Hydrocarbon không no: alkene và alkyne

Khái niệm, danh pháp, đồng phân 🔊

Alkene có một liên kết đôi C=C, công thức chung \(C_nH_{2n}\) (n ≥ 2). Alkyne có một liên kết ba C≡C, công thức chung \(C_nH_{2n-2}\) (n ≥ 2).

Danh pháp: số chỉ vị trí nhánh – tên nhánh + tên mạch chính – số chỉ vị trí liên kết bội – ene (hoặc yne). Mạch chính chứa liên kết bội, đánh số từ đầu gần liên kết bội. Ví dụ CH₂=CH-CH₂-CH₃ là but-1-ene; CH₃-C≡CH là propyne.

Đồng phân hình học (cis – trans) xuất hiện khi mỗi nguyên tử carbon của liên kết đôi gắn với hai nhóm khác nhau, ví dụ cis-but-2-ene và trans-but-2-ene.

Phản ứng cộng 🔊

• Cộng hydrogen (xúc tác Ni, đun nóng): CH₂=CH₂ + H₂ Ni, t°→ CH₃-CH₃. Alkyne cộng H₂ với xúc tác Pd/PbCO₃ dừng ở alkene.
• Cộng bromine: làm mất màu nước bromine, dùng nhận biết hydrocarbon không no: CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br-CH₂Br.
• Cộng hydrogen halide, nước (xúc tác acid): CH₂=CH₂ + H₂O H⁺, t°→ CH₃-CH₂-OH.

Quy tắc Markovnikov: khi cộng HX vào liên kết đôi không đối xứng, nguyên tử H ưu tiên cộng vào carbon có nhiều H hơn, nguyên tử X cộng vào carbon có ít H hơn. Ví dụ propene cộng HBr tạo sản phẩm chính 2-bromopropane.

Phản ứng trùng hợp và phản ứng oxi hoá 🔊

Trùng hợp: nhiều phân tử alkene kết hợp với nhau tạo polymer, ví dụ ethylene tạo polyethylene (PE), propylene tạo polypropylene (PP).

Oxi hoá: alkene, alkyne cháy toả nhiều nhiệt; làm mất màu dung dịch KMnO₄ (tạo kết tủa nâu đen MnO₂):

3CH₂=CH₂ + 2KMnO₄ + 4H₂O → 3HOCH₂-CH₂OH + 2MnO₂ + 2KOH

Phản ứng của alk-1-yne và điều chế 🔊

Nguyên tử H gắn với carbon mang liên kết ba đầu mạch có thể bị thay thế bằng ion kim loại. Alk-1-yne tác dụng với dung dịch AgNO₃ trong NH₃ tạo kết tủa màu vàng nhạt:

HC≡CH + 2AgNO₃ + 2NH₃ → AgC≡CAg + 2NH₄NO₃↓

Điều chế trong phòng thí nghiệm: ethylene từ ethanol (đun với H₂SO₄ đặc ở 170 °C); acetylene từ calcium carbide: CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂ + Ca(OH)₂. Trong công nghiệp, alkene được sản xuất bằng cracking dầu mỏ.