Bài giảng Hóa học hữu cơ: Chương 9 - TS. Phan Thanh Sơn Nam

Chia sẻ: Lê Bảo Ngân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:24

Thêm vào BST

Báo xấu

200
lượt xem 42
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng hóa học hữu cơ chương 9 có nội dung trình bày về các dẫn xuất Halogen. Ccũng như cấu trúc của các chương trước trong bộ bài giảng hóa học hữu cơ, chương này cũng gồm các mục giới thiệu về dẫn xuất Halogen. Cụ thể là trình bày những vấn đề liên quan đến phân loại, danh pháp, tên IUPAC. Ta có thể điều chế hợp chất này bằng cách halogen hóa alkane, cộng hợp halogen hay HX vào alkene, alkeyne, đi từ alcohol và Halogen hóa arene. Phần cuối cùng của chương này đề cập đến tính chất vật lý và tính chất hóa học của dẫn xuất Halogen.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa học hữu cơ: Chương 9 - 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 9: CÁC DẪN XUẤT HALOGEN I.Phân loại Các hydrocarbon trong đó 1 hay nhiều H được thay bằng nguyên tử halogen • Halogenoalkane: ví dụ CH3-CH2-CH2-Cl • Halogenoalkene: ví dụ CH2=CH-CH2-CH2-Cl •Halogenoalkyne: ví dụ CH≡C-Cl • Halogenoarene: ví dụ C6H5-Cl Cl • Halogenocycloalkane: ví dụ http://hhud.tvu.edu.vn 2
II. Danh pháp II.1. Tên thông thường (dành cho dẫn xuất đơn giản) Gốc alkyl + halide (halogenua) Ví dụ: CH3-CH2-CH2-CH2-Br n-butyl bromide (bromua) (CH3)2CH-Cl isopropyl chloride (CH3)2CH-CH2-Cl isobutyl chloride C6H5-CH2-Cl benzyl chloride http://hhud.tvu.edu.vn 3
II.2. Tên IUPAC • Halogen được xem là nhóm thế halo: chloro-, bromo-, iodo-, fluoro- • Chọn mạch dài nhất chứa halogen làm mạch chính • Đánh số sao cho nhóm thế có chỉ số nhỏ nhất, bất kể là halo- hay alkyl- • Khi có nhiều nhóm thế giống nhau, dùng các tiếp đầu ngữ di-, tri-, tetra- http://hhud.tvu.edu.vn 4
• Nếu có nhiều nhóm thế halo khác nhau, sắp xếp theo thứ tự alphabetical • Nếu mạch chính có thể đánh số từ 2 đầu, ưu tiên nhóm đứng trước theo thứ tự alphabetical CH3 CH3 H3C CH3 CH3-CH2-C-CH2-CH-CH3 CH3-C-C-CH3 Br ClBr 4-bromo-2,4-dimethylhexane 2-bromo-3-chloro-2,3-dimethylbutane http://hhud.tvu.edu.vn 5
III. Các phương pháp điều chế III.1. Halogen hóa alkane CH3 25 oC CH3 CH3 H3C C CH3 + Cl2 H3C C CH2Cl + H3C C CH3 hν H Cl H 64% 36% CH3 127 oC CH3 CH3 H3C C CH3 + Br2 H3C C CH2Br + H3C C CH3 hν H Br H 1% 99% 127 oC CH3-CH2-CH3 + Br2 CH3-CH2-CH2-Br + CH3-CHBr-CH3 hν 3% http://hhud.tvu.edu.vn 97% 6
III.2. Cộng hợp halogen hay HX vào alkene, alkyne CCl4 H2C CH2 + Br2 H2C CH2 Br Br CH3OH H2C CH2 + Br2 H2C CH2 Br OCH3 H2O H2C CH2 + Br2 H2C CH2 Br OH HBr CH3-CH=CH-CH2-CH3 CH3-CH-CH-CH2-CH3 Br Có mặt peroxide: CH3-CH=CH2 + HBr CH3-CH2-CH2-Br http://hhud.tvu.edu.vn 7
III.3. Halogen hóa arene X + X2 xt + HX Xúc tác: AlCl3, FeBr3, ZnCl2… CH3 CH2Cl CHCl2 CCl3 Cl2 Cl2 Cl2 130 oC 140-160 oC >180 oC http://hhud.tvu.edu.vn 8
III.4. Đi từ alcohol a.Tác nhân HX H2SO4 CH3-CH2-OH + HBr CH3-CH2-Br + H2O ZnCl2 CH3-CH2-OH + HCl CH3-CH2-Cl + H2O b. Tác nhân PX3, PX5, SOCl2 pyridine R-OH + PCl3 R-Cl + H3PO3 pyridine R-OH + PCl5 R-Cl + POCl3 + HCl pyridine R-OH + SOCl2 R-Cl + SO2 + HCl http://hhud.tvu.edu.vn 9
IV. Tính chất vật lý (tự đọc) •To s của R-X bậc 1 > bậc 2 > bậc 3 • Chỉ tan tốt trong dung môi hữu cơ & không tan trong nước V. Tính chất hóa học V.1. Đặc điểm chung δ+ δ− R-CH2-CH2 Cl • Độ âm điện của Cl >> C C-Cl phân cực mạnh R-Cl có hoạt tính cao •Trong dãy halogen, khả năng tách X: -I > -Br > -Cl > -F Năng lượng phân ly liên kết C-I nhỏ nhất, bán kính nguyên tử I lớn nhất http://hhud.tvu.edu.vn 10
Dẫn xuất R-X được chia thành 3 nhóm : a. R-X hoạt động mạnh nhất Dẫn xuất bậc 3, dẫn xuất mà C-X liên kết với nhóm vinyl hay aryl carbocation bền nhất CH3 CH3 H3C C Br H3C C+ CH3 -Br- CH3 +I, +H C Br - C+ -Br +C > -I + CH2=CH-CH-Br CH2=CH-CH -Br- http://hhud.tvu.edu.vn 11 +C > -I
a.Nhóm hoạt động yếu hơn nhóm a • R-X bậc 1: CH3-CH2-CH2-CH2-Br • Nhóm không no nằm xa ntử halogen: CH3-CH=CH-CH2-CH2-Br a.Nhóm hoạt động yếu • Nguyên tử halogen liên kết trực tiếp với liên kết đôi, liên kết ba, vòng thơm H3C CH CH Cl +C>-I Cl +C>-I +C của X làm cho C-X bền khó phân cực, khó tách http://hhud.tvu.edu.vn 12
V.2. Phản ứng thế ái nhân R-X + Y- R-Y + X- • Dẫn xuất bậc 1 SN2 • Dẫn xuất bậc 3 SN1 • Phản ứng thủy phân R-X R-X + OH- R-OH + X- CH3-CH2-Br + OH- CH3-CH2-OH + Br- http://hhud.tvu.edu.vn 13
• Phản ứng tạo ether (Williamson) R-X + R’-O- R-O-R’ + X- CH3-CH2-Br + CH3-O- CH3-CH2-O-CH3 • Phản ứng tạo amine R-X + NH3 R-NH2 + HX CH3-CH2-Br + NH3 CH3-CH2-NH2 + HBr CH3-CH2-CH2-CH2-NH2 + CH3-CH2-Br CH3-(CH2)3-NH-C2H5 + HBr http://hhud.tvu.edu.vn 14
• Phản ứng tạo nitrile R-X + KCN R-C≡N + KX CH3-CH2-Br + CN- CH3-CH2-CN + Br- •Lưu ý: R-CN dễ bị thủy phân trong nước tạo R-COOH http://hhud.tvu.edu.vn 15
V.3. Phản ứng tách loại CH3-CH-CH-CH3 KOH/ethanol CH3-CH=CH-CH3 H Br to • Gốc R có bậc càng cao, hay base càng mạnh thì tách loại càng chiếm ưu thế to thöôøng CH3-CH2-CH2-Br + C2 H5 O - CH3-CH2-CH2-O-C2H5 CH3 CH3 C 2H 5 O - H3C C Br H 2C C to cao CH3 CH3 http://hhud.tvu.edu.vn 16
V.4. Phản ứng với kim loại-Hợp chất Grignard CH3-CH2-Br + Na CH3-CH2-CH2-CH3 + NaBr Quan trọng: phản ứng với magnesium ether khan R-X + Mg R-Mg-X δ− δ+ C-MgX phân cực rất mạnh, rất dễ C Mg Br tạo R- base rất mạnh & tác nhân ái nhân rất mạnh http://hhud.tvu.edu.vn 17
V.4.1. Phản ứng với H linh động CH3-CH2-MgBr + HOH CH3-CH3 + HO-MgBr CH3-CH2-MgBr + ROH CH3-CH3 + RO-MgBr CH3-CH2-MgBr + RNH2 CH3-CH3 + RNH-MgBr CH3-CH2-MgBr + RCOOH CH3-CH3 + RCOO-MgBr CH3-CH2-MgBr + RC≡CH CH3-CH3 + R-C≡C-MgBr http://hhud.tvu.edu.vn 18
V.4.2. Phản ứng với carbonyl δ− δ+ δ− O-MgBr O H2O /H+ CH3-CH2-MgBr + H C C H H3C C H 3 δ+ C2H5 OH H3C C H + HO-MgBr C2H5 • Phản ứng với HCHO alcohol bậc 1 • Với aldehyde alcohol bậc 2 •Với ketone alcohol bậc 3 http://hhud.tvu.edu.vn 19
V.4.3. Phản ứng với CO2 δ− δ+ δ− δ+ H2O /H+ CH3-CH2-MgBr O C O C2H5-C-O-MgBr C2H5-COOH + HO-MgBr O V.4.4. Phản ứng với nitrile δ− δ+ δ+ δ− H2O /H+ CH3-CH2-MgBr + R-C N R C N MgBr C2H5 R C NH H2O /H+ R C O C2H5 C2H5 Khả năng phản ứng: nitrile > ketone chỉ khi dư Grignard phản ứng tiếp với ketone tạo alcohol20 http://hhud.tvu.edu.vn bậc 3