Bài thuyết trình: HYDROCARBON KHÔNG NO ALKEN – ALKADIEN

• Alken còn gọi là Olefin, là những hydrocarbon không no, mạch hở, có nhánh ho c không phân nhánh, trong phân ặc không phân nhánh, trong phân tử có một liên kết đôi C=C.. CÔNG

HYDROCARBON KHÔNG NO

ALKEN – ALKADIEN

Nhóm thuyết trình: NHÓM 2

1 Nguyễn Thị Cẩm Hường

2 Nguyễn Thị Thanh Loan

3 Trương Thị Hòa Trâm

N I DUNG: ỘI DUNG:

1 CÔNG THỨC PHÂN TỬ

2 CẤU TẠO CỦA ALKEN

3 ĐỒNG PHÂN

4 DANH PHÁP

5 TÍNH CHẤT V T LÝ ẬT LÝ

6 TÍNH CHẤT HÓA HỌC

7 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ

8 ỨNG DỤNG THỰC TẾ

• Alken còn gọi là Olefin, là những hydrocarbon không no, mạch hở, có nhánh ho c không phân nhánh, trong phân ặc không phân nhánh, trong phân

tử có một liên kết đôi C=C

Ví dụ: C 2 H 4 (Ethylen), C 3 H 6 (Propilen), C 4 H 8 (Butilen) , C 5 H 10 ( Pentilen), Đây là những alken đơn giản, chúng l p thành ập thành

m t dãy đồng đẳng gọi là dãy đồng đẳng của ethylen ột dãy đồng đẳng gọi là dãy đồng đẳng của ethylen.

1 CÔNG THỨC PHÂN TỬ CỦA ALKEN

• Hai nguyên tử C mang liên kết đôi ở trạng thái lai hóa SP2 (lai hóa tam giác), gồm 1 liên kết  và 1 liên kết .

• Liên kết  hình thành do sự xen phủ trục của hai orbital lai hóa sp2 nên tương đối bền vững

• Liên kết  hình thành do sự xen phủ bên của 2 orbital p nên kém bền hơn so với liên kết 

• Hai nhóm nguyên tử liên kết với nhau bởi liên kết đôi C=C không quay tự do được quanh trục liên kết do bị cản trở bởi liên kết 

2 CẤU TẠO CỦA ALKEN

Ví dụ: Ở ethylen, hai nguyên tử C và bốn nguyên tử H cùng nằm trên m t m t phẳng gọi là m t phẳng phân tử Liên kết ột dãy đồng đẳng gọi là dãy đồng đẳng của ethylen ặt phẳng gọi là mặt phẳng phân tử Liên kết ặt phẳng gọi là mặt phẳng phân tử Liên kết  được tạo thành do 2 orbital p tự do xen phủ nhau M t phẳng ặt phẳng gọi là mặt phẳng phân tử Liên kết 

thẳng góc với m t phẳng chứa các nguyên tử carbon và hydro ặt phẳng gọi là mặt phẳng phân tử Liên kết

2 CẤU TẠO CỦA ALKEN

Các nguyên tử H, C của

ethylen nằm trên m t ột

m t phẳng ặt phẳng

Liên kết  tạo thành do

2 carbon lai hóa sp 2

Liên kết  tạo thành do

2 orbital p tự do

3 ĐỒNG PHÂN

3.1 Đồng phân cấu tạo, gồm:

• Đồng phân mạch C và đồng phân vị trí (liên kết đôi, nhóm

Đồng phân vị trí LK đôi

Đồng phân mạch carbon

3 ĐỒNG PHÂN

3.2 Đồng phân hình học (Đồng phân cis-trans, đồng phân Z-E)

• Đồng phân cis-trans

- Mỗi phân tử C mang liên kết đôi mang hai nhóm thế khác

CH3H

Cis-2-buten

C = C

CH3H

H

CH3

Trans-2-buten

3 ĐỒNG PHÂN

• Đồng phân Z-E

- Mỗi phân tử C mang liên kết đôi mang hai nhóm thế hoàn toàn khác nhau

- Hai nhóm thế trên liên kết đôi có đ lớn nhất sắp xếp về m t ộ lớn nhất sắp xếp về một ộ lớn nhất sắp xếp về một phía của m t phẳng thì gọi là đồng phân Z ặc không phân nhánh, trong phân Ngược lại ta có

đồng phân E Đồng phân Z-E tồn tại khi các nhóm thế chung

quanh có a  b  c  d ho c a > b, c > d.ặc không phân nhánh, trong phân

Lưu ý: Các từ cis-trans ho c Z ặc không phân nhánh, trong phân (zusammen – cùng phía) – E (eintgegen – khác phía) là danh pháp để chỉ đồng phân hình học trong các trường hợp khác nhau.

CH2CH3

CH3CH2CH3

E-3-ethyl-2-hexen

4 DANH PHÁP

4.1 Danh pháp thông thường (gọi tên các alken đơn giản)

- Lấy tên alkan có số carbon tương ứng thay tiếp vĩ ngữ “an”

bằng “en” (VD: ethylen (C 2 H 4 ), propylen (C 3 H 6 ), butylen (C 4 H 8) ) Danh pháp này chỉ để gọi tên những alken đơn giản).

4.2 Danh pháp ethylen

- Các alken đơn giản được xem là dẫn xuất của ethylen Nguyên

tử hydro của ethylen lần lượt được thay bằng các gốc alkyl Sự thay thế này có thể đối xứng ho c không đối xứng.ặc không phân nhánh, trong phân

CH 3

4 DANH PHÁP

4.3 Danh pháp IUPAC

- Gọi tên như hydrocarbon no và thay vĩ ngữ “an” bằng “en”

- Chọn mạch chính là mạch dài nhất, nhiều nhánh nhất và chứa liên kết đôi

- Đánh số C trên mạch chính bắt đầu từ phía gần liên kết đôi

CH 3

4.4 Danh pháp Z-E dùng để gọi tên đồng phân Z-E.

Vị trí nhánh – Tên nhánh – Số chỉ vị trí nối đôi – Tên mạch chính – “en)

5 TÍNH CHẤT V T LÝ ẬT LÝ

• Ở điều ki n thường: ện thường: - Alken từ C2 đến C4 là chất khí,

- Alken từ C5 đến C18 là chất lỏng,

- Alken từ C18 trở lên là chất rắn

• Nhi t đ sôi, nhi t đ nóng chảy của alken tăng theo khối ện thường: ộ lớn nhất sắp xếp về một ện thường: ộ lớn nhất sắp xếp về một

lượng mol phân tử Các alkene đều nhẹ hơn nước nên hầu như không tan trong nước nhưng lại hòa tan tốt trong dầu mỡ và là những chất không màu

6 TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Liên kết  trong liên kết C=C kém bền hơn liên kết , nên dễ đứt

ra để tạo thành liên kết  với các nguyên tử khác Liên kết đôi là trung tâm gây ra các phản ứng hóa học đ c trưng: phản ứng ặc không phân nhánh, trong phân

c ng, phản ứng trùng hợp, phản ứng oxi hóa ộ lớn nhất sắp xếp về một

6 TÍNH CHẤT HÓA HỌC

6.1.1 Phản ứng c ng hydro (phản ứng hydro hóa có xúc tác) ộng hydro (phản ứng hydro hóa có xúc tác)

- Khi có m t của các chất xúc tác (Ni, pt, pd), ở nhi t đ thích ặc không phân nhánh, trong phân ện thường: ộ lớn nhất sắp xếp về một

hợp, alken c ng hydro vào liên kết đôi để tạo thành alkan ộ lớn nhất sắp xếp về một tương ứng Phản ứng tỏa nhi t (∆Hện thường: 0 = -32,7 kcal.mol-1)

6.1.2 Phản ứng c ng halogen (Phản ứng halogen hóa) ộng hydro (phản ứng hydro hóa có xúc tác)

• C ng Clo: ộng hydro (phản ứng hydro hóa có xúc tác)

Cho ethylene tác dụng với clo ta sẽ thu được m t chất lỏng ộ lớn nhất sắp xếp về một dạng dầu, không tan trong nước

6 TÍNH CHẤT HÓA HỌC

6.1.2 Phản ứng halogen hóa

• C ng Brom: ộng hydro (phản ứng hydro hóa có xúc tác)

Alken khi tác dụng với brom sẽ làm mất màu dung dịch brôm, tạo

ra dẫn xuất đihalogen không màu Do đó, người ta thường dùng nước brom ho c dung dịch brom trong CCl ặc không phân nhánh, trong phân 4 làm thuốc thử để

nh n biết alken ận biết alken.

CH 3 CH = CHCH 2 CH 2 CH 3 + Br 2  CH 3 CH Br – CHBrCH 2 CH 2 CH 3

(2,3-đibromhexan)

6.1.3 Phản ứng c ng axit và c ng nước ộng hydro (phản ứng hydro hóa có xúc tác) ộng hydro (phản ứng hydro hóa có xúc tác)

• C ng axit: ộng hydro (phản ứng hydro hóa có xúc tác)

Alken có thể c ng với các hydro halogenua (HCl, HBr, HI) và axit ộ lớn nhất sắp xếp về một sunfuric đ m đ c ận biết alken ặc không phân nhánh, trong phân

CH2 = CH 2 + H–Cl  CH 3 CH 2 Cl (etyl clorua)

CH2 = CH 2 + H–OSO 3 H  CH 3 CH 2 OSO3H (etyl hydrosunfat)

6 TÍNH CHẤT HÓA HỌC

6.1.2 Phản ứng c ng axit và c ng nước ộng hydro (phản ứng hydro hóa có xúc tác) ộng hydro (phản ứng hydro hóa có xúc tác)

• C ng nước (phản ứng hydrat hóa) ộng hydro (phản ứng hydro hóa có xúc tác)

Phản ứng c ng nước xảy ra ở nhi t đ thích hợp và có xúc tác ộ lớn nhất sắp xếp về một ện thường: ộ lớn nhất sắp xếp về một axit Hydrat hóa alken là phương pháp quan trọng để điều chế alcol trong công nghi p.ện thường:

• Quy tắc Markovnikov:

Trong phản ứng c ng axit ho c nước (ký hi u chung là HX) vào ộ lớn nhất sắp xếp về một ặc không phân nhánh, trong phân ện thường: liên kết đôi C=C của alken H mang đi n tích dương sẽ được ưu ện thường: tiên c ng vào C mang nhiều H hơn (C b c thấp hơn), còn X mang ộ lớn nhất sắp xếp về một ận biết alken.

đi n tích âm sẽ được c ng vào C mang ít H hơn (C b c cao) ện thường: ộ lớn nhất sắp xếp về một ận biết alken.

6 TÍNH CHẤT HÓA HỌC

6.2 Phản ứng trùng hợp (Phản ứng polyme hóa)

Trong những điều ki n nhi t đ , áp suất, xúc tác thích hợp, ện thường: ện thường: ộ lớn nhất sắp xếp về một các anken đầu dãy tham gia phản ứng c ng nhiều phân tử với ộ lớn nhất sắp xếp về một nhau thành những mạch phân tử rất dài và có khối lượng phân

tử rất lớn gọi là polyme

Trong phản ứng trùng hợp:

– Chất đầu (chất tham gia) gọi là monome Ký hi u là A.ện thường:

– Sản phẩm của phản ứng gồm nhiều mắc xích monome hợp thành nên gọi là polyme Ký hi u -(A)- ện thường:

– Số lượng mắc xích monome trong m t phân tử polyme gọi ộ lớn nhất sắp xếp về một là h số trùng hợp Ký hi u là nện thường: ện thường:

6 TÍNH CHẤT HÓA HỌC

6.2 Phản ứng trùng hợp (Phản ứng polyme hóa)

Dạng phản ứng: nA -(A)-n

Peroxit, 100-300 o C

100atm

Xt, t o

6 TÍNH CHẤT HÓA HỌC

6.3 Phản ứng oxi hóa

• Phản ứng hoàn toàn:

Alken cháy hoàn toàn tạo ra CO2, H2O và tỏa nhi t.ện thường:

CnH2n + O2  nCO2 + nH2O ; ∆H < 0

• Phản ứng không hoàn toàn:

Alken làm mất màu dung dịch KMnO4 (thuốc tím) Phản ứng này dùng để nh n ra sự có m t của liên kết đôi alken.ận biết alken ặc không phân nhánh, trong phân

(etylen glycol)

7 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ

mạch hở tương ứng): 2 cách

7 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ

7.2 Tách hydro halogenid từ các dẫn xuất monohalogen

Các monohalogen no khi tương tác với các dung dịch bazơ mạnh như KOH, NaOH, EtONa trong alco và đun nóng sẽ bị tách m t phân tử hydrohalogenid tạo ra alken tương ứng ột dãy đồng đẳng gọi là dãy đồng đẳng của ethylen.

(Etilen)

* Theo quy tắc Zaixep:

Khi tách HX khỏi dẫn xuất halogen, X sẽ bị tách cùng với nguyên tử hydro gắn tại nguyên tử

carbon ở liền bên cạnh có bập thành c cao nhất,

Alcol, t o

7 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ

7.3 Phương pháp dehydro hóa, cracking hydrocarbon no

Trong công nghi p, các alken thường được điều chế bằng ệp, các alken thường được điều chế bằng cách dehydro hóa các alkan dưới tác dụng của xúc tác thích hợp (ví dụ crom trioxyd ở 450 o C) Từ butan, isobutan điều chế được buten và isobutylen.

450 o C

8 ỨNG DỤNG

• Tổng hợp các Polyme

Trùng hợp etylen, propilen, butilen người ta thu được các polyme như polyetylen (PE), polypropylen (PP), poly vinyl clorua (PVC),

– Polyetylen (PE) được dùng làm bao bì thực phẩm, chai

đựng dầu ăn, nước mắm, dầu g i, lọ thuốc, túi nhựa, ống ộ lớn nhất sắp xếp về một nhựa, sản xuất sợi PE

– Polypropilen (PP) được dùng để sản xuất găng tay PP, sợi

PP Ngoài ra, người ta còn dùng PP để sản xuất màng phủ để tăng tính chống thấm khí, hơi nước, tạo khả năng in ấn cao và dễ xé rách để mở bao bì (do có tạo sẵn m t vết ộ lớn nhất sắp xếp về một

đứt) và tạo đ bóng cao cho bao bì.ộ lớn nhất sắp xếp về một

8 ỨNG DỤNG

– Polyvinylclorua (PVC) được sử dụng làm màng co các loại chai, bình bằng nhựa ho c màng co bao bọc các loại thực ặc không phân nhánh, trong phân phẩm để bảo quản và lưu hành trong thời gian ngắn như thịt sống, rau quả tươi

• Tổng hợp các chất khác:

Từ etylen tổng hợp ra những hóa chất hữu cơ thiết yếu như etanol, etylen oxit, etylen glycol, andehit axetic,…

N I DUNG: ỘI DUNG:

1 CÔNG THỨC PHÂN TỬ

2 CẤU TẠO CỦA ALKADIEN

3 ĐỒNG PHÂN

4 DANH PHÁP

5 TÍNH CHẤT V T LÝ ẬT LÝ

6 TÍNH CHẤT HÓA HỌC

7 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ

8 ỨNG DỤNG THỰC TẾ

• Alkadien còn gọi là Diolefin, là những hydrocarbon không

no, mạch hở, trong phân tử có hai liên kết đôi C=C (di = hai, en = nối đôi),

• Công thức tổng quát: C n H 2n-2 (n  3)

CH 3

1 CÔNG THỨC PHÂN TỬ

• Có hai liên kết đôi trong phân tử Tùy từng vị trí của liên kết đôi mà người ta chia ra làm 3 loại

- Dien có Liên kết đôi cách bi t:ện thường: CH2 = CH – CH2–CH=CH2

- Dien có Liên kết đôi tiếp c n:ận biết alken CH3–CH=C=CH–CH3

- Dien có liên kết đôi Liên hợp: CH2=CH–CH=CH–CH3

• Trong 3 loại trên, dien liên hợp có hai liên kết đôi cách nhau m t liên kết đơn nên bền vững hơn dien không ộ lớn nhất sắp xếp về một liên hợp vì m t đ electron phân bố đều trên các ận biết alken ộ lớn nhất sắp xếp về một nguyên tử C của h liên hợp Cấu trúc này có năng lượng ện thường:

2 CẤU TẠO

Giống như alken, vì alkadien có chứa liên kết đôi nên nó có cả đồng phân cấu tạo và đồng phân hình học.

3 ĐỒNG PHÂN

• Tên thường: alen, isopren, đi vinyl …

• Tên nửa h thống: ệ thống: Tên ankadien = tên gốc (chỉ Số lượng C) + “dien” + vị trí các nối đôi

• Tên IUPAC: Tên alkadien = số chỉ vị trí – tên nhánh + tên

alkan (– “N”)– số chỉ vị trí liên kết đôi + “DIEN”

4 DANH PHÁP

• C3 - C4 là chất khí; C5 – C16 là chất lỏng; C17 trở lên là chất rắn

• Ankadien không tan trong nước nhưng tan nhiều trong m t ộ lớn nhất sắp xếp về một số dung môi hữu cơ như rượu, ete

5 TÍNH CHẤT V T LÝ ẬT LÝ

6 TÍNH CHẤT HÓA HỌC

6.1 Phản ứng c ng: ột

• C ng hydro: ột dãy đồng đẳng gọi là dãy đồng đẳng của ethylen.

Ở nhi t đ thích hợp, có m t xúc tác và nhi t đ , alkadien ệp, các alken thường được điều chế bằng ột dãy đồng đẳng gọi là dãy đồng đẳng của ethylen ặt phẳng gọi là mặt phẳng phân tử Liên kết ệp, các alken thường được điều chế bằng ột dãy đồng đẳng gọi là dãy đồng đẳng của ethylen.

c ng hydro vào liên kết đôi để tạo thành alkan tương ứng, ột dãy đồng đẳng gọi là dãy đồng đẳng của ethylen.

6 TÍNH CHẤT HÓA HỌC

6.1 Phản ứng c ng : ột

* C ng brom: ột dãy đồng đẳng gọi là dãy đồng đẳng của ethylen.

CH2=CH–CH–CH2 (c ng 1,2 hay 3,4) ộ lớn nhất sắp xếp về một

CH2=CH–CH=CH2 + Br2 Br Br (1,2-Dibrombuten-2) ( butadien)

CH2–CH=CH–CH2 (c ng 1,4) ộ lớn nhất sắp xếp về một

6 TÍNH CHẤT HÓA HỌC

• C ng nước ộng hydro (phản ứng hydro hóa có xúc tác) OH

CH2=CH–C–CH3 (C ng 1,2) ột dãy đồng đẳng gọi là dãy đồng đẳng của ethylen.

CH2=CH–C=CH2 + H2O  CH3

CH3 CH2–CH=C–CH3 (C ng 1,4) (SP chính) ột dãy đồng đẳng gọi là dãy đồng đẳng của ethylen.

OH CH3

6.2 Phản ứng trùng hợp (Phản ứng polyme hóa)

Khi có m t kim loại natri ho c xúc tác khác, buta-1,3-dien ặc không phân nhánh, trong phân ặc không phân nhánh, trong phân và isopren tham gia phản ứng trùng hợp theo kiểu 1, 4 tạo thành Polime

6.2 Phản ứng trùng hợp (Phản ứng polyme hóa)

6 TÍNH CHẤT HÓA HỌC

xt, t o , p

xt, t o , p

n

6 TÍNH CHẤT HÓA HỌC

t o

KMnO4

6.3 Phản ứng oxi hóa

• Phản ứng hoàn toàn:

2C4H6 + 11O2 8CO2 + 6H2O

• Phản ứng không hoàn toàn:

Buta-1,3-dien và isopren cũng làm mất màu dung dịch KMnO4 (thuốc tím) tương tự alken

CH2=CH–CH=CH2 + 2[O] + 2H2O CH2–CH–CH–CH2

OH OH OH OH

6 TÍNH CHẤT HÓA HỌC

6.4 Phản ứng DIELS - ALDER

H thống liên hợp b c cao của Alkadien có nhiều nối đôi liên ện thường: ận biết alken.hợp bền vững hơn các hợp chất no có số C tương ứng, do liên hợp ,  giữa các nối đôi H thống liên hợp này sẽ tạo ra ện thường: phản ứng DIELS – ALDER

H thống liên hợp c ng hợp với m t liên kép nối đôi ho c ện thường: ộ lớn nhất sắp xếp về một ộ lớn nhất sắp xếp về một ặc không phân nhánh, trong phân

nối ba gọi là dienophy tạo hợp chất vòng 6 cạnh có nối đôi ở vị trí 2, 3 của hợp chất dien liên hợp ban đầu Các dien liên hợp dạng Cis dễ xảy ra phản ứng Diels-Alder

VD: Phản ứng đơn giản giữa 1,3 butadien và ethylen

CH2 CH2

t o , p, xt