Hoàn thành sơ đồ chuyển hoá (hiđrocacbon)

VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 11 bài viết Hoàn thành sơ đồ chuyển hoá (hiđrocacbon), nhằm giúp các em học tốt chương trình Hóa học 11.

Nội dung bài viết Hoàn thành sơ đồ chuyển hoá (hiđrocacbon):
Phương pháp: Nắm vững tính chất hoá học và phương pháp điều chế của các hiđrocacbon. I. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC CỦA HIĐROCACBON. 1. Phản ứng thế a) Ankan (thế Cl2, Br2) b) Xicloankan: Tham gia phản ứng thế tương tự ankan. c) Anken: e) Ankin: Axetilen và các ank-1-in có phản ứng thế H ở cacbon nối ba bằng Ag. g) Benzen và ankylbenzen: Tuỳ theo điều kiện phản ứng mà có phản ứng thế trên vòng benzen hay phản ứng thế trên mạch nhánh của vòng benzen.
Quy tắc thế trên vòng benzen: Khi trên vòng benzen đã có sẵn nhóm ankyl (hay các nhóm -OH, -NH2, -OCH3 …), phản ứng thế vào vòng benzen sẽ dễ dàng hơn và ưu tiên thế vào vị trí ortho hoặc para. Ngược lại, nếu ở vòng benzen đã có sẵn nhóm -NO2 (hoặc các nhóm -COOH, -SO3H, -COOR …), phản ứng thế vào vòng sẽ khó hơn và ưu tiên thế vào vị trí meta. Riêng nhóm halogenua (F-, Cl-, Br-, I-) làm cho khả năng phản ứng thế của vòng kém hơn so với benzen nhưng lại định hướng cho nhóm thể mới vào vị trí ortho hoặc para.
h) Naphtalen: Naphtalen dễ tham gia phản ứng thế hơn benzen. Sản phẩm thể vào vị trí 1 (vị trí a) là sản phẩm chính 2. Phản ứng cộng a) Xicloankan (vòng 3 hoặc 4 cạnh). Xiclobutan chỉ cộng với hiđro. Xicloankan vòng 5, 6 cạnh trở lên không có phản ứng cộng mở vòng trong những điều kiện trên. Chú ý: Trong các xicloankan chỉ có xicloankan vòng 3 cạnh mới làm mất màu dung dịch brom.
b) Anken: Cộng H2 → ankan; Cộng halogen (Cl2, Br2); Cộng HA (A = halogen, OH-, OSO3H-). Quy tắc Mac-cốp-nhi-côp: Khi cộng một tác nhân bất đối HA (axit hoặc nước) vào liên kết đôi (C=C) của anken thì sản phẩm chính được tạo thành do phần dương của tác nhân (H+) gắn vào C của nối đôi mang điện âm (cacbon có bậc thấp hơn) và phần mang điện âm của tác nhân (X-) gắn vào cacbon của nối đôi mang điện dương (cacbon có bậc cao hơn).
Thí dụ: Giải thích quy tắc: Do gốc ankyl đẩy electron làm cho liên kết T bị phân cực, nên ion dương dễ gắn vào cacbon mang điện âm và ngược lại. c) Ankanđien: Cộng hiđro; Cộng halogen (X2) và hiđrohalogenua (HX). Butađien cũng như isopren có thể tham gia phản ứng cộng X2, HX và thường tạo ra hỗn hợp các sản phẩm cộng – 1, 2 và -1, 4. Ở nhiệt độ thấp ưu tiên tạo ra ra sản phẩm cộng -1, 2; nhiệt độ cao ưu tiên tạo ra sản phẩm cộng -1, 4.
d) Ankin: Cộng hiđro: Phản ứng xảy ra qua 2 giai đoạn (giai đoạn 1 tạo sản phẩm dạng cis). Muốn dừng phản ứng ở giai đoạn thứ nhất (anken) ngoài tỉ lệ 1:1 cần chú ý dùng chất xúc tác thích hợp. Phản ứng xảy ra qua hai giai đoạn (giai đoạn 1 cộng trans). Muốn dừng phản ứng ở giai đoạn thứ nhất thì cần thực hiện ở nhiệt độ thấp. Nhận xét: – Nói chung ankin làm mất màu nước brom chậm hơn anken. – Khối lượng của bình đựng dung dịch brom tăng lên là khối lượng của ankin hấp thụ. Phản ứng xảy ra qua hai 2 giai đoạn và giai đoạn sau khó hơn giai đoạn trước. Phản ứng cộng vào đồng đẳng axetilen tuân theo quy tắc Mac-cop-nhi-cop.
Nhận xét: Nếu một hiđrocacbon tác dụng với nước tạo ra anđehit axetic thì hiđrocacbon đó là axetilen. e) Benzen và ankylbenzen: Cộng Cl2: Benzen và các ankylbenzen không làm mất màu dung dịch brom như các hiđrocacbon không no. Khi chiếu sáng benzen cộng với clo tạo thành C6H6Cl6. g) Stiren: Tương tự như anken, stiren có phản ứng cộng halogen (Cl2, Br2), hiđrohalogenua (HCl, HBr) vào nhóm vinyl. h) Naphtalen. 3. Trùng hợp a) Anken b) Ankađien: Trùng hợp – 1, 4 để cho polime có tính đàn hồi cao (cao su). Một phần có thể trùng hợp -1, 2 để tạo thành polime không đàn hồi. Điều này giải thích tính đàn hồi kém của một số loại cao su tổng hợp.
c) Ankin: Khác với anken, ankin không trùng hợp thành polime. Hai phân tử axetilen có thể cộng hợp với nhau để tạo thành vinylaxetilen. Ba phân tử axetilen có thể cộng hợp với nhau để tạo thành benzen. d) Stiren 3. Phản ứng oxi hoá không hoàn toàn a) Ankan: Nếu không đủ oxi, ankan bị cháy không hoàn toàn, khi đó ngoài CO2 và H2O còn tạo ra các sản phẩm như CO, muội than, không những làm giảm năng suất tỏa nhiệt mà còn gây độc hại cho môi trường. Khi có chất xúc tác, nhiệt độ thích hợp, ankan bị oxi hóa không hoàn toàn tạo thành dẫn xuất chứa oxi.
b) Anken: Oxi hóa bởi dung dịch KMnO4. Dung dịch KMnO4 loãng, nguội ở nhiệt độ thường oxi hóa nối đôi của anken thành 1, 2 – điol. Nếu trong môi trường axit (H2SO4 loãng) thì anken sẽ bị oxi hoá cắt mạch ở nổi đôi. c) Ankin: Phản ứng oxi hóa bởi dung dịch KMnO4: tương tự anken, ankin dễ bị oxi hóa bởi KMnO4 sinh ra các sản phẩm như CO2, HOOC-COOH. Nhận xét: Có thể dùng phản ứng làm mất màu dung dịch thuốc tím để nhận biết các ankin. So với anken thì tốc độ phản ứng diễn ra chậm hơn.
d) Benzen và ankylbenzen – Khác với etilen và axetilen, benzen không phản ứng với dung dịch KMnO4. – Toluen và các đồng đẳng khi đun nóng với dung dịch KMnO4 (hoặc K2Cr2O7) sẽ bị oxi hóa ở mạch nhánh (nhóm ankyl) tạo ra muối và axit hữu cơ. Phản ứng này dùng để nhận biết toluen. Nhận xét: Nếu nhóm ankyl ở vòng benzen dài hơn nhóm –CH3 thì phản ứng oxi hóa mạch nhánh vẫn ưu tiên xảy ra ở vị trí a đối với vòng.