Bài 6. ANKEN / OLEFIN
1. Đồng đẳng – đồng phân – danh pháp
Định nghĩa: anken là những hidrocacbon không no, mạch hở, có một liên kết đôi trong phân tử. Công thức tổng quát là CnH2n (n≥2)
Đồng phân: các anken có thể có đồng phân cấu tạo (do sự sai khác về mạch, có nhánh, không nhánh, vị tri tương đối giữa các nhánh, vị trí tương đối của liên kết đôi) hoặc có thể có đồng phân hình học. Đồng phân hình học còn được gọi là đồng phân lập thể, đồng phân Z – E, đồng phân cis – trans, hay đồng phân không gian.
Điều kiện để có đồng phân lập thể:Điều 1: chứa ít nhất một liên kết đôi, hoặc một vòng no. Tuy nhiên phạm vi của ta chỉ ngâm cứu liên kết đôi, vì vậy mình sẽ không đề cập đến vòng no. Điều này nhằm hạn chế sự quay tự do quanh trục của các nhóm nguyên tử hai bên liên kết. Mình sẽ minh họa bằng hình ở dưới.
Điều 2: Các nguyên tử hay nhóm nguyên tử ở mỗi cacbon của liên kết phải khác nhau.
Đồng đẳng: các anken lập thành một dãy đồng đẳng với công thức tổng quát như trên. Chất đầu dãy đồng đẳng là etilen hay eten (C2H4).
Danh pháp: thông thường các anken được gọi bằng tên gốc – chức hoặc tên thay thê (IUPAC)Tên nửa hệ thống: tên anken = tên gốc hidrocacbon + ilen
Ví dụ: CH2=CH-CH3 (propilen)
Tên IUPAC: tên anken = tên nhánh (kèm vị trí) + tên mạch chính + vị trí nối đôi + en
Ví dụ: CH3-CH=C(CH3)-CH3 (2-metyl but-2-en)
Chú ý: mạch chính là mạch chứa nối đôi dài nhất. Đánh số mạch chính từ đầu nào gần nối đôi hơn.
2. Tính chất vật lý
Hai chất đầu dãy (C3 và C4) ở thể khí ở đk thường.
Còn lại tương tự ankan.
3.Tính chất hóa học
Tính chất 1: phản ứng cộng đặc trưng với X2 (Cl2, Br2, H2), HX (HCl, HBr, HOH)CH2=CH2 + Br2 (dd) → CH2Br-CH2Br
CH3-CH=CH2 + HCl → CH3-CHCl-CH3 (sản phẩm chính)
CH3-CH=CH2 + HCl → CH3-CH2-CH2Cl (sản phẩm phụ)
Quy tắc Maccopnhicop: trong một phản ứng cộng HX vào nối đôi thì H sẽ ưu tiên cộng vào C của nối đôi có nhiều H hơn, còn X sẽ vào C của nối đôi có ít H hơn.
Chú ý: anken hợp nước tạo thành ancol. (H2O coi như HOH, ở đây X là OH)
Tính chất 2: phản ứng thế ở điều kiện khắc nghiệt của một số anken đầu dãy.
Với một số anken đầu dãy khi phản ứng với halogen ở điều kiện nhiệt độ cao ([TEX]500^0C - 700^0C[/TEX]
) sẽ dễ tham gia thế hơn là cộng.
CH2=CH2 + Cl2 → HCl + CH2=CHCl (vinyl clorua)
Tính chất 3: phản ứng tách (ít gặp và không có gì nổi bật).
Thông thường tách H2 ra khỏi anken sẽ làm anken “đói” thêm. Tức sẽ tạo ra hidrocacbon có nhiều liên kết pi hơn, như ankin, hay ankadien chẳng hạn.
CH2=CH2 → CH≡CH + H2
Tính chất 4: phản ứng OXH (đốt và OXH hữu hạn bởi KmnO4)
Phản ứng đốt: [TEX]C_nH_{2n} + \frac{3n}{2} O_2 \rightarrow nCO_2 + nH_2O[/TEX]
Phản ứng với KMnO4: phản ứng sẽ OXH liên kết đôi tạo thành điol (rượu 2 chức, mỗi chức ở một C của nối đôi cũ)
Tính chất 5: phản ứng trùng hợp, tạo polymePhản ứng trùng hợp: là phản ứng cộng hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) tạo thành phân tử lớn hơn (polyme). Mỗi monome gọi là một mắt xích. Điều kiện để có phản ứng trùng hợp là các phân tử tham gia phải có liên kết bội (đôi hoặc ba).
Ví dụ về trùng hợp:
nCH2=CH2 → (-CH2-CH2-)n (poly etilen)
4. Ứng dụng và điều chế
Ứng dụng:
- Điều chết các polyme như PE (poly etilen), PVC (poly vinyl clorua), PP (polypropylen), …
- Điều chế ancol tương ứng bằng cách hợp nước. Chú ý những ancol này chỉ dùng trong công nghiệp (làm dung môi …) chứ không phải sản xuất rượu uống.
Khí etilen dùng để kích thích sự hoạt động của ezim nên giúp trái cây mau chín.
Điều chế:
Tách nước của rượu no, đơn chức, mạch hở tương ứng (đe hidrat hóa).CH3-CH2-OH → CH2=CH2 + H2O
Chú ý: tách nước hay tách HX nói chung tuân theo quy tắc Zaixep: “khi tách HX thì X được ưu tiên tách ra cũng H ở cacbon bậc cao hơn bên cạnh)”
Đe hidro hóa hoặc cracking ankan.CH3-CH2-CH3 → CH2=CH2 + CH4 (cracking)
CH3-CH2-CH3 → CH2=CH-CH3 (đe hidro hóa)
Hidro hóa ankin hoặc ankadien.CH≡CH + H2 → CH2=CH2
CH2=CH-CH=CH2 + H2 → CH2=CH-CH2-CH3
Tách HX của dẫn xuất mono halogen tương ứng với xúc tác KOH/rượu tương ứng.
Tách X2 từ dẫn xuất đi halogen tương ứng (chú ý hai nguyên tử halogen phải ở C sát nhau).
