Chào các em, cô là giáo viên Hóa học của các em đây. Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập rất hay về đồng phân của ancol. Dạng bài này thường xuyên xuất hiện trong các bài kiểm tra và thi, vì vậy các em hãy chú ý theo dõi từng bước cô hướng dẫn nhé!

Bài toán của chúng ta là viết công thức cấu tạo (CTCT) và gọi tên các ancol có cùng công thức phân tử (CTPT) là C4H8O.

Chúng ta sẽ giải bài toán này qua 3 bước thật chi tiết.

Bước 1: Phân tích đặc điểm của công thức phân tử C4H8O

Trước khi bắt tay vào viết, chúng ta cần phân tích xem C4H8O là loại hợp chất hữu cơ gì. Cụ thể, ta sẽ tính độ bất bão hòa \(k\).

Công thức tính độ bất bão hòa \(k\) cho hợp chất có dạng CxHyOz là:
\[k = \frac{2x + 2 – y}{2}\]
Lưu ý: Nguyên tử Oxi không ảnh hưởng đến cách tính độ bất bão hòa.

Áp dụng vào CTPT C4H8O, ta có:
\[k = \frac{2 \times 4 + 2 – 8}{2} = \frac{2}{2} = 1\]

Giá trị \(k = 1\) cho chúng ta biết điều gì? Nó cho biết trong phân tử có chứa:

HOẶC một liên kết đôi (liên kết pi).

HOẶC một vòng no.

Vì đề bài yêu cầu viết CTCT của ancol, nên các đồng phân C4H8O phải có nhóm chức hiđroxyl (-OH).
Kết hợp hai dữ kiện trên, chúng ta kết luận: Các ancol có CTPT C4H8O là các ancol không no, mạch hở, có một liên kết đôi C=C hoặc là các ancol no, mạch vòng.

Bước 2: Viết các công thức cấu tạo và gọi tên tương ứng

Bây giờ, chúng ta sẽ đi vào từng trường hợp cụ thể.

Trường hợp 1: Ancol không no, mạch hở, có một liên kết đôi C=C

Đầu tiên, ta viết các dạng mạch cacbon C4 có chứa một liên kết đôi:

a) Mạch không phân nhánh: CH2=CH-CH2-CH3 (but-1-en) và CH3-CH=CH-CH3 (but-2-en).

b) Mạch phân nhánh: CH2=C(CH3)-CH3 (2-metylpropen).

Bây giờ, ta sẽ gắn nhóm -OH vào các vị trí khác nhau trên mỗi mạch cacbon đó.
Lưu ý quan trọng: Nhóm -OH rất không bền khi gắn trực tiếp vào cacbon mang nối đôi (dạng C=C-OH). Dạng này gọi là enol, nó sẽ chuyển hóa ngay thành anđehit hoặc xeton. Vì vậy, ta sẽ loại các trường hợp này.

Với mạch but-1-en (C=C-C-C):

• Gắn -OH vào C số 3: CH2=CH-CH(OH)-CH3. Tên gọi: But-3-en-2-ol

• Gắn -OH vào C số 4: CH2=CH-CH2-CH2OH. Tên gọi: But-3-en-1-ol

Với mạch but-2-en (C-C=C-C):

• Gắn -OH vào C số 1: CH3-CH=CH-CH2OH. Tên gọi: But-2-en-1-ol (Chất này có đồng phân hình học cis-trans, nhưng ở chương trình lớp 11 cơ bản, ta chỉ cần viết CTCT là đủ).

Với mạch 2-metylpropen (C=C(C)-C):

• Gắn -OH vào C ở nhánh: CH2=C(CH3)-CH2OH. Tên gọi: 2-metylprop-2-en-1-ol

Trường hợp 2: Ancol no, mạch vòng

Đầu tiên, ta viết các dạng mạch vòng C4:

a) Mạch vòng 4 cạnh: Xiclobutan.

b) Mạch vòng 3 cạnh có nhánh: Metyliclopropan.

Bây giờ, ta gắn nhóm -OH vào các vòng này.

Với vòng xiclobutan:

• Có 1 CTCT duy nhất vì 4 vị trí trên vòng là tương đương nhau. Tên gọi: Xiclobutanol

Với vòng metylxiclopropan:

• Gắn -OH vào cacbon trên vòng có chứa nhánh -CH3: Tên gọi: 1-metylxiclopropan-1-ol (hoặc 1-metylxiclopropanol)

• Gắn -OH vào cacbon trên vòng không chứa nhánh: Tên gọi: 2-metylxiclopropan-1-ol (hoặc 2-metylxiclopropanol)

• Gắn -OH vào cacbon của nhánh -CH3: Tên gọi: Xiclopropylmetanol

Bước 3: Tổng kết các công thức cấu tạo và tên gọi

Vậy, tổng hợp lại, chúng ta có tất cả 8 đồng phân ancol ứng với CTPT C4H8O.

1. Ancol không no, mạch hở:

• CH2=CH-CH2-CH2OH: But-3-en-1-ol

• CH2=CH-CH(OH)-CH3: But-3-en-2-ol

• CH3-CH=CH-CH2OH: But-2-en-1-ol

• CH2=C(CH3)-CH2OH: 2-metylprop-2-en-1-ol

2. Ancol no, mạch vòng:

• Vòng 4 cạnh có gắn -OH: Xiclobutanol

• Vòng 3 cạnh có gắn -OH và -CH3 ở cùng một C: 1-metylxiclopropan-1-ol

• Vòng 3 cạnh có gắn -OH và -CH3 ở hai C khác nhau: 2-metylxiclopropan-1-ol

• Vòng 3 cạnh nối với nhóm -CH2OH: Xiclopropylmetanol

Như vậy là chúng ta đã hoàn thành bài tập. Các em thấy không, chỉ cần đi từng bước một cách cẩn thận, phân tích kỹ đề bài thì bài toán nào cũng sẽ trở nên dễ dàng. Các em hãy tự mình viết lại các đồng phân này vào vở để ghi nhớ tốt hơn nhé. Chúc các em học tốt