SƠ LƯỢC VỀ CÁC HỢP CHẤT HIDROCACBON 2 pdf

là phản ứng chủ yếu Phản ứng thế Cụ thể về các phản ứng thế của ankan : Phản ứng thế Halogen Phản ứng halogen hoá theo cơ chế gốc như sau : Phản ứng mở dây chuyền là phản ứng 1 Phản ứn

SƠ LƯỢC VỀ CÁC HỢP CHẤT HIDROCACBON

2

Trong phân tử Ankan chỉ có liên kết đơn gồm 2 loại đó là : C-C và C-H Liên kết C-H có năng lượng liên kết cao hơn liên kết C-C ( Trung bình là 98Kcal/mol và 83Kcal/mol , tuy nhiên việc phân cắt liên kết C-C thì lại được bù trừ năng lượng hơn việc phân cắt liên kết C-H ( Phần này nói hơi khó hiểu , các bạn cứ hiểu đơn giản là việc phân cắt liên kết C-H dễ hơn C-C Do vậy với Ankan thì phản ứng thế

H bằng các nhóm chức như Halogen hay -NO2, -SO3H , là phản ứng chủ yếu ( Phản ứng thế )

Cụ thể về các phản ứng thế của ankan :

Phản ứng thế Halogen

Phản ứng halogen hoá theo cơ chế gốc như sau :

Phản ứng mở dây chuyền là phản ứng (1)

Phản ứng phát triển mạch là 2 phản ứng ở (2)

Phản ứng tắt mạch là các phản ứng ở (3)

Do có các phản ứng ở (3) nên sản phẩm phụ sinh ra trong phản ứng có thể có R-R Đến đây chúng ta có thể giải quyết 1 câu hỏi hăy gặp đó là tại sao trong phản ứng clo hoá metan thì lại có 1 lượng nhỏ sản phẩm là etan , đó là do sự trùng hợp 2 gốc Metyl CH3 tạo thành CH3-CH3

Phản ứng Halogen hoá Ankan có những điểm đáng lưu ý sau :

Halogen tham gia phản ứng

Chủ yếu phản ứng thế Halogen ta chỉ xét cho phản ứng của Clo và Brom , còn với Flo và Iot thì ít khi xét đến vì chất đó hầu như coi là ko có phản ứng xảy ra

Nguyên Nhân :

+ Flo : phản ứng Flo ngay từ bước (1) phân cắt liên kết F-F toả nhiệt rất mạnh và chính nhiệt lượng tỏa ra này duy trì cho phản ứng nhưng đồng thời cũng đã cắt đứt

cả liên kết C-C vốn rất bền , do đó phản ứng cuối cùng của phản ứng thường là : CF4 và HF

+ Iot : Để các gốc I phản ứng được ở (2) cũng cần 1 năng lượng lớn , nhưng cũng phải vừa đảm bảo liên kết C-C vẫn còn , do đó số gốc I tham gia phản ứng ở (2) là rất ít Một nguyên nhân chính nữa là như 1 phương trình ta đã xét ở phần Tổng hợp Hữu cơ , đó là HI sinh ra trong phản ứng thế theo phương trình sau :

R-H + I2 -> R-I + HI

sẽ khử R-I tạo thành R-H ( HI là chất khử mạnh với dẫn xuất Halogen mà ) Thế nên phản ứng này lại thuận nghịch nữa

từ 2 yếu tố đó => I2 coi như ko có phản ứng với R-H (Ankan)

(Thực ra nếu bạn nào học về năng lượng họat hoá thì vấn đề này giải thíh dễ hơn ) Một vấn đề khá hay nữa là tính chọn lọc của Halogen ,brom có tính chọn lọc hơn Clo ,cụ thể là ở nhiệt độ khoảng 75 độ C thì tính chọn lọc của Clo và Brom thể hiện như sau :

Hidro bậc : 1 2 3

Clo : 1 : 3,3 : 4,4

Brom : 1 : 84 : 1600

Khả năng phản ứng của gốc R

Bậc của Hidro ( Tức là nguyên tử Hidro liên kết với nguyên tử cacbon bậc mấy thì

có bậc tương ứng đó luôn ) càng cao thì càng dễ thế

Ảnh hưởng của một số yếu tố khác

Vì phản ứng xảy ra theo cơ chế gốc nên khi trong hỗn hợp phản ứng có chất kìm hãm các quá trình phản ứng của gốc tự do như O2, thì phản ứng chậm lại Tuy nhiên nếu có mặt chất sinh gốc như Pb(C2H5)4 hay SO2Cl2 thì phản ứng lại xảy

ra nhanh hơn do quá trình tạo thành gốc tự do dễ dàng hơn

Ngoài ra còn 1 số ảnh hưởng khác ,ta sẽ xét tiếp sau này ,khi đến các phần nâng cao kiến thức hơn nữa

Phản ứng nitro hoá

Phản ứng Nitro hoá : R-H + HONO2 -> R-NO2 + H2O xảy ra trong tướng khí ở nhiệt độ khoảng từ 425 đến 475 độ C và xúc tác của phản ứng là O2 hoặc X2( halogen)

Dẫn xuất nitro sinh ra là một hợp chất quan trọng trong Công nghiệp sản xuất xà phòng , tuy phản ứng là ko thuận nghịch nhưng hiệu suất lại rất thấp , chỉ vào khoảng 20-40% Tuy vậy vẫn được dùng trong CN

Phản ứng Sunfo hoá :

R-H + HOSO3H -> R-SO3H + H2O

Phản ứng xảy ra khi H2SO4 ở dạng Oleum ( H2SO4.nH2O) , hiệu suất của phản ứng cũng thấp và ứng dụng của R-SO3H ko nhiều như R-NO2 nên phản ứng này ít ứng dụng trong thực tế

Ngoài ra còn một số phản ứng như Sunfo clo hoá , những phản ứng này cũng tương tự nên mình sẽ ko viết thêm chi cho dài

NGOÀI PHẢN ỨNG THẾ RA THÌ ANKAN CÒN CÓ PHẢN ỨNG OXI HOÁ

VÀ PHẢN ỨNG DEHIDRO HOÁ VÀ PHẢN ỨNG CRACKING-RIFOMINH

LÀ CÁC PHẢN ỨNG KHÁ QUAN TRỌNG

*/PHẢN ỨNG OXI HOÁ :

Phản ứng oxi hoá hoàn toàn thành CO2 và H2O chắc ai cũng biết , ko viết thêm làm gì Ta xét đến 1 vài phản ứng oxi hoá ko hoàn toàn :

R-CH3 (O2/không khí /B2O3) -> R-CH2OH

R-CH2-CH2-R' (O2/V2O5 , Mn2+ , 100 độ C) -> R-COOH + R'-COOH

Đó là 2 phản ứng hay gặp , ngoài ra cũng còn nhiều loại phản ứng oxi hoá ko hoàn toàn nữa , bạn nào biết thì post lên nhé

*/PHẢN ỨNG DEHIDRO HOÁ : với xúc tác là Al2O3/Cr2O3 ở nhiệt độ khoảng 300-400 độ C thì ankan tách hidro tạo ra Anken

*/PHẢN ỨNG CRACKINH-RIFOMINH :Phản ứng này là để chuyển Ankan

mạch dài thành các hợp chất mạch ngắn hơn hay chuyển các ankan ( mạch hở )

thành các hợp chất mạch vòng Nói chung là Crackinh thì ai cũng biết cả rồi nhỉ Còn những vấn đề nâng cao hơn thì xin đợi đến xong phần Aren chúng ta sẽ nói nhiều hơn về dầu mỏ và các hợp chất thiên nhiên khác 1 tí

CHƯƠNG II-XICLOANKAN

1/ĐỊNH NGĨA-DANH PHÁP-CẤU TRÚC:

*Định nghĩa:Xicloankan là những hidrocacbon no có 1 vòng(đơn vòng) hoặc nhiều vòng(đa vòng).CTPT chung là:CnH2n(n>=3)

*Danh phápở đây chúng ta chỉ đề cập đến Xicloankan đơn vòng,đa vòng sẽ đề cập sau)

-Xicloankan ko mang nhóm thế:được gọi tên như ankan tương ứng bằng cách thêm tiền tố xiclo- vào trước tên ankan

VD:xiclopentan,xiclohexan

-Xicloankan mang nhóm thế: có 2 bước

+Tìm tên tộc:so sánh số nguyên tử cacbon trong vòng với số nguyên tử cacbon trên nhóm thế ankyl lớn nhất.Nếu lớn hơn hoặc bằng thìhợp chất là xicloankan mang nhóm thế ankyl,còn ngược lại là ankan mang nhóm thế

xicloankyl

+Đánh số nhóm thế sao cho locant là nhỏ nhất.Nếu có nhiều nhóm thế khác nhau có cùng cách đánh số thì ưu tiên theo thứ tự mẫu tự

VD:

*Cấu trúc:cũng như ankan,xicloankan cũng có momen lưỡng cực bằng 0

Ta sẽ tham khảo thêm cấu trúc lập thể của vài xicloankan sau: