Tính chất hóa học và phản ứng đặc trưng của dẫn xuất halogen

Tính chất hóa học và phản ứng đặc trưng của dẫn xuất Halogen
Dẫn xuất halogen Hóa Học 11 Chân trời sáng tạo
I. Khái niệm, phân loại, đồng phân, danh pháp Dẫn xuất halogen
1. Khái niệm dẫn xuất Halogen
Khi thay thế 1 hay nhiều nguyên tử hidro trong phân tử hydrocarbon bằng 1 hay nhiều nguyên tử halogen ta được dẫn xuất halogen.
2. Phân loại
- Dựa vào loại halogen có: dẫn xuất flo, dẫn xuất clo, dẫn xuất brom, dẫn xuất iot, dẫn xuất chứa đồng thời một vài halogen khác nhau.
- Dựa theo cấu tạo của gốc:
+ Dẫn xuất halogen no: CH2FCl, CH2-Cl-CH2Cl, CH3-CHBr-CH3, …
+ Dẫn xuất halogen không no: CF2=CF2, CH2=CH-Cl, CH2=CH-CH2Br, …
+ Dẫn xuất halogen thơm: C6H5F, C6H5CH2Cl, C6H5I, …
- Dựa theo bậc của cacbon: bậc của dẫn xuất halogen chính là bậc của nguyên tử C liên kết trực tiếp với nguyên tử halogen.
+ Dẫn xuất halogen bậc I: CH3CH2Cl (Ethyl clorua).
+ Dẫn xuất halogen bậc II: CH3CHClCH3 (isopropyl clorua).
+ Dẫn xuất halogen bậc III: (CH3)C-Br (tert - butyl bromua).
3. Đồng phân, danh pháp
a. Đồng phân: Dẫn xuất halogen có đồng phân mạch cacbon và đồng phân vị trí nhóm chức.
b. Danh pháp
- Tên thông thường:
CHCl3 (clorofom), CHBr3(bromofom) , CHI3 (iodofom).
- Tên gốc-chức
CH2=CH-Cl (vinyl chloride); CH2=CH-CH2-Cl (anlyl clorua); C6H5CH2Cl (benzyl clorua).
- Tên thay thế: coi các nguyên tử halogen là các nhóm thế.
CH2-Cl-CH2Cl (1,2-dicloetan); CHCl3 (triclometan).
II. Tính chất vật lý
- Ở điều kiện thường các dẫn xuất monohalogen có phân tử khối nhỏ như CH3Cl, CH3Br, C2H5Cl là chất khí. Các chất khác là chất lỏng, rắn, đều không màu.
- Không tan trong nước, dễ tan trong các dung môi hữu cơ.
- Nhiều dẫn xuất halogen có hoạt tính sinh học cao CHCl3 có tác dụng gây mê, C6H6Cl6 diệt sâu bọ.
III. Tính chất hóa học của dẫn xuất halogen
1. Phản ứng thế nguyên tử halogen bằng nhóm –OH
- Các ankyl halogenua không phản ứng với nước nhưng bị thủy phân khi đun nóng với dung dịch kiềm tạo ancol:

- Dẫn xuất loại anlyl halogenua bị thủy phân ngay khi đun sôi với nước:

- Dẫn xuất loại vinyl halogenua và phenyl halogenua chỉ phản ứng với kiềm ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cao:
2. Phản ứng tách hidro halogenua
Quy tắc Zai-xép: Khi tách HX khỏi dẫn xuất halogen, nguyên tử halogen X ưu tiên tách ra cùng nguyên tử H ở cacbon bậc cao hơn bên cạnh tạo sản phẩm chính.
3. Phản ứng magie: tạo hợp chất cơ magie.
4. Một số phản ứng khác
a. Tác dụng với NH3
R-Cl + NH3 → R-NH2 + HCl
b. Tác dụng với Na
R-Cl + 2Na + R'-Cl → R-R' + 2NaCl
5. Với dẫn xuất halogen của hydrocarbon không no có 1 số phản ứng riêng
a. Phản ứng cộng và phản ứng trùng hợp
CH2=CH-CH2Cl + Cl2 → CH2Cl-CHCl-CH2Cl
b. Phản ứng trao đổi của nguyên tử halogen
Nguyên tử X linh động và dễ tham gia phản ứng trao đổi. Tức là dễ thủy phân khi có kiềm.
IV. Ứng dụng và điều chế dẫn xuất halogen hóa 11
1. Ứng dụng
a. Làm dung môi
Metylen clorua, clorofom, cacbon tetraclorua, 1,2-đicloetan là những chất lỏng hòa tan được nhiều chất hữu cơ đồng thời chúng còn dễ bay hơi, dễ giải phóng khỏi hỗn hợp, vì thế được dùng làm dung môi để hòa tan hoặc để tinh chế các chất trong phòng thí nghiệm cũng như trong công nghiệp.
b. Làm nguyên liệu cho tổng hợp hữu cơ
- Các dẫn xuất halogen của etilen, của butadiene được dùng làm monome để tổng hợp các polymer quan trọng.
- Ví dụ:
CH2=CHCl tổng hợp ra PVC dùng chế tạo một số loại ống dẫn, vải giả da, ...
CF2=CF2 tổng hợp ra teflon, một polymer siêu bền dùng làm những vật liệu chịu kiềm, chịu axit, chịu mài mòn, ...
Teflon bền với nhiệt tới trên 300oC nên được dùng làm lớp che phủ chống bám dính cho xoong, chảo, thùng chứa.
c. Các ứng dụng khác
- Dẫn xuất halogen thường là những hợp chất có hoạt tính sinh học rất đa dạng.
- Ví dụ: CHCl3,ClBrCH−CF3 được dùng làm chất gây mê trong phẫu thuật.
- Một số dẫn xuất halogen được dùng là thuốc trừ sâu, phòng bệnh cho cây trồng.
- CFCl3 và CF2Cl2 trước đây được dùng phổ biến trong các máy lạnh, hộp xịt ngày nay đang bị cấm sử dụng, do chúng gây tác hại cho tầng ozon.
2. Điều chế
- Phản ứng thế halogen vào hydrocarbon no.
- Phản ứng cộng HX vào hydrocarbon chưa no.
CH3-CH=CH2 + HBr → CH3-CHBr-CH3
- Phản ứng giữa HX và rượu (có H2SO4 đặc làm xúc tác)

Giới thiệu một số chất dẫn xuất hydrocarbon
- CH2Cl-CH2Cl (đicloetan): là chất lỏng dùng để hòa tan nhựa, chất béo.
- CHCl3 (clorofom): là chất lỏng dùng làm dung môi, gây mê.
- CCl4 (tetraclo cacbon): là chất lỏng dùng làm dung môi hòa tan cao su, chất béo, dầu mỡ.
- CCl2F2 (Freon): là chất khí, không màu, không mùi, không cháy, không độc, dùng làm chất sinh hàn trong máy lạnh. Tuy vậy, nó có nhược điểm lớn nhất là phá hủy tầng ozon bảo vệ Trái Đất, cho nên người ta đang tìm cách hạn chế sản xuất và sử dụng nó.