Bài giảng Hóa học hữu cơ - Hidrocarbon

Nội dung text: Bài giảng Hóa học hữu cơ - Hidrocarbon

1. HIDROCARBON 4 TIẾT (3)
2. Mục tiêu • Phân biệt được sự khác nhau về cấu tạo của Hydrocarbon no, Hydrocarbon không no và hydrocarbon thơm. • Trình bày được cơ chế phản ứng thế SR của alkan, AE của alken và SE của hydrocarbon thơm. • Đưa ra được ví dụ và ứng dụng của một số hydrocarbon đã học (parafin, terpen, carotene )
3. PHÂN LOẠI Hidrocarbon no: là HC chỉ có liên kết σ HC no mạch hở: alkan CnH2n+2 HC no mạch vòng: Cycloalkan CnH2n Hidrocarbon không no: có chứa liên kết HC không no có 1 liên kết đôi : alken HC không no có 1 liên kết ba: alkin HC không no có 2 liên kết đôi :alkadien Hidrocarbon thơm: dẫn xuất của benzen
4. HIDROCARBON NO ALKAN VÀ CYCLOALKAN H C C
5. HIDROCARBON NO • Các alkan rất bền vững. • Cyclopropan và cyclobutan kém bền do sức căng Bayer. • Cyclopentan và cyclohexan là những vòng bền.
6. Cấu trạng Cyclohexan Có 2 dạng: ghế và thuyền Dạng ghế bền hơn dạng thuyền do các nguyên tử H ở vị trí xen kẻ
7. Lý tính + C1-C4: khí C5-C19:lỏng từ C20:rắn + t0s và t0nc tăng khi mạch C tăng và giảm khi có nhánh. + Alkan nhẹ hơn nước, ít tan trong nước, dễ tan trong các dung môi hữu cơ.
8. CẤU TẠO VÀ HÓA TÍNH H C C 1. Phản ứng của nối C-H: Thế Halogen 2. Phản ứng nối C-C: Cracking 3. Phản ứng oxi hóa 1. Phản ứng của nối C-H: Thế halogen R—H + X2 hv→ R—X + HX
9. Cơ chế thế gốc tự do Gồm ba giai đoạn 250–4000c • X2 2X : Giai đọan khơi mào (as tử ngoại (h۷ 2X• + RH → H–X + R• : Giai đọan truyền đi • • R + X2 → R–X + X • • X + X → X2 R• + R• → R–R : Giai đọan kết thúc X• + R• → R–X
10. Alkan có từ 3 nguyên tử C trở lên CH3 CH2 CH2Cl (A) Cl2, hv CH3 CH2 CH3 CH3 CH CH3 (B) Cl Sản phẩm chính CH3 CH2 CH2 Cl CH3 CH2 CH3 CH3 CH CH3 Cyclohexan, cyclopentan cho phản ứng giống alkan Br hv Br2 HBr Cyclopropan, cyclobutan lại cho phản ứng cộng mở vòng CCl4 Br2 Br CH2 CH2 CH2 Br
11. 2. Phản ứng Crackinh Đun nóng alkan với xúc tác o CH3-CH3 xt, t → CH2=CH2 + H2 0 CH3-CH2-CH2-CH3 xt, t → CH3-CH=CH-CH3 + H2 Crackinh xúc tác ở nhiệt độ thấp O2 KK 2 R CH2 CH2 R 2 R COOH Mn O2 KK 2 CH3 CH2 CH2 CH3 2 CH3 COOH Mn
12. 3. Phản ứng oxi hóa Phản ứng cháy xảy ra tỏa nhiệt mạnh CH4 + 3/2O2 → CO2 + H2O H = -880kj/mol 0 Oxi hóa không hoàn toàn:P, t, Cu HCHO H2O 0 O2 KK t, Ni CH4 CO2 H2 t 0 C H2O Oxi hóa ciclohexan OH ZnO, t 0 O2 0 O2 , t , p O O2, NO
13. Một số ứng dụng + CH4 Metan: khí sinh ra trong quá trình thối rửa: (C6H10O5)n + nH2O → 3nCH4 + 3nCO2 + Vaselin: hỗn hợp các alkan C12-C15 dạng bột nhão, dùng làm tá dược của thuốc mỡ + Parafin: hỗn hợp alkan C19-C35 rắn mềm, không tan trong nước, dùng làm tá dược, bao gói
14. HIDROCARBON KHÔNG NO
15. PHÂN LOẠI H Alken H CH3-CH=CH2 CH3 H Alkadien: H C C CH3 CH3-CH=CH-CH=CH2 H C C H H Alkin R-C≡C-H R H
16. Lý tính +Alken và alkin có liên kết kép đầu mạch có nhiệt độ sôi thấp hơn alkan tương ứng + Nối đôi và nối ba chuyển dịch vào trong làm tăng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi + Đồng phân trans có nhiệt độ nóng chảy cao hơn và nhiệt độ sôi thấp hơn đồng phân cis
17. Hóa tính Cộng H2 Ni CH2 CH2 H2 CH3 CH3 H2/Pd H2/Ni CH CH CH2 CH2 CH3 CH3
18. PHẢN ỨNG CỘNG THÂN e Br Br 2 C C Br HOCl C C H SO Cl OH C C 2 4 C C HCl H OSO3H C C H O,H 2 C C H Cl H OH
19. Cơ chế   nhanh C C + X Y X C C Y X C C Y I II H Cl CH3 CH CH2 CH3 CH CH2 CH3 CH CH2 H Cl H HOH CH CH CH H 3 2 CH3 CH CH2 CH3 CH CH2 _ H O H H H CH3 CH CH2 H OH H
20. Qui tắc MAKOVNIKOV Phản ứng cộng ái điện tử vào alken xảy ra chủ yếu qua dạng ion carbonium trung gian có độ bền lớn nhất.
21. Alkadien cho sản phẩm 1,2 và 1,4 Cộng HCl H Cl H 2 CH CH CH CH H CH CH CH CH 1 2 2 2 2 CH2 CH CH CH2 Cl H Cl H 4 1 CH2 CH CH CH2 CH2 CH CH CH2 Br Br Cộng Br2 20 CH2 CH CH CH2 ( %) o 1 Br2/t 2 3 4 CH2 CH CH CH2 1 2 3 4 80 CH2 CH CH CH2 ( %) Br Br
22. Phản ứng trùng hợp xt, P nCH2 CH2 [ CH2 CH2 ]n PVC xt, P CH2 CH CH CH2 [ CH2 CH CH CH2 ]n cao su C,t0 3CH CH C6H6
23. Phản ứng thế H linh động CH3 CH CH2 Cl2 Cl CH2 CH CH2 HCl CH CH [Ag(NH ) ] 4 2 2 3 2 OH AgC CAg NH3 H2O
24. Phản ứng oxy hóa Đốt cháy: tỏa nhiều nhiệt Oxi hóa không hoàn toàn KMnO4/H2O R CH CH2 R CH CH2 OH OH KMnO4/H R CH CH2 R COOH HCOOH
25. Một số Terpen – Terpenoid + Oxymen: CHO CH2OH CHO oxymen citral citronelol citronelal + Limonen OH O OH Limonen menthol menthon terpinen terpin
26. + Camphen CH2 O camphen Camphor a - pinen 7 11 15 + Caroten 1 14' 12' 10' 8' 6 2 R 8 10 12 14 15' 7' 5 3 4 Caroten α-Caroten a c a r o t e n -Caroten -Caroten 7 11 1 6 + Vitamin A 2 CH2OH 8 10 12 14 5 3 4 Vitamin A
27. ứng dụng
28. HIDROCARBON THƠM HC có chứa ít nhất 1 vòng benzen
29. PHÂN LOẠI CH CH3 3 H3C -Benzen và đồng đẳng benzen Toluen o _ xylen -HC thơm nhiều vòng rời rạc CH2 diphenyl diphenyl methan -HC thơm nhiều vòng ngưng tụ naphthalen anthracen
30. Lý tính chất lỏng hoặc rắn, không tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ Cấu trúc của vòng benzen H H C C H C C H C C H H Hóa tính-Tính thơm: khó cộng, dễ thế
31. 1. Phản ứng thế thân điện tử (SE) Ar H Z E Ar E HZ Cơ chế phản ứng H H H E E E E E A HA H E
32. Một số ví dụ Fe Cl + Cl2 0 + HCl 30 c + Vai trò của Fe: Fe Cl2 FeCl3 Cl Cl Cl Cl Fe Cl Cl Cl Fe Cl Cl + FeCl4 Cl Cl H Cl Cl Cl
33. Một số ví dụ H HO NO2 NO2 H2O H H _H O O N OH O N OH 2 O=N=O O O H NO2 NO2 NO2
34. QUY LUẬT THẾ + Nhóm thế loại I đẩy e (alkyl, OH,NH2, Cl ) Phản ứng dể xảy ra hơn, định hướng vào ortho và para. NH NH 2 2 NH2 NH2 NH2 CH3 CH3 CH3 NO2 + HNO3/H2SO4 + NO2 + Nhóm thế loại II hút e (NO2, CHO, COOH ) Phản ứng khó xảy ra hơn định hướng vào meta. OH OH OH OH OH C C C C C O O O O O CHO CHO + HNO3/H2SO4 NO2
35. Thứ tự nhóm tăng hoạt, hạ hoạt Tăng hoạt Hạ hoạt
36. 2.Phản ứng cộng và oxi hóa 0 Ni, t 3H2 Cl Cl Cl as Khó xảy ra phản ứng cộng 3Cl2 Cl Cl Benzen không phản ứng với dd KMnO4 ở t Cl thường O 0 V2O5, t 9/2O2 O 2H2O 2CO2 O Các đồng đẳng benzen dễ bị oxi hóa tạo ra acid benzoic 0 KMnO4, t COOH CH2CH3
37. ỨNG DỤNG + Benzen: Chất lỏng không màu, dùng làm dung môi hoặc nguyên liệu trong tổng hợp hữu cơ. Benzen rất độc. + Napthalen(băng phiến) dễ thăng hoa và có mùi đặc biệt. + Một số HC thơm khác: có khả năng gây ung thư. pyren crizen