Khoảng cách giữa các nguyên tử C trong phân tử là bằng nhau nên mây electron p của nguyên tử C xen phủ đều với 2 mây electron 2p của 2 nguyên tử C bên cạnh, do đó trong phân tử benzen kh[r]
(1)Hóa học các hợp chất hữu Phần III HÓA HỌC CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỮU CƠ Hoá học hữu là ngành khoa học nghiên cứu thành phần, cấu tạo, tính chất, ứng dụng các hợp chất hữu và các quá trình biến đổi (phản ứng) chúng Hợp chất hữu là các hợp chất cacbon trừ CO, CO2, axit cacbonic và các muối cacbonat Hiện nay, người đã biết đến khoảng triệu hợp chất vô và khoảng triệu hợp chất hữu Những đặc điểm chung hợp chất hữu Mặc dù không có danh giới thật rõ rệt chất hữu và chất vô cơ, các hợp chất hữu có số đặc điểm chung sau đây : Trong thành phần hợp chất hữu có thể gặp hầu hết các nguyên tố hệ thống tuần hoàn, song số lượng các nguyên tố thường xuyên tạo nên chất hữu thường không nhiều : thiết phải có C, thường có H, hay gặp O, N, sau đó đến halogen, S, P, Liên kết hóa học chủ yếu hợp chất hữu là liên kết cộng hóa trị Các hợp chất hữu thường dễ bay hơi, kém bền nhiệt và dễ cháy hợp chất vô Các phản ứng hợp chất hữu thường chậm và không hoàn toàn theo hướng định nên tạo thành hỗn hợp sản phẩm Phân loại các hợp chất hữu a Dựa vào mạch C: Chia thành nhóm lớn: − Các hợp chất mạch hở gồm + Loại no: Mạch C chứa liên kết đơn Ví dụ dãy đồng đẳng ankan CnH2n+2,… + Loại chưa no: Mạch C ngoài liên kết đơn còn chứa liên kết đôi và liên kết ba Ví dụ anken CnH2n ; các ankin, ankađien CnH2n − ;… − Các hợp chất mạch vòng gồm: + Vòng không no + Vòng no + Hợp chất thơm: có nhân benzen Ví dụ: Ví dụ: H2C - CH2 HC = CH CH2 CH2 − Hợp chất dị vòng: Ngoài C còn có các nguyên tố khác tham gia tạo vòng b Dựa vào nhóm chức Nhóm chức là nhóm nguyên tử gây phản ứng hóa học đặc trưng cho phân tử hợp chất hữu Một số nhóm chức quan trọng − Nhóm hyđroxyl: − OH − Nhóm nitro: − NO2 − Nhóm amin: − NH2 Hợp chất đơn chức: Trong phân tử có nhóm chức Hợp chất đa chức: Trong phân tử có nhiều nhóm chức giống Ví dụ: HOOC − R − COOH : Điaxit Đồng Đức Thiện # 78 " Lop10.com Trường THPT Sơn Động số (2) Hóa học các hợp chất hữu Hợp chất tạp chức: Trong phân tử có nhiều nhóm chức khác Ví dụ: các aminoaxit H2N − R − COOH, HO − CH2 − CH2 − CHO,… Thuyết cấu tạo hoá học Thuyết cấu tạo hoá học nhà bác học Nga Butlêrôp đề năm 1861 gồm các luận điểm chính Trong phân tử chất hữu cơ, các nguyên tử liên kết với theo đúng hoá trị và theo thứ tự định Thứ tự liên kết đó gọi là cấu tạo hóa học Sự thay đổi thứ tự liên kết đó tạo chất Thí dụ: rượu etylic và ete metylic có công thức phân tử C2H6O, chúng có cấu tạo hóa học khác nhau: CH3 – CH2 – OH (rượu etylic - chất lỏng, tan vô hạn nước, tác dụng với Na) CH3 – O – CH3 (ete metylic- chất khí, gần không tan nước, không tác dụng với Na Trong phân tử chất hữu cơ, cacbon có hóa trị Những nguyên tử cacbon có thể kết hợp không với nguyên tử các nguyên tố khác mà còn kết hợp trực tiếp với thành mạch cacbon khác (mạch không nhánh, có nhánh và mạch vòng) Ví dụ: Mạch không nhánh (mạch thẳng) CH3 – CH2 – CH2 – CH3 Mạch nhánh: CH3 – CH - CH2 – CH3 Mạch vòng: CH3 Tính chất các chất phụ thuộc vào thành phần phân tử (bản chất và số lượng các nguyên tử) và cấu tạo hóa học (thứ tự liên kết các nguyên tử) Thí dụ: - Phụ thuộc vào chất các nguyên tử: CH4 là chất khí dễ cháy, còn CCl4 là chất lỏng không cháy - Phụ thuộc vào số lượng các nguyên tử: C4H10 là chất khí, còn C5H12 là chất lỏng - Phụ thuộc vào thứ tự liên kết các nguyên tử: trường hợp CH3 - CH2 - OH và CH3 - O - CH3 (đã nêu trên) Các dạng công thức hoá học Các hợp chất hữu có thể biểu diễn các dạng công thức sau: a Công thức tổng quát (CTTQ): Cho biết thành phần định tính hợp chất hữu (thành phần nguyên tố cấu tạo nên hợp chất) Thí dụ : CxHyOz (x, y, z là số nguyên chưa biết) cho biết phân tử có nguyên tố : C, H và O b Công thức thực nghiệm (CTTN): Chỉ cho biết tỷ lệ số lượng các nguyên tử các nguyên tố phân tử Đồng Đức Thiện # 79 " Lop10.com Trường THPT Sơn Động số (3) Hóa học các hợp chất hữu Ví dụ: CTTN etilen (CH2)n, glucozơ (CH2O)n (n là số nguyên dương, chưa xác định) c Công thức đơn giản (CTĐGN): Chỉ cho biết tỷ lệ số lượng các nguyên tử các nguyên tố phân tử Ví dụ: CTĐGN etilen CH2, glucozơ CH2O d Công thức phân tử (CTPT): Cho biết số lượng nguyên tử nguyên tố phân tử hợp chất hữu cơ, tức là cho biết giá trị n Ví dụ: CTPT etilen C2H4, glucozơ C6H12O6, benzen C6H6, … Liên hệ với CTĐGN trên, hệ số n etilen : n = 2, với glucozơ: n = 6,… e Công thức cấu tạo (CTCT): Nếu công thức phân tử cho biết số lượng nguyên tử nguyên tố phân tử thì công thức cấu tạo còn cho biết thứ tự kết hợp và cách liên kết các nguyên tử đó Có thể viết CTCT dạng đầy đủ và rút gọn Ví dụ: CTCT axit axetic O H3C OH Dạng rút gọn: CH3 – COOH Liên kết hoá học hợp chất hữu Liên kết cộng hóa trị là loại liên kết chủ yếu và phổ biến hóa học hữu Có hai loại điển hình: a Liên kết đơn cặp electron tạo nên và biểu diễn gạch nối hai nguyên tử Ta gọi đó là liên kết σ b Liên kết đôi cặp electron tạo nên, biểu diễn gạch nối song song hai nguyên tử : gạch tượng trưng cho liên kết σ bền vững và gạch tượng trưng cho liên kết linh động gọi là liên kết π c Liên kết ba cặp electron tạo nên, biểu diễn ba gạch nối song song hai nguyên tử : gạch tượng trưng cho liên kết σ và hai gạch tượng trưng cho hai liên kết π Liên kết π kém bền so với liên kết σ Trong các phản ứng hoá học, nó thường bị đứt để phân tử liên kết với nguyên tử (hay nhóm nguyên tử) các nguyên tố khác (phân tử tham gia phản ứng cộng) Liên kết đơn có chất liên kết σ Liên kết đôi gồm liên kết σ và liên kết π Liên kết ba gồm liên kết σ và liên kết π − Khi nguyên tử cacbon tham gia liên kết đơn, các obitan nguyên tử lai hoá kiểu sp3 định hướng theo phương từ tâm (hạt nhân) đến đỉnh hình tứ diện và đó là hướng mối liên kết đơn ( σ ) Ví dụ các liên kết phân tử metan Đồng Đức Thiện # 80 " Lop10.com Trường THPT Sơn Động số (4) Hóa học các hợp chất hữu − Khi nguyên tử cacbon tham gia liên kết đôi, các obitan nguyên tử lai hoá kiểu sp2 nằm mặt phẳng định hướng theo phương từ trọng tâm tam giác (hạt nhân) đến đỉnh và đó là hướng liên kết đơn (liên kết σ ) Obitan p còn lại xen phủ với obitan p nguyên tử khác bên cạnh tạo thành liên kết π theo hướng vuông góc với mặt phẳng tam giác Ví dụ phân tử etilen: σ CH2 = CH2 π − Khi nguyên tử cacbon tham gia liên kết ba, các obitan nguyên tử hoá trị lai hoá kiểu sp tạo obitan và tạo liên kết σ Còn liên kết π obitan p còn lại tham gia, vuông góc với và vuông góc với trục liên kết σ Ví dụ phân tử CH ≡ CH: σ CH ≡ CH π π Hiện tượng đồng phân a Định nghĩa: Đồng phân là tượng các chất có cùng công thức phân tử, có cấu tạo khác nên có tính chất khác Các chất đó gọi là chất đồng phân Ví dụ: C5H12 có đồng phân CH3 − CH2 − CH2 − CH2 − CH3 (1) CH3 – CH - CH2 – CH3 (2) CH3 CH3 CH3 – C - CH3 (3) CH3 b Bậc nguyên tử cacbon Bậc nguyên tử cacbon phân tử xác định số nguyên tử cacbon khác liên kết với nó Bậc cacbon ký hiệu chữ số La mã (I, II, III,…) Ví dụ: I III II I CH3 – CH - CH2 – CH3 I CH3 c Các trường hợp đồng phân * Đồng phân cấu tạo Là tượng đồng phân thứ tự liên kết khác các nguyên tử hay nhóm nguyên tử phân tử gây Nhóm đồng phân này chia thành loại: 1) Đồng phân mạch cacbon: thay đổi thứ tự liên kết các nguyên tử cacbon với (mạch thẳng, mạch nhánh, mạch vòng), các nhóm thế, nhóm chức không thay đổi Ví dụ: Butan C4H10 có đồng phân CH3 − CH2 − CH2 − CH3 : n - butan CH3 – CH - CH3 iso – butan CH3 2) Đồng phân vị trí nối đôi, nối ba, nhóm thế, nhóm chức Nhóm đồng phân này do: Sự khác vị trí nối đôi, nối ba Ví dụ: # 81 " Trường THPT Sơn Động số Đồng Đức Thiện Lop10.com (5) Hóa học các hợp chất hữu CH2 = CH − CH2 − CH3 buten -1 Khác vị trí nhóm Ví dụ: CH3– CH2 – CH2 CH3 − CH = CH − CH3 buten - CH3 – CH – CH3 Cl – clo propan (propyl clorua) Cl – clo propan (isopropyl clorua) Khác vị trí nhóm chức Ví dụ: CH3 − CH2 − CH2 − CH2 − OH : butanol -1 CH3 – CH – CH2 – CH3 Rượu iso – butylic (butanol - 2) OH 3) Đồng phân nhóm chức Các đồng phân nhóm này khác nhóm chức, đó tính chất hoá học hoàn toàn khác Những đồng phân nhóm chức quan trọng là: + Anken - xicloankan Ví dụ C3H6 có thể là CH2 = CH – CH3 (Propen) H2C – CH2 (xiclo propan) CH2 + Ankađien - ankin - xicloanken Ví dụ C4H6 có đồng phân sau: CH2 = CH − CH = CH2 butađien -1,3 CH ≡ C − CH2 − CH3 butin -1 CH2 = C = CH − CH3 butađien -1,2 CH3 − C ≡ C − CH3 butin - CH = CH HC = CH CH2– CH2 xiclobuten xiclopren - HC = C – CH3 –1 CH2 – metyl xiclopren xiclopran CH – CH3 – metyl CH2 – metylen H2C - C = CH2 + Rượu - ete Ví dụ C3H8O có đồng phân CH3 − CH2 − CH2 − OH : propanol - CH3 – CH – CH3 propanol - OH CH3 − CH2 − O − CH3 : etyl metylete + Anđehit – xeton Ví dụ C3H6O có đồng phân CH3 − CH2 − CHO : propanal Đồng Đức Thiện # 82 " Lop10.com Trường THPT Sơn Động số (6) Hóa học các hợp chất hữu CH3 − CO − CH3 : đimetylxeton (axeton propanon) + Axit - este Ví dụ C3H6O2 có đồng phân CH3 − CH2 − COOH : axit propionic CH3 − COO − CH3 : metyl axetat H − COO − C2H5 : etyl fomiat + Nitro - aminoaxit Ví dụ C2H5NO2 có hai đồng phân H2N − CH2 − COOH : axit aminoaxetic và CH3 − CH2 − NO2 : nitroetan * Nhóm đồng phân hình học: Đây là loại đồng phân mà thứ tự liên kết các nguyên tử phân tử hoàn toàn giống nhau, khác phân bố các nguyên tử nhóm nguyên tử không gian Để có loại đồng phân này Điều kiện cần là phân tử phải có nối đôi Điều kiện đủ là nguyên tử cacbon nối đôi phải liên kết với hai nguyên tử nhóm nguyên tử khác nhau: a b với a ≠ b và c ≠ d C=C c d Tùy theo vị trí các nguyên tử hay nhóm nguyên tử mà người ta phân biệt hai loại đồng phân: đồng phân dạng cis đồng phân dạng trans − Cách xác định dạng cis, dạng trans: + Khi hai nhóm thể lớn nằm cùng phía so với mặt phẳng chứa lk đôi thì ta có dạng cis + Khi hai nhóm thể lớn nằm khác phía so với mặt phẳng chứa lk đôi thì ta có dạng trans Ví dụ1: buten - (CH3 − CH = CH − CH3) CH3 CH3 CH3 H C=C C=C cis – buten - CH3 H H H trans – buten - • Vậy để viết nhanh và đầy đủ đồng phân chất thì chúng ta cần: Bước 1: Xác định xem chất đó thuộc loại hợp chất gì, no hay không no Bước 2: Viết đồng phân mạch cacbon Bước 3: Viết đồng phân vị trí liên kết kép và nhóm chức Bước 4: Viết đồng phân nhóm chức Bước 5: Kiểm tra xem các đồng phân vừa viết đồng phân nào có dạng đồng phân cis-trans không Hiện tượng đồng đẳng Đồng đẳng là tượng các chất có cấu tạo và tính chất tương tự nhau, thành phần phân tử khác hay nhiều nhóm CH2 Những chất đó gọi là chất đồng đẳng với nhau, chúng hợp thành dãy gọi là dãy đồng đẳng Ví dụ: − Dãy đồng đẳng ankan: CH4, C2H6, C3H8,…(CTPT chung CnH2n+2) − Dãy đồng đẳng anken: C2H4, C3H6, C4H8,…(CTPT chung CnH2n) Đồng Đức Thiện # 83 " Lop10.com Trường THPT Sơn Động số (7) Hóa học các hợp chất hữu Chú ý: Không phải tất các chất có cùng công thức chung là đồng đẳng Ví dụ: không phải tất các rượu no đơn chức có công thức chung CnH2n+1OH là đồng đẳng Chẳng hạn CH3 − CH2 − OH rượu bậc CH3 – CH – CH3 Rượu bậc OH Hơn kém nhóm CH2 có tính chất hoá học không hoàn toàn giống không phải là đồng đẳng Hai chất đồng đẳng liên tiếp (kề nhau) có số nguyên tử cacbon Cn và Cn+1 Cn-1 Sự biến đổi tính chất vật lý các chất dãy đồng đẳng thường tuân theo quy luật chung Ví dụ mạch cacbon càng dài thì nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tăng dần, độ tan nước giảm dần Cách gọi tên các hợp chất hữu a Tên gọi thông thường: Không tuân theo quy tắc khoa học nào, thường xuất từ xưa và bắt nguồn từ nguyên liệu tên nhà bác học tìm ra, địa điểm tìm hợp chất đó, Ví dụ: Axitfomic (axit kiến); olefin (khí dầu); axit axetic (axit giấm),… b Danh pháp quốc tế (danh pháp IUPAC): Để gọi tên hợp chất hữu theo danh pháp quốc tế, chúng ta cần tiến hành theo các bước sau: − Bước 1: Chọn mạch C chính là mạch C dài có chứa nối đôi, nối ba, nhóm thế, nhóm chức, … − Bước : Đánh số thứ tự các nguyên tử C trên mạch chính (bằng chữ số ả rập) xuất phát từ phía gần nhóm chức, nối đôi, nối ba, nhóm thế, mạch nhánh Quy tắc đánh số Ưu tiên đánh số theo thứ tự Nhóm chức → nối đôi → nối ba → mạch nhánh Đối với hợp chất tạp chức thì ưu tiền lần lượt: Axit → anđehit → rượu − Bước 3: Gọi tên.: Tên = vị trí nhóm + tên nhóm + tên mạch chính (có đuôi phù hợp với loại chất) + vị trí lk bội + Nếu có nhiều nhóm giống thì gộp chúng lại và thêm các tiếp đầu ngữ: (2), tri (3), tetra (4), penta (5),… + Ngăn cách số và chữ là dấu “–’’ Chú ý: Hiện tồn số cách gọi khác tùy trường hợp và điều kiện nghiên cứu mà chúng ta nên sử dụng cách gọi tên cho phù hợp * Tên mạch chính: xuất phát từ các hiđrocacbon no mạch thẳng Các hợp chất cùng loại (cùng dãy đồng đẳng), cùng nhóm chức thì có đuôi giống Cụ thể: Hiđrocacbon no (ankan) có đuôi an: CH3 − CH2 − CH3 : propan Hiđrocacbon có nối đôi (anken) có đuôi en: CH2 = CH − CH3 : propen Hiđrocacbon có nối ba (ankin) có đuôi in: CH ≡ C − CH3 : propin Hợp chất anđehit có đuôi al: CH3 − CH2 − CHO : propanal Hợp chất rượu có đuôi ol: Đồng Đức Thiện # 84 " Lop10.com Trường THPT Sơn Động số (8) Hóa học các hợp chất hữu CH3 − CH2 − CH2 − OH : propanol Hợp chất axit hữu có đuôi oic: CH3 − CH2 − COOH : propanoic Hợp chất xeton có đuôi on: CH3 – C – CH3 propanon (axeton) O − Để số nguyên tử C có mạch chính, người ta dùng các phần (phần đầu) sau: Bảng 5: Phần để gọi tên các hợp chất hữu Số nguyên 10 tử C Phần Met Et Prop But Pen Hex Hep Oct Non dec * Tên nhóm thế: Trong hoá hữu cơ, tất nguyên tử khác hiđro (như Cl, Br, …) nhóm nguyên tử (như − NO2, − NH2,…, các gốc hiđrocacbon CH3 −, C2H5 −,…) coi là nhóm − Νhóm là các nguyên tử thì tên gọi là tên nguyên tố − Tên gốc hiđrocacbon xuất phát từ tên hiđrocacbon tương ứng với phần đuôi khác + Gốc hiđrocacbon no hoá trị gọi theo tên ankan tương ứng cách thay đuôi −an đuôi −yl và gọi chung là gốc ankyl Ví dụ: CH3 − : metyl, C2H5 − : etyl,… + Gốc hiđrocacbon chưa no hoá trị có đuôi −enyl anken, đuôi −nyl ankin và đuôi -đienyl đien Ví dụ: CH2 = CH −: etilenyl (thường gọi là gốc vinyl) CH ≡ C −: axetilenyl hay etinyl + Gốc hoá trị tạo thành tách nguyên tử H khỏi nguyên tử C tách nguyên tử O khỏi anđehit hay xeton Gốc hoá trị có đuôi từ -yliđen Ví dụ: CH3 −CH2 −CH = : propyliđen Một số dạng phản ứng hoá học hoá hữu a Phản ứng thế: Là phản ứng đó nguyên tử (hay nhóm nguyên tử) bị thay nguyên tử (hay nhóm nguyên tử) khác Ví dụ: CH4 + Cl – Cl -> CH3Cl + HCl b Phản ứng cộng hợp: Là phản ứng đó phân tử chất cộng hợp vào liên kết đôi liên kết ba phân tử chất khác Ví dụ: CH3 – CH = CH2 + Br2-> CH3 – CH = CH2 Br Br CH3 – CH = CH2 + Br2-> CH3 – CH – CH3 sản phẩm chính Br CH3 – CH2 – CH2 sản phẩm phụ Br Trong trường hợp phản ứng cộng hợp bất đối xứng, hướng cộng chủ yếu xác định theo quy tắc cộng Maccopnhicop (hay quy tắc cộng hợp bất đối xứng): Đồng Đức Thiện # 85 " Lop10.com Trường THPT Sơn Động số (9) Hóa học các hợp chất hữu Theo quy tắc Maccopnhicop, phản cộng HX vào liên kết bội bất đối xứng, nguyên tử H (hay là phần mang điện tích dương) cộng vào nguyên tử cacbon có nhiều H hơn, còn nguyên tử X (hay là phần mang điện tích âm) cộng vào nguyên tử cacbon có ít H Vì sản phẩm chính phản ứng trên là iso-propyl clorua Quy tắc cộng hiểu rộng với các tác nhân là phân tử bất đối xứng chung không riêng HX Sản phẩm thu theo quy tắc này là sản phẩm chính chiếm phần lớn, còn sản phẩm thu ngược quy tắc này là sản phẩm phụ, chiếm tỷ lệ thấp Chú ý: Khi phản ứng cộng hợp tác nhân bất đối có xúc tác là các peoxit thì sản phẩm tạo thành theo hướng ngược quy tắc cộng trên là sản phẩm chính (sản phẩm Hopman) c Phản ứng tách HX (HCl, HBr, H2O,…): Là phản ứng tách hay nhiều phân tử HX khỏi các phân tử hợp chất hữu Trong phản ứng đó, X tách với H C bên cạnh C liên kết trực tiếp với X: Ví dụ: , ROH ,t CH3 – CH – CH3 ⎯KOH ⎯⎯ ⎯ ⎯→ CH3 – CH = CH2 + HBr Br Trong trường hợp phức tạp, có nhiều H có thể tách cùng X liên kết với các nguyên tử C có bậc khác nhau, sản phẩm tách chính xác định theo quy tắc tách Zaixep: “Trong phản ứng tách HX khỏi phân tử hợp chất hữu cơ, nguyên tử X ưu tiên tách cùng nguyên tử H C bậc cao hơn” , ROH ,t CH3 – CH – CH2 – CH3 ⎯KOH ⎯⎯ ⎯ ⎯→ CH3 – CH = CH – CH3 + HBr sản phẩm chính Br CH2 = CH – CH2 – CH2 + HBr sản phẩm phụ d Phản ứng trùng hợp: Là phản ứng cộng hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ (monome) giống hay tương tự thành phân tử lớn hay cao phân tử (polime) Phản ứng trùng hợp có thể xảy hai loại monome khác nhau, đó gọi là phản ứng đồng trùng hợp Điều kiện để các monome tham gia phản ứng trùng hợp là: phân tử phải có liên kết kép có vòng không bền Ví dụ: ,p nCH2 = CH2 ⎯xt⎯,t ⎯ → (- CH2 – CH2- )n e Phản ứng trùng ngưng: Là phản ứng kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) tạo thành phân tử lớn polime, đồng thời tách nhiều phân tử nhỏ đơn giản H2O, NH3, HCl,… Điều kiện để các monome tham gia phản ứng trùng ngưng là: phân tử phải có ít nhóm chức nguyên tử linh động có thể tách khỏi phân tử Phản ứng trùng ngưng có thể xảy hai loại monome khác Ví dụ: ,p nHOOC – (CH2)5 – NH ⎯xt⎯,t ⎯ → (- CO – (CH2)5 – NH -)n + nH2O f Phản ứng oxi hoá + Phản ứng cháy (oxi hóa hoàn toàn): tạo thành CO2, H2O và số sản phẩm khác Ví dụ: CH3OH + 3/2O2 -> CO2 + 2H2O + Phản ứng oxi hoá nhóm chức oxi hoá liên kết kép (oxi hoá không hoàn toàn) Ví dụ + Oxi hoá : rượu → anđehit → axit 0 Đồng Đức Thiện # 86 " Lop10.com Trường THPT Sơn Động số (10) Hóa học các hợp chất hữu R – CH2OH -> R – CHO -> RCOOH g Phản ứng khử hợp chất hữu cơ: Khử các nhóm chức để biến loại chất này thành loại chất khác Ví dụ: R – CHO -> R – CH2OH h Phản ứng este hóa: Là phản ứng axit và rượu tạo thành este Ví dụ: CH3COOH + C2H5OH ⎯H⎯SO⎯ ⎯đ → CH3COOC2H5 + H2O Muốn phản ứng este hoá xảy hoàn toàn, phải dùng chất hút nước (thường hay dùng H2SO4 đ, Al2O3,…) i Phản ứng thuỷ phân: Là phản ứng hợp chất hữu và nước tạo thành hai hay nhiều hợp chất Ví dụ: CH3COONa + H2O -> CH3COOH + Na+ + OHCH3COOC2H5 + H2O CH3COOH + C2H5OH j Phản ứng crackinh: Là quá trình bẻ gãy mạch cacbon phân tử hiđrocacbon thành các phân tử nhỏ tác dụng nhiệt chất xúc tác crk C3H6 ⎯⎯→ CH4+ C2H4 k Phản ứng refominh: Là quá trình dùng nhiệt và chất xúc tác biến đổi cấu trúc mạch các hiđrocacbon: từ mạch hở thành mạch vòng, từ mạch ngắn thành mạch dài,… 10 Các hiệu ứng chuyển dịch electron a Hiệu ứng cảm ứng + Định nghĩa: Hiệu ứng cảm ứng (ký hiệu là I) là dịch chuyển mây e dọc theo mạch C tác dụng hút đẩy các nguyên tử hay nhóm nguyên tử Ví dụ: CH3 → CH2 → CH2 → Cl + Phân loại Quy ước: Trong liên kết σ (C − H) nguyên tử H có I = - Nhóm có độ âm điện lớn H hút e gây hiệu ứng cảm ứng âm (−I) Hiệu ứng −I tăng theo chiều tăng độ âm điện nhóm − F > −Cl > −Br − F > −OH > −NH2 - Nhóm có độ âm điện nhỏ H, có +I Hiệu ứng +I tăng theo bậc ankyl − C(CH3)3 > −CH(CH)3 > −C2H5 > −CH3 - Hiệu ứng cảm ứng I giảm nhanh tăng chiều dài mạch các liên kết σ và án ngữ không gian + Ứng dụng: Hiệu ứng cảm ứng I dùng để giải thích tính axit - bazơ hợp chất hữu cơ: − Nhóm gây hiệu ứng −I càng mạnh, làm tính axit hợp chất càng tăng − Nhóm gây hiệu ứng +I càng mạnh làm tính bazơ hợp chất càng tăng b Hiệu ứng liên hợp + Định nghĩa: Hiệu ứng liên hợp (ký hiệu là C) là hiệu ứng dịch chuyển mây electron π hệ liên hợp tác dụng hút đẩy e các nguyên tử nhóm + Phân loại: − Nhóm hút electron π gây hiệu ứng -C Đó là các nhóm không no Ví dụ: CH2 = CH – CH = O Đồng Đức Thiện # 87 " Lop10.com Trường THPT Sơn Động số (11) Hóa học các hợp chất hữu Hiệu ứng này giải thích thay đổi tính axit - bazơ hợp chất hữu có nhóm thế: Nhóm −C làm tăng độ phân cực liên kết O − H, đó làm tăng tính axit - Nhóm +C (nhóm đẩy electron π) làm tăng tính bazơ (tức khả kết hợp proton nhờ cặp electron p không phân chia) và làm giảm tính axit Ví dụ các nguyên tử H vị trí ortho và para phân tử phenol dễ bị hiệu ứng +C gây oxi nhóm OH làm mật độ e các vị trí này cao OH Chương HIĐROCACBON Hiđrocacbon là hợp chất hữu mà phân tử chứa các nguyên tử cacbon và hiđro Dựa vào cấu tạo mạch cacbon và chất liên kết các nguyên tử cacbon, người ta thường phân ba loại lớn: − Hiđrocacbon no (bão hoà, phân tử có liên kết đơn - liên kết σ ) − Hiđrocacbon không no (chưa bão hoà, phân tử ngoài liên kết đơn, còn có liên kết đôi và liên kết ba - nghĩa là có liên kết σ và π) − Hiđrocacbon thơm − Đối với hiđrocacbon no mạch hở, ta thấy số liên kết các nguyên tử C số nguyên tử cacbon trừ Vì nguyên tử C có 4e hoá trị (C có hoá trị IV) mà liên kết cần 2e hoá trị, nên phân tử có n nguyên tử C thì số e hoá trị còn để liên kết với H là 4n − (n − 1) = 2n + Do công thức chung hiđrocacbon no mạch hở là CnH2n+2 − Đối với hiđrocacbon không no mạch hở có liên kết đôi (ví dụ anken), ngoài liên kết σ còn cần 2e hoá trị để tạo thành liên kết π nguyên tử C Do số e hoá trị cần để liên kết với H giảm đơn vị Do đó công thức anken là CnH2n Nếu anken có a liên kết đôi thì công thức chung là CnH2n+2−2a − Đối với hiđrocacbon mạch hở có liên kết ba (ankin, ví dụ CH3 − C ≡ CH) thì ngoài liên kết σ còn liên kết π dùng hết 4e hoá trị Do đó số nguyên tử H liên kết giảm đơn vị (so với hiđrocacbon no) Công thức chung ankin là CnH2n+2−4 = CnH2n−2 − Đối với hiđrocacbon vòng no: Khi tạo thành vòng đã dùng 2e hoá trị nên số e hoá trị để liên kết với H giảm nên số e hoá trị để liên kết với H giảm đơn vị (so với hiđrocacbon no mạch hở) Do đó, công thức hiđrocacbon vòng no (xicloankan) là CnH2n (đồng phân anken) Vậy công thức chung hiđrocacbon là: CnH2n+2−2a n: Số nguyên tử C phân tử a = Số liên kết π + số vòng I Hiđrocacbon no mạch hở _Ankan Đồng đẳng – đồng phân – danh pháp a Đồng đẳng: Công thức chung dãy là CnH2n+2 với n ≥ 1.Tên gọi chung là ankan hay parafin Chất đơn giản là metan CH4 (metan) Tất các hợp chất có cùng công thức chung hợp thành dãy đồng đẳng metan CH4 b Đồng phân: Từ C1- C3: không có tượng đồng phân Từ C4: có đồng phân mạch cacbon: không nhánh (thẳng) và có nhánh Ví dụ: Đồng Đức Thiện # 88 " Lop10.com Trường THPT Sơn Động số (12) Hóa học các hợp chất hữu C4H10: có hai đồng phân: CH3 – CH2 – CH2 – CH3 và CH3 – CH(CH3) – CH3 c Danh pháp: + Danh pháp thường: Tất các ankan tận cùng đuôi “an” Bốn ankan đầu dãy có tên gọi xuất phát từ nguồn gốc lịch sử Các ankan khác có tên gọi xuất phát từ các số đếm Tên gọi số ankan đầu dãy giới thiệu bảng sau: Bảng 5: Tên gọi số ankan đầu dãy Công thức Tên gọi Công thức Tên gọi Metan Hexan C6H14 CH4 Etan Heptan C7H16 C2H6 Propan Octan C8H18 C3H8 Butan Nonan C9H20 C4H10 Pentan Decan C10H22 C5H12 • Với ankan mạch nhánh: Tên gọi số ankan mạch nhánh gọi theo quy ước sau: + Để phân biệt với trường hợp mạch C có nhánh, người ta thêm vào trước tên gọi ankan mạch thẳng tiếp đầu ngữ : n – (normal nghĩa là bình thường) + Nếu nguyên tử C thứ có nhánh – CH3 thì thêm trước tên gọi tiếp đầu ngữ: iso + Nếu nguyên tử C thứ có nhánh – CH3 thì thêm trước tên gọi tiếp đầu ngữ: neo Ví dụ: C5H12: có ba đồng phân: 1, CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 n - pentan 2, CH3 – CH(CH3) – CH2 – CH3 iso - pentan 3, CH3 – C(CH3)2 – CH3 neo – pentan + Danh pháp quốc tế (danh pháp IUPAC): Để gọi tên ankan theo danh pháp quốc tê, chúng ta tiến hành qua các bước sau: - Bước 1: Chọn mạch C dài làm mạch chính - Bước 2: Đánh số thứ tự các nguyên tử C mạch chính từ phía nào gần nhánh - Bước 3: Gọi tên: Tên ankan = số vị trí nhánh + tên nhánh + tên mạch chính Ví dụ: CH3 – 2CH2 – 3CH – 4CH – 5CH2 – 6CH3 Cl CH3 – Clo – – metyl hexan Tính chất vật lý − Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tăng dần tăng số nguyên tử C phân tử Bốn chất đầu là khí, các chất có n từ → 17 là chất lỏng, n ≥ 18 là chất rắn − Đều không tan nước dễ tan các dung môi hữu Tính chất hoá học * Đặc điểm cấu tạo: Phân tử CH4: H C H H H Đồng Đức Thiện # 89 " Lop10.com Trường THPT Sơn Động số (13) Hóa học các hợp chất hữu Cấu trúc phân tử: .− Trong phân tử có liên kết đơn (liên kết σ ) tạo thành từ obitan lai hoá sp3 nguyên tử C, định hướng kiểu tứ diện Do đó mạch C có dạng gấp khúc Các nguyên tử có thể quay tương đối tự xung quanh các liên kết đơn − Hiện tượng đồng phân các mạch C khác (có nhánh khác không có nhánh) Phản ứng đặc trưng là phản ứng a Phản ứng + Thế clo và brom: Khi chiếu sáng đun nóng hỗn hợp ankan và clo (hoặc Brom), phản ứng diễn và tạo thành hỗn hợp sản phẩm CH4 + Cl2 ⎯askt ⎯→ CH3Cl ⎯→ CH2Cl2 + HCl CH3Cl + Cl2 ⎯askt ⎯→ CHCl3 + HCl CH2Cl2 + Cl2 ⎯askt askt CHCl3 + Cl2 ⎯⎯→ CCl4 + HCl 100 C ⎯→ CH3Br + HBr CH4 + Br2 ⎯>⎯ Iot không có phản ứng với ankan Flo phân huỷ ankan kèm theo nổ Những ankan có phân tử lớn tham gia phản ứng êm dịu và ưu tiên nguyên tử H nguyên tử C bậc cao Ví dụ: CH3 – CH2 – CH3 + Cl2 ⎯askt ⎯→ CH3 – CHCl – CH3 + HCl + Thế với HNO3 (hơi HNO3 200oC − 400oC) C2H6 + HO – NO2 ⎯H⎯SO⎯ ⎯đ → C2H5 – NO2 + H2O b Tác dụng nhiệt độ: + Phản ứng phân hủy -> C + H2 Ví dụ nhiệt phân metan: C CH4 ⎯1000 ⎯⎯ → C + 2H2 + Phản ứng tách hiđro -> anken + H2: (ở 400 − 900oC, xúc tác Cr2O3 + Al2O3) 0 ⎧CH − CH = CH − CH + H ( spc) ⎩CH = CH − CH − CH + H ( spp ) Al O ,t CH3 – CH2 – CH2 – CH3 ⎯⎯ ⎯ ⎯→ ⎨ + Phản ứng crackinh -> ankan + anken (mạch nhỏ hơn) ⎧C H + C H ⎩CH + C H t C4H10 ⎯⎯→ ⎨ c Phản ứng oxi hoá: + Phản ứng cháy: sản phẩm cháy là CO2 và H2O t CH4 + 2O2 ⎯⎯→ CO2 + 2H2O + Oxi hoá không hoàn toàn: CH4 + O2 -> C + 2H2O t CH4 + 2Cl2 ⎯⎯→ C + 4HCl C CH4 + O2 ⎯NO ⎯, 700 ⎯⎯ → HCHO + H2O Cu , 250 C ,100 atm ⎯→ CH3OH CH4 + 1/2O2 ⎯⎯ ⎯ ⎯ ⎯ Đồng Đức Thiện # 90 " 0 0 Lop10.com Trường THPT Sơn Động số (14) Hóa học các hợp chất hữu Điều chế a Điều chế metan: + Lấy từ các nguồn thiên nhiên: khí thiên nhiên, khí hồ ao, khí dầu mỏ, khí chưng than đá + Tổng hợp C C + 2H2 ⎯Ni⎯,500 ⎯ ⎯ → CH4 xt ,t CO + 3H2 ⎯⎯ ⎯→ CH4 + H2O ,t ⎯⎯ → CH4 + Na2CO3 CH3COONa + NaOH ⎯CaO Al4C3 + 12H2O -> 4Al(OH)3 + 3CH4 b Điều chế các ankan khác + Lấy từ các nguồn thiên nhiên: khí dầu mỏ, khí thiên nhiên, sản phẩm crackinh + Tổng hợp từ các dẫn xuất halogen: R - Cl + 2Na + Cl - R' → R - R' + 2NaCl Ví dụ: t CH3 – Cl + 2Na + C2H5 –Cl ⎯⎯→ CH3 – CH2 – CH3 + 2NaCl t CH3 – CH3 + 2NaCl CH3 – Cl + 2Na + Cl – CH3 ⎯⎯→ + Từ các muối axit hữu ,t R – COONa + NaOH ⎯CaO ⎯⎯ → R - H + Na2CO3 Ứng dụng − Dùng làm nhiên liệu (CH4 dùng đèn xì để hàn, cắt kim loại) − Dùng làm dầu bôi trơn − Dùng làm dung môi − Để tổng hợp nhiều chất hữu khác: CH3Cl, CH2Cl2, CCl4, CF2Cl2,… − Đặc biệt từ CH4 điều chế nhiều chất khác nhau: hỗn hợp CO + H2, amoniac, CH ≡ CH, rượu metylic, anđehit fomic II Anken (olefin) Đồng đẳng – đồng phân – danh pháp a Đồng đẳng: Công thức chung dãy là CnH2n với n ≥ 2.Tên gọi chung là anken hay olefin Chất đơn giản là etilen C2H4 Tất các hợp chất có cùng công thức chung hợp thành dãy đồng đẳng etilen C2H4 b Đồng phân: Từ C2- C3: không có tượng đồng phân Từ C4: có đồng phân về: + Mạch cacbon: không nhánh (thẳng), có nhánh và mạch vòng (xicloankan) + Đồng phân vị trí liên kết đôi + Có thể có đồng phân hình học (đồng phân cis, trans) Ví dụ: C4H8: có các đồng phân: 1, CH2 = CH – CH2 – CH3 2, CH3 – CH = CH – CH3 3, CH2 = C(CH3) – CH3 Buten - (CH3 − CH = CH − CH3) có đồng phân hình học: 0 0 0 CH3 CH3 C=C H H CH3 H cis – buten - Đồng Đức Thiện # 91 " Lop10.com Trường THPT Sơn Động số (15) Hóa học các hợp chất hữu C=C H CH3 c Danh pháp: + Danh pháp thường: Tên gọi các anken xuất phát từ tên ankan tương ứng, đổi đuôi “an” thành đuôi “ilen”: Công thức Tên gọi Công thức Tên gọi Hexilen C6H12 Etilen Heptilen C7H14 C2H4 Propilen Octilen C8H16 C3H6 Butilen Nonilen C9H18 C4H8 Pentilen Decilen C10H20 C5H10 + Danh pháp quốc tế (danh pháp IUPAC): Để gọi tên anken theo danh pháp quốc tê, chúng ta tiến hành qua các bước sau: - Bước 1: Chọn mạch C dài chứa liên kết đôi làm mạch chính - Bước 2: Đánh số thứ tự các nguyên tử C mạch chính từ phía nào gần lk đôi - Bước 3: Gọi tên: Tên anken = số vị trí nhánh + tên nhánh + tên mạch chính (đổi đuôi an -> en) + vị trí lk đôi Ví dụ: CH3 – 2CH = 3C – CH – 5CH2 – 6CH3 Cl CH3 – Clo – – metyl hexen -2 Tính chất vật lý − Theo chiều tăng n (trong công thức CnH2n), nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy tăng n = − : chất khí n = − 18 : chất lỏng n ≥ 19 : chất rắn − Đều ít tan nước, tan số dung môi hữu (rượu, ete,…) Tính chất hoá học * Đặc điểm cấu tạo: − Mạch C hở, có thể phân nhánh không phân nhánh − Trong phân tử có liên kết đôi: gồm liên kết σ và liên kết π Nguyên tử C liên kết đôi tham gia liên kết σ nhờ obitan lai hoá sp2, còn liên kết π nhờ obitan p không lai hoá − Đặc biệt phân tử CH2 = CH2 có cấu trúc phẳng − Do có liên kết π nên khoảng cách nguyên tử C = C ngắn lại và hai nguyên tử C này không thể quay quanh liên kết đôi vì quay liên kết π bị phá vỡ Do liên kết π liên kết đôi kém bền nên các anken có phản ứng cộng đặc trưng, dễ bị oxi hoá chỗ nối đôi và có phản ứng trùng hợp a Phản ứng cộng hợp + Cộng hợp H2: ,t CH2 = CH2 + H2 ⎯Ni⎯ ⎯ → CH3 – CH3 + Cộng hợp halogen: Làm màu nước brom nhiệt độ thường ,t CH2 = CH2 + Cl2 ⎯Ni⎯ ⎯ → CH2 – CH2 0 Đồng Đức Thiện Lop10.com # 92 " Trường THPT Sơn Động số (16) Hóa học các hợp chất hữu Cl Cl (Theo dãy Cl2, Br2, I2 phản ứng khó dần.) + Cộng hợp hiđrohalogenua HX (sản phẩm theo quy tắc cộng Maccopnhicop) O CH3 – CH = CH2 + HCl ⎯H⎯ ⎯ → CH3 – CH – CH2 (spc) Cl H (Theo dãy HCl, HBr, HI phản ứng dễ dần) + Cộng hợp H2O (đun nóng, có axit loãng xúc tác): Cũng tuân theo quy tắc Maccôpnhicôp: Nhóm - OH đính vào C bậc cao ,t CH3 – CH = CH2 + H – OH ⎯H⎯⎯ → CH3 – CH – CH2 (spc) + OH H b Phản ứng trùng hợp: Có xúc tác, áp suất cao, đun nóng p , xt ,t nCH2 = CH2 ⎯⎯ ⎯→ (- CH2 – CH2 -) n etilen poli etilen (PE) c Phản ứng oxi hoá + Phản ứng cháy (phản ứng oxi hóa hoàn toàn) CnH2n + 3n t0 O2 ⎯⎯→ nCO2 + nH2O + Phản ứng oxi hoá không hoàn toàn: Tạo thành rượu lần rượu đứt mạch C chỗ nối đôi tạo thành anđehit axit R – CH = CH2 + [O] + H2O -> R – CH – CH2 KMnO4 OH OH Điều chế a Điều chế etilen: − Tách nước khỏi rượu etylic 170 C CH3 – CH2 – OH ⎯H⎯SO⎯đ ,⎯ ⎯→ CH2 = CH2 + H2O − Tách H2 khỏi etan: ,t CH3 – CH3 ⎯Fe ⎯ ⎯ → CH2 = CH2 + H2 − Crackinh ankan mạch lớn hơn: CH3 – CH2 – CH3 ⎯Crk ⎯→ CH4 + CH2 = CH2 − Cộng hợp H2 vào axetilen ,t CH ≡ CH + H2 ⎯Pd ⎯ ⎯ → CH2 = CH2 b Điều chế các anken khác: − Thu từ nguồn khí chế biến dầu mỏ − Tách H2 khỏi ankan: ,t CnH2n + ⎯Fe ⎯ ⎯ → CnH2n + H2 − Tách nước khỏi rượu 170 C R – CH2 – CH2 – OH ⎯H⎯SO⎯đ ,⎯ ⎯→ R – CH = CH2 + H2O − Tách HX khỏi dẫn xuất halogen: −OH ,t R – CH2 – CH2 – X + KOH ⎯R⎯ ⎯ ⎯→ R – CH = CH2 + KX + H2O Hoặc: , R −OH ,t R – CH2 – CH2 – X ⎯KOH ⎯⎯ ⎯⎯→ R – CH = CH2 + HX − Tách X2 từ dẫn xuất đihalogen: t R – CHX – CH2X + Zn ⎯⎯→ R – CH = CH2 + ZnX2 (Phản ứng dung dịch rượu với bột kẽm xúc tác) Ứng dụng Đồng Đức Thiện # 92 " Trường THPT Sơn Động số 0 0 0 Lop10.com (17) Hóa học các hợp chất hữu − Dùng để sản xuất rượu, các dẫn xuất halogen và các chất khác − Để trùng hợp polime: polietilen, poliprpilen − Etilen còn dùng làm mau chín III Ankin Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp a Đồng đẳng: Công thức chung CnH2n−2 (n ≥ 2) Chất đơn giản là axetilen CH ≡ CH Các chất có cùng công thức chung trên và có cấu tạo tương tự axetilen hợp thành dãy đồng đẳng axetilen b Đồng phân: − Hiện tượng đồng phân là mạch C khác và vị trí nối ba khác − Ngoài còn đồng phân với ankađien và hiđrocacbon vòng c Danh pháp: Tương tự cách gọi tên anken có đuôi in Ví dụ: HC ≡ C − CH – CH2 – CH3 CH3 – metyl pentin - Tính chất vật lý − Khi n tăng, nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy tăng dần n = − : chất khí n = −16 : chất lỏng n ≥ 17 : chất rắn − Đều ít tan nước, tan số dung môi hữu Ví dụ axetilen tan khá nhiều axeton Tính chất hoá học * Đặc điểm cấu tạo: − Trong phân tử có liên kết ba (gồm liên kết σ và liên kết π) − Đặc biệt phân tử axetilen có cấu hình đường thẳng ( H − C ≡ C − H : nguyên tử nằm trên đường thẳng) − Trong phân tử có liên kết π làm độ dài liên kết C ≡ C giảm so với liên kết C = C và C − C Các nguyên tử C không thể quay tự quanh liên kết ba Do đó, các ankin có tính chất đặc trưng liên kết π như: phản ứng cộng, trùng hợp; ngoài nguyên tử H liên kết ba tương đối linh động nên các ankin có H liên kết với C liên kết ba (ankin -1) còn có phản ứng ion kim loại đặc trưng a Phản ứng cộng: Có thể xảy theo nấc + Cộng H2 (to, xúc tác): ,t HC ≡ CH + H2 ⎯Pd ⎯ ⎯ → CH2 = CH2 Ni ,t CH2 = CH2 + H2 ⎯⎯ ⎯→ CH3 – CH3 + Cộng halogen (làm màu nước brom) O HC ≡ CH + Br2 ⎯H⎯ ⎯ → BrHC = CHBr H O BrHC = CHBr + Br2 ⎯⎯ ⎯→ Br2HC – CHBr2 + Cộng hiđrohalogenua HX (HCl, HCN, CH3COOH,…): 120oC − 180oC với HgCl2 xúc tác ,t HC ≡ CH + HCl ⎯HgCl ⎯⎯ ⎯ → CH2 = CHCl (vinyl clorua) Vinyl clorua dùng để trùng hợp thành nhựa P.V.C: ,t nCH2 = CHCl ⎯xt⎯, p⎯ → (- CH2 – CH - )n (PVC) 0 2 0 Đồng Đức Thiện # 93 " Lop10.com Trường THPT Sơn Động số (18) Hóa học các hợp chất hữu Cl Phản ứng cộng HX có thể xảy đến cùng: ,t HC ≡ CH + 2HCl ⎯HgCl ⎯⎯ ⎯ → CH3 – CHCl2 (1,1 – diclo etan) CH COO ) Zn ,t HC ≡ CH + CH3 – COOH ⎯(⎯ ⎯⎯⎯ ⎯→ CH3 – COO – CH = CH2 (vinyl axetat) CuCl ,NH HC ≡ CH + HCN ⎯⎯ ⎯⎯→ CH2 = CHCN (vinyl xianua) Đối với các đồng đẳng axetilen, phản ứng cộng tuân theo quy tắc Maccôpnhicôp Ví dụ: HC ≡ C – CH3 + HCl -> CH2 = CCl – CH3 + Cộng H2O: Cũng tuân theo quy tắc Maccôpnhicôp: 2+ ,80 C ⎯⎯ ⎯→ CH2 = CH – OH -> CH3 – CHO (andehit axetic) HC ≡ CH + H2O ⎯Hg ,t ⎯⎯ → CH3 – C = CH2 -> CH3 – C – CH3 CH3 – C ≡ CH + H2O ⎯Hg 2+ OH O b Phản ứng trùng hợp , NH Cl 2HC ≡ CH ⎯CuCl ⎯⎯ ⎯ ⎯→ HC ≡ C – CH = CH2 C , 600 C 3HC ≡ CH ⎯⎯ ⎯ ⎯→ C6H6 c Phản ứng ion kim loại: Chỉ xảy axetilen và các ankin khác có nối ba cacbon đầu mạnh R − C ≡ CH: du 2R − C ≡ CH + Ag2O ⎯NH ⎯⎯ → 2R − C ≡ CAg ↓ (màu vàng nhạt) + H2O NH du HC ≡ CH + Ag2O ⎯⎯⎯→ AgC ≡ CAg ↓ + H2O Hay có thể viết là: R − C ≡ CH + AgNO3 + NH3 ⎯ ⎯→ R − C ≡ CAg ↓ + NH4NO3 OH ,t HC ≡ CH + 2CuOH ⎯⎯⎯→ Cu - C ≡ C – Cu ↓ (đỏ nâu)+ 2H2O Khi cho sản phẩm tác dụng với axit lại giải phóng ankin: AgC ≡ CAg + 2HNO3 -> HC ≡ CH + 2AgNO3 d hản ứng oxi hoá ankin + Phản ứng cháy t CnH2n -2 + O2 ⎯⎯→ nCO2 + (n - 1)H2O Phản ứng toả nhiệt + Oxi hoá không hoàn toàn (làm màu dung dịch KMnO4) tạo thành nhiều sản phẩm khác Ví dụ: HC ≡ CH + [O] + H2O -> HOOC – COOH axit oxalic dd KMnO4 Khi oxi hoá ankin dung dịch KMnO4 môi trường H2SO4, có thể gây đứt mạch C chỗ nối ba để tạo thành anđehit axit Điều chế a Điều chế axetilen: + Tổng hợp trực tiếp C 2C + H2 ⎯3000 ⎯⎯ → C2H2 + Từ metan C ,l ln 2CH4 ⎯1500 ⎯⎯ ⎯→ C2H2 + 3H2 + Thuỷ phân canxi cacbua CaC2 + 2H2O -> Ca(OH)2 + C2H2 + Tách hiđro etan ,t CH3 – CH3 ⎯Fe ⎯ ⎯ → C2H2 + 2H2 3 _ 0 0 Đồng Đức Thiện # 94 " Lop10.com Trường THPT Sơn Động số (19) Hóa học các hợp chất hữu b Điều chế các ankin khác: + Tách hiđrohalogenua khỏi dẫn xuất đihalogen (tách kiềm rượu) −OH ,t CH2– CH – R + 2KOH ⎯R⎯ ⎯ ⎯→ C2H2 + 2KCl + 2H2O Cl Cl + Phản ứng axetilenua với dẫn xuất halogen CH3 – I + Ag – C ≡ C – Ag + I – CH3 -> CH3– C ≡ C – CH3 + 2AgI ↓ Ứng dụng ankin Chỉ có axetilen có nhiều ứng dụng quan trọng − Để thắp sáng (khí đất đèn) − Dùng đèn xì để hàn, cắt kim loại − Dùng để tổng hợp nhiều chất hữu khác nhau: anđehit axetic, cao su tổng hợp (policlopren), các chất dẻo và các dung môi,… IV Ankađien (hay điolefin) Công thức chung là : CnH2n−2 (n ≥ 3) Chất tiêu biểu là: butadien – 1, và isopren (2 – metyl butađien – 1, 3) Cấu tạo Có liên kết đôi phân tử Các nối đôi có thể: − Ở vị trí liền nhau: − C = C = C − − Ở vị trí cách biệt: − C = C − C − C = C − − Hệ liên hợp: − C = C − C = C − Quan trọng là các ankađien thuộc hệ liên hợp Ta xét chất tiêu biểu là: Butađien : CH2 = CH − CH = CH2 và CH2 = C – CH = CH2 isopren CH3 Tính chất vật lý Butađien là chất khí, isopren là chất lỏng (nhiệt độ sôi = 34oC) Cả chất không tan nước, tan số dung môi hữu như: rượu, ete Tính chất hoá học Phân tử Ankadien có liên kết π , đó nó có tính chất hóa học đặc trưng loại liên kết này: phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp,… Nhưng quan trọng là phản ứng sau: a Phản ứng cộng: + Cộng halogen làm màu nước brom ⎧CH Br − CH = CH − CH Br (80%) ⎩CH Br − CHBr − CH = CH (20%) CH2 = CH – CH = CH2 + Br2 -> ⎨ Đủ brom, các nối đôi bị bão hoà + Cộng H2 ⎧CH − CH = CH − CH ⎩CH − CH − CH = CH tan ol , −12 C CH2 = CH – CH = CH2 + H2 ⎯Pd ⎯,e⎯ ⎯⎯ ⎯→ ⎨ + Cộng hiđrohalogenua ⎧CH − CH = CH − CH Br (80%) ⎩CH − CHBr − CH = CH (20%) CH2 = CH – CH = CH2 + H - Br -> ⎨ b Phản ứng trùng hợp ,t n CH2 = CH – CH = CH2 ⎯Na ⎯, p⎯ → (- CH2 – CH = CH – CH2 -)n cao su Buna Đồng Đức Thiện # 95 " Lop10.com Trường THPT Sơn Động số (20) Hóa học các hợp chất hữu ,t nCH2 = C – CH = CH2 ⎯xt⎯, p⎯ → (- CH2 – C = CH – CH2 -)n cao su isopren CH3 CH3 Điều chế a Tách hiđro khỏi hiđrocacbon no: Phản ứng xảy 600oC, xúc tác Cr2O3 + Al2O3, áp suất thấp CH3 – CH2 – CH2 – CH3 ⎯ ⎯→ CH2 = CH – CH = CH2 + 2H2 CH3 – CH2 – CH2 – CH3 ⎯ ⎯→ CH2 = C – CH = CH2 + 2H2 CH3 CH3 b Điều chế từ rượu etylic axetilen: , MgO ,t 2CH3CH2OH ⎯ZnO ⎯⎯ ⎯ ⎯→ CH2 = CH – CH = CH2 + H2 + 2H2O (hoặc xt: Al2O3, 500 C) , NH Cl 2HC ≡ CH ⎯CuCl ⎯⎯ ⎯ ⎯→ HC ≡ C – CH = CH2 ,t HC ≡ C – CH = CH2 + H2 ⎯Pd ⎯ ⎯ → CH2 = CH – CH = CH2 V Hiđrocacbon thơm (Aren) − Các hiđrocacbon thơm quen thuộc benzen (C6H6), toluen (C6H5 − CH3), etylbenzen (C6H5 − C2H5) và các đồng đẳng nó có công thức chung CnH2n-6 với n ≥ Ngoài ra, có các aren mạch nhánh không no stiren C6H5 − CH = CH2, phenylaxetilen C6H5 − C ≡ CH,…hoặc có nhiều nhân benzen naphtalen, antraxen − Hiđrocacbon thơm điển hình là benzen Benzen C6H6 và ankyl benzen a Cấu tạo - đồng phân - tên gọi + Cấu tạo − Phân tử benzen có cấu tạo vòng cạnh Mỗi nguyên tử C phân tử benzen tham gia liên kết σ với 2C bên cạnh và H nhờ obitan lai hoá sp2 nên tất các nguyên tử C và H nằm trên cùng mặt phẳng Còn mối liên kết thứ (liên kết π) tạo nên nhờ obitan 2p có trục vuông góc với mặt phẳng phân tử Khoảng cách các nguyên tử C phân tử là nên mây electron p nguyên tử C xen phủ với mây electron 2p nguyên tử C bên cạnh, đó phân tử benzen không hình thành liên kết π riêng biệt mà là hệ liên kết π thống gọi là hệ liên hợp thơm, định tính chất thơm đặc trưng nhân benzen: vừa thể tính chất no, vừa thể tính chất chưa no Vì CTCT benzen thường biểu diễn cách sau: − Gốc hiđrocacbon thơm Đồng Đức Thiện # 96 " Lop10.com Trường THPT Sơn Động số (21)