CHUYÊN ĐỀ: TỔNG HỢP HỮU CƠ
Trường THPT chuyên Hà Nội - Amsterđam
A. MỘT SỐ VẤN ĐỀ LÝ THUYẾT:
I. Các phương pháp làm tăng mạch Cacbon:
1. Các phương pháp ankyl hóa bằng hợp chất cơ magie (RMgX):
+
'R X
→
R-R’
+
2
3
1)
2)
CO
H O
+
→
RCOOH
+ 1)
O
RCH
2
CH
2
OH
RMgX +
3
1)
2)
HCHO
+
→
RCOR’
→
(R)
2
C(OH)R’
* Học sinh cần lưu ý:
+ Hợp chất cơ magie RMgX rất dễ phản ứng với các hợp chất có hidro linh động (H
2
O, NH
3
,
ancol, amin…) → bảo quản và tiến hành phản ứng trong ete khan.
+ Lập thể của phản ứng cộng RMgX vào hợp chất cacbonyl: quy tắc Crammer
2. Phương pháp anky hóa ion axetilua:
R – C ≡ CH
2 3
/
long
NaNH NH
→
R – C ≡ C
−
Na
+
'R X
→
R – C ≡ C – R’
3. Các phương pháp ankyl và axyl hóa hợp chất thơm:
-
HCN + HCl/ AlCl
3
H
2
O
R
R CHO
(Phản ứng Gatterman)
-
HCO-N(R)
2
POCl
3
hoac COCl
2
R
R CHO
(Phản ứng Vilsmeier)
-
CHCl
3
NaOH
OH
OH
OHC
(Phản ứng Reimer – Tiemann)
* Học sinh cần lưu ý:
1
2) H
+ Cơ chế của các phản ứng ankyl và axyl hóa nhân thơm là cơ chế S
E
2(Ar); trong đó chú ý cơ chế
tạo tác nhân electronfin.
+ Các phản ứng ankyl hóa thường tạo thành hỗn hợp mono và poliankyl → muốn thu được sản
phẩm mono cần lấy dư chất phản ứng.
+ Hướng chính của phản ứng khi thế vào các dẫn xuất của benzen.
4. Các phương pháp ankyl và axyl hóa các hợp chất có nhóm metylen hoặc nhóm metyn linh động:
a) Chất phản ứng có dạng X – C
α
H
2
– Y hoặc X – C
α
H(R) – Y ; với X, Y là –COR’, -COOR’, -CN,
-NO
2
…
Do X, Y là các nhóm hút electron mạnh → nguyên tử H
α
rất linh động → dùng bazơ để tách H
+
,
tạo thành cacbanion.
H
2
C
Y
X
C
1) C
2
H
5
ONa
2) R'Br
R(R') C
Y
X
RCOCl
RCO HC
Y
X
* Học sinh cần lưu ý:
+ Khi thế 2 nhóm ankyl R và R’ khác nhau, nhóm ankyl có kích thước nhỏ hơn hoặc có hiệu ứng
+I nhỏ hơn sẽ được đưa vào trước
+ Sản phẩm của phản ứng axyl hóa cũng có nguyên tử H
α
linh động, có thể dễ dàng bị tách H
+
bởi
chính cacbanion
-
CH
Y
X
→ có phản ứng cạnh tranh:
-
CH
H
5
ONa…) do nguyên tử H
α
kém linh động hơn so với trường hợp có 2 nhóm X, Y hút electron.
5. Các phương pháp ngưng tụ:
a) Phản ứng andol – croton hóa của anđehit và xeton:
C C
H
H
O
C C
H
H
O
+
C C C C
H
H
OH H
H
O
C C C C
H
H H
O
H
+
hoac OH
-
B
-
- BH
C O
C
HC
O
-
Y
X
BH
- B
-
C
HC
OH
Y
X
C
C
Y
X
- H
2
O
* Học sinh cần lưu ý:
+ Xúc tác dùng trong các phản ứng này thường là các bazơ hữu cơ yếu, có thể ngăn chặn được
phản ứng tự ngưng tụ với nhau của các anđehit, xeton.
+ Phản ứng ngưng tụ anđehit thơm với anhidrit axit tạo thành axit α,β – không no (phản ứng
ngưng tụ Perkin) cũng có cơ chế tương tự như trên.
-
CH
Y
X
B
-
- BH
H
2
C CH CH O
H
2
C
-
CH CH O
CH
Y
X
BH
- B
-
H
2
C CH
2
CH O
CH
Y
X
* Học sinh cần lưu ý:
2
–COO–C
2
H
5
+ C
2
H
5
OH
Cơ chế phản ứng:
+ Phản ứng ngưng tụ este với hợp chất nitril:
CH
3
–COO–C
2
H
5
+ R–CH
2
–CN
2 5
C H ONa
→
CH
3
–CO–CH
2
OH
II. Các phương pháp làm giảm mạch Cacbon:
1. Phản ứng đecacboxyl hóa bởi nhiệt: xảy ra khi nhóm COOH gắn với nhóm có khả năng hút electron
mạnh
2. Phương pháp vôi tôi xút: RCOONa + NaOH
o
CaO
t
→
RH + Na
2
CO
3
3. Phản ứng Hunzdicker: RCOOAg + Br
2
4
o
CCl
t
→
RBr + CO
2
+ AgBr
4. Phản ứng halofom:RCOCH
3
+ 3X
2
+ 4NaOH
→
–CO–CH
3
HC
O
O
C
O
CH
3
CH
3
H
3
C
b) Các phản ứng làm gãy liên kết C – C vic -điol:
C C
OH OH
C
O
C
O
+
HIO
4
hoac Pb(OOCCH
3
)
c) Phản ứng oxi hóa ankyl, ankenyl hoặc dẫn xuất của benzen:
KMnO
4
–CO–CH
3
CH
3
–COOH + CH
3
–CO–CH
3
CH
3
–CH= C(CH
3
)
2
CH
2
R
C
R
O
Na
2
Cr
2
O
7
250
o
C, p
+ Nếu vị trí α của mạch bên chỉ còn 1 nguyên tử H thì phản ứng sẽ tạo ra ancol bậc 3 (không cắt mạch
X
R
+
X
R
X
R
+
R
X
X
IV. Các phản ứng oxi hóa và khử trong tổng hợp hữu cơ:
1. Các phản ứng oxi hóa:
a) Các phản ứng oxi hóa anken
b) Phản ứng oxi hóa nguyên tử H ở vị trí allyl:
Tác nhân oxi hóa: Pb
4+
, SeO
2
…
C C CH
2
C C CH
OH
c) Các phản ứng oxi hóa ankyl, ankenyl hoặc dẫn xuất của benzen
d) Các phản ứng oxi hóa ancol:
+ Ancol bậc I
[ ]O
→
axit cacboxylic
Tác nhân oxi hóa: O
2
/xt, [Ag(NH
3
)
2
]
+
, KMnO
4
/H
+
, K
2
Cr
2
O
7
/H
+
…
+ Xeton
[ ]O
→
bị cắt mạch thành axit cacboxylic và xeton
Tác nhân oxi hóa: KMnO
4
/H
+
2
NHR’
+ H
2
/ Pd/ BaSO
4
, BaCO
3
… (xúc tác Lindlar): khử lựa chọn liên kết ba về liên kết đôi
C C
C C
+ H
2
/ [(C
6
H
5
)
3
P]
3
RhCl: khử lựa chọn liên kết đôi C=C chỉ chứa 1 hoặc 2 nhóm thế.
* Học sinh cần lưu ý: đặc thù lập thể của các phản ứng này đều là cộng syn
b) Phương pháp khử bằng hidrua kim loại:
Tác nhân khử: thường dùng LiAlH
4
, NaBH
4
RCOCl → RCH
2
3
lỏng:
C C
C C
(lập thể: cộng trans)
+ Na/ C
2
H
5
OH: RCOOH → RCH
2
OH
R-COO-R’ → RCH
2
OH + R’OH
+ Zn (Hg)/ HCl: R-CO-R’ → R-CH
2
-R’
V. Bảo vệ nhóm chức:
* Điều kiện của nhóm bảo vệ:
+ Được tạo ra trong điều kiện nhẹ nhàng
+ Ổn định trong suốt quá trình phản ứng ở các trung tâm phản ứng khác.
+ Dễ tái sinh nhóm chức ban đầu.
1. Bảo vệ nhóm ancol:
a) Chuyển thành nhóm ete:
C OH
C O
R
C OH
C
C
OH
OH
2. Bảo vệ nhóm cacbonyl:
Tạo thành axetal hoặc xetal tương tự như bảo vệ các điol; thường sử dụng etilen glycol.
3. Bảo vệ nhóm cacboxyl:
Chuyển thành nhóm este; thường tạo thành tert-butyl este (dễ loại bằng H
+
) hoặc benzyl este (dễ
loại bằng hidro phân)
4. Bảo vệ nhóm amino:
NH
RCOCl hoac (RCO)
2
O
N
CO R
OH
-
NH
Ph-CH
2
-OCOCl
N
OCO-CH
2
-Ph
H
2
H
2
O
CrO
3
OHH
3
C
C
E
(H
3
C)
2
C= CH
2
B
2) H
2
O
H
+
, t
0
1) O
3
2) H
2
O/Zn
a) Hãy viết cấu tạo các chất từ A đến E
Bài 5:
Từ isopren hãy viết các phương trình phản ứng điều chế trans - 2 - metylxiclohexanol.
Bài 6: Viết các phương trình phản ứng( dạng cấu tạo) tạo thành A, B, C, D, M, N theo sơ đồ sau:
a) BrCH
2
CH
2
CH
2
CH=O
0
dd NaOH, t
→
A
3
CH OH,HCl khan
→
B
6
b) BrCH
2
CH
2
CH
2
COOH
0
1) ,
2)
ddNaOH t
H
OCH
3
COOC
2
H
5
(D)
E
F
G
(COOC
2
H
5
)
2
HCOOC
2
H
5
(C
2
H
5
O)
2
CO
C
2
3
c)
NH
C
O
C
2
H
5
O
CH
3
d)
Cl
SO
2
NH
2
NH
2
e)
NH
C
4
H
9
COO
CH
2
CH
OH
NH
2
Bài 11: Từ benzen và các chất ≤ 3 C, tổng hợp:
a)
CH
3
CH
3
b)
O
O
O
c)
OH
C(CH
3
)
2
OH
Bài 12: Từ CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
OH và các chất vô cơ, tổng hợp
CH
CH
3
Bài 14: Từ H
2
N-CH
3
và CH
2
=CH-COOC
2
H
5
, tổng hợp
N
O
CH
3
Bài 15: Khi cho isobutanal tác dụng với axit malonic có mặt piriđin thu được hợp chất A. Đun nóng A
trong môi trường axit để thực hiện phản ứng đecacboxyl hoá thu được hai sản phẩm A
1
và A
2
là đồng
phân của nhau.
, ,A
6
và viết các phương trình phản ứng.
Bài 16: Có một số dẫn xuất ở gốc CH
3
của axit axetic biểu hiện hoạt tính tăng trưởng cây trồng.
CH
2
COOH
OCH
2
COOH
OCH
2
COOH
Cl
Cl
OCH
2
COOH
Cl
Cl
Cl
(A)
(B)
(C)
(D)
1. Gọi tên A, B, C.
a)
(A)
CH
3
OH
CH
3
H
3
C
(B)
CH
3
OH
CH
3
H
3
C
(C)
CH
3
O
CH
3
H
3
C
(D)
CH
- H
+
OH
Bài 2:
$
'()*
+)*
,
01!
2"#3#!
4567891:!;))
* Isobutilen với isobutan khi có mặt axit vô cơ làm xúc tác cũng tạo ra C:
Cơ chế của quá trình tương tự phản ứng trên trong giai đoạn (1) và (2), sau đó:
$
$
AB
$
$
Khi đó:
Bài 4:
10
CH = CH
2
H
+
CH
+
CH
3
CH = CH
2
C
CH
2
CH
3
CH
+
Bài 5:
$
/
,
C515D*
Bài 6:
a)
Br-(CH
2
)
3
-CH=O
NaOH
HO-(CH
2
)
3
-CH=O
O
t
0
OH
H
-COOH
H
+
O
c)
HOBr
O
(N)
H
+
O
CH
2
OH
CH
OH
4
CH =O CH
2
OH
CH
OH
4
COOH
(M)
HO-CH
2
-CH
OH
Bài 7:
2
C
C
C
O
O
OC
2
H
5
(F)
OMe
C
2
H
5
O
2
C
C
O
H
(G)
OMe
C
2
H
5
3
C
C
O
H
5
C
2
O
O
H
5
C
2
O
δ+
H
5
C
2
OOC
OCH
3
C
COOC
2
H
5
O
-
2
0
450
Cl
C
→
CH
2
= CH – CH
2
Cl
0
,Na t
→
CH
2
= CH – CH
2
– CH
2
– CH = CH
2
HBr
→
CH
3
– CH(Br) – CH
2
– CH(CH
3
) – COOH
b) CH
2
= CH – CH
3
2
0
450
Cl
C
→
CH
2
= CH – CH
2
Cl
0
,Na t
→
CH
2
= CH – CH
2
– CH
2
– CH = CH
2
2)
KOH e ol
KNH
→
HC ≡ C – CH
2
– CH
2
– CH
2
– CH
3
3
CH MgCl
→
ClMgC ≡ C – CH
2
– CH
2
– CH
2
– CH
3
2
3
1)
2) H
CO
O
2
/ P
t
o
NaOH, t
o
CuO, t
o
Bài 10:
a)
12
C
2
H
5
CH
CH
2
CH
2
CH
2
Br
CH
2
=CH
2
H
+
Pd, t
3
2) H
3
O
+
HOCl
CH
CH
OH
CH
3
Cl
CH
3
NH
2
CH
CH
OH
CH
3
NHCH
3
c)
NO
2
HNO
3
Fe, HCl
C
N
Fe, HCl
NHCOCH
3
NH
2
NHCOCH
3
OH
NHCOCH
3
O
C
2
H
5
d)
NO
2
HNO
3
Cl
2
NaHCO
3
H
2
SO
4
d
+
ClO
2
S
Cl
HSO
4
-
NH
3
+
H
2
NO
2
S
Cl
HSO
4
-
NH
2
H
2
NO
2
S
Cl
e)
CH
NHC
4
H
9
HOOC
NO
2
HOOC
NH
2
HOOC
NHC
4
H
9
ClOC
(CH
3
)
2
- N - H
+
O
δ+
δ+
δ−
δ−
(CH
3
)
Cl
2
NaNO
2
+ HCl
AlCl
3
HNO
3
2) H
+
Fe, HCl
t
o
1) NaOH,t
o
,p
CO + HCl
Cl
OH
NH
2
OH
NO
2
OH
OH
OH
OH
CHO
2
NH
2
OH
OH
CH
CH
NH
2
OH
OH
CH
2
CH
2
NH
2
h)
OH
OH
CHO
OH
-
Fe, HCl
OH
OH
CH
OH
CH
CH
a)
CH
2
-CH=CH
2
Mg/ ete
1) (CH
3
)
2
CO
H
2
SO
4
2) H
3
O
+
CH
2
=CH-CH
2
Cl
AlCl
3
HBr/ peoxit
CH
2
-CH
CH
3
Cl
AlCl
3
COCl
2
CH
2
-CH
2
-CH
2
-OH
Cl
2
, as
CH
2
Cl
CH
2
MgCl
O
1)
CHCl-CH
2
-CH
2
-OH
+
CH
3
OH
OH
CH
3
CH
3
OH OH
H
+
- H
2
O
CH
3
C
+
CH
3
OH
OH
CH
3
C
CH
3
OH
OH
3
O
H
CH
3
CH
3
O
COOH
O
OH
δ−
δ+
δ+
+
H
+
CH
3
CH
3
O
O
LiAlH
4
CH
3
CH
3
O
COOC
2
H
5
O
OC
2
H
5
δ+
CH
3
N CH
2
CH
2
COOC
2
H
5
CH
2
CH
2
COOC
2
H
5
C
2
$
$
FG
15
$
)
.
H
I
$
$
%
%
H
H
H
!
%
EK
!
!
16
δ
+
δ
-
!
!
H
!
H
2
!
%
$
Sự tạo đioxin:
!
!
Copyright: Tài liệu đại học ©