Bài giảng Cơ sở hóa học hữu cơ 1: Chương 3 - ThS. Nguyễn Văn Hiểu

Chia sẻ: Banhbeodethuong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:67

Thêm vào BST

Báo xấu

33
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiđrocacbon không no là hợp chất 2 nguyên tố C và H trong phân tử có chứa liên kết đôi hoặc liên kết ba hoặc cả liên kết đôi và liên kết ba. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài giảng chương 3 để nắm chi tiết về Hiđrocacbon không no.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở hóa học hữu cơ 1: Chương 3 - ThS. Nguyễn Văn Hiểu

Chương 3: HIĐROCACBON KHÔNG NO Là hợp chất 2 nguyên tố C và H trong phân tử có chứa liên kết đôi hoặc liên kết ba hoặc cả liên kết đôi và liên kết ba. Hiđrocacbon không no mạch hở + Có một liên kết đôi (monoanken hay anken). + Có một liên kết ba (monoankin hay ankin) - Nhiều liên kết đôi hay liên kết ba trong phân tử gọi là polianken hay poliakin. - Không no ở dạng vòng thì đó là xicloanken, xicloankin, xiclopolien. H3C Ví dụ: CH2=CH2 H3C C=CH2 Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 138
Farnesen 3,7,11-trimetyldodeca-1,6,10-trien 3- Metylen-7,11-dimetyldodeca-1,6,10-trien Ankin không phổ biến trong thiên nhiên Là những hợp chất cực kỳ quan trọng.. Có trong một số ít poliankin, ankenin trong các cây họ cúc, cây ngải giấm, atiso. HC C C C CH2 C6H5 H2C CH CO C C C C CH2 CH CH C7H15 Norcapilen Falcarinon H3C C C C C C C C C C C CH CH2 Tridek-1-en-2,5,7,9,11-pentain §3-1. ANKEN §3-2. POLIEN §3-3. ANKIN Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 139
§3-1. ANKEN 3.1.1. Đồng phân Công thức chung: CnH2n (n ≥ 2). a. Đồng phân cấu tạo Đồng phân mạch C, đồng phân vị trí liên kết đôi: CH3-CH2-CH=CH2 và CH3-C(CH3)=CH2 CH3-CH=CH-CH3 b. Đồng phân hình học cis-trans H H H CH3 C C C C H3C CH3 H3C H cis-buten-2 trans-buten-2 Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 140
c. Đồng phân Z/E: Nếu hai thế có độ hơn cấp cao nhất ở 2 nguyên tử Csp2 ở cùng một phía đối với liên kết đôi thì được gọi là đồng phân Z (Zusammen). Nếu chúng ở khác phía là đồng phân E (Entgegen). Cơ sở để xác định độ hơn cấp là số thứ tự Z của nguyên tử liên kết với Csp2 Nguyên tử hay nhóm nguyên tử: -H < -CH3 < -NH2 < -OH < Cl < Br Thứ tự Z 1 6 7 8 17 35 Nếu các nguyên tử liên kết trực tiếp với Csp2 là đồng nhất (C) thì xét các nguyên tử tiếp theo khi ấy phải nhân đôi với liên kết đôi. -CH2-H < -CH2-CH3 < -CH2OH < -CH=O Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 141
H H H CH3 C C C C H3C CH3 H3C H (Z)-but-2-en (E)-but -2-en- n-C3H7 CH(CH3)2 H Br C C C C H3 C CH2CH2CH3 Cl Cl (Z)-4,5-metyl, izo-proploct-4-en (E)-1,1,2-bromdicloet-2-en Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 142
3.1.2. Danh pháp: a. Danh pháp thông thường: Tên ankan tương ứng đổi đuôi an thành ilen Ví dụ: CH2=CH2 etilen, CH2=CH-CH3 propilen, (CH3)2CH-CH3 izobutilen. b. Danh pháp IUPAC: Tên anken tất cả tận cùng có đuôi en Mạch chính chứa liên kết đôi và dài nhất, phức tạp nhất, đánh số mạch chính từ phía gần liên kết đôi hơn. Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 143
Cách gọi tên: Số chỉ vị trí mạch nhánh + tên mạch nhánh + tên mạch chính + số chỉ vị trí liên kết đôi + en. Ví dụ: CH2=CH-CH2-CH3 But-1-en Nếu có đồng phân hình học thì ghi cis hoặc trans hay Z hoặc E trước tên gọi. CH3-CH2-CH2-C-CH2CH3 CH3 H CH C C 3 CH2 H CH2-CH-CH3 2-Etylpent-1-en hoac 2-etyl-1-peten (E) hoac trans-5-Metylhex-2-en Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 144
Tên gốc không no (chứa liên kết đôi) hóa trị 1 được gọi akenyl + số chỉ liên kết đôi ở mạch chính Mạch chính đánh số bắt đầu từ nguyên tử mang hóa trị tự do. CH3-CH=CH- prop-1-en-1-yl CH2=CH-CH(CH3)- 1-Metylprop-2-en-1-yl Tên thông thường của một số gốc không no CH2=CH- vinyl (etenyl); CH2=CH-CH2- anlyl prop-2 -en-1-yl CH2=C(CH3)- izopropenyl (1-metylvinyl) Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 145
3.1.3. Tính chất vật lí Tính chất vật lí thông thường Các hợp chất C2H4, C4H8 là chất khí. C5H10  C18H36 là chất lỏng, C19H38 trở lên là chất rắn. t0nc, t0s tăng dần theo mạch C, rất ít tan trong nước, d nhưng t0s thấp hơn cis. Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 146
Các hằng số vật lí của một số anken Tên Công thức t0nc0C t 0s0 C d420 Etilen CH2=CH2 -169 -105 0.570 ở t0s Propen CH2=CH-CH3 -185 -48 0,609` But-1-en CH2=CH-CH2CH3 -185 -6 0,630-100C E(trans)-But-2-en CH3CH=CHCH3 -106 1 0,630 Z(cis)-But-2-en CH3CH=CHCH3 -139 4 0,630 Pent-1-en CH3CH2CH2CH=CH2 -165 30 0,641 E(trans)-Pent-2-en CH3CH=CHCH2CH3 -140 36 0,648 Z(cis)-Pent-2-en CH3CH=CHCH2CH3 -151 38 0,656 Pentan CH3CH2CH2CH2CH3 -130 36 0626 Xiclopenten C5H8 -135 44 0,774 Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 147
b. Tính chất phổ - Phổ hồng ngoại của anken đặc trưng bởi dao động hóa trị của >C=C< ở vùng 1650 cm-1 và =C– H ở vùng 3100 – 3000 cm-1, = C – H (trans) ~ 980 cm- 1, = C – H (cis) ~ 690 cm-1. - Phổ tử ngoại của anken có cực đại hấp thụ ở vùng 180 – 200 nm. - Phổ cộng hưởng từ proton, tín hiệu của proton ở cacbon mang liên kết đôi là 4,6 – 5,3 ppm. Tương tác spin – spin trans - proton từ 13 – 18 Hz, cis- proton 7 – 12 Hz. Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 148
3.1.4. Tính chất hóa học - Trung tâm phản ứng cao nhất là ở liên kết đôi tại các obitan  (E268 kJ.mol, E348 kJ.mol-1). - Khi liên kết  bị đứt ra nối đôi chuyển thành liên kết đơn năng lượng làm đứt liên kết  được bù lại bởi năng năng lượng hình thành hai liên kết  phản ứng tỏa nhiệt. CH2=CH2 + Br – Br  Br–CH2-CH2-Br 268kJ/mol 193kJ/mol 276kJ/mol 276kJ/mol H = (268 + 193) – (276 + 276) = -91kJ/mol. Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 149
a. Phản ứng cộng electrophin + Cộng halogen: Chỉ có Br2 và Cl2 có thể cộng vào nối đôi của anken, hai halogen còn lại khả năng phản ứng rất kém (I2), hoặc xảy ra phản ứng hủy (F2). CH2=CH2 + Br – Br → Br-CH2-CH2-Br - Nếu trong hỗn hợp phản ứng có mặt các chất nucleophin như Cl-, I-, H2O, CH3CH2OH,… thì các chất nucleophin cũng tham gia phản ứng cộng. NaCl, bh Br-CH2-CH2-B (54%) H2C CH2 + Br Br Br-CH2-CH2-Cl (46%) H2O, 0oC Br-CH2-CH2-Br (37%) H2C CH2 + Br Br CCl4 Br-CH2-CH2-OH (63%) Cơ chế phản ứng cộng Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 150
+ Cộng HHal và các HA khác: H2C CH2 + H Br CH3-CH2-CH2-Br H2C CH2 + H2SO4 CH3-CH2-CH2-OSO3H H+ H2C CH2 + HO H CH3-CH2-CH2-OH Cơ chế của phản ứng cộng HHal và HA C châm C(+) Hal(-)hoac H2O C Hal + H+ hoac HSO - C C 4 C Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 151
- Khả năng phản ứng của các đồng đẳng etilen và các dẫn xuất của etilen biến thiên như sau: CH2=CH2 < CH3-CH=CH2 < (CH3)2C=CH2 CH2=CH-Br > CH2=CH-COOH - Các nhóm gây hiệu ứng +I và +C làm tăng khả năng phản ứng, các nhóm gây ra hiệu ứng –I, -C làm giảm khả năng phản ứng. Phản ứng cộng HA vào anken tuân theo qui tắc Maccopnhicop Khg co Oxi CH3-CH-Br-CH3 (95%) CH3-CH=CH2 + HBr CH3-CH2-CH2-Br (5%) Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 152
- Xem giản đồ năng lượng của phản ứng cộng HBr trang 151. - Nếu cộng HA vào dẫn xuất etilen có nhóm thế gây ra hiệu ứng -I và –C như –CF3, -COOH, -N(+)CH3)3 thì phản ứng chạy ngược qui tắc Maccopnhicop. Khg co Oxi CH3-CHBr-CH3 (San pham phu) CF3-CH=CH2 + HBr CH3-CH2-CH2-Br (San pham chinh Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 153
b. Cộng các tác nhân khác CH3-CH=CH2 + ICl CH3-CHCl-CH2-I CH3-CH=CH2 + Cl2 + H2O CH3-CH2OH-CH2-Cl AlCl3 (CH3)2C=CH2 + (CH3)3CH (CH3)2CH-CH2-C(CH3)3 CH 3 CH 2CHOHCH 2(HgOCOCH 3) CH3-CH2-CH=CH2 + Hg(OCOCH3)2THF - Phản ứng oxi thủy ngân hóa CH 3COOH 1. Hg(OCOCH ) ,THF/H O - (CH3)3CCH=CH2 2. NaBH /OH- 3 2 2 (CH3)3CCHOH-CH3 4 - Oxi thủy ngân hóa – loại bỏ thủy ngân NaBH4/OH - CH 3 CH 2 CHOHCH 3 + Hg CH3CH2CHOHCH2(HgOCOCH3) CH3COO(-) Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 154
c. Phản ứng cộng gốc tự do CH3-CH=CH2 + HBr peoxit CH3CH2CH2Br Cơ chế phản ứng cộng AR XUATBAN\A-R.exe R. + H - Br R - H + Br . Br. + CH3 - CH = CH2 CH3 - CH - CH2Br CH3 - CH - CH2Br + H - Br CH3 - CH2 - CH2Br + Br. Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 155
Phản ứng hiđro hóa và cơ chế 00C (CH CH CH ) B H2O2/NaOH 3CH3-CH=CH2 + BH3 3 2 2 3 -BO33- 3CH3CH2CH2OH H H H B H Br H H H H BH2 H H H CH3CH=CH2 C C C C H C C H H3C H H3C H H 3C H Phản ứng cộng theo cơ chế gốc không xảy ra với HCl, HI, H2SO4, H2O . CH3-CH=CH2 + CH2 H3C CH2 sinh ra từ CH2N2 Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 156
d. Phản ứng cộng hiđro (hiđro hóa) trên chất xúc tác kim loại. Pt CH2=CH2 + H2 CH3-CH3 Pt H = -137 kJ/mol CH3-CH=CH2+ H2 CH3-CH2-CH3 H = -137 kJ/mol (Ni, Pt xúc tác dị thể, RhCl[P(C6H5)3]3 xúc tác đồng thể). RhCl[P(C6H5)3]3 CH3CH=CH2 + H2 CH3CH2CH3 Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 157