• KHOA
    KHOA HỌC TỰ NHIÊN

    Phụ trách các học phần thuộc Khối kiến thức giáo dục đại cương trong các chương trình đào tạo tại Trường Đại học Duy Tân.

  • KHOA
    KHOA HỌC TỰ NHIÊN

    Đảm nhận các học phần Toán học, Vật lý, Hóa học và Sinh học ở các chương trình đào tạo của Trường.

  • KHOA
    KHOA HỌC TỰ NHIÊN

    Xây dựng chương trình, kế hoạch giảng dạy và chủ trì tổ chức quá trình đào tạo các học phần Toán học, Vật lý, Hóa học và Sinh học đại cương.

18/05/2020 08:16:24 AM
Nghiên cứu khoa học
CÁC NGUYÊN TẮC SƯ PHẠM VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC CHỦ YẾU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG GIẢNG DẠY CHẤT HỮU CƠ – Phần: Các hiệu ứng điện tử trong Hóa hữu cơ.(tiếp theo)

Nội dung của chương này tương đối mới và phần lớn SV đều chưa tiếp cận, vì vậy, GV cần triển khai chậm các nội dung để SV tiếp cận dễ dàng hơn, đồng thời hướng dẫn SV tập trung vào các vấn đề liên quan trực tiếp đến Hợp chất hữu cơ. Tùy từng ngành học, GV cần cho SV tập trung vào các nội dung gắn liền với thực tiễn ngành học.

Yêu cầu chung của phần này, SV cần: Nắm được các hiệu ứng căn bản: Cảm ứng, liên hợp, siêu liên hợp.Ứng dụng các hiệu ứng trên để giải thích các vần đề về tính chất.

Nội dung chính của phần này có thể triển khai như sau:

Các liên kết CHT trong phân tử các chất hữu cơ bị thay đổi nhiều so với lúc chúng mới được hình thành. Đó là do nguyên tử hay nhóm nguyên tử trong phân tử luôn luôn tác dụng tương hỗ lẫn nhau để sắp xếp lại mật độ điện tử trong các liên kết, để tạo một phân tử có cấu trúc thích ứng với thành phần khác tạo ra nó.

Các tính chất lý – hóa, khả năng phản ứng hóa học của mỗi hợp chất hữu cơ đều bị ảnh hưởng mạnh bởi tác dụng tương hỗ này. Người ta đã xác định được sự tác dụng tương hỗ nhờ nghiên cứu các hiệu ứng: Hiệu ứng cảm ứng, hiệu ứng liên hợp, hiệu ứng siêu liên hợp … hay nói chung đây là các hiệu ứng điện tử trong phân tử.

2. Hiệu ứng liên hợp: Kí hiệu C (Conjugation Effect)

2.1. Hệ thống liên hợp

a. Hệ liên hợp tĩnh:

Phân tử chứa hệ thống liên hợp là phân tử trong đó có các liên kết bội luân phiên liên kết đơn (π-π) hoặc những phân tử trong đó còn nguyên tử hay nhóm nguyên tử còn cặp electron không phân chia (cặp electron tự do chưa tham gia liên kết) cách liên kết πbởi một liên kết đơn (p-π).

Đó là các phân tử chứa hệ liên hợp. Ở các hệ liên hợp như vậy, có một cơ chế chuyển dịch electron đặc trưng cho MO của hệ liên hợp, hoàn toàn khác với cơ chế chuyển dịch cảm ứng ở trên.

Có hai kiểu hệ thống liên hợp tĩnh là: π-πvà p-π.

+ Trong hệ liên hợp π-π, các electron πđược giải tỏa trên toàn bộ mạch liên hợp, nên các hợp chất loại này có tính chất đặc biệt hơn các loại hợp chất có nối đôi thông thường.

+ Trong hệ thống liên hợp p-π, các electron có thể được giải tỏa từ obital p chứa cặp electron chưa liên kết vào liên kết π hoặc từ liên kết π vào các obital p trống (trong cacbocation).

b. Hệ liên hợp động

Hệ liên hợp động xuất hiện trong các tiểu phân trung gian của phản ứng, có 3 kiểu liên hợp động thường gặp:

Liên kết pvới obital p trống; Điện tử p cô lập obital p trống; Liên kết pvới điện tử độc thân; 

Sự xuất hiện của các hệ liên hợp động sẽ tác động mạnh đến hướng của phản ứng, khiến cho các phản ứng được định hướng theo sự tác động của hiệu ứng này.

Các hệ liên hợp có đặc điểm quan trọng là các nguyên tử tạo hệ liên hợp luôn nằm trên cùng 1 mặt phẳng, trục của các AOp song song với nhau và vuông góc với mặt phẳng chứa liên kết σ.

2.2. Hiệu ứng liên hợp

a.  Khái niệm

Hiệu ứng liên hợp là sự phân cực lan truyền các electron π trong hệ liên hợp khi có sự chuyển dịch các electron π hoặc p của hệ. Hay nói khác đi, đó là hiệu ứng dịch chuyển mây electron π trong hệ liên hợp dưới ảnh hưởng hút hoặc đẩy electron của các nhóm thế. Ký hiệu là: C (conjugation effect).

Để biểu diễn chiều chuyển dịch của điện tử trong hệ liên hợp, người ta dùng mũi tên cong hướng về phía nguyên tử hay nhóm nguyên tử có khả năng hút electron, hoặc từ cặp electron p chưa liên kết vào lk π, hoặc từ lk π vào AO p trống.

b.Phân loại và quy luật

Hiệu ứng liên hợp được chia thành 2 loại: hiệu ứng +C và hiệu ứng –C.

-Hiệu ứng +C: gây ra do các nhóm có khả năng đẩy các electron ra xa nó. Đó là các nhóm có cặp ep tự do như: các halogen, nhóm –NH2, -OCH3… Chính cặp ep này đã liên hợp với các liên kết π trong hệ thống. Hướng dịch chuyển electron theo hướng đi về phía liên kết π.

Đối với các nguyên tử mang điện âm (-), hiệu ứng +C sẽ trong đó sẽ cao hơn chính nó khi không mang điện.

Điều cần chú ý là các nhóm có hiệu ứng +C thường có mang thêm hiệu ứng –I ở mức độ khác nhau. Hai hiệu ứng này ngược nhau vì vậy trong trường hợp cụ thể cần phân biệt ảnh hưởng của mỗi loại. Thông thường +C>-I nên hiệu ứng +C sẽ quyết định khả năng hay chiều hướng phản ứng, tuy nhiên đối với các halogen, do độ âm điện lớn nên –I > +C.

- Hiệu ứng –C: là hiệu ứng liên hợp gây nên bởi các nhóm hút electron. Đa số các nhóm có hiệu ứng –C là các nhóm không no như: -NO2, -C≡N, -CHO, -COOH, -COCH3, -CONH2, …

Nhóm –CH=O có hiệu ứng liên hợp theo cơ chế hút electron nên có hiệu ứng –C.

Nguyên tố Z trong nhóm liên hợp có độ âm điện càng lớn thì hiệu ứng –C càng mạnh, và càng mạnh hơn nếu Z mang điện dương.

Cũng như hiệu ứng +C, các nhóm mạng hiệu ứng -C cũng thường kèm theo hiệu ứng –I. hai hiệu ứng này tăng cường cho nhau nên tác dụng sẽ mạnh hơn.

Cần lưu ý rằng, một số hợp chất hữu cơ có chứa các nhóm có hiệu ứng C với dấu không cố định. Loại này thường là nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử chưa no như: vinyl, phenyl… các nhóm này có thể mang hiệu ứng –C hay +C tùy thuộc vào nhóm khác gắn với nó mang hiệu ứng gì.

(còn nữa)

» Các tin khác: