8. Đóng góp của đề tài
2.1.3. Hệ thống lý thuyết hóa học hữu cơ lớp11 phần hidrocacbon không no
hidrocacbon thơm
Hệ thống lí thuyết 2 phần trên bao gồm các nội dung sau: -Hệ thống lí thuyết bài Anken.
-Hệ thống lí thuyết bài Ankađien. -Hệ thống lí thuyết bài Ankin.
-Hệ thống lí thuyết bài Ankyl Benzen.
Trong hệ thống lí thuyết mỗi dãy đồng đẳng được xây dựng gồm 3 mục chính: -Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp.
-Tính chất hóa học. -Điều chế
I. Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp
1. Đồng đẳng
- Anken là hiđrocacbon mạch hở, trong cấu tạo có 1 liên kết đôi
- CTTQ: CnH2n (n ≥ 2)
2. Đồng phân
- Từ C4H8 trở đi có đồng phân cấu tạo và đồng phân lập thể. Đồng phân cấu tạo gồm: đồng phân mạch cacbon và đồng phân vị trí nối đôi.
- Phương pháp viết đồng phân cấu tạo:
+ Viết mạch cacbon dài nhất, cho nối đôi ở vị trí thứ nhất. + Di chuyển nối đôi để tạo đồng phân vị trí nối đôi. + Bớt 1 cacbon làm nhánh.
+ Giữ nối đôi, di chuyển nhánh. Khi di chuyển nhánh không tạo đồng phân khác thì di chuyển nối đôi.
+ Cứ tiếp tục như thế đến khi không thể di chuyển nhánh, di chuyển nối đôi, và bớt cacbon làm nhánh thì hết đồng phân.
+ Đồng phân hình học chỉ có khi anken thỏa mãn a # b và c # d
+ Nếu mạch chính cùng phía của liên kết C = C là đồng phân cis. + Nếu mạch chính ở khác phía nhau của liên kết C=C là đồng phân trans. Vd: Đồng phân C5H10
Đồng phân hình học: chỉ có pent-2-en thỏa mãn điều kiện nên ta có 2 đồng phân lập thể:
3. Danh pháp
a. Tên thay thế
- Mạch chính: là mạch cacbon dài nhất, chứa nhiều nhánh nhất và chứa liên kết đôi
- Đánh số thứ tự: ở đầu mạch gần nối đôi nhất.
- Quy tắc: vị trí nhánh-tên nhánh tên mạch chính-vị trí nối đôi-en.
Vd: (Xem ở phần đồng phân)
b. Tên thông thường
- Chỉ áp dụng cho một số anken mạch thẳng.
- Quy tắc: Tên mạch chính + ilen.
- Một số anken và gốc hiđrocacbon không no thường gặp
CH2=CH2 etilen CH2=CH-CH3 propilen CH2=CH– vinyl CH2=CH-CH2– allyl
II. Tính chất hóa học
Liên kết π ở nối đôi C=C kém bền vững nên gây ra tính chất hóa học đặc trưng cho
anken là phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp, phản ứng oxi hóa.
1. Phản ứng cộng
- Quy tắc cộng Mac-cop-nhi-cop: Trong phản ứng cộng axit hoặc nước vào liên kết C=C phần mang điện tích dương tấn công vào cacbon chứa nhiều H, phần mang điện tích âm vào cacbon chứa ít H.
b. Với dung dịch Br2
c. Với H2O (phản ứng hidrat hóa):
Ví dụ: d. Với axit HX ( HCl, HBr,…..) CnH2n + HX CnH2n+1X 2.Phản ứng trùng hợp: Ví dụ: 3.Phản ứng oxi hóa
- Oxi hóa không hoàn toàn ( làm mất màu thuốc tím)
Lưu ý: Trong phản ứng đốt cháy anken: + số mol CO2 = số mol H2O
+ Khi bài toán cho số mol CO2 = số mol H2O thì có tới 2 dãy đồng đẳng phù hợp đó là xicloankan và anken. Do đó cần chú ý đến mạch cacbon, nếu mạch hở là anken còn mạch vòng là xicloankan.
4.Điều chế
- Tách nước ancol etylic
- Đềhidro hóa etan hoặc hidro hóa axetilen:
B.Hệ thống lí thuyết bài “Ankadien”
I.Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp
1. Đồng đẳng
- Ankađien là hiđrocacbon mạch hở, trong cấu tạo có chứa 2 liên kết đôi
- CTTQ: CnH2n–2 (n ≥ 3)
- Phân loại: Tùy vào vị trí của 2 liên kết đôi mà người ta phân loại thành: + Ankađien có 2 nối đôi kề nhau.
+ Ankađien có 2 nối đôi xa nhau. + Ankađien liên hợp.
- Từ C4H6 trở đi có đồng phân vị trí liên kết đôi.
- Phương pháp viết đồng phân tương tự như anken.
3. Danh pháp
a. Tên thay thế
- Chọn mạch chính và đánh số thứ tự tương tự như anken.
- Quy tắc: vị trí nhánh-tên nhánh anka-vị trí nối đôi-en
Ví dụ: CH2=CH–CH=CH2 buta-1,3-dien
b. Tên thông thường
CH2=C(CH3)–CH=CH2 isopren CH2=CCl–CH=CH2 cloropren
II. Tính chất hóa học
Tính chất hóa học của ankađien tương tự như anken. Chỉ có ankađien liên hợp cho những đặc điểm khác với anken và ankađien không liên hợp.
1. Phản ứng cộng a. Với H2
b. Với dd Brom
- Ở 400C, sản phẩm chính là sản phẩm cộng 1:4
c. Với H2O và HX: cũng tương tự như cộng Brom, ở nhiệt độ thấp ưu tiên sản phẩm cộng theo 1:2, ở nhiệt độ cao thì ưu tiên sản phẩm cộng 1:4 Ví dụ: (tương tự như pư với Br2)
2. Phản ứng trùng hợp Ví dụ:
3. Phản ứng oxi hóa
- Oxi hóa không hoàn toàn: ankadien cũng làm mất màu dd thuốc tím
- Oxi hóa hoàn toàn:
Lưu ý: Trong phản ứng đốt cháy ankađien và các hidrocacbon không no có nhiều liên kết π thì số mol CO2 < số mol H2O và nankadien= nCO2-nH2O
C.Hệ thống lý thuyết bài “Ankin”
I.Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp
1. Đồng đẳng
- Ankin là những hiđrocacbon mạch hở, trong cấu tạo có 1 liên kết ba.
- CTTQ: CnH2n-2 (n ≥ 2)
2. Đồng phân
- Từ C4H6 trở đi có đồng phân vị trí liên kết ba.
- Phương pháp viết đồng phân của ankin tương tự như anken.
3. Danh pháp
a. Tên thay thế
- Quy tắc: vị trí nhánh-tên nhánh tên mạch chính-vị trí nối ba-in
Ví dụ:
b. Tên thông thường
Ví dụ: CH ≡ CH axetylen II. Tính chất hóa học 1. Phản ứng cộng a. Với H2 b. Với dd Brom c. Với H2O
d. Với HX: tương tự anken
2. Phản ứng đime hóa và trime hóa
3. Phản ứng thế với AgNO3/NH3
Cách viết khác:
CH≡CH + 2[Ag(NH3)2]OH CAg≡CAg↓vàng + 4NH3 + 2H2O
- Khi cho bạc axetylua tác dụng với axit HCl ta sẽ thu lại được axetylen (phản ứng này dùng để tinh chế axetylen)
CAg≡CAg + 2HCl CH≡CH + 2AgCl↓
Lưu ý: Phản ứng thế với AgNO3/NH3 được dùng để nhận biết các ankin có
nối ba ở đầu mạch
4. Phản ứng oxi hóa
- Oxi hóa không hoàn toàn ( làm mất màu dd thuốc tím )
3CH≡CH + 8KMnO4 3KOOC-COOK + 8MnO2 + 2KOH + 2H2O
- Oxi hóa hoàn toàn
Lưu ý: cũng giống như ankađien, nankin = nCO2 – nH2O
III. Điều chế
- Từ metan
- Thủy phân canxi cacbua
CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2
D. Hệ thống lý thuyết bài “Ankylbenzen”
I. Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp
1. Đồng đẳng
- Ankyl benzen là hydrocacbon thơm.
2. Đồng phân
- Aren C8H10 mới có đồng phân mạch cacbon
- Phương pháp viết đồng phân aren + Viết vòng benzen.
+ Tất cả cacbon còn lại làm 1 nhánh.
+ Bớt cacbon làm thành nhánh phức tạp hơn.
+ Chia thành nhiều nhánh. Giữ 1 nhánh và di chuyển các nhánh kia.
+ Đến khi không thể bớt thành các nhánh và không thể di chuyển nhánh thì hết đồng phân.
Ví dụ: đồng phân của C8H10:
3. Danh pháp
a.Tên thay thế
+ Mạch chính là vòng benzen, đánh số thứ tự sao cho tổng vị trí nhánh là nhỏ nhất
+ Quy tắc: vị trí nhánh + tên nhánh + benzen
Ví dụ: (xem phần đồng phân) b.Tên thông thường Tên gốc:
II.Tính chất hóa học
1. Phản ứng thế với Halogen (Cl2 hoặc Brom khan)
Lưu ý:
- Benzen và ankylbenzen chỉ thế được với Brom khan chứ không phản ứng với dd Brom (do đó benzen và ankylbenzen không làm mất màu dd Brom
- Khi cho toluen phản ứng với Cl2/as thì Clo sẽ thế vào nhóm CH3- cho sản phẩm là benzyl clorua chứ không thế vào vòng
- Đối với những nhóm đẩy electron (nhóm chỉ gồm liên lết đơn như nhóm ankyl, - OH, -NH2) thì phản ứng thế xảy ra dễ dàng và sản phẩm chính là sản phẩm thế vào vị trí o- và p- (vị trí 2,4,6-); ngược lại nhóm hút electron (nhóm có liên kết π như –NO2, -COOH, -CHO, …) sẽ làm cho phản ứng thế xảy ra khó khăn và sản phẩm chính là sản phẩm thế vào vị trí m- (vị trí 3,5-)
Nitrobenzen phản ứng với HNO3bốc khói và H2SO4đậm đặc đồng thời đun nóng tạo thành m-đinitrobenzen:
Toluen tham gia phản ứng nitro hóa dễ dàng hơn benzen (chỉ cần HNO3 đặc) cho sản phẩm o-nitrotoluen và p-nitrotoluen.
3. Phản ứng cộng
- Khi chiếu sáng, benzen phản ứng với cộng với Clo tạo thành C6H6Cl6
- Khi đun nóng có xúc tác NI hoặc Pt, benzen và các ankylbenzen cộng với Hidro tạo thành xicloankan.
Ví dụ: