Bài 1. Đại cương về cơ chế phản ứng

CH tr 6

Việc nghiên cứu cơ chế phản ứng trong hóa học hữu cơ có vai trò quan trọng, giúp dự đoán, kiểm soát quá trình phản ứng, định hướng sự tạo thành sản phẩm phản ứng,…Vậy, cơ chế phản ứng là gì? Cơ chế của một số phản ứng hữu cơ đã học diễn ra như thế nào?

Phương pháp giải:

Dựa vào khái niệm cơ chế phản ứng.

Lời giải chi tiết:

Cơ chế phản ứng hóa học là con đường chi tiết mà các chất phản ứng phải đi qua để tạo thành sản phẩm.

Cơ chế phản ứng thể hiện rõ cách thức phân cắt liên kết cũ và hình thành liên kết mới, quá trình biến đổi của chất đầu dẫn tới sản phẩm…

CH tr 7

Xét hai phản ứng dưới đây:

Phản ứng 1: (CH₃)₂C=CHCH₃ + HBr $\to$ (CH₃)₂CBr-CH₂CH₃

Cơ chế:

Phản ứng 2: (CH₃)₃CBr + C₂H₅OH $\to$ (CH₃)₃COC₂H₅ + HBr

Cơ chế:

a)     Trong giai đoạn đầu tiên của phản ứng 1, HBr đóng vai trò tác nhân electrophile hay nucleophile?

b)     Trong giai đoạn thứ hai của phản ứng 2, C₂H₅OH đóng vai trò tác nhân electrophile hay nucleophile?

Phương pháp giải:

Dựa vào tác nhân phản ứng.

Lời giải chi tiết:

- Tác nhân electrophile là tác nhân có ái lực với electron, chúng thường là các tiểu phân mang điện tích dương như (H⁺, ⁺NO₂, …) hoặc có trung tâm mang một phần điện tích dương

- Tác nhân nucleophile là tác nhân có ái lực với hạt nhân, chúng thường là các tiểu phân mang điện tích âm (như Br⁻, OH⁻, CH₃O⁻, …) hoặc có cặp electron hoá trị tự do (như NH₃, H₂O, …)

Vậy

a) Giai đoạn đầu của phản ứng 1: HBr đóng vai trò tác nhân là electrophile

b) Giai đoạn hai của phản ứng 2: C₂H₅OH đóng vai trò tác nhân là nucleophile

CH tr 8

Nhận xét về mối quan hệ giữa đặc điểm cấu tạo và độ bền tương đối giữa các tiểu phân trung gian trên

Phương pháp giải:

Dựa vào sự phân cắt liên kết trong phản ứng hữu cơ.

Lời giải chi tiết:

Độ bền tương đối của các gốc tự do tăng dần theo thứ tự

Mối quan hệ giữa đặc điểm cấu tạo và độ bền tương đối giữa các tiểu phân trung gian là: các nhóm nguyên tử nối với nguyên tử carbon mang điện tử tự do làm giải tỏa bớt mật độ electron tự do và bậc C càng cao sẽ cho gốc tự do bậc cao bền hơn. 

CH tr 9 CH1

Nhận xét về mối quan hệ giữa đặc điểm cấu tạo và độ bền tương đối của các carbocation trong ví dụ

Phương pháp giải:

Dựa vào sự phân cắt liên kết trong phản ứng hữu cơ.

Lời giải chi tiết:

Mối quan hệ giữa các đặc điểm cấu tạo và độ bền tương đối của các carbocation là một carbocation sẽ bền hơn khi nó mang các nhóm đẩy electron làm giải tỏa điện tích dương, carbocation có bậc càng cao thì càng bền.

Alkyl > benzyl > alkyl bậc 3 > alkyl bậc 2 > alkyl bậc 1

CH tr 9 CH2

Nhận xét về mối quan hệ giữa đặc điểm cấu tạo và độ bền tương đối của các carbocation trong ví dụ

Phương pháp giải:

Dựa vào sự phân cắt liên kết trong phản ứng hữu cơ.

Lời giải chi tiết:

Mối quan hệ giữa đặc điểm cấu tạo và độ bền tương đối của các carbanion là: một carbanion sẽ bền hơn khi có mặt các nhóm hút electron làm giải tỏa bớt các điện tích âm, carbanion có bậc càng thấp thì càng bền.