chuyên đề hydrocarbon no, không no dành cho học sinh ôn thi quốc gia, thi học sinh giỏi hóa học

a Viết công thức cấu tạo của anken với số C ít nhất sao cho tồn tại đồng phân hình học và đồng phân lập thể.. Cho biết sản phẩm của phản ứng giữa isobutylen với H2S trong H2SO4 đặc.. Xá

HIDROCACBON KHÔNG NO

 Lai hóa, độ dài liên kết, độ bền liên kết, góc liên kết, độ phân cực

• Độ dài liên kết C – C > C=C > C≡C, nhưng độ bền liên kết C – C < C=C < C≡C

 Đồng phân cấu tạo, danh pháp

• Độ bất bão hòa (degrees of unsaturation)

• Đồng phân về mạch cacbon và đồng phân về vị trí nối đôi

• Tên thông thường ankyl + en

• Tên IUPAC: anken

• Tên dựa theo nhóm thế của etylen

 Đồng phân hình học: cis – trans và cấu hình Z/E

• Qui tắc Cahn-Ingold-Prelod

Low

LowHigh

LowHigh

Hướng cộng trans: cis-but-en  Br → 2 racemic và trans-but-en  Br → 2 meso

Hướng cộng cis: cis-but-en  KMnO  →  4 meso và trans-but-en  KMnO  →  4 racemic

Hướng cộng anti (Br2, HX, HOCl, H2SO4, Hg(OAc)2), cộng syn (B2H6/THF)

Qui tắc Saytzeff, khả năng tách của H 30 > 20 > 10

Sản phẩm chính: anken có nhiều nhóm thế và có cấu trúc trans

 Dehidrat hóa

Cơ chế

Qui tắc Saytzeff, Khả năng phản ứng của ancol: 30 > 20 > 10

Sản phẩm chính: anken có nhiều nhóm thế và có cấu trúc trans

 Dehalogen hóa

NaBr 2

|

| C

|

| C NaI

2 Br

|

| C

|

| C Zn

Br

|

| C

−

−

−

 Khử liên kết ba C≡C: Bằng H2 (syn), bằng Na/C2H5OH (trans)

1 (a) Liên kết đôi C=C (146 kcal/mol) có năng lượng liên kết lớn hơn C-C(83 kcal/mol) Có

phải khả năng phản ứng của anken yếu hơn ankan không ?

(b) Cho biết mối liên quan giữa năng lượng liên kết và độ dài liên kết

(c) Vì sao liên kết đơn C-C trong C=C-C=C bền hơn liên kết đơn trong C2H6



(a) Trong phản ứng, anken chỉ có một liên kết bị bẻ gãy với năng lượng là 146 – 83 = 63 kcal/mol ít hơn so với liên kết C-C (83 kcal/mol) có trong ankan Vậy khả năng phản ứng của anken lơn hơn ankan

(b) Liên kết mạnh có độ dài liên kết ngắn C=C là liên kết mạnh có độ dài liên kết ngăn hơn C-C, vì liên kết C=C có 4 electron hóa trị hút hai hạt nhân của cacbon lại gần nhau hơn so với 2 electron trong liên kết C-C

(c) Liên kết đơn C-C trong C2H6 do sự xen phủ của hai obitan lai hóa sp3 còn liên kết C-C đơn trong C=C-C=C do sự xen phủ của hai obitan lai hóa sp2 Hàm lượng s trong sp2 lớn hơn sp3 nên liên kết ngắn hơn

2 Cho biết tên IUPAC của các chất sau:

CH3 CH2 C

CH CH3

CH

CH2CH

C2H3

CH2CH CH CH CH CH

CH CH

2-

4 (a) Xác định độ bất bão hòa của các chất sau: C4H6, C3H3Cl3, C3H4O, C4H5N

(b) Viết công thức cấu tạo của các đồng phân có thể có của C4H6



(a) Độ bất bão hòa tương ứng bằng: 2, 1, 2 và 3

(b) Công thức cấu tọa có thể có của C4H6

5 Xác định cấu hình E / Z cho mỗi chất cho dưới đây.

C CH

6 (a) Viết công thức cấu tạo của anken với số C ít nhất sao cho tồn tại đồng phân hình học và

đồng phân lập thể (b) Biểu diễn cấu trúc phân tử cho mỗi loại đồng phân

 MeCH=CHC*HMeEt (b) Có 4 đồng phân:

EtMe

Me4-metylhex-2-en

7 Viết cấu trúc phân tử của (a) (E)(S)-5-brom-2,7-đimetylnon-4-en (b) (R)-3-clobut-1-en, và

8 So sánh độ bền của pent-1-en, cis-pent-2-en, trans-pent-2-en và 2-metylbut-2-en.

 Khi có nhiều gốc R tính bền càng tăng, kém bền nhất là pent-1-en với một R, bền nhất là 2-metylbut-2-en có 3 gốc R Đồng phân còn lại có 2 R và đồng phân trans bền hơn đồng phân cis

9 So sánh độ lớn momen lưỡng cực của (a) 1,1-đicloeten, cis-1,2-đicloeten và

trans-1,2-đicloeten (b) (E) và (Z)-2,3-điclobut-2-en



(a) 1,1-đicloeten > cis-1,2-đicloeten > trans-1,2-đicloeten

trans-1,2-đicloeten có momen lưỡng cực bằng 0 1,1-đicloeten có góc ClCCl lớn hơn

cis-1,2-đicloeten nên momen lưỡng cực lớn hơn

(b) (Z)-2,3-điclobut-2-en > (E)-2,3-điclobut-2-en

10 Trình bày hai bước của phản ứng cộng electrofin vào nối đôi C=C.



Nu

EE: Electrofin Nu:nucleofin

R+ có thể biểu diễn theo hai kiểu

 (a) (i) CH2BrCH2Br, (ii) CH3CH2Br, (iii) CH3CH2OH, (iv) CH2ClCH2OH và (v)

CH3CH2OSO3H (b) E(Nu) tương ứng: Br(Br), H(OH), Cl(OH) và H(OSO3H)

12 Sắp xếp khả năng phản ứng cộng electrofin của các chất sau:

(i) ClCH2CH=CH2, (ii) Me2C=CH2, (iii) CH3CH=CH2, (iv) CH2=CHCl

 Càng nhiều nhóm đẩy electron gắn vào cacbon của nối đôi thì khả năng phản càng tăng, nhóm hút thì ngược lại

(ii) hai gốc R > (iii) một gốc R > (i) một gốc R có Cl > Cl liên kết với liên kết đôi

13 (a) Vì sao HX khan trong dung môi không phân cực dùng để điều chế CnH2n+1X từ anken (b)

So sánh khả năng tham gia phản ứng cộng của HCl, HBr và HI Giải thích

 (a) HX là các axit mạnh và không có sự cạnh tranh của nucleofin H2O với X- (b) Khả năng phản ứng tỉ lệ với tính axit: HI > HBr > HCl Tính nucleofin X- không ảnh hướng tốc độ phản ứng bởi vì X- tham gia vào bước 2 (nhanh)

14 Cho biết sản phẩm của phản ứng giữa isobutylen với H2S trong H2SO4 đặc Vì sao phản ứng không xảy ra nếu không có mặt của H2SO4 đặc

 Sản phẩm của phản ứng là Me3CSH H2S là một axit yếu không thể thực phản ứng cộng

H+ vào C=C H2SO4 cộng H+ để tạo ra Me3C+, tiếp theo cộng SH2 để tạo thành Me3CSH2+, tách H+ cho HSO4- hoàn thình thành sản phẩm

16 Giải thích sự tạo thành cả hai sản phẩm 3-brom-2,2-đimetylbutan và

2-brom-2,3-đimetylbutan từ phản ứng cộng giữa HBr và 3,3-đimetylbut-1-en

 Sản phẩm tuân theo qui tắc Markovnikov tạo ra 3-brom-2,2-đimetylbutan

17 Xác định chính xác đồng phân hình học của sản phẩm tạo ra khi cho xiclohexen phản ứng với

(i) Br2, (ii) Br2 có mặt của NaCl, và (iii) Br2 trong CH3OH (b) Có phải phản ứng cộng Br2 có

(b) Đúng, sản phẩm hoặc trans hoặc anti Một nhóm tấn bên này còn nhóm khác tấn công phía bên kia của mặt phẳng của liên kết đôi

18 (a) Cho biết cấu trúc lập thể của sản phẩm phản ứng cộng Br2 với (i) cis-but-2-en và (ii) trans-but-2-en

(b) Cho biết kiểu lập thể đặc trưng của phản ứng

 (a) (i) rac-2,3-đibrombutan

CH3

(R) (R)

(b) đồng phân lập thể không đối quang (đồng phân đi-a)

19 Trình bày cơ chế của phản ứng cộng Br2 vào cis- và trans-but-2-en

CH3

CH3

H Br

OH

H H OH

OH

Me

OH Me racemic

21 Cho biết cấu trúc của A và B trong hai bước cho dưới đây:

B A

TH F

)

O A c (

H g 7

22 (a) Viết công thức cấu tạo thu gọn và tên của sản phẩm phản ứng 3 mol propen và 1 mol BH3

trong THF (b) Vì sao phải hòa tan BH3 trong ete

 (a) Pr3B, tripropylboran, một boran hữu cơ

(b) BH3 bản thân nó không tồn tại Nó tồn tại dạng dime B2H6 nhưng nó là chất khí và dễ phân hủy Vì thế B2H6 hòa tan trong THF (tetrahidrofuran), nó bị bẽ gãy tạo thành BH3, được bền hòa khi tạo liên kết cộng hóa trị với oxi trong ete:

H

B H

H CMe3H

H H H

C C

BH2

H CMe3H

) CH

CH

CH

3 2 2

Br CH CH CH B

) CH

CH

CH

3 2 2

(b) Trái Markovnikov

(c) (i) Hiđroboran – oxi hóa, (ii) Hiđroboran – halogen hóa

25 Cho biết sản phẩm của quá trình hiđroboran – oxi hóa của 1-metylxiclopenten.

Me H2 O2/OH

-H

OH H Me

(S)

Me Br

Me

(R)

D

H Me

(R)

D Br

(S)

Me Br

D

(S)

Me

H Me

(R)

D Br

rac-threo-2-brom-2,3-dideuterobutan

1.BH3/THF

D D Br

(R) (R)

H O

O

29 (a) Cho biết sản phẩm phản ứng ở nhiệt độ thường của axit peroxyfomic HCOOOH (H2O2

25% và HCOOH) với các phản ứng cis-but-2-en (b) Cho biết tên của phản ứng

(b) Phản ứng hydroxyl hóa

30 Cho biết sản phẩm của phản ứng giữa trans-but-2-en với dung dịch KMnO4 hoặc OsO4/H2O2

 Sản phẩm là kết quả của sự hiđroxyl hóa kiểu syn

Me

H Me

(R)

H OH

31 (a) Thể hiện các bước của phản ứng ozon phân, ghi rõ điều kiện thực nghiệm của phản ứng.

(b) Cho biết cấu trúc của sản phẩm của phản ứng ozon phân: (i) 3,5-đimetyloct-4-en, (ii) đimetylxiclohexan

1,2- (a)

O 3

O O

O

O O

O

ozonit molozonit kÐm bÒn

(CH 3 ) 2 S Zn/CH3COOH

OH O

(b) Sản phẩm của phản ứng (i) 2-metylbutanal và pentan-2-on, và (ii)

O

O

N O

34 (a) Cho biết cấu trúc phân tử tạo ra từ phản ứng 2-brombutan và KOH/ancol (b) chọn sản

phẩm chính, giải thích (c) Cho biết khả năng tách của nguyên tử H trong phản ứng tách HX

từ ankyl halogen (d) Cho biết sản phẩm chính tuân theo qui tắc Saytzeff , qui tắc Hofmann.(e) Khi thay thế EtO- bằng Me3CO- thì tỉ lệ sản phẩm theo Saytzeff và Hofmann thay đổi như thế nào Giải thích sự thay đổi đó

 (a) H2C=CHCH2CH3 (A), cis-CH3CH=CHCH3 (B), và trans-CH3CH=CHCH3

(b) Anken càng bền nếu được giải tỏa bởi electron trên nhóm thế R gắn vào cacbon sp2 A có một R nên kém bền hơn hai đồng phân but-2-en có hai nhóm thế Hơn nữa đồng phân trán bền hơn cis nên C là sản phẩm chính

(c) Theo qui tắc Saytzeff, khả năng tách của các bậc H như sau: 30 > 20 > 10 A tạo ra từ việc tách H bậc 1 còn B và C tạo ra từ việc tách H ở cacbon bậc 2

(d) Nếu có nhiều nhóm thế, sản phẩm chính tuân theo qui tắc Saytzeff , còn ít nhóm thế sản phẩm chính tuân theo qui tắc Hofmann

(e) Tỉ lệ but-1-en tăng lên (b) Sự cồng kềnh của (Me)3CO- làm cho H bậc 2 khó bị tách

35 (a) Hoàn thành phản ứng khi cho các ancol sau tác dụng với H2SO4 đặc ở 1700C (i)

CH3CH2CH2OH, (ii) CH3CHOHCH3, (iii) (CH3)3COH (b) Cho biết khả năng phản ứng của các ancol



(a) CH3CH=CH2, (ii) CH3CH=CH2 và (iii) H2C=C(CH3)2

(b) Khả năng phản ứng của ancol: 30 > 20 > 10 > -CH3

36 Trình bày 3 bước của cơ chế (E1) phản ứng dehidrat hóa với xúc tác axit.

37 Cho biết cấu trúc hợp chất sẽ tạo ra pent-en với hiệu suất cao khi phản ứng với (i)

KOH/C2H5OH, (ii) Zn/HOAc, (iii) H2SO4 đặc, nóng (b) Con đường nào tốt nhất để tạo ra chỉ (i) cis- và (ii) trans-pent-2-en

 (a) (i) CH3CH2CHClCH2CH3, (ii) CH3CHBrCHBrCH2CH3, (ii) CH3CH2CHOHCH2CH3

(b) Khử CH3CCCH2CH3 bằng H2/Pd để tạo ra cis-pent-2-en và bằng Na/EtOH để tạo ra trans-pent-2-en

38 Một hợp chất L chứa 85,60% C và 14,40% H Hiđro hóa có xúc tác 0,500 g ở 00C và 1 atm tiêu thụ hết 100 mL H2 Tìm công thức phân tử (b) Ozon phân L được CH3CH2CH2CHO Xác định cấu trúc của L (c) Cho L tác dụng với dung dịch KMnO4 ở nhiệt độ phòng được hỗn hợp biến thể racemic Xác định đồng phân hình học của L

008 , 1

40 , 14 : 00 , 12

60 , 85 y :

x = = Công thức phân tử: (CH2)n

mol 10 46 , 4 4 , 22

46

,

4

500 , 0

ML = −3 =

Công thức phân tử của L là C8H16

(b) Khi ozon phân tạo thành CH3CH2CH2CH=O nên L phải là:

CH3CH2CH2CH=CHCH2CH2CH3

(c) Khi cho L tác dụng với dung dịch KMnO4 thu được hỗn hợp racemic điều đó chứng tỏ L

có dạng trans

H R

(R)

H OH

C

CH3

CH3 CH3

CH3C

CH

CH3

CH3C

C

CH3

CH3C

CH2

CH3-H+

Ozon phân hỗn hợp trên thu được:

CH3C

C

CH3

CH3C

CH2C

CH3C

CHC

CH2

CH3

40 Hợp chất 2,2,4-trimetylpentan (A) được sản xuất với quy mô lớn bằng phương pháp tổng hợp

xúc tác từ C4H8 (X) với C4H10 (Y) A cũng có thể được điều chế từ X theo hai bước: thứ nhất, khi có xúc tác axit vô cơ, X tạo thành Z và Q; thứ hai, hiđro hoá Q và Z

(a) Viết các phương trình phản ứng để minh họa và tên các hợp chất X, Y, Z, Q theo danh pháp IUPAC

(b) Ozon phân Z và Q sẽ tạo thành 4 hợp chất, trong đó có axeton và fomanđehit, viết cơ chế phản ứng



(a)

H

2-Metylpropen (X) 2-Metylpropan (Y) (A)

Bước thứ nhất gồm tương tác giữa hai phân tử trong môi trường axit:

CH3C H

H C

CH3

CH3C

2,4,4-trimetyl pent-1-en

2,4,4-trimetyl pent-2-en

H+2

Bước thứ hai hiđro hoá Q và Z

+ H2

+ H 2

H3C C

CH 3 C H

H C

 (a) Trước hết, chèn liên kết ba vào mạch 6C:

42 Viết phương trình phản ứng propin tác dụng với (i) Na (trong hexan), (ii) Na+NH2- (trong

NH3 lỏng), (iii) Ag(NH3)2+OH- và (iv) Cu(NH3)2+OH

-

(i) 2CH3C≡CH + 2Na → 2[CH3C≡C:-Na+] + H2

(ii) CH3C≡CH + 2NaNH2→ CH3C≡C:-Na+ + NH3

(iii) CH3C≡CH + Ag(NH3)2+OH- → CH3C≡CAg↓ + 2NH3 + H2O

(iv) CH3C≡CH + Cu(NH3)2+OH- → CH3C≡CCu↓ + 2NH3 + H2O

43 Cho biết sản phẩm của các phản ứng axit – bazơ sau, biết pKa: H2 (>35), CH4 (>40), CH3OH (17), C2H2 (25), HCN (9), CH3COOH (5) Viết NR nếu không phản ứng

(a) HC≡CNa + CH3OH (b) HC≡CH + CH3Li (c) HC≡CH + NaH

(d) HC≡CH + NaCN (e) HC≡CNa + CH3COOH

 Phản ứng axit – bazơ xảy ra giữa axit mạnh với bazơ mạnh tạo ra axit yếu và bazơ yếu.Axetilen phản ứng với những bazơ tạo ra axit yếu hơn C2H2 Ion axetilua phản ứng với các axit tạo thành bazơ yếu hơn ion axetilua.

(a) HC≡CNa+ CH3OH → HC≡CH+ CH3ONa

(b) HC≡CH + CH3Li → HC≡CLi + CH4

(c) HC≡CH + NaH → HC≡CNa + H2

(d) HC≡CH + NaCN → NR

(e) HC≡CNa + CH3COOH → HC≡CH + CH3COONa

44 Giải thích tại sao Grinard của BrCH2C≡CH không thể điều chế được

 Grinard của nó tạo ra sẽ phản ứng với H ở liên kết ba (H terminal)

Mg CH C

46 Nhận biết but-1-in và but-2-in

 Dung dung dịch AgNO3/NH3 để nhận ra ankin-1 But-1-in tạo kết tủa còn but-2-in thì không C2H5C≡CH + Ag(NH3)2+OH- → C2H5C≡CAg↓ + 2NH3 + H2O

47 Viết phản ứng ion propinua, Me-C≡C:- với (a) H2O, (b) CH3OH, (c) NH3 (lỏng), (d) hex-1-en

và (e) hexan Viết NR cho những trường hợp không xảy ra phản ứng

49 Viết phương trình phản ứng của 1 mol but-1-in với 2 mol BuLi (bazơ rất mạnh)

 H terminal và H propargylic bị tách ra

CH3CH2CCH − →+

H 2

B u L i

−

≡C:HCCCH

(c) Giải thích sự hiđro hóa trên là quá trình cộng syn

 (a) Bước đầu của tỏa nhiều nhiệt hơn, các ankin phản ứng trước anken (b) Khi có xúc tác Lindlar Pd /PbCO3, BaSO4, hoặc Ni/B chắc chắn sẽ tạo ra anken (c) Tương tự như anken, các nguyên tử H sẽ cộng syn vào nối ba

51 (a) Viết phản ứng khi cho propin tác dụng với H2O có HgSO4/H2SO4 làm xúc tác

(b) Cho biết ankin nào khi hidrat hóa tạo (i) một xeton, (ii) hỗn hợp xeton và (iii) andehit

(c) Cho biết ankin để tổng hợp các xeton cho dưới đây bằng phản ứng hidrat hóa.(i) (CH3)2CHCOCH3

(ii) CH3CH2COCH2CH2CH3

CCH2O

(iii)

(b) (i) ankin đầu mạch RC≡CH → RCOCH3 hay ankin đối xứng RC≡CR → RCOCH2R (ii)

Ankin bất đối xứng: RC≡CR’ → RCOCH2R’ + RCH2COR’ (iii) Duy nhất CH≡CH →

53 Cho biết công thức cấu tạo của sản phẩm tạo thành khi cho hept-3-in tác dụng với KMO4 (a)

ở nhiệt độ phòng, (b) Ở nhiệt độ cao có mặt của axit



C C CH2CH2CH3

O O

C CCH2CH2CH3

O

OH O

55 Viết các phản ứng khi cho CH3C≡C:- tác dụng với (a) CH3CHO, (b) (CH3)2C=O và

Sau đó cho sản phẩm phản ứng với H2O

58 (a) Viết phản ứng khi cho buta-1,3-đien tác dụng HBr (tỉ lệ mol 1:1) (b) Cho biết cơ chế

phản ứng (c) Cho biết sản phẩm chính ở (i) nhiệt độ thấp (-800) và (ii) nhiệt độ cao (400) (d) Điều gì xảy ra khi sản phẩm 1,2 được đun nóng

(c) Ở nhiệt độ thấp -800C, sản phẩm chính là: CH3-CHBr-CH=CH2sản phẩm 1,2

Ở nhiệt độ cao 400C, sản phẩm chính là: CH3-CH=CH-CH2Br sản phẩm 1,4

(d) Khi đun nóng phần lớn sản phẩm cộng 1,2 chuyển thành sản phẩm cộng 1,4

59 Cho biết công thức cấu tạo của sản phẩm của phản ứng CH2=CH-CH=CH2 với các chất sau (tỉ lệ mol 1:1), ở nhiệt độ phòng

60 (a) Cho biết hai cấu dạng của buta-1,3-đien (b) Cho biết thành phần của phản ứng phản ứng

Diels-Alder (c) Viết phản ứng Diels-Alder giữa buta-1,3-đien với nitrinacrilo

(b) Thành phần của phản ứng Diels-Alder gồm: dien + dienophin (anken hoặc ankin)

Để phản ứng xảy ra dễ dàng thì dienophin có nhóm hút electron (CHO, COR, COOR,

O2N

COOMe

COOMe(c)

62 Xác định hợp phần dien và dienophin trong phản ứng Diels-Alder để tổng hợp:

H

O

O(c)

O

O(b)

O

O

H H

H3C

O

O O

63 Benzoquinon là một dienophin hoạt động rất mạnh Viết phản ứng giữa nó với

2-clobuta-1,3-đien tạo sản phẩm C10H9ClO2 (95%) Viết cấu trúc của sản phẩm

 Phản ứng xảy ra theo tỉ lệ mol 1:1 để tạo ra sản phẩm: C10H9ClO2

N O

N Bn

mesitylen hay 1,3,5-trimetylbenzen.

65 Điều chế xiclohexa-1,3-đien từ xicloheaxan.



Cl2as

Cl

KOH

ancol NBS

Br

KOH ancol

Lưu ý:Phản ứng Wohl-Ziegler

NBr O

ON-bromsucxinimit (NBS)

Br

NH O