Lý thuyết về hiđrocacbon no

rongden_167 - />
I. HIĐROCACBO NO
A. Ankan
1. Đồng đẳng, đồng phân: công thức dãy đồng đẳng là CnH2n + 2 (n ≥ 1). Đồng phân cấu tạo dạng này là đồng
phân mạch cacbon → tăng nhanh theo số lượng C. Viết đp ankan cũng chính là công việc viết vẽ bộ khung
mạch C trong việc tính đồng phân của các dẫn xuất hđc sau này → importance.
2. Danh pháp: “Mẹ em phải bón phân hóa học ở ngoài đồng”, đây là chữ cái đầu của tên 10 ankan đầu dãy,
mạch không phân nhánh. Tuy nhiên, như nói trên, mạch ankan là cơ sở vì thế nhớ 10 tên + mạch này là cơ
sở quan trọng cho các BT sau này. Trong danh pháp ankan, ta cần nhớ thêm các gốc ankyl CnH2n + 1. Cần
chú ý một số gốc ankyl như sau:
Cấu tạo mạch gốc
H3C CH
CH3

H3C CH CH2
CH3
H3C CH2 CH
CH3

Thu gọn

Tên

(CH3)2CH–

isopropyl

(CH3)2CHCH2–

isobutyl

CH3CH2(CH3)CH–

sec-butyl

(CH3)3C–

tert-butyl

(CH3)2CHCH2CH2–

isopentyl

(CH3)3CCH2–

neopentyl

CH3CH2(CH3)2C–

tert-pentyl

CH3
C H3 C
CH3

H3C HC

CH 2

CH 2

CH3
CH3
H3C

C

CH 2

CH3

CH3
H3C CH 2 C
CH3

► Note: cần phân biệt rõ iso, neo với sec, tert (luôn chỉ gốc ankyl là gốc bậc 2, bậc 3), còn iso, neo thì có
thể là bậc 1, bậc 2 hay bậc 3. Tiếng anh: sec = secondaryl (bậc 2) và tertiary (bậc 3).
• Theo IUPAC: tên mạch ankan phân nhánh = số chỉ vị trí – tên nhánh (gốc ankyl) + tên ankan mạch chính.
Trong tên gọi này, cần nhớ 1 số quy tắc cơ bản về thứ tự ưu tiên, nhánh, tên + cách đánh số như sau:
♦ 1: mạch chính là mạch dài nhất, có nhiều nhánh nhát. Đánh số các nguyên tử cacbon thuộc mạch chính bắt
đầu từ phía phân nhánh sớm hơn.
♦ 2: gọi tên mạch nhánh (tên gốc ankyl) theo thứ tự vần chữ cái, số chỉ vị trí nhánh nào đặt ngay trước gạch
nối với tên nhánh đó.

Phạm Hùng Vương – Trường Đại Học Dược Hà Nội


rongden_167 - />
3,4-đimetyl-4-(prop-2-yl)heptan

Ví dụ:

4-isopropyl-3,4-đimetylheptan.

3. Cấu trúc, cấu tạo, cấu dạng: các nguyên tử C ở trạng thái lai hóa sp3 (lai hóa tứ diện) → mỗi C nằm ở tâm
của tứ diện, 4 đỉnh còn lại là C hoặc H, liên kết C–C; C–H là các liên kết σ, các góc hóa trị CCC, CCH hay
HCH đều gần bằng 109,5o.
Cấu dạng @@.
4. Tính chất vật lí: • Ở điều kiện thường, từ C1 đến C4 (cái này đúng với cả các hđc sau) ở trạng thái khí, từ C5
đến khoảng C18 ở trạng thái lỏng, còn từ C18 trở đi ở trạng thái rắn.
• Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của ankan nói chung đều tăng theo số nguyên tử
cacbon trong phân tử tức tăng theo phân tử khối.
• Ankan nhẹ hơn nước.
• Thêm: cùng C, nhánh có t os nhỏ hơn mạch thẳng nhưng nhiệt độ nóng chảy lại cao hơn.
• Ankan nhje nhất như metan, etan, propan là những chất khí không mùi. Ankan từ C5 đến C10 có mùi xăng
(ns đến xăng → chỉ số octan trong xăng), từ C10 đến C16 có mùi dầu hỏa, còn lại các ankan rắn, ít bay hơi
nên hầu như không mùi.
• các ankan không tan trong nước, trộn vào nước → nhẹ nổi lên, phân lớp nên nói chúng có tính kị nước
(hiđrophobic) hay không có tính ưa nước (hiđrophin), nhưng lại hòa tan tốt các chất phân cực như dầu
mỡ,... → có tính ưa dầu mỡ (lipophin).
5. Tính chất hóa học: ankan chỉ có liên kết C-C và C-H. Đó là các liên kết σ bền vững, vì thế các ankan tương
đối trơ về mặt hóa học: ở nhiệt độ thường chúng không phản ứng với axit, bazơ và chất hóa học mạnh (như
KMnO4). Vì thế ankan còn có tên là parafin, nghĩa là ít ái lực.
a) Phản ứng thế:
 Thế halogen: F2 ≫ Cl2 > Br2 ≫ I2. (phân hủy ≫ bt > bt ≫ không phản ứng), theo cơ chế SR.
Xem lại bài phản ứng hữu cơ: với gốc tự do thì gốc bậc 2 bền hơn bậc 1 → thế HX thì X vào bậc 2 là
sản phẩm chính. (bậc 3 > bậc 2 > bậc 1).
420500o C
 Thế nitro (phản ứng nitro hóa): RH + H-O-NO2 
 R-NO2 + H2O. xảy ra ở tướng hơi, theo cơ
chế SR → hỗn hợp sản phẩm.

b) Phản ứng tách (gãy liên kết C-C, C-H): phản ứng hiđro hóa, crăcking:
500o C, xt
 CH2 =CH2 + H2
Ví dụ: CH3  CH3 
CH3CH=CHCH3 + H 2

CH3CH 2CH 2CH3 
 CH3CH=CH 2
+ CH 4
CH =CH
+ CH3CH3
2
 2
► Xúc tác gồm nhiệt và các kim loại hoặc oxit như Cr2O3; Fe, Pt,...
c) Phản ứng oxi hóa:
 Khi đốt cháy, tỏa nhiều nhiệt: CnH2n + 2 + O2 → CO2 + H2O.
Tỉ lệ: nankan = nH2O – nCO2.
 Đốt thiếu oxi, cháy không hoàn toàn: CH4 + O2 → HCHO + H2O.
500o C, Cr2O3
 Cn H2n + H2
d) Phản ứng loại H2: Cn H2n+2 
500oC , xt

1400 C
600 C
CH4 
 C2 H2 + H2 || C2H6 
 C2 H 4 + H 2
6. Điều chế
 Nguồn gốc thiên nhiên: khí thiên nhiên và dầu mỏ.

 Phương pháp tổng hợp ankan
o

o

Phạm Hùng Vương – Trường Đại Học Dược Hà Nội


rongden_167 - />o

a) Hiđro hóa hiđrocacbon không no: (điều kiện: t , áp suất cao, xúc tác Ni, Pt hay Pd)
xt ,t
CnH2n + H2 
 CnH2n + 2.
o

b) Crăcking dầu mỏ: CnH2n + 2 → CmH2m + Cn – mH2(n – m) + 2.
CaO
c) Từ muối của axit cacboxylic: RCOONa + NaOH 

 RH + Na2CO3.
to
d) Một số phản ứng khác ngoài chương trình:
R  R

etekhan
• phản ứng Wurtz: RX + 2Na + XR' 
 R  R' + 2NaX (X thường dùng là I hoặc Br).
R'  R'


+ H2 O
+ Mg
• thủy phân hợp chất cơ kim: R-X 
RMgX 
 RH + Mg(OH)X
ete khan

• khử hóa dẫn chất halogen: R-X + Zn + HX → R-H + ZnX2.
• điện phân dd muối RCOONa (pp Kolbe):
dien phan
RCOONa + H2O 
 R-R + CO2 + NaOH + H 2
Anot

Katot

7. Ứng dụng: (làm nhiên liệu, vật liệu + làm nguyên liệu: đều là những hóa chất quan trọng: xăng, dầu hỏa,
nhựa đường, khí gas, biogas,... đều là những tên quen thuộc và ứng dụng quan trọng trong cuộc sống hàng
ngày).

B. Xicloankan
1. Cấu trúc: công thức phân tử và cấu trúc một số monoxicloankan không nhánh như sau:

Chương trình: học mỗi mônxicloankan (chỉ có 1 vòng, đơn vòng); CTPT chung CnH2n – 2 (n ≥ 3).
► Note: trừ xiclopropan, ở mỗi phân tử xicloankan các nguyên tử cacbon không cùng nằm trên một mặt
phẳng.
2. Đồng phân:
Chương trình chỉ học đồng phân cấu tạo. (ngoài thì học thêm các cấu dạng, đồng phân cấu dạng bền, kém
bền, ...)
3. Danh pháp: = số chỉ vị trí – tên nhánh + xiclo + tên mạch chính + “an”.

mạch chính là mạch vòng, đánh số sao cho tổng các số chỉ vị trí các mạch nhánh là nhỏ nhất.
Phạm Hùng Vương – Trường Đại Học Dược Hà Nội


rongden_167 - />
#: tên = xiclo + tên ankan (có cùng số C).
tên có nhánh = vị trí nhóm thế trên vòng được đánh số bắt đầu từ cacbon mang nhóm thế đọc trước và
theo quy tắc số nhỏ nhất. Ví dụ:
CH3
C2H5

tên là 2-etyl-1,3-đimetylxiclohexan.
CH3

4. Tính chất vật lí: C3 và C4 ở thể khí, lớn hơn là lỏng hoặc rắn; các xicloankan không màu, nhiệt độ sôi, nóng
chảy, khối lượng riêng tăng theo phân tử khối. Nhẹ hơn nước, không tan trong nước nhưng tan trong các
dung mỗi hữu cơ.
5. Tính chất hóa học:
a) Phản ứng cộng mở vòng của xiclopropan và xiclobutan:
Ni, 80°C

+

H2

H3C CH2 CH3

+

Br2

BrCH2 CH2

+

HBr

H3C

CH2

+

CH 2Br

Ni, 120 °C

H2

CH3CH 2CH2CH 3

CH 2Br

(vòng 3 cạnh có khả năng cộng được H2, HBr và cả Br2 còn vòng 4 cạnh chỉ cộng được H2; vòng 5, 6 cạnh
trở lên không có phản ứng cộng mở vòng trong những điều kiện trên).
b) Phản ứng thế: tương tự như phản ứng thế của một ankan bình thường:
as

+

Cl 2

+

Br2

Cl

t°

Cl

+

HCl

+

HCl

c) Phản ứng oxi hóa:

3n
to
O2 
 nCO2 + nH 2O.
2
• Chú ý khác anken: xiclopropan không làm mất màu dung dịch KMnO4 (kể cả vòng 3 cạnh).
• Đốt cháy: Cn H 2n +

d) Thêm: • phản ứng tác loại hiđro (đehiđro hóa):

+ 3S

+

(Se, Pt)

H2S

• Phản ứng nhiệt phân (biến metylxiclopentan → vòng 6 cạnh); phản ứng co hẹp hay mở rộng vòng (*hóa
tính đặc biệt của dẫn xuất xiclo*).
6. Điều chế:
 Tách trực tiếp từ quá trình chưng cất dầu mỏ.
 Điều chế từ ankan:

t°, xt

CH 3[CH2] 4CH 3

+

3H2

 Khử hóa hđc thơm hoặc tecpen ở nhiệt độ, áp suất cao (benzen + H2 (Ni, to) → vòng 6 cạnh).
 Đóng vòng dẫn chất ω – đihalogen ankan (có ít nhất 3 C) bằng phản ứng với Na kim loại hay

Phạm Hùng Vương – Trường Đại Học Dược Hà Nội

rongden_167 - />
Zn (phản ứng Wurtz):

CH 2Br
H2C
CH 2Br

+

2Na

H2C

CH 2
CH 2

7. Ứng dụng: Làm nhiên liệu như ankan, đồng thời được sử dụng để điều chế các chất khác như benzen,
toluen, ....
C. Anken
1. Đồng đẳng – danh pháp:
a) Anken thuộc dãy hiđrocacbon có một liên kết đôi C=C, có công thức chung là CnH2n (n ≥ 2).
b) Danh pháp: chú ý việc chọn mạch chính và đánh số, cần ưu tiên như sau:
 Chọn mạch: + chọn mạch dài nhất
+ có nhiều liên kết đôi nhất
+ có chỉ số thấp nhất cho nhóm chức
+ có chỉ số thấp nhất cho liên kết đôi
+ có nhiều nhánh nhất
+ có mạch nhánh có chỉ số thấp hơn
 Đánh số: cần chú ý ưu tiên: nhóm chức > liên kết > mạch nhánh.
 Đọc tên = số chỉ vị trí – tên mạch nhánh + tên anken với chỉ số đứng trước hậu tố chỉ độ bội của liên kết.

2. Cấu trúc và đồng phân:
a) Cấu trúc: hai nguyên tử C mang nối đôi ở trạng thái lai hóa sp2 còn lại là sp3 như ankan. Liên kết đôi C=C
gồm một liên kết σ và một liên kết π. Liên kết σ = sự xen phủ trục (của 2 obitan lai hóa sp2) nên tương đối
bền vững, còn liên kết π = sự xem phủ bên (của 2 obitan p) nên kém bền vững hơn → trung tâm của phản
ứng. Ngoài ra, liên kết π tạo ra mặt phẳng π làm xuất hiện đồng phân hình học.

Ở etilen, hai C và bốn nguyên tử H đều cùng nằm trên một mặt phẳng (gọi là mặt phẳng phân tử), các góc
HCH và HCC hầu như bằng nhau và gần bằng 120o.
b) Đồng phân: gồm đồng phân cấu tạo và đồng phân hình học:
• đồng phân cấu tạo gồm: đồng phân mạch cacbon và vị trí nối đôi C=C (từ C4 trở đi).
• đồng phân hình học: do liên kết π tạo ra mặt phẳng phân cách các nhóm nguyên tử khác trong mặt phẳng
phân tử → tạo ra 2 đồng phân hình học cis-trans.

Phạm Hùng Vương – Trường Đại Học Dược Hà Nội


rongden_167 - />
Cis = cùng = cao: tức lấy mặt phẳng π là mặt phẳng phân cách 2 nhóm chức đính vào cùng một C: do sự cản
trở nên không có sự xoay quanh qua lại của 2 nhóm này → nếu 2 nhóm này khác nhau thì vị trí tương đối so
sánh với bên kia C sẽ là 2 chất khác nhau. 2 nhóm lớn cùng 1 phía mặt phẳng là cis (cùng); đồng phân cis có
nhiệt độ sôi cao hơn trans (cao).

3. Tính chất vật lí: nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy và khối lượng riêng anken không khác nhiều so với ankan
tương ứng và thường nhỏ hơn so với xicloankan có cùng số nguyên tử C.
Ở điều kiện thường, anken từ C2 đến C4 là chất khí. Nhiệt độ sôi, nóng chảy tăng theo khối lượng mol phân
tử. Các anken đều nhẹ hơn nước.
• anken hòa tan tốt trong dầu mỡ, anken hầu như không tan trong nước và là những chất không màu.
4. Tính chất hóa học: liên kết π kém bền vững là trung tâm của phản ứng gây ra những phản ứng hóa học đặc
trưng cho anken. Ngoài ra với những điều kiện phản ứng “áp buộc” thì cũng xảy ra phản ứng với liên kết σ
như ankan. Cụ thể:

a) Phản ứng cộng hợp:
xt,t
 Phản ứng hiđro hóa: 1π + 1H2 → no: R1R 2C=CR 3R 4 + H2 

 R1R 2CH-CHR 3R 4
o

(xúc tác như Ni, Pd, Pt,... chúng ở dạng bột mịn, hấp phụ H nguyên tử trên bề mặt).
+ X2

+ HX

 Phản ứng cộng hợp ái điện tử (AE):

C

+ HOX

C

C

C

X

X

C

C

X

X

C

C

OH H

Tác nhân: X2 là Cl2 > Br2 > I2;

+ H2 O
(H+)

HX là HCl, HBr;

C

C

OH X
H2SO4

HOX là HOCl, HOBr.

C

C

HO3SO H





Cơ chế phản ứng:
(AE, cộng trans).





C

C

+



E



Y

cham

-Y(-)

(+)

C
E

C

Y
+ Y(-)
nhanh

C
E

C

(trans)

Quy tắc định hướng của phản ứng cộng hợp vào anken:
• quy tắc Maccopnhicop (xem chương I).
• TH anken có nhóm hút e mạnh gắn vào liên kết đôi → cộng HX ngược Maccopnhicop. Ví dụ:

Phạm Hùng Vương – Trường Đại Học Dược Hà Nội


rongden_167 - />F
F

C





CH

CH2

+

HCl

F3C-CH 2CH2Cl

F

• TH có xúc tác peroxid → hiệu ứng Kharash → trái quy tắc Maccopnhicop.
b) Phản ứng oxi hóa
3
to
 nCO2 + nH 2O H < 0.
 Oxi hóa hoàn toàn (đốt cháy): Cn H 2n + O2 
2
 Oxi hóa không hoàn toàn: làm mất màu dung dịch KMnO4 (màu tím → không màu) → dùng
nhận biết anken:

C

C

[O] + H2O
KMnO4 loang

C

C

OH OH



Cơ chế:

KMnO4

C

C

C

C

O

O

HOH

O

C

+

MnO3

-

OH OH

Mn

Phản ứng với chất oxi hóa nhẹ

C

O

Phản ứng đặc biệt:
No, 600 C

 HCHO
o

• CH 4  O2

100atm


 CH3OH
400o C

100atm, 400 C
• C2H6 + O 2 
 CH 3OH + C 2H 5OH + CH 3CHO + CH 3COOH
o

10atm, Mn
+ NaOH
• Cn H 2n+2 
RCOOH + R'COOH 
80-100o C
2+

RCOONa  san xuat

R'COONa  xa phong

Phạm Hùng Vương – Trường Đại Học Dược Hà Nội