Tiểu luận : Phản ứng theo chế gốc SR Trang MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Một nhiệm vụ hóa hữu đại tìm tòi lí thuyết định lượng khả phản ứng, bao gồm đồng thời vấn đề ảnh hưởng cấu tạo yếu tố bên đến chiều hướng tốc độ phản ứng Điều có liên quan mật thiết đến nghiên cứu chế phản ứng tức đường chi tiết mà hệ chất phải qua để tạo sản phẩm tương ứng Trong tiểu luận trình bày chế phản ứng theo chế gốc Mục tiêu nghiên cứu - Đặc điểm phản ứng theo chế SR - Khả phản ứng với halogen - Khả phản ứng nguyên tử H vị trí khác hyđrocacbon no - Ảnh hưởng dung môi đến khả phản ứng Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu tài liệu tham khảo nguồn thông tin internet Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu phản ứng theo chế gốc SR vào nguyên tử cacbon no (ankan) Học viên : Mai Văn Đạt – Lớp HHC K22 – ĐHĐN ( học QN) Tiểu luận : Phản ứng theo chế gốc SR Trang NỘI DUNG Phản ứng theo chế gốc: SR 1.1 Đặc điểm chế gốc SR Nét đặc trưng hợp chất no, đặc biệt hyđrocacbon no, tham gia phản ứng theo chế gốc SR, nguyên tử hyđro đính vào cacbon no thay halogen hay nhóm nguyên tử khác Quan trọng phản ứng halogen hóa theo chế gốc có phản ứng khác theo chế S R nitro hóa, sunfoclo hóa, tự oxi hóa, v.v Sơ đồ phản ứng theo chế gốc tự SR : R-H + X-Y → R-X + H-Y XY thường là: Hal2; SO2Cl2; CCl3Br Phản ứng xúc tiến có ánh sáng hay nhiệt 1.2 Cơ chế Phản ứng gốc SR gọi phản ứng dây chuyền (hay phản ứng chuỗi) phản ứng xảy qua nhiều giai đoạn mà giai đoạn làm sinh trung tâm có khả phản ứng mạnh để gây phản ứng Đây phản ứng đặc trưng cho ankan Phản ứng xảy gồm giai đoạn chính: + Giai đoạn tạo gốc – giai đoạn khơi mào + Giai đoạn phát triển mạch + Giai đoạn tắt mạch Ví dụ: Xét phản ứng CH4 với Cl2 chiếu sáng Khơi mào: Cl2 as 2Cl Phát triển mạch: Cl + CH4 CH3 + Cl2 Châm CH3 + HCl CH3Cl + Cl Học viên : Mai Văn Đạt – Lớp HHC K22 – ĐHĐN ( học QN) Tiểu luận : Phản ứng theo chế gốc SR Trang Tắt mạch: CH3 + Cl CH3Cl CH3 + CH3 C2H6 Giai đoạn chậm giai đoạn định tốc độ phản ứng thể giản đồ lượng sau: E2 E3 CH4 + Cl CH.3 + Cl2 CH 3Cl + Cl Nhận xét: Trên giản đồ lượng phản ứng clo hóa metan ta nhận thấy E > E3 có nghĩa phản ứng phát triển mạch, phản ứng (2) xảy chậm nhiều so với phản ứng (3) phản ứng (2) có tính chất định tốc độ phản ứng Những yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng SR 2.1 Ảnh hưởng cấu tạo đến khả phản ứng 2.1.1 Ảnh hưởng bậc C CH3 - H < (CH3)2 - CH-H < (CH3)3C-H C bậc III bền vững có nhiều số liên kết C-H siêu liên hợp dương 2.1.2.Ảnh hưởng hút e CH3-CH2-CH2-CH3 Khả phản ứng 3.6 3.6 CH3-CH2-CH2-COOH Khả phản ứng 3.1 0.24 CH3-CH2-CH2- CH2-Cl Khả phản ứng 3.72 2.1 0.8 Học viên : Mai Văn Đạt – Lớp HHC K22 – ĐHĐN ( học QN) Tiểu luận : Phản ứng theo chế gốc SR Trang 2.2 Ảnh hưởng tác nhân: I2 < Br2 < Cl2 < F2 Đối với F2 : xảy phản ứng phân hủy tạo sản phẩm CF + HF, không xảy phản ứng SR Đối với I2: khả phản ứng yếu, phản ứng thuận nghịch, cần xúc tác HIO3 Với Cl2 Br2 Cl2 có khả phản ứng mạnh Br2 lượng hoạt hóa phản ứng Br2 lớn 2.3.Hóa lập thể Giai đoạn định cấu hình sản phẩm giai đoạn gốc R gốc tự nên có cấu trúc phẳng gần phẳng nên Cl công vào CH3 công vào phía với xác suất nhau; tạo thành số lượng sản phẩm quay trái quay phải, góc quay ánh sáng phân cực triệt tiêu lẫn nên hỗn hợp sản phẩm thu không quang hoạt Người ta gọi hỗn hợp biến thể raxemic Ví dụ: CH3 Cl H CH3 a H C2H5 + Cl2 b CH3 H C2H5 Cl C2H5 CH3 CH3 Cl H C2H5 H Cl C2H5 Học viên : Mai Văn Đạt – Lớp HHC K22 – ĐHĐN ( học QN) Tiểu luận : Phản ứng theo chế gốc SR Trang 2.4 Ảnh hưởng dung môi Khác với phản ứng ion, phản ứng gốc nhạy với tính phân cực dung môi Chẳng hạn chuyển từ dung môi hydrocacbon tới dung môi nitrometan tốc độ phản ứng tăng có 10 lần phản ứng ion tăng 102 - 1024 lần Sự tương quan khả phản ứng r i tỷ lệ chất đồng phân (xét trường hợp mono halogen hóa ankan) Ở nhiệt độ định tác nhân halogen hóa định, tỷ lệ % sản phẩm halogen hóa phụ thuộc vào yếu tố: + Năng lượng hoạt hóa Ea thể ri + Xác suất va chạm hydrocacbon gốc X thể số lượng nguyên tử H loại ni Phần trăm sản phẩm = ri.ni/ ∑ ri ni Ví dụ: CH3-CH2-CH3 → monoclo hóa Biết rI = rII = 4,3.Tính % sản phẩm Nguyên tử Cl vào C bậc = 1*6/(1*6 + 4,3*2)*100 = 41,1 % Nguyên tử Cl vào C bậc = 4,3*2/(1*6 + 4,3*2)*100 = 58,9 % Học viên : Mai Văn Đạt – Lớp HHC K22 – ĐHĐN ( học QN) Tiểu luận : Phản ứng theo chế gốc SR Trang KẾT LUẬN Qua tiểu luận ta có hiểu rõ đặc điểm chế S R, yếu tố ảnh hưởng đến khả phản ứng, từ giải thích khả tham gia phản ứng nguyên tử H phân tử ankan (hoặc dẫn xuất ankan), ta tính phần trăm sản phẩm nguyên tử H vị trí khác phân tử ankan Học viên : Mai Văn Đạt – Lớp HHC K22 – ĐHĐN ( học QN) Tiểu luận : Phản ứng theo chế gốc SR Trang TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Đào Hùng Cường, Hợp chất hữu Hiđrocacbon, NXB khoa học Kỹ thuật,HN, 2009 Trần Quốc Sơn, Cơ sở lí thuyết hóa hữu cơ, tập 2, NXB giáo dục, 1997 Thái Doãn Tĩnh Cơ sở hóa hữu tập 1,2, NXB khoa học Kỹ thuật,HN, 2006 MỤC LỤC Trang Mở đầu 1.Lí chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Học viên : Mai Văn Đạt – Lớp HHC K22 – ĐHĐN ( học QN) Tiểu luận : Phản ứng theo chế gốc SR Trang Phản ứng theo chế gốc: SR 1.1 Đặc điểm chế gố SR 1.2 Cơ chế 2 Những yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng SR 2.1 Ảnh hưởng cấu tạo đến khả phản ứng 2.1.1 Ảnh hưởng bậc C 2.1.2.Ảnh hưởng hút e 2.2 Ảnh hưởng tác nhân 2.3.Hóa lập thể 2.4 Ảnh hưởng dung môi Sự tương quan khả phản ứng ri tỷ lệ chất đồng phân (xét trường hợp mono halogen hóa ankan) Kết luận Tài liệu tham khảo Học viên : Mai Văn Đạt – Lớp HHC K22 – ĐHĐN ( học QN) ...Tiểu luận : Phản ứng theo chế gốc SR Trang NỘI DUNG Phản ứng theo chế gốc: SR 1.1 Đặc điểm chế gốc SR Nét đặc trưng hợp chất no, đặc biệt hyđrocacbon no, tham gia phản ứng theo chế gốc SR, nguyên... nguyên tử khác Quan trọng phản ứng halogen hóa theo chế gốc có phản ứng khác theo chế S R nitro hóa, sunfoclo hóa, tự oxi hóa, v.v Sơ đồ phản ứng theo chế gốc tự SR : R-H + X-Y → R-X + H-Y XY... luận : Phản ứng theo chế gốc SR Trang 2.4 Ảnh hưởng dung môi Khác với phản ứng ion, phản ứng gốc nhạy với tính phân cực dung môi Chẳng hạn chuyển từ dung môi hydrocacbon tới dung môi nitrometan