Bài 15.21 trang 54, 55, 56, 57 SBT Hóa 11 - Kết nối tri thức: Monochlorine hoá propane (có chiếu sáng, ở 25oC), thu được 45% 1-chloropropane và 55% 2-chloropropane; còn monobromine hoá propane (có...

Monochlorine hoá propane (có chiếu sáng, ở 25^oC), thu được 45% 1-chloropropane và 55% 2-chloropropane; còn monobromine hoá propane (có chiếu sáng và đun nóng đến 127^oC), thu được 4% 1-bromopropane và 96% 2-bromopropane. Dựa trên các kết quả thực nghiệm này, hãy nhận xét về:

(a) quan hệ giữa khả năng tham gia phản ứng thế của alkane và bậc của carbon;

(b) khả năng phản ứng của các halogen và tính chọn lọc vị trí thế của các halogen.

Phương pháp giải :

Trong phản ứng thế halogen, nguyên tử hydrogen liên kết với nguyên tử carbon bậc cao hơn dễ bị thế bởi nguyên tử halogen hơn so với nguyên tử hydrogen liên kết với nguyên tử carbon bậc thấp. Các sản phẩm thế halogen của hydrocarbon được gọi là dẫn xuất halogen của hydrocarbon.

Phản ứng của propane với bromine sẽ xảy ra chậm hơn so với phản ứng của propane với chlorine. Tuy nhiên lúc này, do bromine có tính chọn lọc hơn so với chlorine nên khả năng phản ứng của nguyên tử carbon bậc II cao hơn nhiều so với của nguyên tử carbon bậc I, dẫn đến sản phẩm thế CH₃–CHBr–CH₃ sẽ chiếm tỉ lệ phần trăm cao hơn nhiều so với sản phẩm thế CH₃–CH₂–CH₂Br.

Lời giải chi tiết:

a) Bậc của carbon càng cao, phản ứng thế xảy ra càng dễ dàng. Phản ứng thế ở carbon bậc ba dễ hơn ở carbon bậc hai và phản ứng thế ở carbon bậc hai dễ hơn ở carbon bậc một.

b) Chlorine tham gia phản ứng thế dễ dàng hơn so với bromine. Vì vậy, tính chọn lọc vị trí thế của chlorine yếu hơn so với bromine (nói cách khác, do khả năng phản ứng của bromine yếu, nên bromine chủ yếu lựa chọn phản ứng ở vị trí carbon bậc cao hơn, nơi phản ứng xảy ra dễ dàng hơn).