[Hóa 11]Bài giảng ankan

Thảo luận trong 'Hiđrocacbon không no' bắt đầu bởi kingvip, 21 Tháng tám 2008.

Lượt xem: 12,255

Trạng thái chủ đề:
Không mở trả lời sau này.

  1. kingvip

    kingvip Guest

    Sở hữu bí kíp ĐỖ ĐẠI HỌC ít nhất 24đ - Đặt chỗ ngay!

    [Lấy ý kiến] V/v cấp quyền cho thành viên theo từng cấp



    CHƯƠNG 1 - ANKAN

    1/ĐỊNG NGHĨA - DANH PHÁP - CẤU TRÚC
    a/Đinh nghĩa : Ankan là các hợp chất hidrocacbon no ,mạch hở có công thức phân tử chung như sau : CnH2n+2 ( n nguyên dương )
    b/Danh pháp : Qua 4 bước ( đây là với ankan mạch nhánh nhé , ko nhánh thì khỏi nói làm gì )
    + Xác định Hidrua nền ( ở đây là mạch chính , mạch dài nhất , phân nhánh nhiều nhất )
    + Đánh số thứ tự
    + Xác định tên các nhánh
    + Thiết lập tên đầy đủ :
    "Locant" cho nhánh + Tiền tố độ bội + Tên mạch nhánh + Tên mạch chính
    Lưu ý tí : "Locant" có nghĩa là số chỉ ...
    c/Cấu trúc : Ankan là nhóm hợp chất đặc biệt là có mômen lưỡng cực bằng 0 ( Sau này ta xét đến Xicloankan cũng thấy như vậy vì momen lưỡng cực bằng 0 là 1 đặc điểm của Hidrocacbon no mà )
    Chính vì mômen lưỡng cực bằng 0 nên Ankan còn có cái tên là Parafin nghĩa là "Ái lực kém " ( Tức là Ít khả năng phản ứng ) .Thật vậy , Ankan khá trơ với nhiều tác nhân hoá học . Ankan ko tan được trong H2O , H2SO4 .... Nhưng tan nhiều trong các dung môi ko phân cực , dầu mỡ ...

    2/CÁC PP TỔNG HỢP
    Ý nghĩa : Ngoài việc tổng hợp được các ankan cần cho Công nghiệp hay phòng thí nghiệm (Lab) thì việc tổng hợp này còn có một ý nghĩa khác đó là cho thấy cách chuyển hoá các bộ phận của phân tử ( nhóm chức ) thành các nhóm hidrocacbon no

    PP thứ nhất - Khử R-X ( X là các Halogen ) trực tiếp :
    R-X +2[H]--> R-H + H-X
    Tác nhân khử co thể là Zn/HCl - Mg.Hg/HCl - H2/Pd,Pt,Ni.. - LiAlH4, NaBH4..- Na/EtOH ...
    Lưu ý một tí : Một trong những tác nhân khử mạnh nữa là HI thường dùng để khử dẫn xuất Iot theo phản ứng sau : R-I + H-I --> R-H + I2
    ( Phản ứng xảy ra trong bình kín , nhiệt độ )
    PP thứ hai - Thủy phân hợp chất cơ kim ( Thường là cơ Magie- Hợp chất Grignard)
    R-X + Mg/ete khan ---> R-MgX + H2O ---> R-H + Mg(OH)X

    PP thứ ba - Hidro hoá các hợp chất hidrocacbon ko no ( Cái này chắc ai cũng biết nhỉ )

    PP thứ 4 - Hợp hai gốc hidrocacbon lại bằng cách tạo liên kết C-C ( Có nhiều pp nhưng chủ yếu nhất vẫn là Wurtz và Corey - House)
    + Tổng hợp Wurtz ( Vuyec-1854) :
    R-X + 2Na + R-X --> R-R + 2NaX
    Một vài lưu ý về phản ứng :
    1. phản ứng này đạt hiệu suất cao nhất khi 2 gốc hidrocacbon đem ghép là 2 gốc giống nhau .
    2.Phản ứng ko diễn ra trong dung môi ete mà hay dùng dung môi Hidrocabon ( Cụ thể thế nào lần sau khi nêu cơ chế phản ứng mình sẽ nói cụ thể hơn )

    + Tổng hợp Corey- House :
    Sơ đồ phản ứng tạm biểu diễn như sau :
    R-X + 2Li ---> RLi + LiX
    2RLi + CuI ---> R2CuLi + LiX ( R2CuLi : Liti điAnkyl Cuprat)
    R2CuLi + R'X ---> R-R' + R-Cu + LiX
    Lưu ý : Phản ứng chỉ xảy ra khi R' là dẫn xuất Halogen bậc 1 hay bậc 2 .Phản ứng đạt hiệu suất cao nhất khi mà R và R' đều là dẫn xuất Hal bậc 1 .

    PP thứ 5 - Tổng hợp Kolbe ( Điện phân dung dịch muôi axit ) :
    RCOOM + H2O --(Điện phân)--> R-H + CO2 + MOH + H2
    ( M là kim loại kiềm họăc kiềm thổ , hay dùng nhất là muối của kim loại kiềm )
    Phản ứng xảy ra theo cơ chế Ion- Gốc .

    PP thứ 6 - Thoái biến axit cacboxylic :
    Định nghĩa 1 tí về phản ứng thoái biến đó là phản ứng làm thay đổi cấu trúc của một hợp chất ( Biến ) dồng thời có sự cắt ngắn mạch ( Thoái ) .Một ví dụ điển hình của phản ứng thoái biến là phản ứng Đecacboxyl hoá theo sơ đồ chung như sau :
    RCOOH --> R-H + CO2
    Sau đây là một vài pp hay dùng để tổng hợp Ankan :
    a/Khử axit hay dẫn xuất axit :
    R-COOH + HI --> R-CH3 + H2O + CO2
    b/PP Vôi tôi xút ( bác nào đi thi ĐH mà ko biết cái này thì chết đó ) :
    R-COONa + NạOH --(CaO.t0)--> R-H + Na2CO3
    c/Phản ứng giữa Ankylboran và RCOOH :
    RCOOH + R'3B --> (ROO)3B + R'-H
    Ngoài ra còn nhiều pp tổng hợp khác như Phản ứng khử C=O thành CH2 ,... nói chung là nếu bạn nào có biết pp nào khác cứ post lên cho mọi người cùng tham khảo .


    3/TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA ANKAN

    Trước khi nói về tính chất hoá học của Ankan chắc là nói qua tính chất vật lý tí cho đủ bộ nhỉ
    Các ankan có nhiệt độ sôi thấp , cụ thể là trong nhóm các Ankan mạch thẳng thì :
    Từ C1-->C4 : Khí
    Từ C5-->C16 : Lỏng
    Từ C17 trở lên : Rắn
    Liên kết chủ yếu trong phân tử Ankan là lực Vandecvan , mạch cacbon càng dài ( M phân tử càng lớn ) thì nhiệt độ sôi càng tăng , theo như các nghiên cứu cụ thể thì trung bình cứ tăng một -CH2- thì nhiệt độ sôi tăng từ 20 - 30 độ C .Mạch Cacbon càng phân nhánh thì diện tích tiếp xúc giữa các phân tử càng giảm , nhiệt độ nóng chảy tăng nhưng nhiệt độ sôi giảm .
    Trong phân tử Ankan chỉ có liên kết đơn gồm 2 loại đó là : C-C và C-H . Liên kết C-H có năng lượng liên kết cao hơn liên kết C-C ( Trung bình là 98Kcal/mol và 83Kcal/mol , tuy nhiên việc phân cắt liên kết C-C thì lại được bù trừ năng lượng hơn việc phân cắt liên kết C-H ( Phần này nói hơi khó hiểu , các bạn cứ hiểu đơn giản là việc phân cắt liên kết C-H dễ hơn C-C. Do vậy với Ankan thì phản ứng thế H bằng các nhóm chức như Halogen hay -NO2, -SO3H ,... là phản ứng chủ yếu ( Phản ứng thế )
    Cụ thể về các phản ứng thế của ankan :
    Phản ứng thế Halogen
    Phản ứng halogen hoá theo cơ chế gốc như sau :

    Phản ứng mở dây chuyền là phản ứng (1)
    Phản ứng phát triển mạch là 2 phản ứng ở (2)
    Phản ứng tắt mạch là các phản ứng ở (3)
    Do có các phản ứng ở (3) nên sản phẩm phụ sinh ra trong phản ứng có thể có R-R . Đến đây chúng ta có thể giải quyết 1 câu hỏi hăy gặp đó là tại sao trong phản ứng clo hoá metan thì lại có 1 lượng nhỏ sản phẩm là etan , đó là do sự trùng hợp 2 gốc Metyl CH3. tạo thành CH3-CH3.
    Phản ứng Halogen hoá Ankan có những điểm đáng lưu ý sau :
    Halogen tham gia phản ứng
    Chủ yếu phản ứng thế Halogen ta chỉ xét cho phản ứng của Clo và Brom , còn với Flo và Iot thì ít khi xét đến vì chất đó hầu như coi là ko có phản ứng xảy ra .
    Nguyên Nhân :
    + Flo : phản ứng Flo ngay từ bước (1) phân cắt liên kết F-F toả nhiệt rất mạnh và chính nhiệt lượng tỏa ra này duy trì cho phản ứng nhưng đồng thời cũng đã cắt đứt cả liên kết C-C vốn rất bền , do đó phản ứng cuối cùng của phản ứng thường là : CF4 và HF .
    + Iot : Để các gốc I phản ứng được ở (2) cũng cần 1 năng lượng lớn , nhưng cũng phải vừa đảm bảo liên kết C-C vẫn còn , do đó số gốc I tham gia phản ứng ở (2) là rất ít . Một nguyên nhân chính nữa là như 1 phương trình ta đã xét ở phần Tổng hợp Hữu cơ , đó là HI sinh ra trong phản ứng thế theo phương trình sau :
    R-H + I2 ---> R-I + HI
    sẽ khử R-I tạo thành R-H ( HI là chất khử mạnh với dẫn xuất Halogen mà ) Thế nên phản ứng này lại thuận nghịch nữa .
    từ 2 yếu tố đó => I2 coi như ko có phản ứng với R-H (Ankan)
    (Thực ra nếu bạn nào học về năng lượng họat hoá thì vấn đề này giải thíh dễ hơn )
    Một vấn đề khá hay nữa là tính chọn lọc của Halogen ,brom có tính chọn lọc hơn Clo ,cụ thể là ở nhiệt độ khoảng 75 độ C thì tính chọn lọc của Clo và Brom thể hiện như sau :
    Hidro bậc : 1 2 3
    Clo : 1 : 3,3 : 4,4
    Brom : 1 : 84 : 1600

    Khả năng phản ứng của gốc R
    Bậc của Hidro ( Tức là nguyên tử Hidro liên kết với nguyên tử cacbon bậc mấy thì có bậc tương ứng đó luôn ) càng cao thì càng dễ thế .

    Ảnh hưởng của một số yếu tố khác
    Vì phản ứng xảy ra theo cơ chế gốc nên khi trong hỗn hợp phản ứng có chất kìm hãm các quá trình phản ứng của gốc tự do như O2,... thì phản ứng chậm lại .Tuy nhiên nếu có mặt chất sinh gốc như Pb(C2H5)4 hay SO2Cl2 thì phản ứng lại xảy ra nhanh hơn do quá trình tạo thành gốc tự do dễ dàng hơn .
    Ngoài ra còn 1 số ảnh hưởng khác ,ta sẽ xét tiếp sau này ,khi đến các phần nâng cao kiến thức hơn nữa

    Phản ứng nitro hoá
    Phản ứng Nitro hoá : R-H + HONO2 ---> R-NO2 + H2O xảy ra trong tướng khí ở nhiệt độ khoảng từ 425 đến 475 độ C và xúc tác của phản ứng là O2 hoặc X2( halogen)
    Dẫn xuất nitro sinh ra là một hợp chất quan trọng trong Công nghiệp sản xuất xà phòng , tuy phản ứng là ko thuận nghịch nhưng hiệu suất lại rất thấp , chỉ vào khoảng 20-40% . Tuy vậy vẫn được dùng trong CN .

    Phản ứng Sunfo hoá :
    R-H + HOSO3H ---> R-SO3H + H2O
    Phản ứng xảy ra khi H2SO4 ở dạng Oleum ( H2SO4.nH2O) , hiệu suất của phản ứng cũng thấp và ứng dụng của R-SO3H ko nhiều như R-NO2 nên phản ứng này ít ứng dụng trong thực tế .

    Ngoài ra còn một số phản ứng như Sunfo clo hoá ,... những phản ứng này cũng tương tự nên mình sẽ ko viết thêm chi cho dài
    NGOÀI PHẢN ỨNG THẾ RA THÌ ANKAN CÒN CÓ PHẢN ỨNG OXI HOÁ VÀ PHẢN ỨNG DEHIDRO HOÁ VÀ PHẢN ỨNG CRACKING-RIFOMINH LÀ CÁC PHẢN ỨNG KHÁ QUAN TRỌNG .
    */PHẢN ỨNG OXI HOÁ :
    Phản ứng oxi hoá hoàn toàn thành CO2 và H2O chắc ai cũng biết , ko viết thêm làm gì .Ta xét đến 1 vài phản ứng oxi hoá ko hoàn toàn :
    R-CH3 --(O2/không khí /B2O3)---> R-CH2OH
    R-CH2-CH2-R'--(O2/V2O5 , Mn2+ .. , 100 độ C)---> R-COOH + R'-COOH
    Đó là 2 phản ứng hay gặp , ngoài ra cũng còn nhiều loại phản ứng oxi hoá ko hoàn toàn nữa , bạn nào biết thì post lên nhé

    */PHẢN ỨNG DEHIDRO HOÁ : với xúc tác là Al2O3/Cr2O3 ở nhiệt độ khoảng 300-400 độ C thì ankan tách hidro tạo ra Anken

    */PHẢN ỨNG CRACKINH-RIFOMINH :phản ứng này là để chuyển Ankan mạch dài thành các hợp chất mạch ngắn hơn hay chuyển các ankan ( mạch hở ) thành các hợp chất mạch vòng ... Nói chung là Crackinh thì ai cũng biết cả rồi nhỉ . Còn những vấn đề nâng cao hơn thì xin đợi đến xong phần Aren chúng ta sẽ nói nhiều hơn về dầu mỏ và các hợp chất thiên nhiên khác 1 tí!
     
    Last edited by a moderator: 21 Tháng tám 2008
Trạng thái chủ đề:
Không mở trả lời sau này.

CHIA SẺ TRANG NÀY