MỞ ĐẦU

L‎ý thuyết hóa hữu cơ nghiên cứu về cấu trúc không gian của phân tử và ảnh hưởng của nó đến tính chất , điều mà cấu trúc phẳng không thể mô tả hết được đóng vai trò to lớn trong ngành hóa học hữu cơ. Ngoài vấn đề tạo cho hợp chất hữu cơ có được một số lượng rất lớn còn góp phần quyết định các hợp chất này có tính chất cực kỳ quan trọng là hoạt tính sinh học. Hiện nay, hóa học lập thể có ý‎ nghĩa thực tiễn to lớn, đặc biệt trong lĩnh vực các hợp chất thiên nhiên.
Hóa học lập thể nghiên cứu cấu trúc không gian của phân tử. Nghiên cứu cấu trúc bao trùm cả cấu tạo, cấu hình, cấu dạng và cả cấu trúc electron… trong đó, nghiên cứu cấu hình cho biết thành phần nguyên tố của phân tử, trật tự liên kết và các kiểu liên kết hóa học giữa các nguyên tử trong phân tử, sự phân bố của các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử trong không gian xung quanh một trung tâm hay hệ trung tâm nhất định nào đó. Sự khác nhau về cấu hình phân tử dẫn đến hiện tượng đồng phân cấu hình, bao gồm đồng phân hình học và đồng phân quang học.
Việc nghiên cứu hóa học lập thể của các liên kết đơn C-C và liên kết đôi C=C đã cho ta thấy được khả năng xuất hiện một số đồng phân lập thể có chứa các dị nguyên tố như nitơ, lưu huỳnh, phốt pho, silic, bo… Trong đề tài này chúng tôi đề cập tới hóa lập thể của các hợp chất có chứa dị tố.

NỘI DUNG

HÓA LẬP THỂ CỦA CÁC HỢP CHẤT CHỨA DỊ TỐ


Tương tự như các nguyên tử các bon, các nguyên tử nitơ, lưu huỳnh, phốt pho, silic, bo có những obitan liên kết được định hướng một một cách xác định trong không gian. Điều đó đã dẫn đến một cấu trúc lập thể của các phân tử mà trong đó các dị nguyên tử được nối với những nguyên tử hay nhóm nguyên tử khác nhau bằng liên kết đơn hoặc bằng các liên kết kép.
I. Những hợp chất có chứa nitơ
1. Đồng phân quang học của những hợp chất có chứa nitơ hóa trị ba và bốn
Nitơ là nguyên tố trong nhóm V chu kỳ 2 của bảng hệ thống tuần hoàn và có cấu trúc điện tử như sau:1s22s22p3. Trong các hợp chất hữu cơ, Nitơ có hóa trị ba khi liên kết hóa trị được tạo thành với sự tham gia của các obitan lai hóa sp3 và có hóa trị bốn khi liên kết công hóa trị được hình thành khi liên kết hóa trị được tạo thành với sự tham gia của các obitan lai hóa sp, sp2 và sp3.
Nitơ hóa trị ba có cấu trúc hình tháp, nguyên tử nitơ có thể coi như ở đỉnh của một hình tháp với đáy là một tam giác, còn ba hóa trị được hướng về ba góc. Điều này được xác nhận bởi các dữ kiện của phương pháp dùng tia Rơgen và phương pháp dùng tia điện tử. Theo các phương pháp này thì trong phân tử amoniac góc giữa các liên kết của nitơ là 106,50, khoảng cách giữa hai nguyên tử N-H bằng 1,014 A0, khoàng các giữa hai nguyên tử hidro 1,628 A0, chiều cao của đỉnh tháp là 0,381 A0. Cặp điện tử tự do của nguyên tử nitơ được xem là "nhóm thế" thứ tư và người ta có thể biểu diễn phân tử amoniac dưới dạng mô hình tứ diện.


Sự định hướng không gian của các hóa trị
của nguyên tử nitơ trong phân tử amoniac
a. Đồng phân quang học của các amin:
Các amin bậc hai và bậc ba kiểu NHRR` và NRR`R`` đáng lẽ có tính quang hoạt do có sụ bất đối trong phân tử nhưng thực tế không phải vậy:



Sự biễu diễn đồng phân hình tháp
của các đồng phân không gian có thể có của amin.

Ngày nay người ta đã chứng minh được rằng việc không thể tách biệt các amin trên thành các đối quang là do có sự chuyển rất nhanh từ dạng này sang dạng khác (sự raxemic hóa). Trong những phân tử này những nguyên tử nitơ dao động giữa những mặt phẳng của ba nhóm thế và như vậy sự chuyển từ đối quang này sang đối quang khác phải qua một trạng thái trung gian khác có dạng phẳng


Sự chuyển đổi từ một đối quang của một amin bậc ba sang
một đối quang khác qua đối qua dạng trung gian là mặt phẳng

Năng lượng hoạt động hóa để nghịch đảo cấu hình của đồng phân quang học bền ở nhiệt độ phòng là 25 kcal/mol. Trong phổ hồng ngoại của NH3 người ta thấy có những vạch trùng lên nhau (vạch này thay đổi theo nhiệt độ) do sự dao động của nguyên tử nitơ. Sự dao động của nguyên tử nitơ qua mặt phẳng chứa nguyên