Kiến thức

Dẫn xuất Halogen của Hidrocacbon

29/07/2014 | 08:46:08

Bạn đang xem: Dẫn xuất Halogen của Hidrocacbon

Dẫn xuất Halogen của Hidrocacbon

Khái niệm ,phân loại ,đồng phân và danh pháp :

– Khái niệm
Khi thay thế một hay nhiều nguyên tử hiđro trong phân tử hiđrocacbon bằng một hay nhiều nguyên tử halogen ta được dẫn xuất halogen của hiđrocacbon, thường gọi tắt là dẫn xuất halogen.

Phân loại
* Dẫn xuất halogen gồm có dẫn xuất flo, dẫn xuất clo, dẫn xuất brom, dẫn xuất iot và dẫn xuất chứa đồng thời một vài halogen khác nhau.
* Dựa theo cấu tạo của gốc hiđrocacbon, người ta phân thành các loại sau:

Dẫn xuất halogen no: CH2FCl ;CH2Cl − CH2Cl ;CH3 − CHBr − CH3 ;(CH3)3C −I

Dẫn xuất halogen không no: CF2 = CF2;CH2 = CH − Cl; CH2 = CHCH2 − Br
Dẫn xuất halogen thơm: C6H5F ; C6H5CH2−Cl ; p−CH3C6H4Br ; C6H5I
* Bậc của dẫn xuất halogen bằng bậc của nguyên tử cacbon liên kết với nguyên tử halogen. Thí dụ:
                 
 (Dẫn xuất halogen bậc I)        (Dẫn xuất halogen bậc II)         (Dẫn xuất halogen bậc III)

+) Đồng phân và danh pháp
–  Đồng phân
Dẫn xuất halogen có đồng phân mạch cacbon như ở hiđrocacbon, đồng thời có đồng phân vị trí nhóm chức. Thí dụ:

                

– Tên thông thường
Có một số ít dẫn xuất halogen được gọi theo tên thông thường. Thí dụ:
              CHCl3(clorofom) ; CHBr3(bromofrom) ; CHI3(iođofom)
– Tên gốc – chức
Tên của các dẫn xuất halogen đơn giản cấu tạo từ tên gốc hiđrocacbon + halogenua
             CH2Cl2CH2  = CH − FCH2 = CH − CH2 − ClC6H5 − CH2 − Br
             metylen clorua      vinyl florua     anlyl clorua                benzyl bromua
– Tên thay thế
Trong trường hợp chung, dẫn xuất halogen được gọi theo tên thay thế, tức là coi các nguyên tử halogen là những nhóm thế đính vào mạch chính của hiđrocacbon:

             
Tính chất vật lí :
* Ở điều kiện thường, các dẫn xuất monohalogen có phân tử khối nhỏ như CH3F , CH3Cl , CH3Br là những chất khí. Các dẫn xuất halogen có phân tử khối lớn hơn thường ở thể lỏng, nặng hơn nước, thí dụ: CH3I,CH2Cl2 , CHCl3 , CCl4 , C2H4Cl2 , C6H5Br,…
Những dẫn xuất polihalogen có phân tử khối lớn hơn nữa ở thể rắn, thí dụ: CHI3 , C6H6Cl6,…
* Các dẫn xuất halogen hầu như không tan trong nước, tan tốt trong các dung môi không phân cực như hiđrocacbon , ete,…
* Nhiều dẫn xuất halogen có hoạt tính sinh học cao, chẳng hạn như CHCl3 có tác dụng gây mê, C6H6Cl6 có tác dụng diệt sâu bọ,…
Tính chất hóa học :
 +) Phản ứng thế nguyên tử halogen bằng nhóm − OH
Người ta tiến hành thí nghiệm song song với 3 chất lỏng đại diện cho ankyl halogenua, anlyl halogenua và phenyl halogenua. Cách tiến hành và kết quả được trình bày như ở bảng 8.1.
Bảng : Thí nghiệm thế Cl bằng OH

                       

Giải thích:
– Dẫn xuất loại ankyl halogenua không phản ứng với nước ở nhiệt độ thường cũng như khi đun sôi, nhưng bị thủy phân khi đun nóng với dung dịch kiềm tạo thành ancol :

                         CH3CH2CH2Cl   +   OH−                CH3CH2CH2OH    +    Cl
                           propyl clorua                                  ancol propylic

Clsinh ra được nhận biết bằng AgNO3 dưới dạng AgCl kết tủa.
– Dẫn xuất loại anlyl halogenua bị thủy phân ngay khi đun sôi với nước:

                          RCH=CHCH2 − X    +       H2O      RCH = CHCH2 − OH  +  HX

– Dẫn xuất loại phenyl halogenua (halogen đính trực tiếp với vòng benzen) không phản ứng với dung dịch kiềm ở nhiệt độ thường cũng như khi đun sôi. Chúng chỉ phản ứng ở nhiệt độ và áp suất cao, thí dụ:

                           C6H5Cl  +  2NaOH        C6H5ONa   + NaCl+H2O

Sơ lược về cơ chế phản ứng thế nguyên tử halogen
Độ âm điện của halogen nói chung đều lớn hơn của cacbon. Vì thế liên kết cacbon-halogen là liên kết phân cực, halogen mang một phần điện tích âm còn cacbon mang một phần điện tích dương. Tùy thuộc vào bản chất của dẫn xuất halogen và điều kiện tiến hành phản ứng, sự thế nguyên tử halogen có thể xảy ra theo những cơ chế khác nhau.
Thí dụ: Dẫn xuất halogen no bậc III dưới tác dụng của dung môi phân cực bị phân cắt dị li ở mức độ không đáng kể (vì chiều nghịch luôn chiếm ưu thế):

                   

 
Cacbocation sinh ra kết hợp ngay với OH tạo thành ancol:

                    

Giai đoạn (2) xảy ra nhanh và không thuận nghịch, vì thế nó làm cho cân bằng (1) chuyển dịch về phía phải, dẫn tới sự thế hoàn toàn Br bằng OH
+) Phản ứng tách hiđro halogenua
– Thực nghiệm
Đun sôi dung dịch gồm C2H5Br và KOH trong C2H5OH. Nhận biết khí sinh ra bằng nước brom.
– Giải thích
Khí sinh ra làm mất màu nước brom đồng thời tạo thành những giọt chất lỏng không tan trong nước (C2H4Br2), khí đó là CH2=CH2 (etilen). Điều đó chứng tỏ đã xảy ra phản ứng tách HBr khỏi C2H5Br:

                     HCH2 − CH2Br + KOH    CH2 = CH2  +  KBr  +  H2O

–  Hướng của phản ứng tách hiđro halogenua
Ví dụ:

           

 

Quy tắc Zai-xép: Khi tách HX khỏi dẫn xuất halogen, nguyên tử halogen (X) ưu tiên tách ra cùng với H ở nguyên tử C bậc cao hơn bên cạnh.
+) Phản ứng với magie

Cho bột magie vào đietyl ete (C2H5OC2H5) khan, khuấy mạnh. Bột Mg không biến đổi gì. Nhỏ từ từ vào đó etyl bromua, khuấy đều. Bột magie dần dần tan hết, ta thu được một dung dịch đồng nhất.

               CH3CH2 − Br  +  MgCH3CH2 − Mg − Br(etylmagiebromuatantrongete)

Etyl magie bromua có liên kết trực tiếp giữa cacbon và kim loại ( C − Mg ) vì thế nó thuộc loại hợp chất cơ kim (hữu cơ – kim loại). Liên kết C − Mg là trung tâm phản ứng. Hợp chất cơ magie tác dụng nhanh với những hợp chất có H linh động như (nước, ancol,…) và tác dụng với khí cacbonic,.

Ứng dụng :

+) Làm dung môi

Metylen clorua, clorofom, cacbon tetraclorua, 1,2- đicloetan là những chất lỏng hòa tan được nhiều chất hữu cơ đồng thời chúng còn dễ bay hơi, dễ giải phóng khỏi hỗn hợp, vì thế được dùng làm dung môi để hòa tan hoặc để tinh chế các chất trong phòng thí nghiệm cũng như trong công nghiệp
+) Làm nguyên liệu cho tổng hợp hữu cơ
Các dẫn xuất halogen của etilen, của butađien được dùng làm monome để tổng hợp các polime quan trọng. Thí dụ CH2 = CHCl tổng hợp ra PVC dùng chế tạo một số loại ống dẫn, vải giả da,…, CF2 = CF2 tổng hợp ra teflon, một polime siêu bền dùng làm những vật liệu chịu kiềm, chịu axit, chịu mài mòn,…
Teflon bền với nhiệt tới trên 3000C nên được dùng làm lớp che phủ chống bám dính cho xoong, chảo, thùng chứa
+) Các ứng dụng khác
Dẫn xuất halogen thường là những hợp chất có hoạt tính sinh học rất đa dạng. Thí dụ CHCl3 , ClBrCH − CF3 được dùng làm chất gây mê trong phẫu thuật.
Nhiều dẫn xuất polihalogen có tác dụng diệt sâu bọ trước đây được dùng nhiều trong công nghiệp, như C6H6Cl6, nhưng chúng cũng gây tác hại lâu dài đối với môi trường nên ngày nay đã không được sử dụng nữa.
Rất nhiều chất phòng trừ dịch hại, diệt cỏ, kích thích sinh trưởng thực vật có chứa halogen (thường là clo) hiện nay vẫn đang sử dụng và mang những lợi ích trong sản xuất nông nghiệp.
CFCl3 và  CF2Cl2 trước đây được dùng phổ biến trong các máy lạnh, hộp xịt ngày nay đang bị cấm sử dụng, do chúng gây tác hại cho tần ozon.

 

Bài viết khác :

  • Ancol :Tính chất hóa học ,điều chế và ứng dụng

  • Ancol : Cấu tạo,danh pháp ,tính chất vật lí

  • Stiren và Naphtalen

  • Nguồn Hidrocacbon thiên nhiên

  • Hidrocacbon thơm -Benzen và Ankylbenzen

  • Khái niệm về Tecpen

  • Ankin

  • Anken : Tính chất ,điều chế và ứng dụng

  • Anken : Danh pháp, cấu trúc và đồng phân

  • Ankađien

 

Chuyên mục: Kiến thức

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button