.Phân loại dựa theo số lợng loại chất ban đầu và sản phẩm: Cộng, tách, thế.
III.1.1. Phản ứng cộng : Là phản ứng trong đó hai hay nhiều chất ban đầu kết hợp với
nhau tạo ra một chất mới. Phản ứng loại này ký hiệu là A, lấy từ chữ cái đầu của từ
addition.
Thí dụ :CH2 = CH2 + Br2 BrCH2CH2Br
Trờng hợp đặc biệt nhiều phân tử của cùng một chất kết hợp với nhau tạo ra một chất
mới thì gọi là phản ứng trùng hợp.
2 , NH 4 Cl
CH CH + CH CH Cu
2 Cl
CH 2 = CH C CH

Phản ứng cộng với hidro gọi là phản ứng hidro hoá ; hản ứng cộng với nớc gọi là phản
ứng hidrát hoá.
III.1.2. Phản ứng tách : Là phản ứng từ một phân tử tách bớt đi một hoặc nhiều nguyên
tử khác. Tức là từ nột chất tạo ra hai hay nhiều chất mới. Phản ứng tách ký hiệu là chữ
E, lấy từ Elimination.
7


Phản ứng tách bớt hidro gọi là phản ứng đề hidro hoá:
CH 3 CH 3 600

C CH 2 = CH 2 + H 2
0

Phản ứng tách bớt nớc gọi là phản ứng đề hidrat:
0

2SO 4 d ,170 C
CH 3 CH 2 OH H
CH 2 = CH 2 + H 2 O

Phản ứng gọi là phản ứng đề hidrohalogen hoá:
0

ONa , t
CH 3 CH 2 CH 2 Cl CH
3CH
2
CH 3 CH = CH 2 + HCl

Trờng hợp đặc biệt tái tạo các nguyên tố gọi là phản ứng hủy :
0

, xt
C n H 2 n + 2 t

nC + ( n + 1) H 2
0

C
Hoặc phản ứng nhiệt phân metan : 2CH 4 1500


CH CH + 3H 2

Hay phản ứng cracking :

CH 3 CH 2 CH 3 crack

CH 4 + CH 2 = CH 2

III.1.3. Phản ứng thế : Là phản ứng trong đó nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử này đợc
thay thế bằng nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác. Xét về số lợng chất tham gia và
chất tạo thành thì phản ứng thế là phản ứng trong đó hai hay nhiều chất phản ứng với
nhau tạo ra hai hay nhiều chất mới. Phản ứng thế ký hiệu là chữ S, lấy từ chữ
Substitution.
0
CH3

CH CH3

+

NaOH

t

CH3

Cl

CH CH3


+

NaCl

Phản ứng thế nớc gọi là phản ứng thủy phân. OH
III.2. Phân loại dựa theo tác nhân
Khi hai chất phản ứng với nhau, thờng gọi một chất là chất phản ứng còn chất kia là
tác nhân hay tác nhân tấn công.
Qui ớc rằng :
Nếu chất vô cơ và chất hữu cơ phản ứng với nhau thì chất vô cơ là tác nhân.
Nếu hai chất hữu cơ phản ứng với nhau, mà một chất có dị tố trực tiếp tham gia phản
ứng thì chất có dị tố gọi là tác nhân.
Nếu hai chất hữu cơ phản ứng với nhau, không có dị tố tham gia phản ứng thì chất có
cấu tạo đơn giản hơn là tác nhân.
Những tác nhân thiếu hụt electron hoặc mang điện tích dơng gọi là tác nhân
electrophin, ký hiệu là E hoặc E+.
Những tác nhân còn chứa cặp electron tự do hoặc là anion gọi là tác nhân nucleophin,
ký hiệu là N, hoặc N .
Những tác nhân có chứa một electron độc thân gọi là tác nhân gốc tự do ký hiệu là R
hoặc R.
Tác nhân có khi chính là một trong các chất đầu đa vào hỗn hợp phản ứng hoặc có khi
là tiểu phân sinh ra từ chất đầu dới ảnh hởng của xúc tác.
III.3. Phân loại dựa theo số lợng của các tiểu phân tham gia ở giai đoạn chậm
nhất.
Nếu phản ứng chạy qua nhiều giai đoạn thì tốc độ của giai đoạn chậm nhất quyết định
tốc độ chung của phản ứng. Nếu tốc độ của giai đoạn này chỉ phụ thuộc vào nồng độ
của một chất, gọi là phản ứng đơn phân tử, còn nếu tốc độ của giai đoạn này chỉ phụ
thuộc vào nồng độ của hai cấu tử , gọi là phản ứng lỡng phân tử
Thông thờng hay phối hợp nhiều cách phân loại với nhau và đa ra thành các ký hiệu

thông dụng trên phạm vi quốc tế. Thí dụ :
Phản ứng SN1 ; SN2 ; là các phản ứng thế nucleophin đơn và lỡng phân tử.
Phản ứng SE1 ; SE2 ; là các phản ứng thế electronphin đơn và lỡng phân tử.
Tơng tự ta có AN ; AE ; SR ; E1 ; E2
8


IV. Các loại đồng phân chính.
Đồng phân đợc chia làm hai loại chính là đồng phân cấu tạo và đồng phân không
gian.
IV.1. Đồng phân cấu tạo: Là những đồng phân khác nhau về trình tự sắp xếp các
nguyên tử và các nhóm nguyên ttrong phân tử. Các đồng phân cấu tạo còn có thể chia
thành nhiều loại nh đồng phân mạch, đồng phân liên kết, đồng phân vị trí, đồng phân
nhóm chức.
IV.1.1. Đồng phân mạch: Là những đồng phân có cùng công thức phân tử, chỉ khác
nhau về mạch cacbon.
Thí dụ1 : Các ankan CnH2n+2 khi n4 mới có hiện tợng đồng phân, và cũng chỉ có
mạch thẳng và mạch nhánh.
CH3CH2CH2CH3 và (CH3)3CH có cùng công thức C4H10.
Thí dụ 2 : Các hợp chất CnH2n khi n3 có loại mạch hở là anken và loại mạch vòng là
xycloankan.
CH3CH=CH2 và (CH2)3 cùng có công thức là C3H6.
IV.1.2. Đồng phân vị trí : Là các đồng phân có mạch cacbon nh nhau, có nhóm định
chức giống nhau, chỉ khác nhau về vị trí của nhóm nguyên tử hoặc liên kết nào đó.
Thí dụ :
và
CH3

CH2 CH2 CH CH3


CH3

CH3

CH2 CH CH2 CH3
CH3

Khác nhau vị trí nhóm CH3
hay

CH3

CH2 CH2 OH

và CH3 CH CH3
OH

khác nhau vị trí nhóm OH
hoặc CH3CH2CH=CH2 và CH3CH=CHCH3 khác nhau vị trí liên kết đôi
IV.1.3. Đồng phân liên kết hoặc đồng phân khác chức : Là những đồng phân khác nhau
về loại liên kết giữa các nguyên tử hoặc giữa các nhóm nguyên tử dẫn đến các loại
nhóm chức khác nhau :
Thí dụ :CH2=CHCH=CH2 và CH3CH2CCH cùng là C4H6.
Hoặc CH3COOH, HCOOCH3 và HOCH2CHO cùng là C2H4O2.
IV.2. Đồng phân không gian: Là những đồng phân có trình tự sắp xếp các nguyên tử
trong phân tử nh nhau, chỉ khác sự phân bố các nguyên tử hoặc nhóm nguyên xung
quanh phần cứng nhắchoặc phần bất đối xứng của phân tử. Đồng phân không gian chia
làm hai loại chính là đồng phân hình học và đồng phân quang học.
IV.2.1. Đồng phân hình học : Là những đồng phân khác nhau về sự phân bố các
nguyên tử xung quanh phần cứng nhắc của phân tử nh : C=C , C=N, mạch vòng no.

Gọi là đồng phân hình học vì : Khi phân bố khác nhau xung quanh các bộ phận cứng
nhắc đó thì độ dài đoạn thẳng nối các nhóm đó sẽ khác nhau. Đồng phân hình học
thờng đợc gọi là đồng phân cis-, trans hay Z, E hay syn, anti.
IV.2.1.1. Đồng phân hình học xung quanh liên kết đôi C=C
Khi mỗi nguyên tử cacbon của liên kết đôi liên kết với hai nguyên tử hoặc nhóm
nguyên tử khác nhau thì có đồng phân hình học.
abC=Cab, abC=Cad, abC=Ccd.
Nếu hai đồng phân của mạch chính nằm ở cùng một phía của liên kết C=C thì gọi là
đồng phân cis-, ở khác phía của liên kết C=C thì gọi là đồng phân trans-.

9


Thí dụ :
CH3

CH2

CH2

CH3

CH3

CH2

C C
CH3

CH2


CH2

CH3
C C

CH3

CH3

trans-4-Etyl-3-metyl-3hepten

CH2

CH2

CH2

CH3

cis-4-Etyl-3-metyl-3hepten

Khi viết tên đầy đủ của chất phải thêm tiếp đầu cis- hoặc trans- để chỉ cấu hình xung
quanh liên kết đôi C=C những thuật ngữ cis-, trans- không đợc viết hoa kể cả đứng
đầu câu và cách tên một gạch ngắn -.
Trong nhiều trờng hợp hai nguyên tử cacbon của liên kết đôi C=C có nhóm giống
nhau, khi hai nhóm giống nhau đó ở cùng một phía của nối đôi thì hai đầu của mạch
chính cũng ở cùng một phía. Nhng điều đó không luôn luôn đúng trừ khi hai nhóm
giống nhau đó là hai nguyên tử hidro :
d1


H

Thí dụ

H

và

C C
CH3

CH3

H d2 CH3
C C
H
CH3

có d1 d2

Để tránh những sự nhầm nhỡ do quan niệm dựa vào sự phân bố các nhóm giống nhau
mà xét một đồng phân là cis hay trans-, đặc biệt để áp dụng cho hệ abC=Ccd mà cả a,
b, c, d đều không chứa cacbon, có thể dùng hệ danh pháp Z, E. Theo đó cần xác định
độ hơn cấp của những nguyên tử liên kết trực tiếp với mỗi cacbon của nối đôi C=C.
Nếu những nguyên tử có độ hơn cấp ở cùng một phía thì gọi là đồng phân Z, ở khác
phía là đồng phân E.
Br

Br


I

C C

C C
Cl

H

Cl

H

I

(Z)
(E)
Nguyên tử có điện tích dơng hạt nhân càng lớn thì độ hơn cấp càng cao. Vậy điện tích
dơng hạt nhân của Br bằng 35, của Cl bằng 17 nên Br>Cl. Tơng tự điện tích dơng
hạt nhân của I bằng 53 nên I>H.
Nếu dựa vào độ hơn cấp của nguyên tử liên kết trực tiếp với nối đôi C=C không phân
định đợc thì xét tiếp những nguyên tử tiếp theo, tính tổng độ hơn cấp lại, nếu có nối
đôi, nối ba thì độ hơn cấp của nguyên tử đó đợc nhân đôi hoặc nhân ba.
Thí dụ độ hơn cấp của C=O là 6+2.8=22
của CN là 6+3.7=27.
áp dụng độ hơn cấp vào hệ danh pháp cis-, trans- có thể thấy rằng đồng phân cis- là
đồng phân các nhóm có độ hơn cấp ở cùng một phía.
IV.2.1.2. Đồng phân hình học ở mạch vòng no.
Nếu vòng có hai hay nhiều nhóm thế liên kết với những cacbon khác nhau của vòng thì

có đồng phân hình học. Coi vòng nh một đa giác phẳng, nếu hai nhóm ở cùng một
phía của mặt phẳng vòng thì gọi là đồng phân cis-, ở hai phía của mặt phẳng vòng thì
gọi là đồng phân trans-.
Thí dụ :
CH3

d1

có d1d2

và
CH3

CH

3
trans-1,3-Đimetylxiclohexan

CH

d2

3
cis-1,3-Đimetylxiclohexan

10


Các đồng phân cis-, trans- là những chất riêng biệt, chúng rất khó chuyển hoá qua lại
lẫn nhau, nhng có nhiều tính chất lí, hoá khác nhau.

Thí dụ ;
O
H

C
C

COOH

H

COOH

H
1500 C

COOH

H

C
C

C
O
C

O

CH

CH
HOOC

COOH

C
C

H

H
t0 C

không tạo anhiđrit

COOH

IV.2.1.3. Đồng phân syn- và anti : Khi phần cứng nhắc của phân tử không phải là liên
kết đôi C=C mà là liên kết đôi khác nh N=N ; C=N thì tơng ứng với thuật ngữ cisphải dùng thuật ngữ syn-, tơng ứng với trans- dùng anti
Thí dụ :
C6H5

C6H5

C6H5

N N
syn-

N N

anti-

C6H5

IV.2.2. Đồng phân quang học
IV.2.2.1. Một số khái niệm:enantiome, điasteroisome, epime, anome.
Đồng phân quang học là những đồng phân chỉ khác nhau về sự phân bố các nhóm
nguyên tử xung quanh phần bất đối xứng của phân tử, phổ biến nhất là xung quanh
phân tử cacbon bất đối. Nếu một phân tử có n nguyên tử cacbon bất đối thì sẽ có 2n
đồng phân quang học.
Thí dụ : Glucozơ CH CH CH CH CH CHO
OH

OH OH OH OH

có 24 = 16 đồng phân quang học
Hai đồng phân quang học mà đồng phân này là ảnh của đồng phân kia qua gơng
phẳng thì đợc gọi là hai chất đối quang hay hai đồng phân đối quang, hoặc ngắn gọn
là hai đối quang, tức 2 enantiome. Thí dụ :
CHO

H

CHO

NH2

NH2

CH3


H
CH3

và

Hai đồng phân quang học không phải là ảnh và vật của nhau qua gơng phẳng thì đợc
gọi là hai chất không đối quang hay hai đồng phân không đối quang, hay hai đồng
phân đia, tức 2 điastereoisome.
Thí dụ :
CHO

H

OH

H

OH

H

OH

CHO

và

H


OH

H

OH

OH

CH2OH

H
CH2OH

11


Hai đồng phân quang học chỉ khác nhau cấu hình ở một nguyên tử cacbon bất đối gọi
là hai epime.
CHO
H
HO

CHO

OH

HO

H


H

HO

H

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

CH2OH

Glucozơ

CH2OH

Mantozơ


12