Hoá học 11 Bài 39: Dẫn xuất halogen của hiđrocacbon

a. Khái niệm

Khi thay thế nguyên tử hidro của phân tử hidrocacbon bằng nguyên tử halogen ta được dẫn xuất halogen của hidrocacbon.

- Hidrocacbon: CH4, CH2=CH2, C6H6

- Dẫn xuất halogen: CH3Cl, CH3Br, CH2Cl2, CH2ClF, CH₂=CH₂-Cl, C6H5Br

Thay thế nhóm -OH trong phân tử ancol bằng nguyên tử Halogen

C₂H₅OH + HBr → C₂H₅Br + H₂O

Cộng hợp hidro halogenua hoặc halogen vào phân tử hidrocacbon không no.

CH₂=CH₂ + HBr → CH₃-CH₂-Br

CH2=CH2 + Br₂ →  CH₂Br-CH₂Br

Thế nguyên tử hidro của hidrocacbon bằng nguyên tử halogen

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl  (Điều kiện: ánh sáng)

b. Phân loại

- Các dẫn xuất halogen được phân loại dựa vào bản chất của halogen,số lượng nguyên tử halogen và đặc điểm cấu tạo của hidrocacbon

- Một số koại dẫn xuất halogen thường gặp:

+ Dẫn xuất halogen của hidrocacbon no, mạch hở. VD: CH₃Cl (metyl clorua); CH₂Cl-CH₂Cl (1, 2- đicloetan)

+ Dẫn xuất halogen của hidrocacbon không no, mạch hở. VD: CH₂=CHCl

+ Dẫn xuất của hidrocacbon thơm. VD: C₆H₅Br (Phenyl bromua)

- Bậc của dẫn xuất halogen bằng bậc của nguyên tử C liên kết với nguyên tử halogen

Bậc I: CH₃-C^(I)H₂Cl (Etyl clorua)

Bậc II: CH₃-C^(II)HCl-CH₃ (isopropyl clorua)

Bậc III: (CH₃)₃C^(III)-Br (tert-butyl bromua)

Ở điều kiện thường, một số chất có phân tử khối nhỏ (CH₃Cl, CH₃F, ...) ở trạng thái khí. Các dẫn xuất có phân tử khối lớn hơn ở trạng thái lỏng và rắn.

Hầu như không tan trong nước, tan tốt trong các dung môi hữu cơ như hidrocacbon, ete, ...

Một số dẫn xuất halogen có hoạt tính sinh học cao như CF₃-CHClBr (halotan: chất gây mê, không độc),  DDT (thuốc diệt côn trùng)

a. Phản ứng thế nguyên tử halogen bằng nhóm –OH

Phương trình tổng quát: R-X  + NaOH →  R-OH +  NaX

Đun nhẹ hỗn hợp etyl bromua trong dung dịch NaOH, đồng thời lắc đều. Sau một thời gian thu được hỗn hợp đồng nhất, do đã xảy ra phản ứng:

CH₃-CH₂-Br + NaOH   →   C₂H₅OH + NaBr

b. Phản ứng tách hidrohalogennua

Đun sôi hỗn hợp gồm etyl bromua, kali hidroxit và etanol thấy có khí không màu thoát ra:

a. Làm nguyên liệu cho tổng hợp hữu cơ

Vinylclorua tổng hợp nhựa PVC

Isopren tổng hợp cao su Isopren

CF₂=CF₂ tổng hợp tefon

Tổng hợp ancol, phenol…

b. Làm dung môi

Clorofom ; 1,2- đicloetan…

c. Các lĩnh vực khác

Thuốc trừ sâu, diệt côn trùng, thuốc gây mê

Bài 1: Viết các đồng phân của C4H9Cl và gọi tên?

Hướng dẫn giải

Đồng phân của C₄H₉Cl:

CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-Cl (1-clo butan);

CH₃-CH₂-CH(Cl)-CH₃ (2-clobutan);

CH₃-CH(CH₃)-CH₂-Cl (1-clo-2-metylpropan);

CH₃-CH₂-CH(CH₃)-Cl (1-clo-1-metyl propan);

CH₃-C(CH₃)(Cl)-CH₃ (2-clo-2-metyl propan)

Bài 2: Viết CTCT của các chất sau:

(1) 1,3-điclo-2-metylbutan.;

(2) benzyl clorua.

(3) isopropyl clorua;

(4) 1,1-đibrometan ;

(5) anlyl clorua.

Hướng dẫn giải

(1) CH₃-CH(Cl)-CH(CH₃)-CH₂Cl;

(2) C₆H₅CH₂Cl;

(3) CH₃-CH(CH₃)Cl;

(4) CH₂(Cl)₂;

(5) CH₂=CH-CH₂-Cl

Bài 1 : Đun nóng 1,91 gam hỗn hợp X gồm C₃H₇Cl và C₆H₅Cl với dung dịch NaOH loãng vừa đủ, sau đó thêm tiếp dung dịch AgNO₃ đến dư vào hỗn hợp sau phản ứng, thu được 1,435 gam kết tủa. Khối lượng C₆H¬5Cl trong hỗn hợp đầu là?

A. 1,125 gam.    

B. 1,570 gam.

C. 0,875 gam.    

D. 2,250 gam.

Hướng dẫn giải

Căn cứ vào các tính chất của các halogen ta thấy chỉ có C₃H₇Cl phản ứng được với dung dịch NaOH đun nóng.

Phương trình phản ứng :

C₃H₇Cl + NaOH → C₃H₇OH + NaCl (1)

x              x (mol)

AgNO₃ + NaCl → AgCl + NaNO₃ (2)

x              x (mol)

nC₃H₇Cl = n_NaCl = n_AgCl = 1,435/143,5 =0,01 mol

→ m_C6H₅Cl = 1,91 - 0,01 .78,5 = 1,1125 gam.

⇒ Đáp án A.

Bài 2: Hỗn hợp X gồm 0,1 mol anlyl clorua ; 0,3 mol benzyl bromua ; 0,1 mol hexyl clorua ; 0,15 mol phenyl bromua. Đun sôi X với nước đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, chiết lấy phần nước lọc, rồi cho tác dụng với dung dịch AgNO₃ dư thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là :

A. 28,7.    

B. 57,4.    

C. 70,75.    

D. 14,35.

Hướng dẫn giải

Khi đun sôi hỗn hợp X trong nước thì chỉ có anlyl clorua và benzyl bromua bị thủy phân.

Phương trình phản ứng :

C₆H₅CH₂Br + H₂O → C₆H₅CH₂OH + HBr (1)

0,3 →     0,3 (mol)

CH₂=CH–CH₂Cl + H₂O → CH₂=CH–CH₂OH + HCl (2)

0,1 →     0,1 (mol)

AgNO₃ + HBr → AgBr + HNO₃ (3)

0,3 ←     0,3

AgNO₃ + HCl → AgCl + HNO₃ (4)

0,1 ←     0,1 (mol)

Theo các phương trình phản ứng và giả thiết ta có :

m = 0,3.188 + 0,1.143,5 = 70,75 gam.

⇒ Đáp án C.

Đun sôi 15,7 gam C₃H₇Cl với hỗn hợp KOH/C₂H₅OH dư, sau khi loại tạp chất và dẫn khí sinh ra qua dung dịch brom dư thấy có x gam Br₂ tham gia phản ứng. Tính x nếu hiệu suất phản ứng ban đầu là 80%.

A. 25,6 gam.    

B. 32 gam.    

C. 16 gam.    

D. 12,8 gam.

Hướng dẫn giải

n_C3H₇Cl = 0,2 mol;

Phương trình phản ứng :

C₃H₇Cl ^to→ C₃H₆ + HCl (1)

0,2.80%     0,16    (mol) (H=80%)

C₃H₆ + Br₂ → C₃H₆Br₂ (2)

0,16     0,16    (mol)

Theo các phản ứng và giả thiết ta có: x = 0,16.160 = 25,6 gam.

⇒ Đáp án A.

Câu 1: Đun nóng 13,875 gam một ankyl clorua Y với dung dịch NaOH, tách bỏ lớp hữu cơ, axit hóa phần còn lại bằng dung dịch HNO₃, nhỏ tiếp vào dd AgNO₃ thấy tạo thành 21,525 gam kết tủa. Xác định CTPT của Y?

Câu 2: Cho 54,5 g một ankyl clorua X tác dụng với dung dịch KOH trong C₂H₅OH đun nóng nhẹ, thu được V lít khí Y và 7,45 g muối Z.

a. Xác định ankyl clorua

b. Tính thể tích khí thoát ra?

Câu 3: Đun nóng 27,40 gam CH₃CHBrCH₂CH₃ với KOH dư trong C₂H₅OH, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp khí X gồm hai olefin trong đó sản phẩm chính chiếm 80%, sản phẩm phụ chiếm 20%. Đốt cháy hoàn toàn X thu được bao nhiêu lít CO₂ (đktc) ? Biết các phản ứng xảy ra với hiệu suất phản ứng là 100%.

Câu 4: Đun nóng 1,91 gam hỗn hợp X gồm C₃H₇Cl và C₆H₅Cl với dung dịch NaOH loãng vừa đủ, sau đó thêm tiếp dung dịch AgNO₃ đến dư vào hỗn hợp sau phản ứng, thu được 1,435 gam kết tủa. Khối lượng C₆H₅Cl trong hỗn hợp đầu là?

Câu 5: Hỗn hợp X gồm 0,1 mol anlyl clorua; 0,3 mol benzyl bromua; 0,1 mol hexyl clorua ; 0,15 mol phenyl bromua. Đun sôi X với nước đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, chiết lấy phần nước lọc, rồi cho tác dụng với dung dịch AgNO₃ dư thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là?

Câu 1: Đun sôi 15,7 gam C₃H₇Cl với hỗn hợp KOH/C₂H₅OH dư, sau khi loại tạp chất và dẫn khí sinh ra qua dung dịch brom dư thấy có x gam Br₂ tham gia phản ứng. Tính x nếu hiệu suất phản ứng ban đầu là 80%.

A. 25,6 gam.        

B. 32 gam.        

C. 16 gam.        

D. 12,8 gam.

Câu 2: Sản phẩm chính của phản ứng tách HBr của CH₃CH(CH₃)CHBrCH₃ là :

A. 2-metylbut-2-en.        

B. 3-metylbut-2-en.

C. 3-metyl-but-1-en.       

D. 2-metylbut-1-en.

Câu 3: Sản phẩm chính tạo thành khi cho 2-brombutan tác dụng với dung dịch KOH/ancol, đun nóng là:

A. Metylxiclopropan.        

B. But-2-ol.

C. But-1-en.        

D. But-2-en.

Câu 4: Cho hợp chất thơm: ClC₆H₄CH₂Cl + dung dịch KOH (đặc, dư, to, p) ta thu được chất nào?

A. KOC₆H₄CH₂OK.        

B. HOC₆H₄CH₂OH.

C. ClC₆H₄CH₂OH.        

D. KOC₆H₄CH₂OH.

Câu 5: Chất nào là dẫn xuất halogen của hiđrocacbon?

A. Cl – CH₂ – COOH        

B. C₆H₅ – CH₂ – Cl

C. CH₃ – CH₂ – Mg – Br        

D. CH₃ – CO – Cl

Sau bài học cần nắm: 

• Khái niệm, phân loại dẫn xuất halogen
• Tính chất hóa học đặc trưng của một số dẫn xuất halogen
• Hoạt tính sinh học và ứng dụng của một số dẫn xuất halogen