Tải bản đầy đủ

DẠY ĐỘI TUYỂN HSG QG PHẦN HIDROCACBON BUỔI 1

HIĐROCACBON (BUỔI 1)
Bài 1. (a) Xicloankan là gì ? (b) Thế nào là monoxicloankan? (c) Thế nào polixicloankan? (d) Cho biết
tên IUPAC của các chất có cấu trúc dưới đây.



Bài 2. Vẽ các đồng phân và gọi tên của hiđrocacbon có hai vòng nhưng không chứa nhóm thế ankyl có
công thức phân tử (a) C5H8. (b) C6H10

(a) C5H8

(b) C6H10

Bài 3. (a) Cho biết tên của các chất sau:



1


Bài 4. Vẽ cấu trúc phân tử của các đồng phân hình học )nếu có) của các chất có tên sau:

(a) 1,3-đimetylxiclopantan (b) etylxiclopantan, (c) 1-etyl-2-metylxiclobutan

(a) 1,3-đmetylxiclopantan. Có đồng phân cis – trans

(b) Etylxiclopantan. Không có đồng phân cis-trans.
(c) 1-etyl-2-metylxiclobutan

Bài 5. So sánh tính bền của đồng phân lập thể 1,3,5-trimetylxiclohexan.
H

H
CH3

H3C

H

CH3
H 3C
H

H CH3

H

CH3

H
CH3

H3C

H

H3C H

cis-1,3,5-trimetylxiclohexan

CH3
H



H

CH3

CH3 H

trans-1,3,5-trimetylxiclohexan


Tất cả nhóm CH3 ở biên trong cis-1,3,5-trimetylxiclohexan nên nó bền hơn trans-1,3,5trimetylxiclohexan có chứa một nhóm CH3 ở trục.
Bài 6. Viết cấu trúc phân tử có cấu dạng bền nhất cho mỗi hợp chất sau:
(a) trans-1-tert-butyl-3-metylxiclohexan. (b) cis-1-tert-butyl-3-metylxiclohexan
(c) trans-1-tert-butyl-4-metylxiclohexan. (d) cis-1-tert-butyl-4-metylxiclohexan
 Để có đồng phân cấu dạng bền nhất thì nhóm lớn nằm ở biên
H
H
C(CH3)3
H3C
cis-1-tert-butyl-3-metylxiclohexan
H

H
H3C

C(CH3)3

H
trans-1-tert-butyl-4-metylxiclohexan

H

C(CH3)3
CH3

cis-1-tert-butyl-4-metylxiclohexan

Bài 7. a) Viết các phương trình phản ứng khi cho Br2 tác dụng với xiclopropan, xiclobutan.
(a) Viết các phương trình phản ứng khi cho 1,1-đimetylxiclopropan tác dụng với Br 2 ở nhiệt độ
thường. Xác định sản phẩm chính, giải thích.
2


(b) Vẽ cấu trúc và tên của sản phẩm phản ứng với Br 2 (-600C) với trixiclo[3,2,1,01,5]octan. Giải thích vì
sao phản ứng ở nhiệt độ rất thấp.
(c) Dự đoán sản phẩm của phản ứng của HBr với (i) xiclopropan và (ii) 1,1-đimetylxiclopropan. (iii)
So sánh tỉ lệ các sản phẩm.

(a) (i) 1,3-đibrompropan, do sức căng vòng lớn nên xiclopropan có khả năng cộng mở vòng (ii)
bromxiclobutan, do sức căng vòng yếu hơn, nên nó tham gia phản ứng thế.
(b) BrC(CH3)2CH2CH2Br (C) và BrCH2C(CH3)2CH2Br, sản phẩm chính là C, vì C tạo ra cabocation
bền hơn, Me 2 C+ CH 2CH 2 Br
(c) Vòng 3 và 4 có sức căng lớn, việc bẽ gãy liên kết này dễ dàng.

(d) (i) CH3CH2CH2Br và (ii) CH3CH2CBrMe2. (b) CH3CH2CBrMe2 > CH3CH2CH2Br do trạng thái
trung gian CH3CH2C+Me2 bền hơn CH3CH2CH2+.
Bài 8. (a) Viết công thức và tên của sản phẩm monobrom khi brom hóa metylxiclohexan. (b) Xác định sản
phẩm chính, giải thích. (c) Nếu thay bằng monoclo hóa thì tỉ lệ các sản phẩm thay đổi như thế nào?
 (a)

(b) B là sản phẩm chính, vì brom có tính chọn lọc, ưu tiên tấn công H bậc 3.
(c) Cl tính chọn lọc rất thấp, nên tỉ lệ các sản phẩm chênh lệch nhau không nhiều.
Bài 9. (a) Điều chế 2-deuteropropan từ (CH3)2CH-Br. (b) Điều chế butan từ cloetan bằng tổng hợp Wurtz.
(c) Bằng phương pháp tổng hợp Corey-House điều chế (i) butan từ C 2H5Cl, và (ii) từ 1- và 2brompropan điều chế 2-metylpentan.

O
ete
( CH 3 ) CHBr Mg
/
→( CH 3 ) 2 CHMgBr D

→( CH 3 ) 2 CHD
2

2CH3CH2Cl + 2Na → CH3CH2CH2CH3 + 2NaCl
1.Li

. CuI
2 Cl
CH 3CH 2Cl 2
→( CH 3CH 2 ) LiCu CH
3CH

→CH 3CH 2CH 2CH 3
1. Li

CH 2 Br
. CuI
(CH 3 ) 2 CHBr 2
→[ (CH 3 ) 2 CH ] 2 LiCu CH
3 CH
2
→(CH 3 )CHCH 2CH 2CH 3

Bài 10.Từ 1-brom-3-metylbutan (B) và một số hợp chất hữu cơ có 1 hoặc 2 nguyên tử cacbon cần thiết
tổng hợp (a) 2-metylbutan, (b) 2,7-đimetyloctan, và (c) 2-metylhexan.

(a) chất ban đều và sản phẩm có cùng khung cacbon.

1.Li

.CuI
B
(b) B 2
( CH 3 ) 2 CHCH 2CH 2CH 2CH 2CH( CH 3 ) 2
→[ ( CH 3 ) 2 CHCH 2 CH 2 ] 2 LiCu 
→

3


→sp (tổng hợpWurtz)
Hoặc 2B + 2 Na 
1. Li
2. CuI
3.CH 3 CH 2 I

(c) B  → CH CH(CH )CH CH CH CH
3
3
2
2
2
3
(a) Từ D2O và ankan đơn giản, tổng hợp (a) CH3CHDCH2CH3 (C) từ butan và (b) (CH3)3CD (D) từ 2metylpropan.

1. Mg / ete

. D2O
2 , as
(a )CH 3CH 2CH 2CH 3 Br

→CH 3CHBrCH 2CH 3 2

→C
1.Mg / ete

. D2O
2 , as
( b)( CH 3 ) 3 CH Br

→( CH 3 ) 3 CBr 2

→D

Bài 11. Điều chế các hợp chất sau khi dùng các chất ban đầu, D2O, D2 và 14CH3I.
(a) CH3CHDCH2D (E) từ CH3-CH=CH2
(b) (CH3)2CH14CH3 (F) từ CH3CH2CH3.
(c) (CH3)2(14CH3)2C (G) từ CH3CH2CH3.
(d) (CH3)2CD14CH3 (H) từ CH3CH2CH3.

Pt
(a) CH2CH=CH2 + D2 →
E
1.Li
2. CuI
3. 14 CH 3 I

( b) CH 3CH 2CH 3 →CH 3CHBrCH 3 
→F
Br2 , as

(c) F →( CH 3 ) 2
Br2 , as

(

14

)

1.Li
2. CuI
3. 14 CH 3 I

CH 3 CBr 
→G

1.Mg / ete
2. D 2 O

(d) F 
→ H

Bài 12.Điều chế các xicloankan sau từ các chất cần thiết bằng một phương trình hóa học
(a) 1,1-đimetylxiclopropan.
(b) 1,2-đimetylxiclopropan


Bài 13.Cho biết cấu trúc và tên IUPAC của đồng phân hình học có tên sau: (a) 2-clonobonan. (b) 2-metyl7-clonobonan.

(a) Nguyên tử clo có thể là exo (cis) hoặc endo (trans) với cầu C7 – cầu nhỏ nhất.

(b) C7Cl có thể là syn hoặc anti với cầu có chứa nhóm metyl.
4


Bài 14.Hai hợp chất hữu cơ A và B đều có công thức phân tử C 5H10. Cả hai đều không phản ứng với Cl 2
trong tối và lạnh. A phản ứng với Cl 2 có ánh sáng, nhưng cho một sản phẩm duy nhất là C 5H9Cl. Còn
hợp chất B cũng tác dụng với Cl 2 trong cùng điều kiện nhưng cho 6 đồng phân C 5H9Cl khác nhau, có
thể phân biệt bằng phương pháp vật lý. Hãy xác định cấu trúc của A, B và các sản phẩm monoclo đó.

A và B có công thức C 5H10 nên chúng có thể là anken hoặc xicloankan. Theo đều bài, các chất này
không tác dụng với Cl2 tối và lạnh nên A và B là các xicloankan.
A tác dụng với Cl2 cho một monoclo duy nhất nên A là xiclopentan

+

as

Cl2

Cl

+

HCl

B tác dụng với Cl2 (ánh sáng) tao ra 6 dẫn xuất monoclo, nên B phải là metylxiclobutan.
CH3

CH2Cl

CH3
Cl

CH3

Cl2
CH3

-HCl

Cl

Cl
CH3

CH3

Cl
Cl

Bài 15.Ở 270C, khả năng clo hóa của nguyên tử H bậc 1, 2 và 3 tương ứng là 1:3,8:5. Ở 127 0C, khả năng
brom hóa của H bậc 1, 2 và 3 tương ứng bằng 1:82:1600.
(a) Tính % các sản phẩm monoclobutan của phản ứng giữa propan và Cl2.
(a) Tính % các sản phẩm 1-brompropan (A) và 2-brompropan (B) của phản ứng brom hóa propan.
(c) Nhận xét các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phản ứng halogen hóa anken ?

(d) % các sản phẩm của phản ứng clo hóa:
6 ×1
100% = 44,12%
6 ×1 + 2 × 3,8
2 × 82
%2 − clopropan =
100% = 55,88%
6 ×1 + 2 × 3,8
%1 − clopropan =

(b) % các sản phẩm của phản ứng brom hóa:

6 ×1
100% = 3,5%
6 ×1 + 2 × 82
2 × 82
%2 − brompropan =
100% = 96,5%
6 ×1 + 2 × 82
%1 − brompropan =

5


(c) Cấu trúc mạch cacbon: H: 30 > 20 > 10 > H-CH3
Bản chất của halogen: F2 > Cl2 > Br2.
Brom. có tính chọn lọc hơn clo
Bài 16. Khi clo hoá C5H12 ở 100oC có chiếu sáng thu được các sản phẩm với tỉ lệ % như sau:
2-clo-2-metylbutan: 28,4%
1-clo-2-metylbutan: 24,4%
2-clo-3-metylbutan: 35,0%1-clo-3-metylbutan: 12,2%
a. Viết phương trình phản ứng (dùng công thức cấu tạo) và cơ chế phản ứng.
b. Nếu thay Clo bằng Brom thì các tỉ lệ % trên biến đổi thế nào? Giải thích.
c. Hãy dự đoán tỉ lệ % sản phẩm monoclo hoá propan và isobutan.
LG.
a) Theo tên và cấu trúc 4 sản phẩm thì chất đầu là Isopentan
Cl-CH2 CH

CH2

CH3

CCl CH2

CH3

CH3
CH3
C H3

CH

CH2

CH3

CH3

CH3
CH3

CH

CHCl

CH

(28,4%)

CH3
(35,0%)

CH3
CH3

(24,4%)

CH2

CH3

CH2Cl
(12,2%)

Cơ chế phản ứng là cơ chế gốc.
as
Vd: * Cl2 
→ 2Cl• (khơi mào)

CH3-CH-CH2-CH3 + Cl• → CH3-CH-C•H-CH3 + HCl (phát triển)
CH3
CH3

CH3-CH-C H-CH3 + Cl2 → CH3-CH - CH-CH3 + Cl•
CH3
CH3 Cl


Tắt mạch: 2Cl → Cl2
CH3-CH-C•H-CH3 + Cl• → CH3-CH - CH-CH3
CH3
CH3 Cl

2CH3-CH-C H-CH3 → CH3-CH - CH - CH - CH-CH3
CH3
CH3 CH3 CH3 CH3
2. Nếu thay clo bằng Brom thì tỉ lệ dẫn xuất Brom bậc cao nhất (bậc 3) sẽ tăng, còn tỉ lệ dẫn xuất Br bậc
thấp sẽ giảm.
Giải thích: Do Brom có khả năng phản ứng kém clo nên tính chọn lọc cao hơn → dễ thế Hiđro ở cacbon
bậc cao.
3.Tính khả năng phản ứng tương đối của hiđro ở cacbon bậc khác nhau:

24,4
= 4,67
6
35
CII-H =
= 17,5
2
28,4
CIII-H =
= 28,4
1
CI-H =

Vậy tỉ lệ:
CI-H : CII-H : CIII-H = 4,67 : 17,5 : 28,4
=

1 : 4,3 : 7

Dự đoán: * Tỉ lệ sản phẩm mono Clo hoá Propan
CH3-CHCl-CH3 (A)
CH3-CH2-CH3 + Cl2
CH3-CH2-CH2Cl (B)

6

+ HCl


%A =

4,3 × 2
× 100% = 58,9%
(6 × 1) + (4,3 × 2)

%B = 41,1%

* Tỉ lệ sản phẩm mono clo hoá IsoButan:
CH3-CH(CH3)-CH2Cl (C)
CH3-CH(CH3)-CH3 + Cl2

+HCl
CH3-C(CH3)Cl-CH3

%C =

(D)

9 ×1
× 100% = 56,25% và %D = 43,75%
(9 × 1) + (1 × 7)

Từ kết quả trên cho thấy, trong mọi phản ứng dẫn xuất clo bậc cao nhất không phải đều chiếm tỉ lệ % cao
nhất.
Bài 17.
a. Xác định cấu hình (R, S) của sản phẩm tạo thành khi monoclo hóa (S)-1-clo-2-metylbutan.
b. Cho biết cấu trúc lập thể của sản phẩm monoclo hóa butan. Giải thích.
LG
(a) Thu được hỗn hợp racemic:

(b) Thu được 2 sản phẩm gồm 1-clobutan và hỗn hợp racemic 2-clobutan, vì

Bài 18.
1. a. Tính tỉ lệ các sản phẩm monoclo hóa (tại nhiệt độ phòng) và monobrom hóa (tại 127 oC) isobutan.
Biết tỉ lệ khả năng phản ứng tương đối của nguyên tử H trên cacbon bậc nhất, bậc hai và bậc ba trong phản
ứng clo hóa là 1,0 : 3,8 : 5,0 và trong phản ứng brom hóa là 1 : 82 : 1600.
b. Dựa vào kết quả tính được ở câu (a), cho nhận xét về các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng các sản phẩm
của phản ứng halogen hóa ankan.
7


2. Dùng cơ chế phản ứng giải thích tại sao khi xử lý 2,7-đimetylocta-2,6-dien với axit photphoric thì thu
được 1,1-đimetyl-2-isopropenylxiclopentan.
LG
1. a. Tỉ lệ sản phẩm:
CH3
(9x1,0)
= 64,3%
CH3 CH CH2 Cl
(9x1,0) + (1x5,0)
CH3
1-clo-2-metylpropan
+ Cl2
CH3 CH CH3
- HCl
CH3
(1x5,0)
= 35,7%
CH3 C CH3
(9x1,0) + (1x5,0)
Cl
2-clo-2-metylpropan
CH3
(9x1,0)
= 0,56%
CH3 CH CH2 Br
(9x1,0) + (1x1600)
CH3
1-brom-2-metylpropan
+ Br2
CH3 CH CH3
- HCl
CH3
(1x1600)
= 99,44%
CH3 C CH3
(9x1,0) + (1x1600)
Br
2-brom-2-metylpropan
b. Hàm lượng sản phẩm halogen hóa phụ thuộc ba yếu tố:
-Khả năng tham gia phản ứng thế của ankan: Phản ứng halogen hóa ưu tiên thế hidro trên nguyên tử
cacbon bậc cao hơn.
-Khả năng phản ứng của halogen: Brom tham gia phản ứng yếu hơn so với clo, nhưng có khả năng chọn
lọc vị trí thế cao hơn so với clo.
-Số nguyên tử hidro trên cacbon cùng bậc: Khi số hidro trên các nguyên tử cacbon càng nhiều thì hàm
lượng sản phẩm càng lớn.
2. Cơ chế:
H+

-H+

Bài 19. Cho cis-2-buten và trans-2-buten tác dụng với brom.
a. Viết tên đầy đủ và công thức chiếu Fisơ của tất cả các sản phẩm tạo thành (không xét chất trung gian).
b. Viết công thức cấu trúc các chất trung gian trong phản ứng (lần lượt là X, Y).
c. Trong các sản phẩm, chất nào là đồng phân đối quang, bán đối quang, không quang hoạt?
LG.
a.
chất trung gian

8 gian
chất trung


b.
chất trung gian

tạo

tạo

tạo

tạo

Ion bromoni trung gian
c.
Trong các sản phẩm (A, B, C, D):
(A, B): đối quang
(A, C); (A, D); (B, C); (B, D): bán đối quang
(C, D): trùng nhau và là hợp chất meso
Bài 20. Người ta cho biết rằng sự cộng hợp brom vào nối đôi xảy ra theo hướng lập thể anti
Viết sản phẩm phản ứng khi ta tiến hành phản ứng cộng brom vào các anken sau. Hãy sử dụng công thức
chiếu Fischer để viết cấu tạo sản phẩm và đánh dấu * vào các nguyên tử cacbon bất đối.

9


LG

10


Bài 21. Hợp chất 2,2,4-trimetylpentan (A) được sản xuất với quy mô lớn bằng phương pháp tổng hợp xúc
tác từ C4H8 (X) với C4H10 (Y). A cũng có thể được điều chế từ X theo hai bước: thứ nhất, khi có xúc tác
axit vô cơ, X tạo thành Z và Q; thứ hai, hiđro hoá Q và Z.
a. Viết các phương trình phản ứng để minh họa và tên các hợp chất X, Y, Z, Q theo danh pháp IUPAC.
b. Ozon phân Z và Q sẽ tạo thành 4 hợp chất, trong đó có axeton và fomanđehit, viết cơ chế phản ứng.
LG. a
CH3
H3C

C

CH3
CH2

2-Metylpropen (X)

+

H

C

o,

CH3

t p

H3C

CH3
2-Metylpropan (Y)

CH3 H

CH3

C

C

C

H

H
(A)

CH3

CH3

Bước thứ nhất gồm tương tác giữa hai phân tử trong môi trường axit:
H 3C

CH3
2 H3C

C

CH2

H+

CH3 H

CH3

C

C

C

CH2

CH3 H

H 3C

2,4,4-trimetyl pent-1-en

CH3 H

CH3

C

C

C

CH3
2,4,4-trimetyl pent-2-en

CH3

Bước thứ hai hiđro hoá Q và Z

11


H3C

CH3 H

CH3

C

C

C

CH2

+

H2

CH3 H

H3C

Ni , t

CH3 H

CH3

C

C

C

CH3

+

o

H3C

H2

CH3 H

CH3

C

C

C

CH3 H

H

CH3

CH3
.

b (0,75 ®
Óm).
R1

C

O
O3

CH2

O

C CH2

R1

CH2
+

Zn/H3O

O

C

R1

R2

C

C

O
O3

C

R2

CH3

H

O

CH3

CH2

CH3
CH3

C
O

C

R2

CH3

H

O

O

O
C

O + O

CH3

Z
CH3

C

R1

CH3

CH3

CH3

O

O

O

H

+

Zn/H3O

Q
R2HC

O + CH3COCH3

Bài 22.
a. Viết công thức cấu tạo và gọi tên anken ít cacbon nhất đồng thời có đồng phân hình học và đồng phân
quang học.
b. Viết các đồng phân hình học và quang học ứng với cấu tạo đó (sử dụng công thức Fisher) và xác định
cấu hình mỗi đồng phân (Z/E và R/S).
b. Viết cấu tạo các sản phẩm chính hình thành khi cho anken trên tác dụng với dung dịch nước brom có
lượng nhỏ muối natri clorua.
LG.
a. Cấu tạo:
H
CH3

CH

CH

C

(4-metylhex-2-en)

C2H5

CH3
b. Cấu hình:
H

H
C

H

C

C

H
CH3 CH3

CH3

C

CH3

C2H5
(Z)(R)

C
C

CH

H

H

CH

CH C2H5

C

H

C2H5
(Z)(S)

c. Cấu tạo các sản phẩm:

CH3

H

C

CH3

CH3

C

C

H

H

CH3

CH3

C2H5
(E)(R)
CH

CH

CH

CH3

Br
CH

Br
CH

CH3
CH C2H5

CH3

OH
CH

Br
CH

CH3
CH C2H5

Cl

Br

CH3

12

C

H

C2H5
(E)(S)

CH3

CH3

C

H

C2H5


Bài 23. (a) Cho biết hai cấu dạng của buta-1,3-đien. (b) Cho biết thành phần của phản ứng phản ứng
Diels-Alder . (c) Viết phản ứng Diels-Alder giữa buta-1,3-đien với nitrinacrilo (CH2=CH-CN).

(a) syn và anti

(b) Thành phần của phản ứng Diels-Alder gồm: dien + dienophin (anken hoặc ankin). Để phản ứng
xảy ra dễ dàng thì dienophin có nhóm hút electron (CHO, COR, COOR, CN, C=C, Ph, hoặc
halogen).

Bài 24. Xác định cấu trúc của sản phẩm phản ứng Diels-Alder sau:


(a) cis-anken cho cis sản phẩm

(b) trans-anken cho trans sản phẩm.

(c) Nếu cả hai nhóm thế trên dien là Z, sản phẩm là cis.

13


(d) Nếu nhóm trên dien là E và Z, sản phẩm là trans

Bài 25. Xác định hợp phần dien và dienophin trong phản ứng Diels-Alder để tổng hợp:



Bài 26. Benzoquinon là một dienophin hoạt động rất mạnh. Viết phản ứng giữa nó với 2-clobuta-1,3đien tạo sản phẩm C10H9ClO2 (95%). Viết cấu trúc của sản phẩm.
 Phản ứng xảy ra theo tỉ lệ mol 1:1 để tạo ra sản phẩm: C10H9ClO2

14


Bài 27. Điều chế xiclohexa-1,3-đien từ xicloheaxan.


Lưu ý:Phản ứng Wohl-Ziegler

Bài 28. (a) Tổng hợp Corey – House. (b) Tổng hợp hexa-1,5-đien từ propen.

(a) Tổng hợp Corey – House:
R-X + 2Li → R-Li + Li-X
2RLi + CuI → R2CuLi + LiI
R2CuLi + R'-X → R-R' + RCu + LiX
R’ bậc 1 hoặc bậc 2, không thể bậc 3
(b) Tổng hợp hexa-1,5-đien từ propen:

15



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×