Đề tài Một số dạng bài tập tổng hợp chất hữu cơ trong bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học
Ví dụ 6: Hãy lập sơ đồ tổng hợp các chất sau:
a) 1,3-bromclobenzen từ benzen.
b) 3,5-đibromtoluen từ toluen.
c) 1,4-đinitrobenzen từ m-nitroanilin.
(Cho biết các tác nhân vô cơ đều có đủ).
Hướng dẫn HS phân tích:
- Viết CTCT sản phẩm cần tổng hợp
- Dựa vào quy luật thế vòng của vòng benzen xác định nhóm thế loại I hay loại II cần thế trước
để có được định hướng sản phẩm theo yêu cầu
n KOH/H2O ở (2) A là dẫn xuất Brom, B là ancol - Từ sản phẩm axeton (3) là phản ứng oxi hóa ancol bậc 2 thành xeton - Từ tác nhân H+ ở (4) và CTCT A (1) là phản ứng tách dẫn xuất brom tạo liên kết đôi ( thuận lợi nhất) Hướng dẫn giải: a) Công thức cấu tạo của A, B, C, D và E là: CaO,t0 RCOOH Zn2+ OOCR OH xt,t0,p NaOH 24 CH3 CH CH3CHOHCH3 C CH3 (D) OHCH3CHBrCH3 CH3CH=CH2 CH3 CH3 CH3 (E)(C)(B)(A) b) Các phương trình hoá học: +CH3CHBrCH3)(1 C2H5OK CH3CH=CH2 HBr +CH3CHBrCH3 KBr)(2 H2 O CH3CHOHCH3+ KOH O +CH3CHOHCH3 Cu)(3 CH3COCH3+ CuO + H2 O t +H CH CH3CH3 CH3-CH=CH2)(4 + CH CH3CH3 )(5 + .O2 2.H+ 1 OH CH3COCH3 .CH 3 MgBr 2 .H 3O + 1 CH3 C OHCH3 CH3 )(6 CH3COCH3 Nhận xét: Sơ đồ phản ứng trên chỉ cho biết tác chất phản ứng ở giai đoạn (2) và (4) để học sinh tự suy luận tìm ra công thức cấu tạo của A, B, C, D nên đòi hỏi học sinh không chỉ có kiến thức vững chắc về các phản ứng tổng hợp axeton mà còn phải có khả năng phân tích, suy luận logic. Qua giải bài tập này, các thao tác tư duy của học sinh được củng cố và phát triển. Ví dụ 5: ( Trích đề thi chọn HSG tỉnh Nghệ An năm 2008-2009) Từ nguyên liệu ban đầu là than đá, đá vôi, nước, ta điều chế được khí A. Từ khí A ta có sơ đồ chuyển hoá sau: 6000C than -HCl + ddCl2 + NaOH H2SO4®Æc 1700C A B ED F G H I Biết chất E không chứa oxi, khi đốt cháy hoàn toàn E cần 3,808dm3 O2(đktc), sản phẩm sinh ra có 0,73g HCl, còn CO2 và hơi nước tạo ra theo tỉ lệ thể tích VCO2:VH2O= 6:5 (đo cùng 25 điều kiện nhiệt độ, áp suất). Tìm công thức cấu tạo các chất hữu cơ ứng với chữ cái có trong sơ đồ và viết các phương trình phản ứng. Hướng dẫn HS phân tích: - Từ dữ kiện đề bài HS xác định được CTPT E ( C6H11Cl) - Kết hợp điều kiện phản ứng A CC 0600, B B là benzen, A là axetilen - Từ CTCT B và E (k =1) E là dẫn xuất clo của monoxiclohexan Phản ứng D tạo thành E là phản ứng thế monoclo Hướng dẫn giải: Từ những dữ kiện của bài ra, học sinh dễ dàng xác định chất E: Vì E chứa 3 nguyên tố C, H, Cl nên oxi có trong CO2 và H2O bằng lượng oxi tham gia phản ứng (theo định luật bảo toàn khối lượng). Tính toán đưa đến tỉ lệ: C : H : Cl = 0,12 : 0,22 : 0,02 = 6 : 11 : 1 Công thức đơn giản của E là: C6H11Cl. Theo sơ đồ đã cho công thức của E phải là C6H11Cl Từ đó học sinh suy luận các chất trong dãy chuyển hoá theo từng phản ứng và đi đến câu trả lời chính xác: CaCO3 CaO + CO2 (1) CaO + 3C CaC2 + CO (2) CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca(OH)2 (3) 3C2H2 (4) +3H2 (5) + Cl2 Cl + HCl (6) Cl + HCl (7) + Cl2 Cl Cl (8) lò điện 6000 C Ni t0 as kiềm ancol (G) (F) (E) (D) (B) (A) 26 Cl Cl + 2 NaOH OH OH + 2 NaCl (9) OH OH + 2 H2O (10) Nhận xét: Đây là một bài tập điều chế chất theo sơ đồ cho sẵn, các chất ẩn trong sơ đồ là những chất tương đối quen thuộc đối với học sinh. Để làm được bài tập này học sinh cần có kiến thức tổng quát về các loại phản ứng của hiđrocacbon. Giải bài tập này giúp học sinh củng cố được kiến thức về các loại phản ứng của hiđrocacbon, kĩ năng giải toán. Phát triển kĩ năng phân tích, phán đoán ở mức độ tổng quát. Lưu ý: Có thể điều chế (H) từ (F) bằng dung dịch KMnO4 loãng. Ví dụ 6: Dùng công thức cấu tạo, hãy hoàn thành dãy phản ứng chuyển hóa sau: A B mol + Cl2CH3-CH=CH2 C F 3 O)NH3 ( Mg, ete PCl5 Br2 + CH3OH DMg, ete HE CO2 GCO2 CH3OH, HCl I J NaHCO3, t C6H13NO3 (Trích đề thi HSG Quốc gia – 2010) Hướng dẫn HS phân tích: - Từ phản ứng CH3-CH=CH2 + Cl2/CH3OH 2 sản phẩm Cơ chế cộng electronphin - C không tác dụng CO2 C không phải là hợp chất cơ magie - D tác dụng CO2 D là hợp chất cơ magie Hướng dẫn giải: Propen tham gia phản ứng cộng với clo trong metanol sẽ tạo ra hai sản phẩm CH3CHClCH2Cl và CH3CH(OCH3)CH2Cl. CH2CHCH3 + ClCl CH3 CH CH2 Cl + -Cl + t0 (H) H2SO4 đặc 1800C (I) 27 CH3 CHCl CH2Cl CH3 CH CH2Cl CH3 CH CH2Cl + -Cl -CH3O OCH3 A tác dụng với Mg trong ete tạo ra sản phẩm không phản ứng với CO2 nên suy ra A là CH3CHClCH2Cl còn B là CH3CH(OCH3)CH2Cl. (C)(A) CH3 CHCl CH2Cl Mg, ete - MgCl2 CH2CHCH3 CO2 CH3 CH CH2Cl Mg, ete (D)(B) CO2CH3 CH CH2MgCl CH3 CH CH2COOMgCl (E) OCH3 OCH3 OCH3 Tiếp tục dựa vào sơ đồ phản ứng, ta xác định được các chất còn lại. Vậy công thức cấu tạo của các chất là: (A) CH3 (C) CHCl CH2Cl (B) CH3 CH CH2Cl CH2 CH CH3 (D) CH3 CH CH2MgCl OCH3 OCH3 (E) CH3 CH CH2CO2MgCl (F) CH3 CH CH2COCl (G) CH3 CH CHBrCOCl OCH3 OCH3OCH3 NH3 Cl (H) CH3 CH CHCONH2 (I) CH3 CH CHCOOCH3 (J) CH3 CH CHCOOCH3 + - NH2NH3 Br + - OCH3 OCH3 OCH3 Nhận xét: Giải bài tập này sẽ giúp học sinh nắm vững phản ứng cộng electrophin của anken, phản ứng của dẫn xuất halogen với kim loại Mg và rèn luyện kỹ năng phân tích, suy luận logic. 28 BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Hoàn thành sơ đồ chuyển hoá sau: C3H6 A B C D +Br2 +KOH ROH trïng hîp +MnO4 Biết C là một dẫn xuất của benzen, đốt cháy hoàn toàn 1 mol D thu được 207 gam chất rắn. Hướng dẫn giải: Do C là dẫn xuất của benzen nên B thuộc ankin, do đó A là dẫn xuất đibrom 2 cacbon kế cận, Vậy C3H6 phải là propen Khi đốt cháy D còn lại chất rắn, D có chứa kali (chất rắn là K2CO3). 1 mol D tạo thành 207 : 138 = 1,5 mol K2CO3. Điều này chứng tỏ cả 3 nhóm –CH3 bị oxi hoá. CH2=CH-CH3 + Br2 CH2Br-CHBr-CH3 CH2Br-CHBr-CH3 + KOH HCC-CH3 + 2KBr + 2H2O H C C-CH 3 CH 3 H 3C CH 3 x t, t0 (C) CH3 H3C CH3 t0+ 6KMnO4 + 6 MnO2 COOK KOOC COOK + 3KOH +3H2O Bài 2: : Hoàn thành sơ đồ chuyển hoá sau : A h¬i Br2 (1:1) B ddNaOH C CuO0t D 2O Mn2+ E Biết A là C3H6 , E là một điaxit hữu cơ. Viết phương trình phản ứng khi cho : Chất D lần lượt tác dụng với Cu(OH)2 trong dung dịch NaOH, với dung dịch AgNO3 trong NH3. Chất E lần lượt tác dụng với hỗn hợp rượu n- propylic và iso- propylic dư, với Na2CO3 ( tạo ra CO2) Hướng dẫn giải: Nhận xét: E là axit đi cacboxylic nên C3H6 phải là xiclo propan, vậy B là 1, 3- điclopropan, C là propan 1,3- điol, D là propan 1,3 - đial, E là axit propanđioic. NO2 ROH,t0 29 C H 2 C H 2 C H 2 + B r2 (h¬i) C H 2 - C H 2 - C H 2 B r B r (A ) (B ) C H 2 - C H 2 - C H 2 B r B r + 2 N a O H C H 2 - C H 2 - C H 2 O H O H + 2 N a B r (C ) 0t 2 C H 2 C H 2 C H 2 O H O H + 2C uO C H O C H O C H 2 + 2C u + 2H O (D ) M n 2 C H O C H O C H 2 + O 2 C O O H C O O H CH 2 (E) + Viết phương trình phản ứng khi : D + Cu(OH)2/NaOH CHO CHO CH2 + COONa COONa CH24 Cu(OH)2 + NaOH + 2 Cu2O + H2O2 6 D + dd AgNO3/NH3 C H O C H O C H 2 + C O O N H 4 C O O N H 4 C H 2 +4 6 2 4 4A g N O 3 + N H 3 + H 2 O A g + N H 4 N O 3 E + hh n- propylic và iso-propylic 0t 2C H 2 C H 22 C O O H C O O H + C 3 H 7 O H C O O C 3 H 7 C O O C 3 H 7 + H O H 2 S O 4 ® 2 este tạo thành có 3 đồng phân : CH 2 CO O - CH CO O - CH C H2 CO O - C H2 - CH 2 - C H3 C O O - CH 2 - C H2- C H3 CH 3 CH 3 C H3 CH 3 C H2 C O O - C H C O O - C H2 - CH 2 - C H3 C H 3 C H3vµ; E + Na2CO3 CO2 t0 t0 30 CH2 COOH COOH + Na2CO3 CH2 COONa COONa + CO2 + H2O Bài 3: Cho sơ đồ sau: + O2, xt + Y1 +Y2 C4H6O2 C4H6O4 C7H12O4 C10H18O4 (X4) (X1) (X2) H2SO4 (X3) H2SO4 + H2O X2 + Y1 + Y2 Viết các phương trình phản ứng biết rằng X1 là một anđêhit đa chức, mạch thẳng, Y2 là ancol bậc 2. Hướng dẫn giải: Nhận xét: X1 là anđêhit 2 chức, X2 là axit cacboxylic 2 chức, X2 + Y1 cần xúc tác là H2SO4, vậy Y1 là ancol, X3 là sản phẩm của phản ứng este hoá nhưng vẫn tiếp tục tham gia phản ứng este hoá với ancol Y2 ( xúc tác H2SO4), chứng tỏ trong X3 vẫn còn một nhóm – COOH và Y1 phải là ancol đơn chức, có gốc hiđrocacbon là C3H7-, từ CTPT của X4 gốc hiđrocacbon của Y2 cũng là - C3H7. X4 là este 2 lần este của axit 2 chức X2 và ancol bậc 1 Y1, ancol bậc 2 Y2. Ta có các PTPU: xt HOC- (CH2)2- CHO + O2 HOOC- (CH2)2- COOH H2SO4 HOOC –(CH2)2- COOH + CH3CH2CH2OH HOOC-(CH2)2COO H2O + CH3CH2CH2 H2SO4 HOOC- (CH2)2COOCH2CH2CH3 + CH3CHOHCH3 CH3- CH- OOC- (CH2)2COOCH2CH2CH3 + H2O CH3 CH3- CH- OOC- (CH2)2COOCH2CH2CH3 + 2 H2O CH3 CH3- CHOH- CH3 + HOCH2CH2CH3 + HOOC- (CH2)2COOH Bài 4: a) Viết sơ đồ tạo thành ozonit của 2,6-đimetylocta-2,5,7-trien và sự phân huỷ hợp chất này khi đun nóng với H2O. 31 b) Viết sơ đồ chuyển hoá: but-1-en but-2-en but-1-in. Hướng dẫn giải: a) CH3-C CH-CH2-CH C CH CH2 CH3 O O O O O O O O OCH3 O3 CH3 CH3 CH3-C=CH-CH2-CH=C-CH=CH2 CH3-CO-CH3 + OHC-CH2-CHO + CH3-CO-CHO + HCHO b) (1) CH3CH2CH=CH2 CH3CH2CHCH3 CH3CH=CHCH3 Br (2) CH3CH=CHCH3 CH3-CH=CH-CH2Cl CH3CH2CH2CH2Cl CH3CH2CH=CH2 (3) CH3CH2CH=CH2 CH3CH2CHBr-CH2 Br CH3CH2CCH (4) CH3CH2CCH CH3CH2CH=CH2 CH3CH2CHBrCH2 Bài 5: Hoàn thành dãy biến hóa sau : Propilen A C Cl2 CCl4 A' B Cl2 CCl4 dd Na2CO3 NaOH ®Æc Hçn hîp hai chÊt chøa nguyªn tö Cl Zn,t 0 B' Hçn hîp chÊt chøa nguyªn tö Cl (CH3)3COK (CH3)3COK Hçn hîp hai hi®rocacbon AgNO3/NH3 B' 1 1 2 Hướng dẫn giải: CH2 = CH – CH3 + Cl2 C 0500400 CH2 = CH – CH2Cl + HCl (A) CH2 = CH–CH2Cl + Na2CO3 + H2O CH2 = CH–CH2OH + NaHCO3 + NaCl (A’) CH2 = CH - CH2 + Cl2 CH2 - CH - CH2 Cl Cl Cl Cl CCl4 (B) (1) (2) (3) (4) HBr KOH ROH Cl2 5000C + H2 Ni/t0 KOH,t0 ROH ddBr2 KOH, t0 ROH + H2 Pd/t0 HBr + H2O KOH, t0 ROH CH3CH=CHCH3 32 CH2 - CH - CH2 Cl Cl Cl + NaOH ®Æc CH2 - CH = CH + NaCl + H2O CH2 - C = CH2 + NaCl + H2O Cl Cl Cl Cl CH2 - C = CH2 + Zn Cl Cl CH2 = C = CH2 + ZnCl2 (B') CH2 - CH = CH + Zn ClCl CH2 = C = CH2 + ZnCl2 (B') CH3 - CH - CH2 Cl Cl CH3 - CH = CH2 + Cl2 CH2 = CH - CH2 CH3 - CH - CH2 Cl Cl CH3 - CH= CH Cl Cl Cl (CH3)3COK -(CH3)3COH -KCl CH3 - C = CH2 (CH3)3COK -(CH3)3COH CH2 = C = CH2 CH3 - C CH-KCl CH2 = C = CH2 CH3 - C = CH AgNO3/NH3 CH3 - C = CAg + CH2 = C = CH2 Bài 6: Papaverin là ancaloit được tách từ nhựa vỏ quả cây thuốc phiện, có tác dụng giãn mạch nên được dùng để chữa bệnh co thắt đại tràng, mạch máu. Papaverin (G) có thể được tổng hợp theo sơ đồ sau: + CH2Cl B + KCN A C D E OH2, Ni, t H3O P2O5PCl5 FB Pd,t G O OCH3 OCH3 Hãy viết phương trình hóa học của các phản ứng theo sơ đồ trên. Hướng dẫn giải: * Các phương trình phản ứng hoá học: 33 CH2Cl KCN (A) + CH2CN KCl+ OCH3 OCH3 OCH3 OCH3 ONi, t + CH2CH2NH2CH2CN (B) OCH3 OCH3 OCH3OCH3 2H2 CH2CN +H3 O CH2COOH (C) OCH 3 OCH 3 OCH 3 OCH 3 CH2COCl POCl3PCl5+ CH2COOH (D) + + OCH3 OCH3 OCH3 OCH3 HCl CH2COCl (E) CH2CH2NH2 NH+ C CH2 OOCH3 OCH3 OCH3 OCH3 OCH3 OCH3 OCH3 CH3O -HCl NH C CH2 O N CH2 CH3O (F) P2O5 -H 2O OCH3 OCH3 OCH3 OCH3 OCH3OCH3 CH3O 34 N CH2 CH3O - H 2 Pd,t (G) O N CH2 CH3O OCH3 OCH3 OCH3 OCH3 OCH3 OCH3 Bài 7: Ephedrin (G) là một hoạt chất dùng làm thuốc chữa bệnh về hô hấp được chiết từ cây ma hoàng. Ephedrin đã được tổng hợp theo sơ đồ sau: C6H6 3CO,HCl/AlCl D - 3 2 2CH CH NO ,OH E 2H /Ni F 3CH Br G a) Viết công thức cấu tạo của D, E, F và G trong sơ đồ trên. b) Viết cơ chế phản ứng của các giai đoạn tạo thành D và E. c) Đi từ benzen, axit propanoic và các tác nhân cần thiết khác, hãy đưa ra một sơ đồ tổng hợp ephedrin. (Đề thi HSG Quốc Gia – 2007) Hướng dẫn giải: a) Sơ đồ tổng hợp Ephedrin: CH3Br -CH3CH2NO2, OHCO, HCl CHO CH H2/Ni NO2 (D) (E) (F) (G) AlCl3 CH CH3 OH CH NH2 CH CH3 OH CH NHCH3 CH CH3 OH b) Cơ chế phản ứng tạo thành D: Phản ứng thế eletrophin vào nhân thơm (SE) AlCl3 + OCl CHH ClCO -AlCl4......O HC + + CHO -AlCl4......O HC + + + AlCl3HCl Cơ chế phản ứng tạo thành E: Phản ứng cộng nucleophin vào nhóm cacbonyl (AN) OH CH3CH2NO2 - CH3CHNO2 + H +- 35 + CHO + CH3CHNO2 - CH H NO2 CH CH3 O - CH NO2 CH CH3 OH c) Sơ đồ tổng hợp khác đi từ axit propanoic và các tác nhân cần thiết khác: C6H6CH3CH2COOH SOCl2 CH3CH2COCl AlCl3 C6H5COCH2CH3 Br2 C6H5COCHBrCH3 . LiAlH4 . H2 O 1 2 C6H5 CH CH Br OH CH3 CH3NH2 C6H5 CH CH NHCH3 OH CH3 Bài 8: Hoàn thành sơ đồ tổng hợp thuốc đau mắt opthain (là dung dịch nước của hợp chất H (C16H27ClN2O3)). + HNO3 DB- CH3C6H4OH KMNO4 GA C EtO SOCl2H - H2/Pdp n C3H7Cl OH HOCH2CH2N(C2H5)2 F H Cl H Hướng dẫn giải: * Sơ đồ tổng hợp thuốc đau mắt opthain: SOCl2 , NO2 OCH2CH2CH3 COCl (E) H+ OH HNO3 CH3 O KMnO4 t COOK NO2 OH OH COOH OH COOH bazo, n-C3H7Cl NO2 OCH2CH2CH3 COOH (A) (B) (C) (D) H2/Pd + HOCH2CH2N(C2H5)2 - NO2 OCH2CH2CH3 COOCH2CH2N(C2H5)2 (F) NH2 OCH2CH2CH3 COOCH2CH2N(C2H5)2 (G) H Cl NH2 OCH2CH2CH3 COOCH2CH2NH(C2H5)2Cl (H) 36 Dạng 2: Tổng hợp chất hữu cơ từ nguyên liệu cho trước Ở dạng này, từ chất mà đề bài yêu cầu để tiến hành tổng hợp. Thông thường, các chất vô cơ và điều kiện phản ứng xem như có đủ. Các chất hữu cơ nếu sử dụng trong quá trình tổng hợp phải được điều chế từ nguyên liệu ban đầu đề bài cho. Dạng bài tập dễ hơn, đề bài có thể cho sử dụng các chất hữu cơ có số nguyên tử cacbon xác định. Khi đó cần chọn thông minh các tác chất để con đường đi ngắn và đơn giản nhất. HS cần phân tích và trả lời các câu hỏi ở phần thiết kế các bước tổng hợp chất hữu cơ để chọn được tác nhân phù hợp. Ví dụ 1: Từ etylclorua, hãy viết phương trình phản ứng tổng hợp metan (các chất vô cơ và điều kiện phản ứng có đủ). Hướng dẫn HS phân tích: - Phân tử đích khác phân tử chất đầu: ít hơn 1C, không có Cl - Phản ứng giảm mạch 1C ( vôi tôi xút thuận lợi với Natriaxetat) - Phản ứng tách dẫn xuất Clo thành anken hoặc thế clo bằng nhóm OH Hướng dẫn giải: Cách 1: C2H5Cl + KOH ancol C2H4 + KCl + H2O 2 C2H4 + O2 22 ,CuClPdCl 2 CH3CHO CH3CHO + ½ O2 02 ,tMn CH3COOH + NaOH + H 2OCH3COONaCH3COOH + NaOH + Na2CO3CH3COONa CH4 CaO, t o Cách 2: +C2H5Cl + NaOH NaClC2H5OH to + +CH3CHO + H 2OCuCuOC2H5OH to CH3CHO + ½ O2 02 ,tMn CH3COOH Hoặc C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O + NaOH + H 2OCH3COONaCH3COOH + NaOH + Na2CO3CH3COONa CH4 CaO, t o Nhận xét: Bài tập này giúp học sinh củng cố kiến thức về các phản ứng hoá học, rèn luyện kỹ năng viết phương trình phản ứng. Lên men giấm 37 Ví dụ 2: Từ metan và các chất vô cơ cần thiết, hãy tổng hợp chất sau: CHO (Xiclohexenylfomandehit)- Hướng dẫn HS phân tích: - Chất đích khác chất đầu: thêm 6C ( dạng vòng xiclohexen), 6H, 1O - Phân tử chất đích có 1 nhóm chức andehit –CHO, 1 vòng xiclohexen - Dự đoán các phản ứng xảy ra: các phản ứng tăng mạch 1C 2C 4C 7C Phản ứng đóng vòng Diels-Alder , phản ứng oxi hóa tạo thành andehit Hướng dẫn giải: * Các phương trình phản ứng tổng hợp xiclohexenylfomanđehit: C2H2 + 3H22CH4 1500oC làm lanh nhanh. CH2 CHCH Cu2Cl2, NH4Cl2CH H2O, 5oC C CH CH2 CH + H 2 xtC CH CH2 CH CH CH2 HCHO + H2ONOCH4 + O2 600-700oC CH HgSO4+ H2O 80oCCH CH3CHO +HCHO -OH to CH2=CH-CHO + H2OCH3CHO CHO CH2 + CH CHO Nhận xét: Bài tập này giúp học sinh củng cố kiến thức về các phản ứng hữu cơ, trong đó có phản ứng Diels-Alder – một phản ứng quan trọng để tổng hợp các hợp chất vòng. Ví dụ 3: Đồng phân cis-hex-3-en-1-ol (A) tạo mùi thơm cho lá xanh cây cỏ còn đồng phân cis- hex-3-en-1-al (B) là một trong các chất tạo mùi cho cà chua chín. a) Hãy đề nghị một quá trình tổng hợp các chất A, B từ axetilen và các tác nhân vô cơ, hữu cơ khác. +3C +1C H2O, 800C Pd/PbCO3 38 b) Viết phương trình hoá học của các phản ứng theo sơ đồ trên. Hướng dẫn HS phân tích: - Viết CTCT của A, B - Chất đích khác chất đầu: Thêm 4C - Chất (A) chứa 1 liên kết đôi và 1 nhóm chức ancol bậc I (OH), Chất (B) chứa 1 liên kết đôi và 1 nhóm chức andehit CHO - Chất đầu chứa 1 liên kết ba 1 liên kết sẽ bị phân cắt Phản ứng cộng H2 (Pd/PbCO3, t0) - Phản ứng tăng mạch: 2C 4C ( Tấn công của ion axetilua vào etylbromua để tạo thành liên kết mới C-C), 4C 6C ( hợp chất cơ kim tác dụng với etilen oxit để tăng thêm 2C và thu được ancol bậc I) - Phản ứng oxi hóa ancol thành andehit ( A B) Hướng dẫn giải: a) Sơ đồ tổng hợp A, B: 1 CH (A) .NaNH2, NH3(l) CPCC CH2CH2OHCH3CH2 CH2Cl2 H H CH 2.CH3CH2Br CH3CH2C CH 1.NaNH2, NH3(l) 2. etilenoxit CH3CH2C CCH2CH2OH H2, Pd/Lindlar C (B) C CH2CHOCH3CH2 H H C 3. H2O b) Các phương trình phản ứng: CH CH + NaNH2 NH 3(l) CH C Na + NH3 + CH3 C H2 BrCH C Na + NaBrC H3 CH2 C C H NH3NaNH2+ NH3(l) +CH3CH2C CH CH3CH2C CNa CH2+ O CH3CH2C CCH2CH2ONaCH3CH2C CNa CH2 H2 O+CH3CH2C CCH2CH2ONa NaOH+CH3CH2C CCH2CH2OH (A) C CH2CH2OHCH3CH2 H H H 2, Pd/Lindlar CCH3CH2C CCH2CH2OH 39 C PCC CH2CH2OHCH3CH2 CH2Cl2H H C (B) C CH2CHOCH3CH2 H H C Nhận xét: Bài tập này giúp học sinh nắm vững phương pháp tổng hợp ankin phức tạp từ axetilen qua phản ứng ankyl hóa hợp chất cơ – natri của ank-1-in; rèn luyện kỹ năng viết phương trình phản ứng, kỹ năng vận dụng linh hoạt các kiến thức về phản ứng hữu cơ để đưa ra sơ đồ tổng hợp chất hợp lí; góp phần phát triển năng lực tư duy cho học sinh. Ví dụ 4: (Trích đề thi Olympic hóa học trường THPT chuyên Trà Vinh, 2008) Từ metan và các chất vô cơ cần thiết, hãy lập sơ đồ điều chế O NO2 C Hướng dẫn HS phân tích: - Chất đích khác chất đầu : thêm 12C ( 2 vòng benzen) - Chất đích chứa 2 vòng benzen, 1 nhóm chức xeton (C=O), 1 nhóm nitro (NO2) - Các phản ứng xảy ra: Từ CH4 điều chế Benzen, toluen, phản ứng thế nitro, axyl hóa vòng thơm bằng clorua axit ( phản ứng Friedel – Crafts) tạo liên kết giữa 2 vòng benzen qua nhóm C=O Hướng dẫn giải: CH4 C2H2 6000C C CH3Cl 15 00 0 C LL N Cl2 AlCl3 CH3 KMnO4 COOH HNO3 H2SO4 COOH NO2 PCl5 NO2 COCl AlCl3 C NO2 O Nhận xét: Bài tập này giúp học sinh nắm vững phương pháp tổng hợp xeton bằng phản ứng axyl hóa vòng thơm, khắc sâu quy tắc thế ở vòng benzen. Tăng cường kỹ năng vận dụng linh hoạt các kiến thức về phản ứng hữu cơ để đưa ra sơ đồ tổng hợp chất hợp lí; góp phần phát triển năng lực tư duy cho học sinh. 40 Ví dụ 5: Từ benzen và các chất vô cơ, hữu cơ (chứa không quá ba nguyên tử cacbon), hãy điều chế chất (A) sau: (Trích đề thi HSG Quốc gia năm 2002) Hướng dẫn HS phân tích: - Chất đích khác chất đầu: thêm 6C - Chất đích chứa 1 vòng xiclohexan có nhánh và chung 1 cạnh với vòng benzen - Các phản ứng xảy ra: tăng mạch tổng hợp ankylbenzen , phản ứng vòng hóa nội phân tử dựa trên sự tương tác electrophin-nucleophin ưu tiên vòng 5,6 cạnh ( chuyển vị Wagner-Meerwein) Hướng dẫn giải: * Các phương trình phản ứng điều chế chất A: + AlCl3, to CH3CH3Cl + HCl + as CH3 Cl2 + HClCH2Cl ete khan+ MgCH2Cl CH2MgCl + CH2CH2MgCl CH2 O CH2CH2CH2OMgCl H2 O H ++ + MgCl(OH)CH2CH2CH2OMgCl CH2CH2CH2OH H2 O+CH2CH2CH2OH + HBr CH2CH2CH2Br ete khan+ Mg CH2CH2CH2MgBrCH2CH2CH2Br 41 + CH3 CH3COCH3 OMgBr CH2CH2CH2MgBr CH2CH2CH2-C-CH3 H2 O H ++ CH3 + MgBr(OH) OMgBr CH2CH2CH2-C-CH3 CH3 OH CH2CH2CH2-C-CH3 H2SO4 CH3 OH CH2CH2CH2-C-CH3 - H2O Nhận xét: Giải bài tập này giúp học sinh rèn luyện kỹ năng vận dụng phản ứng akyl hóa để tạo hợp chất vòng; kỹ năng viết phương trình phản ứng; góp phần phát triển tư duy phân tích cho học sinh. Ví dụ 6: Hãy lập sơ đồ tổng hợp các chất sau: a) 1,3-bromclobenzen từ benzen. b) 3,5-đibromtoluen từ toluen. c) 1,4-đinitrobenzen từ m-nitroanilin. (Cho biết các tác nhân vô cơ đều có đủ). Hướng dẫn HS phân tích: - Viết CTCT sản phẩm cần tổng hợp - Dựa vào quy luật thế vòng của vòng benzen xác định nhóm thế loại I hay loại II cần thế trước để có được định hướng sản phẩm theo yêu cầu - Kết hợp quy tắc thế với hợp chất hai lần thế của benzen C6H4XY ưu tiên nhóm thế gây ảnh hưởng mạnh hơn Hướng dẫn giải: 6a) HNO3 d H2SO4 d NO2 Br2 AlCl3 Br NO2 H Fe + HCl Br NH2 - - 42 0- O CuCl - C NaNO2 + HCl Br Cl 5 Br N2Cl + b) CH3 HNO3 d H2SO4 d CH3 NO2 - - CH3 NH2 Br2 AlCl3 Br CH3 Br NH2 6H
File đính kèm:
- T_T_N_DUNG_LEQUYDON.pdf