Danh phap hoa lap the hidrocacbon vong no

0

Đề tài: “Xây dựng Hệ thống bài tập Danh pháp và Hóa lập thể của hidrocacbon

vòng no dùng bồi dưỡng ñội tuyển thi học sinh giỏi Quốc gia, môn Hóa học”.

A. MỞ ĐẦU

I. ĐẶT VẤN ĐỀ

I.1. Thực trạng của vấn ñề

Hiện nay nội dung thi học sinh giỏi (HSG) cấp Quốc gia phần Hóa hữu cơ rất

phong phú và phức tạp, tài liệu giảng dạy và học tập các chuyên ñề chuyên sâu Hóa

Hữu cơ cũng không nhiều dẫn ñến giáo viên và học sinh rất khó khăn và mất nhiều

thời gian trong việc bồi dưỡng cũng như tự học. Để ñạt kết quả cao trong kỳ thi

HSG cấp Quốc gia, ñòi hỏi các em phải có kĩ năng giải bài tập Hóa Hữu cơ, một

trong những mảng bài tập này là Danh pháp và Hóa lập thể của Hidrocacbon vòng

no. Đây là mảng kiến thức trọng tâm, cũng là cơ sở ñể nghiên cứu những nội dung

khác, như cơ chế phản ứng hóa hữu cơ, hợp chất tự nhiên, polime, …chính vì lý do

này, tôi chọn ñề tài “Xây dựng hệ thống bài tập Danh pháp và Hóa lập thể của

Hidrocacbon vòng no dùng bồi dưỡng ñội tuyển thi học sinh giỏi Quốc gia, môn

Hóa học”.

I.2. Ý nghĩa và tác dụng của giải pháp

- Góp phần nâng cao năng lực cho giáo viên dạy bồi dưỡng HSG THPT, ñặc

biệt bồi dưỡng ñội tuyển chuẩn bị thi HSG cấp Quốc gia môn Hóa học.

- Giúp giáo viên và học sinh rút ngắn thời gian ôn tập, nâng cao năng lực tự

học cho học sinh thông qua hệ thống bài tập ở mảng kiến thức “Danh pháp và hóa

lập thể của Hidrocacbon vòng no”, tạo cơ sở ñể các em học tập có hiệu quả ở những

kiến thức như: cơ chế phản ứng hóa hữu cơ, hợp chất thiên nhiên, polime….

I.3. Phạm vi nghiên cứu của ñề tài

Nghiên cứu, xây dựng mảng bài tập về Danh pháp và Hóa lập thể của

Hidrocacbon vòng no dùng bồi dưỡng ñội tuyển thi học sinh giỏi Quốc gia, môn

Hóa học.

II. PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH

II.1. Cơ sở lý luận và thực tiễn

- Để bồi dưỡng cho học sinh kiến thức về Danh pháp và Hóa lập thể của

Hidrocacbon vòng no chuẩn bị thi HSG cấp Quốc gia, môn Hóa học, tôi ñã nghiên

cứu và xây dựng hệ thống các bài tập về Danh pháp và Hóa lập thể của

Hidrocacbon vòng no từ ñơn giản ñến phức tạp.

1

- Hệ thống bài tập có hướng dẫn giải tạo ñiều kiên cho GV giúp học sinh ôn

tập, hệ thống hóa kiến thức nhanh chóng và ñịnh hướng, phát triển năng lực tự học

của học sinh.

II.2. Biện pháp tiến hành, thời gian tạo ra giải pháp

II.2.1. Các biện pháp tiến hành

- Nghiên cứu tài liệu giáo khoa chuyên Hóa học, lớp 11, 12.

- Nghiên cứu các ñề thi HSG Quốc Gia môn Hóa học

- Xác ñịnh nội dung: “Xây dựng Hệ thống bài tập Danh pháp và Hóa lập thể

của hidrocacbon vòng no”

- Nghiên cứu, dịch các tài liệu liên quan ñể xây dựng nội dung ñã xác ñịnh.

II.2.2. Thời gian tạo ra giải pháp

Năm học 2012-2013

B. NỘI DUNG

I. MỤC TIÊU

Xây dựng hệ thống bài tập Danh pháp và Hóa lập thể của Hidrocacbon vòng

no dùng bồi dưỡng ñội tuyển thi học sinh giỏi Quốc gia, môn Hóa học.

II. MÔ TẢ GIẢI PHÁP

II.1. Thuyết minh tính mới

II.1.1. Xây dựng hệ thống bài tập gồm 3 phần

Phần 1: Tóm tắt cơ sở lý thuyết

Phần 2: Bài tập cơ bản

Phần 3: Bài tập nâng cao và tổng hợp

PHẦN 1: TÓM TẮT CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.1. Khái niệm

1.1.1. Xicloankan

Xicloankan là hiñrocacbon no mạch vòng. Có hai loại: Xicloankan có một

vòng gọi là monoxicloankan và xicloankan có nhiều vòng gọi là polixicloankan.

Công thức chung: Monoxicloankan CnH2n (n ≥ 3); Polyxicloan CnH2n+2-2k (n ≥

4, k≥2, k số vòng).

1.1.2. Hóa lập thể

* Đồng phân hình học

- Đồng phân hình học hay còn gọi ñồng phân cis-trans là một ñồng phân

không gian ñược sinh ra do sự phân bố khác nhau của các nguyên tử hoặc nhóm

nguyên tử xung quanh một bộ phận “cứng nhắc” như nối ñôi hay vòng no.

- Điều kiện ñể có ñồng phân hình học:

2

+ Điều kiện cần: Phân tử phải có liên kết ñôi (một liên kết ñôi hoặc một số lẻ

liên kết ñôi liên tiếp) hoặc vòng no (thường là vòng nhỏ) trong phân tử. Coi ñó là bộ

phận cứng nhắc cản trở sự quay tự do của nguyên tử (hay nhóm nguyên tử) ở bộ

phận ñó.

+ Điều kiện ñủ: Ở mỗi nguyên tử C của liên kết ñôi và ít nhất hai nguyên tử C

của vòng no phải có hai nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác nhau.

- Những dạng có hai nhóm thế ñược phân bố cùng một phía ñối với mặt phẳng

của nối ñôi hoặc vòng no thì gọi là cis, nếu khác phía gọi là trans.

Ví dụ: But-2-en có hai ñồng phân hình học:

hoặc 1,2-dimetylxiclopropan có hai ñồng phân hình học

* Đồng phân quang học

- Đồng phân quang học là những hợp chất có công thức cấu tạo phẳng giống

nhau nhưng khác nhau về cấu trúc không gian do có nguyên tử cacbon bất ñôi.

Cacbon bất ñối là nguyên tử cacbon liên kết với các nhóm thế khác nhau. Ví dụ:

Glixeraldehit có hai ñồng phân quang học

CHO

CH2OH

OHH

CHO

HOH

CH2OH

CHO

CH2OH

HOH

CHO

HHO

CH2OH

R-glixerandehit S-glixerandehit * Cấu dạng

- Cấu dạng là những dạng cấu trúc không gian khác nhau sinh ra do sự quay

xung quanh liên kết ñơn hoặc xoay chuyển các nguyên tử trong vòng (flipping of

rings).

- Cấu dạng có năng lượng thấp nhất gọi là dạng xen kẽ, cấu dạng có năng

lượng cao nhất gọi là cấu dạng che khuất.

- Thuật ngữ dùng ñể chỉ cấu dạng có năng lượng khác nhau gọi là ñồng phân

cấu dạng (comforomer). Khi tăng nhiệt ñộ, cấu dạng che khuất tăng theo. Ví dụ: với

xiclohexan có các cấu dạng sau:

3

Theo giản ñồ năng lượng trên, ta thấy cấu dạng ghế bền hơn cấu dạng thuyền,

vì nó có thế năng thấp nhất. Nguyên nhân dẫn ñến sự khác nhau về ñộ bền giữa hai

dạng ghế và thuyền là lực ñẩy tương tác giữa các nguyên tử hiñro của vòng. Ở dạng

ghế tất cả ñều ñược phân bố theo hình thể xen kẽ. Trong khi ñó ở dạng thuyền chỉ

có 4 hệ thống (C1-C2, C3-C4, C4-C5 và C6-C1) là phân bố xen kẽ, còn hai hệ thống

còn lại C2-C3 và C5-C6) thì phân bố che khuất. Hơn nữa nguyên tử H ở C1 và C4 chỉ

cách nhau 1,84 0

A nên nó có một lực ñẩy khoảng 3 kcal/mol. Tổng cộng thế năng

của dạng thuyền lớn hơn dạng ghế 6,8 kcal/mol.

Công thức Newman dạng ghế Công thức Newman dạng thuyền

Trong xiclohexan, sáu nguyên tử cacbon ở dạng ghế ñược phân bố trên hai mặt

phẳng song song. Mặt phẳng thứ nhất chứa C1, C3 và C5; mặt phẳng thứ hai chứa

C2, C4 và C6. Trục ñối xứng bậc ba của phân tử thẳng góc với hai mặt phẳng. 12 liên

kết C-H ñược chia làm hai nhóm: nhóm thứ nhất gồm 6 nguyên tử H song song với

trục ñối xứng bậc ba (3 liên kết hướng lên và 3 liên kết hướng xuống). Ta gọi ñó là

liên kết trục, ký hiệu là a (axial). Nhóm thứ hai gồm 6 liên kết còn lại, chúng hướng

ra ngoài biên phân tử (tạo với trục ñối xứng một góc 1090 ñược gọi là liên kết biên,

kí hiệu là e (equatorial).

4

Kết quả khảo sát lý thuyết cũng như thực nghiệm e-metylxiclohexan bền hơn

a-metylxiclohexan. Ở nhiệt ñộ thường e-metylxiclohexan chiếm 95% còn a-

metylxiclohexan chiếm 5%. a-metylxiclohexan kém bền vì có ñến hai tương tác

syn, trong kho ñó e-metylxiclohexan không có tương tác syn nào cả.

e-metylxiclohexan a-metylxiclohexan

1.2. Danh pháp

1.2.1. Monoxicloankan

• Monoxicloankan không có nhóm thế: xiclo + tên ankan tương ứng

Ví dụ:

• Monoxicloankan có một nhóm thế: ankylxicloankan

Ví dụ:

• Monoxicloankan nhiều nhóm thế:

[số chỉ nhóm thế]-[số lượng nhóm thế giống nhau] [tên nhóm thế]

[xicloankan]

Lưu ý: Đánh số sao cho tổng các chỉ số là nhỏ nhất, áp dụng luật alphabe.

Ví dụ:

1.2.2. Polixicloankan

• Hai vòng rời: Lấy vòng lớn làm mạch chính, còn vòng nhỏ làm nhóm thế.

Ví dụ:

5

xiclopentylxiclohexan • Hai vòng có chung một nguyên tử mắt vòng, kiểu spiro.

Mạch cacbon ñược ñánh số hết vòng nhỏ ñến vòng lớn, bắt ñầu từ một nguyên

tử ở kề nguyên tử chung

Tên của polixicloankan kiểu spiro gồm các bộ phận hợp thành theo trình tự sau

ñây:

Spiro + [các số nguyên tử cacbon riêng (từ số nhỏ ñến số lớn)] + ankan

Ví dụ:

• Hai vòng có chung cầu nối, kiểu bixiclo

Mạch cacbon ñược ñánh số bắt ñầu từ một nguyên tử chung (ở một ñỉnh), ñến

các nguyên tử của cầu nối dài nhất, tiếp ñến các cầu nối ngắn hơn.

Tên của hiñrocacbon kiểu này gồm các bộ phận hợp thành theo thứ tự sau:

Bixiclo + [số nguyên tử C ở các cầu nối (ghi từ số lớn ñến số nhỏ)] + ankan.

Ví dụ:

PHẦN 2: BÀI TẬP CƠ BẢN

2.1. Danh pháp

Bài 1. Cho biết tên của các xicloankan sau:

�

(a) Xiclopropan (b) Xiclobutan

(c) Xiclopentan (d) Xiclohexen


6

�

(a) metylxiclopropan (b) metylxiclobutan

(c) metylxiclopentan (d) metylxiclohexan


�

(a) 1,2-dimetylxiclopropan (b) 1,2-dimetylxiclobutan

(c) 1,3-dimetylxiclopentan (d) 1,4-dimetylxiclohexan


�




�

(a) 1-etyl-2-metylxiclopropan (b) 1-etyl-2-metylxiclobutan

(c) 1-etyl-3-metylxiclopentan (d) 1-etyl-4-metylxiclohexan


�

(a) 2-etyl-1,1-dimetylxiclopropan (b) 2-etyl-1,3-dimetylxiclobutan

7

(c) 4-etyl-1,2-metylxiclopentan (d) 4-etyl-1,1-dimetylxiclohexan

Bài 7. Gọi tên các hợp chất có công thức cấu tạo sau ñây: CH 3

CH 3

H 3 C CH 3

( a )( b )

(c ) (d ) (e ) �

CH 3

CH 3

H3C CH 3

(a)(b)

(c) (d) (e)

1 2

3

4

5

67

8

9 10

2,6-dimetylspiro[4.5]decan

1,4-dimetylspiro[2.2]pentan

spiro[4.4]nonan bixiclo[3.2.1]octan2,3-dimetyl-9-isopropylbixiclo[5.3.0]decan

1234

56

78

9

10

Bài 8. X là một monoxicloankan, tỉ khối của X so với không khí bằng 1,93. (a) Xác

ñịnh công thức thức phân tử, viết các công thức cấu tạo, ñọc tên.

� Đặt X: CnH2n

Theo ñề MX = 1,93×29 = 56

hay 14n = 56 ⇒ n = 4

Công thức phân tử của X là C4H8

Các công thức cấu tạo của X

Bài 9. Y là một monoxicloankan, tỉ khối của Y so với không khí bằng 2,41. (a) Xác

ñịnh công thức thức phân tử, viết các công thức cấu tạo, ñọc tên.

� Đặt Y: CnH2n

Theo ñề MY = 2,41×29 = 70

hay 14n = 70 ⇒ n = 5

Công thức phân tử của Y là C5H8

Các công thức cấu tạo của Y

8

Bài 10. Cho biết tên của các chất cho dưới ñây:

�

(a) 3-isopropyl-1,1-dimetylxiclohexan

(b) 1-brom-2-cloxiclohexan

(c) 1-xiclopropyl-2-metylxiclopentan


�

(a) 1,3-dibrom-2-cloxiclohexan

(b) 2,6-dibromspiro[3.3]heptan

(c) 1-metyl-2-methylenxiclopropan

Bài 12. Cho biết công thức cấu tạo của các chất có tên sau:

(a) Xiclopentan (b) Xiclohexan

(c) Xicloheptan (d) Xiclooctan

�


(a) etylxiclopentan (b) isopropylxiclohexan

9

(c) metylxicloheptan (d) propylxiclooctan

�

Bài 14. Viết các công thức cấu tạo của bixicloankan có công thức C5H8 mà không

có nhánh ankyl. Đọc tên.

�



�


(a) bixiclo[3,1,0]hexan (b) bixiclo[4,3,0]nonan

(c) bixiclo[1,1,0]butan (d) bixiclo[4,4,0]hexan

�


(a) 2-metylbixiclo[3.1.0]hexan (b) 3,8-dimetylbixiclo[4.2.0]octan

(c) 2-metylbixiclo[1.1.0]butan (d) 2-metylbixiclo[2.2.0]hexan

10

�


(a) spiro[2.3]hexan (b) spiro[3.3]heptan

(c) spiro[3.4]octan (d) spiro[4.5]decan

�




�


(a) 1-metylspiro[2.2]pentan (b) 2-metylspiro[3.3]heptan

(c) 1-metylspiro[3.4]octan (d) 2,6-dimetylspiro[4.5]decan

�


(a) bixiclo[1.1.1]pentan (b) bixiclo[2.1.1]hexan

11

(c) bixiclo[2.2.2]octan (d) bixiclo[3.2.1]octan

�


(a) 2,2-dimetylbixiclo[1.1.1]pentan

(b) 5-methylbixiclo[2.1.1]hexan

(c) 2-metylbixiclo[2.2.2]octan

(d) 2-metylbixiclo[3.2.1]octan

�

Bài 23. Hãy gọi tên cho các hợp chất sau

(a) (b)

(c) (d)

�

(a) (b)

(c) (d)

xiclopropylxiclopentan xiclobutylxiclobutan

1-xiclopentyl-4-metylcyclohexan (3-metylcyclopentyl)xiclohexan Bài 24. Hãy gọi tên các chất sau

12

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

�

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f )

bixiclo[1.1.1]pentan bixiclo[2.1.1]hexan

bixiclo[2.2.1]heptan bixiclo[2.2.2]octan

bixiclo[3.1.1]heptan bixiclo[4.1.1]octan Bài 25. Gọi tên các hợp chất sau:

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

�

(c) (d)

spiro[2.4]heptan spiro[3.4]octan

13

(e) (f )

spiro[4.5]decan spiro[2.5]octan Bài 26. Cho biết tên của các chất cho dưới ñây:

�

(a) bixiclo[3.1.0]hexan (b) bixiclo[3.3.1]nonan

(c) bixiclo[2.2.2]octan (d) bixiclo[3.1.1]heptan

Bài 27. Cho biết công thức cấu tạo của các chất có tên sau

(a) spiro[2,3]hexan

(b) 1-metylspiro[2.3]hexan

(c) spiro[3.4]octan

(d) 5-etylspiro[3.4]octan

(e) spiro[4.5]decan

(f) 8-ipropylspiro[4.5]decan

�

(a) spiro[2,3]hexan

(b) 1-metylspiro[2.3]hexan

(c) spiro[3.4]octan

(d) 5-etylspiro[3.4]octan

14

(e) spiro[4.5]decan

(f) 8-ipropylspiro[4.5]decan

Bài 28. Vẽ công thức cấu tạo của các hiñrocacbon hai vòng no sau

(a) Bixiclo[2.2.1]heptan

(b) Bixiclo[5.2.0]nonan

(c) Bixiclo[3.1.1]heptan

(d) Bixiclo[3.3.0]octan

�

Bài 29. Cho biết công thức cấu tạo của các chất có công thức sau

(a) bixiclobutan

(b) 2-metylbixiclobutan

(c) bixiclo[3.2.1]octan


15

�

(a) bixiclobutan

(b) 2-metylbixiclobutan

(c) bixiclo[3.2.1]octan


2.2. Hóa lập thể

2.2.1. Đồng phân hình học

Bài 30. Trong số các ñồng phân cấu tạo của xicloankan có công thức phân tử C5H10,

có một chất xuất hiện ñồng phân hình học, biểu diễn cấu trúc của hai ñồng phân

hình học ñó. Đọc tên

�

Bài 31. Biểu diễn các ñồng phân hình học của xicloankan có công thức phân tử

C6H12. Đọc tên

�

16

Bài 32. Xác ñịnh cấu trúc của các chất có tên sau

(a) cis-1,2-dimetylxiclohexan

(b) trans-1,2-dimetylxiclohexan

(c) cis-1,4-dimetylxiclohexan

(d) trans-1,4-dimetylxiclohexan

�

2.2.2. Đồng phân quang học

Bài 33. Xác ñịnh cấu hình R, S của các chất sau:

�

Bài 34. Khi cho 1,2-dimetylxiclohexan tác dụng với Br2 (1:1) ñun nóng ñược hỗn

hợp raxemic. Biểu diễn hai ñồng phân quang học ñó.

�

17

Bài 35. Cho biết sản phẩm khi cho xiclohexen vào dung dịch KMnO4 loãng.

�

Bài 36. Cho biết sản phẩm khi cho xiclohexen tác dụng với RCOOOH, sau ñó thủy

phân.

�

2.2.3. Cấu dạng

Bài 37. Xét cấu dạng sau:

1

234

56

(a) Nhóm metyl gắn phía dưới C-6 là liên kết trục (axial) hay liên kết biên

(equatorial)?

(b) So sánh ñộ bền khi nhóm metyl gắn phía dưới C-1 và C-4.

(c) Khi nhóm metyl gắn vào C3 thì tạo ra cấu dạng bền, vậy nó gắn vào dưới hay

trên?

�

(a) Nhóm CH3 là liên kết trục (a)

18

CH3

6

(b) C-1 kém bền hơn C-4, vì liên kết trục kém bền hơn liên kết biên (e).

CH3

1

H3C

4

(c) Nhóm CH3 gắn vào C-3 tạo ra cấu dạng bền thì phải là liên kết biên, tương ứng

với vị trí này là gắn vào phía dưới.

H3C

H

Bài 38. So sánh tính bền của ñồng phân lập thể 1,3,5-trimetylxiclohexan.

H

CH3

H CH3

H

H3C

H

CH3

H

CH3

HH3C

cis-1,3,5-trimetylxiclohexan

H

CH3

H3C H

H

H3C

CH3

CH3

H

CH3

HH

trans-1,3,5-trimetylxiclohexan � Tất cả nhóm CH3 ở biên trong cis-1,3,5-trimetylxiclohexan nên nó bền hơn

trans-1,3,5-trimetylxiclohexan có chứa một nhóm CH3 ở trục.

Bài 39. Viết cấu trúc phân tử có cấu dạng bền nhất cho mỗi hợp chất sau:

(a) trans-1-tert-butyl-3-metylxiclohexan.

(b) cis-1-tert-butyl-3-metylxiclohexan

(c) trans-1-tert-butyl-4-metylxiclohexan.

(d) cis-1-tert-butyl-4-metylxiclohexan

� Để có ñồng phân cấu dạng bền nhất thì nhóm lớn nằm ở biên

19

H3C

HH

C(CH3)3

cis-1-tert-butyl-3-metylxiclohexan

H

C(CH3)3

trans-1-tert-butyl-4-metylxiclohexan

H3C

H

H

C(CH3)3


H

CH3

Bài 40. Nhiệt ñốt cháy của của xicloankan như sau:

Xicloankan 3 4 5 6 7 8

∆Hc

(kJ/mol)

-2090 -2718 -3288 -3918 -

4632

-

53064

(a) Tính ∆Hc cho mỗi nhóm CH2 trong các xicloankan ñã cho.

(b) Tính sức căng góc của các xicloankan ñã cho. Biết rằng xiclokankan tượng

trưng co hệ không có có sức căng góc.

(c) Phân loại xicloankan bằng số nguyên tử cacbon trên vòng và sức căng góc.

� (a), (b)


∆Hc (kJ/mol) -2090 -2718 -3288 -3918 -4632 -53064

∆Hc (CH2) (kJ/mol) -697 -680 -658 -653 -662 -663

-3×653 -4×680 -3×658 -6×653 -7×662 -8×663

Sức căng góc

(kJ/mol)

131 106 23 0 61 80

(c) Vòng nhỏ (C3-C4) có sức căng lớn, Vòng thông thường (C5-C6), có sức căng nhỏ

hoặc bằng không. Vòng trung bình (C7-C12) có sức căng nhỏ. Vòng lớn (>12) sức

căng tự do.

Bài 41. Sức căng Baeyer là gì?

� Xuất phát từ hai tiên ñề là các vòng no có cấu trúc phẳng và góc bình thường của

hiñrocacbon no là 109028’, năm 1885, Baeyer cho rằng sự kéo nhỏ hay trương rộng

các góc của vòng no ñều dẫn ñến một sức căng làm cho tính bền của vòng giảm ñi.

Người ta gọi ñó là sức căng Baeyer. Sức căng càng lớn, vòng tương ứng càng ít bền.

Độ mạnh của sức căng ñược ñánh giá bằng θ. θ ñược tính theo công thức

( )

×−−=θ

n

1802n'28109

2

1 0 ví dụ:

n 3 4 5 6 7 8 9

20

θ 24044’ 9044’ 0044’ -5044’ 9033’ 12046’ -15006’

Bài 42. Vì sao nói liên kết C-C trong xilopropan ñược gọi là “liên kết quả chuối”?

� Xiclopropan là hợp chất vòng no duy nhất có cấu tạo phẳng. Theo quan niệm

hiện ñại, phần xen phủ cực ñại của các ñám mây electron không nằm trên ñường

thẳng nối liền hai nguyên tử cacbon mà có sự uốn cong. Sự uốn cong này làm cho

phần xen phủ ñám mây electron có giảm ñi, nhưng sắp xếp như thế có lợi về mặt

năng lượng. Các liên kết C-C này ñược gọi là “liên kết quả chuối”, nó mang tính

chất trung gian giữa liên kết σ và π bình thường. Do sự uốn cong như vậy, thực tế

góc liên kết của vòng chỉ bằng 1060 chứ không phải 109028’ và lớn hơn nhiều so

với góc cấu tạo phẳng của tam giác ñều (600). Xiclopropan rất dễ bị mở vòng dưới

tác dụng của hiñrohalogenua, Br2 và bị hiñro hoá có chất xúc tác.

Bài 43. Thế nào là lực ñẩy Pitze?

� Thực tế, các vòng no (trừ xiclopropan) không phải là những vòng phẳng. Trong

một vòng ngoài sức căng góc Baeyer có có một lực ñẩy nữa ñó là lực ñẩy giữa các

nguyên tử hiñro ở trạng thái che khuất một phần hay toàn phần gây nên, do ñó một

vài nguyên tử cacbon của vòng bị lệch ra khỏi mặt phẳng vòng. Lực ñẩy ñó gọi là

lực ñẩy Pitze.

Bài 44. Nguyên nhân nào ñể xiclobutan tồn tại ở dạng không phẳng?

� Theo quan niệm hiện nay, xiclobutan có cấu tạo không phẳng góc gấp có giá trị

khoảng 20-250. Tính không phẳng của xiclobutan ñược chứng tỏ từ các dữ kiện thực

nghiệm của giản ñồ Rơnghen, giản ñồ electron, momen lưỡng cực, phổ cộng hưởng

từ hạt nhân và một số phương pháp khác. Nguyên nhân chủ yếu ñể xiclobutan tồn

tại dạng không phẳng là ñể giảm sức căng Pitz.

Bài 45. Xiclopentan tồn tại hai cấu dạng không phẳng: dạng “phong bì” và dạng

“nửa ghế”. Hãy vẽ hai cấu dạng này và cho biết dạng nào có tâm ñối xứng, dạng

nào có trục ñối xứng.

21

� Nếu giả sử phân tử xiclopentan nằm trên một mặt phẳng thì góc lệch 0044, do ñó

coi như không có sức căng Baeyer. Nhưng ở ñây 5 liên kết C-C ở dạng che khuất

nên lại xuất hiện sức căng Pitz. Thực tế xiclopentan tồn tại hai cấu dạng không

phẳng là cấu dạng phong bì có mặt phẳng ñối xứng nên còn gọi là cấu dạng Cs -

(hình trái). Cấu dạng nửa ghế có trục ñối xứng bậc hai nên còn gọi là cấu dạng C2

(hình phải)

Lưu ý: Khi thực hiện phép quay phân tử xung quanh trục ñối xứng Cn một góc

n

2π=ϕ sao cho phân tử trùng với chính nó. Trục quay Cn gọi là trục ñối xứng cấp n.

Bài 46. Biểu diễn hai ñồng phân hình học của decaclin

hay

hay

Bài 47. Đọc tên các chất sau:

(a) (b) (c) (d)

�

22

Bài 48. Xicloankan nào có ñồng phân cis – trans? Vẽ cả hai ñồng phân ñó.

(a) 1,3-dimetylxiclopantan

(b) Etylxiclopantan

(c) 1-etyl-2-metylxiclobutan

�

(a) 1,3-dimetylxiclopantan. Có ñồng phân cis – trans

(b) Etylxiclopantan. Không có ñồng phân cis-trans.

C2H5 C2H5

Hai chất trên là một.

(c) 1-etyl-2-metylxiclobutan: Có ñồng phân cis-trans

23

Bài 49. Viết các ñồng phân lập thể của 1 – metyl – 2,3 – dicloxiclopropan. (trích ñề

thi olympic sinh viên toàn quốc 2005)

� Các ñồng phân lập thể của 1- metyl – 2,3 – dicloxiclopropan có 4 ñồng phân.

Nếu hai nguyên tử clo ở vị trí trans thì có hai ñối quang, còn nếu hai nguyên tử clo

ở vị trí cis thì tuỳ theo vị trí của nhóm CH3- mà chỉ có thêm hai ñồng phân (các

ñồng phân này có ảnh qua gương phẳng trùng với chúng, meso):

PHẦN 3: BÀI TẬP NÂNG CAO VÀ TỔNG HỢP

Bài 50. Hai xicloankan M và N ñều có tỉ khối hơi so với metan bằng 5,25. Khi

monoclo hoá (chiếu sáng) thì M cho 4 hợp chất, N chỉ cho một hợp chất duy nhất.

a. Hãy xác ñịnh công thức cấu tạo của M và N .

b. Gọi tên các sản phẩm tạo thành theo danh pháp IUPAC .

c. Cho biết cấu dạng bền nhất của hợp chất tạo thành từ N, giải thích.

(Trích từ ñề thi HSG quốc gia năm 2000)

�a. n=6

CTPT của M (N ): C6H12.

Theo các dữ kiện ñầu bài, M và N có các CTCT:

M : CH3 N :

CH2 Cl CH3

Cl

CH3

Cl

CH3

Cl

Cl

A B CD E

b. A : 1-Clo-1-metylxiclopentan

B: (Clometyl)xiclopentan D: 1-Clo-3-metylxiclopentan

24

C : 1-Clo-2-metylxiclopentan E: Cloxiclohexan

c. Cấu dạng bền nhất của N :

Cl

Vì : Dạng ghế bền nhất. Nhóm thế ở vị trí e bền hơn ở vị trí a .

Bài 51. Ứng với công thức C3H4Cl2 có bao nhiêu ñồng phân là ñicloxiclopropan?

Viết công thức các ñồng phân ñó. Cho biết ñồng phân nào có tính quang hoạt?

�. Các ñồng phân là dicloxiclopropan

Cl Cl

Cl

Cl Cl

Cl

Cl

Cl

(I) (II) (III ) (IV )

Trong các ñồng phân trên, ñồng phân (I) không có C* nên không có tính quang

hoạt. Đồng phân (II) là meso vì có mặt phẳng ñối xứng. Đồng phân (III) và (IV) có

tính quang hoạt.

Bài 52. Vẽ cấu trúc của (1R)(3S)-xiclohexan-1,3-ñiol và cho biết cấu dạng bền của

hợp chất này?

�. Cấu trúc của phân tử (1R)(3S)-xiclohexan-1,3-ñiol là

OH

OH

H

H Cấu dạng bền của phân tử: dạng ghế với cả hai nhóm OH ñều ở vị trí a ñể hai nhóm

OH có thể tạo liên kết hidro nội phân tử. Còn nếu ở vị trí e sẽ không tạo ñược liên

kết hidro nên kém bền hơn

HO

H H

OH

OH

O

H

H

H

Bài 53. 2-isopropyl-5-metylxiclohexanol có 4 ñồng phân cis-trans, hãy viết các

ñồng phân ñó, vẽ cấu dạng của các ñồng phân ñón và cho biết ñồng phân nào bền

nhất?

�. Công thức cấu tạo của 4 ñồng phân

OH OH OH OH

(I) (II) (III) (IV)

Cấu dạng của các ñồng phân trên:

25

OHH3C

CH(CH3)2

OH

CH(CH3)2

CH3

(I) (II)

CH(CH3)2

H3C

OH

H3CCH(CH3)2

OH

(III) (IV) Trong các cấu dạng trên, cấu dạng bền nhất là Trans-2-isopropyl-cis-5-

metylxiclohexanol (Cấu dạng (IV)) vì tất cả các nhóm thế ñều ở vị trí e, nên lực ñẩy

tương hỗ giữa các nhóm thế là bé nhất.

Bài 54. Hai hợp chất hữu cơ A và B ñều có công thức phân tử C5H10. Cả hai ñều

không phản ứng với Cl2 trong tối và lạnh. A phản ứng với Cl2 có ánh sáng, nhưng

cho một sản phẩm duy nhất là C5H9Cl. Còn hợp chất B cũng tác dụng với Cl2 trong

cùng ñiều kiện nhưng cho 6 ñồng phân C5H9Cl khác nhau, có thể phân biệt bằng

phương pháp vật lý. Hãy xác ñịnh cấu trúc của A, B và các sản phẩm monoclo ñó.

� A và B có công thức C5H10 nên chúng có thể là anken hoặc xicloankan. Theo ñề

bài, các chất này không tác dụng với Cl2 tối và lạnh nên A và B là các xicloankan.

A tác dụng với Cl2 cho một monoclo duy nhất nên A là xiclopentan

+ Cl2as

Cl + HCl

B tác dụng với Cl2 (ánh sáng) tao ra 6 dẫn xuất monoclo, nên B phải là

metylxiclobutan.

Cl2

-HClCH3

CH3

Cl

CH3

Cl

CH3

Cl

CH3Cl CH3

Cl

CH2Cl

Bài 55. Hiñrocacbon thiên nhiên A tác dụng với brom chiếu sáng tạo thành sản

phẩm hữu cơ B chức 55,81%C ; 6,98 %H còn lại là brom. B chỉ có một nguyên tử

brom trong phân tử. A và B ñều bền không làm mất màu dung dịch KMnO4 và A

không quang hoạt. (i) Xác ñịnh công thức phân tử của A và B. (ii) Xác ñịnh cấu trúc

của A và B.

� B: CxHyBrz 1:15:10z:y:x =

Công thức phân tử của B: C10H15Br, vì B chỉ có một nguyên tử brom trong phân tử.

26

Công thức phân tử của A là: C10H16. A, B ñều bên và A không có tính quang hoạt

nên A chỉ có thể là trixiclo[3,3,1,13,7]decan.

Bài 56. Hợp chất A, C7H8O quang hoạt, có khả năng hấp thụ 1 mol H2 có mặt của

Pt. Khử A bằng phương pháp Wolff - Kischner thu ñược chất B không quang hoạt.

Oxi hóa B bằng KMnO4 thu ñược axit xiclopentan-1,3-ñicacboxylic. Khử A bằng

LiAlH4 ñược chất C quang hoạt. Tách nước C ñược D không quang hoạt. Hiñro hóa

D hoặc B ñều nhận ñược chất E. Oxi hóa D bằng KMnO4 thu ñược F mà khi nhiệt

phân sẽ ñược axit gluraric. Hãy xác ñịnh công thức cấu tạo từ A ñến F.

�

Bài 57. Trình bày cơ chế phản ứng

�

27

Bài 58. Hợp chất A (C10H18O) ñược phân lập từ một loại tinh dầu ở Việt Nam. A

không làm mất màu nước brom và dung dịch thuốc tím loãng, cũng không tác dụng

với hiñro có xúc tác niken, nhưng lại tác dụng với axit clohiñric ñậm ñặc sinh ra 1-

clo-4-(1-clo-1-metyletyl)-1-metylxiclohexan. Hãy ñề xuất cấu trúc của A.

2. Hợp chất B (C10H20O2 ) có trong một loại tinh dầu ở Nam Mỹ. Từ B có thể tổng

hợp ñược A bằng cách ñun nóng với axit.

a. Viết công thức cấu tạo và gọi tên B.

b. Dùng công thức cấu trúc, viết phương trình phản ứng và trình bày cơ chế ñầy ñủ

của phản ứng tổng hợp A.

3. Hợp chất B thường ñược ñiều chế từ C (2,6,6-trimetylbixiclo[3.1.1] hept-2-en) có

trong dầu thông. Dùng công thức cấu tạo, viết phương trình phản ứng và chỉ rõ các

liên kết của C bị ñứt ra.

4. Trong cây long não có hợp chất D tên là 1,7,7-trimetylbixiclo[2.2.1]heptan-2-on

(hay là campho).Viết sơ ñồ các phản ứng tổng hợp D từ C và cho biết cơ chế của

giai ñoạn ñầu.

5. Về cấu tạo hóa học, các hợp chất A, B, C và D ở trên có ñặc ñiểm gì chung nhất?

minh họa vắn tắt ñặc ñiểm ñó trên các công thức cấu tạo của chúng.

(Trích từ ñề thi chọn học sinh vào ñội tuyển QG dự thi olympic quốc tế năm 2008)

�

1. Xác ñịnh công tức cấu trúc của A(C10H18O)

A có ñộ chưa bão hoà là 2;

A không làm mất mầu dung dịch nước brom và dung dịch thuốc tím loãng

chứng tỏ trong A không có nối ñôi hay nối ba;

A không tác dụng với hiñro trên chất xúc tác niken chứng tỏ trong A không có

nhóm chức cacbonyl;

28

A tác dụng với axit clohiñric ñậm ñặc sinh ra 1-clo-4-(1-clo-1-metyletyl)-1-

metylxiclohexan, trong A có vòng no và có liên kết ete.

Suy ra công thức cấu trúc của A

O

CH3CH3

CH3

CH3

H3CCH3

OO

O

B (C10H20O2) A (C10H18O)- H2O2. a.

Suy ra B là một ñiol có bộ khung cacbon như A

H+ H2O

A

OH

OH

B

Gọi tên B: 1-hiñroxi-4-(-1-hiñroxi-1-metyletyl)-1-metylxiclohexan

b. Dùng công thức cấu trúc, viết phương trình phản ứng và trình bày cơ chế ñầy ñủ

của phản ứng.

Cả 2 dạng trans và cis của B ñều ở cấu dạng ghế bền vững, tuy vậy cấu dạng

ghế không thể tham gia ñóng vòng mà phải ñi qua dạng thuyền kém bền. Dạng

thuyền sẽ tham gia phản ứng SN1 nội phân tử.

(+ )

Trans-BA

O HO H O H

O H

(+)O H

H + O

H +

O H

3. Liên kết của C bị ñứt ở các ñường chấm chấm:

H + 2 H 2O

O H

O H

+

29

H C l

DH +

(+ )

c h u y Ón v Þ

H 2O O

OH OC l

(+ )

C l -

4 .

C

5. Đặc ñiểm chung nhất về cấu tạo hoá học: mỗi phân tử gồm 2 ñơn vị isopren

Bài 59. Gọi tên các ñồng phân ñối quang khi monoclo hoá metylxiclohexan dưới

tác dụng của ánh sáng, giả thiết rằng vòng xiclohexan phẳng.

�

K Ý h iÖ u -2 -c lo -1 -m e ty lx ic lo h e x a n

( 1 S , 3 R ) ( 1 S , 3 S ) ( 1 R , 3 R ) ( 1 R , 3 S )

C H 3 C H 3

C l

C H 3

C l

C l

C H 3

C l

( 1 S , 2 R ) ( 1 S , 2 S ) ( 1 R , 2 R )

C H 3

C lC H 3

C l

C H 3

C l ( 1 R , 2 S )

C H 3

C l

-3 -c lo -1 -m e ty lx ic lo h e x a n

Bài 60. Ozon phân một tecpen A (C10H16) thu ñược B có cấu tạo như sau:

Hiñro hoá A với xúc tác kim loại tạo ra hỗn hợp sản phẩm X gồm các ñồng phân có

công thức phân tử C10H20.

a) Xác ñịnh công thức cấu tạo của A.

b) Viết công thức các ñồng phân cấu tạo trong hỗn hợp X.

(Trích từ ñề thi chọn học sinh giọi quốc gia lớp 12 THPT năm 2003)

�

30

Bài 61. Cho biết cấu trúc và tên IUPAC của ñồng phân hình học có tên sau: (a) 2-

clonobonan. (b) 2-metyl-7-clonobonan.

� (a) Nguyên tử clo có thể là exo (cis) hoặc endo (trans) với cầu C7 – cầu nhỏ nhất.

(b) C7Cl có thể là syn hoặc anti với cầu có chứa nhóm metyl.

Bài 62. Hợp chất hữu cơ A có công thức phân tử C9H8. A phản ứng ñược với dung

dịch Br2/CCl4 và dung dịch KMnO4 loãng. Khi 1 mol tác dụng với 1 mol tạo thành

chất B có công thức C9H10. Khi hidro hóa A thu ñược hợn chất C có công thức

C9H16. Khi oxi hóa A bằng KMnO4 nóng ñược axit phtalic. Xác ñịnh cấu trúc của

A, B và C.

A phản ứng với KMnO4 nóng, thu ñược axit phtalic vậy A có vòng benzen.

A phản ứng ñược với dung dịch Br2/CCl4 và dung dịch KMnO4 loãng. Khi 1 mol

tác dụng với 1 mol tạo thành chất B có công thức C9H10. Vậy A có chứa một nối ñôi

C=C.A có thể là:

31

Khi hidro hóa A thu ñược hợn chất C có công thức C9H16 nên A có công thứ phân

tử là

Vậy:

Bài 63. Vẽ công thức cấu trúc của các dẫn xuất 1,4-ñioxan là sản phẩm ñime hóa hợp chất

(R)-1,2-epoxi-2-metylpentan.

(ñề thi chọn học sinh vào các ñội tuyển QG dự thi olympic quốc tế năm 2011)

� Công thức cấu trúc của các dẫn xuất 1,4-ñioxan thế khi ñime hóa hợp chất (R)-1,2-

epoxi-2-metylpentan:

O

O

n-C3H7

C3H7-n

CH3

CH3

OO

n-C3H7CH3

C3H7-nCH3 O

OH3C

C3H7-n

C3H7-n

CH3

O

O

n-C3H7

CH3

CH3

C3H7-nn-H7C3

O

O C3H7-n

CH3

H3Cn-H7C3

O

OH3C

CH3

C3H7-n

OOCH3C3H7-n

CH3C3H7-n

O

On-C3H7

CH3

CH3

C3H7-n

Bài 64. Hãy viết một công thức cấu tạo của hiñrocacbon X (C14H26) mà có hơn 50

ñồng phân quang học.

(kì thi chọn học sinh vào các ñội tuyển QG dự thi olympic quốc tế năm 2010)

� Nếu X có n cacbon bất ñối thì số ñồng phân quang học tối ña của X là 2n . Theo

bài ra ta có: 2n > 50, vậy n ≥ 6. Dưới ñây là một số các công thức cấu tạo có thể có

của X thỏa mãn ñiều kiện của bài (dấu * chỉ cacbon bất ñối).

*

*

* *

* *

*

*

* *

*

*

*

*

* *

* *

* *

* ** *

Bài 65. Khi hiñro hóa naphtalen thu ñược ñecalin (C10H18), oxi hóa ñecalin thì ñược

hỗn hợp các ñecalon (C10H16O). Viết các ñồng phân lập thể của 1-ñecalon.

32

(kì thi chọn học sinh vào các ñội tuyển QG dự thi olympic quốc tế năm 2009)

� Các ñồng phân lập thể của 1-ñecalon

O O

O OO O

Bài 66. Hợp chất cho dưới ñây có bao nhiêu ñồng phân lập thể và biểu diễn cấu trúc

không gian của các ñồng phân lập thể ñó.

(Trích từ ñề thi chọn học sinh giỏi quốc gia THPT năm 2013)

� Hợp chất ñã cho có 6 ñồng phân lập thể. Trong các ñồng phân này, các vòng 6

cạnh tồn tại ở dạng ghế:

Bài 67. Bằng cơ chế giải thích sự tạo thành sản phẩm theo sơ ñồ sau

(Trích từ ñề thi chọn học sinh giỏi quốc gia THPT năm 2013)

�

33

Bài 68. Cho α-pinen tác dụng với axit HCl ñược hợp chất A, sau ñó cho A tác dụng

với KOH/ancol thu ñược hợp chất camphen (B). Viết cơ chế phản ứng chuyển hóa α-

pinen thành A và A thành B. Trong môi trường axit, B quang hoạt chuyển hóa thành

B raxemic. Giải thích hiện tượng này.

(Trích từ ñề thi chọn HSG vào ñội tuyển QG dự thi olympic quốc tế năm 2011)

� Sơ ñồ phản ứng tổng hợp camphen (B) từ α-pinen:

B

chuyÓn vÞ

- HCl

Cl

A

HCl

α - Pinen

Cơ chế phản ứng chuyển hóa α-pinen thành A:

α− Pinen

H+chuyÓn vÞ Cl-

Cl

A

Cơ chế tạo thành B từ A:

chuyÓn vÞ2

3 4

-H+

3

4

1-Cl-

Cl7

12

3 4

A B

Giải thích hiện tượng raxemic hóa hợp chất B:

34

chuyÓn vÞH+

-H+ H+

-H+

B quang ho¹t B ®èi quang

Bài 69. Viết công thức các sản phẩm có thể tạo thành khi thực hiện quá trình ñồng

phân hoá B (có công thức cấu tạo) trong môi trường axit. Gọi tên cấu hình (nếu có)

của các chất và cho biết ñồng phân nào có tính quang hoạt.

CH3B

(Trích từ ñề thi chọn HSG vào ñội tuyển dự thi olympic hoá học quốc tế năm 2005)

� Có 4 ñồng phân

R S cis trans, ,

quang hoạt

II.1.2. Đổi mới phương pháp bồi dưỡng

- Chuyên sâu nội dung bồi dưỡng

Triển khai bồi dưỡng cho học sinh chuyên ñề chuyên sâu “Hệ thống bài tập

Danh pháp và Hóa lập thể của hidrocacbon vòng no”

- Khảo sát năng lực của học sinh trước khi bồi dưỡng

Đề kiểm tra

Câu 1. X là một monoxicloankan có tỉ khối so với không khí bằng 2,9. (a) Xác ñịnh

công thức phân tử, viết các công thức cấu tạo. Biểu diễn các ñồng phân hình học.

Gọi tên.

Câu 2. (a) Viết các công thức cấu tạo của bixicloankan có công thức phân tử C6H10

không có nhóm thế ankyl. Đọc tên

(b) Xác ñịnh tên của các chất có cấu trúc sau:

35

Câu 3. (a) Biểu diễn ñồng phân hình học của: 1,3-dimetylxiclopentan; decalin

(b). Biểu diễn cấu dạng bền của: isopropylxiclohexan; 1,3-dimetylxiclohexan.

(c) Xác ñịnh cấu hình R, S của sản phẩm khi cho hexen tác dụng với Br2/CCl4.

Câu 4. Một hiñrocacbon X có chứa 88,235% C về khối lượng. Xác ñịnh công thức

cấu tạo của X, biết nó là hiñrocacbon no có ba vòng ñều có 6C.

Bài giải

Câu 1. X: CnH2n

14n = 2,9 ×29 ⇒ n = 6


Các công thức cấu tạo

Câu 2 (a)

Câu 2 (b)

2-etyl-1,1-dimetylxiclohexan; spiro[4,4]nonan; bixiclo[4,4,0]deacan (decalin);

bixiclo[2,2,1]heptan

36

Câu 3 (a)

Câu 3 (b)

- Cấu dạng bền khi nhóm isopropyl ở vị trí biên.

- Khi cả hai nhóm metyl ñều ở vị trí biên:

Câu 3 (c)

Câu 4

Đặt CxHy là công thức phân tử của X

8:5765,11:353,71

765,11:

12

235,88y:x ===

X có dạng C5nH8n. X có ñộ bất bão hòa 1n2

n82n10+=

−+=∆

Do có 3 vòng nên n + 1 = 3, suy ra n = 2 , công thức phân tử của A là C10H16

X có 3 vòng 6C nên công thức cấu tạo của nó là:

hay

- Chọn nội dung bồi dưỡng

37

Tùy vào khả năng của học sinh ta chọn nội dung bồi dưỡng cho phù hợp, có

thể triển khai cả hệ thống bài tập từ cơ bản ñến nâng cao hay chỉ triển khai một

phần bài tập nâng cao.

- Định hướng và phát triển khả năng tự học cho học sinh

Để có kết quả cao trong bồi dưỡng HSG, giáo viên phải ñịnh hướng và phát

triển khả năng tự học của học sinh. Để làm tốt ñiều này, chúng tôi phải cụ thể hóa

bài tập, bài tập có lời giải ñể học sinh tự ñọc, tự kiểm tra bài giải của mình …

II.1.3. Nâng cao năng lực bồi dưỡng HSG cho ñội ngũ giáo viên

- Thông qua việc xây dựng và dạy chuyên ñề chuyên sâu trong việc bồi dưỡng

HSG môn Hóa học thì năng lực của GV cũng dần phát triển

- Giáo viên tự ñảm trách nội dung bồi dưỡng: “Hệ thống bài tập Danh pháp và

Hóa lập thể của hidrocacbon vòng no”, giảm dần thời lượng mời các Giáo sư, Tiến

sĩ thỉnh giảng.

II.2. Khả năng áp dụng của giải pháp

- Áp dụng trong phạm vi dạy ñội tuyển HSG dự thi cấp Quốc gia.

- Áp dụng rộng rãi trong phạm vi bồi dưỡng HSG dự thi cấp tỉnh, môn Hóa

học.

Cơ sở khoa học:

+ Trong chương trình Hóa Hữu cơ có lớp 11, 12 THPT có nội dung Danh pháp

và Hóa lập thể của một số xicloankan, tuy nhiên phần bài tập ñể học sinh vận dụng

và rèn luyện thì gần như không có.

+ Trong một số ñề thi HSG cấp tỉnh môn Hóa THPT có bài tập ở nội dung này

II.3. Lợi ích kinh tế, xã hội

III.3.1. Góp phần vào thành tích HSG Quốc gia, môn Hóa học

Bình Định ñược Bộ GD&ĐT cho 8 học sinh dự thi môn Hóa (thông thường 6

học sinh/1môn/1 ñơn vị). Kết quả HSG Quốc Gia môn Hóa của Bình Định trong

những năm gần ñây xếp cao nhất khu vực thi ñua vùng IV do Bộ GD&ĐT quy ñịnh:

Năm học Số giải

2011-2012 05

2012-2013 07

III.3.2. Góp phần phát triển năng lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên Nghiên

cứu hệ thống bài tập chuyên sâu, năng lực của giáo viên cũng phát triển. Giáo viên

38

dần tự bồi dưỡng nội dung này thay trước ñây phải mời thêmGiáo sư, Tiến sĩ thỉnh

giảng.

III.3.3. Giúp HS nâng cao năng lực tự học

Hệ thống bài tập từ dễ ñến khó ñều có lời giải giúp học sinh tự học có hiệu

quả.

III.3.4. Tiết kiệm thời gian cho giáo viên và học sinh

Giáo viên và học sinh không mất thời gian ñể tìm, dịch tài liệu, ñọc hiểu bài

tập vì thường bài tập không có lời giải.

III.3.5. Kết hợp việc bồi dưỡng HSG các cấp

Học sinh dự thi HSG cấp tỉnh chỉ bồi dưỡng những bài tập cơ bản, còn HSG

dự thi cấp Quốc gia thì bồi dưỡng bài tập nâng cao, ñiều này sẽ góp phần làm cho

phong trào bồi dưỡng HSG môn Hóa ngày càng phát triển và nâng cao hiệu quả bồi

dưỡng HSG thi cấp Quốc gia.

C. KẾT LUẬN

1. Đề tài ñã tạo một nguồn tư liệu, giúp giáo viên tham khảo ñể tự bồi dưỡng

HSG các cấp.

2. Hệ thống bài tập từ ñơn giản ñến phức tạp ñều có lời giải giúp cho học sinh

tự ôn tập, phát triển khả năng tự học, góp phần nâng cao kết quả trong các kì thi

HSG môn Hóa học./.

39

---------------------------------

II.1.1. Tóm tắt lý thuyết và xây dựng hệ thống bài tập gồm 3 phần



Phần 3: Bài tập tổng hợp


1.1. Khái niệm

- Xicloankan là hiñrocacbon no mạch vòng.

- Xicloankan có một vòng (ñơn vòng) gọi là monoxicloankan.

Xicloankan có nhiều vòng (ña vòng) gọi là polixicloankan.

40

- Monoxicloankan có công thức chung là CnH2n (n ≥ 3).

- Polyxicloankan có công thức chung là CnH2n+2-2k (n ≥ 4, k≥2, k số vòng).

1.2. Danh pháp

1.2.1. Monoxicloankan

1.2.2. Polixicloankan

1.3. Hóa lập thể của hidrocacbon vòng no

1.3.1. Các khái niệm


* Đồng phân quang học* Cấu dạng

- PHẦN 2: BÀI TẬP CƠ BẢN

2.1. Danh pháp




2.2.3. Cấu dạng

Bài 37.

PHẦN 3: BÀI TẬP TỔNG HỢP

II. MÔ TẢ GIẢI PHÁP

II.1. Thuyết minh tính mới

II.1.1. Tóm tắt lý thuyết và xây dựng hệ thống bài tập gồm 3 phần



Phần 3: Bài tập tổng hợp


1.3. Hóa lập thể của hidrocacbon vòng no

1.3.1. Các khái niệm


- Đồng phân hình học hay còn gọi ñồng phân cis-trans là một ñồng phân

không gian ñược sinh ra do sự phân bố khác nhau của các nguyên tử hoặc nhóm

nguyên tử xung quanh một bộ phận “cứng nhắc” như nối ñôi hoặc vòng no.

- Điều kiện ñể có ñồng phân hình học:

+ Điều kiện cần: Phân tử phải có liên kết ñôi (một liên kết ñôi hoặc một số lẻ

liên kết ñôi liên tiếp) hoặc vòng no (thường là vòng nhỏ) trong phân tử. Coi ñó là bộ

41

phận cứng nhắc cản trở sự quay tự do của nguyên tử (hay nhóm nguyên tử) ở bộ

phận ñó.

+ Điều kiện ñủ: Ở mỗi nguyên tử C của liên kết ñôi và ít nhất hai nguyên tử C

của vòng no phải có hai nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác nhau.

- Những dạng có hai nhóm thế ñược phân bố cùng một phía ñối với mặt phẳng

của nối ñôi hoặc vòng no thì gọi là cis, nếu khác phía gọi là trans.

Ví dụ: But-2-en có hai ñồng phân hình học:

hoặc 1,2-dimetylxiclopropan có hai ñồng phân hình học

* Đồng phân quang học

- Đồng phân quang học là những hợp chất có công thức cấu tạo phẳng giống

nhau nhưng khác nhau về cấu trúc không gian do có nguyên tử cacbon bất ñôi.

Cacbon bất ñối là nguyên tử cacbon liên kết với các nhóm thế khác nhau. Ví dụ:

Glixeraldehit có hai ñồng phân quang học

CHO

CH2OH

OHH

CHO

HOH

CH2OH

CHO

CH2OH

HOH

CHO

HHO

CH2OH

R-glixerandehit S-glixerandehit * Cấu dạng

- Cấu dạng là những dạng cấu trúc không gian khác nhau sinh ra do sự quay

xung quanh liên kết ñơn hoặc xoay chuyển các nguyên tử trong vòng (flipping of

rings).

- Cấu dạng có năng lượng thấp nhất là dạng xen kẻ, cấu dạng có năng lượng

cao nhất gọi là cấu dạng che khuất.

- Thuật ngữ dùng ñể chỉ cấu dạng có năng lượng khác nhau gọi là ñồng phân

cấu dạng (comforomer). Khi tăng nhiệt ñộ, cấu dạng che khuất tăng theo. Ví dụ: với

xiclohexan có các cấu dạng sau:

42

Theo giản ñồ năng lượng trên, ta thấy cấu dạng ghế bền hơn cấu dạng thuyền,

vì nó có thế năng thấp nhất. Nguyên nhân dẫn ñến sự khác nhau về ñộ bền giữa hai

dạng ghế và thuyền là lực ñẩy tương tác giữa các nguyên tử hiñro của vòng. Ở dạng

ghế tất cả ñều ñược phân bố theo hình thể xen kẽ. Trong khi ñó ở dạng thuyền chỉ

có 4 hệ thống (C1-C2, C3-C4, C4-C5 và C6-C1) là phân bố xen kẽ, còn hai hệ thống

còn lại C2-C3 và C5-C6) thì phân bố che khuất. Hơn nữa nguyên tử H ở C1 và C4 chỉ

cách nhau 1,84 0

A nên nó có một lực ñẩy khoảng 3 kcal/mol. Tổng cộng thế năng

của dạng thuyền lớn hơn dạng ghế 6,8 kcal/mol.

Công thức Newman dạng ghế Công thức Newman dạng thuyền

Trong xiclohexan, sáu nguyên tử cacbon ở dạng ghế ñược phân bố trên hai mặt

phẳng song song. Mặt phẳng thứ nhất chứa C1, C3 và C5; mặt phẳng thứ hai chứa

C2, C4 và C6. Trục ñối xứng bậc ba của phân tử thẳng góc với hai mặt phẳng. 12 liên

kết C-H ñược chia làm hai nhóm: nhóm thứ nhất gồm 6 nguyên tử H song song với

trục ñối xứng bậc ba (3 liên kết hướng lên và 3 liên kết hướng xuống). Ta gọi ñó là

liên kết trục, ký hiệu là a (axial). Nhóm thứ hai gồm 6 liên kết còn lại, chúng hướng

ra ngoài biên phân tử (tạo với trục ñối xứng một góc 1090 ñược gọi là liên kết biên,

kí hiệu là e (equatorial).

43

Kết quả khảo sát lý thuyết cũng như thực nghiệm e-metylxiclohexan bền hơn

a-metylxiclohexan. Ở nhiệt ñộ thường e-metylxiclohexan chiếm 95% còn a-

metylxiclohexan chiếm 5%.

a-metylxiclohexan kém bền vì có ñến hai tương tác syn, trong kho ñó e-

metylxiclohexan không có tương tác syn nào cả.

e-metylxiclohexan a-metylxiclohexan

PHẦN 2: BÀI TẬP CƠ BẢN

2.1. Danh pháp


�

(a) Xiclopropan (b) Xiclobutan

(c) Xiclopentan (d) Xiclohexen


�

(a) metylxiclopropan (b) metylxiclobutan

(c) metylxiclopentan (d) metylxiclohexan


�




44

�




�

(a) 1-etyl-2-metylxiclopropan (b) 1-etyl-2-metylxiclobutan

(c) 1-etyl-3-metylxiclopentan (d) 1-etyl-4-metylxiclohexan


�

(a) 2-etyl-1,1-dimetylxiclopropan (b) 2-etyl-1,3-dimetylxiclobutan

(c) 4-etyl-1,2-metylxiclopentan (d) 4-etyl-1,1-dimetylxiclohexan

Bài 16. Gọi tên các hợp chất có công thức cấu tạo sau ñây: CH3

CH3

H3C CH3

(a)(b)

(c) (d) (e)

�

45

CH3

CH3

H3C CH3

(a)(b)

(c) (d) (e)

1 2

3

4

5

67

8

9 10

2,6-dimetylspiro[4.5]decan

1,4-dimetylspiro[2.2]pentan

spiro[4.4]nonan bixiclo[3.2.1]octan2,3-dimetyl-9-isopropylbixiclo[5.3.0]decan

1234

56

78

9

10

Bài 17. X là một monoxicloankan, tỉ khối của X so với không khí bằng 1,93.

(a) Xác ñịnh công thức thức phân tử, viết các công thức cấu tạo, ñọc tên.

� Đặt X: CnH2n

Theo ñề MX = 1,93×29 = 56

hay 14n = 56 ⇒ n = 4


Các công thức cấu tạo của X

Bài 18. Y là một monoxicloankan, tỉ khối của Y so với không khí bằng 2,41.

(a) Xác ñịnh công thức thức phân tử, viết các công thức cấu tạo, ñọc tên.

� Đặt Y: CnH2n

Theo ñề MY = 2,41×29 = 70

hay 14n = 70 ⇒ n = 5

Công thức phân tử của Y là C5H8

Các công thức cấu tạo của Y


46

�

(a) 3-isopropyl-1,1-dimetylxiclohexan

(b) 1-brom-2-cloxiclohexan

(c) 1-xiclopropyl-2-metylxiclopentan


�

(a) 1,3-dibrom-2-cloxiclohexan

(b) 2,6-dibromspiro[3.3]heptan

(c) 1-metyl-2-methylenxiclopropan


(a) Xiclopentan (b) Xiclohexan

(c) Xicloheptan (d) Xiclooctan

�


(a) etylxiclopentan (b) isopropylxiclohexan

(c) metylxicloheptan (d) propylxiclooctan

�



�

47



�


(a) bixiclo[3,1,0]hexan (b) bixiclo[4,3,0]nonan

(c) bixiclo[1,1,0]butan (d) bixiclo[4,4,0]hexan

�


(a) 2-metylbixiclo[3.1.0]hexan (b) 3,8-dimetylbixiclo[4.2.0]octan

(c) 2-metylbixiclo[1.1.0]butan (d) 2-metylbixiclo[2.2.0]hexan

�




�

48




�


(a) 1-metylspiro[2.2]pentan (b) 2-metylspiro[3.3]heptan

(c) 1-metylspiro[3.4]octan (d) 2,6-dimetylspiro[4.5]decan

�


(a) bixiclo[1.1.1]pentan (b) bixiclo[2.1.1]hexan

(c) bixiclo[2.2.2]octan (d) bixiclo[3.2.1]octan

�


(a) 2,2-dimetylbixiclo[1.1.1]pentan

49

(b) 5-methylbixiclo[2.1.1]hexan

(c) 2-metylbixiclo[2.2.2]octan


�

Bài 23. Hãy gọi tên cho các hợp chất sau

(a) (b)

(c) (d)

�

(a) (b)

(c) (d)

xiclopropylxiclopentan xiclobutylxiclobutan

1-xiclopentyl-4-metylcyclohexan (3-metylcyclopentyl)xiclohexan Bài 24. Hãy gọi tên các chất sau

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

50

�

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f )

bixiclo[1.1.1]pentan bixiclo[2.1.1]hexan

bixiclo[2.2.1]heptan bixiclo[2.2.2]octan

bixiclo[3.1.1]heptan bixiclo[4.1.1]octan Bài 25. Gọi tên các hợp chất sau:

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

�

(c) (d)

spiro[2.4]heptan spiro[3.4]octan

(e) (f )

spiro[4.5]decan spiro[2.5]octan Bài 26. Cho biết tên của các chất cho dưới ñây:

�

(a) bixiclo[3.1.0]hexan (b) bixiclo[3.3.1]nonan

51

(c) bixiclo[2.2.2]octan (d) bixiclo[3.1.1]heptan

Bài 27. Cho biết công thức cấu tạo của các chất có tên sau

(g) spiro[2,3]hexan

(h) 1-metylspiro[2.3]hexan

(i) spiro[3.4]octan

(j) 5-etylspiro[3.4]octan

(k) spiro[4.5]decan

(l) 8-ipropylspiro[4.5]decan

�

(g) spiro[2,3]hexan

(h) 1-metylspiro[2.3]hexan

(i) spiro[3.4]octan

(j) 5-etylspiro[3.4]octan

(k) spiro[4.5]decan

52

(l) 8-ipropylspiro[4.5]decan

Bài 28. Vẽ công thức cấu tạo của các hiñrocacbon hai vòng no sau

(e) Bixiclo[2.2.1]heptan

(f) Bixiclo[5.2.0]nonan

(g) Bixiclo[3.1.1]heptan

(h) Bixiclo[3.3.0]octan

�

Bài 29. Cho biết công thức cấu tạo của các chất có công thức sau

(e) bixiclobutan

(f) 2-metylbixiclobutan

(g) bixiclo[3.2.1]octan

(h) 8-metylbixiclo[3.2.1]octan

�

(e) bixiclobutan

(f) 2-metylbixiclobutan

53

(g) bixiclo[3.2.1]octan

(h) 8-metylbixiclo[3.2.1]octan



Bài 30. Trong số các ñồng phân cấu tạo của xicloankan có công thức phân tử C5H10,

có một chất xuất hiện ñồng phân hình học, biểu diễn cấu trúc của hai ñồng phân

hình học ñó. Đọc tên

�

Bài 31. Biểu diễn các ñồng phân hình học của xicloankan có công thức phân tử

C6H12. Đọc tên

�

54

Bài 32. Xác ñịnh cấu trúc của các chất có tên sau

(a) cis-1,2-dimetylxiclohexan

(b) trans-1,2-dimetylxiclohexan

(c) cis-1,4-dimetylxiclohexan

(d) trans-1,4-dimetylxiclohexan

�


Bài 33. Xác ñịnh cấu hình R, S của các chất sau:

�

Bài 34. Khi cho 1,2-dimetylxiclohexan tác dụng với Br2 (1:1) ñun nóng ñược hỗn

hợp raxemic. Biểu diễn hai ñồng phân quang học ñó.

�

Bài 35. Cho biết sản phẩm khi cho xiclohexen vào dung dịch KMnO4 loãng.

�

55

Bài 36. Cho biết sản phẩm khi cho xiclohexen tác dụng với RCOOOH, sau ñó thủy

phân.

�

2.2.3. Cấu dạng

Bài 37. Xét cấu dạng sau:

1

234

56

(a) Nhóm metyl gắn phía dưới C-6 là liên kết trục (axial) hay liên kết biên

(equatorial)?

(b) So sánh ñộ bền khi nhóm metyl gắn phía dưới C-1 và C-4.

(c) Khi nhóm metyl gắn vào C3 thì tạo ra cấu dạng bền, vậy nó gắn vào dưới hay

trên?

�

(d) Nhóm CH3 là liên kết trục (a)

CH3

6

(e) C-1 kém bền hơn C-4, vì liên kết trục kém bền hơn liên kết biên (e).

56

CH3

1

H3C

4

(f) Nhóm CH3 gắn vào C-3 tạo ra cấu dạng bền thì phải là liên kết biên, tương ứng

với vị trí này là gắn vào phía dưới.

H3C

H

Bài 38. So sánh tính bền của ñồng phân lập thể 1,3,5-trimetylxiclohexan.

H

CH3

H CH3

H

H3C

H

CH3

H

CH3

HH3C

cis-1,3,5-trimetylxiclohexan

H

CH3

H3C H

H

H3C

CH3

CH3

H

CH3

HH

trans-1,3,5-trimetylxiclohexan � Tất cả nhóm CH3 ở biên trong cis-1,3,5-trimetylxiclohexan nên nó bền hơn

trans-1,3,5-trimetylxiclohexan có chứa một nhóm CH3 ở trục.

Bài 39. Viết cấu trúc phân tử có cấu dạng bền nhất cho mỗi hợp chất sau:

(a) trans-1-tert-butyl-3-metylxiclohexan.

(b) cis-1-tert-butyl-3-metylxiclohexan

(c) trans-1-tert-butyl-4-metylxiclohexan.

(d) cis-1-tert-butyl-4-metylxiclohexan

� Để có ñồng phân cấu dạng bền nhất thì nhóm lớn nằm ở biên

H3C

HH

C(CH3)3


H

C(CH3)3

trans-1-tert-butyl-4-metylxiclohexan

H3C

H

H

C(CH3)3


H

CH3

Bài 40. Nhiệt ñốt cháy của của xicloankan như sau:

57


∆Hc

(kJ/mol)

-2090 -2718 -3288 -3918 -

4632

-

53064

(a) Tính ∆Hc cho mỗi nhóm CH2 trong các xicloankan ñã cho.

(b) Tính sức căng góc của các xicloankan ñã cho. Biết rằng xiclokankan tượng

trưng co hệ không có có sức căng góc.

(c) Phân loại xicloankan bằng số nguyên tử cacbon trên vòng và sức căng góc.

� (a), (b)


∆Hc (kJ/mol) -2090 -2718 -3288 -3918 -4632 -53064

∆Hc (CH2) (kJ/mol) -697 -680 -658 -653 -662 -663

-3×653 -4×680 -3×658 -6×653 -7×662 -8×663

Sức căng góc

(kJ/mol)

131 106 23 0 61 80

(c) Vòng nhỏ (C3-C4) có sức căng lớn, Vòng thông thường (C5-C6), có sức căng nhỏ

hoặc bằng không. Vòng trung bình (C7-C12) có sức căng nhỏ. Vòng lớn (>12) sức

căng tự do.

Bài 41. Sức căng Baeyer là gì?

� Xuất phát từ hai tiên ñề là các vòng no có cấu trúc phẳng và góc bình thường của

hiñrocacbon no là 109028’, năm 1885, Baeyer cho rằng sự kéo nhỏ hay trương rộng

các góc của vòng no ñều dẫn ñến một sức căng làm cho tính bền của vòng giảm ñi.

Người ta gọi ñó là sức căng Baeyer. Sức căng càng lớn, vòng tương ứng càng ít bền.

Độ mạnh của sức căng ñược ñánh giá bằng θ. θ ñược tính theo công thức

( )

×−−=θ

n

1802n'28109

2

1 0 ví dụ:

n 3 4 5 6 7 8 9

θ 24044’ 9044’ 0044’ -5044’ 9033’ 12046’ -15006’

Bài 42. Vì sao nói liên kết C-C trong xilopropan ñược gọi là “liên kết quả chuối”?

� Xiclopropan là hợp chất vòng no duy nhất có cấu tạo phẳng. Theo quan niệm

hiện ñại, phần xen phủ cực ñại của các ñám mây electron không nằm trên ñường

thẳng nối liền hai nguyên tử cacbon mà có sự uốn cong. Sự uốn cong này làm cho

phần xen phủ ñám mây electron có giảm ñi, nhưng sắp xếp như thế có lợi về mặt

năng lượng. Các liên kết C-C này ñược gọi là “liên kết quả chuối”, nó mang tính

chất trung gian giữa liên kết σ và π bình thường. Do sự uốn cong như vậy, thực tế

góc liên kết của vòng chỉ bằng 1060 chứ không phải 109028’ và lớn hơn nhiều so

58

với góc cấu tạo phẳng của tam giác ñều (600). Xiclopropan rất dễ bị mở vòng dưới

tác dụng của hiñrohalogenua, Br2 và bị hiñro hoá có chất xúc tác.

Bài 43. Thế nào là lực ñẩy Pitze?

� Thực tế, các vòng no (trừ xiclopropan) không phải là những vòng phẳng. Trong

một vòng ngoài sức căng góc Baeyer có có một lực ñẩy nữa ñó là lực ñẩy giữa các

nguyên tử hiñro ở trạng thái che khuất một phần hay toàn phần gây nên, do ñó một

vài nguyên tử cacbon của vòng bị lệch ra khỏi mặt phẳng vòng. Lực ñẩy ñó gọi là

lực ñẩy Pitze.

Bài 44. Nguyên nhân nào ñể xiclobutan tồn tại ở dạng không phẳng?

� Theo quan niệm hiện nay, xiclobutan có cấu tạo không phẳng góc gấp có giá trị

khoảng 20-250. Tính không phẳng của xiclobutan ñược chứng tỏ từ các dữ kiện thực

nghiệm của giản ñồ Rơnghen, giản ñồ electron, momen lưỡng cực, phổ cộng hưởng

từ hạt nhân và một số phương pháp khác. Nguyên nhân chủ yếu ñể xiclobutan tồn

tại dạng không phẳng là ñể giảm sức căng Pitz.

Bài 45. Xiclopentan tồn tại hai cấu dạng không phẳng: dạng “phong bì” và dạng

“nửa ghế”. Hãy vẽ hai cấu dạng này và cho biết dạng nào có tâm ñối xứng, dạng

nào có trục ñối xứng.

� Nếu giả sử phân tử xiclopentan nằm trên một mặt phẳng thì góc lệch 0044, do ñó

coi như không có sức căng Baeyer. Nhưng ở ñây 5 liên kết C-C ở dạng che khuất

nên lại xuất hiện sức căng Pitz. Thực tế xiclopentan tồn tại hai cấu dạng không

phẳng là cấu dạng phong bì có mặt phẳng ñối xứng nên còn gọi là cấu dạng Cs -

(hình trái). Cấu dạng nửa ghế có trục ñối xứng bậc hai nên còn gọi là cấu dạng C2

(hình phải)

59

Lưu ý: Khi thực hiện phép quay phân tử xung quanh trục ñối xứng Cn một góc

n

2π=ϕ sao cho phân tử trùng với chính nó. Trục quay Cn gọi là trục ñối xứng cấp n.

Bài 46. Biểu diễn hai ñồng phân hình học của decaclin

hay

hay

Bài 47. Đọc tên các chất sau:

(a) (b) (c) (d)

�

Bài 48. Xicloankan nào có ñồng phân cis – trans? Vẽ cả hai ñồng phân ñó.

(d) 1,3-dimetylxiclopantan

(e) Etylxiclopantan

60

(f) 1-etyl-2-metylxiclobutan

�

(d) 1,3-dimetylxiclopantan. Có ñồng phân cis – trans

(e) Etylxiclopantan. Không có ñồng phân cis-trans.

C2H5 C2H5

Hai chất trên là một.

(f) 1-etyl-2-metylxiclobutan: Có ñồng phân cis-trans

Bài 49. Viết các ñồng phân lập thể của 1 – metyl – 2,3 – dicloxiclopropan. (trích ñề

thi olympic sinh viên toàn quốc 2005)

� Các ñồng phân lập thể của 1- metyl – 2,3 – dicloxiclopropan có 4 ñồng phân.

Nếu hai nguyên tử clo ở vị trí trans thì có hai ñối quang, còn nếu hai nguyên tử clo

ở vị trí cis thì tuỳ theo vị trí của nhóm CH3- mà chỉ có thêm hai ñồng phân (các

ñồng phân này có ảnh qua gương phẳng trùng với chúng, meso):

61

PHẦN 3: BÀI TẬP TỔNG HỢP

Bài 50. Hai xicloankan M và N ñều có tỉ khối hơi so với metan bằng 5,25. Khi

monoclo hoá (có chiếu sáng) thì M cho 4 hợp chất, N chỉ cho một hợp chất duy

nhất.

a. Hãy xác ñịnh công thức cấu tạo của M và N . b. Gọi tên các sản phẩm tạo thành theo danh pháp IUPAC .

c. Cho biết cấu dạng bền nhất của hợp chất tạo thành từ N, giải thích.

(Trích ñề thi HSG quốc gia năm 2000)

�a. n=6

CTPT của M (N ): C6H12.

Theo các dữ kiện ñầu bài, M và N có các CTCT:

M : CH3 N :

CH2 Cl CH3

Cl

CH3

Cl

CH3

Cl

Cl

A B CD E

b. A : 1-Clo-1-metylxiclopentan

B: (Clometyl)xiclopentan D: 1-Clo-3-metylxiclopentan

C : 1-Clo-2-metylxiclopentan E: Cloxiclohexan

c. Cấu dạng bền nhất của N :

Cl

Vì : Dạng ghế bền nhất. Nhóm thế ở vị trí e bền hơn ở vị trí a .

Bài 51. Ứng với công thức C3H4Cl2 có bao nhiêu ñồng phân là ñicloxiclopropan?

Viết công thức các ñồng phân ñó. Cho biết ñồng phân nào có tính quang hoạt?

�. Các ñồng phân là dicloxiclopropan

62

Cl Cl

Cl

Cl Cl

Cl

Cl

Cl

(I) (II) (III ) (IV )

Trong các ñồng phân trên, ñồng phân (I) không có C* nên không có tính quang

hoạt. Đồng phân (II) là meso vì có mặt phẳng ñối xứng. Đồng phân (III) và (IV) có

tính quang hoạt.

Bài 52. Vẽ cấu trúc của (1R)(3S)-xiclohexan-1,3-ñiol và cho biết cấu dạng bền của

hợp chất này?

�. Cấu trúc của phân tử (1R)(3S)-xiclohexan-1,3-ñiol là

OH

OH

H

H Cấu dạng bền của phân tử: dạng ghế với cả hai nhóm OH ñều ở vị trí a ñể hai nhóm

OH có thể tạo liên kết hidro nội phân tử. Còn nếu ở vị trí e sẽ không tạo ñược liên

kết hidro nên kém bền hơn

HO

H H

OH

OH

O

H

H

H

Câu 3 (b)

- Cấu dạng bền khi nhóm isopropyl ở vị trí biên.

- Khi cả hai nhóm metyl ñều ở vị trí biên:

Câu 3 (c)

63

Câu 4

Đặt CxHy là công thức phân tử của X

8:5765,11:353,71

765,11:

12

235,88y:x ===

X có dạng C5nH8n. X có ñộ bất bão hòa 1n2

n82n10+=

−+=∆

Do có 3 vòng nên n + 1 = 3, suy ra n = 2 , công thức phân tử của A là C10H16

X có 3 vòng 6C nên công thức cấu tạo của nó là:

hay

- Chọn nội dung bồi dưỡng

Tùy vào khả năng của học sinh ta chọn nội dung bồi dưỡng cho phù hợp, có

thể triển khai cả hệ thống bài tập từ cơ bản ñến nâng cao hay chỉ triển khai một

phần bài tập nâng cao.

- Định hướng và phát triển khả năng tự học cho học sinh

Để có kết quả cao trong bồi dưỡng HSG, giáo viên phải ñịnh hướng và phát

triển khả năng tự học của học sinh. Để làm tốt ñiều này, chúng tôi phải cụ thể hóa

bài tập, bài tập có lời giải ñể học sinh tự ñọc, tự kiểm tra bài giải của mình …

II.1.3. Nâng cao năng lực bồi dưỡng HSG cho ñội ngũ giáo viên

- Thông qua việc xây dựng và dạy chuyên ñề chuyên sâu trong việc bồi dưỡng

HSG môn Hóa học thì năng lực của GV cũng dần phát triển

- Giáo viên tự ñảm trách nội dung bồi dưỡng: “Hệ thống bài tập Danh pháp và

Hóa lập thể của hidrocacbon vòng no”, giảm dần thời lượng mời các Giáo sư, Tiến

sĩ thính giảng.

II.2. Khả năng áp dụng của giải pháp

- Áp dụng trong phạm vi dạy ñội tuyển HSG dự thi cấp Quốc gia.

- Áp dụng rộng rãi trong phạm vi bồi dưỡng HSG dự thi cấp tỉnh, môn Hóa

học.

Cơ sở khoa học:

+ Trong chương trình Hóa Hữu cơ có lớp 11, 12 THPT có nội dung Danh pháp

và Hóa lập thể của một số xicloankan, tuy nhiên phần bài tập ñể học sinh vận dụng

và rèn luyện thì gần như không có.

+ Trong một số ñề thi HSG cấp tỉnh môn Hóa THPT có bài tập ở nội dung này

64

II.3. Lợi ích kinh tế, xã hội

III.3.1. Góp phần vào thành tích HSG Quốc gia, môn Hóa học a. Về số thí sinh dự thi

Bình Định ñược Bộ GD&ĐT cho 8 thí sinh dự thi môn Hóa (thông thường 6

học sinh/1môn/1 tỉnh, thành phố)

b. Thành tích môn Hóa trong các năm gần ñây

HSG Quốc Gia môn Hóa của Bình Định xếp cao nhất khu vực thi ñua vùng IV

do Bộ GD&ĐT quy ñịnh:

Năm học Số giải

1011-2012 5

2012-2013 7

III.3.2. Góp phần phát triển năng lực bồi dưỡng HSG cho Giáo viên Nghiên

cứu hệ thống bài tập, giảng dạy các chuyên ñề chuyên sâu thì năng lực của GV cũng

phát triển. Giáo viên dần tự bồi dưỡng nội dung này cũng như các nội dung khác

thay vì trước ñây phải mời thêm Giáo sư, Tiến sĩ thính giảng.

III.3.3. Nâng cao năng lực tự học của học sinh giỏi các cấp

Qua hệ thống bài tập cơ bản, nâng cao, có lời giải giúp học sinh tự học có hiệu

quả.

III.3.4. Tiết kiệm thời gian cho Giáo viên và học sinh

Giáo viên cũng như học sinh không mất thời gian ñể tìm, dịch tài liệu, ñọc

hiểu bài tập vì thường bài tập không có lời giải.

III.3.5. Kết hợp việc bồi dưỡng HSG các cấp

Đối với học sinh dự thi HSG cấp tỉnh chỉ bồi dưỡng những bài tập cơ bản và

trọng tâm, HSG dự thi cấp Quốc gia thì các bài tập nâng cao, mở rộng. Điều này sẽ

góp phần làm cho phong trào bồi dưỡng HSG môn Hóa tỉnh nhà ngày càng phát

triển và nâng cao hiệu quả bồi dưỡng HSG thi cấp Quốc gia.

C. KẾT LUẬN

1. Đề tài ñã tạo một nguồn tư liệu, giúp giáo viên tham khảo ñể tự bồi dưỡng

HSG các cấp

2. Hệ thống bài tập từ ñơn giản ñến phức tạp ñều có lời giải giúp cho học sinh

tự ôn tập, phát triển khả năng tự học, góp phần nâng cao kết quả trong các kì thi

HSG môn Hóa./.

65

I. DANH PHÁP HIDROCACBON VÒNG NO

I.1. Monoxicloankan

I.1.1. Nguyên tắc ñọc tên

I.1.2. Bài tập cơ bản

Dạng: Từ CTCT gọi tên

Bài 1: ......

Bài 2 : .........

Dạng: Từ Tên gọi, xác ñịnh cấu tạo

I.1.3. Bài tập nâng cao

Bài 4: .....

66

Bài 4: .......

I.2. Polixicloankan

II.2.1. Nguyên tắc ñọc tên

II.2.2. Bài tập cơ bản

Dạng: Từ CTCT gọi tên

Bài 1: ......

Bài 2 : .........

Dạng: Từ Tên gọi, xác ñịnh cấu tạo

Bài 1

Bài 2

CẤU TRÚC

Tên: “Xây dựng hệ thống bài tập Danh pháp và Hóa lập thể của hidrocacbon vòng

no dùng bồi dưỡng ñội tuyển thi học sinh giỏi Quốc gia”.

I. Danh pháp hidrocacbon vòng noư

1. Monoxicloankan

1.1. Nguyên tắc ñọc tên

1. 2. Bài tập cơ bản

- Từ công thức, gọi tên

- Từ tên gọi, xác ñịnh công thức

1.3. Bài tập nâng cao có lời giải và không lời giải

2. Polixicloankan


2. 2. Bài tập cơ bản có lời giải




II. Hóa lập thể của hiñrôcacbon vòng no

1. Khái niệm, cis,trans, ...

2. Hóa lập thể của monoxicloankan

2.1 Bài tập có lời giải

- Từ cấu trúc, xác ñịnh danh pháp cis,trans, R, S

- Từ danh pháp cis, trans, R, S xác ñịnh cấu trúc

67

- Viết các ñồng phân lập thể của một chất ñã cho CTCT

- Biểu diễn công thức phối cảnh, Niumen

- Xác ñịnh cấu trúc lập thể bền


3. Hóa lập thể của polixicloankan



- Từ danh pháp cis,trans, R, S xác ñịnh cấu trúc



III. Bài tập tổng hợp

Bài tập cơ bản có lời giải

Bài tập nâng cao có lời giải và không lời giải

IV. Đề kiểm tra

68

CẤU TRÚC

Tên: “Xây dựng hệ thống bài tập Danh pháp và Hóa lập thể của hidrocacbon vòng

no dùng bồi dưỡng ñội tuyển thi học sinh giỏi Quốc gia”.

I. Danh pháp hidrocacbon vòng noư

1. Monoxicloankan


1. 2. Bài tập cơ bản




2. Polixicloankan


2. 2. Bài tập cơ bản có lời giải




II. Hóa lập thể của hiñrôcacbon vòng no

1. Khái niệm, cis,trans, ...

2. Hóa lập thể của monoxicloankan



- Từ danh pháp cis, trans, R, S xác ñịnh cấu trúc


- Biểu diễn công thức phối cảnh, Niumen

- Xác ñịnh cấu trúc lập thể bền


3. Hóa lập thể của polixicloankan



- Từ danh pháp cis,trans, R, S xác ñịnh cấu trúc



III. Bài tập tổng hợp

Bài tập cơ bản có lời giải

Bài tập nâng cao có lời giải và không lời giải

69

IV. Đề kiểm tra

Education

Danh phap hoa lap the hidrocacbon vong no