Đang tải... (xem toàn văn)
- Một đặc điểm nổi bật của anken là mật độ electron tập trung tương đối cao giữa hai nguyên tử cacbon của nối đôi C = C và trải rộng ra theo hai phía của liên kết δ. Vì vậy các tác nh[r]
(1)CHUYÊN ĐỀ ANKEN ( CTPT: CnH2n n ≥ )
I Lí THUYẾT ANKEN: 1 Tính chất vật lí:
- Tương tự ankan, nhiều tính chất vật lí anken biến đổi tương tự ankan theo độ dài mạch phân nhánh
- Nói chung, tỉ khối anken cao so với ankan tương ứng xicloanken lại cao so với anken
- Ơ đồng phân hình học, dạng trans có điểm nóng chảy cao điểm sôi thấp so với dạng Cis
2 Tính chất hố học.
- Tính chất đặc trưng anken khuynh hướng vào phản ứng cộng, phản ứng liên kết đứt để hai nhóm gắn vào cho hợp chất no:
- Một đặc điểm bật anken mật độ electron tập trung tương đối cao hai nguyên tử cacbon nối đôi C = C trải rộng theo hai phía liên kết δ Vì tác nhân mang điện dương tác dụng đặc biệt dễ dàng vào nối đôi C = C Phản ứng cộng vào nối đôi chủ yếu tác nhân mang điện dương sau cộng theo chế gốc
a Các phản ứng cộng.
+) Phản ứng công tác nhân đối xứng.
Khi cộng tác nhân đối xứng vào anken cho sản phẩm
Halogen hoá anken thành 1,2 - đihalogen ankan phản ứng quan trọng cơng nghiệp phịng thí nghiệm
C C
R3
R4
R1
R2
+ X - X C C
R3
R4
R1
R2 X X
+ Phản ứng cộng clo:
C C
H H H
H + Cl - Cl
C C
H H H
H Cl Cl 1,2-diclo etan + Phản ứng cộng brom:
Anken có khả làm màu dung dịch nước brom:
C C
H H CH3
H
+ Br - Br C C
H H CH3
H Br Br
1,2-dibrompropan Phản ứng dùng để nhận biệt hợp chất có liên kết đơi
+ Phản ứng cộng iot:
Phản ứng cộng iot xảy tương đối khó khăn Nhưng dẫn xuất tương đối thuận lợi +) Cộng tác nhân bất đối xứng.
(2)R - CH = CH - R + X - Y R - CH - CH - R
X Y
+ Nếu anken bất đối xứng R1 – CH = CH – R2
Khi cộng tác nhân bất đối xứng vào anken bất đối xứng tuân theo quy tắc Maccopnhicop: Khi cộng tác nhân bất đối xứng vào anken bất đối xứng phần mang điện tích dương ưu tiên cộng vào cacbon bậc thấp ( nhiều hiđro hơn) cịn tác nhân mang điện tích âm ưu tiên cộng vào cacbon bậc cao ( hiđro hơn)
* Cộng nước:
CH3 - CH = CH2 + H2O
CH3 - CH - CH3
CH3 - CH2 - CH2 - OH OH (SPC)
(SPP) * Cộng axit halogenic:
CH3 - CH = CH2 + H - Cl
CH3 - CH - CH2
CH3 - CH - CH2 Cl H
H Cl
S¶n phÈm chÝnh
S¶n phÈm phơ
* Cộng axit sunfuric:
- H2SO4 đặc (98%, t0 = 80 – 900C) ta thu sản phẩm ankyl sunfat:
CH2 CH2
CH3
CH2 - OSO3H
+ CH2 = CH2 CH3 - CH2O CH3 - CH2O
SO2 + H2SO4
Axit etylsunfuric §ietyl sunfat * Cộng axít nitric HNO3:
CH3 - CH = CH2 + HNO3
CH3 - CH - CH3
CH3 - CH2 - CH2 - ONO2 O - NO2 (SPC)
(SPP) * Cộng axit hipohalogenơ:
Axit hipohalogenơ cộng hợp vào nối đôi C = C anken cho ta ankylclohiđrin CH2 = CH2 + Cl - OH CH2 - CH2 + OH CH2 - CH2
Cl Cl
OH
(3)+) Hiđro hố anken
Với có mặt chất xúc tác Ni, anken ccó thể cộng hợp với hiđro phân tử chuyển hóa thành ankan:
C C + H2 xóc t¸c H C C H
Phản ứng xảy hồn tồn nên có nhiều ứng dụng thực tế +) Phản ứng oxi hố:
Có thể bị oxi hố theo nhiều nmức độ khác tuỳ thuộc tác nhân đứt liên kết
Phản ứng tạo thành anken oxit ( phản ứng epoxyl hố)
* Oxi khơng khí, xúc tác Ag, thời gian tiếp xúc – giây CH2 CH2 + O2 Ag xóc t¸c
250 - 3000C (1 - s)
CH2 CH2 O * Phản ứng với dung dịch KMnO4 loãng tạo thành điol:
3R1 - CH = CH - R2 + 2KMnO4 + 4H2O 3R1 - CH - CH - R2 + 2MnO2 + 2KOH OH OH
3CH2 = CH2 + 2KMnO4 + 4H2O 3CH2 - CH2 + 2MnO2 + 2KOH
OH OH
Etilen glicol
Phản ứng đứt liên kết đôi:
* Phản ứng với dung dịch KMnO4 nóng:
Sản phẩm phụ thuộc vào anken (mức độ anken) mà tạo thành axit, xeton hay CO2 CH2 = CH2 + 4KMnO4 2K2CO3 + 4MnO2 + 2H2O
3CH3 - CH = CH2 + 10KMnO4 3CH
3COOK + 3K2CO3 + KOH + 10MnO2 + 4H2O
3CH3 - CH = CH - C2H5 + 8KMnO4 3CH3COOK + 3C2H5COOK +2KOH + 8MnO2 + 2H2O
C CH CH
3
CH3
CH3+ 2KMnO4 C
CH3 CH3
O + CH3COOK + KOH + 2MnO2
t0
t0
t0 t0
c Phản ứng trùng hợp.
Đn: Là trình cộng hợp nhiều phân tử nhỏ, riêng lẻ lại với tạo phân tử có phân tử lượng lơn mà cơng thức phân tử giữ nguyên
n CH2 = CH2 CH2 - CH2 n Peoxit, 100 - 3000C
100atm Polietilen
nCH2 = CH CH2 - CH
CH3 CH3
*
n t0, p, xt
(4)Chất đầu gọi là: monome hay mắt xích Sản phẩm gọi là: polime
Hệ số trùng hợp là: n d Phản ứng chỏy:
CnH2n +
3 2
n
O2 n CO2 + n H2O
VII Điều chế.
1) Đề hiđro hoá dẫn xuất halogen ca anken. CnH2n+1X Bazơ mạnh CnH2n + HX
Bazơ mạnh: ancollat R-ONa hổn hợp KOH ancol
Khả phản ứng dẫn xuất halogen gốc dẫn xuất của: I > Br > Cl > F Cùng nguyên tử halogen gốc bậc III > II > I
Phản ứng tách xảy theo quy tắc Zaixep
CH3 - CH - CH - CH3 CH3 Br
CH3 - C = C - CH3 CH3
CH3 - CH - CH = CH2 CH3
(SPC)
(SPP) KOH/ (CH3)3C - OH
CH3 - CH - CH2 - CH3 Cl
KOH/C2H5OH
CH3 - CH = CH - CH3 (SPC) Tách phân tử halogen từ dẫn xuất đihalogen ankan.
Tác nhân: Zn I .
R1 - CH - CH - R2
+ Zn
+ NaI
R1 - CH = CH - R2 - ZnX2
- IX + NaX
X X
Ví dụ:
CH2 - CH2
+ Zn
+ NaI
CH2 = CH2 - ZnBr2
- IBr + NaBr Br Br
(5)CnH2n+1OH
Al2O3 t > 4000C H2SO4đặc
t = 1700C
CnH2n + H2O
Ví dụ:
C2H2OH CH2 = CH2 + H2O CH3 - CH2 - C - CH2 - CH3
CH3 OH
CH3 - CH = C - CH2 - CH3 + H2O CH3
H2SO4 (1700C)
H2SO4 (800C)
4 Hiđro hoá ankin.
R1 - C C - R2 H2/Pd - PbCO3 R1 - CH = CH - R2 hc Pb(CH3COO)2, BaSO4
II- Cách đọc tên anken
CTPT ANKEN: CnH2n (n>=2)
a) Tên anken đơn giản lấy từ tên ankan tương ứng đổi đuôi an
thành đuôi ilen.
CH2=CH2: etilen; CH2=CH-CH3: propilen; CH2=CH-CH2-CH3: α-butilen; CH3-CH=CH-CH3: β-butilen; CH2=C(CH3)-CH3: isobutilen
b) Tên thay thế: Số vị trí-Tên nhánh+Tên mạch chính-số vị trí nối đơi-en
- Mạch mạch chứa liên kết đơi, dài có nhiều nhánh nhất. - Đánh số C mạch phía gần liên kết đơi hơn.
- Số vị trí liên kết đơi ghi trước en (khi mạch có 3 ngun tử C khơng cần ghi).
CH2=CHCH2CH2CH3: pent-1-en; CH3CH=CHCH2CH3: pent-2-en;
(6)* Đồng phân hình học:
1LK C=C có đp hình học n LK C=C có 2^n đp hình học
Nếu phía => đp cis-; khác phía => đp trans- (cis-thuyền trans-ghế)
VD: Ruồi phát tín hiệu gọi ruồi đực cách tiết hợp chất khơng no có tên cis-tricos-9-en (C23H46)
CH3[CH2]6CH2 CH2[CH2]11CH3
C=C
H H
H3C CH3 H CH3
C=C C=C
H H H3C H
Cis-but-2-en Trans-but-2-en
Dạng thuyền Dạng ghế
Ít bền hơn Bền hơn
(7)Nhiệt độ nóng chảy thấp hơn Nhiệt độ nóng chảy cao hơn
4 ANKAĐIEN: CnH2n-2 (n>=3)
Vị trí nhánh-Tên nhánh+Tên mạch (thêm “a”)-số vị trí hai nối đơi-đien
-Mạch mạch chứa liên kết đơi, dài nhất, có nhiều nhánh nhất. - Đánh số C mạch phía gần liên kết đơi hơn.
VD: CH2=C=CH2: propađien (anlen); CH2=CH-CH=CH2: buta-1,3-đien (butađien); CH2-C(CH3)=CH=CH2: 2-metylbuta-1,3-đien (isopren); CH2=CH-CH2-CH=CH2: penta-1,4-đien
III- Cách viết đồng phân anken
VD 1: Viết đồng phân có anken có cơng thức C7H14
Giải:
Bước 1: Xác định độ bất bảo hòa ( số liên kết п số vịng phân tử có công thức
CxHy) theo công thức:
a=
2x+2−y
Nếu a = 1, 2………….thì có đồng phân xicloankan đồng phân cis - trans Viết đồng phân xicloankan đồng phân cis - trans Phần em tự viết lấy
Bước 2:
Viết mạch C dạng mạch thẳng n nguyên tử C viết liên kết п vị trí C1
Được đồng phân thứ
C C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C (1)═
Di chuyển liên kết п từ vị tí C1 đến vị trí C n
2 (nếu n chẵn) đến vị trí C
n−1
( n số lẻ) đồng phân
(8)C ─ C ─ C C ─ C ─ C ─ C (3)═ Bước 3.1:
Bẻ nguyên tử C mạch n nguyên tử C làm mạch nhánh Mạch gồm m = n – nguyên tử C
* Di chuyển liên kết п từ vị trí C1 đến vị trí Cm-1 để đồng phân
*Di chuyển mạch nhánh từ vị trí C2 đến vị trí C
n−1
2 ( n – 1) số chẵn, đến vị trí C
n
2 nếu (n -1) số lẻ để đồng phân tiếp theo.
Bước 3.2:
Tiếp tục bẻ nguyên tử C để làm nhánh Mạch gồm a = n – nguyên tử C
- Viết đồng phân gồm hai nhánh nhánh gồm nguyên tử C cách cố định nhóm di chuyển nhóm từ vị trí C2 đến vị trí Ca-1
Ứng với công thức thu Di chuyển liên kết п từ vị trí C1 đến vị trí Ca-1 để
các đồng phân
Bước 2.3:
Bẻ nguyên tử C để làm nhánh
Mạch gồm b = n – nguyên tử C
- Vì số nguyên tử C phân tử C7H14là < + nên viết đồng
phân gồm nhánh gồm nguyên tử C làm nhánh
Viết đồng phân gồm nhánh nhánh gồm nguyên tử C cách cố định nhóm di chuyển nhóm từ vị trí C2 đến vị trí Ca-1
Để thực bước viết đồng phân gồm q = 2, 3, 4……… nhánh nhánh gồm nguyên tử C đòi hỏi phân tử ban đầu phải có tối thiểu 2q + số nguyên tử C phân tử
(9)Về viết đồng phân anken, ankin giống với ankan Từ khung cacbon ankan ta di chuyển vị trí liên kết đơi để đồng phân anken ankin thêm bước viết đồng phân xicloankan cis – trans Đối với ankin có thêm đồng phân ị trí liên kết п: hệ liên kết п liên hợp không liên hợp
Khi di chuyển liên kết п phai ý trường hợp mạch cácbon đối xứng để loại bỏ số đồng phân trùng lặp
Đối với chất hữu cịn lại phương pháp viết công thức cấu tạo củng được suy từ cách viết ankan Nhưng ý trường hợp sau:
Với hợp chất hữu no có ngun tử O có loại đồng phân: ancol ete
Với hợp chất hữu có a =1và có nguyên tử O có loại đồng phân: ancol khơng no đơn chức, ete khơng no, andehit, xeton, ancol có mạch C mạch vòng
Với hợp chất hữu có a =1và có nguyên tử O có loại đồng phân: ancol khơng no đa chức,hợp chất chức andehit ancol xeton ancol, ancol chức có mạch C mạch vịng, axít, este………
Và nhiều trường hợp khác
Xác định độ bất bảo hòa ( số liên kết п số vòng phân tử có cơng thức CxHyOzNtXv) theo cơng thức:
a=2x+2−( y+v)+t
2
(10)III- Các công thức giải tập anken 1.Khối lượng hidrocacbon khong no ( anken)
m = mC + mH = 12nCO2 + nH2O
manken = mC + mH = 12nCO2 + 2nH2O
2.Số mol anken nH2O = nCO2
3.Phương trình đốt cháy hidrocacbon khong no (anken)
+Anken CnH2n + 32n O2 nCO2 + nH20
4.Định luật bảo toàn nguyên tố oxi phản ứng đốt cháy hidrocacbon Anken : 2nO2 = 2nCO2 + nH2O
5.Định luật bảo toàn khối lượng phản ứng đốt cháy ankan,
manken + mO2 = mCO2 + mH2O
6 Đốt cháy anken thu sản phẩm cháy gồm (CO2 H2O).Dẫn sản phẩm cháy qua bình đựng dung dịchCa(OH)2 bình đựng dung dịch H2SO4đặc thì khối lượng bình tăng 10 gam,khối lượngbình tăng 6,2 gam.Tìm cơng thức phân tử ankan
(11)Khối lượng bình đựng H2SO4 tăng = mH2O = 6,2 gam
7.Đốt cháy anken thu sản phẩm cháy gồm ( CO2 H2O).Dẫn sản phẩm cháy qua bình đựng dung dịchCa(OH)2 và bình đựng P2O5 thì bình thu được 10 gam kết tủa và khối lượng bình tăng 6,2 gam.Tìm cơng thức phân tử Giải :Bình : Kết tủa CaCO mkettua = mCaCO3
Phươngtrình : CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
Suyra nCO2 = nCaCO3
Bình2 :Khối lượngbình đựng P2O5 tăng = mH2O
8 Cho anken tác dụng với Cl2 thu dẫn xuất clo chứa75,55% Cl khối lượng
CnH2n + Cl2 CnH2nCl2 %Cl = 1435,5n+×712 = 75,55100
9 Cho anken Phản ứng với dung dịch Br2: CnH2n + Br2 → CnH2nBr2
Như anken : Br2 = : ( tỉ lệ số mol thể tich )
nanken = nBr2
%Br =
80×2 14n+160
Suy ra: Khi đề cho khối lượng bình brom tăng khối lượng anken
10 Cho anken phản ứng cộng H2:
CnH2n + H2 CnH2n +
Suy + Tỉ lệ phản ứng 1:1 → nanken = nH2
+ Khối lượng trước sau phản ứng nhau
+ Số mol sau phản ứng giảm số mol H2( vỡ H2 )
→ nH2pu= ntrước - nsau
Cách giải :
(12)mhhX = nhhX*MhhX mà mhhX=mhhY
Số mol hỗn hợp Y: nY =
m M
Số mol phản ứng: nankenpư = nX – nY = 1-nY H%= n anken ph nn ankenban đ uả ứầng∗100
11 Cho anken phản ứng với KMnO4: ( phản ứng tạo diol )
3R1 - CH = CH - R2 + 2KMnO4 + 4H2O 3R1 - CH - CH - R2 + 2MnO2 + 2KOH OH OH
Các em để ý tỷ lệ phản ứng ( sử dụng phương pháp bảo toàn e )
12 Khốilượng dung dịchgiảm = mkếttủa – (mCO2 + mH2O)
(13)BÀI TẬP ANKEN 1 Phản ứng đốt cháy:
CnH2n +
3 2
n
O2 n CO2 + n H2O
Như đốt cháy anken thỡ nCO2 nH O2
Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp eten,propen,but-1-en thu 1,2mol CO2 1,2mol
nước Gía trị a
Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn agam hỗn hợp eten,propen,but-2-en cần dùng vừa đủ b lít oxi đktc thu 2,4mol CO2 2,4 mol nước Giá trị b là:
Bài 3: Đem đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hỗn hợp X gồm anken đồng đẳng thu CO2 nước có khối lượng 6,76 gam Vậy cụng thức phõn tử anken
đó là:
Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp gồm ankan anken Cho sản phẩm cháy qua bình đựng P2O5 dư bình đựng KOH rắn, dư thấy bình tăng 4,14g, b́nh
tăng 6,16g Số mol ankan có hỗn hợp là: Bài 5:
2 Phản ứng với dung dịch Br2:
CnH2n + Br2 → CnH2nBr2
Như anken : Br2 = : ( tỉ lệ số mol thể tích )
Bài 1: Cho hỗn hợp anken liờn tiếp dóy đồng đẳng qua dung dịch Br2, thấy cú 80g Br2
phản ứng khối lượng bình Br2 tăng 19,6g Tìn hai anken là:
Bài 2: Cho 5,1g hỗn hợp X gồm CH4 anken đồng đẳng liên tiếp qua dung dịch brom dư
thấy khối lượng bình tăng 3,5g, đồng thời thể tích hỗn hợp X giảm nửa Hai anken có cơng thức phân tử
Bài 3: Hỗn hợp A gồm anken đồng đẳng liên tiếp Đốt cháy hồn tồn V lít A thu 13,44 lít CO2 đkc Mặt khác A làm màu vừa hết 40g nước Br2
a CTPT anken là:
b Xác định % thể tích anken
Bài 4: Cho 10g hỗn hợp khớ X gồm etilen etan qua dung dịch Br2 25% 160g dd Br2 phản
ứng Tính % khối lượng etilen hỗn hợp là:
Bài 5: Cho 3,36 lít hỗn hợp etan etilen (đktc) chậm qua qua dung dịch brom dư Sau phản ứng khối lượng bình brom tăng thêm 2,8g Số mol etan etilen hỗn hợp
Bài 6: Cho 0,05 mol hiđrocacbon X làm màu vừa đủ dung dịch chứa gam brom cho sản phẩm có hàm lượng brom đạt 69,56% Cơng thức phân tử X
(14)Bài 7: Hỗn hợp X gồm metan anken, cho 5,6 lít X qua dung dịch brom dư thấy khối lượng bình brom tăng 7,28g có 2,688 lít khí bay (đktc) CTPT anken
A C4H8 B C5H10 C C3H6 D C2H4
3 Phản ứng cộng H2:
CnH2n + H2 CnH2n +
Suy ngẩm chỳt nhộ… + Tỉ lệ phản ứng 1:1
+ Khối lượng trước sau phản ứng + Số mol sau phản ứng giảm ( vỡ H2 ) → H2pu
n
= ntrước - nsau
Bài 1: Hỗn hợp khớ X gồm H2 anken cú khả cộng HBr cho sản phẩm hữu Tỉ khối X so với H2 9,1 Đun nóng X có xúc tác Ni, sau phản ứng xảy hồn tồn, thu hỗn hợp khí Y khụng làm màu nước brom; tỉ khối Y so với H2 13 Công thức cấu tạo anken
Bài 2: Hỗn hợp khớ X gồm H2 C2H4 cú tỉ khối so với He 3,75 Dẫn X qua Ni nung nóng,
thu hỗn
hợp khớ Y cú tỉ khối so với He Hiệu suất phản ứng hiđro hoá
Bài 3: Hỗn hợp khớ A chứa eilen H2 Tỉ khối A hiđro 7,5 Dẫn A qua chất
xuc tỏc Ni nung nóng thu hh khí B có tỉ khối hiđro 9,0 Hiệu suất phản ứng cộng hiđro etilen
3 Phản ứng với KMnO4: ( phản ứng tạo diol )
3R1 - CH = CH - R2 + 2KMnO4 + 4H2O 3R1 - CH - CH - R2 + 2MnO2 + 2KOH OH OH
Các em để ý tỷ lệ phản ứng ( sử dụng phương pháp bảo tồn e )
Ví dụ 1:Để khử hồn toàn 200 ml dung dịch KMnO40,2M tạo thành chất rắn màu nâu đen cần V lít khí
(15)(16)