Bài Giảng Hóa Hưu Cơ Hay

TR
D

NG

I H C NÔNG LÂM HU

ÁN H P TÁC VI T NAM – HÀ LAN

BÀI GI NG

HOÁ H U C

Ng

i biên so n: Phan Th Di u Huy n

Hu , 08/2009




CH

NG I. M T S

N I DUNG C

B N C A LÝ THUY T

HÓA H U C

1.1. Ph n ng h u c
1.1.1. Phân lo i h p ch t h u c
1.1.1.1. Phân lo i theo nhóm ch c
H p ch t c b n c a Hoá h u c là hydrocacbon. Các ch t khác đ c xem là
d n xu t c a hydrocacbon, các d n xu t n y đ c hình thành b ng cách thay th
m t hay nhi u nguyên t H trong hydrocacbon b ng các nhóm ch c khác, ch ng
h n: -OH, -CO-, -COOH, -NH2 ....
Khi phân t có m t nhóm ch c ta có h p ch t đ n ch c, có nhi u nhóm
ch c đ ng nh t ta có h p ch t đa ch c, có nhi u nhóm ch c khác nhau ta có h p
ch t t p ch c.
1.1.1.2. Phân loai theo m ch C
Mach C có th h , vòng, m ch th ng, phân nhánh, m ch no, không no ...
V c b n ng i ta phân thành 2 lo i chính: m ch h và m ch vòng, trong
m i lo i l i có nh ng d ng khác nhau.
- M ch h
+ H p ch t no: ch ch a liên k t ฀ (liên k t đ n)
+ H p ch t không no: ch a liên k t b i (đôi, ba)
- M ch vòng
+

ng vòng: các nguyên t t o vòng đ u là C

+ D vòng: nguyên t t o vòng ngoài C còn các nguyên t khác
Các d t th

ng g p: O, S, N ...

1.1.2. Phân lo i ph n ng h u c
1.1.2.1. Ph n ng th (S: Substitution)
Ph n ng thay th nhóm th này b ng nhóm th khác

Ví d :
CH4

as

+

Cl2

+

CH3 Cl

Cl2
+

NaOH

CH3 Cl
b t Fe

+ HCl

(S R: th g c t do)

Cl + HCl (SE: th electronphin)
CH3OH

T ng quát:
1

+ NaCl (SN: th nucleophin)


R-X + Y

R- Y + X

( X: nhóm b th , Y: nhóm th )
1.1.2.2. Ph n ng c ng (A: Addition)
Ph n ng k t h p m t hay nhi u nhóm th vào phân t ch a no.
Ph n ng th

ng x y ra trong các h p ch t có n i đôi, n i ba.

Ví d :
CH3 - CH = CH2 + HCl

CH3 - CHCl - CH3

CH3 - CH = O

CH3 - CH(CN) - OH (AN)

+

HCN

(AE)

peroxit

CH3 - CH = CH2 + HBr
1.1.2.3. Ph n ng tách

CH3 - CH2 - CH2Br

(AR)

(E: Elimination)

Ph n ng lo i m t hay nhi u nhóm nguyên t

ra kh i phân t

Ví d :
H2 SO4

CH3 - CH2OH

CH2 = CH2 + H2O

1800 C

CH3 - CHCl - CH3

ki m/r

u

CH3 - CH = CH2 + HCl

1.2. B n ch t liên k t trong Hoá h u c
Có nhi u lo i liên k t nh ng trong Hoá h u c liên k t quan tr ng nh t là
liên k t c ng hoá tr .
Theo quan đi m hi n đ i liên k t c ng hoá tr đ c hình thành do s xen ph
các orbital nguyên t (AO), orbital nh n đ c g i là orbital phân t (MO). Tu vào
s xen ph ng i ta phân bi t 2 lo i liên k t sau:
1.2.1. Liên k t ฀ (xen ph tr c)
Liên k t này đ c hình thành do s xen ph c c đ i c a các c p orbital: s-s, s-p,
p-p.Tr c đ i x ng trùng v i đ ng th ng n i li n v i 2 h t nhân nguyên t .
Mô t :

s - s
Các orbital p

s - p

p - p

d ng lai hoá có hình qu t đôi không cân đ i.

c đi m:
- Liên k t ฀ t ng đ i b n, do v y các ch t đ
đi u ki n th ng khá tr v m t hoá h c.
2


c c u t o b i ch liên k t n y

- Các nhóm th n i v i nhau b ng liên k t ฀ có th quay quanh tr c liên k t.
1.2.2. Liên k t ฀ (xen ph bên)
Liên k t n y đ c hình thành do s xen ph t ng ph n c a các c p orbital: pp, p-d, d-d. Tr c đ i x ng có th song song ho c c t nhau.
Mô t :

Các orbital p

d ng ch a lai hoá có hình qu t đôi cân đ i.

c đi m:
- Liên k t ฀ kém b n
- Các nhóm th n i nhau b ng liên k t ฀ không th quay t do đ

c

1.3. C u trúc phân t h p ch t h u c
Thuy t c u t o hoá h c c a ButLeRop ra đ i đã gi i quy t đ
v n đ trong đó n i b c nh t là hi n t ng đ ng phân.

c r t nhi u

Có 2 lo i đ ng phân:
1.3.1.

ng phân c u t o (m t ph ng)
-

ng phân m ch C

-

ng phân nhóm ch c

-

ng phân v trí nhóm ch c

-

ng phân liên k t

u nh

c đi m c a đ ng phân c u t o

u đi m: ph n ánh đ
ch t đ c tr ng c a ch t đó.

c c u t o c a ch t t đó cho phép d đoán đ

c tính

Ví d :
C2H5-OH: có H linh đ ng
C2H6O
CH3-O-CH3: không có H linh đ ng
Nh c đi m: Ch a ph n ánh đ
đó ch a gi i thích đ c m t vài hi n t

1.3.2.

c c u t o th c s (c u trúc) c a các ch t, t
ng th c t .

ng phân không gian (l p th )
3



1.3.2.1. Thuy t t di n c a C
Van Hop và L Ben đã tìm ra c u trúc đ c bi t c a C (n m 1874), hai ông
đ a ra thuy t t di n c a C.
N i dung:
"Trong h p ch t h u c 4 hoá tr c a C h ng ra 4 đ nh c a m t hình t
di n, các góc tâm đ u b ng nhau và b ng 1090 28' ".
Mô t :

a
1090 28’

b

C
0

109 28’

d

c
Có 2 lo i đ ng phân không gian:
1.3.2.2.

ng ph n hình h c

1. nh ngh a: là lo i đ ng phân gây nên do s phân b khác nhau trong không gian
c a các nhóm th xung quanh m t b ph n c đ nh (n i đôi, vòng no)
a. Tr

ng h p n i đôi

Phân t có 1 n i đôi s có 2 đ ng phân hình h c đ c g i là cis và trans (n u
n i đôi là C=C), g i là syn và anti (n u n i đôi là C = N hay N = N).
Hai nhóm th gi ng nhau n m cùng phía đ i v i n i đôi thì g i là đ ng
phân d ng cis hay syn.
Ng

c l i n m khác phía thì g i là trans hay anti.

H

H
C

H

C

HOOC

COOH
C

COOH

HOOC

H

d ng cis

C6 H5

d ng trans

C6 H5
N

C6 H5

N

N

d ng syn

b. Tr

C

N

d ng anti

ng h p vòng no: c ng t

ng t
4



C6 H5


OH
OH
OH

d ng cis

d ng trans

OH

2. i u ki n đ có đ ng phân hình h c
- Phân t ph i có n i đôi hay vòng no.
- Hai nhóm th g n v i m i C c a n i đôi hay vòng no ph i khác nhau.
1.3.2.3.
1.

ng phân quang h c

nh ngh a:

Nh ng đ ng phân có tính ch t lý, hoá gi ng nhau ch khác nhau v kh n ng
làm quay m t ph ng phân c c c a ánh sáng phân c c g i là đ ng phân quang h c
c a nhau.
Ch t làm quay m t ph ng phân c c g i là ch t quang ho t.

m t ph ng b l ch
ch t ho t quang
as phân c c
nicol
as t nhiên

Khi cho ánh sáng phân c c đi qua ch t ho t quang m t ph ng dao đ ng c a
ánh sáng b l ch đi m t góc ฀ (฀: góc quay c c) ฀ đ c đo b ng máy phân c c k .
Ch t làm quay m t ph ng sang trái (฀ < 0) g i là ch t quay trái
Ch t làm quay m t ph ng sang ph i (฀ > 0) g i là ch t quay ph i
Khi tr n 50% đ ng phân quay trái v i 50% đ ng phân quay ph i ta thu đ
h n h p g i là bi n th racemic
2. i u ki n đ có đ ng phân quang h c

5


c

i u ki n c b n là phân t ph i có c u hình b t đ i x ng, m t trong nh ng
y u t t o nên s b t đ i c a phân t là s xu t hi n c a nguyên t C b t đ i, ký
hi u: C*.
C*: 4 hoá tr c a C liên k t v i 4 nhóm th khác nhau.
a

C*
b

d
c

Phân t có 1C* thì s có 2 c u hình gi ng nhau nh ng không th ch ng khít
lên nhau đ c mà ch đ i x ng nhau qua g ng ph ng. Hai c u hình nh v y g i là
2 đ ng phân quang h c c a nhau (1 c p đ i quang).
Khi s C* t ng thì s đ ng phân quang h c t ng nhanh
S đ ng phân quang h c đ

c tính:

N = 2n
Trong đó:

n: s C*
N: s đ ng phân quang h c

i v i tr ng h p phân t có 1C* thì vi c bi u di n c u hình d i d ng t
di n d dàng nh ng phân t có t 2C* tr lên thì vi c bi u di n khó kh n. Do v y
đ đ n gi n khi bi u di n ng i ta dùng công th c chi u Fischer.
Công th c Fischer là hình chi u c a công th c t di n lên m t ph ng tho

mãn các quy c:
-

ng th ng đ ng ng v i 2 liên k t h

-

ng n m ngang ng v i 2 liên k t

ng xa theo h
g n theo h

ng nhìn

ng nhìn.

L u ý:
Nhóm có b c oxi hóa c a C cao đ c đ t n m trên, nhóm có b c oxi hóa
th ph n đ c đ t n m d i đ ng th ng đ ng.
B c oxi hoá c a C: - COOH > - CHO (-CO-) > - CH2OH > - R
a

a
b

d

c

C

d
c

b
6



C

c

a

a

a
C

c

c

b

c

b

b

b

a

3. Các ví d c th
Ví d 1:
Xét phân t axit lactic CH3 - C*HOH - COOH
Phân t có 1C*  có 2 đ ng phân quang h c (1c p đ i quang)
COOH
H

COOH
OH

HO

H

CH3

CH3

Ví d 2:
Xét phân t C6H5 - C*H(NH2)-C*H(NH2)-COOH
axit 2,3-diamino - 3phenyl propanoic
Phân t có 2C*  có 4 đ ng phân quang h c (2 c p đ i quang)
COOH
H
H

H

COOH

NH2
NH2

H2N
H2N

C6H5

COOH
H

COOH

H

H

NH2

H2N

C6H5

H

H2N

H

C6H5

NH2
C6H5

4. Danh pháp D,L
s p x p các ch t ho t quang theo d ng D hay L ch n c u hình glyxeraldehyt
làm chu n.
CHO
H

CHO
OH

HO

CH2 OH

CH2OH

D (+) glyxeral

L(-) glyxeral

(+): ch ch t đó làm quay m t ph ng sang ph i
7

H


(-): ch ch t đó làm quay m t ph ng sang trái
- N u phân t ch có 1C*
Ch ng h n:
H p ch t R - C*HX - R' v i X (halogen, - OH, - NH 2 ...)
Tu v trí X

bên ph i hay bên trái C* mà ta có c u hình D hay L.
R

R

H

X

X

H

R'

R'

d ng D

d ng L

- N u phân t có nhi u C* ta ch n c u hình C* xa nhóm ch c nh t.
CHO
H
HO
H
H

CHO

OH
H
OH
OH
CH2 OH

HO
H
HO
HO

D (+) glucose

H
OH
H
H
CH2 OH

L (-) glucose

1.4. Hi u ng hoá h c
Các nhóm th trong phân t có nh h ng qua l i l n nhau có th tr c ti p ho c
gián ti p. S nh h ng qua l i đó d n đ n làm thay đ i s phân c c c a các liên
k t trong phân t . nh h ng nh v y c a các nhóm th g i là hi u ng hoá h c.
Các lo i hi u ng th

ng g p.

1.4.1. Hi u ng c m ng (I)
1.4.1.1. Khái ni m
Xét phân t :

3

CH3 - 2CH2 - 1CH2  Cl

Liên k t 1C  Cl phân c c (do Cl có đ âm đi n l n h n C) làm cho các liên
k t 2C  1C 3C2 C c ng phân c c theo tuy m c đ y u d n. Ta nói Cl đã gây hi u
ng c m ng.
Hi u ng c m ng bi u di n b ng m i tên th ng 
nh ngh a: Hi u ng c m ng sinh ra do s d ch chuy n m t đ e ฀ gây
nên do s chênh l ch đ âm đi n.
1.4.1.2. Quy lu t
- H không hút, không đ y e (I = 0)
- Nhóm th hút e m nh h n H gây hi u ng c m âm (-I).
8

âm đi n càng l n, nhóm càng ch a no gây hi u ng - I càng m nh.
- F > - Cl > - Br > - I
-I

- F > - OH > - NH2
- C  CH > - CH = CH2

M t s nhóm th khác gây hi u ng – I: - OR, - CN, - NO2, SO3 H ......
- Nhóm th đ y e m nh h n H gây hi u ng c m d

ng (+I).

Các nhóm gây +I là g c ankyl, g c càng ph c t p gây hi u ng càng m nh.
CH3)3C - > (CH3)2CH-CH2 - > (CH3)2CH - > C 2H5 - > CH3 1.4.1.3.

c đi m - Ý ngh a

- Hi u ng ± I ch truy n theo m ch ฀ và gi m nhanh c
kéo dài.
฀

C - ฀C - C Cl

ng đ khi m ch

฀1(+) > ฀2(+) > ฀3(+)

- Hi u ng ± I giúp ta gi i thích tính axit, baz và kh n ng ph n ng c a
các ch t.
Các nhóm th gây +I làm gi m tính axit, t ng tính baz và ng

nhóm th gây -I làm t ng tính axit, gi m tính baz .

c l i các

Ch ng h n:
Tính axit:

CH2Cl - COOH > CH3 - COOH
-I

Tính baz :

CH3 - NH2

+I
> O2 N - CH2 - NH2

+I

-I

1.4.2. Hi u ng liên h p (C)
1.4.2.1. Khái ni m
*

H liên h p
- H liên h p ฀ - ฀: h ch a liên k t đôi xen k liên k t đ n.

- H liên h p p - ฀: h ch a nguyên t còn c p e ch a chia liên k t v i C
mang n i đôi.

CH2 = CH - CH = CH2
฀฀

฀฀
OH

Cl - CH = CH2
p- ฀

p- ฀

Xét phân t có h liên h p:
9



5

CH2 = 4CH - 3CH = 2 CH - 1CH = O

Liên k t C = O phân c c v phía O, 1C = O phân c c d n đ n liên k t 3 C =
2
C c ng b phân c c v 2 C, liên k t 5C = 4C t ng t .
CH2 = CH - CH = CH - CH = O
Ta nói nhóm - CHO gây hi u ng liên h p.
Hi u ng liên h p đ c bi u di n b ng m i tên cong đi t liên k t đôi đ n
liên k t đ n ho c t đôi đi n t ch a chia đ n liên k t đ n theo h .
nh ngh a: Hi u ng d ch chuy n e ฀ trong h liên h p gây ra do s chênh
l ch đ âm đi n g i là hi u ng liên h p.
Nhóm hút e gây hi u ng liên h p âm (-C)

- NO2, - CHO, - COOH, - CN ...(các nhóm không no)
Nhóm đ y e gây hi u ng c m d

ng (+C)

- OH, - OR, - NH2, halogen ... (các nhóm có đôi e ch a chia)
L u ý: M t s
phenyl ...

nhóm có hi u

đ nh nh

ng C v i d u không c

O
NH 2

N
O

+C

-C

-C

+C

1.4.2.2. Quy lu t

-

âm đi n nguyên t càng l n  - C càng l n.
- C:

- CO - > - C = N - > - C = C -

- Trong 1 phân nhóm +C gi m t trên xu ng
- Trong 1 chu k +C gi m t trái sang ph i
- F > - Cl > - Br > - I
+C
- NH2 > - OH > - F
1.4.2.3.

c đi m

- Hi u ng C ch lan truy n theo h liên h p ph ng.
- Ít thay đ i khi m ch kéo dài
Chú ý:
1. Hi u ng do nhóm th gây ra còn tu thu c vào nhóm mà nó n i.
10


vinyl,


O2N - CH2 - CH2 - COOH

(NO2: - I)

O2N

(NO2: -I, -C)

COOH

CH2 = CH - O - CH3

(CH2 = CH - : -C)

CH2 = CH - C  N

(CH2 = CH - : +C)

2. Trong phân t th

ng g p các nhóm th có c 2 lo i hi u ng I, C.

+ Khi I và C cùng d u  t ng c

ng tác d ng

Ch ng h n: - NO2 , - SO3H .....
Ch ng h n:
O
-N

(-I, -C): hút e m nh
O

+ Khi I và C ng

c d u  gi m tác d ng c a nhau  hi u ng t ng quát.

- NH2, - OH, - OR có + C > - I  hi u ng t ng quát là đ y e.
c bi t các nguyên t halogen có – I > + C do v y hi u ng t ng quát là hút e.
Tóm l i hai lo i hi u ng trên đ u đ
ch t và kh n ng ph n ng c a chúng.

c dùng đ gi i thích tính ch t c a các

11



CH

NG II. HYDROCACBON

Hydrocacbon là h p ch t h u c mà thành ph n phân t ch g m 2 nguyên t là C và H.
Tu vào kh n ng liên k t và tính ch t c a chúng ng

i ta chia làm 3 lo i:

Hydrocacbon

Hydrocacbon ch a no

Hydrocacbon no

ankan

xycloankan

ankan ankadien

Hydrocacbon th m

ankyn

aren

2.1. Hydrocacbon no
2.1.1. Ankan
2.1.1.1. Khái ni m - Danh pháp
1. Khái ni m: Ankan là lo i hydrocacbon m ch h trong phân t ch g m các liên k t .
Công th c t ng quát: Cn H2n + 2
2. Danh pháp
B n ch t đ u có tên g i ng u nhiên tu theo ý mu n c a ng
CH4 : metan

C3 H8 : propan

C2 H6 : etan

C4 H10 : butan

i tìm ra chúng.

T C5 H12 tr đi tên g i có quy lu t:

Tên các ch s Hylap + an
C5 H12 : pentan

C8 H18 : octan

C6 H14 : hexan

C9 H20 : nonan

C7 H16 : heptan

C10 H22 : decan

ó là tên g i các ch t trong tr ng h p m ch C th ng, khi m ch C phân nhánh t c xu t
hi n đ ng phân tên g i c a chúng ph c t p h n.
th ng nh t ng i ta đ a ra danh pháp
chung g i là danh pháp IUPAC.
g i tên theo danh pháp này ng i ta th c hi n các b c
sau:
- Ch n m ch C dài nh t làm m ch chính
- ánh s m ch chính: theo quy t c t ng s nhánh bé nh t
- G i tên: V trí nhánh + s nhánh + tên nhánh + tên m ch chính
Chú ý: Khi g i tên các nhánh g i theo th t alphabet (n u có nhi u nhóm th khác nhau)
M t s nhánh th

ng g p:

- CH3 : metyl, - C2 H5 : etyl, - CH2 - CH2 - CH3 : n-propyl, - CH(CH3 )2 : isopropyl
11

CH3 - CH(CH3 ) - CH(CH3 ) - CH2 - CH3

2,3-dimetyl pentan

CH3 - CH(CH3 ) - CH - CH2 - CH3

3-etyl-2-metyl pentan

CH3 -CH2
2.1.1.2. Lý tính
B n ch t đ u th khí do l c n i các phân t y u, các ch t sau th l ng và th r n, t0 s
và t0 nc t ng theo ch s C do l c liên k t phân t m nh.
T t c chúng đ u là nh ng ch t không màu, không mùi, ít tan trong n c, d tan trong
các dung môi không phân c c ho c kém phân c c.
2.1.1.3. i u ch
1. Hydro hoá anken: Cho anken tác d ng v i H2 có Ni xúc tác
Cn H2n +

H2

Cn H2n+2

2. i t mu i axit h u c : Cho mu i tác d ng v i NaOH co m t CaO
RCOONa + NaOH
3. Ph

RH

+

Na2 CO3

ng pháp ghép m ch (Wurts - Fittig)
Cho d n xu t monohalogen tác d ng v i Na trong môi tr
2R - X
Ph

+

ng pháp này th

2 Na

ng ete khan.

R - R + 2NaX

ng dùng đi u ch các ankan có tính ch t đ i x ng.

2.1.1.4. Hoá tính
Do phân t b n nên đi u ki n th ng ankan khá tr v m t hoá h c. Khi có đi u ki n:
(t0 cao, b c x , as ... ) ankan c ng tham gia ph n ng và ph n ng đ c tr ng là ph n ng th .
1. Ph n ng th
Các H c a ankan đ

c th d n b i các tác nhân th .

Tác nhân th : halogen (X2 ), HNO3 l, H2 SO4 l ...

Tên ph n ng: halogen hoá, nitro hoá, sunfo hoá ...
a. Ph n ng halogen
R- H

+

X2

R- X

+

HX

Kh n ng ph n ng:
gi m d n

F2

I2

Tác nhân halogen hoá th

ng g p: Cl2 , Br2 , xúc tác: ánh sáng, nhi t đ ....

Xét ph n ng c th : CH4 ph n ng v i Cl2
CH3 Cl: metyl clorua
CH4

+

Cl2

as
- HCl

CH2 Cl2 : metylen clorua
CHCl3 : clorofoc
CCl4 : cacbontetraclorua

12



C ch ph n ng: x y ra theo c ch g c t do (SR) g m 3 giai đo n:
Giai đo n 1: giai đo n kh i đ u
as

Cl2

•

2Cl

Giai đo n 2: giai đo n phát tri n m ch

•

•

CH4 + Cl

CH3 + HCl

•

•

CH3 + Cl2

CH3 Cl + Cl

CH3 Cl + Cl

CH2 Cl + HCl

•

•

•

•

CH2 Cl + Cl2

CH2 Cl2 + Cl

Ph n ng c ti p t c x y ra cho đ n khi t o thành s n ph m cu i cùng (ph n ng dây chuy n)
Giai đo n 3: giai đo n t t m ch

X y ra khi các g c t do k t h p v i nhau t o phân t b n

•

•

Cl + Cl

Cl2

CH3 + Cl

CH3 Cl

•

•

Quy t t th : Ph n ng x y ra u tiên th H
as

CH3 -CH-CH2-CH3 + Br2

nguyên t C b c cao.

CH3 -CBr - CH2 - CH3 + HBr

CH3
b. Ph n ng nitro hoá:t

CH3
ng t ph n ng halogen hoá v c ch c ng nh quy t c th .
H2 SO4

R - H + HO - NO2

R - NO2

+ H2 O

t0

2. Ph n ng hu : t0 cao không có O2KK các ankan b phân hu b gãy m ch C t o thành
nh ng hydrocacbon có m ch ng n h n. Quá trình này g i là quá trình cracking.
CnH2n+2

Cx H2x+2

+ Cy H2y

( x, y < n )
Quá trình cracking đ

c s d ng nhi u trong k ngh ch bi n d u m .

3. Ph n ng oxi hoá
- Oxi hoá hoàn toàn: s n ph m là CO2 , H2 O
- Oxi hoá không hoàn toàn: tu đi u ki n cho s n ph m khác nhau.
+

i v i CH4

200at, 3000 C,

H - CHO

+

H2 O

CO2

+

H2

C

+

H2 O

0

CH4 + O2KK

500 C, Ni
thi u kkh í

13

+

i v i các ankan khác: oxi hoá kèm theo s b gãy m ch C.
[o]
R - COOH + R’ - COOH

R-CH2 -CH2 -R'

Ch t tiêu bi u: CH4
CH4 : là ch t khí có nhi u trong t nhiên: h m m , đ m ao do s phân h y xenlulo d
tác d ng c a vi khu n y m khí.
v.k.y.k
(C6 H10O5 )n + nH2 O
3nCH4
3nCO2

i

CH4 đ c dùng làm nguyên li u t ng h p các ch t h u c : CH3 OH, HCHO, C2 H2 và
các d n xu t halogen.
2.1.2. Xycloankan
2.1.2.1. Khái ni m - Danh pháp
Xycloankan là lo i hydrocacbon m ch vòng, no.
Công th c t ng quát: Cn H2n (n  3)
Xycloankan đ

c g i tên nh ankan ch th m ti p đ u ng là xyclo (vòng)

xyclopropan

xyclohexan

Xycloankan ngoài các lo i đ ng phân thông th ng còn có đ ng phân hình h c (đ ng
phân cis-trans) và đ ng phân quang h c, trong đó đ ng phân hình h c ph bi n nh t.
2.1.2.2.

b n và c u t o l p th các vòng.

N m 1885 Baeyer đ a ra gi thuy t s c c ng vòng đ gi i thích đ b n vòng. Theo ông
góc liên k t C no bình th ng là 1090 28' còn góc liên k t gi a các C trong vòng tu thu c s
c nh vòng (3 c nh: 600 , 4 c nh: 900 , 6 c nh: 1200 ...) S sai khác gi a các vòng này v i 1090 28'
gây nên s c c ng vòng, sai khác càng l n thì s c c ng càng l n và vòng càng kém b n.
Vòng 3,4 c nh: kém b n
Vòng 5,6 c nh: b n h n
C u t o l p th các vòng.
- Vòng 3 c nh: c u t o ph ng

- Vòng 5 c nh: d ng n a gh

- Vòng 4 c nh: c u t o gãy g p

- Vòng 6 c nh: d ng gh , d ng thuy n

Th

ng g p nh t là vòng 6 c nh, d ng b n c a vòng 6 c nh là d ng gh .

d ng gh (99,9%)
14



2.1.2.3. Hoá tính
Vòng 3, 4 c nh kém b n nên tính ch t gi ng anken ph n ng đ c tr ng là ph n ng
c ng.
+H2
Ni, t

CH3 - CH2 - CH3
0

+Br2

CH2 Br - CH2 - CH2 Br

Vòng 6 c nh b n nên tính ch t gi ng ankan ph n ng đ c tr ng là ph n ng th .
xúc tác
+

Cl

Cl2

+

HCl

2.2. Hydrocacbon ch a no
2.2.1. Anken
2.2.1.1. Khái ni m - Danh pháp
- Anken là lo i hydrocacbon ch a no trong phân t có ch a 1 liên k t đôi (1 liên k t 
vaì1 liên k t )
Công th c t ng quát: Cn H2n (n  2)
- Danh pháp: đ i đuôi an thành en kèm theo v trí n i đôi
CH2 = CH2 : eten (etylen)
CH3 - CH = CH - CH3 : 2-butten
CH3 - C(CH3 ) = CH - CH3 : 2-metyl-2-buten
Các g c th

ng g p:

CH2 = CH -

: etenyl (vinyl)

CH3 - CH = CH -: propenyl-1
CH2 = CH - CH2 - : propenyl-2 (allyl)
2.2.1.2. i u ch
1.

i t d n xu t monohalogen
Cho d n xu t đi qua môi tr

ng ki m/r

u
K/R

R - CH2 - CHX - R'

R - CH = CH - R'

-HX

Ph n ng tuân theo quy t c Zay Xep (tách H C b c cao)
2.

i t d n xu t dihalogen
Cho d n xu t tác d ng v i b t Zn có m t xúc tác CH3 COOH
R - CHX - CHX - R'

+

x/t

Zn
15



R - CH = CH - R'

+ ZnX2


3.

i t ancol
un h n h p ancol v i H2 SO4 đ

t0  1700C
H+, 1800 C

R - CH2 - CHOH - R'
2.2.1.3. Hoá tính
C

R - CH = CH - R'

+

H2 O


C


Liên k t  kém b n nên d b b gãy.
Do v y ph n ng đ c tr ng c a anken là ph n ng c ng.
1. Ph n ng c ng
Ph n ng
C=C

X+ - Y-

+

CX - CY

C ch : c ng elctronphin (AE)
Ph n ng x y ra qua 2 giai đo n

C=C

ch m

X+

+

C - C+
X

C - C+

nhanh

Y-

+

C-C

X

X Y

Tác nhân: X2 (halogen), HX, H2 O ...
Minh ho b ng m t s ph n ng:

CH2 = CH2

+

Br2

CCl4

CH2 Br - CH2 Br

nâu đ

không màu

CH3 - CH = CH2 + HCl

CH3 - CHCl - CH3

CH3 - CH(CH3 ) - CH = CH2 + H2 O

CH3 - CHOH - CH(CH3 ) - CH3

(Qui t c Maccopnhicop)
+HBr

CH3 - CH = CH2

CH3 - CHBr - CH3

(1)

AE

CH3 - CH2 - CH2 Br

(2)

AR

+HBr

peroxit

(1) : ph n ng tuân theo qui t c Maccopnhicop
(2) : ph n ng ng

c v i qui t c Maccopnhicop
16




2. Ph n ng oxi hoá
Tu đi u ki n và tác nhân mà cho s n ph m khác nhau
a. Tác nhân oxi hoá y u: s n ph m là -diol
R - CH = CH - R' + KMnO4 + H2 O

R - CH - CH - R ' + MnO2 + KOH
OH OH
-diol

Ph n ng này ch ng minh anken làm m t màu thu c tím loãng.
b. Tác nhân oxi hoá m nh: tu m c đ mà t o thành h p ch t cacbonyl hay axit cacboxylic.
*

V i O3 (ph n ng ozon phân):
S n ph m là h p ch t cacbonyl
R'

H2 O

R - CH = C

+ O3

R - CHO + R' - CO - R'' + H2 O2
+

H

R''

M c đích ph n ng này dùng đ xác đ nh v trí liên k t đôi trong h p ch t đ u.
*

V i KMnO4 đđ: s n ph m có th là axit ho c xeton tu c u t o ch t đ u.
R'

R - CH = C

t0

+ KMnO4đđ

R - COOK + R' -CO - R'' + MnO2 + H2 O + KOH

R''
3. Ph n ng trùng h p

t0 , p, x/t

(- CHR – CHR’ -)n

nR - CH = CH - R'
Ph n ng này đ

c dùng đ đi u ch ch t d o, cao su, nh a ...

Ch t ti u bi u: C2 H4
C2 H4 là ch t khí không màu, không mùi, không v , ít tan trong n c, có tác d ng kích
thích s ho t đ ng c a enzym làm qu mau chín.
C2 H4 còn đ c dùng đ đi u ch r u etylic, đây là h p ch t r t quan tr ng trong công
nghi p và c trong đ i s ng.
2.2.2. Ankadien
2.2.2.1. Khái ni m - Danh pháp
Ankadien là lo i hydrocacbon ch a no có ch a 2 liên k t đôi trong phân t .
Có 3 lo i:

- Hai n i đôi li n nhau:

CH2 = C = CH2

- Hai n i đôi cách xa nhau: CH2 = CH - CH2 - CH = CH2

propadien
1,4 - pentadien

- Hai n i đôi xen k nhau (ankadien liên h p): đây là lo i có ý ngh a nh t ch ng h n:
CH2 = CH - CH = CH2

1,3 - butadien

CH2 = C(CH3 ) – CH = CH2

2- metyl – 1,3 - butadien

17



2.2.2.2.Hoá tính
Các ankadien liên h p có tính ch t t ng t anken tuy nhiên do có đ n hai n i đôi nên
ho t tính m nh h n đ ng th i do xu t hi n hi u ng liên h p nên nh h ng nhi u đ n tính
ch t c a nó c ng nh các d n xu t c a nó.
Ph n ng đ c tr ng c ng là ph n ng c ng.
1. Ph n ng c ng: cho 2 ph m v t c ng tu đi u ki n, đi u ki n quy t đ nh nh t là nhi t đ .
- Nhi t đ th p: cho ph m v t c ng 1-2
- Nhi t đ cao: cho ph m v t c ng 1-4

t0 , th p

+Br2

CH2 = CH - CH = CH2

CH2 Br - CHBr - CH = CH2

t0 , cao

CHBr - CH = CH - CH2 Br
2. Ph n ng trùng h p

t0 , p, x/t

n CH2 = CH - CH = CH2

(- CH2 - CH = CH - CH2 -)n
cao su Buna

2.2.2.3. H p ch t có nhi u n i đôi
1. Tecpen: là lo i hydrocacbon t nhiên có công th c t ng quát là: (C5 H8 )n v i n  2, tecpen có
nhi u tinh d u th c v t.
Ch ng h n tinh d u myxen cây nguy t qu .
CH3 - C = CH - CH2 - CH2 - C = CH2
CH3

CH = CH2

D n xu t c a tecpen g i là tecpenoit c ng có trong tinh d u th c v t (cánh hoa h ng,

hoa b i, v cam chanh, lá s ...)
CH3 - C = CH - CH2 - CH2 - C = CH - CH2OH
CH3

(tinh d u hoa h ng)

CH3

2. Caroten:
Caroten là nh ng s c t t nhiên th ng có màu vàng, da cam, đ xu t hi n các lo i
qu nh : cà chua, cà r t, g c ... phân t ch a m t lo t các liên k t đôi xen k liên k t đ n t c
có ch a nhóm -C = C - (nhóm mang màu)
Có 3 lo i caroten: , ,  caroten
C u t o  caroten:
CH3

CH3

CH3
CH

CH3
vòng  ionon

CH C

CH

CH ..... CH =C
CH3

CH3

(m ch th ng ch a 18C)
18


CH

CH
CH3

CH3


 caroten khi b thu phân cho 2 phân t vitamin A

C H3

C H3

H2 O

CH

 caroten

CH C

CH

CH

CH



C H3

carotenase

C

C H3

CH3

CH
vitamine A

CH2OH

 và  caroten khi b thu phân c ng cho vitamin A nh ng hàm l
phân t )

ng ít h n (ch 1

Vitamin A có nhi u công d ng:
- Ch a b nh quáng gà, khô m t
- T o s c t th giác giúp ng

i và đ ng v t nhìn đ

c trong bóng t i.

S đ t ng h p Rodopsin:
Rodopsin
Opsin
cis Retinal
NADH, H+

trans Retinal
NADH, H+

NAD+

NAD+
trans Retinol

enzyme

cis Retinol
Rodopsin: s c t th giác
Opsin: protein
Retinol: vitamin A

Thi u vitamin A gây b nh lý nh ng th a vitamin A c ng gây nguy hi m: b nh th n
kinh (m s ng, lo n tâm th n), khô da, n t môi, gi m b ch h u ...
2.2.3. Ankyn
2.2.3.1. Khái ni m - Danh pháp

- Ankyn là hydrocacbon ch a no trong phân t có ch a 1 liên k t ba
Công th c t ng quát: Cn H2n-2

(n  2)

- Danh pháp: đ i đuôi an thành yn kèm theo v trí n i ba
CH  CH: etyn (axetylen)
CH3 - CH2 - C  CH: 1-butyn
19



2.2.3.2. i u ch
1. T d n xu t dihalogen
Cho d n xu t đi qua môi tr

ng ki m/r

u

R - CHX - CHX - R'

R - C  C - R' + 2HX

R - CH2 - CX2 - R'
2. T d n xu t tetra halogen
Cho d n xu t tác d ng v i b t Zn có m t xúc tác CH3 COOH
xúc tác

R - CX2 - CX2 - R'

R - C  C - R' + 2ZnX2

+ 2Zn

3. Thu phân CaC2 (đi u ch C2 H2 )
CaC2

+

2H2O

Ca(OH)2

+ C2 H2

2.2.3.3. Hoá tính
C ng nh anken là m t hydrocacbon ch a no nên ph n ng đ c tr ng là ph n ng c ng.
1 liên k t : b n
- C C -

2 liên k t : kém b n

1. Ph n ng c ng
X y ra qua 2 giai đo n:

- Chuy n n i ba thành đôi
- Chuy n n i đôi thành đ n

Tu đi u ki n mà s n ph m c ng có th no hay ch a no (t c c ng t l 1: 1 hay 1: 2)

CH  CH

+ H2

Pd

CH2 = CH2

Ni
CH  CH + 2H2

CH3 - CH3
CH2 = CHCl

(1:1)

CH3 - CHCl2

(1:2)

CH  CH + HCl

c bi t khi cho ankyn tác d ng v i H2O thì ch riêng C2 H2 cho s n ph m là andehyt
còn các ankyn khác cho s n ph m là xeton.
CH  CH + H2 O

ch. v

Hg 2+

[CH2 = CH]

CH3 - CHO

OH
R - C  C - R' + H2 O

Hg

ch. v

2+

[R - C = CH - R']
OH
20



R - CO - CH2 - R'


2. Ph n ng oxi hoá
Do có đ n 2 liên k t  kém b n nên quá trình oxi hoá x y ra m nh h n b gãy c n i ba,
s n ph m thu đ c đa ph n là axit cacboxylic.
[O]

R - C  C - R'
CH3 - C  C - CH3

R - COOH

[O]

+

R' - COOH

2CH3 - COOH

c bi t các ankyn có n i ba đ u m ch (còn H linh đ ng) có th tham gia ph n ng th .
3. Ph n ng th
Các ankyn có n i ba đ u m ch g i là ankyn -1.
C2 H2 và các ankyn -1 có th th H c a n i ba b i kim lo i hay ion kim lo i.
Ch ng h n:

t0

R - C  CH

+ Na

R - C  C Na + 1/2H2

R - C  CH

+

NaNH2

R - C  CNa

R - C  CH

+

Ag(NH3 )2 OH

R - C  CAg vàng nh t + NH3 + H2 O

R - C  CH

+

Cu (NH3 )2 Cl

R - C  CCu đ

Ph n ng này đ

+

NH3

g ch

+ NH3 + H2 O

c dùng đ nh n bi t ankyn -1.

4. Ph n ng trùng h p
Xét tr

ng h p đi n hình là C2 H2

Tu đi u ki n mà x y ra các ki u trùng h p khác nhau: trùng h p vòng, trùng h p
th ng hay t o polime.
ng x y ra nh t và đây là ph

Kh n ng trùng h p vòng th
benzen.

ng pháp đ đi u ch

600 – 8000 C, C
3C2 H2

C6 H6
Ch t tiêu bi u: C2 H2

v yđ

C2 H2 là ch t khí không màu khi cháy to ng n l a màu xanh r t sáng t o nhi t l n vì
c dùng đ hàn và c t kim lo i (các lo i đèn xì).

C2 H2 đ c dùng đ đi u ch các hoá ch t c n thi t khác: andehyt, axit, m t s nh a
quan tr ng: P.V.C, P.V.A ...
Có tác d ng kích thích s sinh tr
làm qu mau chín.

ng c a cây tr ng nh t là kích thích s ra hoa, k t qu ,

2.3. Hydrocacbon th m
2.3.1. Khái ni m - Phân lo i
Hydrocacbon th m là lo i hydrocacbon có ch a vòng benzen trong phân t .
Công th c t ng quát: Cn H2n-6
D a vào c u t o ng

i ta chia làm 2 lo i chính:
21


(n  6)


- Hydrocacbon th m m t nhân (đ n vòng)
- Hydrocacbon th m nhi u nhân (đa vòng)
Trong ph n này chúng ta ch y u kh o sát lo i m t nhân, lo i này kh n ng ph n ng
m nh c ng nh ng d ng th c t nhi u h n.
T t c hydrocacbon th m đ u có vòng benzen, do v y tr
c a vòng benzen.

c h t chúng ta xét c u t o

2.3.2. C u t o benzen
Công th c phân t benzen: C6 H6
*

C u t o c a KeKuLe (c đi n):

u đi m: đ m b o hoá tr các nguyên t
Nh

c đi m:

- d C - C > d C = C, nh v y kho ng cách C - C trong benzen ph i khác nhau nh ng
th c t chúng l i b ng nhau.
- Phân t có đ n 3 liên k t đôi đáng l ph n ng đ c tr ng là ph n ng c ng nh ng th c
t ph n ng đ c tr ng l i là ph n ng th .
*

C u t o theo quan đi m hi n đ i

Theo quan đi m hi n đ i C trong benzen có lai hoá sp2 m i C còn 1 orbital p thu n tuý
ch a lai hoá, 6 orbital này xen ph l n nhau t o h th ng liên k t  b n v ng g i là h liên h p
th m b n v ng.
Do h th m b n nên ph n ng đ c tr ng c a benzen là ph n ng th . Trong h th m
m t đ e  dàn đ u trên t t c các liên k t do v y kho ng cách C - C đ u nh nhau.


C u t o benzen có th đ



c bi u di n:

hay

2.3.3. Danh pháp - V trí các nhóm th
Các đ ng đ ng c a benzen đ

g i theo benzen.

c xem là d n xu t c a benzen do v y tên g i chúng đ
22



c


CH(CH3)2

CH3

metyl benzen
(toluen)

isopropyl
benzen
(cumen)
Tr ng h p phân t có nhi u nhóm th ng i ta ti n hành đánh s th t
vòng b t đ u t đ nh nào g n v i nhóm th đ n gi n nh t.
CH3

6 đ nh c a

CH3

1

1
2

5

2

CH3

6

6

3

5

4

3

C2 H5

4

1,2 - dimetyl benzen
(o. xylen)

1,3 -dimetylbenzen
(m. xylen)

V trí (2)  (6):v trí octo (o), v trí (3)  (5: v trí meta (m),v trí (4): v trí para (p)
2.3.4.

i u ch :

Nh a than đá là ngu n nguyên li u ch y u và quan tr ng cung c p hydrocacbon th m.
Ngoài ra có th đi u ch hydrocacbon th m b ng ph ng pháp hóa h c.
Cho ben zen tác d ng v i ankylhalogenua có m t xúc tác AlCl3
AlCl3
C6 H6

+ R- X

C6 H5 - R + HX

2.3.5. Hoá tính
Do h th m b n v ng nên ph n ng đ c tr ng c a aren là ph n ng th , ph n ng c ng
và oxi hoá x y ra khó kh n h n
2.3.5.1. Ph n ng th
Ph n ng t ng quát:
Ar - H

xúc tác
+ X- Y

Ar - X + H - Y

C ch : x y ra theo c ch th electronphin (SE) ph n t t n công đ u tiên vào aren là
tác nhân electronphin. G m 2 giai đo n:
R

R
+

X

X

X

H

+

ph c 
(kém b n)

H

Y-

X

ph c 


giai đo n 1

giai đo n 2
23

+ HY