BỘ CÔNG NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỐ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA

…………oOo……........

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

HÓA HỮU CƠ

Đề tài : ĐIỀU CHẾ HYDROCACBON

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Bời Người thực hiện : Nguyễn Thị Lụa

Lớp : ĐHPT2TLT MSV : 08892111

Tp Hồ Chí Minh 7-2010

1

Trang

Lôøi noùi ñaàu .............................................................................................3

Caùc phöông phaùp ñieàu cheá Hydrocacbon.............................................4

1.Ankan........................................................................................................4

1.1 Ñieàu cheá metan .................................................................................5

1.1.1 Töø nhoâm cacbua..............................................................................5

1.1.2 Nung Natri acetat vôùi voâi toâi suùt .................................................5

1.1.3 Cracking daàu moû ............................................................................5

1.2 Ñieàu cheá caùc ñoàng ñaúng metan ...................................................5

1.2.1 Phöông phaùp giöõ nguyeân maïch cacbon .......................................5

1.2.2 Phöông phaùp taêng maïch cacbon ...................................................7

1.2.3 Phöông phaùp giaûm maïch cacbon ..................................................7

2. Xicloankan ...............................................................................................8

2.1 Töø daãn suaát Dihalogen ....................................................................8

2.2 Töø muoái canxi cuûa acid Dicacboxilic ..............................................88

2.3 Ñeà Hydro hoùa ankan töông öùng.......................................................8

3. Anken ......................................................................................................9

3.1 Cracking daàu moû................................................................................9

3.2 Töø ankan .............................................................................................9

3.3 Töø ankin...............................................................................................9

3.4 Töø este.................................................................................................9

3.5 Töø alcol ................................................................................................9

3.6 Töø mono vaø dihalogen .....................................................................10

3.6.1 Töø daãn suaát mono halogennua ankyl..........................................10

3.6.2 Töø daãn suaát - dihalogennua ....................................................10

4. Ankandien .............................................................................................11

4.1 Töø ankan ...........................................................................................11

4.2 Töø daãn suaát anken .........................................................................11

2

4.3 Töø alcol ..............................................................................................11

5. Ankin .....................................................................................................12

5.1 Ñieàu cheá axetylen ...........................................................................12

5.1.1 Töø canxi cacbua .............................................................................12

5.1.2 Töø metan ........................................................................................12

5.2 Ñieàu cheá ankin khaùc ......................................................................13

5.2.1 Töø daãn suaát vic-di vaø tetra halogennua ankyl...........................13

5.2.2 Ankyl hoùa daãn suaát cô Natri, Li hoaëc Magieâ cuûa Acetylen

...................................................................................................................13

Keát luaän..................................................................................................14

Taøi lieäu tham khaûo ..............................................................................15

3

LƠI MỞ ĐÂU

Tổng hợp hữu cơ – hyđrôcacbon là nghành công nghiệp đã có những

bước nhảy thay đổi và phát triển không ngừng vào những năm của thế kỷ

XX . Tổng hợp hữu cơ –hydrocacbon đã và đang phát triển mạnh mẽ nhất

và trở thành một nghành công nghiệp mũi nhọn , có vai trò quan trọng trong

viêc thúc đẩy sự phát triển các nghành công nghiệp khác cũng như nền kinh

tế quốc dân .

Bên cạnh đó là sự phát triển không ngừng của một số ngành công

nghiệp tổng hợp hữu cơ khác , song không thể không nhắc đến nghành tổng

hợp hydrocacbon, là một đặc tính quan trọng để tổng hợp ra nhiều chất hữu

cơ khác.

Cùng với sự phát triển của đất nước nói chung, cũng như sự phát triển

không ngừng của ngành công nghiệp tổng hợp hữu cơ nói riêng, thì

hydrocacbon đã  được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp

sản xuất khác và là nguyên liệu không thể thiếu của các quá trình tổng hợp

sản phẩm hữu cơ khác

Để hiểu rõ tầm quan trọng của hydrocacbon như thế nào trong cuộc

sống quanh ta sau đây bài luận tìm hiểu quá trình điều chế hydrocacbon.

4

CÁC PHÁP ĐIỀU CHẾ HYĐRÔCACBON

Thường các phương pháp điều chế các hợp chất hữu cơ được chia làm

2 loại: phương pháp công nghiệp và phương pháp phòng thí nghiệm. Hai

phương pháp này có những điểm khác nhau sau đây:

Phương pháp công nghiệp thường thu nhận một khối lượng hợp chất

lớn với giá thấp

trong khi đó phòng thí nghiệm cần tổng hợp một vài trăm gam, một vài gam

hoặc ít hơn, không quan tâm đến giá cả và thời gian cần thiết để tổng hợp.

Phương pháp công nghiệp sử dụng các hợp chất không chỉ dạng tinh

khiết mà cả dạng hỗn hợp nhiều chất, còn trong phòng thí nghiệm luôn luôn

đòi hỏi phải ở dạng tinh khiết.

Phương pháp công nghiệp thường chọn cách thu nhận hợp chất sao

cho thuận lợi về việc vận dụng các dây chuyền công nghệ và thiết bị. Vì vậy

thường phương pháp công nghiệp chỉ có ý nghĩa với cách thu nhận một hợp

chất nhất định. Trái lại phương pháp phòng thí nghiệm quan tâm đến việc sử

dụng cho cả một loạt hợp chất cùng loại với nhau.

1. ANKAN

Phương pháp công nghiệp.

Nguồn thu nhận chính của ankan là dầu mỏ và khí thiên nhiên. Sự

thối rữa hàng triệu năm của các tầng địa chất đã chuyển hoá các hợp chất

hữu cơ phức tạp của động thực vật thành hồn hợp ankan có thành phần từ 1

đến 30, 40 nguyên tử cacbon. Thường khí thiên nhiên chỉ chứa những ankan

nhẹ (có phân tử lượng nhỏ) chủ yếu là CH4. Dầu mỏ có thành phần ankan

phức tạp hơn. Bằng phương pháp chưng cất dầu mỏ, người ta tách các loại

ankan ra khỏi nhau, được ứng dụng rộng rãi trong đời sống, công nghiệp.

5

Các ankan là chất khí được sử dụng làm nhiên liệu đốt. Các ankan là chất

lỏng được sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ dốt trong, các ankan cao hơn

dạng dầu (luille) dùng bôi trơn. Các ankan rắn như parafin dùng làm nến[1]

Điều chế mê tan

C + H2 Ni ,t0 CH4

1.1.1 Từ nhôm cacbua

Ví dụ :

Al4C3 + 12H2O CH4 + 4Al(OH)3

1.1.2 Nung natriacetat với vôi tôi sút

Ví dụ :

CH3COONa + NaOH CH4 + Na2CO3

1.1.2 Crackinh dầu mỏ

Ví dụ :

C4H8 xt, to CH4 +

CH2 = CH2

1.2 Điều chế các đồng đẳng của mê tan

1.2.1 Các phương pháp giữ nguyên mạch cacbon[5]

Từ anken, ankin + H2 xt ( Ni, Pt…)

CnH2n + H2 Ni to

CnH2n+2

Ví dụ :

CH2 = CH2 + H2 Ni , t o

CH3 - CH3

6

R-XMg/ eter khan

R -MgXH2O

R-H

CnH2n -2 + H2 Ni , t o

CnH2n+2

Ví dụ :

CH CH + H2 Ni , to

CH3 - CH3

TừAncol:

Cho ancol tác dụng với HI,( P đỏ)

R-OH + HI 2000C R- H + I2 + H2O

Ví dụ :

CH3CH2CH2CH2OH + HI CH3CH2CH2CH3 + I2 + H2O

Từ andehyt, xeton [6]

P/ứng Clemensen(Zn/Hg + HCl)

Ví dụ :

CH3 C

O

CH3

Zn(Hg),HCl(ñaäm ñaëc)CH3 CH2 CH3

P/ứng Vonf-Kishner ( tác nhân H2N-NH2/KOH)

R – COR H2N – HN2 R – CH – R'

OH -

Từ dẫn xuất halogen[2]

R – CHBr - R' Zn , H+ R – CH – R'

Ví dụ :

CH3CH2CHBrCH3 Zn , H+ CH3CH2CH2CH3

Từ hợp chất cơ kim[9]

7

Ví dụ :

CH3CH2CHBrCH3 + Mg/ete khan CH3CH2CHMgBrCH3 + H2O

CH3CH2CH2CH3 + Mg(OH)Br

1.2.2 Phương pháp tăng mạch cacbon

Phương pháp Wurtz[4]

R-X + 2Na + R-X

R-R + 2NaX

Ví dụ :

CH3CH2 -Cl + 2Na + Cl – CH2CH3 CH3CH2 - CH2CH3 + 2NaCl

• Phản ứng này đạt hiệu suất cao nhất khi 2 gốc hidrocacbon đem

ghép là 2 gốc giống nhau .

• Khi 2 gốc hidrocacbon đem ghép là 2 gốc khác nhau, phản ứng cho

hỗn hợp sản phẩm R-R, R-R', R'-R'.

• Phản ứng không diễn ra trong dung môi ete mà hay dùng dung môi

Hidrocabon

Phương pháp điện phân Konbe[8]

Đi từ muối natri của axit cacboxylic

Ví dụ :

C 2H5 COONa + H2O đpdd C 2H5 – H 5C 2 + 2CO2 + NaOH + H2

Từ hợp chất cơ kim cuả Cu (p/ư Corey-House)

Ví dụ :

2RLi + CuX R2CuLi + LiX ( R2CuLi : Liti điAnkyl Cuprat)

R2CuLi + R'X R-R' + R-Cu + LiX

1.2.3 Phương pháp làm giảm mạch cacbon[3]

Phương pháp Đunma ( nhiệt phân muối muối natri của axit cacboxylic

với NaOH) .

8RCOONa + NaOH CaO, to RH + Na2CO3

Phương pháp Crackinh :

Ví dụ :

C4H8 xt, to CH4 + CH2 =

CH2

Trong tất cả các phương pháp trên đây, phương pháp hyđrô hoá các

anken có ý nghĩa nhất vì: phản ứng tiến hành đơn giản (khuấy trộn một

anken với hyđrô ở một áp suất vừa phải và một lượng xúc tác nhỏ, ta sẽ thu

được một ankan có khung cacbon giống như anken ban đầu). Mặt khác

nguồn nguyên liệu anken rẻ, dễ thu nhận bằng nhiều phương pháp khác

nhau.

Khử hoá các ankylhalogenua bằng tác nhân Grinha là phản ứng thế

trực tiếp nguyên tử halogen bằng hyđrô. Ankan thu được cũng giữ nguyên

khung cacbon ban đầu. Đây cũng là phương pháp có ý nghĩa thực tế lớn vì

các alkylhalogenua dễ dàng thu nhận từ các hợp chất khác. Tuy nhiên trong

2 phương pháp thì nên chọn phương pháp hyđrô hoá anken vì nó đơn giản

hơn và có hiệu trường hợp yêu cầu điều chế một chất nào đó mà có thể sử

dụng được cả suất phản ứng cao hơn. Phản ứng Vuyêc chỉ có ý nghĩa dùng

để điều chế các ankan đối xứng. [4]

2. XICLOANKAN

2.1 Tổng hợp từ dẫn xuất dihalogen ( tác chất Na…)

2.2 Từ muối canxi của axit đicacboxilic: nhiệt phân sau đó khử hoá xeton

vòng

2.3 Đề hydro hóa ankan tương ứng[3]

Ví dụ :

9

CH3 H2C

CH2 CH2 xt,to CH2 CH2

CH2 CH2 CH2 CH2

CH2 CH2

3 ANKEN

3.1 Từ cracking dầu mỏ

Ví dụ :

CH3CH2CH3 cracking CH2 = CH2 + CH4

3.2 Từ ankan : Cr2O3 và một số oxit khác xt, 3000C

Ví dụ :

CH3-CH3 xt ,t0 CH2 = CH2 + H2

3.3 Từ ankin

Hydro hóa ankin.

• Xúc tác Lindlar giảm hoạt: Pd/C, CaCO3, Pb(CH3COO)2, quinolin

Ví dụ :

CH≡CH H2,Xúc tác Lindlar CH2 = CH2

3.4 Từ các este[9]

• Nhiệt phân các este ở nhiệt độ từ 300- 5000C cũng thu được olefin

• Nhiệt phân este của rượu bậc 1 khó hơn rượu bậc 2 và khó hơn rượu

bậc ba. Nhiệt phân este của rượu bậc 1 cho 1 sản phẩm, còn của rượu

bậc 2, 3 cho hỗn hợp sản phẩm

Ví dụ :

C4H7-O-CO-CH3 5500C C2H5-CH = CH2 + CH3COOH

Ví dụ :

10

RCH2CHR'

OH

Al2O3

400oCRCH=CHR'

C2H5-CH-CH3 4500C C2H5-CH=CH2 + CH3-CH=CHCH3

OCOCH3

+ CH3COOH

3.5 Từ ancol(hy đrô hóa tách nước )[5]

CnH2n+1OH H2SO4đ, 1800 CnH2n + H2O

Ví dụ:

CH3-CH2-OH H2SO4đ , 1800 CH2 = CH2

Trong dung dịch

Đun rượu với axit sunfuric đặc ở nhiệt độ thích hợp

+ Bậc của rượu càng cao thì càng dễ tách, nhiệt độ càng thấp, nồng độ axit

không quá cao. Hướng tách theo Zaixep

-Vì phản ứng có tạo giai đoạn trung gian là cacbocation, nên nếu từ ancol

bậc 1 mạch dài có thể cho ta hỗn hợp các anken, trong đó anken có liên kết

đôi nhiều nhóm thế chiếm tỉ lệ cao nhất vì ứng với cacbocation bền vững

nhất

2.Trong tướng khí

3.6 Từ mono và dihalogen

3.6.1 Từ dẫn xuất monohalogenua alkyl

Phản ứng tách bằng bazo trong môi trường rượu,

Ví dụ :

11

BrH

HH

KOHCH3CH2OH

+ KBr + H2O

Bromocyclohexan Cyclohexen (81%)

3.6.2 Từ dẫn xuất a –dihalogenua.(vic-dihalogenua):

khi cho tác dụng với một số kim loại như kẽm, magie ở nhiệt độ cao

R-CH-CH-R'

Cl Cl

ZnR-CH=CH-R' + ZnCl2

4. ANKANDIEN

4.1 Từ ankan

Khi có mặt của chất xúc tác Cr2O3 và nhiệt độ cao, các ankan loại

hidro để tạo thành ankadien

Trong công nghiệp điều chế 1,3-butadien sử dụng phương pháp

dehidro hóa butan với xúc tác Al2O3 và Cr2O3.

Ví dụ :

CH3CH2CH2CH3 6000 , xt CH2=CH-CH=CH2 + 2H2

4.2 Từ dẫn xuất halogenua của anken

Ví dụ :

O O || || | + N-Br | + N-H || || O t-buOK O BuOH N-Bromsuccinimit

│

12

4.3 Từ ancol

Ví dụ :

CH3 C

CH3

OH

CH2 CH2 OH

3-Metyl-1,3-butandiol

CH3 C

CH3

OH

CH CH2

2-Metyl-3-buten-2-ol

Al2O3

Al2O3

C

CH3

CH CH2H2C

Isopren

(2-Metyl-1,3-butandien)

Có thể tách nước từ 1,4-butandiol: phản ứng thường được thực hiện ở

pha hơi, niệt độ khoảng 350oC, xt Al2O3

Ví dụ :

CH≡CH + 2HCHO HO-CH2- C≡C-CH2-OH H2,Ni

HO-CH2CH2CH2CH2-OH Al2O3 CH2=CH-CH=CH2

3500C

Phương pháp Lebedep

1,3- butadien được tổng hợp bằng cách cho hơi rượu đi qua hệ thống xúc tác

là các oxit nhôm, oxit magie… ở 450-5000C

Ví dụ :

2C2H5OH CH2=CH-CH=CH2 + 2H2O + H2

5 ANKIN

5.1 Điều chế axetylen [7]

5.1.1 Từ cacbua canxi

Ví dụ :

13

CaC2 + H2O CH≡CH + Ca(OH)2

5.1.2 Từ metan

Ví dụ :

CH4 CH≡CH + H2

5.2 Điều chế các ankin khác[8]

5.2.1 Từ dẫn xuất vic- di và tetra halogenua ankyl

Ví dụ :

CH3-CHI-CHI-CH3 + 2KOH → CH≡CH + 2KI + 2H2O

Phản ứng tách HX từ dẫn xuất halogen được tiến hành trong dung môi có độ

phân cực không cao (ancol), không dùng dung môi nước

Ví dụ :

CH3CBr2-CBr2-CH3 Zn , C2H5OH CH3CBr=CBr-CH3

t0

Zn , C2H5OH CH3-C≡C-CH3

t0

5.2.2 Ankyl hóa dẫn xuất cơ natri, Li hoặc magiê của axetilen

HC CHNaNH2 HC C Na

RCH2BrHC C CH2R : Ankyn noái ba ñaàu maïch

RC CHNaNH2 RC C Na

RCH2BrRC C CH2R : Ankyn noái ba giöõa maïch

14

KẾT LUẬN

Tổng hợp hydrocacbon nó có ý nghĩa quan trọng trong tổng hợp được

các hydrocacbon cần cho công nghiệp và phòng thí nghiệm (Lab)

Hydrocacbon đã góp phần tạo ra sự thay đổi lớn về cơ cấu phát triển

các chủng loại và chất lượng sản phẩm của ngành tổng hợp hữu cơ

Ngày nay hydrocacbon được sử dụng với mục đích làm  nguyên liệu cho

tổng hợp các sản phẩm hữu cơ trong hoá dầu và trong các ngành công

nghiệp khác.Ankan nhờ khả năng tỏa nhiệt lớn được ứng dụng làm nhiên

liệu,dầu mỡ chất bôi trơn nhờ phản ứng thế mà ứng dụng làm dung môi,chất

sinh hàn thiết bị lạnh,tổng hợp HCHO dùng cho xuất chất dẻo

Không những đáp ứng được nhu về chất lượng và số lượng của sản

phẩm cho các ngành công nghiệp mà còn đem lại lợi nhuận cao mà bên cạnh

đó không thể không quan tâm đến vấn đề môi trường .

15

Tài liệu tham khảo.

1. Đặng Như Tại – Trần Quốc Sơn . Hóa hoc hữu cơ .Nhà xuất

bản đại học quốc gia Hà Nội .

2. Đinh Văn Hùng- Trần Thị Từ. Hoá học hữu cơ. Nhà xuất bản

Đại học và giáo dục chuyên nghiệp ,1990 .

3. Nguyễn Hữu Thọ . Hóa hữu cơ hyđrôcacbon . Nhà xuất bản giá

dục.

4. Nguyễn Ngọc Sương . Cơ sở lý thuyết hóa hữu cơ 2, phần I .Tủ

sách đại hoc khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh, 1998 .

5. PTS. Lê Ngọc Thạch – Th.s Trần Hữu Anh. Hoá học hữu cơ.

Nhà xuất bản giáo dục, 1999.

6. Thái Doãn Tĩnh . Cơ sở lý thuyết hóa hữu cơ . Nhà xuất bản

khoa học và kỹ thuật, 2000.

7. Trần Quốc Sơn. Cơ sở lý thuyết hoá học hữu cơ. Nhà xuất bản

giáo dục ,1979.

8. Trần Văn Thạnh. Hoá học hữu cơ. Trường Đại học Bách khoa

Thành phố Hồ Chí Minh, 1991.

9. Võ Thị Tri Túc . Lý thuyết điện tử trong hoá học hữu cơ. Nhà

xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp ,1974 .

10. Các tài liệu tham khảo khác trên mạng

16