CHUYÊN đề 7 lý THUYẾT ESTE LIPIT CHẤT GIẶT rửa

Este- lipit

A.Lý thuyết

I Định nghĩa – Công thức tổng quát – Tên gọi:

1 Định nghĩa:

Khi thay nhóm OH ở nhóm cacboxyl của axit cacboxylic bằng nhóm OR thì được este

ROH + R’COOH H 2 SO 4 , t

o

R’COOR + H2O

2 Công thức tổng quát của este:

* Este no đơn chức: CnH2n+1COOCmH2m+1 (n0, m1)

Nếu đặt x = n + m + 1 thì CxH2xO2 (x  2)

* Este đa chức tạo từ axit đơn chức và rượu đa chức: (RCOO)nR’

* Este đa chức tạo từ axit đa chức và rượu đơn chức R(COOR’)n

Phần này nói thêm : Chú ý :

CT tổng quát : CnH2n+2 – 2a Om (với a là tổng số lk pi ; m là bội của 2 vì este có gốc COO tức 2 oxi trở lên

và đa chức thì là bội của 2)

Tìm được a và m => CTPT của este Cách tính a =

2

2

2 x   y  t

Đối với hợp chất CxHyOzNt Còn Với CxHyOz thì bỏ đi t : a=

2

2

CTCT TQ của este :

CTTQ este sinh bởi Rượu R’(OH)m và Axit R(COOH)n (Pứ este hóa)

Hiệu ứng chéo :

Rượu R’ - (OH)m

 CT : R m -(COO) m.n -R’ n <= Nhớ

3 Tên gọi của este hữu cơ:

R C O

O R'

gốc axit gốc rượu

Tên este = tên gốc rượu + tên gốc axit + at

Vd: H – C – OCH2CH3 Ety fomat

||

O

CH3C – OCH3 Metyl axetat

||

O

CH3 – C – O – CH – CH3 Isopropyl axetat

|| |

O CH3

CH2 = C – C – O – CH3 Metyl metacrylat

| ||

CH3 O

CH3 – C – O – CH = CH2 Vinyl axetat

||

O

II Tính chất vật lý:

* Các este thường là chất lỏng rất ít tan trong nước, nhẹ hơn nước

* Giữa các phân tử este không có liên kết hidro vì thế nhiệt độ sôi của các este thấp hơn axit và rượu có cùng số nguyên tử cacbon

* Nhiều este có mùi thơm hoa quả

III Tính chất hoá học:

1 Phản ứng thuỷ phân:

a Thuỷ phân trong môi trường axit (phản ứng thuận nghịch):

Este + HOH H 2 SO 4 , t

o

axit + rượu

R – C – O + R’ + HOH H 2 SO 4 , t

o

RCOONa + R’OH ||

O

b Thuỷ phân trong môi trường kiềm (phản ứng xà phòng hóa):

RCOOR’ + NaOH t0RCOONa + R’OH

c Phản ứng khử

Este bị khử bởi liti nhôm hiđrua (LiAlH4), khi đó nhóm RCO- (gọi là nhóm axyl) trở thành ancol bậc I :

R - COO - R’ LiAlH t4 ,0 R - CH2 - OH + R’- OH

2 Phản ứng ở gốc hiđro cacbon:

a Phản ứng cộng: (H2, Cl2, Br2…)

CH2 = CH – C – OCH3 + H2

0

,

Ni t

 CH3 – CH2 – C – OCH3

|| ||

O O

b Phản ứng trùng hợp:

n

xt, t o

n

Polimetylmetacrylat: thủy tinh hữu cơ

3 Phản ứng cháy: Este đơn chức, no :

C n H 2n O 2 + 3 2

2

n 

O 2 n O 2 + nH 2 O

=> CT :

2

2 3

nEste

nO

và n nEste

meste

nCO n

n meste

nCO nEste



32 14

2 2

Nhớ CT trên để giải bài tập Chỉ đối với CT este no , đơn chức

IV Điều chế:

a ) Este của ancol

Phương pháp thường dùng để điều chế este của ancol là đun hồi lưu ancol với axit hữu cơ, có H2SO4 đặc xúc

tác, phản ứng này được gọi là phản ứng este hóa

CH3COOH + (CH3)2CHCH2CH2OH CH3COOCH2CH2CH(CH3)2 + H2O

* Phản ứng este hóa là phản ứng thuận nghịch Để nâng cao hiệu suất của phản ứng (tức chuyển dịch cân bằng

về phía tạo thành este) có thể lấy dư một trong hai chất đầu hoặc làm giảm nồng độ của sản phẩm Axit

sunfuric vừa làm xúc tác vừa có tác dụng hút nước, do đó góp phần làm tăng hiệu suất tạo este

b) Este của phenol

Để điều chế este của phenol không dùng axit cacboxylic mà phải dùng anhiđric axit hoặc clorua axit tác dụng với phenol

C6H5 – OH + (CH3CO)2O => CH3COOC6H5 + CH3COOH

anhiđric axetic phenyl axetat

PT : (RCO)2O + R’OH => RCOOR’ + RCOOH

c) Este sinh bởi Axit tác dụng với rượu: ( Pứ este hóa )

Pứ este hóa là pứ thuận nghịch xảy ra chậm ở điều kiện thường

H 2 SO 4 , t 0

( Dựa vào hiệu ứng chéo => este RCOOR’)

 R-OH + HX => RX(este vô cơ) + H2O (X là halogen)

VD: C2H5OH + HCl => C2H5Cl + H2O (Hoạc tác dụng với HNO3)

 Axit 1 lần , rượu n lần : nRCOOH + R’(OH)n => (RCOO)nR’ + nH2O ( dựa vào hiệu ứng chéo)

 Axit n lần , rượu 1 lần : R(COOH)n + nR’OH =>R (COOR’)n + nH2O

 Axit n lần , rượu m lần : mR(COOH)n + nR(OH)m => Rm(COO)m.nR’n + m.nH2O

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

1 Đốt cháy một este mà thu được nCO2 = nH2O => thì este đó là este no đơn chức

VD1 : Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol một chất hữu cơ X cần 4,48 lít khí oxi (đkc) thu được nCO2 : nH2O = 1 : 1

Biết rằng X tác dụng với NaOH tạo ra hai chất hữu cơ Tìm X

HD giải: X tác dụng với NaOH tạo ra hai chất hữu cơ  X là este

Đốt X  nCO2 : nH2O = 1 : 1  X là este no đơn chức mạch hở

CTTQ của X là C n H 2n O 2 Ta có: nO2 = 0,2 mol

AD CT đã nói ở phần đốt cháy => 2

1 , 0

2 , 0 2

2 3 2









nX

nO

Vậy X là C 2 H 4 O 2

=> Nhớ cách giải :

2

2 3

 n

nX

nO

(Đối với este no đơn chức) VD2: Đốt cháy hoàn toàn 7,4 gam một este X thu được 13,2 gam CO2 và 5,4 gam nước Biết rằng X tráng gương được Xác định CTCT của X

PP giải : este CxHyOz tìm tỉ lệ x : y : z hoặc Giải theo PT đốt cháy

HD giải: Cách 1: nCO2 = nH2O = 0,3 mol  X là este no đơn chức mạch hở có CTTQ CnH2nO2

meste

nCO n

nEste

4 , 7

3 , 0 ).

32 14 ( 2

).

32 14 ( 2

=> n =3

Vậy CTPT của X là: C 3 H 6 O 2

Vì X tráng gương được  X có gốc CHO : CTCT HCO - OC2H5

Cách 2 : Ôn lại kiến thức : mCxHy = nCO2.12 + nH2O.2

=> mCxHyOz = mC + mH + mO = mCxHy + mO(trong CxHyOz)

nCO2 = 0,3 mol => mC(trong X) = 0,3.12 = 3,6 g ,

mH(X) = 2nH2O = 2.0,3 = 0,6 g

=> mO = meste – mC – mH = 7,4 – 3,6 – 0,6 = 3,2 g => nO = 0,2 mol

=> Ta có tỉ lệ : x : y : z = 0,3 : 0,6 : 0,2 = 3 : 6 : 2

=> CT đơn giản: (C3H6O2)n

Với n = 1 => M = 74 => neste = 0,1 mol => nCO2 = 0,3 mol (Thỏa mãn)

VD3 Đốt cháy 6 g este Y ta thu được 4,48 lít CO2 (đktc) và 3,6 g nứơc Y có CTCT là:

A HCOOCH3 B CH3COOCH3

C HCOOCH= CH2 D HCOOC2H5

nCO2 = nH2O => este no đơn chức => loại C

Mẹo Để ý : B và C có CTPT giống nhau => Loại B và D (Vì Hoặc Cả 2 cùng đúng hoặc cả 2 cùng sai) => A

Có thể giải như bài trên

2 Xác định công thức cấu tạo este hữu cơ đơn chức:

Este đơn chức có CTPT là : CxHyO2 R-COOR’ ĐK : y2x

Ta có 12x + y + 32 = R + R’ + 44

Khi giải bài toán về este ta thường sử dụng cả hai công thức trên ,

Công thức C x H y O 2 dùng để đốt cháy

 Khi xác định công thức cấu tạo este hữu cơ ta nên chú ý:

- Cho phản ứng: Este + NaOH t0Muối + Rượu

- Chú ý Tỉ lệ mol:

neste

nNaOH

= Số nhóm chức este Nếu đơn chức hay có 1 gốc COO => nNaOH = neste và nEste đơn chức = n muối

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: m este + m NaOH = m muối + m rượu

Cô cạn dung dịch sau phản ứng được chất rắn khan, chú ý đến lượng NaOH còn dư hay không

Nếu còn dư thì Chất rắn khan có cả NaOH dư và muối

Muối của este đơn chức có dạng : R-COONa = MR + 67

VD1 : Đốt cháy hoàn toàn 1 mol este X thu được 3 mol khí CO2 Mặt khác khi xà phòng hóa 0,1 mol este trên thu được 8,2 gam muối chứa natri Tìm CTCT của X

HD giải: Đốt 1 mol este  3 mol CO2 ADCT : n = 2  3

neste

nCO

=> este phải có 3 cacbon  X là este đơn chức CT: R-COO-R’ Vì este đơn chức => neste = n muối = 0,1 mol => M muối = 8,2/0,1 = 82

CT muối đơn chức luôn có dạng : RCOONa = MR + 67 = 82 => MR = 15 => Gốc axit : CH3-

 Vì este có 3 C => gốc R’ phải là –CH3 => Vậy CTCT của X là CH3COOCH3

- Công thức R-COOR’ dùng để phản ứng với NaOH  CT cấu tạo của este

VD2 : Thủy phân một este X có tỉ khối hơi đối với hiđrô là 44 thì được một muối Natri có khối lượng bằng

41

44khối lượng este Tìm CTCT của este

A.CH3COOC2H5 B.C2H5COOCH3 C.CH3COOCH3 D.HCOOC2H5

HD giải: Ta có: Meste = 44.nH2 = 88 Dựa vào đáp án => este no đơn chức

Ta có: 41 41

muèi

M  M    ®vc   R   R  R là – CH3

Ta có: Meste   R 44  R'  88  R'  29 => - C2H5 => Vậy X là CH3COOC2H5

Mẹo : Vì Meste = 88 => loại C và D

Vì pứ với NaOH thì gốc Na thay thế cho gốc rượu :

PT : R – COO – R’ + NaOH => R – COO – Na + R’OH

M muối < Meste => M Na < M rượu  23 < M rượu => A vì gốc rượu là C2H5 > 23

Còn ngược lại nếu M muối > Meste => M Rượu < 23

VD3 : Một este tạo bởi axit đơn chức và ancol đơn chức có tỉ khối so với CO2 là 2 Khi đun nóng este này với

dung dịch NaOH tạo ra muối có khối lượng bằng 17/22 khối lượng este đ• phản ứng CTCT của este là:

A CH3COOCH3 B HCOOC3H7

C CH3COOC2H5 D C2H5COOCH3

Meste = 88;

22

17 88

67

Meste

Mmuôi

=> MR(Gốc của Axit) = 1 => B

3.Cho hai chất hữu cơ đơn chức (mạch hở) tác dụng với kiềm tạo ra

a Hai muối và một ancol thì 2 chất hữu cơ đó có thể là:

(1)

1

' '

RCOOR

R COOR





 hoặc 1

'

RCOOR

R COOH





 (2)

- n ancol = n NaOH hai chất hữu cơ đó công thức tổng quát (1)

- n ancol < n NaOH hai chất hữu cơ đó công thức tổng quát (2)

VD1: Một hỗn hợp X gồm hai chất hữu cơ Cho hỗn hợp X phản ứng vừa đủ với dung dịch KOH thì cần hết

100 ml dung dịch KOH 5M Sau phản ứng thu được hỗn hợp hai muối của hai axit no đơn chức và được một rượu no đơn chức Y Cho toàn bộ Y tác dụng với Natri được 3,36 lít H2 (đktc) Hai hợp chất hữu cơ thuộc loại chất gì?

HD Theo đề ta có: nKOH = 0,1.5 = 0,5 mol : Ancol no đơn chức Y: CnH2n+1OH

CnH2n+1OH + Na  CnH2n+1ONa + 1

2H2

0,3 mol  0,15 mol

Thuỷ phân hai chất hữu cơ thu được hh hai muối và một ancol Y với n Y < n KOH

=> Vậy hai chất hữu cơ đó là: este và axit

VD2: Hỗn hợp M gồm hai hợp chất hữu cơ mạch thẳng X và Y chỉ chứa (C, H, O) tác dụng vừa đủ hết 8 gam

NaOH thu được rượu đơn chức và hai muối của hai axit hữu cơ đơn chức kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng Lượng rượu thu được cho tác dụng với natri dư tạo ra 2,24 lít khí H2 (đktc) X, Y thuộc laọi hợp chất gì?

HD nNaOH = 0,2 mol ; nAncol = 0,2 mol

=> Thuỷ phân hai chất hữu cơ X, Y và thu được số mol nAncol = nNaOH Vậy X, Y là hai este

b Một muối và một ancol thì hai chất hữu cơ đó có thể là:

- Một este và một ancol có gốc hidrocacbon giống rượu trong este: RCOOR1 và R1OH

- Một este và một axit có gốc hidrocacbon giống axit trong este: RCOOR1 và RCOOH

- Một axit và một ancol học rồi

Đp hóa

1

' ''

RCOOR

R COOR





 hoặc

' ''

RCOOR

R OH







4 Xác định công thức cấu tạo este hữu cơ hai chức:

Nâng cao:

a Một ancol và hai muối:

O

O

Dựa vào 2: => nNaOH/neste = 2 (vì este 2 chức) => nOH = 2n este =  n muối ; n ancol = n este

b Hai ancol và một muối:

O

C O

n OH - = 2n muối = 2n este ; n OH - = 2 n rượu

5.Một số este khi thuỷ phân không tạo ancol: Thêm : (Chú ý trắc nghiệm)

- Este + NaOH  1 muối + 1 anđehit

 este này khi phản ứng với dd NaOH tạo ra rượu có nhóm -OH liên kết trên cacbon mang nối đôi bậc 1, không bền đồng phân hóa tạo ra anđehit

VD: R-COO- CH=CH 2 + NaOH to

R-COONa + CH2=CH-OH

VD : Đốt cháy hoàn toàn 1mol este X thu được 3 mol CO2 Khi X tác dụng với NaOH tạo ra một anđehit Tìm CTCT của X

HD giải: Đốt 1 mol este  3 mol CO2 X có 3C trong phân tử mà este có gốc COO là 1 C rồi

Mà X tác dụng với NaOH tạo ra một anđehit Vậy X là HCOOCH=CH2

- Este + NaOH  1 muối + 1 xeton

este này khi phản ứng tạo rượu có nhóm -OH liên kết trên cacbon mang nối đôi bậc 2 không bền đồng phân

hóa tạo xeton

+ NaOH to

R-COONa + CH2=C(OH)-CH3

- Este + NaOH  2muối + H 2 O Este này có gốc rượu là phenol hoặc đồng đẳng phenol

+ 2NaOH to

RCOONa + C6H5ONa + H2O

do phenol có tính axit nên phản ứng tiếp với NaOH tạo ra muối và H2O)

=>  2

neste

nNaOH

- Este + NaOH  1 sản phẩm duy nhất Este đơn chức 1 vòng (Đơn kín)

+NaOH to

Một số este đặc biệt : este pứ trực tiếp với AgNO3/NH3 => este có gốc CHO

VD : HCO O – R’ , Este được tạo thành từ axit fomic

- Este + H2O   2 sản phẩm đều có pứ tráng gương

Este thủy phân => axit + rượu => Axit có gốc CHO(CHỉ có Axit fomic : HCOOH) và rượu có gốc CHO ( Gốc

OH nối với hidrocacbon không no 1 nối đôi như phần este + NaOH => andehit)

CH3-CH=O

Đp hóa

CH3

CH3-CO-CH3

RCOO

R

C O

O

OH

 CT este : HCOO-CH=CH2 + H2O => HCOOH + CH3CHO

 Hoặc HCOO- CH =CH – CH3

VD 1 : Thuỷ phân este C4H6O2 trong môi trường axit thu được một hỗn hợp các chất đều có phản ứng tráng

bạc CTCT của este đó là:

A CH3COOCH= CH2 B HCOOCH2- CH= CH2

C HCOOCH=CH- CH3 D CH2= CH- COOCH3

VD2: Một este có công thức phân tử là C3H6O2, có tham gia phản ứng tráng bạc CTCT của este đó là:

A HCOOC2H5 B CH3COOCH3

C HCOOC3H7 D C2H5COOCH3

6 Dạng tìm CT dựa vào Hiệu ứng chéo và CTTQ : CnH2n+2 – 2aOm ( a là tổng số pi và m là số chia hết cho 2)

a=

2

2

; Hiệu ứng chéo : Rượu R’ - (OH)m

 CT : R m -(COO) m.n -R’ n <= Nhớ

VD1: CT este sinh bởi axit 2 chức và rượu 3 chức là :

Axit 2 chức => n =2 , rượu 3 chức => m = 3 => CT : R3(COO)6R’2

VD2: CT este sinh bởi rượu 3 chức và Axit đơn chức là :

R3-(COO)3-R’ = (R –COO)3 – R’

VD3: Este sinh bởi rượu 3 chức no và axit đơn chức có 1 lk pi là

A.(CnH2n-1)3 – COO – CnH2n-1 B.(CnH2n-1 – COO)3 – CnH2n-1

C.(CnH2n-1 - COO)3 – CmH2m+1 D.(CnH2n-1 –COO)3 – CmH2m-1

Từ VD 2: => CT: (R–COO)3 – R’ (I) => Loại A Và B Vì khống bít 2 axit có cùng n không(Trường hợp m = n) Nên Chọn là m thì đúng hơn

CTTQ : CnH2n+2 -2a –m(Chức)m

Rượu no =>a = 0; 3 chức=>m = 3 => CT: CmH2m+2 – 3(OH)3 =CmH2m -1(OH)3(II)

Axit có 1 lk pi => a = 2; đơn chức => n = 1 => CT: CnH2n+2 -2 -1(COOH)

= CnH2n -1(COOH) (III)

Từ I, II, III AD hiệu ứng chéo : => CT (COO – CnH2n-1)3 – CmH2n-1 => D

VD4: Giống VD 3 Chỉ tìm CT TQ :

A.CnH2n-10O6 B.CnH2n-8O6 C.CnH2n-6O6 D.CnH2n-4O6

Cách 1 : Dựa vào CT vừa tim được : CnH2n-1(COO – CmH2m-1)3

Biến đổi chút : C n+3m+3 H 2(n+3m + 3) - 10 O6

Đặ n + 3m + 3 = x => CT TQ : CxH2x -10O6 => A

Cách 2: Tìm a và m là được O

Để ý : CT : R’ – (COO – R)3

Cứ có lk đôi trong pt là 1 lk pi : Ta thấy gốc COO có 1 lk pi (C=O ) Biết R là axit có 1 lk pi nữa => COO – R

có 2 lk pi => (COO – R)3 => 6 lk pi

Ta thấy (COO-R)3 thì phải có 6 Oxi tất cả => m = 6

AD CT: CnH2n+2 – 2a Om => CnH2n+2 – 2.6 O6 = CnH2n – 10O6

VD5 Este sinh bởi Axit đơn có 1 lk pi và rượu 3 chức Biết este không chứa Chức khác có %O = 56,69% Hỏi

tổng số nguyên tử trong este bằng (Bài cố tính dấu):

A.28 B.30 C.32 D.34

Dựa vào VD 4 => CT: CnH2n -10O6

Nhắc lại %Của một chất trong phân tử = M của nó / M phân tử

=> %C = 12n/(14n -10 + 6.16) = 56,69

=> n = 12 => CT : C12H14O6 => Tổng nguyên tử : 12 + 14 + 6 = 32 =>C

7.MỘT SỐ LƯU Ý KHI GIẢI TOÁN ESTE ( Tổng hợp )

1) Để tạo nên este mạch hở thì điều kiện là ít nhất một trong 2 chất rượu hoặc axit tạo nên este đó là đơn chức 2) Este mạch vòng (dị vòng) chỉ có thể được tạo nên khi cả axit lẫn rượu đều đa chức

3) Este trung tính: còn gọi là este thuần (este thuần khiết), este trung hoà là este không chứa nhóm chức nào

khác ngoài nhóm (-COO-) Hoặc nữa để nhấn mạnh cấu tạo phân tử không có hyđro linh động (không có nhóm

OH, COOH), người ta còn nói “ este không tác dụng với natri kim loại”

5) Este có nhiệt độ sôi thấp hơn axit tương ứng (vì este không có hyđro linh động – không tạo được liên kết

hyđro liên phân tử)

6) Este thường nhẹ hơn nước,ít hoặc không tan trong nước, nhưng lại hoà tan được nhiều chất hữu cơ như chất

béo, parafin, một số chất dẻo v.v…

7) Este không no (este của axit không no hoặc rượu không no) có khả năng tham gia phản ứng cộng và phản

ứng trùng hợp

8) Phản ứng chuyển hoá dầu (chất béo lỏng) thành mỡ (chất béo rắn)

9) Không nhất thiết sản phẩm cuối cùng có ancol – tuỳ thuộc vào việc nhóm –OH đính vào gốc hyđrocacbon có

cấu tạo như thế nào mà sẽ có các phản ứng tiếp theo xảy ra để có sản phẩm cuối cùng hoàn toàn khác nhau, hoặc nữa là do cấu tạo bất thường của este gây nên

và Este 2 chức có một gốc axit và 2 gốc rượu đơn chức khác nhau: R1OOC-R-COOR2

Este + NaOH 2 muối + 1 rượu Este 2 chức có một gốc rượu ® và 2 gốc axit khác nhau(R1, R2): R1COO-R-OOCR2

Este + NaOH =>1 muối + 1 anđehit Este đơn chức có gốc rượu dạng R-CH=CH- : Thí dụ CH3COOCH=CH-CH3

Este + NaOH =>1 muối + 1 xeton Este đơn chức có gốc rượu dạng –C= C – OH : – C = C– OOCR’ (R khác H) Este + NaOH =>1 muối + 1 rượu + H2O Este- axit : HOOC-R-COOR’

Este + NaOH =>2 muối + H2O Este của phenol: C6H5OOC-R

Este + NaOH =>1 muối + anđehit + H2O Hyđroxi- este: RCOOCH(OH)-R’ => Este + NaOH 1 muối + xeton + H2O Este vòng (được tạo bởi hyđroxi axit) Chỉ thu được muối hữu cơ

Tuy vậy khi biện luận để giải bài toán định lượng, đừngphức tạp hoá bài toán như thế, hãy chỉ chọn trường hợp đơn giản nhất thoả mãn yêu cầu của đề để giải

10) Khi cho este no đơn chức thì công thức tổng quát là CnH2nO2

11) Đốt este có n CO2 = n H2O thì đó là este no đơn chức

12) Cho este tác dụng với NaOH, cô cạn sản phẩm thu được chất rắn nhớ lưu ý NaOH dư

Chất hữu cơ tác dụng với NaOH mà không tác dụng với Na thì đó là este