Hóa Hưu cơ

Chương II
HIĐROCACBON NO
Thế nào là hiđrocacbon no? Sự phân loại hiđrocacbon no. Cho ví dụ.
Một số khái niệm cần chú ý:
Thế nào là nguyên tử cacbon bậc một (I) , bậc hai (II) , bậc (III) , bậc (IV)? Cho ví dụ
Phân biệt gốc tự do và gốc hiđrocacbon. Cho ví dụ.
A- Ankan:

Thế nào là ankan? Cho biết công thức tổng quát của ankan ?
Ankan là hiđrocacbon no mạch hở.
Công thức chung: CnH2n+2 Với n ?1
I- Đồng phân và cấu trúc:
Thảo luận nhóm (5phút)
Ankan có thể có những đồng phân nào? Cho ví dụ.
Nghiên cứu phần (a) trong giáo trình hãy rút ra kết luận về đồng phân của ankan.
Giải thích vì sao mạch của hiđrocacbon no lại có hình gấp khúc?
Vẽ các cấu dạng bền và không bền của etan, propan, butan.
1) Đồng phân
Ba chất đầu dãy đồng đẳng của ankan không có đồng phân . Từ C4H10 trở đi có đồng phân về mạch cacbon.
Ankan có đồng phân cấu tạo và có thể có đồng phân quang học nếu trong phân tử có nguyên tử cacbon bất đối (C* ).
Số đồng phân tăng theo số nguyên tử cacbon
2) Cấu trúc
Mạch cacbon
Cấu dạng của etan





Cấu dạng của propan
Cấu dạng của butan
II- Danh pháp
Hãy gọi tên các chất và gốc hiđrocacbon sau ? Từ tên gọi các chất và gốc hiđrocacbon trên hãy rút ra những nội dung chính để gọi tên ankan theo danh pháp IUPAC?
CH4; C3H8; C5H12.....


CH3-; CH3CH2-; (CH3)2CH-; (CH3)3CCH2 -

CH3CH2(CH3)CH-; (CH3)3C-; CH3 -CH=

-CH2- ; - CH2 [CH2]3 CH2 - ; -CH2- CH2-
- CH2-CH - CH - CH2 -

Bài tạ�p II.1; II.2; II.3.( giáo trình)
Những nội dung chính gọi tên ankan theo danh pháp IUPAC.
Ankan mạch không nhánh
Ankan mạch có nhánh.
Gốc hiđrocacbon no
- Gốc đơn hóa trị ( gốc hóa trị một)
+Gốc ankyl không có nhánh.
+Gốc ankyl có nhánh.
- Gốc hiđrocacbon no đa hóa trị.
+ Hai hóa trị tự do ở một nguyên tử cacbon.
+ Hai hóa trị tự do phân bố ở hai đầu mạch.
+ Các gốc chứa 3,4 hóa trị tự do riêng rẽ.
III- Tính chất vật lý:
(Sv đọc sách, tự tìm hiểu và tóm tắt tính chất vật lý của ankan)
Trạng thái tồn tại của các ankan ở nhiệt độ thường.
Nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy.
Khối lượng riêng của ankan.
Tính tan của ankan
Bài tập:
1/ Tại sao ankan có từ C1 - C4 là chất khí ở nhịêt độ thường từ C5 - C15 là chất lỏng, từ C16 trở lên là chất rắn?
2/ Tại sao nhiệt độ sôi tăng dần khi tăng mạch cacbon, ankan nhánh có nhiệt độ sôi thấp hơn ankan không nhánh ?
Bài II.4.( giáo trình)
IV- Tính chất hoá học:
SV thảo luận (5phút)
Dựa vào đặc điểm cấu tạo của ankan hãy dự đoán tính chất hoá học có thể có, khả năng phản ứng,cơ chế phản ứng của ankan.

Nhận xét chung:
- Trong ankan gồm liên kết ? C- C, C- H và hầu như không phân cực.
- Các nguyên tử C trong ankan ở trạng thái sp3 đều đã bão hòa
Vì vậy:
+ Phản ứng khó xảy ra và chỉ xảy ra khi đun nóng, chiếu sáng, chất khơi mào và xúc tác.
+ Phản ứng phân cắt theo kiểu đồng li, xảy ra theo cơ chế thế gốc (SR).
+ Cắt liên kết C- H cho các phản ứng thế và phản ứng tách.
+ Cắt liên kết C-C cho phản ứng oxi hóa, và phản ứng Crackinh.
IV.1- Phản ứng thế
Hãy cho biết các yếu tố cần thiết để phản ứng thế nguyên tử hiđro của ankan xảy ra? Viết phản ứng tổng quát của các phản ứng thế đặc trưng của ankan?
1) Phản ứng halogen hóa
Viết cơ chế tổng quát của phản ứng halogen hóa.
Dựa vào cơ chế tổng quát hãy viết cơ chế phản ứng clo hóa etan.
Khả năng phản ứng tương đối và hướng phản ứng của ankan.
( Nghiên cứu giáo trình, thảo luận ) (5 phut�)
Trả lời câu hỏi dưới đây:
- Hướng của phản ứng (ai%) phụ thuộc các yếu tố nào?
- Tại sao khả năng phản ứng tương đối (ri) của nguyên tử H liên kết với cacbon được sắp xếp theo thứ tự sau: CIII-H> CII-H> CI-H>
-Viết công thức biểu diễn mối liên hệ giữa% (ai%) sản phẩm thế với ni và ri .
Bài toán:
- Viết phương trình clo hóa izopentan. Cho biết các sản phẩm một lần thế được tạo thành. Viết cơ chế của từng phản ứng.
- Cho biết sản phẩm nào dễ hình thành hơn và giải thích?
- Biết tỉ lệ % của các sản phẩm trên là: a1(%)=45%; a2(%)=33%; a3(%)=22%. Tính khả năng phản ứng tương đối của các nguyên tử hiđro ở các nguyên tử cacbon bậc một, hai, ba trong các phản ứng trên?
Khả năng phản ứng của các halogen khác nhau
Quan sát hình II.6 và bảng II.3 trong giáo trình anh ( chị) hãy:
- giải thích tại sao mức độ hoạt động của các halogen được sắp xếp theo thứ tự
F2 >>Cl2 >Br2 .> I2
- khi lấy ví dụ halogen hóa ankan ta cần lưu ý vấn đề gì?
Tìm hiểu:
Tại sao trong phản ứng clo hóa lại ưu tiên phân cắt liên kết C -H ( có năng lượng khỏang 95- 100kcal/mol) mà không làm đứt liên kết C- C (có năng lượng chỉ vào khỏang 80 kcal/mol?
Biết:Elk Cl- Cl=58kcal/mol; Elk C-Cl=79kcal/mol; Elk H-Cl=103kcal/mol
2) Phản ứng nitro hóa
t0
R -H + HNO3 R - NO2 + H2O
Tướng hơi
Tại sao khi nitro hóa propan ta lại thu được đồng thời các sản phẩm: CH3CH2CH2- NO2; (CH3)2CH- NO2; CH3CH2- NO2; CH3- NO2.
3)Phản ứng sunfoclo hóa
R -H + SO2 + Cl2 as R - SO2Cl +HCl
IV.2- Phản ứng tách
1) Phản ứng đề hiđro hóa( phản ứng tách hiđro)
Với ankan mạch ngắn tách hiđro tạo anken
VD:
Với ankan mạch có 5-7 cacbon có thể xảy ra theo hướng khép vòng.
VD:
Tại sao phản ứng tách hiđro với ankan mạch có 5-7 cacbon có thể xảy ra theo hướng khép vòng còn với ankan mạch ngắn lại không có sự khép vòng xảy ra?


2) Phản ứng crackinh
- Thế nào là phản ứng crackinh? Cho ví dụ.
- Cho biết sự phân loại phản ứng crackinh?
- Ứng dụng của các phản ứng này.
IV.3- Các phản ứng oxi hóa.
1) Phản ứng oxi hóa hòan tòan ( Phản ứng đốt cháy)
Phương trình tổng quát
2) Oxi hóa không hoàn tòan
Phương trình tổng quát
V- Điều chế
V.1. Đi từ nguồn thiên nhiên
V.1.Đi từ hidrocacbon không no

RCH = CHR/ + H2 RCH2- CH2R/


RC ? CR/ + 2H2 RCH2- CH2R/
Ni hoặc Pt
t0,p
Ni hoặc Pt
t0,p
Ni hoặc Pt
V.3. Đi từ dẫn xuất halogen
Giữ nguyên mạch cacbon(PP. Grinha).



Tăng mạch cacbon ( PP. Vuyêc)



V.4. Đi từ muối kiềm của axit cacboxylic
Phương pháp điện phân Konbơ

2RCOONa + H2O R -R + 2CO2

+ 2NaOH + H2

Phương pháp nhiệt phân
RCOONa (khan)+ NaOH(r) RH + Na2CO3
ở catot
ở anot
CaO
t0
VI. Ứng dụng
Sinh viên tự tóm tắt và tìm kiếm kiến thức bổ sung trên mạng internet và phương tiện thông tin đại chúng.
VII- Giới thiệu riêng về metan
1- Một số tính chất đặc trưng của ankan:
Hãy trình bày tính chất hoá học của metan
a)Metan có đầy đủ tính chất của ankan.


b) Nhiệt phân metan:



CH4
Cu,200atm;t0
Ni; t0
Đốt thiếu kk
HCH=O +H2O
CO + 2H2
C + 2H2O
+ O2
2) Điều chế CH4 trong phòng thí nghiệm
Al4C3 + 12H2O 3CH4 + 4Al(OH)3



B- Xicloankan :
1- Thế nào là xicloankan? Công thức chung của xicloankan? Cách phân loại xicloankan?
2- Xicloankan có những tính chất nào?
II- Phân loại, danh pháp và đồng phân
a) Phân loại
Xicloankan được chia làm mấy loại? Cho ví dụ
b) Danh pháp
Gọi tên các chất sau đây:
Từ các ví dụ trên hãy trình bày cách gọi tên của xicloankan
c) Đồng phân
Hãy cho biết các loại đồng phân có thể có của xicloankan? Cho ví dụ
Đồng phân cấu tạo:
Đồng phân hình học:
Đồng phân quang học:
Từ công thức phân tử C5H10 hãy viết các loại đồng phân mạch vòng có thể có của nó.
I- Cấu trúc:
Hiđrocacbon no đơn vòng
Hiđrocacbon no đa vòng thì cứ thêm một vòng thì lại bớt đi hai nguyên tử hiđro.
Tại sao nói nguyên tử cacbon trong phân tử xicloankan đều ở trạng thái lai tạo sp3 liên kết liên ? với nhau tạo các hợp chất vòng no có độ bền khác nhau?
Hãy nhận xét về cấu tạo của hợp chất monoxicloankan và từ các dữ kiện trong giáo trình cho biết độ bền của các vòng.
I.1. Thuyết sức căng góc( sức căng Bayer)
Quan điểm của Bayer:
- Các vòng có cấu tạo phẳng
- Góc hóa trị của các nguyên tử C - C- C của vòng càng bị ép mạnh hoặc bị trương rộng so với góc hóa trị thông thường của nó thì càng kém bền.
-Để xác định độ bền của vòng căn cứ vào độ lệch góc (?0 )
Ưu , nhược điểm của thuyết sức căng góc:
- Giải thích được sự tăng độ bền và thiêu nhiệt khi đi từ xiclopropan đến xiclopentan.
- Không giải thích được độ bền và thiêu nhiệt của các vòng lớn hơn ( xiclohexan)
I.2.Thuyết hóa lượng tử về liên kết trong xiclopropan.
II.3. Cấu dạng bền của xiclohexan
Dạng e- metylxiclohexan
Dạng a- metylxiclohexan
II- Tính chất hoá học:
Từ cấu tạo của hợp chất monoxicloankan hãy dự đoán tính chất có thể có của chúng. Cho ví dụ
II.1.Phản ứng cộng - mở vòng.
+ H2 Ni CH3 -CH2- CH3

+ H2 Ni CH3 -CH2- CH2-CH3

Tại sao phản ứng cộng mở vòng chỉ xảy ra với xiclopropan và xiclobutan, nhưng không xảy ra với xiclopentan và xiclohexan?
800C
1200C
Chú ý
Xiclopropan tham gia phản ứng với Br2/ CCl4; HBrdd; HCl, H2SO4... nhưng xiclobutan, xiclopentan, xiclohexan thì không tham gia phản ứng này.
II.2. Phản ứng thế
Các xicloankan có vòng 5,6 cạnh dễ tham gia phản ứng thế ( giống ankan)
II.3.Phản ứng oxi hóa

II.4. Phản ứng đồng phân hóa.
Nghiên cứu giáo trình và cho biết thế nào là phản ứng đồng phân hóa?

Chúc các bạn học tốt
và thành đạt