MỞ ĐẦU


Công nghệ tổng hợp các hợp chất hữu cơ nói chung và các hợp chất có hoạt tính sinh học nói riêng (dược phẩm, mỹ phẩm, các thuốc bảo vệ thực vật…) rất cần thiết đến những hiểu biết sâu về hoá học, đặc biệt là hoá học hữu cơ, về việc đưa các nhóm chức vào phân tử hiđrocacbon, về các phương pháp chuyển hoá giữa các nhóm chức, các phương pháp nối dài mạch cacbon…
Hoá học hữu cơ đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực của đời sống, trong tự nhiên các hợp chất hữu cơ rất phong phú về số lượng và đa dạng về thể loại. Nhưng như chúng ta đã biết, chúng được chia thành hai loại cơ bản: hiđrocacbon và dẫn xuất của hiđrocacbon (hợp chất hữu cơ có nhóm chức ). Giữa hai loại này luôn có mối quan hệ chuyển hoá lẫn nhau trong các quá trình phản ứng.
Như vậy, việc chuyển hoá từ các hợp chất hiđrocacbon thành hợp chất có nhóm chức là một việc rất cần thiết và quan trọng trong tổng hợp hữu cơ. Với mong muốn nghiên cứu kỹ hơn, đầy đủ hơn về nội dung trên và hệ thống hoá các quá trình đó nên tôi đã chọn đề tài: “ Đưa các nhóm chức vào phân tử hiđrocacbon”. Tôi hy vọng rằng đề tài này một phần nào sẽ giúp cho bản thân tôi và bạn đọc hiểu sâu hơn về mối quan hệ giữa hiđrocacbon và dẫn xuất của nó.
Vì thời gian nghiên cứu có hạn nên chắc chắn đề tài không thể tránh khỏi những sai sót, mong đón nhận những lời góp ý từ bạn đọc để đề tài được hoàn chỉnh hơn.













NỘI DUNG
1. Đưa các nhóm chức vào ankan
Vì phân tử ankan được cấu tạo gồm toàn bộ liên kết σ bền vững nên chúng tương đối trơ với các tác nhân electrophin cũng như nucleophin. Tuy nhiên chúng có thể tương đối dễ dàng tham gia phản ứng thế theo cơ chế gốc (Free-radical Substitution Reactions, kí hiệu là SR), nhất là với các halogen và axit nitric loãng.
1.1. Với halogen (X2 = Cl2, Br2):
Chúng ta biết rằng từ Flo đến Iot tính oxi hoá giảm dần, do đó ta không sử dụng F2 vì nó phản ứng quá mạnh, có thể gây nổ và thường phân huỷ sản phẩm tạo C + HF. Mặt khác ta không dùng I2 vì phản ứng xảy ra theo chiều ngược lại.Vì vậy để đưa flo và iot vào ankan ta phải điều chế qua con đường gián tiếp bằng phản ứng Clemensen thông qua hợp chất muối điazo.
Khả năng tham gia phản ứng thế gốc của Cl2 mạnh hơn nhưng có tính chọn lọc kém hơn so với Br2.
Ví dụ 1:


Ví dụ 2:
CH3- CH2- CH3 + Cl2
CH3- CHCl- CH3 + CH3- CH2- CH2Cl + HCl
(sản phẩm ưu tiên)
Chú ý: Từ propan trở đi, khi clo hoá thường tạo hỗn hợp sản phẩm là đồng phân của nhau, trong đó ưu tiên thế vào cacbon có bậc cao hơn, nghĩa là ứng với giai đoạn tạo gốc tự do bền hơn.
1.2. Với HNO3 loãng:
Để nitro hoá ankan ta không dùng axit HNO3 đặc hoặc hỗn hợp nitrosunfuric vì xảy ra phản ứng oxi hoá mãnh liệt. Vì vậy có thể dùng axit HNO3 loãng (35- 40%) hoặc HNO3 thể khí ở nhiệt độ cao (300- 5000C), phản ứng được xúc tác khơi mào khi có mặt một ít O2 hoặc halogen (Cl2, Br2).
Tổng quát: R- H + HO-NO2(loãng)
R-NO2 + H2O
Ví dụ:
CH3- CH3 + HO-NO2(loãng)
CH3- CH2-NO2 + H2O
1.3. Sunfoclo hoá:
Khi cho SO2 và Cl2 (thường theo tỉ lệ 2: 1, tức dư SO2) cùng tác dụng lên ankan ở 20- 300C có chiếu sáng bằng đèn tử ngoại hoặc có chất khơi mào là một peroxit sẽ thu được ankan sunfoclorua:
R- H + SO2 + Cl2
R-SO2Cl + HCl
Khi thuỷ phân dẫn xuất ankan sunfoclorua có mạch cacbon khá dài (> 10C) bằng NaOH, ta sẽ thu được các muối sunfonat là những chất có tác dụng tẩy rửa tốt. Vì vậy, phản ứng sunfoclo hoá các ankan có ý nghĩa thực tế trong sản xuất nguyên liệu xà phòng.
R-SO2Cl + 2 NaOH ( R-SO3Na + H2O + NaCl
1.4. Sunfooxy hoá:
Khi cho SO2 và O2 với tỉ lệ đẳng phân tử, tác dụng với ankan có mạch từ 6- 8 cacbon ở nhiệt độ 20- 300C, đồng thời chiếu sáng bằng đèn tử ngoại, sẽ thu được ankan sunfoaxit:
R- H + SO2 + O2
R- SO3H
Quá trình sunfooxy hoá cũng có