- Trang Chủ
- Hoá học
- Bài giảng Cơ sở hóa học hữu cơ 1: Chương 2 - ThS. Nguyễn Văn Hiểu
Xem mẫu
- Chương II: HIĐROCACBON NO
(CnH2n + 2; n ≥ 1, nguyên)
- Là hợp chất hữu cơ tạo bởi từ hai nguyên tố
cacbon và hiđro trong phân tư, các hóa trị của
cacbon được bảo hòa bởi các liên kết đơn, tất
cả các nguyên tử cacbon đều ở trạng thái lai
hóa sp3.
- Hai loại hiđrocacbon no: Ankan và xycloankan
§2-1. ANKAN
§2-2. XYCLO ANKAN
Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 114
- §2-1. ANKAN
2.1.1. Đồng phân, danh pháp và cấu trúc:
a. Đồng phân: Các hợp chất ankan chỉ có đồng phân
cấu tạo mạch cacbon từ 4 nguyên tử trở lên mới xuất
hiện đồng phân.
C4H10 CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3
CH3
C5H12 CH3CH2CH2CH2CH3
CH3
CH3CHCH2CH3
CH3CCH3
CH3
CH3
Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 115
- n 4 5 6 7 8 9 10 15 20
Số đp 2 3 5 9 18 35 75 4347 366319
- Đồng phân quang học của ankan từ C7H16
b. Danh pháp:
Ankan không phân nhánh:
Tên chỉ số nguyên tử cacbon trong mạch bằng tiếng Hy
Lạp bỏ a + an
Ví dụ: CH4 meta bỏ a + an metan
C16H34 hexađeca bỏ a + an → hexađecan.
Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 116
- - Gốc ankyl không có nhánh:
Tên của ankan tương ứng bỏ an + yl
Ví dụ: CH3CH2CH2CH2- butyl, CH3- metyl
- Ankan có mạch nhánh:
+ Chọn mạch chính (dài nhất, phức tạp nhất, chứa
nhiều mạch nhánh nhất).
+ Đánh số mạch chính (ưu tiên số nhỏ gần mạch
nhánh).
Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 117
- Cách đọc: Số chỉ vị trí mạch nhánh + tên mạch nhánh
+ tên mạch chính có đuôi an.
- Gốc ankyl có nhánh: Tương tự như ankan có nhánh.
(ưu tên số nhỏ nhất gần cacbon có hóa trị tự do)
Cách đọc: Số chỉ vị trí mạch nhánh + Tên mạch nhánh
+ tên mạch chính có đuôi yl.
Ví dụ:
CH3-CH2-CH2-CH2-CH- CH3-CH-CH2-CH-
CH3-CH2 CH3 CH3
1-Etylpentyl. 1,3-Đimetylbutyl
Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 118
- Tên các gốc thường dùng có hóa trị I (xem bảng sau)
Gốc ankyl Tên thông thường Tên IUPAC
(CH3)2CH- Izo-propyl Metyletyl
(CH3)2CHCH2- Izo-butyl 2-Metylpropyl
CH3CH2(CH3)CH- Sec-butyl 1-Metylpropyl
(CH3)3C- Tert-butyl 1,1-Đimetyletyl
(CH3)2CHCH2CH2- Izo-pentyl 3-Metylbutyl
(CH3)3CCH2- Neo-petyl 2,2-Đimetylpetyl
CH3CH2(CH3)2C- Tert-pentyl 1,1- Đimetylpentyl
Gốc hiđrocacbon no đa hóa trị:
Tên của gốc có hai hóa trị tự do ở một nguyên tử cacbon:
Tên của gốc hóa trị 1 tương ứng + iden vào hậu tố yl
yliden.
Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 119
- Gốc hiđrocacbon đa hóa trị Cách đọc tên
CH3CH= Etyliden
(CH3)2C= Izopropyliden
-CH2- Metylen
-CH2-CH2- Etylen
-CH2CH2CH2- Trimetylen
-CH2(CH2)2CH2- Tetrametylen
-CH2(CH3)CH- 2-Metyletylen
-CH2(CH2)4CH2- Hexametylen
Hóa trị tự do riêng rẽ
-CH2CH-CH2- Propan-1, 2, 3-triyl
Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 120
- c. Cấu trúc: Tất cả các nguyên tử C trong phân tử
ankan đều ở trạng thái lai hóa sp3 góc hóa trị
109,50.
H H H H
H H H H H
C C C C
H C H H
H C H C C H H C C H
C
H H H H H H H
H H
+ Cấu dạng của etan:
C C
Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 121
- Cấu dạng của propan
CH3 H CH3
H H
H
H H H H
H H
Dạng xen kẽ Dạng che khuất
Cấu dạng của n- butan
CH3 CH3 H CH3 H3C CH3
H H H CH3
CH3 H
H H H H H H H H
CH3 H H H
anti syn Dang che khuất
Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 122
- 2. Tính chất vật lí
a. Nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi:
Trong phân tử ankan rất ít phân cực, lực giữa các phân
tử là lực Van đe Van rất yếu. Vì vậy nhiệt độ sôi, nhiệt
độ nóng chảy tăng dần theo mạch cacbon.
Từ C1 – C4 là chất khí từ C5 – C19 là chất lỏng, từ C20
(icosan) trở lên là chất rắn.
Các ankan có cùng M nhưng độ phân nhánh càng cao
nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy càng giảm.
Ví dụ: CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 t0s = 360C,
(CH3)2CHCH2CH3 t0s= 280C, (CH3)3CCH3 t0s = 90C.
Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 123
- b. Tính tan: Giống nhau về tính tan, không có tính háo
nước nhưng háo dầu mỡ. Hầu như không tan trong
nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ (benzen, ete,
hexan, tetra-clorometan).
c. Khối lượng riêng: Nhẹ hơn nước. D tăng dần theo
mạch cacbon.
d. Phổ hấp thụ
- Phổ hồng ngoại của ankan có các dao động:
C-H ở 2960 – 2850 cm-1, -CH2- ở 1470 – 1350 cm-1
- Phổ tử ngoại gần 200 – 400 nm.
- Phổ cộng hưởng từ hạt nhân các ankan cho tín hiệu
đặc trưng ở nhóm CH3- (0,9 ppm), nhóm –CH2–
1,25ppm (-CH-) 1,5 – 2,0 ppm.
Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 124
- §2-2. XYCLO ANKAN
2.1. Phân loại danh pháp và đồng phân
a. Phân loại: Chia thành 2 loại:
+ Xycloankan đơn vòng.
Ví dụ: Xyclopropan, xyclobutan,…
+ Xycloakan đa vòng (từ hai vòng trở lên).
Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 125
- b. Danh pháp: Tiền tố xyclo (viết liền) + tên ankan
tương ứng.
xyclopropan xyclobutan xyclopentan xyclohexan xycloheptan xyclooctan
(ts= -330C) (ts= 120C) (ts= 490C) (ts= 810C) (ts= 1190C) (ts= 1490C)
Tên mạch nhánh + xycloankan
Nếu có 2 mạch nhánh: Số chỉ vị trí mạch nhánh +
tên mạch nhánh + tên mạch chính có tiền tố xyclo
CH3 H3C H3C
H3C CH3
1 1 CH3 3
5 2 5 2 4 2
4 3 4 3 5 1 CH2CH3
Metylxyclopentan 1,1-Dimetylxyclopentan 1,2-Dimetylxyclopentan 1-Etyl,3-metylxyclopentan
Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 126
- c. Đồng phân:
Đồng phân cấu tạo
H3C CH2CH3 CH2CH3
CH3 CH3
Metylxyclopropan xyclopropan
1-Etyl, 1-metylpetan 1-Etyl,2-metylpetan
CH2CH2CH3 CHCH3
CH3
Propylpetan Izo-propylpetan
Đồng phân lập thể
CH3 H3C H
H H H
H H CH3
H3C CH3 H3C
cis 1,2-Dimetylxyclopropan trans 1,2-Dimetylxyclopropan trans 1,2-Dimetylxyclopropan
Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 127
- 2. Cấu trúc:
Các nguyên tử cacbon trong phân tử xycloankan đều ở
trạng thái lai hóa sp2 với các liên kết . Các
monoxycloankan có độ bền không giống nhau,
xyclopropan, xyclo-butan có khả năng phản ứng cao
dễ tham gia phản ứng mở vòng và thiêu nhiệt tính
theo mỗi nhóm -CH2- lớn hơn các vòng khác.
Xycloankan: (CH2)3 (CH2)4 (CH2)5 (CH2)6 (CH2)7
Thiêu nhiệt: 696,4 685,1 663,4 657,9 661,7
a. Thuyết sức căng bề mặt (xem gt):
b. Thuyết lượng tử về liên kết trong xiclopropan:
c. Cấu dạng bền của xiclohexan: Xiclohexan có thể có
một số dạng khác nhau
Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 128
- 3. Điều chế monoxicloankan
Trong công nghiệp:
- Tách ra từ nhiều loại dầu mỏ bằng phương pháp
chưng phân đoạn.
Chuyển hóa lẫn nhau giữa các loại nhóm chức để
chuyển các hợp chất vòng không thơm khác về thành
xicloankan.
- Đóng vòng các hợp chất mạch hở.
+ Đóng vòng tạo thành các xeton, khử hóa các xeton
thành xicloankan.
(H2C)n C O
Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 129
- b. Đóng vòng các , -đihalogenoankan
CH2Br + 2Na CH2
(H2C)n hoac Zn (H2C)n + 2NaBr
hoac ZnBr2
CH2Br CH2
c. Nhiệt phân muối của các axit đicacboxylic
CH2 COO
CH2
(H2C)n Th4+ 2(H2C)n C O + 2CO2 +ThO2
CH2 COO 2 CH2
Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 130
- d. Ngưng tụ đóng vòng đieste của axit đicacboxylic.
O
COOC2H5
NaOC2H5 H2C CH COOC2H5
CH2 H CH COOC2H5
- C2H5OH H2C CH2
H2C CH2
- C2H5OH
H2SO4,l
O O
H2C CH2 CO2 H2C CH COOH
H2C CH2 H2C CH2
Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 131
- e. Phản ứng ngưng tụ axyloin
O
C C O C OH
(H2C)n OR + 4Na (H2C)n +H2O
O -2RONa 2Na (H2C)n
C C O 2NaOH C OH
OR H
C OH
(H2C)n
C O
f. Chuyển hóa các hợp chất đồng vòng khác thàn
xicloankan H/xt O
4H
Zn(Hg)/HCl
H/xt,t0
OH HI/P
Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 132
- 5. Giới thiệu về xiclohexan:
- Là chất lỏng không màu d = 0,778 g/cm3 nhẹ hơn
nước, nặng hơn n-hexan (d – 0,659 g/cm3), t0s =
810C tnc0= 70C, không hấp thụ bức xạ tử ngoại,
dùng để làm dung môi.
- Trong công nghiệp được điều chế:
O H2N(CH2)6NH2
HOOC(CH2)4COOH Nilon-6,6
NOH O
O2/kk
NH2OH H2SO4 NH
Capron
(Nilon-6)
Caprolactam
Truong CDSP NhaTrang Nguyen Van Hieu 133
nguon tai.lieu . vn
