GIÁO án ANCOL PHENOL

Giáo Viên Trần Vũ Thế Hiển Trang 1 ANCOL I ĐỊNH NGHĨA, PHÂN LOẠI, ĐỒNG PHÂN VÀ DANH PHÁP 1 Định nghĩa Ancol là những hợp chất hữu cơ trong phân tử có nhóm hiđroxyl (–OH) liên kết trực tiếp với nguyê.

ANCOL

I ĐỊNH NGHĨA, PHÂN LOẠI, ĐỒNG PHÂN VÀ DANH PHÁP

1 Định nghĩa

* Ancol là những hợp chất hữu cơ trong phân tử có nhóm hiđroxyl (–OH) liên kết trực tiếp với nguyên

tử cacbon no Ví dụ: CH3OH, C2H5OH…

* Công thức tổng quát: C H n 2n 2 2k O x hoặc R OH x ( với k là số liên kết  , x là số nhóm –OH)

*Ancol no, đơn chức mạch hở: C H n 2n1OH hoặc C H n 2n2O (n 1)

2 Phân loại:

 Theo cấu tạo gốc hiđrocacbon:

* Ancol no, đơn chức, mạch hở (CnH2n+1OH) Ví dụ : CH3OH

*Ancol không no, đơn chức mạch hở Ví dụ: CH2=CH–CH2OH

*Ancol thơm đơn chức Ví dụ: C6H5CH2OH

*Ancol vòng no, đơn chức Ví dụ:

OH

(xiclohexanol)

 Theo số nhóm –OH:

*Ancol đơn chức Ví dụ: CH3OH, C2H5OH…

*Ancol đa chức Ví dụ: CH2OH–CH2OH; CH2OH–CHOH–CH2OH

 Theo bậc ancol:

*Bậc ancol là bậc của nguyên tử C liên kết trực tiếp với nhóm –OH

3

CH

3 Đồng phân

* Ancol no chỉ có đồng phân cấu tạo : + Đồng phân mạch cacbon

Ví dụ: Đồng phân ancol C4H10O

CH3CH2CH2CH2OH: ancol butylic ; CH3CH2CH(OH)CH3: ancol sec–butylic

(CH3)2CHCH2OH: ancol isobutylic ; (CH3)3COH: ancol tert–butylic

4 Danh pháp

 Tên Thông thường:

Tên ancol = Ancol + tên gốc ankyl + ic

Ví dụ: CH3OH (CH3)2CHOH CH2 =CH–CH2OH C6H5CH2OH

ancol metylic ancol isopropylic ancol anlylic ancol benzylic

 Tên thay thế:

Tên mạch chính + số chỉ vị trí nhóm -OH + ol

- Mạch chính là mạch cacbon dài nhất có chứa nhóm –OH

- Số chỉ vị trí bắt đầu từ phía gần nhóm –OH hơn

Công thức cấu tạo Tên thông thường Tên thay thế

CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OH Ancol butylic butan–1–ol

3 2 3

|

CH CH CHCH

OH

Ancol sec-butylic butan–2–ol

3 2

| 3

CH CH CH OH CH

Ancol isobutylic 2–metylpropan–1–ol

- Ở điều kiên thường các ancol từ C1 C12 là chất lỏng, các ancol C13 là chất rắn

- Các ancol C1 C3 tan vô hạn trong nước Khi số C  độ tan trong H2O giảm

- Ancol tan nhiều trong nước do Phân tử ancol tạo được liên kết hiđro với nước

III TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1 Phản ứng thế H của nhóm –OH ancol

● Phản ứng với kim loại kiềm Na, K

2 (R OH)x2x Na2 (R ONa)xxH2

Ví dụ: 2C 2 H 5 OH + 2 Na 2C 2 H 5 ONa + H 2

( )n

H

R OH

n T

n

 , theo phản ứng (1) ta thấy :

+ T = 0,5 ta suy ra ancol có một chức –OH

+ T = 1 ancol có hai chức –OH

+ T = 1,5 ancol có ba chức –OH

Lưu ý: ta luôn có 1 nhóm OH chỉ tạo ra ½ khí H 2

2

n  n

● Phản ứng đặc trưng của ancol đa chức: tác dụng với Cu(OH)2

2C H3 5OH3 Cu OH 2 C H3 5OH2O2Cu 2H O2

Điều kiện xảy ra phản ứng: Ancol chứa từ 2 nhóm –OH trở lên và có ít nhất 2 nhóm –OH liên tiếp nhau

(–OH gắn trên nguyên tử C cạnh nhau)

* Hiện tượng: kết tủa Cu(OH) 2 tan ra tạo thành dung dich màu xanh lam đặc trưng

Phản ứng dùng để nhận biết ancol có 2 nhóm –OH liền kề

● Phản ứng với axit hữu cơ: (phản ứng este hóa)

o

H t

R CO O H H OR R CO OR H O





Ví dụ: 3

||

O

  + C 2 H 5 OH H ,t o

||

O

2 Phản ứng thế nhóm –OH ancol

● Phản ứng với ancol

2ROH H SO , 140 C 2 4 o  R–O–R + H 2 O

ROH + R’OH H SO , 140 C 2 4 o  R–O–R’ + H 2 O

Ví dụ: C 2 H 5 OH + HOC 2 H 5 H SO , 140 C 2 4 o  H–OH + C 2 H 5 –O–C 2 H 5 (đietyl ete)

Chú ý: Ngoài đồng phân ancol C 4 H 10 O còn có đồng phân ete (R1–O–R2)

3 Phản ứng tách nước:

Phương trình: H SO , 170 C 2 4 o

C H OH C H H O Ví dụ: 2 4 ,170

2 5 H SO d o C 2 4 2

C H OHC H  H O

 Quy tắc Zai-xép: Nhóm –OH ưu tiên tách ra cùng với H ở cacbon bậc cao hơn bên cạnh để tạo thành liên kết

đôi C = C mang nhiều nhóm ankyl hơn

2

,o

d

H O





2 (san pham chính)

1 ( san pham phu)















 









 Điều kiện xảy ra phản ứng:

o Nhiệt độ  170 0 , xúc tác H 2 SO 4 đặc

o Ancol từ 2 C ( CH 3 OH không có phản ứng này, CH 3 OH chỉ tạo ete )

o Nguyên tử cacbon bên cạnh cacbon mang nhóm –OH phải còn nguyên tử H

4 Phản ứng oxi hóa

● Oxi hóa không hoàn toàn

+ Ancol bậc 1 khi bị oxi hóa bởi CuO (t o ) cho ra sản phẩm là anđehit

R–CH 2 OH + CuO to RCHO + Cu↓ + H 2 O

+ Ancol bậc hai khi bị oxi hóa bởi CuO (t o ) cho ra sản phẩm là xeton

R–CH(OH)–R’ + CuO to R–COR’ + Cu↓ + H 2 O

+ Ancol bậc III khó bị oxi hóa

● Oxi hóa hoàn toàn ( phản ứng cháy): tạo CO 2 và H 2 O

Đốt cháy ancol no: C H n 2n1OH O2 t o nCO2  n 1H O2

IV ĐIỀU CHẾ

1 Điều chế etanol trong công nghiệp

● Hiđrat hoá etilen xúc tác axit 2 4 ,300

o

● Lên men tinh bột (phương pháp lên men sinh hóa) (C H O6 10 5)n nH O2 Enzim nC H O6 12 6

C6H O12 6Enzim2C H OH2 5 2CO2

2 Điều chế metanol trong công nghiệp

● Oxi hoá không hoàn toàn metan 2 4 2 200o ,100 2 3

Cu

CH O  CH OH

● Từ cacbon oxit và khí hiđro , 3

ZnO CrO

PHENOL

I ĐỊNH NGHĨA, PHÂN LOẠI, CẤU TẠO

1 Định nghĩa

* Phenol là hợp chất hữu cơ trong phân tử có nhóm –OH liên kết trực tiếp với nguyên tử C của vòng benzen Chú ý: Phân biệt giữa phenol và ancol thơm

* Ancol thơm, là những hợp chất hữu cơ có nhóm –OH liên kết với C mạch nhánh của vòng benzen

Phenol 2-metylphenol (o–Crezol) ancol benzylic

2 Phân loại

* Phenol đơn chức: phân tử có 1 nhóm –OH

2–metylphenol (o–Crezol) 3–metylphenol (m–Crezol) 4–metylphenol (p–Crezol)

* Phenol đa chức: phân tử co nhiều nhóm –OH

3 Cấu tạo của phân tử phenol

* Gốc –C6H5 hút e làm cho liên kết O–H trong phân tử phenol phân cực hơn liên kết O–H của ancol vì vậy H

trong –OH của phenol linh động hơn H trong –OH của ancol và biểu hiện được tính axit yếu (phenol có tên gọi khác là axit phenic)

* Do có hiệu ứng liên hợp nên cặp e chưa sử dụng của nguyên tử O bị hút về phía nhân benzen làm cho mật đọ

e của vòng benzen đặc biệt là các vị trí o, p tăng lên nên dễ phản ứng thế vào vòng benzen của phenol và ưu tiên vào vị trí o, p

Vì vậy nhóm –OH và gốc phenyl –C 6 H 5 trong phân tử phenol có sự ảnh hưởng qua lại lẫn nhau

CH 3

HO

CH 3

HO

CH3

HO

OH

OH

OH

OH

OH

OH

II TÍNH CHẤT VẬT LÝ

* Phenol C 6 H 5 OH là chất rắn, không màu, ít tan trong nước lạnh, tan nhiều trong nước nóng ,tan vô hạn ở

66 o C, tan tốt trong etanol, ete và axeton

* Phenol độc, khi tiếp xúc với da sẽ gây bỏng, để lâu trong không khí bị chảy rữa và thẫm màu do hút ẩm va

bị oxi hóa bởi oxi không khí

* Phenol có liên kết hiđrô liên phân tử

III TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1 Tính chất axit:

* Phản ứng với kim loại kiềm ( Na, K…)

2C H OH2Na2C H ONaH

Natri phenolat

Phản ứng này dùng để phân biệt phenol và anilin

* Phản ứng với dung dịch bazơ:

C H OHNaOH C H ONaH O

Ancol không có phản ứng này, chứng tỏ nguyên tử H của phenol linh động hơn H của ancol

Chứng minh được ảnh hưởng của gốc phenyl –C 6 H 5 đến nhóm –OH

* Phenol bị CO 2 đẩy ra khỏi muối:

C H ONa CO H OC H OH NaHCO

 Phenol có tính axit yếu hơn axit cacbonicPhenol không làm đổi màu quỳ tím

Tính axit: ancol < phenol < H 2 CO 3

2 Phản ứng thế ở vòng benzen

a Phản ứng dung dịch Brom

Hiện tượng: Phenol làm mất màu dung dịch nước brom và tạo kết tủa trắng

Dùng dung dịch nước Br 2 dùng để nhận biết phenol

 Phản ứng chứng minh sự ảnh hưởng của –OH lên vòng benzen

b Phản ứng nitro hóa

2,4,6–trinitro phenol (axit picric)

* Axit picric là chất rắn màu vàng và được dùng làm thuốc nổ

IV ỨNG DỤNG

* Sản xuất nhựa phenol fomanđehit dùng làm chất dẻo, chất kết dính

* Sản xuất dược phẩm, phẩm nhuộm, thuốc nổ, chất kích thích tăng trưởng, chất diệt cỏ, diệt nấm mốc…

* Điều chế phenol: Sgk

OH

3 HNO3 H2SO4

NO2

NO2

O2N

OH

3 H2O

BÀI TẬP ANCOL

DẠNG 1: PHẢN ỨNG VỚI KIM LOẠI KIỀM

 Phương trình phản ứng tổng quát :

2

2 (R OH)n2nNa2 (R ONa)nnH (1)

n

H

R OH

T

n

  , theo phản ứng (1) ta thấy :

+ T=0,5 ta suy ra ancol có một chức –OH

+ T=1, ancol có hai chức –OH

+ T=1,5, ancol có ba chức –OH

Lưu ý: Ta luôn có 1 nhóm OH chỉ tạo ra ½ khí H 2 

2

n  n

Một số lưu ý khác:

2

–

 Chú ý: Khi cho dung dịch ancol có R o R 100

dd

V

V

2

dung dich ancol H O

V V V Phản ứng với kim loại kiềm Na, K thì xảy ra hai phản ứng:

2

H O Na NaOH H

R OH nNa R ONa nH

2

2 2 2

H O ancol

Khi làm bài tập liên quan đến phản ứng của ancol với Na, K thì nên chú ý đến việc sử dụng các phương pháp giải toán như : bảo toàn khối lượng, tăng giảm khối lượng, bảo toàn nguyên tố, phương pháp trung bình, đường chéo

DẠNG 2: PHẢN ỨNG ĐỐT CHÁY: (ĐỐT CHÁY CƠ BẢN)

 Khi đốt cháy một ancol no:

2

t

C H  O    O n CO  n H O

(1)

* x = 1  Ancol no, đơn chức mạch hở

3

( 1) 2

o

t

n

 Nhận xét :

* Khi đốt cháy ancol no, ta có: 2 2

2 2

n n





* Khi đốt cháy ancol no, đơn chức, mạch hở: 2 2

2 2

3 2

11

CO

m







* Khi giải bài tập đốt cháy một ancol hoặc hỗn hợp ancol ta sử dụng: bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, phương pháp trung bình…để tính toán

Ta có:

Bảo toàn oxi:  O :n OH 2n O2 2n CO2 n H O2 nếu là ancol đơn  O :n ancol 2n O2 2n CO2n H O2

Bảo toàn khối lượng:  m :m X m O2 m CO2m H O2 hay m m: Xm Cm Hm O

DẠNG 3: PHẢN ỨNG TÁCH NƯỚC VÀ NHÓM OH Phản ứng tách H 2 O của ancol tạo ete hoặc hidrocacbon ( anken nếu ancol no, đơn chức, mạch hở)

 Tách H 2 O tạo anken của ancol no đơn chức, mạch hở

* Phương trình: 2 4 ( ),1700

C H OH C H  H O (n2)

* Tỉ khối Anken 1

Ancol

M d M

  (sản phẩm nhỏ hơn ancol  tạo anken)

2



 Tách H 2 O tạo ete từ ancol đơn chức

* Phương trình tổng quát: 2 4

2

* Tỉ khối Ete 1

Ancol

M d M

  ( sản phẩm lớn hơn ancol  tạo ete )

2





* Luôn có 2 ancol tạo 1ete và 1H 2 O

* Trong trường hợp bài toán cho số mol các ete bằng nhau, điều này đồng nghĩa với số mol ancol tham gia phản ứng tạo ete cũng bằng nhau

k = số liên kết π + số vòng = 2 2

2

C H

Đối với hợp chất có nhóm chức chứa oxi:

* Tác dụng với Na/K: nhóm chức –OH (ancol hoặc phenol…) , –COOH

Khối lượng bình tăng

2

–



Số mol :

2

2

* Tác dụng với NaHCO 3 : nhóm chức –COOH

nCOOH n NaHCO3 n CO2

* Tác dụng với NaOH : nhóm chức –OH của phenol, –COOH (axit cacboxylic); –COO– (este)

Số mol nhóm chức = số mol NaOH Đốt cháy chất hữu cơ: C H O x y z  O2CO2H O2

Ta có: 2

O  C    x

 Để giải bài toán này ta sử dụng những phương pháp sau

* Quan hệ cháy:

2 2 ( 1) hh 2 2 2 hh 2

n n  k n n n n  n n n

 key :n CO2 n H O2 n CC n C OOn hhn N2

* Bảo toàn khối lượng:  m m: X m O2 m CO2m H O2

 m m: Xm Cm H m O X( )

* Bảo toàn Oxi:  O :n O X( )  2n O2  2n CO2n H O2

 Nếu dẫn sản phẩm cháy qua bình 1 đựng H 2 SO 4(đặc) thấy khối lượng bình tăng m 1 gam, khí thoát ra

dẫn tiếp vào bình 2 đựng dung dịch kiềm dư thấy khối lượng bình 2 tăng m 2 gam thì 2

2

1

2

H O

CO







 Nếu cho sản phẩm cháy qua dung dịch kiềm thì:

+ Khối lượng bình tăng:

2 2

binh tang ( CO H O)hap thu

+ Khối lượng dung dịch:

2 2

dd tang ( CO H O) ket tua

2 2

dd giam ket tua ( CO H O)

 Số C CO2

X

n n

 Số H 2 H O2

X

n n

X

n n



MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN GHI NHỚ

CHUYÊN ĐỀ ĐỐT CHÁY