Tổng hợp lý thuyết hóa hữu cơ SGK 12 Nâng Cao

Hóa hữu cơ 12 Nâng cao, tóm tắt lý thuyết hóa hữu cơ, có thêm nhiều thông tin cụ thể mà HS cần nhớ, và giáo viên rất dễ trong quá trình giảng dạy. Rất thích hợp cho việc dạy học thpt và luyện thi đại học.

Trường THPT Lý thuyết hóa học hữu cơ 12 Nâng Cao

CHƯƠNG 1: ESTE –CHẤT BÉO.

A- ĐỊNH NGHĨA - LẬP CÔNG THỨC

Nguyên tắc lập công thức: Viết phương trình phản ứng tổng hợp este từ công thức của axit và ancol tương ứng 1- Công thức của este tạo từ axit no và ancol no:

- Este tạo từ axit no đơn chức và ancol no đơn chức:

CnH2n + 1COOH + CmH2m + 1OH → CnH2n + 1COOCmH2m + 1 + H2O

Công thức phân tử: C n H 2n O 2 n≥2, hoặc RCOOR’

- Este tạo từ axit đa chức và ancol đơn chức:

R(COOH)n + nR’-OH → R(COO- R’)n + nH2O

- Este tạo từ axit đơn chức và ancol đa chức:

nR-COOH + R’(OH)n → (R-COO)n R’ + nH2O

2- Công thức của este tạo từ axit không no và ancol no:

- Este tạo từ axit không no, 1 nối đôi C=C, đơn chức và ancol no đơn chức:

CnH2n - 1COOH + CmH2m + 1OH → CnH2n - 1COOCmH2m + 1 + H2O

Công thức phân tử: C n H 2n-2 O 2 n≥4

- Este tạo từ axit không no, một nối đôi C=C, đơn chức và ancol no đa chức:

pCnH2n -1COO H + CmH2m + 2-p(OH)p → (CnH2n -1COO)pCmH2m + 1 + pH2O

3- Công thức của este tạo từ axit no và ancol không no:

- Este tạo từ axit no đơn chức và ancol không no, một nối đôi C=C, đơn chức:

CnH2n + 1COOH + CmH2m - 1OH → CnH2n + 1COOCmH2m - 1 + H2O

Công thức phân tử: CnH2n-2 O2 n≥4 hoặc RCOOR’

- Este tạo từ axit no đa chức và ancol không no, một nối đôi C=C, đơn chức:

CnH2n + 2-p(COO H)p + pCmH2m - 1OH → CnH2n + 2-p(COOCmH2m -1)p + pH2O

4- Công thức của este tạo từ axit bất kì và ancol bất kì:

CH3COOCH=CH2: vinyl axetat

hở: 2n-2 (n≤4)C2H4O2 60 1 axit + 1 este

C3H6O2 74 1axit + 2 este

C4H8O2 88 2 axit + 4 este

C4H6O2 86 4 axit (gồm 2 hình học) + 6 este (2 hình

học)C5H10O2 102 4 axit + 9 este

C- TÍNH CHẤT HOÁ HỌC - ĐIỀU CHẾ ESTE

I- Phản ứng thuỷ phân →Muối của axit hữu cơ + Ancol

1- Thuỷ phân trong môi trường axit:

1

2- Thuỷ phân trong môi trường kiềm (phản ứng xà phòng hoá):

CH3COOC2H5 + NaOH

o t

¾¾ ® CH3COONa + C2H5OH(CH3COO)3C3H5 + 3NaOH → 3CH3COONa + C3H5(OH)3

Nhận xét: Số chức este = este

NaOH

n n

R(COO- R)n + nNaOH¾¾to® R(COONa)n + n ROH

(R-COO)n R’ + nNaOH¾¾to® nRCOONa + R’(OH)n

* Một số chú ý:

+ Nếu khối lượng muối Na lớn hơn khối lượng este thì đó là este của CH3OH

+ Khối lượng este+ khối lượng NaOH = khối lượng muối + khối lượng ancol

+ Các este của axit fomic có khả năng phản ứng giống anđêhit :

HCOOR + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O → RNH4CO3 + 2NH4NO3 + 2Ag

+ Các este của phenol có khả năng phản ứng với kiềm với tỷ lệ 1:2 tạo hai muối và nước :

CH3COOC6H5 + 2KOH →CH3COOK + C6H5OK + H2O

+ Các este của ancol không bền bị thuỷ phân tạo anđehit hoặc xeton:

R – COO – CH = CH2 + NaOH → R – COONa + CH3CHO

R – COO – CH = CH-R’ + NaOH → R – COONa + R’-CH2CHO

R – COO – C(CH3) = CH2 + NaOH → R – COONa + CH3COCH3

13

= 1 Bảo toàn oxi cho este đơn chức: neste + nO2 = nCO2 +1/2 nH2O

III- Các tính chất riêng của một số este:

1- Este không no:

- Tính chất este: phản ứng thuỷ phân, phản ứng cháy

- Tính chất của gốc hidrocacbon không no: phản ứng cộng, trùng hợp.

Trường THPT Lý thuyết hóa học hữu cơ 12 Nâng Cao

nCH2=C(CH3)COOCH3 → (-CH2-C(CH3)(COOCH3)-)nnCH3COOCH=CH2 → (-CH2-CH(OOCCH3)-)n (poli(vinyl axetat) - PVA)

2- Este của axit fomic:

- Tính chất este: phản ứng thuỷ phân, phản ứng cháy

- Tính chất của nhóm andehit ở gốc axit: phản ứng tráng gương.

(RCO)2O + C6H5OH → RCOOC6H5 + RCOOH

D CHẤT BÉO

I ĐỊNG NGHĨA-CÔNG THỨC:

Chất béo là trieste của glixerol với các axit monocacboxylic có số chẵn C không phân nhánh (axit béo) gọi chung làtriglixerit hay triaxylglixerol

Công thức chung là C3H5(OOCR)3 hoặc (R-COO)3C3H5 hoặc

Số trieste (glixerit) của glixerol và hỗn hợp n axit béo: n2.(n+1)/2

256 (C15H31COO)3C3H5 tripanmitoylglixerol

(tripanmitin)

3

(C17H33COO)3C3H5

trioleoylglixerol(triolein)

Lỏng 884

C17H31COOH Axit linoleic 280

(C17H31COO)3C3H5

trilinoleoylglixerol(trilinolein)

Lỏng 878

II TÍNH CHẤT HÓA HỌC:

Bản chất chất béo là este nên có những tính chất như este

- Chỉ số axit là số miligam KOH cần dùng để trung hòa hết lượng axit béo tự do có trong 1 gam chất béo

- Chỉ số este hóa là số miligam KOH cần dùng để xà phòng hóa hết triglixerit có trong 1 g chất béo

-Chỉ số xà phòng hóa là số miligam KOH cần dùng để xà phòng hóa triglixerit và trung hòa axit béo tự do trong 1 gamchất béo

a/ Phản ứng thủy phân (trong dd axit)

(C17H35COO)3C3H5 + 3NaOH ¾¾to® 3 C17H35COONa + C3H5 (OH)3

(RCOO)3C3H5 + 3NaOH ¾¾to® 3RCOONa + C3H5(OH)3

c/ Phản ứng cộng hiđro, cộng brom của chất béo lỏng:

(C17H33COO)3C3H5 + H2

o t

¾¾ ® (C17H35COO)3C3H5

E

Trường THPT Lý thuyết hóa học hữu cơ 12 Nâng Cao

5

Chương 2: CACBOHIDRAT

I ĐỊNH NGHĨA

- Cacbohiđrat (còn gọi là gluxit hoặc saccarit) là những HCHC tạp chức thường có công thức chung là Cn(H2O)m, có chứanhiều nhóm OH và nhóm cacbonyl (anđehit hoặc xeton) trong phân tử

- Gluxit được chia thành 3 loại thường gặp là:

n O2 = n CO2

Dựa vào tỷ lệ số mol

CO 2 /số mol H 2 O để tìm loại saccarit.

Tính chất

chung

Td Cu(OH)2, tráng bạc,cộng H2; khử hoàn toàntạo hexan; tạo este 5gốc CH3COO

Td Cu(OH)2, thủy phân Thủy phân tạo

Glucozơ là chất kết tinh, không màu, dễ tan trong nước

- Có vị ngọt, có trong hầu hết các bộ phận của cây (lá,

hoa, rễ…) đặc biệt là quả chín (còn gọi là đường nho)

- Trong máu người có một lượng nhỏ glucozơ, hầu như

không đổi (khoảng 0,1 %)

- Là chất rắn kết tinh, dễ tan trongnước, có vị ngọt gấp rưỡi đườngmía và gấp 2,5 lần glucozơ

- Vị ngọt của mật ong chủ yếu dofructozơ (chiếm tới 40 %)

CẤU

TRÚC

PHÂN TỬ

Glucozơ tồn tại ở cả hai dạng mạch hở và mạch vòng (trong

dung dịch tồn tại chủ yếu dạng vòng 6 cạnh α và β)

Dạng mạch hở

Trong dung dịch, frutozơ tồn tại chủ yếu

ở dạng β, vòng 5 hoặc 6 cạnh

Dạng mạch hở

Trường THPT Lý thuyết hóa học hữu cơ 12 Nâng Cao

Hoặc viết gọn là: CH 2 OH[CHOH] 4CHO

Hoặc viết gọn là:

CH2OH[CHOH]3COCH2OHTÍNH

1 Tính chất của ancol đa chức (poliancol hay poliol)

Tác dụng với Cu(OH) 2 ở nhiệt độ thường:

dd glucozơ hòa tan Cu(OH)2 cho dung dịch phức đồng –

glucozơ có màu xanh lam → glucozo có nhiều nhóm OH

2C6H12O6 + Cu(OH)2 (C6H11O6)2Cu + 2H2O

Tác dụng với anhiđrit axit tạo thành este 5 chức:

CH2OH[CHOH]4CHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O

CH2OH[CHOH]4COONH4 (amoni gluconat) + 2Ag+2NH4 NO3

b) Khử glucozơ:

CH2OH[CHOH]4CHO+H2 CH2OH[CHOH]4CH2OH (s

obitol)

c) Phản ứng với Cu(OH) 2 ở nhiệt độ cao:

CH2OH(CHOH)4CHO + 2Cu(OH)2 + NaOH

→ CH2OH(CHOH)4COONa + Cu2Ođỏ gạch + 3H2O

d) Phản ứng làm mất màu dung dịch Brom:

- Tác dụng với anhiđrit axit tạo este 5chức

- Tác dụng với H2 tạo sobitol

- Trong môi trường kiềm fructozơchuyển hóa thành glucozơ nên

fructozơ có phản ứng tráng gương và Cu(OH) 2 t 0

- không có phản ứng làm mất màu dung dịch Brom.

7

nghiệp) Thủy phân saccarozơ, tinh bột, mantozơ, xenlulozơ:

- Thủy phân tinh bột với xúc tác là HCl loãng hoặc enzim

- Thủy phân xenlulozơ với xúc tác HCl đặc:

(C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6

ỨNG

DỤNG - Trong y học: dùng làm thuốc tăng lực cho người bệnh

- Trong công nghiệp: dùng để tráng gương, tráng ruột

phích (thay cho anđehit vì anđehit độc)

- Saccarozơ là chất kết tinh, không màu, dễ tan trong

nước, ngọt hơn glucozơ, nóng chảy ở nhiệt độ 185oC

- Có nhiều trong cây mía (nên saccarozơ còn được gọi

là đường mía), củ cải đường, thốt nốt…

- Có nhiều dạng sản phẩm: đường phèn, đường kính,

đường cát…

-CẤU

TRÚC

PHÂN TỬ Công thức phân tử: C12H22O11

Công thức cấu tạo: gồm 1 gốc α glucozơ và 1 gốc β

-fructozơ bằng liên kết 1,2-glicozit

-Công thức phân tử C12H22O11

- Công thức cấu tạo: được tạo thành từ sựkết hợp của 2 gốc α-glucozơ bằng liên kếtα-1,4-glicozit

Trường THPT Lý thuyết hóa học hữu cơ 12 Nâng Cao

1.Tính chất của ancol đa chức

hòa tan kết tủa Cu(OH)2 thành dung dịch phức đồng –

saccarozơ màu xanh lam

2C12H22O11 + Cu(OH)2 (C12H21O11)2Cu + 2H2O

2 Phản ứng thủy phân:

C12H22O11 +H2O C6H12O6(glucozơ)+C6H12O6(fructozơ)

Mantozo có tính chất poliancol, cótính chất của andehit

1 Tính chất của ancol đa chức

Hòa tan Cu(OH)2 ở nhiệt độ thường tạothành dung dịch màu xanh lam

Sản xuất saccarozơ từ mía

Thủy phân tinh bột nhờ men amylaza cótrong mầm lúa

ỨNG

DỤNG

Saccarozơ được dùng nhiều trong công nghiệp thực

phẩm, để sản xuất bánh kẹo, nước giải khát…Trong

công nghiệp dược phẩm để pha chế thuốc

- Tinh bột là chất rắn vô định hình, màu trắng,

không tan trong nước nguội

- Trong nước nóng từ 65oC trở lên, tinh bột

chuyển thành dung dịch keo (hồ tinh bột)

-Tinh bột có nhiều trong các loại ngũ cốc, củ

(khoai, sắn), quả (táo, chuối)…

- Là chất rắn, hình sợi, màu trắng, không mùi,không vị

- Không tan trong nước ngay cả khi đun nóng,không tan trong các dung môi hữu cơ thôngthường như ete, benzen

- Xenlulozơ là thành phần chính tạo ra lớpmàng tế bào thực vật, bộ khung của cây cối

CẤU

TRÚC

PHÂN TỬ - Công thức phân tử (C6H10O5)n

- Công thức cấu tạo: tinh bột do các gốc α-glucozơ

liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4-glicozit tạo

mạch thẳng (amilozơ) hoặc bằng liên kết

α-1,4-glicozit và α-1,6-α-1,4-glicozit tạo thành mạch nhánh

- Công thức phân tử (C6H10O5)n

- Công thức cấu tạo: do các gốc β-glucozơ liênkết với nhau bằng liên kết β-1,4-glicozit tạo thành

mạch thẳng, công thức cấu tạo: [C 6 H 7 O 2 (OH) 3 ] n

9

1 Phản ứng của hồ tinh bột với dung dịch

I 2 tạo thành dung dịch xanh tím (nếu đun nóng

dung dịch bị mất màu, để nguội màu xuất hiện

trở lại)

→ nhận biết hồ tinh bột và iot.

2 Phản ứng thủy phân:

(C6H10O5)n +nH2O nC6H12O6 (glucozơ)

Khi có men thì thủy phân:

Tinh bột → đextrin → mantozơ → glucozơ

1.Phản ứng thủy phân:

(C6H10O5)n +nH2O nC6H12O6 (glucozơ)

2 Phản ứng este hóa với axit axetic và axit nitric:

→ [C6H7O2(OOCCH3)3]n tơ axetat + 3n CH3COOH

[C6H7O2(OH)3] + 3nHNO3 → [C6H7O2(ONO2)3]n +3nH2O

3 Từ xenlulozơ cho phản ứng với CS 2 trong NaOH rồi phun qua dung dịch axit để sản xuất tơ

Chương 3: AMIN – AMINOAXIT - PROTEIN

Trường THPT Lý thuyết hóa học hữu cơ 12 Nâng Cao

- Bậc của amin là số gốc hiđrocacbon liên kết với nguyên tử N

- Công thức tổng quát của amin: C x H y N t (x, y, t thuộc N*; y ≤ 2x + 2 + z; y chẵn nếu t chẵn; y lẻ nếu z lẻ)

hoặc C n H 2n+2-2k+t N t (n thuộc N*; k thuộc N; t thuộc N*)

Số liên kết pi + số vòng trong phân tử amin: k= (2x + 2 + t - y)/2

Nếu là amin bậc I thì công thức tổng quát có thể đặt là: CnH2n+2-2k-t(NH2)t hoặc R (NH2)t

-Amin no, đơn chức, mạch hở: C n H 2n+3 N hoặc Cn H 2n+1 NH 2 (k=0, t=1) hoặc R- NH2

-Amin no, mạch hở: CnH2n+2+tNt (k=0, t≥1)

-Amin đơn chức, mạch hở: CnH2n+3-2kN (k≥0, t=1)

II DANH PHÁP

Tên thay thế

Tên amin = Tên của hiđrocacbon tương ứng + Số thứ tự của C chứa nhóm NH2 + “amin”

Tên gốc chức: Tên gốc H-C + “amin”

thường

C2H7N 45 2 = 1 bậc 1 + 1 bậc 2

C2H5NH2 CH3-NH-CH3

Etylaminđimetylamin

EtanaminN-metylmetanamin

C3H9N 59 4 =2 bậc 1 +1 bậc 2+ 1 bậc 3 Propylamin

IsopropylaminEtylmetylamintrimetylamin

Propan-1-aminPropan-2-aminN-metyletanaminN,N-đimetylmetanamin11

Số đồng phân Cn H2n+3N = 2n-1 ( n ≤ 4 )

III TÍNH CHẤT VẬT LÍ

- Các amin có khả năng tan tốt trong nước Độ tan trong nước giảm khi số nguyên tử C tăng

- Giữa amin và nước có liên kết Hiđro liên phân tử

- Metylamin, đimetylamin, trimetylamin và etylamin là chất khí, có mùi khai; các amin còn lại đều tồn tại ở trạng tháilỏng, rắn Anilin: lỏng, không màu, độc, ít tan trong nước dễ bị oxi hóa chuyển thành màu nâu đen

IV TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

1 Tính bazơ

a Giải thích tính bazơ của các amin

Do nguyên tử N trong phân tử amin còn cặp e chưa sử dụng có khả năng nhận proton

b So sánh tính bazơ của các amin

- Nếu nguyên tử N trong phân tử amin được gắn với gốc đẩy e (gốc no: ankyl CH3, C2H5 ) => quỳ tím chuyển thành màuxanh

Trường THPT Lý thuyết hóa học hữu cơ 12 Nâng Cao

- Nếu nguyên tử N trong phân tử amin gắn với các gốc hút e (gốc không no, gốc thơm C6H5-, NO2-, ) => không làmxanh quỳ tím

- Amin có càng nhiều gốc đẩy e thì tính bazơ càng mạnh, amin có càng nhiều gốc hút e thì tính bazơ càng yếu

So sánh tính bazo: NaOH > amin no bậc 2 > amin no bậc 1> NH3 > amin thơm bậc 1 > amin thơm bậc 2

CH3NH3OOCCH3 + NaOH → CH3NH2 + CH3COONa + H2O

b Phản ứng với dung dịch muối (MgCl 2 , FeCl 2 ) tạo bazơ không tan

2CH3NH2 + MgCl2 + 2H2O → Mg(OH)2 + 2CH3NH3Cl

3 Phản ứng nhận biết bậc của amin

- Nếu là amin bậc I khi phản ứng với HNO2 tạo khí thoát ra:

RNH2 + HNO2 → ROH + N2 + H2O

Anilin phản ứng tạo muối điazoni ở 0 → 50C:

C6H5NH2 + HNO2 → C6H5N2Cl- + 2H2O

- Nếu là amin bậc II thì tạo hợp chất nitrozo màu vàng nổi trên mặt nước:

RNHR’ + HNO2 → RN(NO)R’ + H2O

- Amin bậc III không có phản ứng này

- Anilin là amin thơm nên không làm đổi màu quỳ tím thành xanh.

- Anilin tạo kết tủa trắng với dung dịch nước Brom:

C6H5NH2 + 3Br2 → C6H2Br3NH2 + 3HBr

=> dùng để nhận biết anilin

6 Đốt cháy amin:

CxHyNt + (x+y/4) O2  xCO2 + y/2 H2O + t/2N2

Bảo toàn oxi: nO2 = nCO2 + ½ nH2O

Bào toàn nito: namin = t/2 nN2

Amin no, đơn chức, hở: namin = (nH2O-nCO2)/1,5

nH2O/ nCO2 > 1,25 => amin no, đơn chức, hở

Vamin =VH2O -VCO2 –VN2 hoặc namin =nH2O -nCO2 –nN2

- amin không no, 1 liên kết đôi C n H 2n+1 N

VH2O= VCO2 + VN2 hoặc nH2O =nCO2 + nN2

V ĐIỀU CHẾ

1 Hiđro hóa hợp chất nitro

C6H5NO2 + 6H → C6H5NH2 + 2H2O (Fe/HCl)

2 Dùng kiềm mạnh đẩy amin ra khỏi muối amoni

C6H5NH3Cl + NaOH → C6H5NH2 + NaCl + H2O

→ Phản ứng này dùng để tách anilin ra khỏi hỗn hợp

3 Thay thế nguyên tử H của NH3 (phản ứng nâng bậc)

NH3 + RI → R - NH2 + HI

B AMINO AXIT

I ĐỊNH NGHĨA-DANH PHÁP

Trường THPT Lý thuyết hóa học hữu cơ 12 Nâng Cao

- Aminoaxit là những hợp chất hữu cơ tạp chức trong phân tử có chứa đồng thời 2 nhóm chức: nhóm amino (-NH2) vànhóm cacboxyl (-COOH)

- Công thức tổng quát của aminoaxit: R(NH2)x(COOH)y hoặc CnH2n+2-2k-x-y(NH2)x(COOH)y hoặc CxHyOzNt

- Amino axit no, 1 nhóm -NH2 và 1 nhóm -COOH: CnH2n+1O2N (n≥2) hoặc H2N –R-COOH.

Quan trọng nhất là các α - aminoaxit (các aminoaxit có các nhóm -COOH và -NH2 cùng gắn vào 1 nguyên tử C - Cα)

- Công thức chung của muối amoni: H2N- R- COONH4 hoặc H2N- R- COONH3R’

- Công thức chung của este của amino axit: H2N- R- COOR’’

- Hợp chất nitro R–NO2

a) Tên thay thế: axit + vị trí + amino + tên axit cacboxylic tương ứng

b) Tên bán hệ thống: axit + vị trí chữ cái Hi Lạp (α, β, γ, δ, ε, ω) + amino + tên thông thường của axitcacboxylic tương ứng

c) Tên thông thường: các amino axit thiên nhiên (α-amino axit) đều có tên thường

thường

Kíhiệu

C2H5NO2 75 H2N–CH2–COOH Axit aminoaxetic axit aminoetanoic glyxin

C7H15NO2 145 H2N–[CH2]6–COOH axit ω-aminoenantoic Axit 7-aminopentanoic

C6H14N2O2 146 H2N–[CH2]4–CH(NH2)

-COOH

2,6-diaminohexanoic

axit α ,ɛ-diaminocaproic Lysin Lys

Amino axit có đồng phân với nhóm chức este (H2N-R-COOR’) và muối amoni (RCOONH3R’’).

C2H5O2N: có 1 đồng phân axit.

C3H7O2N: có 2 đồng phân axit + 1 đồng phân este + 1 đồng phân muối.

C4H9O2N: có 5 đồng phân axit + 3 đồng phân este + 4 đồng phân muối.

II TÍNH CHẤT VẬT LÍ

- Chất rắn, dạng tinh thể, không màu, vị hơi ngọt

- Nhiệt độ nóng chảy cao, dễ tan trong nước

NH2-CH2-COOH + KOH → NH2-CH2-COOK + H2O

R(NH2)x(COOH)y +yNaOH  R(NH2)x(COONa)y + yH2O