Tóm tắt lý thuyết hóa hữu cơ luyện thi đại học hiđrocacbon, ancol, phenol, andehyt, xeton, axit

Tóm tắt lý thuyết hóa hữu cơ luyện thi đại học hiđrocacbon, ancol, phenol, andehyt, xeton, axit bao gồm: Ankan hay ParaFin; mononoxxicloankan; Anken hay Olefin; AnKadien hay Diolefin; Ankin; Benzen; Styren và NaPHTalen; những kiến thwucs cơ bản về hidrocacbon, ancol, phenol, andehyt...

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM

TRUNG TÂM BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC

Địa chỉ: KP6 - P Linh Trung - Thủ Đức – TP.HCM

ĐT: (08) 37.242628 - 38.891528

LƯU HÀNH NỘI BỘ 2014- 2015

MỤC LỤC:

BÀI 1 ANKAN HAY PARAFIN (C n H 2n +2 , n > 0) 7

I Khái niệm : 7

II HÓA TÍNH 7

III ĐIỀU CHẾ: 8

2.1 Trong phòng thí nghiệm : 8

2 2 Trong công nghiệp : 9

2 3 Một số phản ứng khác : 9

2.4 Một số phản ứng tham khảo: 10

BÀI 2 MONOXICLOANKAN (C n H 2n , n > 2 ) 10

II ĐIỀU CHẾ : 11

BÀI 3 ANKEN HAY OLÊFIN (C n H 2n , n > 1) 11

I ĐỒNG PHÂN HÌNH HỌC: 11

II HÓA TÍNH : 12

Qui tắc Maccopnhicop: 13

III ĐIỀU CHẾ : 16

1 Trong phòng thí nghiệm: 16

2 Trong công nghiệp : 17

I HÓA TÍNH: 18

II ĐIỀU CHẾ 21

III ỨNG DỤNG : 21

BÀI 5 ANKIN (C n H 2n -2 , n > 1) 21

II ĐIỀU CHẾ – ỨNG DỤNG : 24

1 Trong phòng thí nghiệm :Thủy phân canxi cacbua 24

2 Trong công nghiệp : 24

3 Nâng cao : 24

4 Ứng dụng : 24

BÀI 6 BENZEN ( C 6 H 6 ) C H n 2n 6 (n 6) 25

I HÓA TÍNH 25

Thuốc nổ TNT: 27

Thuốc nổ TNB: 27

Qui tắc thế trên vòng benzen : 28

II ĐIỀU CHẾ 29

III ỨNG DỤNG 30

IV CẦN NHỚ : 30

BÀI 7 STYREN VÀ NAPHTALEN 31

A STYREN : 31

I Hóa tính : 31

B NAPHTALEN 32

I HÓA TÍNH : 33

1 Phản ứng thế : 33

2 Phản ứng cộng H2 : 33

3 Phản ứng oxi hóa : 33

BÀI 8.1 DẪN XUẤT HALOZEN 34

BÀI 8.2 ANCOL C H n 2n 1 OH (n 1) , 35

I Danh pháp : 35

1 Tên thông thường của ancol đơn chức : 35

2 Tên thay thế 35

3 Độ ancol : 36

II TÍNH CHẤT VẬT LÍ 36

1 Liên kết hiđro : 36

2 Tính chất vật lí : 36

III.HÓA TÍNH : 37

b Phản ứng của 2 nhóm OH kề nhau : 37

3 Tách nước (đehiđrat hóa) : 38

Quy tắc Zaixep 38

4 Phản ứng oxi hóa hữu hạn : 39

IV.ĐIỀU CHẾ 40

1 Điều chế etanol trong công nghiệp : 40

BÀI 9 PHENOL 42

I ĐỊNH NGHĨA 42

II TÍNH CHẤT VẬT LÝ 43

III HÓA TÍNH 43

2 Tác dụng với dung dịch kiềm 43

3 Tính axit của phenol yếu hơn H2CO3 43

BÀI 10 ANDEHIT 45

I ĐỊNH NGHĨA , PHÂN LOẠI , DANH PHÁP , TÍNH CHẤT 45

III HÓA TÍNH : 47

2 Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn : 48

d (NC) Tác dụng nước brôm hay dd KMnO4 : 49

III.ĐIỀU CHẾ : 49

BÀI 11 XETON 50

I ĐỊNH NGHĨA: 50

II HÓA TÍNH : 50

III ĐIỀU CHẾ: 50

2 Từ cumen : 51

BÀI 12 AXIT CACBOXYLIC 51

I DANH PHÁP – ĐỒNG PHÂN – LÝ TÍNH 51

II HÓA TÍNH : 53

* So sánh tính axit : 54

III ĐIỀU CHẾ AXIT AXETIC VÀ CÁC ĐỒNG ĐẲNG : 56

BÀI 1 ANKAN HAY PARAFIN (C n H 2n +2 , n > 0)

I Khái niệm :

Bậc của cacbon là số liên kết của nguyên tử cacbon đang xét bậc với những nguyên tử cacbon khác

Hay :Bậc cacbon là số nguyên tử cacbon liên kết trực tiếp với cacbon xét bậc

Ở nhiệt độ thường, ankan không tác dụng axit , bazơ ,KMnO 4

1 Thế clo hay phản ứng clo hóa :

CH 4 + Cl 2 ASKTCH 3Cl + HCl (thế H bằng Cl )

sản phẩm phụ (43%) CH 3CH 2CH Cl + HCl 2

2 Phản ứng dưới tác dụng nhiệt :

a) Phản ứng hủy

3 Phản ứng oxi hóa:

a) Không hòan tòan :

CH 4 + O 2 V O , 300 C 2 5 0 HCHO + H 2 O

2CH 4 + O 2 Cu 0 

atm , 200 C

100 2CH 3 OH b) Hòan tòan :Phản ứng cháy ( tỏa nhiệt)

CH 4 + 2O 2

0

t

CO 2 + 2H 2 O

III ĐIỀU CHẾ:

2.1 Trong phòng thí nghiệm :

CH 3 COONa (r) + NaOH (vôi tôi xút) CaO,t0 CH 4 + Na 2 CO 3

CH 3 COONa (r) + KOH (vôi tôi xút) CaO,t0 CH 4 + Na 2 CO 3 + K 2 CO 3

Mở rộng phản ứng ở trên :

NaOOC-CH 2 -COONa + 2NaOH (vôi tôi xút) CaO,t0  CH 4 + 2Na 2 CO 3

HCOONa + NaOH (vôi tôi xút) CaO,t0  H 2 + Na 2 CO 3

2 2 Trong công nghiệp :

Ankan được thu từ khí thiên nhiên (chiếm khoảng 95% CH 4 ) và khí mỏ dầu

2 3 Một số phản ứng khác :

CH 2 = CH 2 + H 2 Ni t, 0 C 2 H 6

HCCH + 2H 2 Ni t, 0 C 2 H 6

C 3 H 8CrackingCH 4 + C 2 H 4

2.4 Một số phản ứng tham khảo:

Xicloankan có hóa tính tương tự ankan :thế ,cháy …đặc biệt C 3 H 6 hay C 4 H 8 có phản ứng cộng mở vòng

1 Phản ứng thế Br 2 , điều kiện ánh sáng :

(CH 2 ) 3 + HBr CH 3 CH 2 CH 2 Br

d Xicloankan không làm mất màu dung dịch thuốc tím (KMnO 4 )

3 Phản ứng tách hidro :

2

Viết thu gọn: CH 3 C 6 H 11 (metylxiclohexan) xt , t 0 CH 3 C 6 H 5 toluen (metylbenzen) + 3H 2

II ĐIỀU CHẾ :

1 Chưng cất dầu mỏ

2 Đề hidro :

C 6 H 14 xt t,0 C 6 H 12 (xiclo hexan) + H 2

BÀI 3 ANKEN HAY OLÊFIN (C n H 2n , n > 1)

I ĐỒNG PHÂN HÌNH HỌC:

 Đồng phân cis :mạch chính nằm cùng phía của nối đôi

Đồng phân trans :mạch chính nằm khác phía của nối đôi

Vd:CH 3 -CH=CH-CH 3 là but-2-en , chất này có đồng phân hình học là :

CH H trans-but -2- en

Để anken có đồng phân cis –trans:Mỗi cacbon của nối đôi phải gắn với 2 nguyên tử hay nhóm khác nhau

Nối đôi kém bền , dễ có phản ứng cộng , trùng hợp , oxi hóa

1 Phản ứng cộng hidro :

Xúc tác là Ni Pt hay Pd nung nóng, nối đôi bị đứt , mỗi cacbon của nối đôi gắn thêm 1 H cho sản phẩm ankan

3 Cộng axit và cộng nước :

a Cộng axit : HX (X là Cl,Br,I ) hay H 2 SO 4 đặc :

CH 2 = CH 2 + H-Cl  CH 3 -CH 2 Cl (etyl clorua)

( CH 2 = CH 2 + H-OSO 3 H  CH 3 CH 2 OSO 3 H ( etyl hiđrosunfat))

b Cộng nước : cho ancol

Qui tắc Maccopnhicop:

Khi cộng một phân tử bất đối xứng vào một anken bất đối xứng, sản phẩm chính có phần mang điện tích

âm cộng vào nguyên tử C có ít H hơn, (tức C bậc cao của một trong hai C mang liên kết đôi ) ,phần mang điện

tích dương liên kết vào C còn lại của l/k đôi

CÁCH ÁP DỤNG QUY TẮC MACCOPNHICOP:

Bước 1 : Tìm nối đôi và chỉ tập trung vào từng C của nối đôi ( tạm gọi là C đôi) Tìm C đôi ở ngã ba, C đôi ở trong, C đôi ở ngòai

   

Bước 2: Tạo sản phẩm chính :Gắn OH, Cl, Br lên C ở ngã ba, nếu không có C ngã ba thì gắn lên C ở trong.

Trong câu sơ đồ pư, chỉ tạo sản phẩm chính Chỉ khi nào đề hỏi tối đa có bao nhiêu sản phẩm thì viết thêm sản phẩm phụ như sau:

Làm ngược bước 2: Gắn OH, Br lên C đôi ở ngòai rồi ở trong, không gắn lên ngã ba

| | spc : ancol iso butylic

4 Phản ứng trùng hợp:

Trùng hợp là sự cộng hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giống nhau hay tương tự nhau , tạo thành phân tử lớn

hay cao phân tử (polime)

5 Phản ứng oxi hóa:

a Phản ứng cháy : Tỏa nhiệt

C 2 H 4 + 3O 2 t 0 2CO 2 + 2H 2 O H

b Nhận biết anken :Anken làm mất màu dung dịch thuốc tím

3CH 2 =CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O 3C 2 H 4 (OH) 2 + 2MnO 2 + 2KOH

c Điều chế andehyt axetic:

III ĐIỀU CHẾ :

1 Trong phòng thí nghiệm:

Đun nóng ancol etylic với H 2 SO 4 đặc ở 170 0 C

2 Trong công nghiệp :

a Cracking ankan cho sản phẩm gồm anken và ankan ít cacbon hơn

b Cộng halogen và hiđro halogenua :

Nhiệt độ thấp , sản phẩm chính là cộng 1,2 Nhiệt độ cao , sản phẩm chính là cộng 1,4 :

Nếu dư X 2 hay HX thì cộng tới khi hết nối đôi

II ÑIEÀU CHEÁ

| |

| |   

0

200 C 2

d) Cộng nước :

 HgSO , 80 C 4 0

3

e) Phản ứng đime hóa và trime hóa :

4 CuCl ,NH Cl

H C H C

bạc axetilua kết tủa vàng Khi viết phản ứng của ankin – 1 với dung dịch AgNO 3 trong NH 3 (AgNO 3 / NH 3 ) có thể thay AgNO 3 / NH 3 bằng Ag 2 O/NH 3

3 Phản ứng oxi hóa

a) Phản ứng oxi hóa khử với dung dịch KMnO 4 : Ankin làm mất màu dung dịch thuốc tím , tạo ra MnO 2 kết tủa đen

b) Phản ứng cháy: Axetilen cháy tỏa nhiệt và cho ít hơi nước hơn C 2 H 6 nên được dùng hàn ,cắt kim lọai

II ĐIỀU CHẾ – ỨNG DỤNG :

1 Trong phòng thí nghiệm :Thủy phân canxi cacbua

- Nguyên liệu cho đèn xì

- Dùng làm nguyên liệu để sản xuất nhựa ,chất dẻo

a ) Với nước brom :Benzen không phản ứng , không làm mất màu nước brom

C 6 H 6 + Br 2 (nước ) : Không phản ứng

b) Với Brôm khan có Fe xúc tác hay đun nóng :phản ứng thế H bằng Br , gọi là phản ứng brom hóa

H

+ Br 2 Fe

Br

+ HBr

Toluen C 6 H 5 CH 3 thế dễ hơn bezen và ưu tiên ở ở các vị trí 2 ,4 :

41% o – bromtoluen và 59% p-bromtoluen

+ HBr octo-bromtoluen

Cũng với brom khan , nhưng điều kiện phản ứng là ánh sáng thì thế trên nhánh metyl

CH3

+ Br 2 As

CH2Br

+ HBr benzylbromua

Viết thu gọn : C 6 H 5 CH 3 + Br 2 as C 6 H 5 CH 2 Br + HBr

c) Với HNO 3 đặc có xúc tác H 2 SO 4 : Thế H của vòng thơm bằng nhóm nitro (-NO 2 )

H

+ HNO 3 H 2 SO 4 đđ

NO2

+ H 2 O Nitrobenzen Chất lỏng màu vàng, mùi thơm

Toluen dễ thế hơn benzen, thế lên cacbon chẵn 2, 4, 6 :

+ H 2 O paranitrotoluen

Qui tắc thế trên vòng benzen :

Nếu trên vòng benzen có nhóm thế như:

− C n H 2n + 1 (−CH 3 , −C 2 H 5 …),−OH , −NH 2 , -OCH 3 … Phản ứng thế dễ xảy ra hơn benzen và ưu tiên thế tại

ortho ( số 2, 6) và para ( số 4 )

−NO 2 , −COOH , −CHO , -SO 3H :Phản ứng thế khó xảy ra hơn so với benzen và ưu tiên thế tại meta

+ 3Cl 2 As

Cl

Cl Cl

Cl

Cl

hexacloxiclohexan hay hexacloran (6.6.6)

c) Toluen cho phản ứng thế lên nhánh trong cùng điều kiện:

C H 6 5CH + Cl 3 2 ASMT C H 6 5CH Cl + HCl 2

benzyl clorua

3 Phản ứng oxi hóa :

Benzen không làm mất màu thuốc tím, stiren thì có :

0 4

dd KMnO ,t

| |

- Làm dung môi

- Dùng điều chế nitrobenzen và anilin ,từ đó tổng hợp phẩm nhuộm, dược phẩm

- Dùng tổng hợp chất dẻo ,làm chất tẩy rửa tổng hợp

IV CẦN NHỚ :

1 Ankan thế halozen (Cl , Br ), tạo càng ít sản phẩm thì càng đối xứng :

* (CH 3 ) 4 C tạo 1 sản phẩm sản phẩm thế

* (CH 3 ) 2 CH-CH(CH 3 ) 2 tạo 2 sản phẩm thế

2 Anken cộng H 2 O , tạo tối đa 2 ancol

3 Ankin cộng nước tạo sản phẩm chính andehyt chính là C 2 H 2

BÀI 7 STYREN VÀ NAPHTALEN

C 6 H 5 -CH=CH 2 + HBr C 6 H 5 -CHBr – CH 3 ( sản phẩm chính có brom thế vào cacbon bậc 2 )

2 Phản ứng trùng hợp :

|

|

xt ,t , p 2

3 Phản ứng đồng trùng hợp : hệ số của 2 loại monome tham gia có thể khác nhau

xt , t , p 6

C H Stiren

3 Phản ứng oxi hóa :

+ KMnO4 : không phản ứng

Cl H

+ O 2 V 2 O 5 ,t 0 C=O

O C=OAnhidrit phtalic

BÀI 8.1 DẪN XUẤT HALOZEN

, P ddNaOH, t 0 H 2 O, t 0 H 2 O

C6H5-Cl ( phenyl clorua) , CH2=CH-Cl ( vinyl clorua) 

Để biết được phản ứng có xảy ra hay không, người ta dùng dd AgNO3 trong HNO3 dư (HNO3 để trung hòa NaOH dư)

Nếu có kết tủa trắng thì đã giải phóng ion Cl- từ dẫn xuất halozen nên đã có pứ thủy phân dẫn xuất halozen

BÀI 8.2 ANCOL C H n 2n 1 OH (n 1) ,

I Danh pháp ( tên) :

1 Tên thông thường của ancol đơn chức :

Ancol tên gốc hiđrocacbon + ic

Vd1:

2 Tên thay thế ( tên quốc tế ):

Chọn mạch chính chứa cacbon mang nhóm OH , nhiều cacbon nhất , nhiều nhánh nhất

Đánh số 1, 2 , 3 … trên mạch chính , từ đầu nào gần nhóm OH hơn rồi gần và nhiều nhánh hơn Nhánh gồm những cacbon nằm ngoài mạch chính ( không được đánh số )

HO–CH 2 –CH 2 –OH : Etan - 1,2- diol

II TÍNH CHẤT VẬT LÍ

1 Liên kết hiđro : Liên kết hidro là lực hút tĩnh điện giữa nguyên tử H tích điện dương ( ) và O tích điện âm ( )

Liên kết hidro ký hiệu bằng dấu 3 chấm ( …)

-Các ankanol nhẹ hơn nước C 1 tới C 3 tan vô hạn trong nước Nhiều C tan ít , ít C tan nhiều

-Độ sôi cao bất thường do có liên kết hidro giữa các phân tử ancol Nhiều C sôi cao , ít C sôi thấp

Vd :C 2 H 5 OH sôi ở 78,3 0 C,CH 3 OH sôi ở 64,7 0 C, C 3 H 8 sôi ở -42 0 C

Chứng tỏ H trong -OH của ancol yếu hơn hidro trong nhóm –OH của nước

b Phản ứng của 2 nhóm OH kề nhau :

Gixerol tác dụng với đồng (II) hidroxit ở nhiệt độ phòng, tạo dung dịch trong suốt màu xanh da trời

2 Phản ứng thế nhóm OH của ancol :

a Tác dụng với axit : Phản ứng este hóa , có tính thuận nghịch

C 3 H 5 (OH) 3 + 3HOOCH H SO đặc , t 2 4 0

C 3 H 5 (OOCH) 3 + 3H 2 O -Vai trò H 2 SO 4 đặc : Xúc tác và hút nước

b Phản ứng với ancol :

2ROHH SO đặc , 140 C 2 4 0 R–O–R + H 2 O

( Từ n ancol khác nhau  n(n 1)

2

3 Tách nước (đehiđrat hóa) :

C 2 H 5 OHH SO đặc , 170 C 2 4 0 C 2 H 4 + H 2 O

CH 3 –CHCH 3 –CHOH–CH 3 tách nước CH 3 –CCH 3 = CHCH 3 (sp chính) + H 2 O

CH 3 –CHCH 3 –CHOH–CH 3 tách nước CH 3 – CHCH 3CH = CH 2 (sp phụ) + H 2O

* Chú ý : Ancol đa chức bị tách nước nếu tạo ancol không bền , sẽ chuyển hóa thành andehit, xeton …

CH 2 OH–CH 2 OH tách nước H 2 O + CH 2 = CH–OH

CH 2 = CH–OHKhông bềnCH 3 CHO

4 Phản ứng oxi hóa hữu hạn :

a) Với CuO: ancol bậc I chuyển hóa thành anđehit, ancol bậc II chuyển thành xêton.Ancol bậc ba không bị oxi hóa , trường hợp phản ứng cháy (đốt ancol bằng CuO) là oxi hóa hòan tòan , tạo ra CO 2 và H 2 O

CH 3 CH 2 OH + CuO t 0 CH 3 CHO ( andehit axetic) + Cu + H 2 O

HCH 2 OH + CuO t 0 HCHO ( andehit fomic) + Cu + H 2 O

RCH 2 OH + CuOt 0 RCHO + H 2 O + Cu

0 t

CH 3 CH 2 OH + O 2men giấm CH 3 COOH + H 2 O

1 Điều chế etanol trong công nghiệp :

a Hidrat hóa (cộng nước) anken:

3 Một số phản ứng điều chế ancol :

a Thủy phân dẫn xuất halogen bằng dung dịch kiềm :

C 2 H 5 Cl + NaOH t 0 C 2 H 5 OH + NaCl

RCl m + mNaOHt 0 R(OH) m + mNaCl

CH 3 COOC 2 H 5 + NaOHt 0 CH 3 COONa + C 2 H 5 OH

b Hidro hóa andehit hay xeton , được ancol tương ứng



2 C 2 H 5 OH xt , t0 CH 2 =CH-CH=CH 2 + H 2 + 2H 2 O

4 Điều chế glixêrol :

CH 2 Cl-CHOH-CH 2 Cl + 2NaOH t 0 CH 2 OH-CHOH-CH 2 OH + 2NaCl

V ỨNG DỤNG : Y tế , công nghiệp

BÀI 9 PHENOL

I ĐỊNH NGHĨA

1 Định nghĩa : Phenol là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm hidroxyl liên kết trực tiếp với cacbon

của vòng benzen

-Công thức cấu tạo thu gọn : C 6 H 5OH

-Phenol còn tên khác là axit Phenic, axit Cacbolic

2 Phân biệt phenol với ancol thơm : Phenol có đồng phân là ancol thơm, đó là những hợp chất hữu cơ mà

1 nhóm OH trên vòng thơm : monophenol Vd : C H OH

Phenol có nhiều nhóm OH trên vòng : poliphenol Vd : C H (OH)

II TÍNH CHẤT VẬT LÝ

- Kết tinh không màu, nóng chảy ở 43 0 C Ít tan trong nước, độ tan tăng khi t o tăng

- Trong không khí , phenol bị chảy rữa và bị oxi hóa , tạo thành chất lỏng màu hồng

- Độc , gây phỏng da

III HÓA TÍNH

1 Tác dụng với kim loại kiềm như là một ancol :

C 6 H 5 OH (nóng chảy) + Na  C 6 H 5 ONa + ½ H 2.

2 Tác dụng với dung dịch kiềm như là 1 axit :Thể hiện ảnh hưởng của nhân thơm lên nhóm thế

C 6 H 5 OH + NaOH  C 6 H 5 ONa + H 2 O

Natri phenolat , tan trong nước

3 Tính axit của phenol yếu hơn H 2 CO 3 (Phenol không làm đổi màu quì tím) :

C 6 H 5 ONa + CO 2 + H 2 O  C 6 H 5 OH + NaHCO 3

Phản ứng trên không tạo được Na 2 CO 3

Nhưng :C 6 H 5 ONa + NaHSO 4  C 6 H 5 OH + Na 2 SO 4

4 Phản ứng thế ở nhân :Nhờ nhóm – OH gây hiệu ứng đẩy electron nên phản ứng thế dễ hơn benzene , toluen và

thế ở vị trí octo(o) , para(p)

OH Br Br

Hay C 6 H 5 Br + 2NaOH  t cao , p cao 0 C 6 H 5 ONa + NaBr + H 2 O

 C 6 H 5 OH + CH 3 COCH 3 Phenol còn được điều chế khi chưng cất nhựa than đá

BÀI 10 ANDEHIT

I ĐỊNH NGHĨA , PHÂN LOẠI , DANH PHÁP , TÍNH CHẤT VẬT LÍ :

1 Định nghĩa:

a Định nghĩa :

Andehit là hợp chất hữu cơ có chứa nhóm chức -CHO liên kết với cacbon hay H

Xeton là hợp chất hữu cơ có chứa nhóm chức \

/ C O ( cacbonyl) liên kết với trực tiếp với 2 nguyên tử cacbon

b Cấu tạo

Andehit fomic (fomandehit) có công thức phân tử : HCHO