TÌM HIỂU về phản ứng ALKANE

TÌM HIỂU về ALKANE TÌM HIỂU về ALKANE TÌM HIỂU về ALKANE TÌM HIỂU về ALKANE TÌM HIỂU về ALKANE TÌM HIỂU về ALKANE TÌM HIỂU về ALKANE TÌM HIỂU về ALKANE TÌM HIỂU về ALKANE TÌM HIỂU về ALKANE TÌM HIỂU về ALKANE TÌM HIỂU về ALKANE TÌM HIỂU về ALKANE TÌM HIỂU về ALKANE TÌM HIỂU về ALKANE

CHƯƠNG V

ALKANE

I GIỚI THIỆU CHUNG

• Alkane: hydrocarbon no mạch hở, nguyên tử C lai hoá sp3

• Công thức tổng quát: CnH2n+2

• Góc hoá trị: 109o5’; liên kết C-H: 1.09A, C-C: 1.53A

• Đồng phân: cấu tạo, cấu dạng quay

II DANH PHÁP IUPAC

1 Alkane không phân nhánh

• 4 alkane đầu: gọi theo tên thông thường (methane, ethane,

n-propane, n-butane)

• Các alkane từ C5: dựa theo cách đếm số của Hy Lạp hoặc

Latin (pentane, hexane, heptane, octane, nonane, …)

2 Alkane phân nhánh

• Chọn mạch dài nhất làm mạch chính

• Đánh số sao cho mạch nhánh có chỉ số nhỏ nhất

• Dùng chỉ số và gạch ngang (-) để chỉ vị trí nhánh, nhóm cuối

cùng phải viết liền với tên mạch chính

• Nếu có nhiều nhánh tương đương: dùng tiếp đầu ngữ di-, tri-

tetra- để chỉ số lượng nhóm tương đương

• Nếu có nhiều nhóm thế khác nhau: sắp xếp theo thứ tự

alphabe

• Lưu ý: bỏ qua tiếp đầu ngữ di-, tri-, tetra-, … khi xét thứ tự alphabe

• Không bỏ qua iso, neo, cyclo

• Sec-, tert-: được bỏ qua khi xét thứ tự với các nhóm khác, nhưng vẫn dùng để so sánh giữa chúng với nhau

• Ví dụ:

dimethyl/methyl đi sau diethyl/ethyl

isopropyl đi trước methyl

tert-butyl/sec-butyl đi trước isobutyl

sec-butyl đi trước tert-butyl

3 Tên gốc alkyl

• Gốc alkyl: alkane bị mất đi 1H, gọi tên gốc alkyl theo tên alkane nhưng thay ane → yl

CH3-: methyl CH3CH2-: ethyl

CH3-CH2-CH2-: n-propyl : isopropyl

:tert-butyl :iso-butyl

:sec-butyl

III PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ

1 Nguồn gốc thiên nhiên

2 Khử dẫn xuất của ankyl iodua, alcohol, carbonyl:

a/ Khử bằng HI 80% ở 180ºC

b/ Khử bằng Zn/HCl (Clemmensen) hoặc NH2-NH2 (Wolf –

Kishner)

3 Hydro hoá alkene, ankyne

3 Thuỷ phân hợp chất cơ kim

Đ/chế hợp chất cơ Mg:

4 Phản ứng Wurtz

• Chỉ dùng để điều chế alkane đối xứng!!!

• Không có tính chọn lọc → ít được sử dụng

• Chỉ hiệu qủa đối với R-Br, R-I

• Hiệu suất: bậc 1 (60%) > bậc 2 (40%) > bậc 3 (10%)

5 Đi từ hợp chất cơ kim của đồng:

6 Điện phân muối của carboxylic acid

7 Nhiệt phân muối Na của carboxylic acid

IV TÍNH CHẤT VẬT LÝ

• Alkane không phân cực → chỉ tan trong dung môi không phân cực

• t°sôi của alkane mạch nhánh < alkane mạch thẳng

• C1-C4: khí, C5 – C17: lỏng, C18=>: rắn

VI TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

• Alkane trơ → không có phản ứng cộng, đặc trưng là phản ứng thế H

1 Phản ứng thế H bằng halogen

• Chỉ xảy ra ở nhiệt độ cao hoặc khi có ánh sáng

a/ Cơ chế phản ứng: gốc tự do SR

• Giai đoạn khơi mào:

• Giai đoạn truyền mạch:

• Giai đoạn ngắt mạch:

• Phản ứng có thể tiếp tục để tạo sản phẩm di-, tri-,

tetra-• Chlor hoá CH4 có thể thu được CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3, CCl4

• Giai đoạn tạo CH3∙ (R∙) khó hơn giai đoạn tạo CH3Cl → giai đoạn này quyết định tốc độ phản ứng

b/ So sánh khả năng thay thế H

 H bậc 1 và bậc 2

• Vận tốc tương đối khi thay thế H bậc 1 = 45/6 = 7.5

• Thay thế H bậc 2 = 55/2 = 27.5

→Tỷ lệ vận tốc tương đối khi thay thế H bậc 1/bậc 2 = 7.5/27.5 ≈ ¼

 H bậc 1 và bậc 3

• Tỷ lệ vận tốc tương đối khi thay thế H bậc 1/bậc 3 = = 1/5

→ Tỷ lệ vận tốc tương đối bậc 1°: bậc 2°: bậc 3° = 1:4:5

→ Ở nhiệt độ thường khả năng thay thế H ở C bậc 3 là cao nhất

• Ở nhiệt độ 600°C, tỷ lệ này là 1:1:1

c/ Khả năng phản ứng của dãy halogen

• Phản ứng flo hoá xảy ra mãnh liệt, đứt liên kết → ít dùng

• Phản ứng iốt hoá rất khó xảy ra (ΔH = +13Kcal/mol)

d/ Tính chọn lọc của phản ứng

• Phản ứng Br hoá có tốc độ chậm hơn Cl hoá nhưng có độ chọn lọc cao

• Tỷ lệ vận tốc tương đối ở 127°C của Br hoá bậc 1°: bậc 2° : bậc 3° = 1 : 82: 1000

2 Phản ứng nitro hoá alkane

• Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao, cơ chế gốc tự do

• Thường xảy ra kèm với phản ứng đứt mạch C

3 Phản ứng đồng phân hoá

• Chuyển các alkane mạch thẳng thành alkane mạch nhánh

dưới tác dụng của xúc tác ở nhiệt độ cao

• Xúc tác thường dùng: axit Lewis, xúc tác axit trên cơ sở

zeolit

• Cơ chế

4 Phản ứng cracking

• Tạo alkane có mạch C ngắn hơn dưới tác dụng của nhiệt độ, xúc tác

• Kèm theo phản ứng tách loại H và phản ứng đóng vòng

• Cracking nhiệt xảy ra ở nhiệt độ cao (800°C - 1000°C)

• Cracking xúc tác xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn (500°C - 600°C) dưới tác dụng của xúc tác (thường là zeolit)

• sử dụng trong sản xuất nhiên liệu (không dùng để điều chế alkane hay alkene vì không có tính chọn lọc)

5 Phản ứng oxy hoá alkane

• Alkane bền với các tác nhân oxy hoá ở nhiệt độ thường

• Ở nhiệt độ cao hoặc có mặt xúc tác: có thể phản ứng với O2, KMnO4, K2Cr2O7, …

• Phản ứng đứt mạch, tạo ROH, RCHO, RCOR’, RCOOH …

• Phản ứng quan trọng

phản ứng toả nhiệt mạnh, ΔH = -341 Kcal/mol → alkane được dùng làm nhiên liệu