điều chế hydrocacbon

BỘ CÔNG NGHIỆP
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỐ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA

…………oOo……



TIỂU LUẬN MÔN HỌC

HÓA HỮU CƠ



Đề tài :
ĐIỀU CHẾ HYDROCACBON



Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Bời
Người thực hiện : Nguyễn Thị Lụa
Lớp : ĐHPT2TLT
MSV : 08892111





Tp Hồ Chí Minh 7-2010

1
MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu 3
Các phương pháp điều chế Hydrocacbon 4
1.Ankan 4
1.1 Điều chế metan 5
1.1.1 Từ nhôm cacbua 5
1.1.2 Nung Natri acetat với vôi tôi sút 5
1.1.3 Cracking dầu mỏ 5
1.2 Điều chế các đồng đẳng metan 5
1.2.1 Phương pháp giữ nguyên mạch cacbon 5
1.2.2 Phương pháp tăng mạch cacbon 7
1.2.3 Phương pháp giảm mạch cacbon 7
2. Xicloankan 8
2.1 Từ dẫn suất Dihalogen 8
2.2 Từ muối canxi của acid Dicacboxilic 88
2.3 Đề Hydro hóa ankan tương ứng 8
3. Anken 9
3.1 Cracking dầu mỏ 9
3.2 Từ ankan 9
3.3 Từ ankin 9
3.4 Từ este 9
3.5 Từ alcol 9
3.6 Từ mono và dihalogen 10
3.6.1 Từ dẫn suất mono halogennua ankyl 10
3.6.2 Từ dẫn suất ∝ - dihalogennua 10
4. Ankandien 11
4.1 Từ ankan 11
4.2 Từ dẫn suất anken 11

4.3 Từ alcol 11
2
5. Ankin 12
5.1 Điều chế axetylen 12
5.1.1 Từ canxi cacbua 12
5.1.2 Từ metan 12
5.2 Điều chế ankin khác 13
5.2.1 Từ dẫn suất vic-di và tetra halogennua ankyl 13
5.2.2 Ankyl hóa dẫn suất cơ Natri, Li hoặc Magiê của Acetylen
13
Kết luận 14
Tài liệu tham khảo 15
3
LỜI MỞ ĐẦU
Tổng hợp hữu cơ – hyđrôcacbon là nghành công nghiệp đã có những
bước nhảy thay đổi và phát triển không ngừng vào những năm của thế kỷ
XX . Tổng hợp hữu cơ –hydrocacbon đã và đang phát triển mạnh mẽ nhất
và trở thành một nghành công nghiệp mũi nhọn , có vai trò quan trọng trong
viêc thúc đẩy sự phát triển các nghành công nghiệp khác cũng như nền kinh
tế quốc dân .
Bên cạnh đó là sự phát triển không ngừng của một số ngành công
nghiệp tổng hợp hữu cơ khác , song không thể không nhắc đến nghành tổng
hợp hydrocacbon, là một đặc tính quan trọng để tổng hợp ra nhiều chất hữu
cơ khác.
Cùng với sự phát triển của đất nước nói chung, cũng như sự phát triển
không ngừng của ngành công nghiệp tổng hợp hữu cơ nói riêng, thì
hydrocacbon đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp
sản xuất khác và là nguyên liệu không thể thiếu của các quá trình tổng hợp
sản phẩm hữu cơ khác
Để hiểu rõ tầm quan trọng của hydrocacbon như thế nào trong cuộc

sống quanh ta sau đây bài luận tìm hiểu quá trình điều chế hydrocacbon.
4
CÁC PHÁP ĐIỀU CHẾ HYĐRÔCACBON
Thường các phương pháp điều chế các hợp chất hữu cơ được chia làm
2 loại: phương pháp công nghiệp và phương pháp phòng thí nghiệm. Hai
phương pháp này có những điểm khác nhau sau đây:
Phương pháp công nghiệp thường thu nhận một khối lượng hợp chất
lớn với giá thấp
trong khi đó phòng thí nghiệm cần tổng hợp một vài trăm gam, một vài gam
hoặc ít hơn, không quan tâm đến giá cả và thời gian cần thiết để tổng hợp.
Phương pháp công nghiệp sử dụng các hợp chất không chỉ dạng tinh
khiết mà cả dạng hỗn hợp nhiều chất, còn trong phòng thí nghiệm luôn luôn
đòi hỏi phải ở dạng tinh khiết.
Phương pháp công nghiệp thường chọn cách thu nhận hợp chất sao
cho thuận lợi về việc vận dụng các dây chuyền công nghệ và thiết bị. Vì vậy
thường phương pháp công nghiệp chỉ có ý nghĩa với cách thu nhận một hợp
chất nhất định. Trái lại phương pháp phòng thí nghiệm quan tâm đến việc sử
dụng cho cả một loạt hợp chất cùng loại với nhau.
1. ANKAN
Phương pháp công nghiệp.
Nguồn thu nhận chính của ankan là dầu mỏ và khí thiên nhiên. Sự
thối rữa hàng triệu năm của các tầng địa chất đã chuyển hoá các hợp chất
hữu cơ phức tạp của động thực vật thành hồn hợp ankan có thành phần từ 1
đến 30, 40 nguyên tử cacbon. Thường khí thiên nhiên chỉ chứa những ankan
nhẹ (có phân tử lượng nhỏ) chủ yếu là CH
4
. Dầu mỏ có thành phần ankan
phức tạp hơn. Bằng phương pháp chưng cất dầu mỏ, người ta tách các loại
ankan ra khỏi nhau, được ứng dụng rộng rãi trong đời sống, công nghiệp.
5

Các ankan là chất khí được sử dụng làm nhiên liệu đốt. Các ankan là chất
lỏng được sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ dốt trong, các ankan cao hơn
dạng dầu (luille) dùng bôi trơn. Các ankan rắn như parafin dùng làm nến[1]
Điều chế mê tan
[ ]
3
C + H
2
Ni ,t
0
CH
4
1.1.1 Từ nhôm cacbua
Ví dụ :
Al
4
C
3
+ 12H
2
O CH
4
+ 4Al(OH)
3
↓
1.1.2 Nung natriacetat với vôi tôi sút
Ví dụ :
CH
3
COONa + NaOH CH

4
+ Na
2
CO
3
1.1.2 Crackinh dầu mỏ
Ví dụ :
C
4
H
8
xt, t
o
CH
4
+

CH
2
= CH
2
1.2 Điều chế các đồng đẳng của mê tan
1.2.1 Các phương pháp giữ nguyên mạch cacbon[5]
• Từ anken, ankin + H
2
xt ( Ni, Pt…)
C
n
H
2n

+ H
2
Ni t
o
C
n
H
2n+2
Ví dụ :
CH
2
= CH
2
+ H
2
Ni , t
o
CH
3
- CH
3
C
n
H
2n -2
+ H
2
Ni , t
o
C

n
H
2n+2
Ví dụ :
CH


≡
CH + H
2
Ni , t
o
CH
3
- CH
3
6
R-X
Mg/ eter khan
R -MgX
H
2
O
R-H
• TừAncol:
Cho ancol tác dụng với HI,( P đỏ)
R-OH + HI 200
0
C R- H + I
2

+ H
2
O
Ví dụ :
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
OH + HI CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
+ I
2
+ H
2
O
• Từ andehyt, xeton [6]
P/ứng Clemensen(Zn/Hg + HCl)
Ví dụ :
CH
3

C
O
CH
3
Zn(Hg),HCl(ñaäm ñaëc)
CH
3
CH
2
CH
3
P/ứng Vonf-Kishner ( tác nhân H
2
N-NH
2
/KOH)
R – COR H
2
N – HN
2
R – CH – R
'
OH
-
• Từ dẫn xuất halogen[2]
R – CHBr - R
'
Z
n
, H

+
R – CH – R
'
Ví dụ :
CH
3
CH
2
CHBrCH
3
Z
n
, H
+
CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
• Từ hợp chất cơ kim[9]
Ví dụ :
CH
3
CH
2
CHBrCH
3

+ Mg/ete khan CH
3
CH
2
CHMgBrCH
3
+ H2O
CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
+ Mg(OH)Br
1.2.2 Phương pháp tăng mạch cacbon
7
• Phương pháp Wurtz[4]
R-X + 2Na + R-X R-R + 2NaX
Ví dụ :
CH
3
CH
2
-Cl + 2Na + Cl – CH
2
CH
3
CH

3
CH
2
- CH
2
CH
3
+ 2NaCl
• Phản ứng này đạt hiệu suất cao nhất khi 2 gốc hidrocacbon đem
ghép là 2 gốc giống nhau .
• Khi 2 gốc hidrocacbon đem ghép là 2 gốc khác nhau, phản ứng cho
hỗn hợp sản phẩm R-R, R-R', R'-R'.
• Phản ứng không diễn ra trong dung môi ete mà hay dùng dung môi
Hidrocabon
• Phương pháp điện phân Konbe[8]
Đi từ muối natri của axit cacboxylic
Ví dụ :
C
2
H
5
COONa + H
2
O đpdd C
2
H
5
– H
5
C

2
+ 2CO
2
+ NaOH + H
2
• Từ hợp chất cơ kim cuả Cu (p/ư Corey-House)
Ví dụ :
2RLi + CuX R2CuLi + LiX ( R2CuLi : Liti điAnkyl Cuprat)
R2CuLi + R'X R-R' + R-Cu + LiX
1.2.3 Phương pháp làm giảm mạch cacbon[3]
• Phương pháp Đunma ( nhiệt phân muối muối natri của axit cacboxylic
với NaOH) .

• Phương pháp Crackinh :
Ví dụ :
C
4
H
8
xt, t
o
CH
4
+

CH
2
= CH
2
Trong tất cả các phương pháp trên đây, phương pháp hyđrô hoá các

8
RCOONa + NaOH
CaO, t
o
RH + Na
2
CO
3
anken có ý nghĩa nhất vì: phản ứng tiến hành đơn giản (khuấy trộn một
anken với hyđrô ở một áp suất vừa phải và một lượng xúc tác nhỏ, ta sẽ thu
được một ankan có khung cacbon giống như anken ban đầu). Mặt khác
nguồn nguyên liệu anken rẻ, dễ thu nhận bằng nhiều phương pháp khác
nhau.
Khử hoá các ankylhalogenua bằng tác nhân Grinha là phản ứng thế
trực tiếp nguyên tử halogen bằng hyđrô. Ankan thu được cũng giữ nguyên
khung cacbon ban đầu. Đây cũng là phương pháp có ý nghĩa thực tế lớn vì
các alkylhalogenua dễ dàng thu nhận từ các hợp chất khác. Tuy nhiên trong
2 phương pháp thì nên chọn phương pháp hyđrô hoá anken vì nó đơn giản
hơn và có hiệu trường hợp yêu cầu điều chế một chất nào đó mà có thể sử
dụng được cả suất phản ứng cao hơn. Phản ứng Vuyêc chỉ có ý nghĩa dùng
để điều chế các ankan đối xứng. [4]
2. XICLOANKAN
2.1 Tổng hợp từ dẫn xuất dihalogen ( tác chất Na…)
2.2 Từ muối canxi của axit đicacboxilic: nhiệt phân sau đó khử hoá xeton
vòng
2.3 Đề hydro hóa ankan tương ứng[3]
Ví dụ :
CH
3
H

2
C
CH
2
CH
2
xt,t
o
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
3 ANKEN
9
3.1 Từ cracking dầu mỏ
Ví dụ :
CH
3

CH
2
CH
3
cracking CH
2
= CH
2
+ CH
4
3.2 Từ ankan : Cr
2
O
3
và một số oxit khác xt, 300
0
C
Ví dụ :
CH
3
-CH
3
xt ,t
0
CH
2
= CH
2
+ H
2

3.3 Từ ankin
Hydro hóa ankin.
• Xúc tác Lindlar giảm hoạt: Pd/C, CaCO
3
, Pb(CH
3
COO)
2
, quinolin
Ví dụ :
CH≡CH H
2
,Xúc tác Lindlar CH
2
= CH
2
3.4 Từ các este[9]
• Nhiệt phân các este ở nhiệt độ từ 300- 500
0
C 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
Ví dụ :
C
4
H
7
-O-CO-CH
3

550
0
C C
2
H
5
-CH = CH
2
+ CH
3
COOH
Ví dụ :
C
2
H
5
-CH-CH
3
450
0
C C
2
H
5
-CH=CH
2
+ CH
3
-CH=CHCH
3

OCOCH
3
+ CH
3
COOH
3.5 Từ ancol(hy đrô hóa tách nước )[5]
C
n
H
2n+1
OH H
2
SO
4
đ, 180
0
C
n
H
2n
+ H
2
O
Ví dụ:
10
RCH
2
CHR'
OH
Al

2
O
3
400
o
C
RCH=CHR'
CH
3
-CH
2
-OH H
2
SO
4
đ , 180
0
CH
2
= CH
2
Trong dung dịch
Đun rượu với axit sunfuric đặc ở nhiệt độ thích hợp
+ 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

3.6 Từ mono và dihalogen
3.6.1 Từ dẫn xuất monohalogenua alkyl
Phản ứng tách bằng bazo trong môi trường rượu,
Ví dụ :
Br
H
H
H
KOH
CH
3
CH
2
OH
+ KBr + H
2
O
Bromocyclohexan Cyclohexen (81%)
3.6.2 Từ dẫn xuất α –dihalogenua.(vic-dihalogenua):
khi cho tác dụng với một số kim loại như kẽm, magie ở nhiệt độ cao
R-CH-CH-R'
Cl Cl
Zn
R-CH=CH-R'
+ ZnCl
2
4. ANKANDIEN
11
4.1 Từ ankan

• Khi có mặt của chất xúc tác Cr
2
O
3
và nhiệt độ cao, các ankan loại
hidro để tạo thành ankadien
• Trong công nghiệp điều chế 1,3-butadien sử dụng phương pháp
dehidro hóa butan với xúc tác Al
2
O
3
và Cr
2
O
3
.
Ví dụ :
CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
600
0
, xt CH
2
=CH-CH=CH

2
+ 2H
2
4.2 Từ dẫn xuất halogenua của anken
Ví dụ :
O O
|| ||

| + N-Br | + N-H

|| ||
O t-buOK O
BuOH
N-Bromsuccinimit
│

4.3 Từ ancol
Ví dụ :
12
CH
3
C
CH
3
OH
CH
2
CH
2
OH

3-Metyl-1,3-butandiol
CH
3
C
CH
3
OH
CH CH
2
2-Metyl-3-buten-2-ol
Al
2
O
3
Al
2
O
3
C
CH
3
CH CH
2
H
2
C
Isopren
(2-Metyl-1,3-butandien)
• Có thể tách nước từ 1,4-butandiol: phản ứng thường được thực hiện ở
pha hơi, niệt độ khoảng 350

o
C, xt Al
2
O
3
Ví dụ :
CH≡CH + 2HCHO HO-CH
2
- C≡C-CH
2
-OH H
2
,Ni
HO-CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
-OH Al
2
O
3
CH
2
=CH-CH=CH
2
350

0
C
• Phương pháp Lebedep
1,3- butadien được tổng hợp bằng cách cho hơi rượu đi qua hệ thống xúc tác
là các oxit nhôm, oxit magie… ở 450-500
0
C
Ví dụ :
2C
2
H
5
OH CH
2
=CH-CH=CH
2
+ 2H
2
O + H
2
5 ANKIN
5.1 Điều chế axetylen [7]
5.1.1 Từ cacbua canxi
Ví dụ :
CaC
2
+ H
2
O CH≡CH + Ca(OH)
2

5.1.2 Từ metan
Ví dụ :
13
CH
4
CH≡CH + H
2
5.2 Điều chế các ankin khác[8]
5.2.1 Từ dẫn xuất vic- di và tetra halogenua ankyl
Ví dụ :
CH
3
-CHI-CHI-CH
3
+ 2KOH → CH≡CH + 2KI + 2H
2
O
Phản ứng tách HX từ dẫn xuất halogen được tiến hành trong dung môi có độ
phân cực không cao (ancol), không dùng dung môi nước
Ví dụ :
CH
3
CBr
2
-CBr
2
-CH
3
Zn , C
2

H
5
OH CH
3
CBr=CBr-CH
3
t
0
Zn , C
2
H
5
OH CH
3
-C≡C-CH
3

t
0
5.2.2 Ankyl hóa dẫn xuất cơ natri, Li hoặc magiê của axetilen
HC
CH
NaNH
2
HC
C Na
RCH
2
Br
HC

C
CH
2
R : Ankyn noái ba ñaàu maïch
RC CH
NaNH
2
RC
C Na
RCH
2
Br
RC
C
CH
2
R : Ankyn noái ba giöõa maïch
14
KẾT LUẬN
Tổng hợp hydrocacbon nó có ý nghĩa quan trọng trong tổng hợp được
các hydrocacbon cần cho công nghiệp và phòng thí nghiệm (Lab)
Hydrocacbon đã góp phần tạo ra sự thay đổi lớn về cơ cấu phát triển
các chủng loại và chất lượng sản phẩm của ngành tổng hợp hữu cơ
Ngày nay hydrocacbon được sử dụng với mục đích làm nguyên liệu cho
tổng hợp các sản phẩm hữu cơ trong hoá dầu và trong các ngành công
nghiệp khác.Ankan nhờ khả năng tỏa nhiệt lớn được ứng dụng làm nhiên
liệu,dầu mỡ chất bôi trơn nhờ phản ứng thế mà ứng dụng làm dung môi,chất
sinh hàn thiết bị lạnh,tổng hợp HCHO dùng cho xuất chất dẻo
Không những đáp ứng được nhu về chất lượng và số lượng của sản
phẩm cho các ngành công nghiệp mà còn đem lại lợi nhuận cao mà bên cạnh

đó không thể không quan tâm đến vấn đề môi trường .
15
Tài liệu tham khảo.
1. Đặng Như Tại – Trần Quốc Sơn . Hóa hoc hữu cơ .Nhà xuất
bản đại học quốc gia Hà Nội .
2. Đinh Văn Hùng- Trần Thị Từ. Hoá học hữu cơ. Nhà xuất bản
Đại học và giáo dục chuyên nghiệp ,1990 .
3. Nguyễn Hữu Thọ . Hóa hữu cơ hyđrôcacbon . Nhà xuất bản giá
dục.
4. Nguyễn Ngọc Sương . Cơ sở lý thuyết hóa hữu cơ 2, phần I .Tủ
sách đại hoc khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh, 1998 .
5. PTS. Lê Ngọc Thạch – Th.s Trần Hữu Anh. Hoá học hữu cơ.
Nhà xuất bản giáo dục, 1999.
6. Thái Doãn Tĩnh . Cơ sở lý thuyết hóa hữu cơ . Nhà xuất bản
khoa học và kỹ thuật, 2000.
7. Trần Quốc Sơn. Cơ sở lý thuyết hoá học hữu cơ. Nhà xuất bản
giáo dục ,1979.
8. Trần Văn Thạnh. Hoá học hữu cơ. Trường Đại học Bách khoa
Thành phố Hồ Chí Minh, 1991.
9. Võ Thị Tri Túc . Lý thuyết điện tử trong hoá học hữu cơ. Nhà
xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp ,1974 .
10. Các tài liệu tham khảo khác trên mạng
16