Lý thuyết và một số chuỗi PƯ về Hidrocacbon

Ankan có từ 3 nguyên tử C trở lên, khi tham gia phản ứng halogen hóa sẽ tạo ra hỗn hợp các sản phẩm là đồng phân của nhau trong đó sản phẩm chính đợc xác định theo quy tắc sau: Khi thực

Ankan có từ 3 nguyên tử C trở lên, khi tham gia phản ứng halogen hóa sẽ tạo

ra hỗn hợp các sản phẩm là đồng phân của nhau trong đó sản phẩm chính đợc xác

định theo quy tắc sau:

Khi thực hiện phản ứng halogen hóa ankan, halogen sẽ u tiên thế vào H của C bậc cao hơn.

Bậc của một nguyên tử C là số nguyên tử C khác liên kết trực tiếp với nó (đợc

kí hiệu bằng các số la mã, đặt trên đầu mỗi nguyên tử C)

Ví dụ:

CH2 Cls¶n phÈm chÝnh

- Phản ứng cháy:

CnH2n+2 + 3n +1

2 O2 → nCO2 + (n+1)H2O

Ví dụ: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

- Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn:

Khi có xúc tác và ở nhiệt độ thích hợp, ankan bị oxi hóa không hoàn toàn tạo thành dẫn xuất chứa oxi Ví dụ:

a Các phơng pháp chung điều chế ankan:

- Từ hiđrocacbon không no: phản ứng hiđro hóa (phơng pháp giữ nguyên mạch cacbon)

VÝ dô: 2CH3 – Cl + 2Na → CH3 – CH3 + 2NaCl

- Tõ muèi cña axit cacboxylic:ph¶n øng nhiÖt ph©n (ph¬ng ph¸p lµm gi¶m m¹ch C)

R- COONa + NaOH CaO,to→ R – H + Na2CO3

+ Tõ natri axetat: ph¶n øng nhiÖt ph©n

CH3 – COONa + NaOH CaO,to→ CH4 + Na2CO3

Các xicloankan đợc tách trực tiếp từ quá trình chng cất dầu mỏ hoặc từ các ankan tơng ứng:

a Phản ứng cộng hiđro: tạo ra ankan tơng ứng

CnH2n + H2 Ni,to→ CnH2n+2

Trong ph¶n øng céng axit hoÆc níc (kÝ hiÖu chung lµ HX) vµo liªn kÕt C=C cña anken, H (phÇn mang ®iÖn tÝch d¬ng) céng vµo C mang nhiÒu H h¬n (C bËc thÊp h¬n), cßn X (phÇn mang ®iÖn tÝch d¬ng) céng vµo C mang Ýt H h¬n (C bËc cao h¬n).

d Ph¶n øng trïng hîp

Ph¶n øng trïng hîp lµ qu¸ tr×nh céng hîp liªn tiÕp nhiÒu ph©n tö nhá gièng nhau hoÆc t¬ng tù nhau thµnh nh÷ng ph©n tö lín gäi lµ polime

Các phân tử nhỏ ban đầu gọi là các monome, số lợng mắt xích trong một phân

nOH

e Phản ứng thế:

ở nhiệt độ phòng hoặc nhiệt độ thấp, anken dễ tham gia phản ứng cộng Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao (500oC – 600oC) một số anken đầu dãy đồng đẳng có thể tham gia phản ứng thế bởi clo

Anken bÞ oxi hãa kh«ng hoµn toµn bëi dung dÞch KMnO4 t¹o ra hîp chÊt cã 2 nhãm –OH liÒn kÒ.

CX

ở đây chỉ xét tính chất của ankađien có hai nối đôi cách nhau một nối đơn gọi

là ankađien liên hợp còn ankađien có hai nối đôi liền kề không bền, ankađien có hai nối đôi cách nhau từ hai nối đơn trở lên có tính chất tơng tự các anken

Do có liên kết π trong phân tử nên ankađien liên hợp cũng có tính chất tơng tự

nh anken nhng do ảnh hởng lẫn nhau của hai nối đôi nên khi tham gia phản ứng cộng xảy ra theo hai kiểu cộng -1,2 cộng -1,4 Ví dụ:

Phản ứng trùng hợp có bản chất là phản ứng cộng nên cũng xảy ra theo hai

h-ớng nh phản ứng cộng Tuy nhiên, khi có chất xúc tác và ở điều kiện nhiệt độ, áp

suất thích hợp phản ứng trùng hợp xảy ra chủ yếu theo kiểu -1,4

monome ban đầu Ví dụ:

- Cộng axit: phản ứng cũng xảy ra theo hai giai đoạn, nếu có xúc tác và nhiệt

độ thích hợp có thể dừng lại ở giai đoạn một

- Céng H2O: Ankin céng H2O cã mÆt xóc t¸c HgSO4/H+ t¹o thµnh hîp chÊt kh«ng bÒn vµ chuyÓn ngay thµnh an®ehit (víi axetilen) hoÆc xªton (víi c¸c ankin kh¸c)

b Ph¶n øng ®ime hãa vµ trime hãa

Ankin còng lµm mÊt mµu dung dÞch KMnO4, s¶n phÈm tao ra phøc t¹p.

Br

Víi c¸c ankylbezen, khi ph¶n øng víi halogen cã mÆt Fe bét, to còng x¶y ra ph¶n øng thÕ vµo vßng benzen, ph¶n øng thÕ u tiªn x¶y ra ë vÞ trÝ o- vµ p-; nh¸nh ankyl cµng cång kÒnh th× ph¶n øng thÕ vµo vÞ rÝ p- sÏ u tiªn h¬n c¶.

Br2

o

HBr+

Quy tắc thế vào vòng benzen:

Khi ở vòng benzen có nhóm ankyl (hoặc các nhóm OH, -NH– 2 , -OCH 3 , -Hal ) phản ứng thế vào vòng sẽ … u tiên xảy ra ở vị trí o- và p-.

Còn nếu ở vòng đã có sẵn nhóm -NO 2 (hoặc các nhóm COOH,–

-SO 3 H, ) phản ứng thế vào vòng sẽ … u tiên xảy ra ở vị trí m-.

Chú ý:

Các nhóm ankyl của ankylbenzen có phản ứng thế với Cl2 khi có ánh sáng tơng

tự nh đối với các ankan

Cl Cl Cl

Benzen không tác dụng với dung dịch KMnO4 (không làm mất màu dung dịch KMnO4) Còn các ankylbenzen bị oxi hóa bởi dung dịch KMnO4 khi đun nóng tạo thành kali benzoat sau đó axit hóa thì thu đợc axit benzoic.

Riêng toluen và etylbenzen còn đợc điều chế theo các phơng trình hóa học sau:

(5) (2)

(13) (14)

(15)

Bài làm:

C¸c ph¬ng tr×nh hãa häc x¶y ra:

lµm l¹nh nhanh+ H2O

+ H2O+ NaCl

+ H2O

AAnkan X

cao su buna cao su buna-S cao su buna-N(1)

(1)(2)(3)(4)(5)(6)Bài làm:

Từ điều kiện đặc biệt của phản ứng (2) ⇒ (B) là CH4, (D) và (E) là CH≡CH và

2 NaCl +

(4)

Bµi lµm:

Tõ ph¶n øng (3) ⇒ C lµ benzen

§iÒu kiÖn cña ph¶n øng (2) lµ cña ph¶n øng:

R- COONa + NaOH →CaO,t o R – H + Na2CO3

⇒ R lµ C6H5- ⇒ B lµ muèi cña axit cacboxylic, mµ B t¹o ra tõ ph¶n øng (1) nªn B lµ C6H5-COOK, A lµ C6H5-CH3 (toluen)

Cl Cl

Viết các phơng trình hóa học hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau:

triclometan tetraclometan

Bài 2:

Viết các phơng trình hóa học hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau, các chất hữu cơ viết dới dạng CTCT, chú ý ghi đầy đủ điều kiện của phản ứng

1,

n - C6H14 C4H8 C4H10 C2H6 C2H5Br C2H4 PE2,

p - bromtoluen

benzylclorua axit benzoic

Bài 6:

Hãy xác định các chất A, B, X và viết các phơng trình hóa học xảy ra theo sơ

đồ biến hóa sau:

+ Br2 A (có đồng phân hình học)

X cao su thiên nhiên

Xác định CTCT thích hợp cho các chất A, B, C, D, E, F, H, G, I và viết các

ph-ơng trình hóa học xảy ra theo sơ đồ chuyển hóa dới đây, cho biết điều kiện xảy ra với từng phản ứng

A

CH4

BCD

HG

polietilen (PE) polivinylclorua (PVC) povinylaxetat (PVA)

polibut-1,3-dien policloropren

polipropenI

Xác định CTCT của X, Y, Z, T và hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau:

toluen

n - heptan

XYZT

xt, t O

+3HNO3+ dd KMnO4l

H2SO4

+ Br2

Fe, to+ Cl 2

Bài 12:

Từ C3H6 ngời ta đem thực hiện sơ đồ chuyển hóa sau:

C3H6 + Cl2 A + 2KOHrượu B trùng hợp C dd KMnO4 D

toBiết Z là một đồng đẳng của benzen có CTPT là C9H12 Viết các phơng trình hóa học xảy ra dới dạng CTCT rút gọn

Điều chế axit picric từ canxi cacbua theo sơ đồ phản ứng sau:

Buta -1,3-dien (6) Cao su Buna

Hoàn thành sơ đồ phản ứng sau (các chất hữu cơ đợc viết dới dạng CTCT thu gọn):

Hoàn thành sơ đồ biến hóa sau:

đồng trùng hợp + TZ

C2H2 + H2 O (A) (B) + NaOH CH3COONa