Hóa học 12 - Lí Thuyết Este, Lipid

Cấu tạo phân tử  Axit cacboxylic R-COOH  Estelà dẫn xuất của axit cacboxylic: R’  H Este là dẫn xuất của axit cacboxylic.. Khi thay nhóm OH ở nhóm cacboxyl –COOH của axit

I KHÁI NIỆM

1 Cấu tạo phân tử

 Axit cacboxylic (R-COOH)

 Estelà dẫn xuất của axit cacboxylic: (R’  H)

Este là dẫn xuất của axit cacboxylic Khi thay nhóm OH ở nhóm cacboxyl –COOH của axit cacboxylic bằng nhóm OR’ thì được este

Este đơn giản có công thức tổng quát là

(R, R’ là gốc hidrocacbon, trừ trường hợp este của axit fomic có R là H)

 Vài dẫn xuất khác của axit cacboxylic:

anhiđrit axit halogenua axit amit

2 Cách gọi tên este

Tên este gồm : Tên gốc hidrocacbon R’ + tên anion gốc axit (đuôi “at”)

H-C-O-C2H5 CH3-C-O-CH=CH2 C6H5-C-O-CH3 CH3-C-O-CH2C6H5

II

Etyl fomiat vinyl axetat metyl benzoat benzyl axetat

3 Tính chất vật lí

 Sôi tháp hơn so với axit và ancol tương ứng

 Thường là chất lỏng, nhẹ hơn nước, rất ít tan trong nước; hòa

tan được nhiều chất hữu cơ

 Những este có KLPT rất lớn ở trạng thái rắn (mỡ động vật, sáp ong, …)

 Các este thường có mùi thơm dễ chịu (isoamyl axetat mùi chuối chín, etyl butirat

mùi dứa, etyl isovalerat mùi táo, …)

II TÍNH CHẤT HÓA HỌC

HCOOCH3 32oC

CH3CH2OH 78oC

CH3COOH 118oC

i 1

C - OH

OII

R

C - OR'

OII R

R - C - O - R' II

O

C - O - C

OII

OII

C - X

OII

C - NR' 2

OII R

1 Pứ ở nhóm chức

a) Pứ thủy phân

Este bị thủy phân trong cả môi trường axit và môi trường kiềm

Trong môi trường axit pứ có tính thuận nghịch (ngược với pứ este hóa)

R -COOR' + H - OH H2SO4 , t

o

R -COOH + R'OH

Trong môi trường kiềm pứ một chiều và còn gọi là pứ xà phòng hóa

b) Pứ khử

Este bị khử bởi liti nhôm hidrua LiAlH4 , khi đó nhóm axyl R-CO trờ thành ancol bậc I:

3 Pứ ở gốc hidrocacbon

Este có thể tham gia pứ thế, cộng, tách, trùng hợp, …

a) Pứ cộng vào gốc hidrocacbon không no

CH3[CH2]7CH=CH[CH2]7COOCH3 + H2 Ni, to CH3[CH2]16COOCH3

Metyl oleat metyl stearat

b) Pứ trùng hợp

Một số este đơn giản có liên kết C=C tham gia pứ trùng hợp như anken

Metyl acrylat Poli(metyl acrylat)

III ĐIỀU CHẾ

1 Este của ancol

Đun hồi lưu axit hữu cơ với ancol, có H2SO4 đặc xúc tác Tdụ:

Pứ este hóa là pứ thuận nghịch Để nâng cao hiệu suất của pứ cần:

 lấy dư rượu hoặc dư axit

 đồng thời làm giảm nồng độ các sản phẩm (bằng cách chưng cất lấy ngay este ra khỏi hỗn hợp pứ và dùng H2SO4 đặc để ngoài vai trò xúc tác còn có vai trò hút nước)

2 Este của phenol

R -COOR' + NaOH H2O, to

RCOONa + R'OH

R-COO-R' LiAlH4 , to

R-CH2-OH + R'-OH

n CH2=CH-C-O-CH3

O

xt, to

CH2 CH

COOCH3 I

CH3COOH + (CH3)2CHCH2CH2OH

ancol isoamylic

H2SO4, to

CH3COOCH2CH2CH(CH3)2 + H2O

isoamyl axetat

Phải dùng anhidrit axit hoặc clorua axit cho tác dụng với phenol.

 CH3COOC6H5 + CH3COOH

anhiđrit axetic

IV ỨNG DỤNG

 Dùng làm dung môi (pha sơn: butyl hoặc amyl axetat)

 Poli(metyl acrylat) và poli(metyl metacrylat) dùng làm thủy tinh hữu cơ

CHI 3

COO-CH3 I

n

COO-CH3 I

n

 Poli(vinyl axetat) dùng làm chất dẻo, hoặc thủy phân thành poli(vinyl ancol) dùng làm keo dán

 Một số este của axit phtalic C6H4(COOH)2 được dùng làm chất hóa dẻo

 Một số este có mùi thơm hoa quả được dùng trong công nghiệp thực phẩm (bánh kẹo, nước giải khát) và mĩ phẩm (chất thơm cho xà phòng, nước hoa, …)

LIPIT

I KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

1 Khái niệm và phân loại

 Lipit là những hợp chất hữu cơ có trong tế bào sống

 Lipit không hòa tan trong nước nhưng tan trong các dung môi hữu cơ không

phân cực (như ete, clorofom, xăng dầu, …)

 Lipit bao gồm : chất béo, sáp, steroit, photpholipit, … Hầu hết chúng là các

este phức tạp

 Chất béo: là trieste của glixerol với các axit béo [axit monocacboxylic có số chẵn

nguyên tử cacbon (khoảng 12C đến 24C) không phân nhánh], gọi chung là triglixerit hay triaxylglixerol

Công thức chung của chất béo là

R, R’, R” là các gốc hidrocacbon no hoặc không no, không phân nhánh; có thể giống hoặc khác nhau

i 2

CH3 - C - O - C - CH3

OII OII

+ C6H5 - OH

CH3COO

CH CH2

to

n CH3COONa + CH CH2

CH2 - O - C - R

OII

CH - O - C - R'

OII

CH2 - O - C - R"

OII

CH2 - O - C - C15H31

OII

CH - O - C - C15H31

OII

CH2 - O - C -C15H31

 Khi thủy phân chất béo thì thu được glixerol và các axit béo

 Các axit béo thường gặp là

CH3-(CH2)14-COOH CH3-(CH2)16-COOH

axit panmitic, tnc = 63oC axit stearic, tnc = 70oC

 Axit béo không no thường gặp là

Axit oleic, tnc = 13oC axit linoleic, tnc = 5oC

2 Trạng thái tự nhiên

 Chất béo là thành phần chính của dầu mỡ động, thực vật

 Sáp điển hình là sáp ong

 Steroit và photpholipit có trong cơ thể sinh vật và đóng vai trò quan trọng trong hoạt

động sống của chúng

II TÍNH CHẤT CỦA CHẤT BÉO

1 Tính chất vật lí

Ở to phòng, CHẤT BÉO

chứa chủ yếu các gốc

axit béo

no thường là chất rắn (mỡ bò, mỡ cừu)mỡ động vật không

no thường làlỏng chất

dầu thực vật (dầu lạc, dầu vừng); dầu động vật máu lạnh (dầu cá)

Chất béo nhẹ hơn nước và không tan trong nước, tan trong các dung môi hữu cơ như

benzen, xăng, ete, …

2 Tính chất hóa học

a) Pứ thủy phân trong môi trường axit

Tripanmitin (tripanmitoylglixerol)

CH3[CH2]7

C = C H

[CH2]7-COOH

H

CH2

C = C

9 12

CH3[CH2]7

C = C H

[CH2]7-COOH

H 9

Đun nóng chất béo với nước có axit xúc tác ta được glixerol và các axit béo Pứ có tính chất thuận nghịch:

triglixerit các axit béo glixerol

b) Pứ xà phòng hóa este

Nếu đun nóng chất béo với dd kiềm (NaOH hoặc KOH) sẽ thu được glixerol và hỗn hợp muối của các axit béo Muối natri hoặc kali của các axit béo chính là xà phòng

Pứ xảy ra nhanh hơn & không thuận nghịch, có tên gọi là pứ xà phòng hóa:

R-COO-CH2 R'-COO-CH R"-COO-CH2

+ 3NaOH

R-COONa R'-COONa R"-COONa

+

CH2-OH

CH -OH

CH2-OH

to

triglixerit xà phòng glixerol

c) Pứ hidro hóa

Chất béo có chứa các gốc axit béo không no tác dụng với hidro ở nhiệt độ và áp suất cao, có bột Ni xúc tác Khi đó hidro cộng vào nối đôi C=C Tdụ:

CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COO-CH2

CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COO-CH

CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COO-CH2

+ 3H2 Ni,to

CH3-(CH2)16-COO-CH2

CH3-(CH2)16-COO-CH

CH3-(CH2)16-COO-CH2 triolein (lỏng) tristearin (rắn)

d) Pứ oxi hóa

Nối đôi C=C ở gốc axit không no của chất béo bị oxi hóa chậm bởi oxi không khí tạo thành peoxit, chất này bị phân hủy thành các sản phẩm có mùi khó chịu Đó là nguyên nhân của hiện tượng dầu mỡ để lâu bị ôi

III VAI TRÒ CỦA CHẤT BÉO

1 Vai trò của chất béo trong cơ thể

Thức ăn quan trọng của con người

 Cung cấp năng lượng :

Chất béo + nước các tế bào CO2 + H2O + Q

Theo MÁU

RUỘT NON

Enzim lipaza & dịch mật

(quá trình sinh hóa phức tạp)

lượng)

(dư)

mô mỡ

R-COO-CH2 R'-COO-CH R"-COO-CH2

+ 3H2O

R1-COOH

R2-COOH

R3-COOH

+

CH2-OH

CH -OH

CH2-OH

H+,to

THÀNH RUỘT axit béo + glixerol  Chất béo

 Là nguyên liệu để tổng hợp một số chất khác cần thiết cho cơ thể

 Nó còn có tác dụng bảo đảm sự vận chuyển và hấp thụ các chất hòa tan được trong chất béo

2 Ứng dụng trong công nghiệp

 Một lượng lớn dùng để điều chế xà phòng, glixerol và chế biến thực phẩm

 Ngày nay, một số dầu thực vật làm nhiên liệu cho động cơ điezen

 Glixerol được dùng trong sản xuất chất dẻo, mĩ phẩm, thuốc nổ

 Ngoài ra, chất béo còn được dùng trong sản xuất một số thực phẩm khác như mì sợi, đồ hộp, …

CHẤT GIẶT RỬA

I KHÁI NIỆM VÀ TÍNH CHẤT CỦA CHẤT GIẶT RỬA

1 Khái niệm

CHẤT GIẶT RỬA

 Lấy từ thiên nhiên từ bồ kết, bồ hòn

 Nấu dầu mỡ ăn với kiềm tạo ra xà phòng

(hỗn hợp muối Na hoặc K của các axit béo

CH3[CH2]14COONa ; CH3[CH2]16COONa)

Là chất giặt rửa tổng hợp (không phải là muối Na, K của các axit béo, nhưng cũng có tác dụng tẩy rửa)

(Bột giặt , kem giặt …) Chất giặt rửa là những chất khi dùng cùng với nước thì có tác dụng làm sạch các chất bẩn bám trên các vật rắn mà không gây ra pứ hóa học với các chất đó

dầu gội bồ kết dầu gội kem đánh răng bột giặt xà phòng

2 Tính chất giặt rửa

a) Một số khái niệm liên quan

Chất ưa nước Tan tốt trong nước (kị dầu mỡ) Etanol, natri axetat Chất kị nước hầu như không tan trong nước(ưa dầu mỡ) Hidrocacbon, dx halogen

Bài 3

b) Đặc điểm cấu trúc phân tử muối natri của axit béo

O

O Na+

Cấu trúc phân tử muối natri panmitat

1 đầu ưa nước gắn với 1 đuôi dài ưa dầu mỡ  “phân tử chất giặt rửa”

c) Cơ chế hoạt động của chất giặt rửa

Đuôi ưa dầu mỡ của phân tử chất giặt rửa thâm nhập vào vết dầu mỡ, còn nhóm

ưa nước lại có xu hướng kéo ra phía các phân tử nước Kết quả là vết dầu mỡ bị phân chia thành những hạt rất nhỏ được giữ chặt bởi các phân tử chất giặt rửa, không bám vào vật rắn nữa mà phân tán vào nước rồi bị rửa trôi đi

Sự định hướng các phân tử chất

giặt rửa khi tiếp xúc với nước và

chất bẩn

Các hạt dầu rất nhỏ được giữ chặt bởi

các phân tử chất giặt rửa phân tán

vào nước

II XÀ PHÒNG

1 Sản xuất xà phòng



đuôi kị nước CxHy

đầu ưa nước –COO

a) Từ dầu mỡ

Đun nóng dầu thực vật hoặc mỡ động vật với dd NaOH hoặc KOH ở nhiệt độ và áp suất cao Sau khi pứ xà phòng hóa kết thúc, cho thêm NaCl vào và làm lạnh

Xà phòng tách ra khỏi dd được cho thêm chất phụ gia và ép thành bánh

Dung dịch còn lại được loại tạp chất, cô dặc rồi li tâm tách NaCl để thu lấy glixerol

b) Từ parafin (của dầu mỏ)

Oxi hóa parafin nhờ oxi không khí, ở nhiệt độ cao, có muối Mn2+ xúc tác rồi trung hòa axit sinh ra bằng dd NaOH:

RCH2CH2R’  RCOOH + R’COOH  RCOONa + R’COONa

CH3[CH2]14CH2-CH2[CH2]14CH3 2CHO2 3[CH2]14COOH 2CH3[CH2]14COONa

Mn2+, 120oC

NaOH

2 Thành phần của xà phòng và sử dụng xà phòng

 Thành phần chính của xà phòng là muối natri (hoặc kali) của axit béo

(Thường là: natri panmitat C15H31COONa, natri stearat C17H35COONa, natri oleat C17H33COONa, …)

 Các phụ gia thường gặp là chất màu, chất thơm, …

* Xà phòng dùng trong tắm gội, giặt giũ, … có ưu điểm là không gây hại cho da, cho môi trường (vì dễ bị phân hủy bởi các vi sinh vật có trong thiên nhiên)

* Nhược điểm của xà phòng là khi dùng trong nước cứng thì các muối canxi panmitat, canxi stearat … sẽ kết tủa làm giảm tác dụng giặt rửa và ảnh hưởng đến chất lượng vải sợi

III CHẤT GIẶT RỬA TỔNG HỢP

1 Sản xuất chất giặt rửa tổng hợp

Dựa vào hình mẫu “phân tử xà phòng”, người ta đã tổng hợp ra nhiều chất, chúng đều có tác dụng tẩy rửa tương tự XP và được gọi là chất GRTH

CH3[CH2]10CH2OSO3Na+ natri lauryl sunfat

CH3[CH2]10CH2C6H4SO3Na+ natri đođecylbenzensunfonat

Xà phòng tổng hợp

Dầu mỡ +

dd NaOH

Đun, khuấy 3 giờ Thêm NaCl, làm lạnh

XÀ PHÒNG

Tạp chất NaCl

Glixerol

Dụng cụ khuấy

Chất GRTH được điều chế từ các sản phẩm của dầu mỏ Chẳng hạn, oxi hóa parafin được axit cacboxylic, hidro hóa axit thu được ancol, cho ancol pứ với axit H2SO4 rồi trung hòa thì được chất giặt rửa loại ankyl sunfat:

RCH2CH2R’  RCOOH + R’COOH

RCOOH  R-CH2OH  RCH2OSO3H  RCH2OSO3Na+

2 Thành phần và sử dụng các chế phẩm từ chất giặt rửa tổng hợp

 Các chế phẩm như bột giặt, kem giặt, ngoài chất giặt rửa tổng hợp, chất thơm, chất màu ra, còn có thể có chất tẩy trắng như natri hipoclorit, … (Natri hipoclorit có hại cho da khi giặt bằng tay)

 Ưu điềm của chất giặt rửa tổng hợp là dùng tốt cả trong nước cứng, vì chúng ít bị kết tủa bởi ion canxi

 Những chất giặt rửa tổng hợp có chứa gốc hidrocacbon phân nhánh gây ô nhiễm cho môi trường, vì chúng rất khó bị các vi sinh vật phân hủy

LUY N T P

I MỐI LIÊN HỆ GIỮA CÁC LOẠI HIDROCACBON

1 Chuyển hidrocacbon no thành không no và thơm

a) Phương pháp đehidro hóa

CnH2n+2  CnH2n  CnH2n2

CnH2n6

b) Phương pháp crăckinh

CnH2n+2  CxH2x+2 + C(nx))H2(nx)

2 Chuyển hidrocacbon không no và thơm thành no

a) Phương pháp hidro hóa không hoàn toàn

RC  C-R’  RCH = CHR’  RCH2  CH2R’

b) Phương pháp hidro hóa hoàn toàn

CnH2(n x) + (x+1) H2  CnH2n+2 (x = 1,2)

CnH2n 6 + 3 H2  CnH2n xicloankan

i 4

O2 ; Mn2+

120oC

II MỐI LIÊN HỆ GIỮA HIDROCACBON VÀ DẪN XUẤT CHỨA OXI CỦA HIDROCACBON

1 Chuyển hidrocacbon trực tiếp thành dẫn xuất chứa oxi

a) Oxi hóa hidrocacbon ở điều kiện thích hợp

RCH2  CH2R’  RCOOH + R’COOH

b) Hidrat hóa anken thành ancol

R - CH = CH2 + H2O R - CH - CH3

OHI

c) Hidrat hóa ankin thành anđehit hoặc xeton

2 Chuyển hidrocacbon thành dẫn xuất chứa oxi qua dẫn xuất halogen

a) Thế nguyên tử H bằng nguyên tử halogen rồi thủy phân

RH  RX  ROH Ar-H  Ar-X  Ar-OH

b) Cộng halogen hoặc hidro halogenua vào hidrocacbon không no rồi thủy phân

R - CH = CH2 R - CH - CH3

OH I

X I

R - CH - CH3

3 Chuyển ancol và dẫn xuất halogen thành hidrocacbon

a) Tách nước từ ancol thành anken

C - C C = C

H OH

b) Tách hidro halogenua từ dẫn xuất halogen thành anken

C - C C = C

H X

4 Chuyển hóa giữa các dẫn xuất chứa oxi

a) Phương pháp oxi hóa

 Oxi hóa nhẹ ancol bậc I  anđehit; bậc II  xeton

 Oxi hóa mạnh các dẫn xuất chứa oxi  axit cacboxylic

R-CH2-OH R-CH=O R-COOH+ CuO, to [O]

R-CH-R' R-C-R'

+ CuO, to

R - C = C - R' [ R - CH = CH - R' ] R - CH2 - C - R'

b) Phương pháp khử

 Khử anđehit, xeton  ancol

R - C - H

O II

+ H2 Ni, to R - CH2

OH I

R - C - R'

O II

+ H2 Ni, to R - CH - R'

OH I

 Khử este  ancol

R - C -O-R'

O II

LiAlH4, to

R - CH2

OH I + R'-OH

c) Este hóa và thủy phân este

RCOOH + R'OH H+, to R COOR' + H2O

III SƠ ĐỒ BIỂU DIỄN MỐI QUAN HỆ GIỮA HIDROCACBON VÀ MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA HIDROCACBON

ANKAN

ANKIN ANKEN

AREN

CACBOXYLIC

DX

ANĐEHIT XETON

+ C u O , t

o

+ H

2

/ N i , t

o

+H 2 O/ H + , t o

[ O ]

+H 2 /Pd, PbCO , t o

+ H 2 /N i, t o

- - H 2 /x t , t o

+

H 2

/N i , t

o

H 2

/x t , t

o

X 2 , a (t

o )

H 2 O/ H + , t o

CH 4 CH 3 Cl CH 3 OH HCHO HCOOH HCOOCH 3

CH 3 COONa

NO 2

NH 2

CH

CH 3

H 3 C

OH

Cl

CH – C = N OH I

CaCO 3

C

Khí tự nhiên

C 6 H 12 O 6

CH 2 =CH-CH=CH 2

Cao su Nhựa

phenolfomanđehit

ClCH2 COOH

PVC

C 6 H 6 Cl 6

CH – CHO OH I

CH 3 CH=CH 2

CH 3 COCH 3

CH 3 CHO

CH 2 - CH - CH 2

OH I I

OH

OH I

C 2 H 5 OH

(CH 3 COO) 2 Ca

CH 2 =CH 2

PE

CH 3 CH=CH

CH – COOH OH I

CH 2 = CH–COOH

OH

CH 3 -CH–C=N I

OH

CH 3 -CH–COOH I

CH = CH–COOCH

THỦY TINH HCƠ

CH 3 COOCH 3

HCOOC 2 H 5

-SƠ ĐỒ 6 DƯỜNG CHUYỂN HÓA CHẤT HỮU CƠ - GV NGUYỄN PHƯỚC ÁI HÁCH - 2009

CO

C 15 H 31 COOH

CH 3 COOH

C 17 H 35 COOH

C 17 H 33 COOH

CH 2 - CH - CH 2

OHI

I OH

OH I

XÀ PHÒNG

(RCOO) 3 C 3 H 5

Dầu mỡ ăn parafin

CH 2 -OH OSOI 2 Na

1.5

1.7

1.6

1.10 1.11

1.12 1.13

1.14

1.15

2.5 2.6 2.7

2.8 2.9 2.10 2.11

2.14

3.1 3.2

3.3 3.4

3.6

3.7 3.8

4.3 4.4 4.5 4.6

4.7 4.8 4.9

4.10

2.15

5.1

5.3

5.2

5.5

5.6

5.8

5.7

5.9

5.10

6.1,2,3

6.4

6.8

6.9,10

6.11

6.12

6.13 3.5

OCH 2 COOH Cl

Cl Cl Axit 2,4-D