Bài giảng Hóa học hữu cơ: Chương 5 - TS. Phan Thanh Sơn Nam

Chia sẻ: Lê Bảo Ngân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

342
lượt xem 72
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng hóa học hữu cơ do tiến sĩ Phan Thanh Sơn Nam biên soạn gồm 13 chương, trong đó chương 5 trình bày những nội dung liên quan đến Alkene. Đây là một hydrocarbon mạch hở chứa 1 liên kết đôi C=C, để điều chế hợp chất này có thể dùng các phương pháp như tách nước từ alcohol, tách HX từ dẫn xuất của halogen, khử dẫn xuất 2 lần thế của halogen, hydro hóa alkeyne. Về phần tính chất hóa học thì hợp chất trên có thể xảy ra các phản ứng sau: Phản ứng cộng hợp ái điện tử, phản ứng cộng hợp halogene, phản ứng cộng hợp nước. Với lượng kiến thức đầy đủ chính xác và được trình bày một cách sinh động chương 5 của bộ bài giảng hóa hữu cơ sẽ giúp người đọc có thêm những kiến thức về Alkene.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa học hữu cơ: Chương 5 - TS. Phan Thanh Sơn Nam

Hóa Học Hữu Cơ TS Phan Thanh Sơn Nam Bộ môn Kỹ Thuật Hữu Cơ Khoa Kỹ Thuật Hóa Học Trường Đại Học Bách Khoa TP. HCM Điện thoại: 8647256 ext. 5681 Email: ptsnam@hcmut.edu.vn http://hhud.tvu.edu.vn 1
Chương 5: ALKENE I. Giới thiệu chung • Alkene: hydrocarbon mạch hở, chứa 1 liên kết đôi C=C (CnH2n, n≥2) • Trong C=C: 1σ & 1π, σ hình thành do liên kết của orbital sp2 http://hhud.tvu.edu.vn 2
• Liên kết π vuông góc với mặt phẳng phân tử •Alkene đơn giản nhất là ethylene CH2=CH2 121.7o 116.6o 1.08 Å 1.33 Å http://hhud.tvu.edu.vn 3
II. Hệ danh pháp II.1. Tên thông thường • Tên alkane tương ứng, đổi ane ylene Ít dùng, trừ 3 alkene thông dụng: CH2=CH2 ethylene CH2=CH-CH2 propylene (CH3)2C=CH2 isobutylene http://hhud.tvu.edu.vn 4
II.2. Danh pháp IUPAC • Tên alkane tương ứng, đổi ane ene • Chọn mạch carbon dài nhất & chứa C=C làm mạch chính •Đánh số sao cho C=C có chỉ số nhỏ nhất • Chỉ số của C=C chọn theo vị trí C gần C1 nhất, viết cách tên mạch chính 1 gạch ngang http://hhud.tvu.edu.vn 5
CH3-CH-CH=CH2 3-methyl-1-butene CH3 CH3 CH3-C-CH=CH-CH3 4-methyl-2-pentene (có cis & trans) H II.3. Tên gốc của alkene Alkenyl CH2=CH- 1-ethenyl (vinyl) CH2=CH-CH2- 2-propenyl (allyl) CH3-CH=CH- 1-propenyl http://hhud.tvu.edu.vn 6
III. Các phương pháp điều chế III.1. Tách nước từ alcohol • Phản ứng có thể ở pha lỏng (xúc tác acid H2SO4, H3PO4, 100-170oC) hay pha khí (xúc tác Al2O3, zeolite, 350-400oC) to C C C C + H 2O xt H OH http://hhud.tvu.edu.vn 7
• Khả năng tách nước: alcohol bậc 3 > bậc 2 > bậc 1 H2SO4 75% CH3CH2CH2CH2-OH CH3CH=CHCH3 140 oC CH3-CH-CH2-CH3 H2SO4 50-60% o CH3-CH=CH-CH3 OH 100 C H2SO4 20% (CH3)3C-OH CH2=C(CH3)2 80 oC http://hhud.tvu.edu.vn 8
III.2. Tách HX từ dẫn xuất của halogen to C C C C + H2O + KX KOH/ethanol H X • Khả năng tách HX: RX bậc 3 > bậc 2 > bậc 1 to CH3CH2CH2CH2Cl CH3CH2CH=CH2 KOH/ethanol to CH3CH2CHCH3 CH3CH2CH=CH2 + CH3CH=CHCH3 KOH/ethanol Cl 20% 80% Lưu ý: tách R-X bậc 1 không có chuyển vị ≠ R-OH bậc 1 H2SO4 75% CH3CH2CH2CH2-OH CH3CH=CHCH3 o 140 C http://hhud.tvu.edu.vn 9
III.3. Khử dẫn xuất 2 lần thế của halogen Zn C C C C + ZnX2 X X to H H Zn H3C C C CH3 CH3CH=CHCH3 + ZnX2 Br Br to III.4. Hydro hóa alkyne R R' t , x ar H 2 dl H H Lin ) (Pd R C C R' Na ,N H 3 R H http://hhud.tvu.edu.vn H R' 10
III.5. Nhiệt phân ester CnH2n+1-O-COR CnH2n + RCOOH • Nhiệt phân ester của rượu bậc 1 < bậc 2 < bậc 3 Ester bậc 1 1 sản phẩm, bậc 2 & bậc 3 nhiều sản phẩm IV. Tính chất vật lý (tự đọc) Chỉ tan trong dung môi không phân cực hay ít phân cực V. Tính chất hóa học Liên kết π (E phân ly = 60 kcal/mol) yếu hơn liên kết σ (E = 80 kcal/mol) Xúc tác, t o... liên kết π dễ bị đứt http://hhud.tvu.edu.vn 11
V.1. Phản ứng cộng hợp ái điện tử V.1.1. Cơ chế: • Giai đoạn 1: dung moâi chaäm beàn hoùa C C C C + Xδ+-Yδ− C C C+ C xuùc taùc Xδ+ X X+ nhanh Yδ− phöùc π khoâng beàn Giai đoạn chậm: X+ tấn công vào C=C ái điện tử http://hhud.tvu.edu.vn 12
• Giai đoạn 2: Y nhanh C C Y- C C X+ X Y- tấn công vào phía đối lập với X • Nhóm thế đẩy điện tử (+C, +I, +H) tăng mật độ điện tử của C=C tăng khả năng phản ứng AE http://hhud.tvu.edu.vn 13
V.1.2. Phản ứng cộng hợp halogen • Phản ứng cộng hợp của CH2=CH2 với Br2 với sự có mặt của NaCl, NaNO3, sản phẩm thu được là 1 hổn hợp: Br-CH2-CH2-Br + Br-CH2-CH2-Cl + Br-CH2-CH2-ONO2 • Nếu phản ứng thực hiện trong dung môi là CH3OH, sản phẩm chính là Br-CH2-CH2-OCH3 !!! http://hhud.tvu.edu.vn 14
CCl4 H2C CH2 + Br2 H2C CH2 Br Br CH3OH H2C CH2 + Br2 H2C CH2 Br OCH3 H2O H2C CH2 + Br2 H2C CH2 Br OH http://hhud.tvu.edu.vn 15
***Lập thể của phản ứng cộng X2: Cộng hợp trans (anti) cis sản phẩm là hổn hợp racemic (1 đôi đối quang) trans sản phẩm có thể là meso (1 sản phẩm) H CH3 CH3 CH3 C Br2 H C Br Br C H C Br C H H C Br H CH3 CH3 CH3 rac- H3C H CH3 C Br2 H C Br C H C Br H CH3 CH3 16 meso http://hhud.tvu.edu.vn
V.1.3. Phản ứng cộng HX a. Quy tắc Markonikov (dành cho C=C không đối xứng): H+ sẽ tấn công vào carbon chứa nhiều H CH3-CH=CH2 + HBr CH3-CH-CH3 Br Br CH3-C=CH2 + HBr CH3-C-CH3 CH3 CH3 b. Quy tắc Zaitsev-Wagner: H+ sẽ tấn công vào phía tạo thành carbocation trung gian bền nhất HBr CH3-CH=CH-CH2-CH3 CH3-CH-CH-CH2-CH3 http://hhud.tvu.edu.vn 17 Br
c. Quy tắc Kharasch: khi có mặt peroxide, phản ứng sẽ đi theo hướng ngược với Markonikov & theo cơ chế cộng hợp gốc tự do CH3-CH=CH2 + HBr CH3-CH2-CH2-Br • Các peroxide: H2O2, acetyl peroxide CH3CO-O-O- CO-CH3, benzoylperoxide C6H5CO-O-O-COC6H5 http://hhud.tvu.edu.vn 18
• Cơ chế: Theo hướng tạo gốc tự do bền to + CO2 CH3-C-O-O-C-CH3 CH3 + CH3-CO-O O O CH3-CO-O + HBr Br + CH3COOH Br CH3-CH=CH2 CH3-CH-CH2 + CH3-CH-CH2Br Br HBr CH3-CH-CH2Br CH3-CH2-CH2Br + Br •Lưu ý: HI & HCl không tham gia phản ứng cộng gốc tự do như HBr!!! 19 http://hhud.tvu.edu.vn
V.1.4. Phản ứng cộng hợp nước • Cần xúc tác acid: H2SO4, H3PO4 (không dùng HX) H2SO4 CH3-CH-CH3 CH3-CH=CH2 + H2O OH • Tuân theo quy tắc Markonikov • Cơ chế: + + H2O H H -H+ CH3-CH-CH3 + H+ CH3-CH=CH2 CH3-CH-CH3 H3 C C O OH -H + -H2O H + H+ CH3 Nếu dùng nhiều H2SO4: CH3-CH=CH2 + H2SO4 (CH3)2CH-OSO3H (CH3)2CH-OSO3H + H2O (CH3)2CH-OH + H2SO4 http://hhud.tvu.edu.vn 20