-1- A GIỚI THIỆU KHOÁ LUẬN Lý chọn đề tài Trong chương trình hóa học hữu bậc phổ thơng thường trình bày chất đầu chất cuối hệ mà khơng cho biết q trình hóa học thực nào, tiến trình phản ứng diễn biến tức không nêu lên chế phản ứng Mặt khác, chế phản ứng chất, cốt lõi phản ứng hữu Có thể hiểu: “ Cơ chế phản ứng tập hợp cách đầy đủ giai đoạn mà phản ứng trải qua trình biến đổi từ chất đến sản phẩm tạo thành ” Vì hiểu chế phản ứng học sinh hiểu đường chi tiết mà phản ứng qua để tạo sản phẩm Từ em dễ dàng viết xác sản phẩm phản ứng Tuy nhiên bậc phổ thông không đề cập tới chế phản ứng hữu có dừng lại vài thuật ngữ Vì học sinh phổ thông không học chế em phải viết sản phẩm phản ứng hữu cơ, lẽ học hóa học hữu trở thành vấn đề khó khăn với học sinh Cịn giáo viên phổ thơng, học bậc đạị học mơ hồ Vì giáo viên đưa thêm chế phản ứng vào giảng Ngồi ra, với mong muốn góp phần xây dựng nguồn tài liệu tham khảo cho giáo viên phổ thông học sinh đặc biệt học sinh giỏi học sinh thi giải Olympic chế vấn đề cần thiết, đồng thời nguồn tài liệu tham khảo cho thân bạn sinh viên nghành sư phạm hóa để phục vụ cho công việc giảng dạy sau Xuất phát từ lý chọn đề tài nghiên cứu : “ CƠ CHẾ PHẢN ỨNG HỮU CƠ TRONG CHƯƠNG TRÌNH HĨA HỌC PHỔ THƠNG NÂNG CAO ” -2- Mục đích nghiên cứu Dựa tảng lý thuyết chế phản ứng hữu cơ, yêu cầu kiến thức kỹ học sinh chương trình hóa học lớp 11 lớp 12 nâng cao; lý thuyết phản ứng hữu để xây dựng nên hệ thống lý thuyết tập liên quan dến phần chế phản ứng hữu chương trình hóa học phổ thơng nâng cao Tình hình nghiên cứu Đã có nhiều viết cơng trình nghiên cứu chế phản ứng hữu Tuy nhiên đề tài thường hướng đến nghiên cứu cho giáo viên sinh viên chun ngành bậc đại học cịn đề tài nghiên cứu chế phản ứng hữu chương trình hóa học phổ thơng Đối tượng nghiên cứu khách thể nghiên cứu 4.1 Đối tượng nghiên cứu: Các phản ứng hữu chương trình hóa học lớp 11 lớp 12 nâng cao bậc THPT 4.2 Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học trường phổ thông Nhiệm vụ nghiên cứu  Nghiên cứu sở lý thuyết chế phản ứng hữu  Nghiên cứu nội dung chương trình hóa học lớp 11 lớp 12 nâng cao  Nghiên cứu phần mềm tin học phục vụ cho việc mô tả chế phản ứng  Nghiên cứu xây dựng tập cách giải tập phần chế phản ứng hữu chương trình hóa học lớp 11 lớp 12 nâng cao  Tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu việc đưa chế phản ứng hữu vào giảng dạy hóa học trường THPT  Tổng kết đề tài đưa đề xuất Phạm vi nghiên cứu  Cơ chế phản ứng hữu chương trình hóa học lớp 11 lớp 12 nâng cao • Các tập đề thi học sinh giỏi hoá học, học sinh giỏi Olympic -3- Bố cục khố luận • Mục lục • Danh mục chữ viết tắt • Mở đầu • Phần : Tổng quan sở lý luận lý thuyết • Chương : Một số khái niệm phản ứng hữu • Chương : Phản ứng ankan • Chương : Phản ứng hiđrocacbon thơm – aren • Chương : Phản ứng hiđrocacbon khơng no • Chương : Phản ứng dẫn xuất halogen – ancol – phenol • Chương : Phản ứng hợp chất cacbonyl • Chương : Phản ứng hợp chất chứa nitơ • Phần : Bài Tập • Phần : Hướng dẫn giải • Phần : Thực nghiệm sư phạm • Phần : Kết luận đề xuất B NỘI DUNG KHỐ LUẬN Dàn ý khố luận Phần : Tổng quan sở lý luận lý thuyết Chương : Một số khái niệm phản ứng hữu 1.1.Phân loại phản ứng hữu 1.1.1 Phân loại theo đặc điểm biến đổi liên kết 1.1.2 Phân loại theo đặc điểm tác nhân phản ứng 1.1.3 Phân loại theo hướng phản ứng 1.1.4 Phân loại theo số lượng tiểu phân tham gia vào trình định vận tốc phản ứng 1.2 Các kiểu phân cắt liên kết cộng hóa trị 1.2.1 Định nghĩa liên kết cộng hóa trị 1.2.3 Các kiểu phân cắt liên kết cộng hóa trị -4- 1.3 Tác nhân nucleophin tác nhân electronphin phản ứng 1.3.1 Tác nhân nucleophin phản ứng 1.3.2 Tác nhân electronphin phản ứng 1.4 Cơ chế phản ứng 1.4.1 Phản ứng 1.4.2 Phản ứng cộng 1.4.3 Phản ứng tách Chương : Phản ứng ankan 2.1 Cơ chế phản ứng halogen hóa ankan SR 2.1.1 Phản ứng halogen hóa ankan 2.2.2 Nitro hố sunfo hoá ankan 2.2 Khả phản ứng tương đối hướng phản ứng nucleophin Chương : Phản ứng hidrocacbon thơm – aren 3.1 Định nghĩa 3.2 Đặc điểm chế SE2 hidrocacbon thơm 3.3 Cơ chế số phản ứng SE2 3.3.1 Phản ứng nitro hóa 3.3.2 Phản ứng halogen hóa 3.3.3 Phản ứng ankyl hóa 3.3.4 Phản ứng sunfo hóa 3.4 Quy luật electronphin vào nhân thơm Chương : Phản ứng hiđrocacbon không no 4.1 Định nghĩa 4.2 Cơ chế cộng electronphin 4.3 Một số phản ứng cộng AE anken 4.3.1 Phản ứng cộng halogen 4.3.2 Phản ứng cộng hidro halogenua -5- 4.3.3 Phản ứng cộng nước vào anken 4.3 Khả phản ứng hướng cộng electronphin 4.3.1.Khả phản ứng cộng electronphin 4.3.2.Hướng cộng electronphin Chương : Phản ứng halogen, ancol, phenol 5.1 Định nghĩa 5.2 Cơ chế phản ứng nucleophin dẫn xuất halogen, ancol, phenol 5.2.1 Phản ứng nucleophin lưỡng phân tử SN2 5.2.1 Phản ứng nucleophin lưỡng phân tử SN1 5.2.3 Những phản ứng cụ thể 5.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới phản ứng nucleophin SN1 SN2 5.4 Phản ứng tách tạo liên kết không no C=C 5.4.1 Cơ chế phản ứng tách đơn phân tử E1 5.4.2 Cơ chế phản ứng tách đơn phân tử E2 5.5 Hướng phản ứng tách 5.6 Quan hệ phản ứng tách nucleophin 5.6.1 Cấu trúc gốc hiđrocacbon R 5.6.2 Tác nhân phản ứng Y(-) 5.6.3 Dung môi 5.6.4 Nhiệt độ Chương : Phản ứng hợp chất cacbonyl 6.1 Định nghĩa 6.2 Cấu tạo nhóm cacbonyl 6.3 Phản ứng cộng nucleophin vào nhóm C=O anđehit xeton 6.3.1 Cơ chế tổng quát 6.3.2 Các phản ứng cụ thể -6- 6.4 Phản ứng nucleophin axit cacboxylic dẫn xuất chúng 6.4.1 Định nghĩa 6.4.2 Cấu tạo nhóm cacboxyl 6.4.3 Phản ứng nucleophin axit cacboxylic dẫn xuất Chương : Phản ứng hợp chất chứa nitơ 7.1 Định nghĩa 7.2 Cấu tạo nhóm Amino 7.3 Các phản ứng Amin 7.3.1 Phản ứng với anđehit xeton 7.3.2 Phản ứng với dẫn xuất axit 7.3.3 Phản ứng với axit nitrơ ( HNO2 ) 7.3.4 Phản ứng ankyl hóa 7.3.5 Phản ứng sunfonyl hóa 7.3.6 Phản ứng halogen hóa 7.3.7 Phản ứng vào nhân thơm amin thơm 7.4 Các phản ứng amino axit 7.4.1 Định nghĩa 7.4.2 Các phản ứng amino axit Phần : Bài tập Phần : hướng dẫn giải Phần : Thực nghiệm sư phạm Phần : Kết luận đề xuất Một số nội dung Phần : Tổng quan sở lý luận lý thuyết • Chương : Một số khái niệm phản ứng hữu -7- Cơ chế phản ứng 1.4.1 Phản ứng 1.4.1.1 Phản ứng electronphin SR Phản ứng theo chế gốc phản ứng dây chuyền có ba giai đoạn: - Giai đoạn khơi mào - Giai đoạn phát triển mạch tạo sản phẩm - Giai đoạn tắt mạch kết thúc phản ứng Thí dụ: Phản ứng clo hóa ankan xảy sau: +Giai đoạn khơi mào: Cl2 Nhiệt ánh sáng (hv) 2Cl +Giai đoạn phát triển mạch tạo sản phẩm: Cl + R H R + HCl R + Cl2 RCl + Cl Cl + R H +Giai đoạn tắt mạch: R + Cl RCl R + R R R Cl + Cl Cl2 1.4.1.2 Phản ứng electronphin SE Phản ứng electrophin xảy qua hai giai đoạn: -8- H + E Tấn công tác nhân E + Tái tạo hợp chất thơm E electronphin (2) (1) ionbenzoni 1.4.1.3 Phản ứng nucleophin SN + Cơ chế SN2 Cơ chế lưỡng phân tử SN2 thể phương trình tốc độ phản ứng có nồng độ hai chất tham gia phản ứng Phản ứng xảy giai đoạn có trạng thái chuyển tiếp chất phản ứng tác nhân Y- Gồm giai đoạn, qua TTCT: Y + C X Y δ C X - Y C + X(-) Khi X OH OR cần dùng axit để hoạt hoá, chẳng hạn chuyển OH () thành O H +Hóa lập thể Xét án ngữ không gian độ ổn định TTCT phản ứng SN2, Y(-) công C(+) từ phía khơng có X thuận lợi từ phía có X TTCT bền Y C C X X -X quay cấu hình Y C Y TTCT bền giữ nguyên cấu hình Y C X -X C Y H -9- Như vậy, phản ứng SN2 làm quay cấu hình phân tử Phản ứng bậc 2, v = k[RX][Y-], tốc độ phản ứng phụ thuộc nồng độ chất Y(-) RX Ở trạng thái chuyển tiếp, liên kết cũ bị đứt liên kết tạo thành Tác nhân nucleophin tác kích vào cacbon phía sau Cl hình thành sản phẩm + Cơ chế SN1 Nếu khơng kể đến dung môi, phản ứng đơn phân tử, giai đoạn, tạo R(+) trung gian gian đoạn chậm Giai đoạn 1: Dmpc, gđ chậm C C+ X + X Giai đoạn 2: C + + Y- Gđ nhanh C Y Trong trường hợp X OH hay OR cần hoạt hoá X H+ ZnCl2  ( )  (CH )3 C  OH  H (CH )3 C  O H  H2O (CH )3 C ( )  Cl  (CH )3 C  Cl Thí dụ: (CH3)3C Br + OH (CH3)3C OH + Br Trong phương trình tốc độ phản ứng có nồng độ chất tham gia phản ứng Phương trình tốc độ phản ứng: v = k[CH3)3C-Br] +Hố lập thể -10- R(+) có cấu trúc phẳng hay gần phẳng X mặt tiến cơng Y- từ phía vào C(+) phải tương đương nhau, xuất phát từ RX quang hoạt (cấu dạng R S) sau phản ứng biến thể Raxemic Y C C quay cấu hình C Raxemic hố - XC Y giữ ngun cấu hình Thực tế, raxemic hố xảy khơng hồn tồn tỷ lệ sảm phẩm quay cấu hình giữ ngun cấu hình thường lớn Đó R (+) bền, X(-) chưa kịp xa, Y(-) tiến công R(+) phải vào phía khơng có X(-) Nếu độ bền R(+) tăng lên tỷ lệ sản phẩm raxemic tăng theo Như vậy, phản ứng SN1 gây nên raxemic hố phần quay cấu hình 1.4.2 Phản ứng cộng 1.4.2.1 Cộng electronphin AE +Cơ chế Phản ứng gồm giai đoạn, định tốc độ chung phản ứng giai đoạn cộng tiểu phân mang điện dương tạo thành sản phẩm trung gian R(+) : XY : Hal2, Hal-Hal, HHal, HOH, H2SO4,… Trước tạo thành R(+) tạo thành phức π C=C XY Cơ chế AE vào nối ba nói chung tương tự chế AE vào nối đôi δ+ C δ- C δ+ δ- + X Y -Y- X C C+ • Phản ứng cộng vào đien liên hợp X C C Y hay C + X C -Y- -16- Phần : Hướng dẫn giải Bài 1: Hướng dẫn giải a CH3 CH CH CH3 CH3 OH H+ -H2O CH3CHCH=CH2 CH2=CCH2CH3 CH3C=CHCH3 2-metylbut-2-en (spc) b CH3 CH3 CH3 2-metylbut-1-en 3-metylbut-1-en OH CH3 H+ CH3 -H2O 1-metylxiclopenten (spc) 2-metylxiclopentanol CH2 CH3 3-metylxiclopenten Metylidenxiclopenten c OH H+ CH3 CH2 CH3 -H2O 1-metylxiclopenten (spc) 1-metylxiclopentanol Metylidenxiclopenten d CH3 CH3 C CH2OH CH3 H+ -H2O CH3 CH3 2-metylbut-2-en (spc) e H+ CH2 C CH2CH3 CH3 CH3 neopentanol CH2OH C CH CH3 2-metylbut-1-en CH2 -H2O xiclohexylmetanol 1-metylxiclohenxen (spc) Metylidenxiclohexen -17f H+ CH2OH xiclobutylmetanol CH2 CH3 -H2O 1-metylxiclobuten xiclopenten (spc) Metylidenxiclobuten Bài : Hướng dẫn giải a Các đồng phân mạch hở C5H11Br CH3CH2CH2CH2CH2Br 1-brompentan CH3CH2CH2CHCH3 CH3CH2CHCH2CH3 Br Br 3-brompentan 2-brompentan Br CH3CH2CHCH2Br CH3 CH3 1-brom-2-metylbutan CH3 CH2CHCH2CH2 CH3CHCHCH3 2-brom-3-metylbutan CH3 C CH2Br CH3 Br 1-brom-3-metylbutan Br CH3CH2CCH3 CH3 CH3 1-brom-2,2-đimetylpropan 2-brom-2-metylbutan b Tốc độ phản ứng tách E1 xảy nhanh gốc ankyl có bậc cao (cacbocation tạo thành bền), đồng phân C 5H11Br 2-brom-2metylbutan trải qua phản ứng tách E1 nhanh nhất: Br CH3CH2CCH3 CH3 2-brom-2-metylbutan E1 CH3CH=CCH3 CH3 2-metylbut-2-en (spc) CH3CH2C=CH2 CH3 2-metylbut-1-en (spp) c Phản ứng tách E2 khơng có chuyển vị đồng phân khơng có H C β khơng có khả xảy phản ứng E2 Do đó, đồng phân C 5H11Br 1brom-2,2-đimetylbutan khơng có phản ứng E2: -18- CH3 Cβ khơng có H CH3 C CH2Br CH3 1-brom-2,2-đimetylpropan d Các đồng phân ankylbromua bậc tạo anken nhất: E2 CH CH CHCH Br CH CH C=CH 2 CH3 CH3 1-brom-2-metylbutan 2-metylbut-1-en CH2CHCH2CH2 CH3 CH2CHCH=CH2 E2 CH3 Br 1-brom-3-metylbutan 3-metylbut-1-en E2 CH3CH2CH2CH2CH2Br CH3CH2CH2CH=CH2 1-brompentan pent-1-en e 3-brompentan trải qua phản ứng tách E2 tạo anken đồng phân hình học nhau: CH3CH2CHCH2CH3 E2 CH3 CH3 C2H5 Br 3-brompentan C2H5 (Z)-pent-2-en (E)-pent-2-en f 2-brompentan trải qua phản ứng tách E2 tạo anken: CH3CH2CH2CHCH3 E2 Br 2-brompentan Bài : Hướng dẫn giải a CH3CH2CH2CH=CH2 pent-1-en CH3 C2H5 (E)-pent-2-en CH3 C2H5 (Z)-pent-2-en -19CH3CH2CH3(A) +Br2 CH3CHCH3 +KOH/etanol E2 Br SR CH3CH CH2 CH3CH2CH3 H+,t0 CH3CHCH3 CH3CH CH2 E1 OH H2/Ni AE b CH3CH CH2(A) AN CH3CHCH3(B) S N2 CH3CHCH3(C) Br E1 CH3CCH3(D) C2H5MgCl O AN OH CH3 CH3 C C2H5(F) OMgCl H+ S N2 CH3 CH3 C C2H5 OH Phần : Thực nghiệm sư phạm 4.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm  Đánh giá tình hình dạy học hóa học hữu chương trình hóa học phổ thơng nâng cao  Thu thập ý kiến giáo viên học sinh để hồn thiện đề tài  Tìm hiểu khả biết vận dụng chế phản ứng hữu vào việc giải tốn hóa học • Đánh giá chất lượng nội dung đề tài 4.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm  Hệ thống lý thuyết tập liên quan đến chế phản ứng hữu 4.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm  Học sinh trường THPT  Giáo viên giảng dạy môn hóa trường phổ thơng + Giáo viên giảng dạy mơn hố học trường THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm – Đaklak + Giáo viên giảng dạy mơn hố học trường THPT Buôn Ma Thuộc – Đaklak -20+ Giáo viên giảng dạy mơn hố học trường THPT Cưmgar – Đaklak 4.4 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 4.4.1 Nhiệm vụ thực nghiệm  Bước 1: Chuẩn bị phương pháp dạng tập có liên quan tới chế phản ứng để lồng ghép vào trình giảng dạy + Cơ sở lý thuyết phần chế phản ứng hữu chương trình hố học phổ thông nâng cao + Phiếu điều tra + Đề kiểm tra 15 phút (nội dung lớp 11)  Bước 2: lồng ghép chế phản ứng hữu vào dạy cụ thể  Bước 3: tiến hành điều tra cụ thể HS (đối với GV dùng PP thăm dò)  Bước 4: Kiểm tra, phân tích đánh giá kết thu 4.4.2 Phương pháp - Phỏng vấn thu thập ý kiến học sinh giáo viên mơn hóa trường THPT - Thu thập số liệu từ kiểm tra học sinh 4.4.3 Cách tiến hành - Tiến hành vấn điều tra giáo viên học sinh phổ thông - Kiểm tra đánh giá việc lồng ghép chế phản ứng hữu vào giảng dạy hóa học hữu chương trình hóa học phổ thông nâng cao 4.5 Kết thực nghiệm sư phạm 4.5.1 Kết thực nghiệm nội dung đề tài + Thực nghiệm lớp 11A3 (sĩ số 40) lớp đối chứng 11A (sĩ số 40) trường THPT Cưmgar + Thực nghiệm lớp 11A2 (sĩ số 43) lớp đối chứng 11A (sĩ số 43) trường THPT Buôn Ma Thuộc ... chế phản ứng hữu cơ, yêu cầu kiến thức kỹ học sinh chương trình hóa học lớp 11 lớp 12 nâng cao; lý thuyết phản ứng hữu để xây dựng nên hệ thống lý thuyết tập liên quan dến phần chế phản ứng hữu. .. học đề tài nghiên cứu chế phản ứng hữu chương trình hóa học phổ thơng Đối tượng nghiên cứu khách thể nghiên cứu 4.1 Đối tượng nghiên cứu: Các phản ứng hữu chương trình hóa học lớp 11 lớp 12 nâng. .. đưa chế phản ứng hữu vào giảng dạy hóa học trường THPT  Tổng kết đề tài đưa đề xuất Phạm vi nghiên cứu  Cơ chế phản ứng hữu chương trình hóa học lớp 11 lớp 12 nâng cao • Các tập đề thi học