Đồng phân là gì? Cách viết đồng phân

Đồng phân là gì? Cách viết đồng phân được VnDoc biên soạn hướng dẫn bạn đọc trả lời câu hỏi liên quan đến đồng phân, cũng như đưa ra khái niệm đồng phân là gì?.

A. Đồng phân là gì?

I. Khái niệm về đồng phân

Đồng phân là các chất hữu cơ có cùng công thức phân tử nhưng cấu tạo khác nhau nên tính chất hóa học khác nhau.

Cần chú ý phân biệt đồng phân cấu tạo và đồng phân lập thể (đồng phân cis – trans).

Nhiều người không tránh khỏi nhầm lẫn đồng đẳng với đồng phân. Nói nôm na một cách đơn giản thì đồng đẳng là cùng một dãy hợp chất có cùng công thức tổng quát nhưng hơn kém nhau một nhóm CH₂, còn đồng phân là những hợp chất có cùng công thức phân tử nhưng khác nhau về công thức cấu tạo, dẫn tới tính chất hóa học khác nhau.

Dãy đồng đẳng là một dãy các hợp chất (bao gồm cả hữu cơ và vô cơ) với cùng một công thức tổng quát, với các tính chất hóa học tương tự do sự hiện diện của cùng một nhóm chức, và thể hiện các tính chất vật lý biến đổi dần dần do kết quả của việc tăng kích thước và khối lượng phân tử (xem phân tử lượng tương đối). Các hợp chất trong cùng một dãy đồng đẳng khác nhau bằng một hay nhiều nhóm CH₂"

Ví dụ: Dãy đồng đẳng của Alkane: methane (CH4), ethane (C₂H₆), propane (C₃H₈), butane (C₄H₁₀), và pentan (C₅H₁₂).

II. Đồng phân có 2 dạng: Đồng phân cấu tạo, đồng phân hình học

1. Đồng phân cấu tạo

Đồng phân mạch carbon (mạch không nhanh, mạch có nhanh, mạch vòng)

Đồng phân nhóm chức

Đồng phân vị trí (vị trí liên kết bội, vị trí nhóm chức)

2. Đồng phân hình học cis - tran

3. Một số đồng phân các bạn sẽ gặp ở chương trình lớp 11

3.1. Alkane: C_nH_2n+2 (n ≥ 1).

Chỉ có một loại đồng phân mạch cacbon

3.2 Alkene: CnH_2n (n ≥ 2) .

Đồng phân cycloalkane (n ≥ 3)

Đồng phân alkene

• Đồng phân cấu tạo:

* Đồng phân vị trí liên kết đôi (n ≥ 4);

* Đồng phân mạch C (n ≥ 4);

• Đồng phân hình học.

Điều kiện để anken A - C(B) = C(X) - Y có đồng phân hình học: thì A # B và X # Y.

Đồng phân hình học gồm đồng phân cis và đồng phân trans:

Đồng phân cis: mạch C chính cùng một phía của mặt phẳng chứa liên kết pi.

Đồng phân trans: mạch C chính ở khác phía của mặt phẳng chứa liên kết pi.

3.3. Alkadyene: CnH_{2n - 2} (n ≥ 3).

Đồng phân alkyne

Đồng phân Alkadyene

• Đồng phân cấu tạo:

+ Đồng phân vị trí liên kết đôi

+ Đồng phân mạch C

• Đồng phân hình học.

3.4.  Alkyne: C_nH_{2n - 2} (n ≥ 2).

Đồng phân alkyne

• Đồng phân cấu tạo: Đồng phân vị trí liên kết ba
• Đồng phân mạch C
• Đồng phân Alkadyene

3.5. Dãy đồng đẳng của benzene: CnH_{2n - 6} (n ≥ 6)

Đồng phân cấu tạo:

• Đồng phân mạch nhánh.
• Đồng phân vị trí nhánh trên vòng.

B. Cách viết đồng phân

I. Các bước để viết đồng phân của alkane

Bước 1: Viết đồng phân mạch carbon không nhánh

Bước 2: Viết đồng phân mạch carbon phân nhánh

Cắt 1 carbon trên mạch chính làm mạch nhánh. Đặt nhánh vào các vị trí khác nhau trên mạch chính, (không đặt nhánh vào vị trí C đầu mạch, vì nó sẽ thành mạch thẳng)

Khi cắt 1 carbon không còn đồng phân thì cắt đến 2 carbon, 2 carbon có thể cùng liên kết 1 C hoặc 2 C trên cùng mạch chính

Lần lượt cắt tiếp carbon khác cho đến khi không cắt được thì dừng lại.

Đảm bảo quy tắc hóa trị liên kết

Thí dụ: Có bao nhiêu đồng phân ứng với công thức phân tử C₄H₁₀

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Δ = (2.4 + 2−10)/2=0

⇒ Alkane ⇒ Chỉ có liên kết đơn

Vậy C₄H₁₀ có 2 đồng phân.

CH₃-CH₂-CH₂-CH₃

CH₃-CH(CH₃)-CH₃

II. Cách viết đồng phân của alkene

Bước 1: Viết tất cả các đồng phân cấu tạo

1. Đồng phân mạch không nhánh

• Đặt liên kết đôi đầu mạch.

• Di chuyển liên kết đôi đến lần lượt các vị trí không trùng nhau.

2. Đồng phân mạch phân nhánh

• Cố định vị trí liên kết đôi, di chuyển nhánh.

• Cố định nhánh, di chuyển vị trí liên kết đôi.

Bước 2: Viết tất cả các đồng phân hình học

1. Viết tất cả các đồng phân Cis.

2. Viết tất cả các đồng phân Trans.

Bước 3: Cách tính số đồng phân

1. Đếm tất cả các đồng phân cấu tạo.

2. Tính số đồng phân hình học:

a. Hợp chất bất đối xứng: Số đồng phân = 2n

b. Hợp chất đối xứng: Số đồng phân = N = 2n-1 + 2n/2 - 1 (nếu n chẵn)

Số đồng phân = N = 2^{n - 1} + 2.(n +1)/2 - 1( nếu n lẻ)

Thí dụ: Ứng với công thức phân tử C₅H₁₀ có bao nhiêu Alkene đồng phân cấu tạo

Độ bất bão hòa của phân tử C₅H₁₀ là k = (2.5 - 10 + 2)/2 = 1 = số liên kết π + vòng

Do phân tử mạch hở nên phân tử C₅H₁₀ có 1 liên kết π (có 1 liên kết đôi).

Có 6 đồng phân thỏa mãn là:

CH₂=CH-CH₂-CH­₂-CH₃

CH₃-CH=CH-CH₂-CH₃ (cis - trans)

CH₂=CH-CH(CH₃)₂

CH₂=C(CH₃)-CH₂-CH₃

(CH₃)₂C=CH-CH₃

III. Các viết đồng phân của Alkyne

Alkyne là những hydrocarbon không no, mạch hở, trong phân tử chứa một liên kết ba.

CTTQ: C_nH_2n-2 (n ≥ 2).

Alkyne có đồng phân mạch C, đồng phân vị trí nối ba và không có đồng phân hình học.
Mẹo tính nhanh đồng phân alkyne:

Xét 2C mang nối ba, mỗi C sẽ liên kết với 1 nhóm thế (giống hoặc khác nhau).

Ví dụ với C₄H₆: Trừ đi 2C mang nối ba sẽ còn 2C và H là nhóm thế.

Độ bất bão hòa k = số liên kết π + số vòng = (4.2 + 2 - 6) / 2 = 2

Phân tử có chứa 2 liên kết π hoặc 1 vòng + 1 liên kết π

Alkadyene C₄H₆ có 2 đồng phân cấu tạo (hay còn gọi là đồng phân mạch carbon hoăc đồng phân mạch hở).

CH₂ = CH – CH = CH₂: buta – 1, 3 – diene

CH₂ = C = CH – CH₃: buta – 1, 2 – diene

IV. Cách viết đồng phân của Ancol

Alcohol là những hợp chất hữu cơ trong phân tử chưa nhóm –OH gắn trực tiếp với C no.

Nhóm chức alcohol: -OH.

CTTQ của alcohol no, đơn chức, mạch hở: C_nH_2n+1OH hay C_nH_2n+2O (n≥1).

Alcohol có đồng phân mạch C và đồng phân vị trí nhóm OH.

Công thức tính số đồng phân:

2^n-2 (n< 6)

Áp dụng: Tính số đồng phân alcohol no, đơn chức, mạch hở từ C₃ → C₅

C₃H₇OH: 2^3-2 = 2 đồng phân.

CH₃-CH₂-CH₂-OH

Propan – 1 – ol

CH₃-CH(OH)-CH₃

Propan – 2 – ol

C₄H₉OH: 2^4-2 = 4 đồng phân.

C₅H₁₁OH: 2^5-2 = 8 đồng phân.

Lưu ý: Khi viết đồng phân alcohol, nhóm OH không gắn vào C không no và 1 nguyên tử C không thể gắn 2 hay 3 nhóm OH

>> Chi tiết nội dung công thức tính nhanh hợp chất hữu cơ tại:

• Công thức tính nhanh số đồng phân

..................................

>> Một số đồng phân của các chất:

• C5H8 có bao nhiêu đồng phân Ankadien liên hợp
• Số đồng phân ankin có công thức phân tử C5H8 là
• Đồng phân C6H10. Số đồng phân Ankin C6H10
• Ứng với công thức phân tử C5H8 có bao nhiêu ankin đồng phân của nhau
• Hợp chất C5H10 mạch hở có bao nhiêu đồng phân cấu tạo
• Cặp chất nào sau đây là đồng phân của nhau
• C8H10 có bao nhiêu đồng phân
• Số đồng phân este ứng với công thức phân tử C₅H₁₀O₂ là
• Số đồng phân este ứng với công thức phân tử C₃H₆O₂ là
• Số đồng phân este có công thức phân tử C₃H₆O₂ là
• Số đồng phân amin có công thức phân tử C₂H₇N là