Bài 19: Dẫn xuất halogen

1. Kiến thức trọng tâm

Dẫn xuất halogen là hợp chất hữu cơ trong đó một hoặc nhiều nguyên tử hydrogen của hydrocarbon được thay bằng nguyên tử halogen (F, Cl, Br, I). Công thức chung thường viết là $R-X$, với $X$ là halogen. Ví dụ: chloromethane $CH_3Cl$, chloroethane $C_2H_5Cl$, bromoform $CHBr_3$.

Cách gọi tên: tên halogen + tên hydrocarbon tương ứng, chỉ rõ vị trí nguyên tử halogen nếu cần, ví dụ 2-chloropropane $CH_3-CHCl-CH_3$. Một số chất có tên thông thường quen thuộc như chloroform $CHCl_3$, carbon tetrachloride $CCl_4$.

Tính chất vật lí: đa số dẫn xuất halogen là chất lỏng hoặc rắn, nặng hơn nước, ít tan trong nước, tan tốt trong dung môi hữu cơ. Nhiệt độ sôi tăng theo khối lượng phân tử và theo thứ tự R-F < R-Cl < R-Br < R-I với cùng gốc $R$.

Tính chất hóa học: liên kết $C-X$ phân cực nên dẫn xuất halogen dễ tham gia phản ứng thế nguyên tử halogen bằng nhóm $OH$, $NH_2$, $CN$; phản ứng tách $HX$ tạo alkene khi đun với dung dịch kiềm trong alcohol; một số dẫn xuất tham gia phản ứng với magnesium tạo thuốc thử Grignard $RMgX$ trong ether khan.

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1. Viết phương trình thủy phân chloroethane bằng dung dịch $NaOH$ loãng, đun nóng.

Giải: $C_2H_5Cl + NaOH \xrightarrow{t^o} C_2H_5OH + NaCl$. Đây là phản ứng thế nucleophile, thu được alcohol.

Ví dụ 2. Đun 2-bromopropane với dung dịch $KOH$ trong ethanol thu được sản phẩm chính nào?

Giải: Phản ứng tách $HBr$: $CH_3-CHBr-CH_3 + KOH \xrightarrow{C_2H_5OH, t^o} CH_3-CH=CH_2 + KBr + H_2O$. Sản phẩm chính là propene.

Ví dụ 3. Vì sao dẫn xuất halogen được dùng làm dung môi và chất làm lạnh?

Giải: Vì chúng trơ về mặt hóa học ở nhiệt độ thường, hòa tan tốt nhiều chất hữu cơ, dễ bay hơi. Tuy nhiên nhiều chất gây hại tầng ozone và độc với con người nên bị hạn chế sử dụng.

3. Ghi nhớ

• Dẫn xuất halogen $R-X$: liên kết $C-X$ phân cực, dễ bị thế và tách.
• Phản ứng thế $X$ bằng $OH$ cho alcohol; tách $HX$ cho alkene.
• Nhiều dẫn xuất halogen độc hại, cần bảo quản và sử dụng cẩn thận.