Tabla de Contenidos
Các đồng phân cấu trúc là các hợp chất hóa học khác nhau được tạo thành từ các nguyên tử giống nhau, nhưng khác nhau về thứ tự liên kết hoặc liên kết của các nguyên tử đó . Nói cách khác, đồng phân cấu tạo là những hợp chất có cùng công thức phân tử nhưng khác nhau về cấu tạo.
Thứ tự mà các nguyên tử được gắn hoặc kết nối còn được gọi là cấu tạo, vì vậy ngày nay các đồng phân cấu trúc tốt hơn được gọi là ” đồng phân cấu tạo . “
Ví dụ về các đồng phân cấu trúc hoặc hiến pháp là dimethyl ether và ethyl alcohol. Cả hai đều có cùng công thức phân tử (C 2 H 6 O), nhưng, như có thể thấy trong hình dưới đây thể hiện hai cấu trúc, thứ tự liên kết của các nguyên tử là khác nhau.
Trong dimethyl ether, xương sống chứa chuỗi COC trong khi ở rượu etylic hoặc ethanol, thứ tự thay đổi thành CCO. Ngoài ra, trong ethanol có một hydro liên kết với oxy trong khi trong dimethyl ether, tất cả các hydro đều được liên kết với các nguyên tử carbon. Điều này ngụ ý rằng khả năng kết nối là khác nhau trong cả hai phân tử, khiến chúng trở thành đồng phân cấu trúc.
Các loại đồng phân cấu trúc
Mặc dù được tạo thành từ chính xác các nguyên tử giống nhau, các đồng phân cấu trúc hoặc hiến pháp có thể có các tính chất hoàn toàn khác nhau trong trường hợp sự khác biệt về cấu trúc là rất lớn. Lấy ví dụ trên, dimethyl ether là chất khí ở nhiệt độ phòng trong khi rượu etylic là chất lỏng.
Trong các trường hợp khác, sự khác biệt về cấu trúc tinh tế hơn để các đồng phân giống nhau hơn về tính chất của chúng.
Do đó, các loại đồng phân cấu trúc khác nhau có thể được phân biệt theo sự khác biệt trong cấu trúc của chúng, đó là:
- Đồng phân chuỗi hoặc xương sống
- đồng phân vị trí
- đồng phân chức năng
đồng phân chuỗi xương sống
Các đồng phân chuỗi tương ứng với các hợp chất cùng loại (cùng nhóm chức) nhưng có chuỗi và/hoặc nhánh chính khác nhau. Hãy lấy butan làm ví dụ. Ankan có công thức C 4 H 10 này chỉ có một đồng phân, được gọi thuận tiện là isobutan, hoặc theo danh pháp IUPAC, metylpropan.
Cả hai hợp chất đều là ankan mạch hở, nhưng chúng khác nhau ở chỗ chuỗi chính của hợp chất thứ nhất là chuỗi 4 cacbon, trong khi hợp chất thứ hai có 3 và có một nhánh.
đồng phân vị trí
Các đồng phân này cũng thuộc cùng một loại hợp chất và cũng có cùng chuỗi chính. Sự khác biệt xảy ra ở vị trí của các nhánh hoặc ở vị trí của nhóm chức năng. Các đồng phân này rất dễ xác định mà không cần nhìn vào cấu trúc, vì tên của chúng hầu như luôn giống nhau, ngoại trừ các chất định vị chỉ vị trí. Ví dụ, 2-metylhexan là đồng phân vị trí của 3-metylhexan. Tương tự trong trường hợp propan-1-ol và propan-2-ol.
đồng phân chức năng
Trong trường hợp các đồng phân chức năng, sự khác biệt trong khả năng liên kết của các nguyên tử sẽ tạo ra các nhóm chức năng khác nhau. Đó là trường hợp của axeton và propanal. Nhóm thứ nhất có nhóm carbonyl ở vị trí trung tâm khiến nó trở thành xeton, trong khi nhóm thứ hai có nhóm này ở vị trí cuối cùng, khiến nó trở thành aldehyd, là một nhóm chức khác.
Mặc dù có vẻ như vậy, nhưng axeton và propanal không phải là đồng phân vị trí, vì chúng là hợp chất thuộc các loại khác nhau.
Đimetyl ete và rượu etylic cũng là một cặp đồng phân chức năng.
Ví dụ về đồng phân cấu trúc
Ví dụ 1: Các đồng phân của C 6 H 12
Mười một đồng phân cấu trúc của C 6 H 12 được trình bày trong hình bên dưới . Có những loại khác, nhưng với những thứ này đủ để làm nổi bật sự khác biệt giữa các loại đồng phân cấu trúc khác nhau.
Như có thể thấy, các đồng phân I, II và III đều tương ứng với các ankan đơn vòng, nhưng chúng khác nhau về độ dài của chuỗi tạo thành chu trình. Chuỗi chính trong trường hợp thứ nhất là vòng 6 cạnh, chuỗi thứ hai là vòng 5 cạnh có một nhánh và chuỗi thứ ba là xiclobutan có hai nhánh. Vì lý do này, ba hợp chất đều là đồng phân cấu trúc chuỗi của nhau.
Đồng phân I và II cũng là đồng phân chuỗi của IV và V, nhưng hai đồng phân này không phải là đồng phân chuỗi của nhau. Trên thực tế, sự khác biệt duy nhất giữa các đồng phân III, IV và V là vị trí của các nhánh. Cả ba đều là ví dụ về dimetylbutan, với chất đầu tiên là đồng phân 1,1-dimetylbutan, chất thứ hai là 1,2-dimetylbutan và chất thứ ba là đồng phân 1,3-dimetylbutan.
Các đồng phân từ I đến V về cơ bản khác với các đồng phân từ VI đến XI, vì đồng phân sau tương ứng với anken, một nhóm chức khác. Vì lý do này, mỗi đồng phân từ I đến V tương ứng với các đồng phân chức năng của từng đồng phân từ VI đến XI.
Mặt khác, khi so sánh các đồng phân VI với VIII, có thể thấy rằng sự khác biệt duy nhất là vị trí của liên kết đôi, khiến chúng trở thành đồng phân vị trí. Trong trường hợp các đồng phân từ IX đến XI, điều tương tự cũng xảy ra, nhưng trong trường hợp này là với nhóm metyl, nhóm này cũng khiến chúng trở thành đồng phân vị trí của nhau.
Trong khi đó, khi so sánh bất kỳ đồng phân nào từ nhóm VI đến VIII với bất kỳ đồng phân nào từ nhóm IX đến XI, có thể lưu ý rằng chúng đều là đồng phân của anken 6 cacbon, nhưng trong một trường hợp, chuỗi chính có 6 cacbon trong khi ở những người khác nó có 5 cộng với một chi nhánh. Vì lý do này, bất kỳ hợp chất nào trong nhóm đầu tiên (VI đến VIII) đều tương ứng với một đồng phân chuỗi của bất kỳ chất nào trong số ba chất cuối cùng.
Ví dụ 2: Đồng phân của C 5 H 10 O
Hình dưới đây cho thấy cấu trúc của một số đồng phân cấu trúc có công thức C 5 H 10 O. Sự có mặt của các nguyên tử dị hợp tử trong chuỗi hoàn toàn không làm thay đổi tiêu chí để phân biệt giữa các loại đồng phân cấu trúc khác nhau.
Trong trường hợp này, chúng ta có thể thấy rằng cả hai đồng phân I (được gọi là oxan hoặc tetrahydropyran) và II (1-metyltetrahydrofuran) đều bao gồm các ete vòng, nhưng chúng khác nhau ở chỗ đồng phân thứ nhất là vòng 6 cạnh trong khi đồng phân thứ hai là 5 chu kỳ -membered với một chi nhánh. Sự khác biệt này, cộng với thực tế là chúng tương ứng với cùng một loại hợp chất, khiến chúng trở thành đồng phân chuỗi cấu trúc. Điều tương tự cũng xảy ra với cặp I và III.
Trong trường hợp đồng phân II và III, chuỗi chính của cả hai hợp chất hoàn toàn giống nhau và chúng cũng có cùng một nhánh (một methyl), nhưng chúng khác nhau ở vị trí của nhánh nằm trên carbon 1 trong trường hợp đầu tiên .và trong 2 trong giây.
Mặt khác, việc so sánh bất kỳ đồng phân nào từ I đến III với các đồng phân IV và V dẫn chúng ta đến kết luận rằng chúng là các hợp chất có các nhóm chức khác nhau. Loại thứ nhất là ete tuần hoàn, đồng phân IV (cyclopentanol) là rượu, trong khi loại thứ hai là epoxit (là một nhóm chức tương tự, nhưng không giống với các ete tuần hoàn khác). Vì lý do này, có thể nói rằng các đồng phân III (hoặc I hoặc II), IV và V là các đồng phân chức năng của nhau.
Người giới thiệu
http://www.quimicaorganica.net/estructural-isomers.html
