CC δ +/ Cδ+ /X δ−
c) Phương pháp giảm mạch cacbon
5.2.1. Cấu trúc phân tử a) Anken
khơng no mạch vịng, như xicloanken, ....
5.2.1. Cấu trúc phân tửa) Anken a) Anken
Phân tử anken cĩ liên kết đơi, đĩ là tập hợp của một liên kết σ và một liên kết π.
C C
Liên kết xíchma: do hai obitan lai hoá sp2 xen phủ với nhau tạo nên Liên kết pi: do hai obitan p xen phủ bên với nhau tạo nên
Ví dụ phân tử etilen cĩ 6 nguyên tử (2C và 4H), tất cả đều nằm trên 1 mặt phẳng chứa trục của 5 liên kết σ. Độ dài của liên kết C – C là 1,34A0 (trong khi đĩ của etan là 1,54A0) gĩc liên kết (HCC và HCH gần bằng 1200).
Năng lượng liên kết đơi C = C bằng 616 kJ/mol, nhỏ hơn nhiều so với năng lượng của hai liên kết đơn C – C (2 x 348 = 696 kJ/mol). Điều đĩ chứng tỏ năng lượng của liên kết pi nhỏ hơn so với liên kết xíchma, do đĩ lien kết pi kém bền.
H H H H H H H H hay
Hình 5.3: Sự hình thành liên kết pi của etilen
Nguyên tử Csp2cĩ độ âm điện lớn hơn Csp3. Hai nguyên tử Csp2liên kết với nhau khơng
thể quay tự do được, do đĩ, cĩ thể xuất hiện đồng phân hình học nếu mỗi nguyên tử Csp2 đĩ nối với hai nguyên tử hoặc nhĩm nguyên tử khác nhau.
b) Ankadien
Ankadien hoặc olephin là những H – C trong phân tử chứa hai liê kết đơi. Cơng thức chung CnH2n-2 (n ≥ 2)
• Loại ankadien cĩ nối đơi biệt lập: loại này cĩ cơng thức chung:
C C (CH2)n C C
Ví dụ: n = 1: CH2 = CH – CH2 – CH2 – CH = CH2 (hexadien – 1,5)
• Loại ankadien cĩ nối đơi tiếp cận nhau (liền nhau): loại này cĩ cơng thức chung: R1 C C C R2
Ví dụ: CH2 = C = CH2 alen (propadien – 1,5)
• Loại ankadien cĩ nối đơi liên hợp: loại này cĩ cơng thức chung: R1 CH CH CH CH R2
Ví dụ: CH2 = CH – CH = CH2 (butadien – 1,3) CH2 C CH CH2
CH3 2 - metyl butadien - 1,3 (isopren)
Cấu trúc phân tử: butadien – 1,3
Trong phân tử butadien – 1,3 tất cả 10 nguyên tử (4C và 6H) và 9 liên kết σ (3 C – C và 6 C – H) đều nằm trên một mặt phẳng và tạo nên những gĩc liên kết ∼ 1200.
Các obitan p khơng những xen phủ bên với nhau tạo thành liên kết π giữa C1 với C2 và C3 với C4 mà cịn xen phủ giữa C2 với C3 do xuất hiện obitan π bao trùm tất cả bốn nguyên tử C (h.5.4)
H H H H H H H H H H H H a) b)
Hình 5.3: Sự xen phủ các AOp (a) tạo thành liên kết π chung cho tồn phân tử butadien (b)
Hiên tượng xen phủ obitan như trên gọi là liên hợp, và do đĩ butandien – 1,3 là 1 đien liên hợp.
Ankadien liên hợp cũng cĩ các cấu dạng khác nhau và cũng cĩ đồng phân hình học, nếu nguyên tử Csp2đầu mạch nối với hai nguyên tử hoặc nhĩm nguyên tử khác nhau. Thí dụ:
CH3 – CH = CH – CH = CH2 cĩ hai đồng phân hình học CH3 – CH = CH – CH = CH – C2H5 cĩ 4 đồng phân hình học
c) Ankin
Ankin là lạo hiđrocabon mạch hở, trong phân tử của chúng cĩ liên kết ba. Cơng thức phân tử CnH2n-2 (n≥2)
Phân tử chứa một liên kết ba, đĩ là tập hợp của liên kết σ (do hai AOsp tạo nên) và hai liên kết π (do 4 AO2p xen phủ nhau).
180o
180o
H H
H C C H
a) b)
Hình 5.4:Sự hình thành liên kết xích ma (a) và liên kết p (b) của C2H2
Độ dài liên kết C ≡ C chỉ bằng 1,2A0 (ngắn hơn C = C). Liên kết Csp- H phân cực mạnh hơn
H
Csp2 − vì độ âm điện của Csp〉Csp2.
Năng lượng liên kết ba bằng 813 kJ/mol, nhỏ hơn nhiều so với năng lượng của 3 liên kết đơn (3 x 348 = 1044 kJ/mol); điều đĩ cũng chứng tỏ liên kết pi linh động.
5.2.2. Tính chất vật lý
Hiđrocacbon khơngno cĩ nhiều tính chát vật lý như nhiệt độ sơi, nhiệt độ nĩng chảy, tỉ khối, tính tan, ... tương tự H – C no cĩ cùng số nguyên tử C và cùng bộ khung C (xem bảng 5.2)
Bảng 5.2: Hằng số vật lý của một số hiđrocacbon khơng no
CTPT Tên 0 nc t 0 s t d C2H4 Etylen CH2 = CH2 -169 -105 0,566 C3H6 Propen CH3 – CH = CH2 -185 -48 0,609 C4H8 Buten – 1: CH2 = CH – CH2 – CH3 -185 -6 0,630 Trans – butan - 2 -106 1 0,660 Cis – butan - 2 -139 4 0,644 C4H6 Butadien – 1,3 -109 -4,5 0,646 C5H8 Isopren -120 34 0,681 Pentadien – 1,3 -88 42 0,683 Pentadien – 1,4 -148 26 0,659 C2H2 axetylen -82 -84 - C3H4 Propin -103 -223 -
Butin - 1 -122 8,6 0,650
Butin - 2 -24 27 0,694
5.2.3. Tính chất hố học
Sự cĩ mặt của liên kết pi trong phân tử làm cho H – C khơng no cĩ khả năng phản ứng cao hơn H- C no. Chính nối đơi và nối ba là những trung tâm phản ứng được coi là nhĩm chức.