BÀI GIẢNG hóa đại CƯƠNG b2 CHƯƠNG v AXITCARBOXYLIC và dẫn XUẤT

Điều chế axit bằng tổng hợp malonic :Phản ứng được dùng để điều chế các axit ankyl axetic R – CH2COOH, diankyl axetic RR’CHCOOH hoặc các diaxit kiểu HOOC – CH2n – COOH... Do ảnh hưởng ké

HÓA ĐẠI CƯƠNG B2

CHƯƠNG V : AXIT CARBOXYLIC VÀ DẪN

XUẤT

Axit carboxylic là hợp chất hữu cơ trong phân tử có chứa

nhóm carboxyl – COOH

A – AXIT CARBOXYLIC

04/26/15 602003 - Chuong V 4

I TÊN GỌI :

1 Hầu hết các axit đều có tên thông thường liên quan đến nguồn gốc tìm ra :

CH2 = CH - COOH : Axit acrylic

HOOC – CH2 – COOH : Axit malonic

CH3 (CH2)2 COOH : axit butyric

CH3 (CH2)3 COOH : axit valeric

(CH3)3 – C – COOH : axit trimetyl axetic

CH3 (CH2)4 COOH : axit caproic

CH3 (CH2)10COOH : axit lauric

CH3(CH2)16COOH : axit stearic

2 Theo cách gọi tên IUPAC: tên của axit mạch không vòng được lấy từ tên của hidrocarbon tương ứng bằng cách thêm vào đuôi OIC và đặt thêm từ axit ở trước Cách đánh số trong axit bắt đầu từ nhóm – COOH :

CH3CH2COOH : Axit propanoic

(CH3)2CHCOOH : Axit 2 – metylpropanoic

CH2 =CH – COOH : Axit propenoic

CH3 – CH = CH - COOH : Axit 2 – butenoic

HOOC – CH2 – COOH : Axit propandioic

Với axit mạch vòng thêm đuôi carboxylic sau tên hidrocarbon tương ứng :

COOH : Axit xiclopropancarboxylic

: Axit benzencarboxylicCOOH

COOH

: Axit 1, 2 - benzendicarboxylic COOH

04/26/15 602003 - Chuong V 8

COOH

COOH COOH

COOH

COOH

COOH COOH

Axit benzoic Axit phtalic Axit izophtalic Axit têrêphtalic

Với các axit thơm chủ yếu gọi bằng tên thông thường :

axit salicilic

OH COOH

Axit carboxylic có chứa nhóm chức rượu gọi là oxy axit hoặc hydroxy axit

VD : CH3 – CH(OH) – COOH : axit lactic

HOOC – CH(OH) – CH(OH) – COOH : axit tactric

Axit có nhóm amin gọi là amino axit.

H2N – CH2 – COOH : axit amino acetic

CH – CH(NH ) – COOH : alanin

* M t s d n xu t khác c a axit cacboxylic : ộ ố ẫ ấ ủ

Clorua axit R CO Cl

R - C N Nitryl

R - C O

Cl

II ĐIỀU CHẾ :

1 Điều chế axit bằng phản ứng oxi hóa

2 Điều chế axit bằng phản ứng thủy phân

3 Phản ứng của hợp chất Grinard

4 Tổng hợp malonic

* Phương pháp carbonyl hóa

* Oxi hóa rượu bậc 1 hoặc andehit :

[ O ][ O ]

Chất oxi hóa : HNO3 , KMnO4 – H2SO4 , K2Cr2O7 – H2SO4 , …

1 Phản ứng oxy hóa :

* Oxi hóa mạch nhánh của hidrocarbon thơm :

CH3

CH = CH - CH3 [ O ] COOH

CH3COOH COOH

+

04/26/15 602003 - Chuong V 14

* Oxi hóa anken bằng KMnO 4 đặc, nóng :

2 Điều chế axit bằng phản ứng thủy phân :

+ NH4 ++ 2 H2O + H+

3 Phản ứng của hợp chất Grinard :

4 Điều chế axit bằng tổng hợp malonic :

Phản ứng được dùng để điều chế các axit ankyl axetic

R – CH2COOH, diankyl axetic RR’CHCOOH hoặc các diaxit kiểu HOOC – (CH2)n – COOH

III TÍNH CHẤT VẬT LÝ :

Các axit monocarboxylic đều là những chất lỏng hoặc rắn, các axit thơm đều là những chất rắn

* Axit thấp phân tử (C1 – C3) : là chất lỏng có mùi xốc, tan vô hạn trong nước

* Từ C4 đến C9 : là chất lỏng sánh hơn, có mùi khó chịu Độ tan trong nước giảm dần khi KLPT tăng

* C10 trở lên : là chất rắn không tan trong nước

Các axit có nhiệt độ sôi cao vì vừa là phân tử phân cực, vừa có liên kết hidro liên phân tử :

Sự có mặt nhóm phân cực làm giảm độ tan của axit trong hidrocarbon đồng thời làm tăng độ tan của axit trong các dung môi phân cực như nước, ancol

,… tuy nhiên độ tan trong nước giảm dần khi R càng dài

III TÍNH CHẤT HÓA HỌC :

Tính chất hóa học của axit được quyết định chủ yếu bởi sự có mặt của nhóm – COOH

Do có sự liên hợp giữa orbital π của nhóm C = O và cặp electron tự do của nhóm OH

C

O O

C

O H

+ liên kết O – H trong axit phân cực hơn trong ancol ø

+ điện tích dương trên C có giá trị nhỏ hơn ở andehit tương ứng

Do ảnh hưởng kéo electron mạnh của nhóm carboxyl, các Hα của axit cũng linh động hơn và có thể cho phản ứng thế.

Và ngược lại nhóm carbonyl C = O bị thay đổi nhiều hơn, không còn giữ nguyên được một số đặc tính của nhóm C = O trong andehyt và xeton → nhóm C= O khó tham gia các phản ứng đặc trưng của hợp

chất carbonyl (như phản ứng cộng hợp ái nhân)

Các phản ứng chủ yếu :

1 Tính axit :

Các axit carboxylic là các axit khá yếu so với các axit vô cơ thông thường như H2SO4, HCl :

+ H2O RCOOH RCOO + H _ 3O +

Tuy nhiên so với các hợp chất có hidro linh động như ancol,

phenol thì tính axit của axit carboxylic mạnh hơn.

Các nhóm đẩy điện tử làm giảm tính axit, ngược lại các nhóm hút điện tử làm tăng tính axit :

HCOOH CH3COOH CH3CH2COOH (CH3)2CHCOOH

pKa 3,75 4,75 4,87 4,85

Axit carboxylic tác dụng với kim loại có tính khử mạnh như Fe,

Zn và đẩy các axit yếu ra khỏi muối :

2CH3COOH + Zn (CH3COO)2Zn + H2

2CH3COOH + CaCO3 (CH3COO)2Ca + CO2 + H2O

2 Phản ứng tạo các dẫn xuất của axit : phản ứng với nhóm OH

a Phản ứng tạo clorua axit :

c Phản ứng tạo ester :

b Phản ứng tạo amit :

R - CH2 - COOH

Hα dễ bị thế bởi các nhóm nguyên tử khác, hoặc dễ bị oxy hóa

hơn

B- DẪN XUẤT CỦA AXIT CARBOXYLIC : CHẤT BÉO

Lipid - chất béo ( dầu thực vật, mỡ động vật ) là ester của glyxerin với các axit béo – các Glyxerit

I CẤU TẠO :

CH2OCOR1

CH2OCOR3CHOCOR2

II TÍNH CHẤT VẬT LÝ :

Chất béo có chứa nhiều axit béo no thường là chất rắn

ở nhiệt độ thường và là thành phần chính của các loại mỡ động vật.

Chất béo có chứa nhiều axit béo chưa no là chất lỏng ở nhiệt độ thường và là thành phần chính của các loại dầu thực vật.

Chất béo không tan trong nước, dễ tan trong dung môi hữu cơ như eter, benzen, cloroform,…

III TÍNH CHẤT HÓA HỌC :

Chất béo có thể tham gia vào phản ứng cộng ; phản ứng thủy phân (trong môi trường axit hoặc bazơ)

Phản ứng thủy phân của chất béo trong môi trường kiềm còn gọi là phản ứng xà phòng hóa.

glyxerin Xà phòng

IV MỘT SỐ CHỈ SỐ CỦA CHẤT BÉO :

Chất lượng và một số đặc tính của chất béo được biểu thị bằng các chỉ số lý, hóa đặc trưng như :

+ chỉ số Iod + chỉ số axit + chỉ số xà phòng hóa

IV MỘT SỐ CHỈ SỐ CỦA CHẤT BÉO :

1 Chỉ số Iod :

Là số gam I2 phản ứng với 100g chất béo

Chỉ số Iod của mỡ động vật dao động trong khoảng 30 – 70, còn của các dầu thực vật trong khoảng 120 – 160

Chỉ số Iod cho biết hàm lượng các axit béo chưa no có trong dầu, mỡ

Chỉ số Iod càng cao thì dầu mỡ càng loãng, chúng càng bị oxi hóa nhanh hơn vì các axit béo chưa no dễ bị oxi hóa ở các liên kết đôi

2 Chỉ số axit :

Là số miligam ( mg ) KOH cần dùng để trung hòa các axit béo tự do có trong một gam chất béo :

+ H2O

RCOOH + KOH RCOOK

Chỉ số axit cho biết hàm lượng axit béo tự do có trong chất béo

Chất béo sử dụng được khi chỉ số axit < 10 ( thường khoảng 3 – 4 )

Chỉ số axit càng cao chất lượng chất béo càng giảm

3 Chỉ số xà phòng hóa :

Là số miligam ( mg ) KOH cần dùng để trung hòa các axit béo tự do cũng như các axit béo kết hợp khi xà phòng hóa 1 gam chất béo :

+ H2O RCOOH + KOH RCOOK

Chỉ số xà phòng cho biết thành phần tổng cộng của axit béo Chỉ số xà phòng lớn : có mặt nhiều axit phân tử nhỏ

Chỉ số xà phòng nhỏ : có axit béo phân tử lớn hoặc chứa các chất không xà phòng hóa được

Ví dụ : Dầu dừa có các axit béo trong glyxerit như sau

Các chỉ số hóa lý của dầu dừa :

- Tỷ trọng ở 15oC 0,86 – 0,90

- Chỉ số xà phòng hóa 250 - 260

- Chất không xà phòng hóa 0,1 – 0,3%