Sáng kiến kinh nghiệm Hợp chất dị vòng

ơ thấp hơn Imidazol (pKaH 5.2) vì chỉ có một N để làm bền điện tích dương. 
Cặp e trên N 
đã tham gia 
vào hệ liên 
hợp 
Cả 2 N đều chịu 
ảnh hưởng của 
hiệu ứng –I của 
nhau (Nsp2) 
N sp2, không có 
hiệu ứng –I 
N sp2 chịu ảnh hưởng 
của hiệu ứng +C của 
NH 
N sp3, vòng no 
đẩy e 
Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết quả thực hiện sáng kiến 
Nguyeãn Thò Thaïch Thaûo Trang 36 
- Cộng proton vào piridin cũng xảy ra với đôi electron trên Nsp2. Ion piridinium cũng là hệ thơm vì vẫn 
còn ba liên kết π liên hợp trong vòng. 
- Ở pyrol chỉ có một nguyên tử nitơ, và đôi electron của nó cần thiết để tham gia vào hệ vòng thơm 6π 
nên giải tỏa trên toàn bộ vòng. Cộng proton (nếu có thể) thì sẽ xẩy ra không phải trên N mà trên cacbon 
vì lúc đó cation mới được giải tỏa. Tuy nhiên, cation tạo ra không còn có tính thơm nữa. Do vậy, pyrol 
không có tính bazơ (pKaH ca -4). 
- Các hợp chất oxi thường không có tính bazơ vì độ âm điện cao và giữ electron chặt hơn nitơ. 
Bài 8. So sánh lực bazơ trong một số thuốc: Imidazol, Histamin, Burimamid. 
HD: 
Nhận xét: Để làm được các dạng bài tập này HS cần nắm rõ đặc điểm cấu tạo của các hợp chất dị vòng, 
ảnh hưởng các hiệu ứng đến cặp electron thể hiện tính bazơ. 
3.5.4. Dạng 4: Bài tập chuỗi phản ứng, giải thích cơ chế phản ứng có liên qua đến hợp chất dị vòng 
Bài 9. Hoàn thành sơ đồ phản ứng sau, cho biết sản phẩm chính: 
Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết quả thực hiện sáng kiến 
Nguyeãn Thò Thaïch Thaûo Trang 37 
d) 1 mol Br(CH2)4Br + 1 mol ? 
HD: 
Bài 10. Tìm tác nhân cho sơ đồ sau: 
Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết quả thực hiện sáng kiến 
Nguyeãn Thò Thaïch Thaûo Trang 38 
HD: 
a: NH3/NaBH3CN. b. CH3I dư. c. Ag2O/H2O, đun nóng. 
d. RCO3H. e. (CH3)2NH. 
Bài 11. Hãy đề nghị cơ chế tạo thành các chất trong các phản ứng sau: 
HD: 
Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết quả thực hiện sáng kiến 
Nguyeãn Thò Thaïch Thaûo Trang 39 
Nhận xét: Để giải quyết các bài toán này, ngoài việc nắm rõ tính chất của hợp chất dị vòng, HS cần 
trang bị thêm các kiến thức liên quan: tính chất hóa học của amin, chuyển vị Hopman, tách Hopman 
3.5.5. Dạng 5: Các bài toán lập luận tìm công thức các hợp chất dị vòng 
Bài 12. Hợp chất (S) – coniin (C8H17N) là một ankaloit độc, ở thể lỏng, được chiết suất từ cây độc cần 
(Conium maculatum). (S) – coniin có thể tan trong axit HCl, tác dụng với HNO2 không giải phóng N2, 
có thể tạo kết tủa C6H5SO2Cl trong kiềm, khi metyl hóa hoàn toàn bằng CH3I rồi nhiệt phân tách 
(Hopman) thì thu được chất B quang hoạt (C10H21N) và hỗn hợp 1,4 –octađien và 1,5 –octađien. 
a. Xác định cấu trúc của A, B và gọi tên chúng. 
b. Viết sơ đồ phản ứng sau: 
. 
HD: 
Phân tích: HS cần nắm được kiến thức 
- Phản ứng của amin với C6H5SO2Cl 
 R – NH2 + C6H5SO2Cl  R – NH – SO2C6H5 (tan trong kiềm) + HCl. 
 R – NH – R’ + C6H5SO2Cl  R – N(R’) – SO2C6H5  (trong kiềm vì không còn H+ có tính 
axit. 
 R – N(R”) – R’ + C6H5SO2Cl không xảy ra phản ứng. 
- Phản ứng tách Hopman: 
Hầu hết các hợp chất tách E2 theo qui tắc Hopman đều chứa nhóm X với kích thước lớn và mang 
điện tích dương: +NR3, +SR2 : X sẽ bị tách cùng với nguyên tử Hβ ở C có bậc thấp hơn, ngược lại với 
quy tắc Zaixep. 
- Cấu trúc của A và B: 
a. 
Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết quả thực hiện sáng kiến 
Nguyeãn Thò Thaïch Thaûo Trang 40 
b. 
Bài 13. Hợp chất quang hoạt A có công thức phân tử C5H11O2N không tan trong nước và axit loãng 
nhưng tan trong kiềm. Hòa tan A vào dung dịch xút, sau đó axit hóa lại tạo ra biến thể racemic của A. 
Khi khử A quang hoạt bằng H2/Ni thì được B quang hoạt có công thức C5H13N. Cho B tác dụng với 
NaNO2 trong HCl được hỗn hợp ancol C quang hoạt và một lượng nhỏ ancol t – amylic. 
Hãy xác định công thức cấu tạo của A, B, c và giải thích. 
HD: 
Phân tích: 
- A: C5H11O2N không tan trong H2O, HCl  A không phải là amin. 
- Hòa tan A vào xút, sau đó axit hóa tạo ra biến thể racemix  cấu tạo của A: CH3 – CH(NO2) – 
CH(CH3) – CH3. 
- A + H2  B C5H13N (∆=0) + NaN O2/HCl  ancol C + CH3 – C(OH)(CH3) – CH2 – CH3. 
 C : CH3 – CHOH – CH(CH3) – CH3; B: CH3 – CH(NH2) – CH(CH3) – CH3. 
Nhận xét: Kiến thức cần nắm: Amin + NaNO2/HCl  Muối điazoni R – N2+Cl-  R+ + N2 . Phản ứng 
có chuyển vị tạo ancol t – amylic. 
Bài 14. Một chất rắn A (C15H15ON) không tan trong nước, trong HCl loãng hoặc NaOH loãng. Đun lâu 
A với dung dịch NaOH thì trên bề mặt dung dịch kiềm tạo thành một lớp chất lỏng B (B là chất lỏng ở 
nhiệt độ phòng). Tách B ra khỏi hỗn hợp bằng chưng cất lôi cuốn hơi nước. Chất B tan được trong HCl 
và phản ứng với benzensunfoclorua trong KOH tạo thành chất C không tan trong dung dịch kiềm. Axit 
hóa dung dịch còn lại thu được chất rắn D có nhiệt độ nóng chảy 1800C. D tan trong NaHCO3 và không 
chứa nitơ. Hãy xác định cấu tạo của A, B, C và D. 
HD: 
Phân tích 
- B + HCl; phản ứng với C6H5SO2Cl/OH- tạo hợp chất không tan  B là amin bậc 2. 
- D + NaHCO3; không chứa N  axit cacboxylic. 
- A (C15H15ON) ∆ = 9  A: p – CH3 – C6H4 – CO – N(CH3)C6H5. 
- B: C6H5 – NH – CH3; C: C6H5SO2 – N(CH3) – C6H5; D: p – CH3 – C6H4 – COOH. 
Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết quả thực hiện sáng kiến 
Nguyeãn Thò Thaïch Thaûo Trang 41 
Nhận xét: Nếu chất D là axit benzoic thì có nhiệt độ nóng chảy là 122,40C, chất B sẽ là một đồng phân 
khác có công thức C6H5CH2 – NH – CH3. 
Bài 15. Thuốc gây tê Novocain có công thức C13H20O2N2 không tan trong nước và dung dịch NaOH 
nhưng tan được trong dung dịch HCl loãng, có thể phản ứng với NaNO2 và HCl, sau đó với α – naphtol 
cho chất rắn màu thẫm. Khi đun sôi Novocain với NaOH loãng thì nó bị tan dần. Chiết dung dịch bằng 
ete tạo thành hai lớp thu được kết tủa A có điểm nóng chảy 185 – 1860C và có công thức phân tử 
C7H7NO2 và bị tan khi thêm axit. Lớp ete chiết được, đun đuổi ete thu được chất lỏng B có công thức 
phân tử C6H15NO. B tan trong nước tạo thành dung dịch có tính kiềm có, tác dụng với anhiđrit axetic tạo 
chất C (C8H17NO2) không tan trong nước và trong kiềm loãng nhưng tan trong axit HCl loãng. Người ta 
chứng minh được B đồng nhất với sản phẩm được tạo thành khi cho đietylamin tác dụng với oxit etylen. 
a. Xác định công thức cấu tạo của các chất A, B và C. 
b. Từ Toluen và các chất mạch hở thích hợp, lập sơ đồ tổng hợp Novocain. 
HD: 
Phân tích 
a) 
- C13H20O2N2 (∆ = 5): tan trong HCl, phản ứng với NaNO2/HCl  amin bậc 2. 
- A: C7H7NO2, ∆ = 5  vòng. 
- B: C6H15NO, ∆ = 0, có công thức: . 
- C: CH3COOCH2CH2N(C2H5)2; A: . 
b) 
Bài 16. Một hợp chất thiên nhiên A có công thức phân tử C11H17O3N, không quang hoạt và hầu như 
không tan trong nước hoặc trong kiềm nhưng lại dễ tan trong dung dịch HCl loãng. Phân tử A có hai 
nguyên tử H linh động. Khi cho A phản ứng với (CH3CO)2O thu được chất B trung tính có công thức 
phân tử C13H19ON. Cho A phản ứng với CH3I, sản phẩm sinh ra phản ứng trực tiếp với AgOH tạo hợp 
chất C (C14H25O4N). Nhiệt phân C thu được (CH3)3N và hợp chất D (C11H14O3) trung tính. Ozon phân D 
thu được fomanđehit và một anđehit thơm E có 3 nhóm metoxi trong phân tử. Cho E tác dụng với HI 
đặc thu được anđehit thơm chứa 3 nhóm hiđroxi mà 3 nhóm hiđroxi này không tạo được liên kết hiđro 
nội phân tử bền vững. 
Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết quả thực hiện sáng kiến 
Nguyeãn Thò Thaïch Thaûo Trang 42 
a. Cho biết công thức cấu tạo của các hợp chất A, B, C, D và E. 
b. Từ E và các chất vô cơ, điều kiện thích hợp hãy tổng hợp chất A. 
HD: 
Phân tích 
- A C11H17O3N có ∆ = 4. A + CH3I, AgOH  C  (CH3)3N + D C11H14O3. 
- D + O3/Zn  HCHO + Hợp chất thơm có chứa 3 nhóm OCH3 . 
- E + HI  hợp chất có 3 nhóm hidroxi không tạo liên kết hidro bền vững. 
 E là: ; D: ; C: 
 Chất B: ; Chất A: 
Bài 17. (HSGQG -2017). Phản ứng đa tác nhân là phương pháp tiên tiến để tổng hợp các dị vòng thơm. 
a. Dị vòng 1,4 – đihiđro piriđin tạo thành qua các giai đoạn ngưng tụ anđol, tạo imin, cộng Michael và 
ngưng tụ aza-anđol theo sơ đồ bên. 
b. Hợp chất đa dị vòng chứa pyrazine hình thành theo sơ đồ bên. Đề xuất cơ chế phản ứng. 
Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết quả thực hiện sáng kiến 
Nguyeãn Thò Thaïch Thaûo Trang 43 
HD 
a. Giai đoạn ngưng tụ anđol: 
+ Giai đoạn tạo imin: 
+ Giai đoạn cộng Michael và ngưng tụ aza-anđol 
 b. 
Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết quả thực hiện sáng kiến 
Nguyeãn Thò Thaïch Thaûo Trang 44 
Bài 18. (HSGQG -2017). Dị vòng thơm inđol là hợp phần truyền tín hiệu kích hoạt các hoạt động tế bào 
như serotonin (truyền xung thần kinh), axit 3-inđolylaxetic (kích thích sinh trưởng cây nron và chồi rất 
mạnh thông qua tin hiệu cụ thể), Calis (điều trị rối loạn cương dương thông qua tín hiệu cụ thể đặc hiệu 
trên tế bào mô thành mạch máu),Chuyển động của electron π trong inđol tương tự hạt trong giếng thế 
tròn, gây ra tính thơm và các trạng thái “chấm lượng tử” thu phát năng lượng dưới dạng vi tín hiệu điện 
tử. 
a) Giả thiết năng lượng của các electron π trong hệ vòng thơm inđol tính theo mô hình hạt trong giếng 
thế tròn, năng lượng En tính theo biểu thức bên. Trong đó n là số lượng tử chính (n = 0, 1, 2, 3; h 
là hằng số Planck, h = 6,6261.10-34J.s, me là khối lượng electron, me = 9,1094.10-31kg, π = 3,1416; r(m) 
là bán kính của giếng thế tròn. (En = n2h2/8meπ2r2) 
 - Tính chu vi và bán kính chuyển động của các electron π. Giả thiết chu vi chuyển động của 
electron π bằng chu vi giếng thế tròn và bằng chiều dài mạch liên hợp, độ dài liên kết trung bình giữa 
cacbon và cacbon là 1,4 A0; độ dài liên kết trung bình giữa cacbon và nitơ là 1,25 A0. 
 - Tính bước sóng của photon kích thích 1 electron từ HOMO lên LUMO. Biết c = 2,9979.108 
(m/s). 
b) Quá trình sinh chuyển hóa tryptophan theo sơ đồ sau: 
Biết rằng E1 là enzyme đecacboxyl hóa, E2 là enzym oxi hóa, pyriđoxal photphat là tác nhân loại amin. 
Xác định cấu tạo của các chất A, B và C. 
c) Trytophan bị đecacboxyl hoá tạo thành tryptamine và chuyển hóa thành physostigmin theo sơ đồ sau: 
Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết quả thực hiện sáng kiến 
Nguyeãn Thò Thaïch Thaûo Trang 45 
Biết rằng , E2 là enzym oxi hóa, SAM có vai trò như tác nhân hóa học CH3I, PP là gốc điphotphat. Xác 
định các chất F và G. Đề xuất cơ chế chuyển hóa D thành E. 
d) Chất K là hoạt chất tế bào Calis. Chất K được tổng hợp như sau: cho etyl este của tryptophan phản 
ứng với piperonanđehit có xúc tác axit, thu được sản phẩm đóng vòng Pictet Spengler H phản ứng với 
CH3NH2, thu được chất I. Cho I phản ứng với ClCH2COCl, thu được chất K (C22H19N3O4). Xác định 
công thức cấu tạo các chất H, I và K. 
HD: 
a) Chu vi chuyển động của electron π: 2LC-N + 7LC-C = 2.1,25 + 7.1,4 = 12,3 (A0). 
- Bán kính của giếng thế tròn: r.2.π = r.2.3,1416 = 12,3  r = 1,96 A0. 
- Hệ có 10 eπ, phân bố vào các obitan như sau: 
 n =0 : 2 electron 
 n = 1 4 electron 
 n = 2 4 electron 
- Vậy mức HOMO ứng với n = 2 ; mức LUMO tương ứng với n = 3. 
- Hiệu hai mức năng lượng HOMO và LUMO tương ứng với năng lượng photon cần kích thích: 
- Bước sóng cần thiết để kích thích electron: 
Vậy = 2,5.10-7 (m) = 250 nm. 
b) Xác định các chất A, B và C 
Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết quả thực hiện sáng kiến 
Nguyeãn Thò Thaïch Thaûo Trang 46 
c) Xác định cấu tạo của F và G: 
- Đề xuất cơ chế chuyển hóa từ D thành E 
d) Xác định cấu tạo của H, I, K. 
IV. Hiệu quả đạt được 
- Trước khi thực hiện sáng kiến: trong quá trình giảng dạy chuyên đề, trước khi lên lớp, bản thân 
phải kết hợp các tài liệu dành cho sinh viên đại học, cao đẳng, các tài liệu chuyên sâu dành cho học sinh 
chuyênsau đó trình bày nội dung lý thuyết từng phần trên lớp, cho học sinh luyện tập với các bài tập 
về cơ chế ở mức độ đơn giản trước, sau đó nâng dần lên. Do vậy, giáo viên mất rất nhiều thời gian ở 
khâu chọn lọc, sắp xếp các bài tập theo từng mức độ. 
 - Sau khi thực hiện đề tài: Với nội dung cô đọng đã biên soạn trước, giáo viên phát tài liệu cho 
học sinh tự nghiên cứu, sau đó giải đáp thắc mắc và luyện tập với các bài tập có sẵn trong tài liệu. Với 
cách thực hiện này có thể đem lại những lợi ích đáng kể so với cách dạy truyền thống: 
 + Với tài liệu có sẵn, kiến thức được cô đọng, học sinh dễ tiếp thu. 
 + Học sinh giỏi có khả năng tư duy cao, có thể tự nghiên cứu, làm bài tập ở nhà, từ đó rút ngắn 
thời gian giảng dạy chuyên đề. 
 + Phương pháp này phù hợp với phương pháp giảng dạy mới, cho học sinh “tự nghiên cứu, tiếp 
cận với tri thức mới”, kích thích tư duy, sáng tạo của các em. 
Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết quả thực hiện sáng kiến 
Nguyeãn Thò Thaïch Thaûo Trang 47 
V. Mức độ ảnh hưởng 
 Đề tài có thể áp dụng rộng rãi ở các trường THPT trong nội dung giảng dạy bồi dưỡng HSG, 
đặc biệt ở các trường THPT chuyên. 
VI. Kết luận 
 Tài liệu về chuyên đề hợp chất dị vòng rất đa dạng và phong phú, được biên soạn với nhiều tác 
giả khác nhau, nhưng tài liệu với những kiến thức trọng tâm, phù hợp với khả năng tiếp thu của học sinh 
giỏi ở trường THPT là chưa nhiều. Vì vậy, bản thân hi vọng, đề tài sẽ là một tài liệu tham khảo hữu ích 
dành cho các em, cũng như các giáo viên trong công tác bồi dưỡng HSG ở trường THPT. Với nội dung 
rộng và phong phú, tài liệu được đã được cô đọng lại, do đó không khỏi tránh những thiếu sót và hạn 
chế trong quá trình thực hiện, rất mong được sự đóng góp của quý đồng nghiệp để chuyên đề hoàn thiện 
hơn, góp phần nâng cao hiệu quả trong công tác giảng dạy. 
Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết quả thực hiện sáng kiến 
Nguyeãn Thò Thaïch Thaûo Trang 48 
 MỤC LỤC 
I- Sơ lược lý lịch tác giả: ...................................................................................................................... 1 
II. Sơ lược đặc điểm tình hình .............................................................................................................. 1 
III. Mục đích yêu cầu của sáng kiến. .................................................................................................... 2 
1. Thực trạng ban đầu trước khi áp dụng sáng kiến: ........................................................................... 2 
2. Sự cần thiết phải áp dụng sáng kiến ................................................................................................ 2 
3. Nội dung sáng kiến: .......................................................................................................................... 2 
3.1. Tiến trình thực hiện: ...................................................................................................................... 2 
3.2. Thời gian thực hiện: ...................................................................................................................... 2 
3.3. Biện pháp thực hiện: ...................................................................................................................... 2 
3.4. Cơ sở lý thuyết: ............................................................................................................................. 3 
3.4.1. GIỚI THIỆU ............................................................................................................................... 3 
3.4.2. PHÂN LOẠI HỢP CHẤT DỊ VÒNG ........................................................................................ 4 
3.4.3. DANH PHÁP VÀ CÁCH ĐÁNH SỐ ........................................................................................ 5 
3.4.3.1.Danh pháp hệ đơn vòng chứa một dị tử ................................................................................... 5 
3.4.3.2. Danh pháp hệ đơn vòng chứa nhiều dị tử ................................................................................ 9 
3.4.3.3 Danh pháp hệ hai vòng ........................................................................................................... 10 
3.4.3.4. Danh pháp hệ nhiều vòng ...................................................................................................... 13 
3.4.3.5. Danh pháp trao đổi ................................................................................................................ 14 
3.4.4. DỊ VÒNG THƠM 5 CẠNH MỘT DỊ TỬ ............................................................................... 14 
3.4.4.1. Cấu tạo và đặc tính thơm ....................................................................................................... 15 
3.4.4.2. Các phương pháp tổng hợp ................................................................................................... 15 
3.4.4.3. Tính chất ................................................................................................................................ 17 
3.4.5. DỊ VÒNG THƠM 5 CẠNH HAI DỊ TƯ ................................................................................. 20 
3.4.5.1. Cấu tạo và đặc tính thơm ....................................................................................................... 20 
3.4.5.2. Các phương pháp tổng hợp ................................................................................................... 21 
3.4.5.3. Tính chất ................................................................................................................................ 23 
3.4.6. DỊ VÒNG THƠM 6 CẠNH MỘT DỊ TỬ ............................................................................... 25 
Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết quả thực hiện sáng kiến 
Nguyeãn Thò Thaïch Thaûo Trang 49 
3.4.6.1.Cấu tạo và đặc tính thơm ........................................................................................................ 25 
3.4.6.2. Các phương pháp tổng hợp ................................................................................................... 26 
3.4.6.3. Tính chất ................................................................................................................................ 27 
3.4.7. DỊ VÒNG THƠM 6 CẠNH HAI DỊ TỬ ................................................................................. 30 
3.4.7.1. Cấu tạo và đặc tính thơm ....................................................................................................... 30 
3.4.7.2.Các phương pháp tổng hợp .................................................................................................... 30 
3.4.7.3. Tính chất ................................................................................................................................ 31 
3.5. MỘT SỐ BÀI TẬP VẬN DỤNG ............................................................................................... 32 
IV. Hiệu quả đạt được ........................................................................................................................ 46 
V. Mức độ ảnh hưởng ......................................................................................................................... 47 
VI. Kết luận ........................................................................................................................................ 47 
Trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu Báo cáo kết quả thực hiện sáng kiến 
Nguyeãn Thò Thaïch Thaûo Trang 50 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Nguyễn Văn Hùng, “Bài giảng Hóa hữu cơ”, Cần Thơ - 2002. 
2. Trần Quốc Sơn, “Cơ sở lý thuyết Hóa hữu cơ tập 2”, NXB giáo dục - 1979. 
3. Nguyễn Minh Thảo, “Hóa học các hợp chất dị vòng”, NXB ĐHQG Hà Nội (tái bản lần 1). 
4. GS – TS Phạm Hữu Đỉnh, “Bài tập hóa học hữu cơ", NXB giáo dục. 
5. PGS - TS Thái Doãn Tĩnh, “ Cơ chế và phản ứng hóa học hữu cơ – Tập 2”, Nhà xuất bản Khoa học 
và Kỹ thuật. 
6. PGS - TS Thái Doãn Tĩnh, “ Cơ chế và phản ứng hóa học hữu cơ – Tập 3”, Nhà xuất bản Khoa học 
và Kỹ thuật. 
7. Trần Quốc Sơn, "Tài liệu chuyên hóa học 11 - 12, Hóa học hữu cơ", NXB giáo dục. 
Tôi cam đoan những nội dung báo cáo là đúng sự thật. 
Xác nhận của đơn vị áp dụng sáng kiến Người viết sáng kiến 
 Nguyeãn Thò Thaïch Thaûo