›
›

Bài giảng Hóa học: Anken

ppt 32 trang phuongnguyen 130
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Hóa học: Anken", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_hoa_hoc_anken.ppt

Nội dung text: Bài giảng Hóa học: Anken

  1. Hóa học: Anken
  2. Chương 3 Anken 3.1. Khái niệm 3.2 Cấu trúc phân tử 3.3 Danh pháp, Đồng phân 3.4 Tính chất vật lý 3.5 Điều chế 3.6 Tính chất hoá học
  3. 3.1 Khái niệm • Là các hidrôcacbon không no, trong phân tử có chứa liên kết đôi C=C • Nếu trong phân tử có chứa một liên kết đôi thì chúng có công thức chung là CnH2n (n 2) • Anken còn gọi là olefin
  4. 3.2 Cấu trúc phân tử • Liên kết sigma được hình thành ở liên kết đôi do sự xen phủ của 2AO lai hóa sp2 của 2 cacbon, còn liên kết sigma do xen phủ của AO lai hóa sp2 với sp2 hoặc các AO sp3 của các nguyên tử C ( tạo liên kết C-C) hoặc AO lai hóa sp2,hoặc sp3 của C với AO 1s của H tạo liên kết C-H
  5. 3.1 Định Định nghĩa nghĩa • 3.2 Cấu trúc phân tử • Nguyên tử C liên kết đôi ở trạng thái lai hoá sp2 • Sự tạo liên kết pi: do sự xen phủ bên của AO p
  6. 3.3.Danh pháp -Đồng phân 3.3.1 Danh pháp • Danh pháp thông thường • Danh pháp hợp lý: Gọi theo tên etylen • Danh pháp IUPAC • Lưu ý: IUPAC chấp nhận tên thường của một số hợp chất đơn giản và gốc ankenyl đơn giản
  7. 1. Danh pháp thường • Tên thường : Các anken thấp thường gọi theo tên thường, bằng cách thay đuôi an trong ankan bằng ylen. Hiện nay có thể viết ylen bằng ilen ( như etilen, propilen ) • Danh pháp hợp lý: Người ta có thể gọi tên các anken theo tên của etylen. Coi các anken như là dẫn xuất thế H của etylen bằng các gốc ankyl. +Nếu thế 1 H bằng 1 gốc ankyl: tên ankyl+etylen + Nếu thay 2H bằng 2 nhóm ankyl cùng 1C: tên các nhóm ankyl+ etylen + bất đối xứng + Nếu thay 2H bằng 2 nhóm ankyl trên 2C: tên các nhóm ankyl+ etylen + đối xứng + Nếu thay 3, hoặc 4 nhóm ankyl ( như nhau thì gọi tên các nhóm ankyl+ etylen, khác nhau phải đánh số)
  8. 2.Danh pháp IUPAC • Cách gọi tương tự như tên ankan, thay đuôi an bằng en + chỉ số của liên kết đôi. Cách đánh số sao cho chỉ số nối đôi là nhỏ nhất. Nếu chỉ số của liên kết đôi trên mạch chính đánh số từ 2 đầu đến như nhau, thì đánh số sao cho tổng chỉ số của các nhóm thế là nhỏ nhất. Các nhóm thế được gọi theo thứ tự chữ cái a,b,c, giữa chỉ số chỉ vị trí nhóm thế và tên nhóm thế được dùng dấu gạch ngang(-), nếu các nhóm thế như nhau thì có thể gọi gộp thành đi, tri , • Lưu ý: một số anken đơn giản thường gặp như etylen, propylen IUPAC chấp nhận tên thường
  9. Hiện nay còn có 3 cách gọi • Vị trí nhóm thế + tên nhóm thế + tên hidrua nền + vị trí nối đôi + en • Vị trí nhóm thế + tên nhóm thế + vị trí nối đôi+ tên hidrua nền + en • Vị trí nhóm thế + tên nhóm thế + tên hidrua nền + en + vị trí nối đôi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CH3CH2CH=C-CH2-CH-CH2-CH-CH3 CH3 C2H5 CH3 6-etyl-4,8-dimetylnonen-3 6-etyl-4,8-dimetylnon-3-en 6-etyl-4,8-dimetyl-3-nonen
  10. Tên gốc ankenyl Nếu loại một nguyên tử H từ anken ta có gốc ankenyl ( thêm yl vào). Khi đó vị trí số 1 là vị trí của cacbon chứa hóa trị tự do. Ví dụ: CH2=CH- : etenyl (tên thường là vinyl) CH3-CH=CH- : 1-propenyl (prop-1-en-1-yl) CH2=CH-CH2 - : 2- propenyl ( prop-2-en-1-yl). Tên thường là alyl
  11. 3.3.2 Đồng phân 1 Đồng phân cấu tạo • Mạch cacbon • Vị trí liên kết đôi 2. Đồng phân hình học
  12. 3.4 Tính chất vật lý • Trạng thái • Tỉ khối • Nhiệt độ sôi + Mạch thẳng cao hơn nhánh + Nối đôi giữa mạch cao hơn đầu mạch + Đồng phân cis cao hơn trans • Nhiệt độ nóng chảy; trans cao hơn cis
  13. 3.5 Điều chế 3.5.1 Trong công nghiệp chế biến dầu mỏ • Từ cracking dầu mỏ • Đehidro hoá ankan : Cr2O3 và một số oxit khác xt, 3000C
  14. 3.5.2 Từ ancol 1. Trong dung dịch Đun rượu với axit sunfuric đặc ở nhiệt độ thích hợp o H2SO4, t CH3-CH(OH)-CH2CH3 CH3CH=CH-CH3 + CH2=CH-C2H5 -H2O SPC SPP Lưu ý: + Bậc của rượu càng cao thì càng dễ tách, nhiệt độ càng thấp, nồng độ axit không quá cao. Hướng tách theo Zaixep -Vì phản ứng có tạo giai đoạn trung gian là cacbocation, nên nếu từ ancol bậc 1 mạch dài có thể cho ta hỗn hợp các anken, trong đó anken có liên kết đôi nhiều nhóm thế chiếm tỉ lệ cao nhất vì ứng với cacbocation bền vững nhất .2.Trong tướng khí Al2O3 RCH2CHR' RCH=CHR' 400oC OH
  15. 3.5.3 Từ mono và dihalogen 1. Từ dẫn xuất monohalogenua alkyl Phản ứng tách bằng bazo trong môi trường rượu, - OH /C2H5OH CH3-CHCl-CH2CH3 CH3CH=CH-CH3 + CH2=CH-C2H5 -HCl SPC SPP H Br KOH + KBr + H2O CH3CH2OH H H Bromocyclohexan Cyclohexen (81%) 2.Từ dẫn xuất -dihalogenua.(vic-dihalogenua): khi cho tác dụng với một số kim loại như kẽm, magie ở nhiệt độ cao Zn R-CH-CH-R' R-CH=CH-R' + ZnCl2 Cl Cl
  16. 3.5.4 Từ ankin Hydro hóa ankin. • Xúc tác Lindlar giảm hoạt: Pd/C, CaCO3, Pb(CH3COO)2, quinolin 0 H2, Xt Lindlar, t HC CH CH2=CH2
  17. 3.5.5 Từ các este • Nhiệt phân các este ở nhiệt độ từ 300- 5000C cũng thu được olefin • Nhiệt phân este của rượu bậc 1 khó hơn rượu bậc 2 và khó hơn rượu bậc ba. Nhiệt phân este của rượu bậc 1 cho 1 sản phẩm, còn của rượu bậc 2, 3 cho hỗn hợp sản phẩm 5500C CH3-CH2-CH2-CH2-O-CO-CH3 CH3-CH2-CH=CH2 + CH3COOH 4500C CH3-CH2-CH-CH3 CH3-CH2-CH=CH2 + CH3-CH=CHCH3 OCOCH3 + CH3-COOH
  18. 3.6 Tính chất hoá học 3.6.1 Phản ứng cộng Tùy theo điều kiện tiến hành phản ứng, mà phản ứng cộng xãy ra theo các cơ chế khác nhau, nhưng phổ biến và quan trọng nhất là phản ứng theo cơ chế electrophin (AE)
  19. 1. Phản ứng cộng electrophin Các phản ứng cộng hợp electrophin AE ( cộng ái điện tử) điển hình như cộng với halogen, hidrohalogenua HX, H2O, H2SO4 a) Cơ chế phản ứng: • Phản ứng qua nhiều giai đoạn, trong đó giai đoạn chậm quyết định tốc độ phản ứng là giai đoạn tạo cacbocation CH3CH=CH2 + HCl + cham CH3-CH=CH2 + H CH3CH-CH3 + CH3CH2CH2 nhanh CH3CH-CH3 + CH3CH2CH2 CH3CHClCH3 + CH3CH2CH2Cl
  20. b. Hướng của phản ứng cộng: Marcovnicov • Qui tắc Marcovnicov kinh nghiệm: Khi cộng một tác nhân không đối xứng như HX vào anken, nguyên tử hidro kết hợp với nguyên tử C của nối đôi có nhiều nguyên tử H hơn, phần còn lại của tác nhân kết hợp với nguyên tử C có ít nguyên tử H hơn CH3CH=CH2 + HCl CH3CHClCH3 + CH3CH2CH2Cl chinh phu *Qui tắc Marcovnicov tổng quát: Trong các phản ứng cộng electronphin vào nối đôi, phản ứng ưu tiên theo hướng tạo cacbocation trung gian bền vững nhất
  21. Qui tắc Zaysesft- Vante • . Qui tắc Zaysesft-Vante: Khi cộng một tác nhân bất đối xứng vào một an ken đối xứng (bậc của nguyên tử C ở nối đôi như nhau) mà 1 trong 2 nguyên tử C có nhóm CH3 thì phần âm của tác nhân lien kết với nguyên tử cacbon đó còn phần còn lại sẽ lien kết với nguyên tử cacbon còn lại.
  22. c) Một số phản ứng quan trọng thường gặp • Cộng halogen • Cộng hidrohalogenua HX (theo Marcovnikov) • Hidrat hóa + Nếu có xúc tác axit: cộng theo Marcovnikov thu được ancol bậc cao. Thí dụ: CH3-CH=CH2 + H2O → CH3-CH(OH)-CH3 + Phản ứng với Hg(OAc)2 Ví dụ :
  23. + Phản ứng hydrobo- oxi hoá (BH3). Phản ứng này thực chất là phản ứng cộng và ôxy hóa, cho sản phẩm ngược với phản ứng hydrat hóa anken, thu được sản phẩm là ancol bậc thấp. Ví dụ :
  24. 2. Một số phản ứng cộng khác a. Phản ứng cộng Hidro: Phản ứng này chỉ xãy ra khi có mặt của chất xúc tác và nhiệt độ thích hợp. Các chất xúc tác thường gặp là các kim loại : Ni, Pt, Pd Ví dụ: R- CH=CH2 + H2 → R- CH2CH3 b. Phản ứng cộng theo cơ chế gốc Phản ứng cộng HBr theo cơ chế gốc vào anken có mặt ROOR theo qui tắc Morris S. Kharasch và Frank R. Hướng cộng ngược Markovnikov.
  25. ROOR CH3CH2CH2Br CH3CH=CH2 + HBr CH3CHBrCH3 Cơ chế ROOR 2RO RO + HBr ROH + Br HBr Br C C C C C C + Br Br H
  26. 3.6.2 Phản ứng oxi hoá 1. Phản ứng ozon phân 2. Oxi hoá bằng KMnO4 + KMnO4 loãng, + KMnO4 đặc 3. Oxi hoá bằng peaxit
  27. 1.Phản ứng ozon phân • Tùy theo bậc của nguyên tử cacbon ở liên kết đôi là bậc 1,2 hay bậc 3 mà sản phẩm oxi hóa và thủy phân tiếp theo (Phản ứng ozon phân) là andehit hay xeton. Nếu Cacbon ở nối đôi là bậc 1 hay bậc 2 cho ta andehit, còn nguyên tử cacbon bậc ba thu được xeton • Ví dụ: CH3-CH= C(CH3) 2 → CH3CHO + CH3-CO-CH3 • CH3 1. O3 C O + CH3 C CH3 2. Zn, H3O CH3 O Isopropylidencyclohexan Cyclohexan Aceton
  28. 2) Oxi hóa bằng KMnO4 Tùy theo điều kiện tiến hành phản ứng mà thu được sản phẩm khác nhau + Nếu oxi hóa bằng KMnO4 loãng trong dung môi là nước , nhiệt độ thấp ( hoặc với H2O2 có xúc tác OsO4) thu được glycol (điol có 2 nhóm OH cạnh nhau) 3R- CH=CH2 +2 KMnO4 + 4H2O → 3R- CH(OH)-CH2(OH) + 2MnO2 +2KOH +Nếu cho tác dụng với dung dịch KMnO4 đặc, trong axit (hay các chất oxi hóa mạnh khác như axit cromic, CrO3 ,,hỗn hợp H2SO4+ K2Cr2O7 ) các nối đôi bị bẻ gaỹ tạo ra axit và xeton tương ứng • CH3-CH= C(CH3)2 +KMnO4 + H2SO4 → CH3COOH + CH3-CO-CH3 + K2SO4 + MnSO4
  29. 3. Oxi hóa bằng tác nhân peaxit • Phản ứng xãy ra trong môi trường không có proton tạo ra hợp chất vòng 3 cạnh có chứa oxi (epoxy) CHCl3 R-CH CHR' + CH COOH R-CH=CH-R' + CH3CO-OOH 3 O CHCl3 + CH3CO-OOH O + CH3COOH
  30. 3.6.3. Phản ứng trùng hợp • Dưới tác dụng của nhiệt độ, áp suất , xúc tác các anken được trùng hợp để tạo thành polymer. Người ta lợi dụng phản ứng này để điều chế các polime tổng hợp Ví dụ : n CH2=CH2 → -[-CH2-CH2-]-n • Cơ chế: tùy theo điều kiện phản ứng +Trùng hợp theo cơ chế ion +Trùng hợp theo cơ chế gốc
  31. 3.6.4 Phản ứng thế ở vị trí alyl • Ngoài các phản ứng trên, do nguyên tử hidro ở Cα linh động do đó nó có thể bị thế ở nhiệt độ cao Ví dụ ở 5000C CH2=CH-CH3 + Cl2 → CH2=CH-CH2-Cl + HCl • Lưu ý: + Nếu ở nhiệt độ thấp, phản ứng cộng vào nối đôi + Đối với êtylen ở 5000C tác dụng với clo thì xãy ra phản ứng thế tạo vinyl clorua