Bài giảng hóa hữu cơ chuyên đề 2 nguyễn thị hiển

1 BÀI GI NG CHUYÊN Đ Ả Ề HÓA H U CỮ Ơ Dùng cho các l p h c hèớ ọ Gi ng viên Nguy n Th Hi nả ễ ị ể B môn Hóa h c, khoa Môi tr ngộ ọ ườ 2 Chuyên đ 2 HIĐROCACBONề N i dungộ 1 Gi i thi u chung v hidrocacb[.]

Dùng cho các l p h c hè ớ ọ

Gi ng viên: Nguy n Th  Hi n ả ễ ị ể

B  môn Hóa h c, khoa Môi tr ộ ọ ườ ng

N i dung ộ

1. Gi i thi u chung v  hidrocacbon ớ ệ ề

2. Ph n  ng th  c  ch  g c (S ả ứ ế ơ ế ố R):

3. Ph n  ng c ng h p ái đi n t  A ả ứ ộ ợ ệ ử E

4. Ph n  ng th  ái đi n t  S ả ứ ế ệ ử E

5. Ph n  ng ozon phân ả ứ

6. Các ph n  ng khác ả ứ

1. Gi i thi u chung v  hidrocacbon ớ ệ ề

 Hidrocacbon: là hợp chất của cacbon với hidro.

 Hidrocacbon no: phân tử hidrocacbon chỉ có liên kết xích ma.

 Hidrocacbon không no: phân tử hidrocacbon có liên kết pi.

 Hidrocacbon thơm: là hidrocacbon có chứa

nhân thơm trong phân tử ví dụ nhân benzen …

 Các nhóm hidrocacbon tiêu biểu: ankan,

xicloankan, anken, akin, aren.

1. Gi i thi u chung v  hidrocacbon ớ ệ ề

* Ankan:

- Là hidrocacbon no, mạch hở Công thức chung C n H 2n+2

- Phân tử chỉ gồm các liên kết xích ma bền vững do đó các

hidrocacbon rất kém hoạt động và thường được dùng làm dung môi

- Phân tử không phân cực, nhiệt độ sôi thấp, không tan trong nước,

- Các ankan là thành phần chính của khí thiên nhiên (chủ yếu là

metan, etan và phần nhỏ propan, butan), chủ yếu dùng làm chất đốt Các ankan từ 5 đến 17 cacbon là các chất lỏng, sản phẩm từ chưng cất dầu mỏ Được dùng làm dung môi, làm nhiên liệu … Các ankan rắn được dùng làm nến, làm nhựa đường

- Tính chất hóa học đặc trưng của ankan là phản ứng thế, đặc biệt là thế halogen

1. Gi i thi u chung v  hidrocacbon ớ ệ ề

* Xicloankan:

- Là hidrocacbon no mạch vòng Công thức chung C2H2n (n 3)

- Trong phân tử chỉ gồm các liên kết xích ma Tuy nhiên vòng 3

và vòng 4 cạnh có sức căng vòng lớn lên kém bền, dễ bị phá

vỡ vòng khi phản ứng cộng với các tác nhân tạo mạch hở Các xiclo ankan mạch lớn (từ 5 cacbon trở lên), bền vững như

ankan tương ứng.

1. Gi i thi u chung v  hidrocacbon ớ ệ ề

* Anken:

- Là hidrocacbon không no, mạch hở, phân tử có một liên kết đôi

C=C Công thức chung C 2 H 2n (n 2)

- Liên kết đôi C=C gồm có 1 liên kết xích ma và một liên kết pi Liên kết pi xen phủ biên, kém bền do đó anken dễ tham gia phản ứng cộng phá vỡ liên kết pi

- Anken được điều chế trong phòng thí nghiệm bằng phản ứng tách

H2O của ancol no hoặc tách HX của dẫn xuất halogen

-Trong công nghiệp anken thu được từ phản ứng cracking

* Ankadien

- Là hidrocacbon không no mạch hở, có 2 liên kết đôi trong phân tử

Công thức chung C n H 2n-2

- Ankadien liên hợp là nhóm hợp chất có ứng dụng rộng rãi và quan trọng Đặc biệt là Buta-1,3-dien và isopren

1. Gi i thi u chung v  hidrocacbon ớ ệ ề

* Ankin:

- Là hidrocacbon không no, mạch hở, phân tử có một liên kết ba

C≡C Công thức chung C 2 H 2n-2 (n 2)

- Liên kết đôi C≡C gồm có 1 liên kết xích ma và hai liên kết pi Liên kết pi xen phủ biên, kém bền do đó ankin dễ tham gia phản ứng cộng phá vỡ từng liên kết pi tạo ra sản phẩm cộng tỉ lệ 1:1 hoặc 1:2

- Axetylen là ankin đồng dãy đồng đẳng thu được bằng phản ứng của CaC2 với H2O

Hoặc từ pu: CH4 CH≡CH + H1500 o C 2

1. Gi i thi u chung v  hidrocacbon ớ ệ ề

*Aren:

- Là hidrocacbon thơm, phân tử có chứa nhân thơm, điển hình là

nhân benzen C6H6

- Nhân benzen gồm 1 vòng 6 cacbon liên kết với nhau bằng 3 liên kết đôi và 3 liên kết đơn xen đều nhau tạo thành hệ liên hợp vòng phẳng bền vững Do sự liên hợp bền của nhân benzen nên tính chất của

các hợp chất thơm không giống tính chất của anken

- Các aren thu được như các sản phẩm phụ của quá trình chưng cất dầu mỏ

+ Là ph n  ng đ c tr ng c a hidrocacbon no  ả ứ ặ ư ủ

       và các g c hidrocacbon no ố

+ Các ph n  ng đi n hình: Th  halogen (Clo, brom); th  nitro; … ả ứ ể ế ế +C  ch : 3 giai đo n: Kh i mào, phát tri n m ch và t t m ch ơ ế ạ ơ ể ạ ắ ạ Các giai đo n c a c  ch  g c: xét p   R­H + X ạ ủ ơ ế ố ư 2 (X: halogen)

2. Ph n  ng th  c  ch  g c (S ả ứ ế ơ ế ố R):

c  ch  th  g c (S ơ ế ế ố R):

.

+ HX

+ X

+ X2

C .

C X

Khơi mào

+

C C C C C

+ X C X

C

2 X

X2

Tắt mạch

Phát triển mạch

Ph n  ng th  halogen c  ch  g c ả ứ ế ơ ế ố

 Đi u ki n ph n  ng ề ệ ả ứ :

­ Dung môi: không phân c c (th ự ườ ng dùng CCl4).

­ Chi u sáng (v i clo) và đun nóng (v i brom) ế ớ ớ

­ Quy lu t th  chính: th  vào nguyên t  H liên k t v i nguyên t  C  ấ ế ế ử ế ớ ử

b c cao nh t ậ ấ

Ví d : Xét ph n  ng c a 2­metylpropan v i clo ụ ả ứ ủ ớ

CH3 -CH -CH3 + Cl2 CHáskt 3 -C -CH3 + HCl

Cl

S n ph m  ả ẩ chính

C  ch  ph n  ng  ơ ế ả ứ 2­metylpropan v i clo ớ  

Kh i mào:       ơ Cl–Cl      2Clas .

Phát tri n m ch: ể ạ CH3 -CH -CHCH3 3 + Cl CH3 -C -CHCH3 3 + Cl2

CH3 -C -CH3 + Cl2 CH3 -C -CH3 + Cl

Cl

……….

T t m ch:      2Cl ắ ạ .  → Cl2

CH3 -C -CH3 + Cl CH3 -C -CH3

Cl

CH3 -C -CH. 3 + CH3 -C -CH. 3 CH3 -C C -CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

Bài t p áp d ng 1 ậ ụ : Cho bi t s n ph m chính và vi t  ế ả ẩ ế

c  ch  c a ph n  ng khi cho các ch t sau ph n  ng  ơ ế ủ ả ứ ấ ả ứ

v i khí clo khi chi u sáng: ớ ế

a. 2­metyl butan 

b. isopropyl benzen 

c. toluen

Cho bi t t t c  các s n ph m ph  có th  có c a m i  ế ấ ả ả ẩ ụ ể ủ ỗ

ph n  ng ả ứ

Các s n ph m ph : là s n ph m th  clo vào nguyên t   ả ẩ ụ ả ẩ ế ử

H c a cacbon b c th p và m t l ủ ậ ấ ộ ượ ng nh  2,2,3,3­ ỏ

tetrametylbutan. 

Key: Bài t p áp d ng 1 ậ ụ : 

a. 2­metyl butan 

CH3­CH­CH2­CH3

S¶n phÈm chÝnh

CH3­CH­CH­CH3 CH3­CH­CH2­CH2Cl

CH3

CH3

Cl

ClCH2­CH­CH2­CH3

CH3

2­clo­2­metylbutan

1­clo­2­metylbutan 1­clo­3­metylbutan

2­clo­3­metylbutan

Các s n ph m ph  là: ả ẩ ụ

Key: Bài t p áp d ng 1 ậ ụ :

b. isopropyl benzen 

CH3­

+   HCl +Cl2/askt

S¶n phÈm chÝnh

S n ph m ph  là:  ả ẩ ụ CH

3­CH­CH2Cl

2-clo-2-phenylpropan

1-clo-2-phenylpropan

Key: Bài t p áp d ng 1 ậ ụ :

c. toluen

+Cl2/askt

2Cl

S n ph m ph  có th  có là các d n xu t th  hai l n  ả ẩ ụ ể ẫ ấ ế ầ

ho c ba l n ặ ầ

+ Là ph n  ng đ c tr ng c a h p ch t có liên k t pi  ả ứ ặ ư ủ ợ ấ ế (anken, ankin, ankadien).

+ Đi u ki n dung môi: dung môi phân c c ề ệ ự

+ Các ph n  ng đ c tr ng: c ng H ả ứ ặ ư ộ 2O, Hal2, HX (X là 

Cl và Br)

+ C  ch  p  2 giai đo n.  ơ ế ư ạ

Ví d  xét ph n  ng: ụ ả ứ

3. Ph n  ng c ng h p ái đi n t  (A ả ứ ộ ợ ệ ử E):

B

Giai đo n 1 ạ : Tác nhân A+ t n công vào liên k t  ấ ế

pi

Ch t p  A ấ ư +B­ là ch t phân c c, ho c b  phân c c hóa trong dung môi  ấ ự ặ ị ự phân c c ự

+ A+

A +

Đ c đi m: giai đo n này ch m và thu n ngh ch ặ ể ạ ậ ậ ị

Giai đo n 2 ạ : cacbocation k t h p v i B ế ợ ớ ­ 

Cacbocation

+ B- C C

A

C C

A +

B

Quy lu t c a pậ ủ ư: S n ph m chính c a ph n  ng tuân theo quy t c ả ẩ ủ ả ứ ắ  

Xét cơ chế AE

M t s  ví d : ộ ố ụ

Ví d  1 ụ : p  c a propen v i n ư ủ ớ ướ c

+ H+OH

-C -CH2

H     C

H

H

Giai đo n 1 ạ : Tác nhân H+ t n công vào liên k t pi ấ ế

Đ c đi m: giai đo n này ch m và thu n ngh ch ặ ể ạ ậ ậ ị Giai đo n 2 ạ : cacbocation k t h p v i HO ế ợ ớ ­ 

+H+

CH CH2

H     C

H H

CH3   CH   CH+ 3

H2 SO4

+HO- CH3   CH   CH3

OH

CH3   CH   CH+ 3

S n ph m ph  là s n ph m trái quy t c Maccopnhicop CH ả ẩ ụ ả ẩ ắ 2­CH2­CH2­ OH

Cacbocation

S n ph m chínhả ẩ

M t s  ví d : ộ ố ụ

Ví d  2 ụ : p  c a axetilen v i  ư ủ ớ

n ướ c

+ H+OH

-CH    CH HgSO4

80oC CH3­CHO

Giai đo n 1 ạ : Tác nhân H+ t n công vào liên k t pi ấ ế

Đ c đi m: giai đo n này ch m và thu n ngh ch ặ ể ạ ậ ậ ị Giai đo n 2 ạ : cacbocation k t h p v i HO ế ợ ớ ­ 

Cacbocation kém b n ề

+ H+

CH    CH HgSO4

80oC CH2   CH

+

+ ho

-CH2   CH+ CH2   CH oh chuyÓn vÞCH3­CHO

enol kém b n ề