1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

Hóa Học Hữu Cơ - Chương 4 docx

24 376 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 24
Dung lượng 326,59 KB

Nội dung

1 Hóa HọcHữuCơ TS Phan Thanh SơnNam Bộ môn Kỹ ThuậtHữuCơ Khoa Kỹ ThuậtHóaHọc Trường ĐạiHọc Bách Khoa TP. HCM Điệnthoại: 8647256 ext. 5681 Email: ptsnam@hcmut.edu.vn 2 Chương 4: Alkane I. Giớithiệu chung • Alkane Æ hydrocarbon no mạch hở, nguyên tử carbon Æ lai hóa sp 3 • Công thứctổng quát: C n H 2n+2 • Góc hóa trị 109 o 5’, liên kết C-H: 1.09Å, C-C: 1.53Å • Đồng phân: cấutạo, cấudạng (quay) methane 3 II. Danh pháp IUPAC II.1. Alkane không phân nhánh: • 4 alkane đầu: gọitheotênthôngthường methane, ethane, n-propane, n-butane • Các alkane từ C5: dựa theo cách đếmsố củaHy LạphoặcLatin. Ví dụ: pentane, hexane, heptane, octane…(tựđọc) 4 II. 2. Alkane phân nhánh • Chọnmạch dài nhấtlàmmạch chính • Đánh số sao cho mạch nhánh có chỉ số nhỏ nhất • Dùng chữ số & gạch (-) để chỉ vị trí nhánh, nhóm cuối cùng phảiviếtliềnvớitênmạch chính • Nếu có nhiều nhánh tương đương: dùng tiếp đầu ngữ di-, tri-, tetra- để chỉ số lượng nhóm tương đương 5 •Nếu có nhiều nhóm thế khác nhau: sắpxếptheo thứ tự alphabetical. Lưuý: bỏ qua các tiếp đầu ngữ di-, tri-, tetra-… khi xét thứ tự alphabetical. •Tuy nhiên không bỏ qua iso!!! sec-& tert- được bỏ qua khi xét thứ tự với các nhóm khác, nhưng vẫn dùng để so sánh giữa chúng với nhau. • Ví dụ: dimethyl hoặcmethyl sẽđi sau ethyl hay diethyl •isopropyl đitrướcmethyl •tert-butyl đitrước isobutyl •sec-butyl đitrước tert-butyl 6 • Ví dụ (H viếttắt): CCC C C C C C C C 4-Ethyl-2,2-dimethylhexane CCC C C C C C C CC C C C C C 3,3-Diethyl-5-isopropyl-4-methyloctane CCCCCCC C C C C C 5-Ethyl-2,3,5-trimethylheptane CCC C C C C C C C C C C C C 2-methyl-5-(1,2-dimethylpropyl)nonane 7 II.3. Tên gốc alkyl • Đượclấy1 H từ alkane, gọi theo tên alkane nhưng đổianeÆ yl • CH 3 -: methyl • CH 3 -CH 2 -: ethyl • CH 3 -CH 2 -CH 2 -: n-propyl CH 3 CHCH 3 : isopropyl CH 3 CH 2 CHCH 3 : sec-butyl • (CH 3 ) 2 CHCH 2 -: isobutyl • (CH 3 ) 3 C-: tert-butyl 8 III. Các phương pháp điềuchế alkane III.1. Khử các dẫnxuấtcủa halogen, alcohol, carbonyl: a. Khử bằng HI 80%, 180 o C: CH 3 I + HI P ñ oû CH 4 + I 2 CH 3 -CH 2 -OH + HI Pño û CH 3 -CH 3 + I 2 + H 2 O b. Khử bằng Zn/HCl RCR' O Zn(Hg)/HCl R-CH 2 -R' (Khử Clemmensen) 9 III.2. Hydro hóa alkene R-CH 2 -CH 3 R-CH=CH 2 + H 2 Ni, Pd, Pt alkene có thể điềuchế từ alcohol (H 2 SO 4 /t o C) III.3. Thủy phân hợpchấtcơ kim (CH 3 ) 2 Zn + H 2 O Æ CH 4 + Zn(OH) 2 C 2 H 5 -MgBr + H 2 O Æ C 2 H 6 + Mg(OH)Br Điềuchế hợpchấtcơ magnesium (Grignard): C 2 H 5 -Br + Mg/ether khan Æ C 2 H 5 -MgBr 10 III.4. Phản ứng Wurtz CH 3 CH 2 Br + Na Æ CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 + NaBr • Chỉ có hiệuquả khi điềuchế alkane đốixứng: CH 3 CH 2 Br + CH 3 Br Æ CH 3 CH 2 CH 3 + CH 3 CH 3 + CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 Æ khôngcótínhchọnlọc Æ ít sử dụng • Chỉ hiệuquả cho R-Br & R-I •Hiệusuất: bậc 1 (60%) > bậc 2 (40%) > bậc 3 (10%) [...]... CH3-CH2-CH3 + HNO3 CH3-CH2-CH2-NO2 (25%) + CH3-CHNO2-CH3 (40 %) + CH3-CH2-NO2 (25%) + CH3-NO2 (10%) 20 V.3 Phản ứng đồng phân hóa • Chuyển các alkane mạch thẳng thành alkane mạch nhánh dưới tác dụng của xúc tác ở nhiệt độ cao • Xúc tác thường dùng: acid Lewis như AlCl3, xúc tác acid trên cơ sở zeolite • Ví dụ: CH3-CH2-CH2-CH3 AlCl3 to CH3 H3C C CH3 H 21 Cơ chế: CH3-CH-CH2-CH3 H AlCl3 HAlCl3 + CH3-C-CH2-CH3... hoặc khi có ánh sáng R-H + X2 to hν R-X + HX 12 a Cơ chế phản ứng (gốc tự do SR ) • Khơi mào: X-X to 2X hν •Truyền mạch: R-H R + X + X2 R + RX HX + X Phản ứng có thể tiếp tục để tạo sản phẩm di-, tri-, tetra• Ví dụ chlor hóa CH4 có thể thu được CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3, CCl4 CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl ΔH = -2 5Kcal/mol 13 • Ngắt mạch: X + X X-X R + R R-R R + X R-X 14 • Giai đoạn tạo CH3 khó hơn giai đoạn tạo CH3Cl... tốc tương đối ở 127 oC của Br hóa: bậc 1/bậc 2/bậc 3 = 1/82/1000 CH3 H3C C CH3 + Cl2 H CH3 H3C C CH3 + Br2 H 25 oC hν CH3 H3C C CH2Cl H 64% 127 oC hν CH3 H3C C CH2Br H 1% CH3 + H3C C CH3 Cl 36% CH3 + H3C C CH3 Br 99% 127 oC CH3-CH2-CH3 + Br2 hν CH3-CH2-CH2-Br 3% + CH3-CHBr-CH3 97% 19 V.2 Phản ứng nitro hóa alkane R-H + HNO3 R-NO2 + H2O • Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao ,cơ chế gốc tự do • Thường xảy... thế H •H bậc 1 & bậc 2: 25 oC CH3-CH2-CH3 + Cl2 hν CH3-CH2-CH2-Cl + CH3-CHCl-CH3 45 % 55% Vận tốc tương đối khi thay thế H bậc 1: 45 / 6 = 7.5 Thay thế H bậc 2: 55 / 2 =27.5 tỷ lệ vận tốc tương đối H bậc 1/ H bậc 2 = 7.5/27.5 ~ ¼ 16 • H bậc 1 & bậc 3: CH3 H3C C CH3 + Cl2 H 25 oC hν CH3 H3C C CH2Cl H 64% CH3 + H3C C CH3 Cl 36% • Vận tốc tương đối khi thay thế H bậc 1: 64 / 9 ~7 •Thay thế H bậc 2: 36 /... CH3 CH3-CH3 III.6 Nhiệt phân muốn natri của carboxylic acid CH3COONa + NaOH CH4 + Na2CO3 IV Tính chất vật lý (tự đọc) • Alkane không phân cực chỉ tan trong dung môi không phân cực to sôi của alkane nhánh < thẳng 11 V Tính chất hóa học • Alkane trơ không có phản ứng cộng, đặc trưng là phản ứng thế H V.1 Phản ứng thế H bằng halogen • Chỉ xảy ra ở nhiệt độ cao hoặc khi có ánh sáng R-H + X2 to hν R-X + HX... lọc) 23 V.5 Phản ứng oxy hóa alkane • Alkane bền với tác nhân oxy hóa ở nhiệt độ thường • Ở nhiệt độ cao hoặc có mặt xúc tác có thể phản ứng với oxygen, KMnO4, K2Cr2O7… phản ứng đứt mạch tạo alcohol (ROH), aldehyde (RCHO), ketone (RCOR’), carboxylic acid (RCOOH)… • Phản ứng quan trọng: 2CnH2n+2 + (3n + 1)O2 2nCO2 + (2n+2) H2O tỏa nhiệt mạnh, -3 41 kcal/mol alkane được dùng 24 làm nhiên liệu ... đối bậc 1/bậc 2/bậc 3 = 1 /4/ 5 Ở nhiệt độ thường, khả năng thay thế H ở C bậc 3 cao nhất •Lưu ý: ở 600oC: tỷ lệ này là 1/1/1 17 c Khả năng phản ứng của dãy halogen F2 > Cl2 > Br2 > I2 F hóa: mãnh liệt, đứt liên kết ít dùng I hóa: rất khó xảy ra (ΔH = + 13 Kcal/mol), chỉ xảy ra khi loại HI trong quá trình 18 d Tính chọn lọc của phản ứng • Phản ứng Br hóa có tốc độ chậm hơn Cl hóa nhưng có độ chọn lọc... H AlCl3 HAlCl3 + CH3-C-CH2-CH3 H -HAlCl3 CH3 H3C C CH3 H to H HH C H H C C+ HH C H H + AlCl3 • Xu hướng: tạo carbocation bền hơn chuyển vị 22 V .4 Phản ứng cracking •Tạo alkane có mạch carbon ngắn hơn dưới tác dụng của xúc tác & nhiệt độ • Kèm theo phản ứng tách loại hydrogen & phản ứng đóng vòng • Cracking nhiệt: 800oC – 1000oC, cracking xúc tác (thường là zeolite): 500oC -6 00oC •Sử dụng trong sản . đitrướcmethyl •tert-butyl đitrước isobutyl •sec-butyl đitrước tert-butyl 6 • Ví dụ (H viếttắt): CCC C C C C C C C 4- Ethyl-2,2-dimethylhexane CCC C C C C C C CC C C C C C 3,3-Diethyl-5-isopropyl -4 - methyloctane CCCCCCC C C C C C 5-Ethyl-2,3,5-trimethylheptane CCC. di-, tri-, tetra- • Ví dụ chlor hóa CH 4 có thể thu đượcCH 3 Cl, CH 2 Cl 2 , CHCl 3 , CCl 4 CH 4 + Cl 2 Æ CH 3 Cl + HCl ΔH = -2 5Kcal/mol 14 X X R R R X R-R R-X X-X + + + •. CH 3 -: methyl • CH 3 -CH 2 -: ethyl • CH 3 -CH 2 -CH 2 -: n-propyl CH 3 CHCH 3 : isopropyl CH 3 CH 2 CHCH 3 : sec-butyl • (CH 3 ) 2 CHCH 2 -: isobutyl • (CH 3 ) 3 C-: tert-butyl 8 III.

Ngày đăng: 24/07/2014, 10:21

TỪ KHÓA LIÊN QUAN