SỰ CHUYỂN VỊ VÀ KHAI THÁC KIẾN THỨC VỀ SỰ CHUYỂN VỊ
TRONG VIỆC BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI
Trần Xuân Phú
THPT chuyên Lê Hồng Phong – Nam Định

1. Tên sáng kiến: “Sự chuyển vị và khai thác kiến thức về sự chuyển vị trong việc
bồi dưỡng học sinh giỏi”.
2. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến:
Tài liệu cho học sinh giỏi và giáo viên dạy môn hóa học.
3. Thời gian áp dụng sáng kiến: Từ tháng 9 năm 2011 đến tháng 5 năm 2014
4. Tác giả:
•

Họ và tên: Trần Xuân Phú

•

Nơi thờng trú: 83 Lê Quí Đôn, phường Vị Xuyên – Thành phố Nam Định

•

Trình độ chuyên môn: Cử nhân hoá học

•

Nơi làm việc: trường THPT chuyên Lê Hồng Phong - Nam Định

•

Địa chỉ liên hệ: 83 Lê Quí Đôn, phường Thống Nhất -TP Nam Định



Trên cơ sở chương trình khung đã được hoàn thiện, học sinh có thể tự

học, tự nghiên cứu tài liệu một cách chủ động sáng tạo.
II. Thực trạng trước khi tạo ra sáng kiến:
Với học trò: có thể học sinh chưa nắm được hết, cũng có thể biết rồi nhưng
chưa hiểu sâu hoặc chưa vận dụng được thành thạo. Có nhiều học sinh sẽ lúng túng và
lo lắng khi tiếp cận với vấn đề này. Hy vọng là thông qua bài viết này học sinh sẽ có
thêm nguồn tài liệu, có thể giúp ích nhiều cho học trò.
- Với thầy: Học trò lúng túng cũng bởi vì thầy chưa hiểu cặn kẽ vấn đề. Qua
việc viết sáng kiến kinh nghiệm và cũng để bài viết có chất lượng buộc các thầy cô
phải đọc lại, đọc kỹ phần này từ đó sẽ có các giải pháp giúp học sinh.
Những bài viết về vấn đề này còn giúp các thầy cô luyện thi đại học hiểu đúng,
hiểu đủ bản chất các quá trình hóa học để những câu hỏi trong đề thi không bị xa rời
thực tế.
Thực vậy, trong hóa học hữu cơ, các phản ứng thường chỉ thay đổi nhóm chức
còn mạch hiđrocacbon vẫn được bảo toàn. Tuy nhiên, có một số phản ứng khi xảy ra,
ngoài việc thay đổi nhóm chức còn có quá trình biến đổi mạch cacbon, thay đổi vị trí
của nhóm thế trong mạch cacbon,… Các phản ứng loại này được gọi là sự chuyển vị.
Việc xác định cơ chế phản ứng, dự đoán sản phẩm sẽ khó khăn hơn so với các
phản ứng thông thường. Trong các đề thi học sinh giỏi quốc gia, quốc tế,… các bài tập
về sự chuyển vị cũng khá phổ biến, đây cũng là những bài tập khó.

2


Khi dạy học sinh giỏi, việc vận dụng kiến thức về sự chuyển vị để rèn luyện các
kỹ năng cho học sinh cũng rất hữu ích. Các kỹ năng cần rèn luyện cho học sinh không
chỉ đơn thuần là viết cơ chế phản ứng của các phản ứng có diễn ra sự chuyển vị tiêu
biểu. Nếu khai thác tốt các kiến thức này, có thể rèn cho học sinh rất nhiều các kiến

Sơ đồ tổng quát:

R là nhóm dịch chuyển, A là vị trí chuyển đi, B là vị trí chuyển đến.
B có thể là nguyên tử cacbon, oxi, nitơ…
Cơ chế phản ứng:

Nếu R có cặp e không liên kết sẽ hình thành vòng oni (theo hướng (1))
Nếu R không có cặp e không liên kết sẽ hình thành ion cầu nối (theo hướng (2))
Tiến trình lập thể:
Do xuất hiện cầu oni nên quá trình chuyển vị thưởng xảy ra sự quay cấu hình
của nguyên tử cacbon ở vị trí chuyển đến cũng như ở vị trí chuyển đi.
1.2.Một số phản ứng chuyển vị 1,2 nucleonphin tiêu biểu:
1.2.1.Chuyển vị đến nguyên tử cacbon:
-Chuyển vị Vanhe – Mecvai:

4


-Chuyển vị pinacol – pinacolon:

Hướng chuyển vị pinacol:
Vì nhóm thế chuyển vị có vai trò như tác nhân Nu nên nhóm thế nào đẩy
electron mạnh sẽ dễ bị chuyển dịch hơn.
Với các pinacol không đối xứng thì ưu tiên tách nhóm –OH tạo ra cacbocation
bền hơn.
-Chuyển vị benzylic:
Phản ứng chuyển hóa benzil thành axit benzylic trong môi trường kiềm (OH-):

Nếu trong môi trường CH3ONa sẽ thu được este:


Phản ứng giữa axit cacboxylic và axit hyđazoic khi có mặt H2SO4.

Phản ứng chuyển vị Smit còn xảy ra chuyển vị với xeton thu được amit

-Chuyển vị Becman:

Cơ chế phản ứng:

Phản ứng chuyển vị Becman được áp dụng trong phản ứng tổng hợp
caprolactam – chất quan trọng trong sản xuất tơ capron:

1.2.3.Chuyển vị đến nguyên tử oxi:
-Chuyển vị Baiơ – Viligơ:
Xeton phản ứng với peaxit chuyển thành este:

Cơ chế phản ứng:
7


Các hợp chất α-đixeton cũng có thể tham gia phản ứng chuyển vị Baiơ – Viligơ
tạo thành anhiđrit axit:

-Chuyển vị hiđropeoxit:

Cơ chế phản ứng:

Phản ứng được dùng để tổng hợp axeton và phenol trong công nghiệp.
2.Chuyển vị 1,2 electrophin:
I.2.1.Đặc điểm chung của các phản ứng chuyển vị 1,2 electrophin:
Những quá trình chuyển vị trong đó nguyên tử (hay nhóm nguyên tử) chuyển

Cơ chế phản ứng:

Chuyển vị halogen 1,2:

Cơ chế phản ứng:

Ngoài các quá trình chuyển vị trên, còn có nhiều dạng phản ứng chuyển vị khác
như chuyển vị điện tích, không làm thay đổi mạch cacbon, chuyển vị nhóm thế ở vòng
benzen, chuyển vị enol, chuyển vị allylic, chuyển vị Favoski…
B. Khai thác kiến thức về chuyển vị khi dạy chuyên đề hợp chất có vòng cacbon:
Khi dạy phần hợp chất có vòng cacbon tùy theo từng địa phương có thể dạy
nhiều lượt, vòng sau sẽ yêu cầu cao hơn vòng trước. Chính vì vậy việc khai tác phần
chuyển vị cũng được lập đi lặp lại với mức độ khác nhau.Ở trong bài viết này chúng
tôi có nêu ra cách xây dựng các bài tập có liên quan đến chuyển vị để học sinh có kiến
thức kỹ năng và cũng là đạt mục tiêu chung của phần hóa hữu cơ là danh pháp, lập
thể, cơ chế và tổ hợp hữu cơ. Các bài tập dưới đây đều do chúng tôi tự thiết kế.
1. Hợp chất đơn vòng:
1.1.Ví dụ 1:
1.1.1. Lý thuyết
Xét phản ứng:

10


-Phản ứng xảy ra theo cơ chế AE, hướng cộng theo Maccopnhicop.
- Có 3 hướng mở vòng, hướng 3 thuận lợi hơn hướng thứ 1 và 2 (do yếu tố
nhiệt động học và động học)
- Nếu mở vòng theo hướng thứ 3, không xảy ra sự chuyển vị. Sản phẩm thu
được là 2 cặp đối quang. Vì sản phẩm trung gian là:


Bài 1: Cho phản ứng:

12


a.Hãy cho biết phản ứng trên sẽ tạo ra bao nhiêu sản phẩm là đồng phân cấu tạo?
b.Hãy biểu diễn cấu trúc và tên gọi các sản phẩm cộng có thể tạo ra? Biết rằng
phản ứng xảy ra theo cơ chế AE.
Hướng dẫn giải: Xét theo trình tự như ở trên.
Chú ý: Nếu bài này thầy cô hỏi ở mức đại học thì sẽ hỏi các đồng phân cấu tạo.
Học sinh sẽ không xét đến sự chuyển vị. Nếu xét góc độ khoa học thì nên tránh câu
hỏi kiểu như thế.
Bài 2: (trọng tâm khai thác sự chuyển vị)
Cho phản ứng:

a.Hãy cho biết ở điều kiện thích hợp phản ứng có thể xảy ra theo cơ chế gốc, cơ
chế AE được không? Tại sao?
b.Sau phản ứng trên người ta thu được hỗ hợp các sản phẩm, trong đó có chất X
và chất Y. Hãy giải thích quá trình tạo thành X, Y? Biết tên gọi của X, Y là:
X: 3-brom-3-metylpentan
Y: 2-brom-2-metylpentan
Hướng dẫn giải:
Nếu học sinh không biết có sự chuyển vị sẽ không làm được.

Hướng cộng thứ hai:

13


Hướng cộng thứ nhất:


Hướng dẫn giải:
a.Xác định cấu trúc và tên gọi của X theo IUPAC?
+ Hợp chất X không làm mất màu dung dịch KMnO4 loãng lạnh, hợp chất X có
phản ứng cộng H2 ở điều kiện Ni, 800C, X tác dụng HBr cho D nên X có vòng 3 cạnh
và cấu tạo sẽ là:

(Nếu học sinh dựa vào A hoạc B trước thì sẽ bế tắc)
+ X có nhiệt độ sôi thấp hơn các đồng phân hình học của nó nên X là đồng phân
cis.
+ Nếu phản ứng cộng HBr vào X cho D theo cơ chế dưới đây thì C số 1 cấu
hình (R), C số 2 có cấu hình (S).

Cấu trúc của X:

(1R, 2S)-1-etyl-2-metylxiclopropan
b. Giải thích bằng cơ chế tương tự như trên.
c. Còn 6 đồng phân quang hoạt. (biểu diễn bằng công thức Fisơ hoặc công thức
phối cảnh)
1.2. Ví dụ 2:
1.2.1.Lý thuyết:
Xét phản ứng:

15


Cách xét tương tự trường hợp HBr và ra bài tập cũng tương tự.
a. Phản ứng xảy ra theo cơ chế AE, hướng cộng theo Maccopnhicop (nếu dừng
ở sản phẩm cấu tạo thì không cần nói đên Maccopnhicop).
b. Hướng mở vòng thứ 3 ưu tiên hơn (dựa vào yếu tố nhiệt động học và động


A: 3-brom-3-(bromometyl)pentan.

B: (3S)-2,3-đibrom-2-metylpentan

Hãy giải thích quá trình tạo ra 2 chất A, B.
Hướng dẫn giải:
a.Nếu mở vòng theo hướng thứ 1

Các sản phẩm trung gian có thể tạo ra:

Sản phẩm trung gian thứ (III) cho hợp chất B.
b.Nếu mở vòng theo hướng thứ 2

Các sản phẩm trung gian có thể tạo ra:

18


Sản phẩm trung gian thứ (III) cho hợp chất A.
Bài 5: (Từ hướng mở vòng này, bài 3 ở trên có thể làm dễ đi)
-Kết hợp khai thác sự chuyển vị và xác định cấu tạo, cấu trúc của chất.
-Đưa ra các dữ kiện thực nghiệm để có đáp số chất phải tìm là:

Bài tập đó là: Hợp chất X có công thức phân tử C6H12 và X` là đồng phân hình
học của X. Người ta đều dự đoán nhiệt độ sôi của X thấp hơn nhiệt độ sôi của X`. Khi
cho chất X cộng Br2/CCl4thu được hỗn hợp Y gồm các sản phẩm là đồng phân cấu tạo
và đồng phân cấu hình. Trong hỗn hợp Y đó có 4 đồng phân đia, công thức cấu tạo là:
CH3-CH2-CHBr-CH2-CHBr-CH3 và hầu hết các đồng phân lập thể đó cacbon số 2 đều
có cấu hình (S). Khi cho X tác dung với HBr thu được hỗn hợp Z cũng gồm các sản

20


Cách xét cũng tương tự như hợp chất đơn vòng. Từ các phản ứng cụ thể của nó,
khi biết được cơ chế, lập thể, các sản phẩm tạo ra ta sẽ xây dựng được các bài tập theo
ý muốn. Chúng ta có thể tham khảo 1 số bài tập dưới đây.
Bài 1: Một đồng phân lập thể của Copanen có cấu trúc như sau:

Cho X tác dụng với dung dịch KMnO 4 loãng lạnh được 2 sản phẩm là đồng
phân cấu hình Y và Z (khi tạo ra Y, Z thì trong phân tử Z, 2 nguyên tử C có cấu hình
(S) ở xa nhau hơn so với phân tử Y). Khi cho Y tác dụng với Br 2/CCl4 thu được hỗn
hợp T gồm các sản phẩm đibrom trong đó có 2 chất A, B có cùng công thức cấu tạo và
là dẫn xuất đecalin.
a. Biểu diễn cấu trúc của Y, Z bằng công thức vòng phẳng?
b. Biểu diễn cấu trúc của A, B bằng công thức cấu dạng bền và đọc tên chúng
theo IUPAC?
c. Dùng công thức vòng phẳng để biểu diễn cấu trúc các chất còn lại có trong
hỗn hợp T?
Hướng dẫn giải:
a.Chỉ ra danh pháp cấu hình trong phân tử X:

Sản phẩm cộng dung dịch KMnO4:

21


b.Xác định A, B.
Vì sản phẩm là dẫn xuất của đecalin nên ta thấy hướng mở vòng.

Cấu trúc của 1 cặp A, B:

Muốn cho bài khó hơn nữa đổi 2 nguyên tử H ở cacbon số 1 và 6 từ cấu hình
trans (1R, 2S) sang trans (1S, 2R) hoặc sang cấu hình cis hoạc thay H bằng các nhóm
thế CH3-, C2H5-, X, Y …
Bài 3: Hợp chất X có cấu trúc như sau:

Cho X tác dụng với CH2I2 xúc tác Zn-Cu/ete (phản ứng Simmon-Smit) thu được
2 sản phẩm là Y và Z ( là2 đồng phân cấu trúc trong đó Y không quang hoạt). Cho Z
tác dụng với HBr dư (cơ chế A E) được hỗn hợp T gồm các sản phẩm cộng là đồng
phân cấu tạo và cấu hình, trong đó có 6 chất không quang hoạt.
a.Biểu diễn cấu trúc của Y, Z? Chỉ ra các cấu hình trong phân tử X bằng danh
pháp Z, E và R, S?
b.Cho biết cấu trúc của 6 chất không quang hoạt trong hỗn hợp T? Trình bày cơ
chế quá trình chuyển Z thành các chất đó?
Hướng dẫn giải
a.

b.

Cơ sở để xác định hướng đi
Hiện tại phân tử Z quang hoạt.

25

Trích đoạn xuất, kiến nghị

---