Bài giảng Hoá hữu cơ: Bài 4, 5 - PGS.TS. Nguyễn Thị Thu Trâm

Chia sẻ: Bình An | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:22

Thêm vào BST

Báo xấu

5
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hoá hữu cơ - Bài 4, 5: Các phương pháp xác định cấu trúc hợp chất hữu cơ - Hydrocarbon. Mục tiêu học tập của bài này nhằm giúp sinh viên: Trình bày và giải thích được một số tính chất vật lý đặc trưng cho hợp chất hữu cơ; vận dụng các phương pháp vật lý và hóa học để xác định cấu trúc các hợp chất hữu cơ đơn giản; trình bày danh pháp, cấu tạo, đồng phân, tính chất và phương pháp điều chế một số hydrocarbon điển hình; phân tích mối liên hệ giữa cấu trúc và tính chất lý hóa của một số hydrocarbon điển hình; vận dụng được một số hợp chất hydrocarbon điển hình trong lĩnh vực y dược học.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hoá hữu cơ: Bài 4, 5 - PGS.TS. Nguyễn Thị Thu Trâm

Bài 4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC HỢP CHẤT HỮU CƠ MỤC TIÊU 1. Trình bày và giải thích được một số tính chất vật lý đặc trưng cho hợp chất hữu cơ. 2. Vận dụng các phương pháp vật lý và hóa học để xác định cấu trúc các hợp chất hữu cơ đơn giản. TỰ HỌC
Bài 5 HYDROCARBON MỤC TIÊU 1. Trình bày danh pháp, cấu tạo, đồng phân, tính chất và phương pháp điều chế một số hydrocarbon điển hình. 2. Phân tích mối liên hệ giữa cấu trúc và tính chất lý hóa của một số hydrocarbon điển hình. 3. Vận dụng được một số hợp chất hydrocarbon điển hình trong lĩnh vực y dược học.
1. Alkan Alkan: hydrocacbon no mạch hở, nguyên tử cacbon lai hóa sp3 CTTQ CnH2n+2 (n ≥ 1) Góc hóa trị 109°5’, liên kết C-H: 1.09Å, C-C: 1.53Å Danh pháp Số cacbon Tên Cấu trúc 1 Methan CH4 2 Ethan CH3CH3 3 Propan CH3CH2CH3 4 Butan CH3(CH2)2CH3 5 Pentan CH3(CH2)3CH3 6 Hexan CH3(CH2)4CH3 7 Heptan CH3(CH2)5CH3 8 Octan CH3(CH2)6CH3 9 Nonan CH3(CH2)7CH3 10 Decan CH3(CH2)8CH3
Alkan mạch phân nhánh • Chọn mạch dài nhất làm mạch chính VD (H viết tắt): • Đánh số sao cho mạch nhánh có chỉ số nhỏ nhất C C C C • Dùng chữ số & gạch (-) để chỉ vị trí nhánh, nhóm C cuối cùng phải viết liền với tên mạch chính C C C C C • Nếu có nhiều nhánh tương đương: dùng tiếp đầu C C C ngữ di-, tri-, tetra- để chỉ số lượng nhóm tương đương C C C C C Tên gốc hydrocacbon C C CH3- : methyl CH3 CH iso-propyl CH3CH2- : ethyl CH3 CH3 CH3CH2CH2- : n-propyl CH3 CH CH2 iso-butyl CH3 C C6H5- : phenyl CH3 CH3 tert-butyl C6H5CH2- : benzyl CH3 CH2 CH sec-butyl CH3
Khai thác alkan từ dầu mỏ 2,2,4-Trimethylpentane (isooctan, chỉ số octane =100)
Tổng hợp trong PTN  Hidrogen hóa Alken, Alkin CnH2n Ni + H2 CnH2n+2 CnH2n-2 to  Hoàn nguyên RX • - Thủy giải tác nhân Grignard RMgX Ether khan H2O RX + Mg RMgX RH - Hoàn nguyên bằng kim loại/ acid (H đang sinh) RX + Zn + H+ → RH + Zn2+ + X-  Hoàn nguyên nhóm C = O HCl / Zn-Hg R CH2 R' R C R' O R CH2 R' H2N-NH 2/ OH-
 Phaûn öùng Wurtz (duøng ñeå ñieàu cheá alkan ñoái xöùng) RX + Na → R-R + NaX  Phaûn öùng keát ñoâi giöõa RX vaø hôïp chaát cô kim loaïi R Li CuX RX R Li R CuLi R R' R' X  Khöû CO2 cuûa muoái cacboxylat ∆ CH3COONa + NaOH / CaO CH4 + Na2CO3 Tính chất vật lý (tự đọc)
Tính chất hóa học Alkan trơ → không có phản ứng cộng, đặc trưng là phản ứng thế H  Halogen hoaù CH4 + Cl2 askt CH3Cl + HCl Ñoä phaûn öùng F2 > Cl2 > Br2 > I2  Phaûn öùng chaùy  3n + 1  CnH2n+2 +   2   O2 t° nCO2 + (n+1)H2O  Phaûn öùng Cracking Alkan Alkan maïch ngaén hôn + Alken + H2 cracking
2. Alken Alken: hydrocacbon mạch hở, chứa 1 liên kết đôi C=C CTTQ : CnH2n, n≥2 Trong C=C: 1σ & 1π, σ hình thành do liên kết của orbital sp2
Danh pháp VD (H viết tắt):  Tên thông thường C C C C Tên alkan tương ứng, đổi an → ylen C Ít dùng, trừ 3 alken thông dụng: C CH2=CH2 ethylen C C C C C C C CH2=CH-CH2 propylen (CH3)2C=CH2 isobutylen C 6H 5 C C C C  Danh pháp IUPAC Tên gốc của alken : alkenyl Tên alkan tương ứng, đổi an → en CH2=CH- Chọn mạch cacbon dài nhất & chứa C=C làm 1-ethenyl (vinyl) CH2=CH-CH2- mạch chính 2-propenyl (allyl) Đánh số sao cho C=C có chỉ số nhỏ nhất CH3-CH=CH- 1-propenyl
Tổng hợp  Khöû HX X KOH/alcol C C C C + HX H  Khöû H2O töø röôïu H2SO4 C C C C + H2O 0 t H OH  Dehalogen hoaù baèng Zn C C + Zn C C + ZnX2 X X  Hoaøn nguyeân Alkyn H2/Pd R–C≡C– R’ R– CH = CH – R’ Tính chất vật lý (tự đọc)
Tính chất hóa học  Phản ứng cộng (theo Markonikov) R CH CH3 X2 HBr C C R CH=CH2 Br peroxid R CH CH2Br X X H HX (phản Markonikov) C C H X HOX C C C C H 2O OH X R CH CH3 H+ H2O R CH CH2 OH C C H+ (BH3)2 H 2O 2 R CH2 CH2 OH OH H OH- H2SO4 C C OSO3H H
 Phản ứng thế Hα CH3CH=CH2 + Cl2 → ClCH2CH=CH2 + NBS Br (NBS: N-bromosuccinimid)  Phản ứng bẻ gãy mạch - Ozon giải: sản phẩm tạo aldehyd, ceton CH3CH2CH=CH2 O3 H2O,Zn CH3CH2CHO + HCHO O3 H2O,Zn (CH3)2C=CH2 (CH3)2C=O + HCHO - Oxi hóa bằng KMnO4đ: sản phẩm tạo acid, ceton, CO2 KMnO4 đ (CH3)2C=CH2CH3 (CH3)2C=O + CH3COOH CH3CH2CH=CH2 KMnO4đ CH3CH2COOH + CO2
3. Alkyn Hợp chất hydrocacbon không no, mạch hở, chứa liên kết ba C≡C CTTQ: CnH2n-2 n≥2 1.20 A° Danh pháp H C C H 1.06 A°  Tên thông thường Alkyn đơn giản nhất là HC≡CH acetylen Các alkyn đơn giản khác được xem là dẫn xuất của acetylen HC≡C-CH2-CH3 ethylacetylen CH3-C≡C-CH(CH3)2 isopropylmethylacetylen
 Danh pháp IUPAC Cách gọi tên giống như alken, chỉ đổi en thành yn Mạch chính phải chứa C≡C Những hợp chất chứa nhiều hơn 1 nối ba → diyn, triyn Tổng hợp Tính chất vật lý (tự đọc)  Khử HX X X X2 NaNH 2 C C C C C C H H H H  Phản ứng thế NaNH 2 RX C C H C C :Na O C C R (R: 1 )
Tính chất hóa học  Phản ứng cộng - Cộng phân tử đối xứng H2, Ni CH3-C≡CH + H2 CH3-CH2-CH3 H2, Pd CH3-CH=CH2 Br Br Br2 CH C CH3 + Br 2 CH C CH3 HC C CH3 Br Br Br Br - Cộng phân tử bất đối xứng X HX HX C C C C C C H X H X
Hg2+ HC ≡ CH + HCl CH2 = CH – Cl CH ≡ CH + H2O H2SO4/ HgSO 4 CH3CHO CH3 – C ≡ CH + H2O H2SO4/ HgSO 4 CH3 C CH3  Sự đa phân hóa O 3C2H2 C C6H6 t0 2C2H2 xt → CH2=CH-C≡CH  Tính acid của ankyn có nối ba C≡C đầu mạch -C ≡ C – H + Na → -C ≡ C- Na + ½ H2 -C ≡ C – H + NaNH2 → -C ≡ C- Na + NH3
4. Aren H H H H H H  Benzene và nhân thơm H H H H H H Tính thơm: cấu tạo vòng phẳng, chưa no và liên hợp có số electron p tạo hệ thống liên hợp thỏa mãn với công thức Hückel 4n+2, n = 0, 1, 2… n=0 2 electron Cation cyclopropenyl CH3 n=1 6 electron N N H Toluene Anion Cation Pyridine Pyrrole cyclopentadienyl cycloheptatrienyl n=2 − 2 10 electron N H Naphthalene Indole Dianion cyclooctatetraene
 Tính chất vật lý Các đồng đẳng của benzene là những chất lỏng, một số là chất rắn, có mùi đặc trưng Vị trí Công thức Tên gọi nhóm to nc to sôi Tỷ khối thế C6H6 Benzene - +5,5 80,1 0,8790 C6H5CH3 Toluene 1 -95,0 110,6 0,8669 C6H4(CH3)2 o-Xylen 1,2 -29,0 144,4 0,8802 m-Xylen 1,3 -53,6 139,1 0,8641 p-Xylen 1,4 +13,2 138,4 0,8610 C6H5C2H5 Ethylbenzene 1 -94,0 136,2 0,8669 C6H5C3H7 Propylbenzene 1 -101,6 159,2 0,8620 C6H5CH(CH3)2 iso-Propylbenzene 1 -96,9 152,4 0,8618 CH3C6H4CH(CH3)2 p-Methylisopropyl benzene 1,4 -73,5 176,0 0,8570  Điều chế (tự học)
 Tính chất hóa học - Phản ứng thế electrophile vào vòng benzene δ+ δ− E E Y H Y H H + H δ+ H H E E E E + E + δ+ δ+ carboncation arenium σ phức H Y E E H Y Sản phẩm thể của arene  Phản ứng halogen hóa (+ X2/xúc tác acid Lewis FeX3, AlCl3, SbCl3…)  Phản ứng nitrate hóa (nitration) (+ HNO3/H2SO4)  Phản ứng sulfon hóa (+ SO3/H2SO4)  Phản ứng alkyl hóa (+ RX/xúc tác acid Lewis AlCl3…)  Phản ứng acyl hóa (+ RCOX/xúc tác acid Lewis AlCl3…)