HIDROCARBON – ALKAN docx

Chương I
HIDROCARBON – ALKAN
•
Hidrocarbon: hợp chất trong phân tử chứa các nguyên
tố C và H.
•
Các loại hidrocarbon: mạch hở hoặc vòng, chứa liên
kết đôi, liên kết ba.
•
Trường hợp chất mạch hở, không chứa liên kết đôi,
liên kết ba → alkan
•
CTTQ:C
n
H
2n+2
1. Danh pháp
1.1 Tên thông thường
CH
4
C
2
H
6
C
3
H
8
C
4
H

10
C
5
H
12
C
6
H
14
C
8
H
18
C
9
H
20
metan
etan
propan
butan
pentan
hexan
octan
nonan
C
10
H
22
C

11
H
24
C
12
H
26
C
14
H
30
C
16
H
34
C
18
H
38
C
20
H
42
C
30
H
62
C
40
H

82
decan
undecan
dodecan
tetradecan
hexadecan
octadecan
iconsan
triacontan
tetracontan
Ví dụ:
n-Butan CH
3
(CH
2
)
2
CH
3
iso-Butan (CH
3
)
2
CHCH
3
Iso-Pentan (CH
3
)
2
CHCH

2
CH
3
Neopentan (CH
3
)
4
C
Isohexan (CH
3
)
2
CH(CH
2
)
2
CH
3

1.2 Tên IUPAC (International Union
of Pure and Applied Chemistry)
•
Hệ thống danh pháp có thể sử dụng cho
phần lớn hợp chất phức tạp, đã được ủy ban
Hóa học thế giới đề nghị từ năm 1892. Hiện
nay, đã được hiệu chỉnh đó là hệ thống
IUPAC.
H
3
C

CH CH
2
C
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
2,2,4-Trimetilpentan
Thí dụ:
CH
3
CH
CH
3
CH
3
Metylpropan

1.3 Gốc alkil
Nhóm Tên Viết tắt
CH
3
−
Metil Me
CH
3

CH
2
−
Etil Et
CH
3
−CH
2
CH
2
−
n-Propil n-Pr
iso-Propil i-Pr
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
−
n-Butil n-Bu
iso-Butil i-Bu
sec-Butil s-Bu
H
3
C CH
CH
3

H
3
C CH CH
2
CH
3
CH
2
CH
CH
3
CH
3

2. Lý tính
3. Nguồn gốc kỹ nghệ
•
Nguồn gốc: dầu mỏ và khí thiên nhiên.
•
Những alkan cao hơn được chưng cất từ
dầu mỏ bằng phương pháp chưng cất phân
đoạn.

Bảng 2: Cấu tử của dầu hỏa
Phân đoạn
Nhiệt độ chưng
cất (
o
C)
Số carbon

Khí
Eter dầu hỏa
Ligroin (napta nhẹ)
Gasolin thiên nhiên
Kerosen
Gas oil (fuel-oil)
Dưới 20
20 - 60
60 - 100
40 - 205
175 - 325
trên 275
C
1
- C
4
C
5
- C
6
C
6
- C
7
C
5
- C
10
và cicloalkan
C

12
- C
18
và chất thơm
C
12
và cao hơn
Nhớt
Chất lỏng không
bay hơi
Dây dài nối với cơ cấu vòng
Nhựa hắc ín và
coke dầu hỏa
Chất rắn không
bay hơi
Cơ cấu đa vòng

4. Điều chế
4.1 Hidrogen hóa alken
C
n
H
2n
+ Pt, Pd hoặc Ni → C
n
H
2n+2

(∆H = − 30 Kcal)
Phản ứng gồm sự cắt đứt 1 liên kết π (40 KCal)

và 1 liên kết H−H (104 KCal) và tạo thành 2
liên kết C−H (2 x 87 KCal).

4.2 Hoàn nguyên halogenur alkil
4.2.1 Thủy giải tác chất Grignard

4.2.2 Hoàn nguyên bởi kim loại
và acid
RX + Zn + H
+
→ RH + Zn
2+
+ X
-
Thí dụ:
H
3
C CH CH
2
CH
3
Br
H
3
C CH CH
2
CH
3
H
Zn, H

4.2.3 Ghép đôi halogenur alkil
với hợp chất hữu cơ kim loại
R-X R-Li
Li
CuX
R
CuLiR
+ R'-X R- R' + R-Cu + R-Cu + LiX
R
CuLiR
CuI
CH
3
-Br + Li CH
3
Li
CH
3
CuLiH
3
C
+ CH
3
(CH
2
)
6
CH
2

I CH
3
CH
2
(CH
2
)
6
CH
3
CH
3
CuLiH
3
C
Thí dụ:

4.2.4 Phản ứng Wurtz
2RX + 2Na → R−R + 2NaX (alkan đối xứng)
Thí dụ:
2 H
3
C CH Br + 2Na
CH
3
H
3
C CH
CH
3

CH
3
CH
CH
3
RX + 2Na → R
-
Na
+
+ NaX
R
-
Na
+
+ RX → R−R + NaX

4.2.5 Hoàn nguyên nhóm
a. Phản ứng Clemensen
b. Phản ứng Wolf – Kishner
c. Hoàn nguyên bằng tioacetal hay tiocetal
+ Zn-Hg, HCl R-CH
2
-R'
R C R'
O
+ NH
2
-NH
2
, OH R-CH

2
-R'
R C R'
O
R
C
R'
O
+ C
2
H
5
SH
H
R
C
R'
SC
2
H
5
SC
2
H
5
H
2
, Ni
R CH
2

R'
C=O

4.2.6 Hoàn nguyên Berthelot
Có thể thực hiện với chất ban đầu
là RX hoặc ROH.
2HI → 2H + I
2
ROH + HI → RI + HOI
RI RH + I2
HI, P đỏ


5.1 Halogen hóa

Sự brom hóa trong điều kiện tương
ứng lại cho tỷ lệ khác

127
0
C
h
ν
CH
3
-CH
3
+ Br
2
CH

3
-CH
2
Br

127
0
C
h
ν
CH
3
CH
2
CH
3
+ Br
2
CH
3
CH
2
CH
2
Br + CH
3
CHCH
3

Br

3% 97%

127
0
C
h
ν
CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
+ Br
2
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
Br + CH
3
CHCH
2
CH

3

Br
2% 98%

5.1.1 Cơ chế halogen hóa
(1) X
2
2X
(2) X + RH HX + R
(3) R + X
2
RX + X
(4) X + X X
2
(5) R + R R-R
(6) R + X R-X
(UV)
250
0
- 400
0
C
Giai đoạn khơi mào
Giai đoạn truyền
Giai đoạn kết thúc

5.1.2 Định hướng và độ phản
ứng halogen hóa
- Định hướng phản ứng: phản ứng halogen

hóa xảy ra theo thứ tự:
H
tam
> H
nhị
> H
nhất
- Độ phản ứng halogen hóa theo thứ tự:
F
2
> Cl
2
> Br
2

5.2 Sự xen kẻ metilen
•
Sự khác nhau của các alkan là đơn vị −CH
2
− gọi
là metilen, metilen được tạo thành trong sự
quang giải diazometan hoặc ceten.
C H + C CH
2
H +
(CH
2
C O)
CH
2

N N
UV
N
2
(CO)
UV
CH
2
C O CH
2
+ CO
CH
2
N N CH
2
+ N
2
UV

Metilen là phân tử rất phản ứng, cơ cấu hiện diện
có thể dưới 2 dạng:
•
Singlet metilen: điện tử không phân chia là một
cặp.
•
Triplet metilen: điện tử không phân chia, không
là một cặp.
H C
H
103

0
H
CH
H C
H
180
0

5.2.1 Xen kẻ trực tiếp
•
Metilen xen giữa 2 nối:
CH
2
+
C H C H
CH
2
C CH
2
H

5.2.2 Khử - hóa hợp
•
Metilen khử H cho gốc tự do, sau đó 2 gốc tự
do hóa hợp lại.
•
Singlet metilen xen kẻ theo cơ chế xen kẻ
trực tiếp còn triplet metilen theo cơ chế khử
- hóa hợp.
C H C + CH

3
C CH
3
CH
2
+

6. Phân giải Alkan
Một hợp chất chưa biết có thể được xác định là
alkan dựa vào trắc nghiệm sau đây:
•
Phân tích nguyên tố xác định chỉ có C, H.
•
Alkan không tan trong H
2
SO
4
đậm đặc, nước,
acid loãng và base.
•
Alkan không phản ứng với phần lớn thuốc thử
hóa học. Phổ hồng ngoại không xuất hiện các
mũi hấp thu của các nhóm chức khác như OH,

C
O,
C C