Bài giảng Hidrocarbon

HIDROCARBON4 TIẾT (3)Mục tiêuPhân 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)Hidrocarbon no: là HC chỉ có liên kết σ HC no mạch hở: alkan CnH2n+2 HC no mạch vòng: Cycloalkan CnH2nHidrocarbon 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 :alkadienHidrocarbon thơm: dẫn xuất của benzenPHÂN LOẠIHIDROCARBON NOALKAN VÀ CYCLOALKANHIDROCARBON NOCác alkan rất bền vững.Cyclopropan và cyclobutan kém bền do sức căng Bayer.Cyclopentan và cyclohexan là những vòng bền.Cấu trạng CyclohexanCó 2 dạng: ghế và thuyềnDạng ghế bền hơn dạng thuyền do các nguyên tử H ở vị trí xen kẻLý 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.CẤU TẠO VÀ HÓA TÍNHPhản ứng của nối C-H: Thế halogen R—H + X2 hv R—X + HXPhản ứng của nối C-H: Thế HalogenPhản ứng nối C-C: CrackingPhản ứng oxi hóaCơ chế thế gốc tự doGồm 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–XCyclohexan, cyclopentan cho phản ứng giống alkanAlkan có từ 3 nguyên tử C trở lênCyclopropan, cyclobutan lại cho phản ứng cộng mở vòng Sản phẩm chính2. Phản ứng CrackinhĐun nóng alkan với xúc tác CH3-CH3 xt, to → CH2=CH2 + H2 CH3-CH2-CH2-CH3 xt, t0 → CH3-CH=CH-CH3 + H2Crackinh xúc tác ở nhiệt độ thấp3. Phản ứng oxi hóaPhản ứng cháy xảy ra tỏa nhiệt mạnhCH4 + 3/2O2 → CO2 + H2O H = -880kj/molOxi hóa không hoàn toàn:Oxi hóa ciclohexanMột 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 góiHIDROCARBON KHÔNG NOPHÂN LOẠIAlken CH3-CH=CH2Alkadien: CH3-CH=CH-CH=CH2Alkin R-C≡C-HLý 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 cisHóa tínhCộng H2PHẢN ỨNG CỘNG THÂN eCơ chếQui tắc MAKOVNIKOVPhản ứng cộng ái điện tử vào alken xảy ra chủ yếu qua dạng ion carbonium trung gian có độ bền lớn nhất. Cộng Br2Cộng HClAlkadien cho sản phẩm 1,2 và 1,4Phản ứng trùng hợpPhản ứng thế H linh động Đốt cháy: tỏa nhiều nhiệt Oxi hóa không hoàn toànPhản ứng oxy hóaMột số Terpen – Terpenoid + Oxymen: + Limonen+ Camphen+ Caroten α-Caroten -Caroten -Caroten+ Vitamin Aứng dụngHIDROCARBON THƠMHC có chứa ít nhất 1 vòng benzenPHÂN LOẠI-Benzen và đồng đẳng-HC thơm nhiều vòng rời rạc-HC thơm nhiều vòng ngưng tụLý tính chất lỏng hoặc rắn, không tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ Cấu trúc của vòng benzenHóa tính-Tính thơm: khó cộng, dễ thế1. Phản ứng thế thân điện tử (SE)Cơ chế phản ứngMột số ví dụVai trò của Fe:Một số ví dụ 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. + Nhóm thế loại II hút e (NO2, CHO, COOH) Phản ứng khó xảy ra hơn định hướng vào meta.Thứ tự nhóm tăng hoạt, hạ hoạtTăng hoạt Hạ hoạt2.Phản ứng cộng và oxi hóaKhó xảy ra phản ứng cộng Benzen không phản ứng với dd KMnO4 ở t thườngCác đồng đẳng benzen dễ bị oxi hóa tạo ra acid benzoicỨNG 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.