Download miễn phí Luận văn Thiết kế hệ thống mô phỏng cơ chế phản ứng hóa hữu cơ ở trường cao đẳng sư phạm nhằm nâng cao chất lượng dạy và học
Đểgóp phần khảo sát, phân tích đánh giá đúng thực trạng việc dạy học phần
cơchếphản ứng hóa hữu cơ ởcác trường Cao đẳng Sưphạm chúng tôi đã đềra một
sốmục đích cụthểcủa việc điều tra nhưsau:
a. Có cơsở đểnhận định và đánh giá một cách khách quan vềthực trạng dạy và
học phần cơchếphản ứng hóa hữu cơ ởcác trường Cao đẳng Sưphạm hiện
nay.
b. Thông qua quá trình điều tra, đi sâu phân tích các phương pháp dạy phần cơ
chếphản ứng hóa hữu cơmà các giảng viên đang sửdụng và việc tiếp thu
phần kiến thức này ởsinh viên. Tìm ra ưu, nhược điểm của phương pháp dạy
và học. Nguyên nhân?
c. Nắm được mức độ ứng dụng công nghệthông tin trong việc dạy học phần cơ
chếphản ứng hóa hữu cơ ởcác trường Cao đẳng Sưphạm hiện nay.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
CN
O-
CN-: là tác nhân tấn công ở giai đoạn chậm.
Thêm OH- làm cho cân bằng (*) dịch chuyển về bên phải, làm tăng nồng độ
CN- .
Thêm H+ làm cho cân bằng dịch chuyển về bên trái, làm giảm nồng độ CN-
1.3.4.2. Cơ chế phản ứng este hóa
Về mặt lý thuyết đoán có thể xảy ra theo 4 cơ chế:
Cách phân cắt Xúc tác axit
Cắt Ac – O
(Cắt Acyl – oxi)
H
+
R - C - O - R'
O
Ac – A2 Ac – A1
Cắt Al – O
(Cắt Alkyl – oxi)
H
+
R - C - O - R'
O
Al – A2 Al – A1
- Thực nghiệm chưa tìm thấy A1 – A2
- Rất ít gặp Ac – A1
- Phổ biến nhất là Ac – A2
- Sau đó là Al – A1
a. Đặc điểm cơ chế Ac – A2
Thực chất là cơ chế SN2 (CO)
H+ hoaëcR - C - OH
O
+
R - C - OH
O
2 R - C - OH
+
OH
+R'OH -H+R - C - OH
O+
H
R'
OH
R - C - OH2
+
OR'
OH
R-C
OR'
OH
+ R-C-OR'
O
-H2OR - C - OH
+
OH
+ H2O + H
+
Tất cả các giai đoạn đều thuận nghịch. Chiều thuận là phản ứng este hóa.
Chiều nghịch là phản ứng thủy phân este.
b. Dẫn chứng
- Phương pháp nguyên tử đánh dấu:
18
Ph-C-OH + CH3OH
O
Ph-C-O-CH3 + H2O
18
O
Chứng tỏ trong phản ứng có sự phân cắt acyl – oxi.
- Phương pháp hóa lập thể:
Nếu xuất phát từ ancol có cấu hình (S), sau khi este hóa và thủy phân ta nhận
lại ancol vẫn có cấu hình (S).
R - C - OH
O
+ HO-R'
(S)
R-C-OR'
O
+H2O RCOOH + R'OH
(S)
Chứng tỏ liên kết R’ – O không bị phân cắt.
- Phương pháp động học: Tốc độ phản ứng thủy phân este:
v = k [RCOOR’][H2O][H+].
Nồng độ nước trong dung dịch không thay đổi nên v = k [RCOOR’][H+].
1.3.4.3. Cơ chế phản ứng thủy phân este trong môi trường kiềm
Về mặt lý thuyết đoán có 4 cơ chế.
Cách phân cắt Xúc tác axit
Cắt Ac – O
(cắt Acil – oxy)
R - C - O - R'
O
Ac – B2 Ac – B1
Cắt Al – O
(cắt Alkyl – oxy)
R - C - O - R'
O
Al – B2 Al – B1
Thực nghiệm:
- Chưa thấy Ac – B1
- Rất ít gặp A1 – B2
- Phổ biến nhất là Ac – B2
- Sau đó đến A1 – B1
a. Đặc điểm cơ chế Ac – B2
Thực chất là cơ chế SN2 (CO)
chaäm
R'OH+ +R'O RCOO
nhanh
+ HOR-C-OR'
O
R - C - OH
O
R-C-OR'
O
OH
Đây là phản ứng một chiều vì giai đoạn cuối là bất thuận nghịch.
b. Dẫn chứng
- Phản ứng có bậc 2: v = k [RCOOR’][OH-].
- Thủy phân CH3COOC5H11 trong 182H O được
18
3
- và C5H11OH. CH CO O
+
CH3-C-O-C5H11 + H-OH CH3C-OC5H11 CH3-C-O-H + C5H11OH
1818
O
18
O
OH2
O
CH3COOH + OH CH3COO + H2O
18 18
1.3.5. Phản ứng thế ở nhân thơm
1.3.5.1. Cơ chế phản ứng thế electrophin
Phản ứng giữa hợp chất thơm Ar – H và tác nhân E+ tạo ra sản phẩm Ar-E và
H+ có thể xảy ra theo 3 cơ chế khác nhau:
- Cơ chế một giai đoạn: tương tự cơ chế SN2 ở dãy no
E+ + Ar – H E-Ar + H+ δ+ δ+ E .......Ar......H
- Cơ chế hai giai đoạn đơn phân phân tử: tương tự cơ chế SN1 ở dãy no.
Ar - H Ar + H+
cacbanion
chaäm -
Ar + E+ Ar - Enhanh-
- Cơ chế hai giai đoạn lưỡng phân tử: (Cơ chế phức )
Ar - H + E Ar - H + H+nhanh
chaäm Ar
H
E
phöùc
Kết quả nghiên cứu bằng thực nghiệm cho thấy hầu hết các phản ứng thế
electrophin ở nhân thơm đều xảy ra theo cơ chế 2 giai đoạn lưỡng phân tử. Còn gọi
là cơ chế phức hay cơ chế SE2 Ar.
Cơ chế SE2 Ar
a. Đặc điểm cơ chế
Phản ứng lưỡng phân tử, nhiều giai đoạn, sản phẩm trung gian là một
cacbocation vòng gọi là phức .
RR + E
+ E
+
R
+ E
H
R
E
H+
R
E
H++
Phöùc Saûn phaåmPhöùc III Phöùc
Nếu bỏ qua phức I và II ta có:
chaäm
nhanhR + E
+
R
+ E
H
B
R
E
BH+
Phöùc
E+ là tác nhân electrophin trực tiếp tấn công vào vòng thơm.
E+ có thể là một ion dương thực sự , R+, hay chỉ mang một phần điện
tích dương như:
+
2N O
δ+ δ- δ-
3S O I CI , I Br....
b. Cấu tạo của phức
- Là sản phẩm trung gian không bền.
- Là một cacbocation vòng không no trong đó 4e được phân bố ở 5 nguyên
tử cacbon, còn nguyên tử cacbon thứ 6 ở trạng thái lai tạo sp3 .
hoaëc
1
3
+
1
3
1
3
hoaëc EE
HH
+ E
H
sp3 sp3
H
- Sự có mặt của phức : Trong một số phản ứng, người ta đã tách được phức
.
Thí dụ:
C2H5F
xt BF3 , 80
0C
H3C
C2H5H
CH3
Menilen
[BF4]
-HF
-BF3
CH3
CH3 CH3
CH3
CH3
CH3
C2H5
H3C
Phöùc
Phức là một chất rắn, Tnc = - 150C.
Bằng nhiều phản ứng khác nhau, người ta đã chứng minh sự có mặt của tác
nhân E+ như … + +2N O , Br , R +
Thí dụ:
Người ta đã tách được muối nitronipeclorat , ClO2N O
4
, Trên phổ khuếch tán
tổ hợp của hỗn hợp HNO3 và H2SO4 đ có vạch 1400cm-1 đặc trưng cho ion . 2N O
1.3.5.2. Cơ chế phản ứng halogen hóa
Halogen hay dùng là Cl2, Br2, xúc tác là bột Fe hay các muối AlBr3, AlCl3,
ZnCl2….
Thí dụ: phản ứng Brom hóa xúc tác là bột Fe.
2Fe + 3Br2 = 2FeBr3
FeBr3 + Br – Br …. , FeBr3. δ+B r δ -B r
Hoặc: + 4Br[FeBr ]
Hoặc: Br+ + [FeBr4]-
+ Br+..... -Br.FeBr3
HBr FeBr3
chaäm + FeBr4
-
+ +
Phöùc
H
Br
nhanh
+ FeBr4
-
H
Br
Br
+
+
1.3.5.3. Phản ứng thế nucleophin - Cơ chế SN2Ar
Cơ chế SN2Ar xảy ra khi ở vị trí ortho hay para trong nhân thơm có nhóm
thế Z với hiệu ứng – C mạnh: NO2, CN, COR…
a. Đặc điểm cơ chế
Phản ứng lưỡng phân tử, hai giai đoạn sản phẩm trung gian là một anion
vòng tương tự phức nhưng mang điện tích âm.
X
Z Z
X
+ Y
Y X
Z
+ X --
Anion trung gian
Nhóm Z có tác dụng làm giảm điện tích âm nên làm tăng độ bền của anion
trung gian.
Thí dụ: Khi Z = NO2, X = Cl, Y- = C2H5O-, anion trung gian có cấu tạo như
sau:
Cl OC2H5
N
O O
b. Dẫn chứng
- Phản ứng có bậc hai: v = k[ArX][Y-]
- Trong một số trường hợp, đã tách được sản phẩm trung gian.
NO2
Anion trung gian
OCH3
NO2
C2H5O
- -
O2N
CH3O OC2H5
NO2
-CH3O
-
O2NO2N
OC2H5
NO2
NO2 NO2
2,4,6 - trinitro anizol
Khi đưa thêm nhóm thế cồng kềnh vào vị trí ortho đối với nhóm Z, khả năng
phản ứng giảm vì hiệu ứng SII.
Thực nghiệm đã xác nhận điều đó.
coù knpö 27 laàn>O2N Br
CH3
O2N Br
CH3
c. Ảnh hưởng của cấu trúc đến khả năng phản ứng
- Bản chất của Z: Z hút electron càng mạnh thì khả năng phản ứng càng cao.
- Bản chất của X: X hút electron càng mạnh thì khả năng phản ứng càng cao:
Ar-F >> Ar-Cl >> Ar-Br >> Ar-I.
1.4. Thực trạng dạy học phần cơ chế phản ứng hóa hữu cơ ở các trường
Cao đẳng Sư phạm
1.4.1. Mục đích điều tra
Để góp phần khảo sát, phân tích đánh giá đúng thực trạng việc dạy học phần
cơ chế phản ứng hóa hữu cơ ở các trường Cao đẳng Sư phạm chúng tui đã đề ra một
số mục đích cụ thể của việc điều tra như sau:
a. Có cơ sở để nhận định và đánh giá một cách khách quan về thực trạng dạy và
học phần cơ chế phản ứng hóa hữu cơ ở các trường Cao đẳng Sư phạm hiện
nay.
b. Thông qua quá trình điều tra, đi sâu phân tích các phương pháp dạy phần cơ
chế phản ứng hóa hữu cơ mà các giảng viên đang sử dụng và việc tiếp thu
phần kiến thức này ở sinh viên. Tìm ra ưu, nhược điểm của phương pháp dạy
và học. Nguyên nhân?
c. Nắm được mức độ ứng dụng công nghệ thông tin trong việc dạy học phần cơ
chế phản ứng hóa hữu cơ ở các trường Cao đẳng Sư phạm hiện nay.
1.4.2. Nội dung, đối tượng, phương pháp điều tra
a. Nội dung điều tra
- Điều tra về tình hình dạy học phần kiến thức cơ chế phản ứng Hóa hữu cơ
trong phân phối chương trình môn học này ở hệ Cao đẳng Sư phạm mà các
giảng viên đang thực hiện.
- Điều tra thái độ...