Chuyên đề tổng hợp và phương pháp giải hóa hữu cơ

Chuyên đề tổng hợp và phương pháp giải hóa hữu cơ Chuyên đề tổng hợp và phương pháp giải hóa hữu cơ Chuyên đề tổng hợp và phương pháp giải hóa hữu cơ Chuyên đề tổng hợp và phương pháp giải hóa hữu cơ Chuyên đề tổng hợp và phương pháp giải hóa hữu cơ Chuyên đề tổng hợp và phương pháp giải hóa hữu cơ Chuyên đề tổng hợp và phương pháp giải hóa hữu cơ Chuyên đề tổng hợp và phương pháp giải hóa hữu cơ Chuyên đề tổng hợp và phương pháp giải hóa hữu cơ Chuyên đề tổng hợp và phương pháp giải hóa hữu cơ

PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN HÓA HỮU CƠ và VÔ CƠ

& MỘT SỐ LƯU Ý VỀ HỢP CHẤT HỮU CƠ

) A-GIẢI NHANH BÀI TOÁN TRẮC NGHIỆM VÔ CƠ

1/ H2SO4 2H+

+ SO42- H2

HCl  H+

+ Cl

-VD1:Cho 2,81 g hỗn hợp Fe2O3, ZnO, MgO tác dụng vừa đủ với 500 ml dung dịch H2SO4 0,1M

Khối lượng muối sunfat tạo ra trong dung dịch là:

Giải: nH2SO4=0,05 = n SO42- ->nH+= 0,1

2H+ + O2-= H2O

0,1 0,05 mol

m muối = m oxit – m O(trong oxit) +m gốc axit =2,81 –0,05.16 +0,05.96 =6,81 gam

VD2:Cho 8 g hỗn hợp bột kim lọai Mg va Fe tác dụng hết với dung dịch HCl thấy thoát ra 5,6 lit H2ởđktc Khối lượng muối tạo ra trong dung dịch là

Giải: nH2=0,25 -> nHCl =nCl = 0,25.2 =0,5 m muối =8 + 0,5.35,5=25,75 gam

VD3Cho 11 gam hỗn hợp 2 kim loại tan hoàn toàn trong HCl dư thấy có 8,96 lít khí thoát ra (đkc) v à dd

X, cô cạn dd X thì khối lượng hỗn hợp muối khan thu được là (gam):

Giải: nH2=0,4 -> nHCl =nCl-= 0,4.2 =0,8 m muối =kl kim loại +kl ion Cl-=11+0,8.35,3=39,4 gam

2/ Axít + Ocid bazơ ( kể cả ocid bazơ không tan)

Gọi CTPT oxit sắt là:FexOy a mol

3/ Axít + Bazơ ( kể cả bazơ không tan)

VD: Dung dịch H2SO4phản ứng với hổn hợp: Fe(OH)3amol, Al(OH)3bmol, Cu(OH)2cmol

VD1:Cho 8.3 g hỗn hợp Al,Fe tác dụng hết với dung dịch HCl Sau phản ứng khối lượng HCl tăng thêm

7.8 g Khối lượng mỗi muối tạo ra trong dung dịch và kl mỗi kim loại trong hh

Giải;n H2=(8,3-7,8 ):2 =0,25

3/2a+b = 0,25

27a +56 b= 8,3 -> a=b= 0,1 mol

VD 2: Cho m gam nhôm,Magiê, sắt vào 250 ml dd X chứa hh axít HCl 1M,H2SO40,5 M, thu được0,2375 mol khí H2và dd Y.Tính pH của dd Y

a+3b  a+3b  a+3b

VD:Một hỗn hợp X gồm Fe2O3, FeO và MgO có khối lượng là 4,24 g trong đó có 1,2 g MgO Khi cho Xphản ứng với CO dư (phản ứng hoàn toàn), ta được chất rắn A và hỗn hợp CO và CO2 Hỗn hợp này khiqua nước vôi trong cho ra 5 g kết tủa Xác định khối lượng Fe2O3, FeO trong hỗn hợp X

Giải: m 2 oxit sắt là: 4,24 –1,2 =3,04 gam -> 160 a +72 b =3,04

n CO2= n O(trong 2 oxit sắt) = 0,05 > 3a +b = 0,05 -> a=0,01 ; b= 0,02

6/ Phản ứng giữa 2 ion chỉ xảy ra khi sản phẩm có chất kết tủa, dễ bay hơi, điện li yếu.

7/ Định luật bảo toàn khối lượng:

mghổn hợp kim loại + m1 gdung dịch HCl thu được m2 gdung dịch A, m3 gkhí B và m4 grắn không tan

Ta có : m + m1= m2+ m3+ m4 m2= m + m1– m3– m4

8/ Bảo toàn điện tích:

Trong 1 dung dịch : Tổng điện tích dương = tổng điện tích âm

VD 1: Dung dịch chứa amol Al3+, bmol Ca2+, cmol SO42-, dmol Cl-

Ta co: 3a + 2b = 2c + d

VD 2: mghổn hợp Fe, Mg, Zn phản ứng dung dịch HCl dư thu (m+m1) gam muối

mghổn hợp trên phản ứng dung dịch HCl thu bao nhiêu gam muối?

mmuối clorua= mkim loại+ mCl- mCl

-= m1g  nCl

-=

5,351

m

mol Bảo toàn điện tích: 2Cl- SO42- ( 2.nSO42-= nCl-)

5,35

muối sunfat = m +

711

m

x 96

VD3:Cho m g hỗn hợp Cu, Zn, Fe tác dụng với dung dịch HNO3loãng, dư thu được dung dịch A Cô cạndung dịch A thu được (m+62) gam muối khan Nung hỗn hợp muối khan trên đến khối lượng không đổithu được chất rắn có khối lượng là:

Giải: n NO3-=62:62 = 1mol -> 2NO3- -> O2- n O2- =0,5 mol

1 mol 0.5 mol

m oxit = m kim loại + m O = m + 0,5.16 =( m + 8 ) gam

Vídụ 4: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS2và a mol Cu2S vào dung dịch HNO3vừa đủ, thuđược dung dịch X chỉ chứa 2 muối sunf và khí NO duy nhất Giá trị a là:

Giải: dd gồm:0,12 mol Fe3+, 2a mol Cu2+,(0,24+a) mol SO42-

áp dụng Đlbt điện tích: 3.0,12 +2.2a =2(0,24 +a) a=0,06

9/ Bảo toàn nguyên tố :

VD 1: Cho 1mol CO2phản ứng 1,2mol NaOH thu mgmuối Tính m?

Gọi CT 2 muối NaHCO3  amol BT nguyên tố Cacbon: a+b = 1 a= 0,08mol

Na2CO3  bmol BT nguyên tố Natri: a+2b = 1,2  b = 0,02mol

VD 2: Hổn hợp A gồm FeO a mol, Fe2O3 b mol phản ứng với CO ở t0cao thu được hổn hợp B gồm: Fecmol, FeO dmol, Fe2O3 e mol, Fe3O4 f mol Mối quan hệ giữa a,b,c,d…

Ta có : nFe(trong A)= nFe(trong B)

10/ Bảo toàn Electron :

Chỉ sử dụng đối với phản ứng oxi hóa khử

Phương pháp: + Xác định chất khử + xác định chất oxi hóa

+ Viết 2 quá trình + định luật bảo toàn Electron : ne cho= ne nhận

VD : 0,3 mol FexOyphản ứng với dd HNO3dư thu được 0,1mol khí NO Xác định FexOy

Giải : xFe2y/x– ( 3x-2y) xFe+3

VD : 1 oxít của sắt có % mFe chiếm 70% Xác định CTPT của oxít

Gọi CT của oxít là: FexOy 

y

x  6660, 

16/30

56/70

Hoặc: CnH2n+2-2k, với k là số liên kết , k  0.

I- DẠNG 1: Hỗn hợp gồm nhiều hidrocacbon thuộc cùng một dãy đồng đẳng.

PP1:Gọi CT chung của các hidrocacbon CnH2n22k(cùng dãy đồng đẳng nên k giống nhau)

anann

2 1

2 2 1 1

PP2 : - gọi CT chung của hai hidrocacbon là CxHy

- Tương tự như trên x,y

- Tách ra CTTQ mỗi hidrocacbon Cx1Hy1,Cx2Hy2

Ta có: x1<x <x2, tương tự như trên  x1,x2

y1< y <y2;ĐK: y1,y2là số chẳn

nếu là đồng đẳng liên tiếp thì y2=y1+2 thí dụy =3,5

 y1<3,5<y2=y1+2  1,5<y1<3,5 ; y1là số chẳn  y1=2, y2=4nếu là đđ không kế tiếp thì ta thayĐK : y2=y1+2 bằng đk y2=y1+2k (với k là hiệu số nguyên tửcacbon)

Cho vài thí dụ:

II DẠNG 2: Tìm CTPT của hidrocacbon khi biết KL phân tử:

 Phương pháp: + Gọi CTTQ của hidrocacbon là CxHy;Đk: x  1, y 2x+2, y chẳn.

Thí dụ : KLPT của hydrocacbon CxHy= 58

Ta có 12x+y=58

+ Do y>o  12x<58  x<4,8 và do y  2x+2  58-12x  2x+2  x  4

 x=4 ; y=10  CTPT hydrocacbon là C4H10

III DẠNG 3 : GIẢI BÀI TOÁN HỖN HỢP

Khi giải bài toán hh nhiều hydrocacbon ta có thể có nhiều cách gọi :

- Cách 1 : Gọi riêng lẻ, cách này giải ban đầu đơn giản nhưng về sau khó giải, dài, tốn thời gian.

- Cách 2: Gọi chung thành một công thức CxHyhoặc CnH n2 k(Do các hydrocacbon khác dãy đồngđẳng nên k khác nhau)

Phương pháp: Gọi Ct chung của các hydrocacbon trong hh là CxHy (nếu chỉ đốt cháy hh) hoặck

- Viết các ptpứ xảy ra, lập hệ phương trình, giải hệ phương trình x,y hoặcn,k

+ Nếu là x,y ta tách các hydrocacbon lần lượt là C H ,C H

2 2 1

axaxx

2 1

2 2 1 1

ayayy

2 1

2 2 1 1

Nhớ ghi điều kiện của x 1 ,y 1 …

+ x1  1 nếu là ankan; x1  2 nếu là anken, ankin; x1  3 nếu là ankadien…

Chú ý: + Chỉ cĩ 1 hydrocacbon duy nhất cĩ số nguyên tử C=1 nĩ là CH4 (x1=1; y1=4)

+ Chỉ cĩ 1 hydrocacbon duy nhất cĩ số nguyên tử H=2 nĩ là C 2 H 2 (y 2 =4) (khơng học đối với

C 4 H 2 ).

Các ví dụ:

IV CÁC PHẢN ỨNG DẠNG TỔNG QUÁT:

1 Gọi CT chung của các hydrocacbon là CnH n2 k

a.Phản ứng với H 2 dư (Ni,t o ) (Hs=100%)

k 2

n

nH

C   +kH2  Nit o

2 n

nH

C  hỗn hợp sau phản ứng cĩ ankan và H2dư

Chú ý: Phản ứng với H 2 (Hs=100%) khơng biết H 2 dư hay hydrocacbon dư thì cĩ thể dựa vào Mcủa hh sau phản ứng Nếu M<26  hh sau phản ứng cĩ H 2 dư và hydrocacbon chưa no phản ứng hết

b.Phản ứng với Br 2 dư:

k 2

3) Đối với anken:

+ Phản ứng với H2, Br2, HX đều tuân theo tỉ lệ mol 1:1

+ Chú ý phản ứng thế với Cl2ở cacbon 

CH3-CH=CH2+ Cl2 500 oC

ClCH2-CH=CH2+ HCl

4) Đối với ankin:

+ Phản ứng với H2, Br2, HX đều tuân theo tỉ lệ mol 1:2

VD: CnH2n-2+ 2H2 Ni t o

CnH2n+2+ Phản ứng với dd AgNO3/NH3

2CnH2n-2+ xAg2O 2CnH2n-2-xAgx+ xH2O

ĐK: 0  x  2

* Nếu x=0  hydrocacbon là ankin  ankin-1

* Nếu x=1  hydrocacbon là ankin-1

* Nếu x= 2  hydrocacbon là C2H2

5) Đối với aren và đồng đẳng:



+ Cách xác định số liên kết  ngoài vòng benzen.

Phản ứng với dd Br2 

n hydrocacbo

H

n

n2

* với  là số lk  nằm ngoài vòng benzen

* là số lk  trong vòng benzen

Ngoài ra còn có 1 lk  tạo vòng benzen  số lk  tổng là  ++1

VD: hydrocacbon có 5 trong đó có 1 lk  tạo vòng benzen, 1lk  ngoài vòng, 3 lk  trong vòng.Vậy nó có k=5  CTTQ là CnH2n+2-kvới k=5  CTTQ là CnH2n-8

CHÚ Ý KHI GIẢI TOÁN

VÍ DỤ 1 :Đốt cháy 0,1 mol hỗn hợp 2 ankan là đồng đẳng kế tiếp ,thu được 3,36 lít CO2(ĐKTC).Hai

ankan trong hỗn hợp là:

Giải : số nt cacbon trung bình= số mol CO2: số mol 2 ankan -> CTPT

VD 2 :Đốt cháy 6,72 lít khí (ở đktc) hai hiđrocacbon cùng dãy đồng đẳng tạo thành 39,6 gam CO2và 10,8gam H2O

a)Công thức chung của dãy đồng đẳng là:

b) Công thức phân tử mỗi hiđrocacbon là:

Giải :Do chúng ở thể khí, số mol CO2> số mol H2O ->là ankin hoặc ankadien

số mol 2 chất là :nCO2- n H2O = 0,3 -> Số ntử cacbon trung bình là : nCO2:n 2HC=3

-> n1=2 ,n2=4 -> TCPT là C2H2và C4H6

VD 3 :Cho 4,6 gam hỗn hợp 2 anken là đồng đẳng kế tiếp qua dung dịch brôm dư,thấy

có 16 brôm phản ứng.Hai anken là

Giải:nBr2= 0,1 =n2anken >số nguyên tử cacbon trung bình = 0,41,.614=3,3

 CTPT 2anken là: C3H6và C4H8

VD 4:Khi đốt cháy 1hh gồm:0,1 mol C2H4và 1 hydrocacbon A,thu được 0,5 mol CO2

và 0,6 mol H2O.CTPT của hydrocacbon A là:

Giải:nH2O > nCO2 -> A là ankan

Số mol A= nH2O - nCO2=0,1 -> n =(0,5 – 0,1.2): 0,1 =2 ->CTPT của A là:C2H6

VD 5:Khi đốt cháy 0,2 mol hh gồm: C2H2và 1 hydrocacbon A,thu được:

số mol CO2=số mol H2O =0,5 mol.CTPT của hydrocacbon A là ?

Giải:nH2O = nCO2 -> A là ankan > nC2H2=n A= 0,1 -> số nguyên tử cacbon trong Alà:

(0,5 –0,1.2): 0,1 =3 -> ctpt của A là: C3H8

V- MỘT SỐ DẠNG BIỆN LUẬN KHI BIẾT MỘT SỐ TÍNH CHẤT

PHƯƠNG PHÁP:

+ Ban đầu đưa về dạng phân tử

+ Sau đó đưa về dạng tổng quát (có nhóm chức, nếu có)

+ Dựa vào điều kiện để biện luận

VD1: Biện luận xác định CTPT của (C 2 H 5 ) n  CT có dạng: C2nH5n

Ta có điều kiện: + Số nguyên tử H  2 số nguyên tử C +2

CT cĩ dạng: C4nH5n, nĩ khơng làm mất màu nước brom  nĩ là ankan loại vì 5n<2.4n+2 hoặcaren.

ĐK aren: Số nguyên tử H =2số C -6  5n =2.4n-6  n=2 Vậy CTPT của aren là C8H10

Chú ý các qui tắc:

+ Thế halogen vào ankan: ưu tiên thế vào H ở C bậc cao.

+ Cộng theo Maccơpnhicơp vào anken

+ Cộng H 2 , Br 2 , HX theo tỷ lệ 1:1 vào ankađien.

+ Phản ứng thế Ag 2 O/NH 3 vào ankin.

+ Quy luật thế vào vịng benzen

+ Phản ứng tách HX tuân theo quy tắc Zaixep.

n   rượu này no, mạch hở

2) Khi tách nước rượu tạo ra olefin  rượu này no đơn chức, hở

3) Khi tách nước rượu A đơn chức tạo ra chất B

- dB/A   B là hydrocacbon chưa no (nếu là rượu no thì B là anken).1

- dB/A   B là ete.14) - Oxi hĩa rượu bậc 1 tạo ra andehit hoặc axit mạch hở

R-CH2OH [ O ]

R-CH=O hoặc R-COOH

- Oxi hĩa rượu bậc 2 thì tạo ra xeton:

R-CHOH-R' [ O ]

R-CO-R'

- Rượu bậc ba khơng phản ứng (do khơng cĩ H)5) Tách nước từ rượu no đơn chức tạo ra anken tuân theo quy tắc zaixep: Tách -OH và H ở C cĩbậc cao hơn

6) - Rượu no đa chức cĩ nhĩm -OH nằm ở cacbon kế cận mới cĩ phản ứng với Cu(OH)2 tạo

ra dd màu xanh lam

- 2,3 nhĩm -OH liên kết trên cùng một C sẽkhơng bền, dễ dàng tách nước tạo ra anđehit,xeton hoặc axit cacboxylic

- Nhĩm -OH liên kết trên cacbon mang nối đơi sẽ khơng bền, nĩ đồng phân hĩa tạo thànhanđehit hoặc xeton

phản rượu CO

O

ncácbontử

nguyênsố

nn

 x là số nhĩm chức rượu ( tương tự với axít)

c rượu đơn chức no (A) tách nước tạo chất (B) (xúc tác : H2SO4đđ)

dB/A < 1  B là olêfin

dB/A > 1  A là ete

d + oxi hĩa rượu bậc 1 tạo anđehit : R-CHO Cu ,t0

R- CH= O+ oxi hĩa rượu bậc 2 tạo xeton : R- CH – R’ O R – C – R’

+ NaOH

ONa+ H2O

CH2OH

+ NaOH không phản ứng

OH O+ rượu bậc 3 khơng bị oxi hĩa

 y là số nhĩm chức phản ứngvới NaOH là – OH liên kết trên nhân hoặc – COOH và cũng là số nguyên tử H linh động phản ứngvới NaOH

 A cĩ 1 nguyên tử H linh động phản ứng NaOH

nếu A cĩ 2 nguyên tử Oxi

 A cĩ 2 nhĩm OH ( 2H linh động phản ứng Na) trong đĩ cĩ 1 nhĩm –OH nằm trên nhân thơm ( Hlinh động phản ứng NaOH) và 1 nhĩm OH liên kết trên nhánh như

HO-C6H4-CH2-OH

III AMIN:

- Nhĩm hút e làm giảm tính bazơ của amin

- Nhĩm đẩy e làm tăng tính bazơ của amin

VD: nH+: namin= 1 :1 amin này đơn chức

 CT của amin no đơn chức là CnH2n+3N (n 1)

Khi đốt cháy nH2O> nCO2 nH2O– nCO2= 1,5 namin

1 Phản ứng tráng gương và với Cu(OH) 2 (t o )

R-CH=O +Ag2O to

ddNH3 R-COOH + 2AgR-CH=O + 2Cu(OH)2 to

ddNH3 NaHCO3+ 2Ag H-COOR + Ag2O to

ddNH3 ROH + CO2+ 2Ag 

 Anđehit vừa đĩng vai trị chất khử, vừa đĩng vai trị chất oxi hĩa:

+ Chất khử: Khi phản ứng với O2, Ag2O/NH3, Cu(OH)2(to)+ Chất oxi hĩa khi tác dụng với H2(Ni, to)

CHÚ Ý KHI GIẢI TỐN

a. xlàsốnhómchứcandehyt

n

n

anđehyt

Ag  x2 

+ Trường hợp đặc biệt : H-CH = O phản ứng Ag2O tạo 4mol Ag nhưng %O = 53,33%

+ 1 nhĩm andehyt ( - CH = O ) cĩ 1 liên kết đơi C = O andehyt no đơn chức chỉ cĩ 1 liên kết nên khi đốt cháy nH2O nCO2( và ngược lại)

+ andehyt A cĩ 2 liên kết cĩ 2 khả năng : andehyt no 2 chức ( 2 ở C = O) hoặc andehyt khơng

no cĩ 1 liên kết đơi ( 1 trong C = O, 1  trong C = C)

b + làsốnhómchứcandehyt

O2(n+1)CO2+ (n+1)H2O

+ Riêng axit fomic tráng gương, phản ứng với Cu(OH)2tạo đỏ gạch

 Chú ý axit phản ứng với Cu(OH)2tạo ra dd màu xanh do cĩ ion Cu2+

+ Cộng HX của axit acrylic, axit metacrylic, andehit acrylic nĩ trái với quy tắc cộngMaccopnhicop:

CHÚ Ý KHI GIẢI TỐN

 xlàsốnhómchứcaxít(-COOH)

n

ứng phản

n

axít

 Chí cĩ axít fomic ( H-COOH) tham gia phản ứng tráng gương

 Đốt axít :

Ta cĩ : nH2O nCO2 axíttrênnođơnchức.(vàngượclại)CT:CnH2nO2

 xlàsốnhómchứcaxít( phản ứng kimloại)

 Lưu ý khi giải tốn :

+ Số mol Na (trong muối hữu cơ) = số mol Na (trong Na2CO3) (bảo tồn nguyên tố Na)

+ Số mol C (trong Muối hữu cơ) = số mol C (trong CO2) + Số mol C (trong Na2CO3) (bảo tồnnguyên tố C)

 So sánh tính axit : Gốc hút e làm tăng tính axit, gốc đẩy e làm giảm tính acit của axit

cacboxylic

VI ESTE :

 cách viết CT của một este bất kì :

Este do axit x chức và rưỡu y chức : Ry(COO)x.yR’x

 Nhân chéo x cho gốc hidrocacbon của rượu và y cho gốc hdrocacbon của axit

 x.y là số nhĩm chức este

VD : - Axit đơn chức + rượu 3 chức : (RCOO)3R’

- Axit 3 chức + rượu đơn chức : R(COO-R’)3

n

n

  là số nhĩm chức este (trừ trường hợp este của phenol và đồng

đẳng của nĩ)

nNaOHcần <2neste(este phản ứng hết)  Este này đơn chứcvà NaOH cịn dư

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

O

OH

Ta có 12x+y+32 = R + R’ + 44.

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

+ Ct CxHyO2dùng để đốt cháy cho phù hợp

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

 Hỗn hợp este đơn chức khi phản ứng với NaOH tạo 1 muối + 2 rượu đơn chức

 2 este này cùng gốc axit và do hai rượu khác nhau tạo nên

Vậy công thức 2 este là R-COOR' giải  R,R’ ; ĐK : R1<R'<R2  CT 2

2

1

OHCCOORR

COORR

y x

'COORR

'COORR

3 2

1

 CxHyO2

Hỗn hợp este khi phản ứng với NaOH 3 muối + 2 rượu đều đơn chức

 CTCT của 3este là RCOOR' (trong đó 2 este cùng gốc rượu)

'COORR

'COORR

2 3

1 2

1 1

+ TH2 : 1 axit + 1 este (cùng gốc axit)







'RCOORRCOOH

+ TH3 : 1 rượu + 1 este (cùng gốc rượu)







'RCOOR

OH'R

 Hỗn hợp hai chất hữu cơ khi phản ứng với dd NaOH thu được hai muối + 1 rượu (đều đơnchức) Có hai trường hợp :

'COORR

OH'R

 Lưu ý : Nếu giả thiết cho các hợp chất hữu cơ đồng chức thì mỗi phần trên chỉ có 1 trường hợp

là hh 2 este (cùng gốc rượu hoặc cùng gốc axit)

2 ESTE ĐA CHỨC :

a) - Do axit đa chức + rượu đơn chức : R(COOR’)x(x  2)

- Nếu este này do axit đa chức + rượu đơn chức (nhiều rượu) : R(COO R')x

- Nếu este đa chức + NaOH 1 muối+2rượu đơn chức  este này có tối thiểu hai chức.

- Nếu este này có 5 nguyên tử oxi  este này tối đa haichức este (do 1 chức este có tối đa hai nguyên tử oxi)

b) - Do axit đơn + rượu đa : (RCOO)yR’ (y  2)

+ Tương tự như phần a

c) Este do axit đa + rượu đa : Ry(COO)x.yR’x(ĐK : x,y  2)

nếu x=y  CT : R(COO)xR’

Khi cho este phản ứng với dd NaOH ta gọi Ct este là RCOOR’ nhưng khi đốt ta nên gọi CTPT

là CxHyO2(y  2x) vì vậy ta phải có phương pháp đổi từ CTCT sang CTPT để dễ giải

VD : este 3 chức do rượu no 3 chức + 3 axit đơn chức (có 1 axit no, iaxit có 1 nối đôi, 1 axit cómột nối ba) (este này mạch hở)

Phương pháp giải : + este này 3 chức  Pt có 6 nguyên tử Oxi

+ Số lkết  : có 3 nhóm –COO- mỗi nhóm có 1 lk   3  + Số lk  trong gốc hydrocacbon không no là 3 ( 1  trong axit có 1 nối đôi, 2  trong axit

 Chú ý : Phản ứng este hóa giữa axit và rượu : (phản ứng không hoàn toàn)

+ Rượu đa chức + axit đơn chức :

xRCOOH + R’(OH)n (RCOO)xR’(OH)(n-x)+ xH2O Điều kiện : 1  x  n

+ Rượu đơn + axit đa :

R(COOH)n+ xR’OH + xH2O

Điều kiện : 1  x  n

 Ngoài ra còn những este đăc biệt khác :

 Este do rượu đa, axit đa và axit đơn :

VD :

Khi phản ứng với NaOH tạo ra R(COONa)2, R’COONa và R’’(OH)3

Hoặc este + NaOH  muối của axit đa + rượu đa và rượu đơn

VD :

khi cho phản ứng với NaOH cho R(COONa)3+ R’(OH)2+ R’’OH

Este do axit tạp chức tạo nên :

VD : R-COO-R’-COO-R’’ khi phản ứng NaOh tạo : R-COONa, và R’’OH

CmH2m+1COO CxH2x-1COO CyH2y-3COO

CaH2a-1

H+, to

H+, to

R (COOR')x (COOH)(n-x)

R

COOCOO

R' COO R"

COO

R

OHCOONa

CHÚ Ý KHI GIẢI TỐN :

 Este + NaOH t0 muối + nước

nó)

cuảđẳngđồngvà(

phenolcủa

este biệtđặc hợptrườngtrừ

estechứcnhómsốlàn

ứng phản

n

este

VD: CH3– COOC6H5+ NaOHt0 CH3– COONa + C6H5ONa + H2O

 Đốt cháy este : nH2OnCO2 estenàynođơnchứcCTlàCnH2nO2

VII BIỆN LUẬN XÁC ĐỊNH CƠNG THỨC CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ CĨ NHĨM CHỨC

CT chung : C n H 2n+2-x-2k X x với X là nhĩm chức hĩa học : -OH, -CHO, -COOH, -NH 2 …

 Giả thiết cho CT dạng phân tử và một số tính chất của hợp chất hữu cơ

 Phương pháp :- Đưa CTPT về dạng CTCT cĩ nhĩm chức của nĩ.

- Đặt điều kiện theo cơng thức chung :+ Nếu no : k=0 thì ta luơn cĩ số nguyên tử H = 2 số nguyên tử C + 2 – số nhĩm chức.+ Nếu khơng cho no thì ta cĩ : số nguyên tử H  2 số nguyên tử C + 2 – số nhĩm chức

VD1 : Một rượu no cĩ cơng thức là (C2H5O)n Biện luận để xác định CTPTcủa rượu đĩ.

+ Đưa CT trên về dạng cấu tạo : (C2H5O)n  C2nH4n(OH)n+ Đặt ĐK : số nguyên tử H = 2 số nguyên tử C + 2 – số nhĩm chức

 4n=2.2n+2-n  n=2  Ct rượu là C4H8(OH)2

VD2 : Một axit hữu cơ cĩ CTPT là (C4H3O2)n, biết rằng axit hữu cơ này khơng làm mất màu ddnước brom Xác định CTCT của axit ?

+ Đưa về dạng cấu tạo : (C4H3O2)n  C4nH3nO2n  C3nH2n(COOH)n

+ Do axit hữu cơ này khơng làm mất màu nước brom nên cĩ 2 trường hợp :

 Axit này no : (k=0) loại vì theo ĐK : H=2C+2-số nhĩm chức  2n=6n+2-n  n<0

 Axit này thơm : k=4 (do 3 lk  tạo 3 lk đơi C=C và một lk  tạo vịng benzen)

ĐK : H=2C+2-2k-số nhĩm chức  2n=6n+2-8-n  n=2 Vậy Ct của axit là C6H4(COOH)2 (vẽ CTCT :

cĩ 3 CT)

CHUYÊN ĐỀ: TỔNG HỢP HỮU CƠ

A MỘT SỐ VẤN ĐỀ LÝ THUYẾT:

I Các phương pháp làm tăng mạch Cacbon:

1 Các phương pháp ankyl hóa bằng hợp chất cơ magie (RMgX):

+ R X' → R-R’

3

1) 2)

CO

H O+

+ 1) O RCH2CH2OHRMgX + 1)2)HCHO H O3 +→ RCH2OH

+ 1) '2)R CHO H O3 + → RCH(OH)R’

+ →1) '2)R COR H O3 +'' R(R’)C(OH)R’’

+ →1) 'R COOH2) hoac 'H O3 +R COOR'' RCOR’ → (R)2C(OH)R’

* Học sinh cần lưu ý:

+ Hợp chất cơ magie RMgX rất dễ phản ứng với các hợp chất có hidro

linh động (H2O, NH3, ancol, amin…) → bảo quản và tiến hành phản ứng trong ete

∆ Một số phản ứng formyl hóa (thường dùng để gắn nhóm – CHO vào

phenol, ete thơm hoặc nhân thơm giàu electron)

2) H 3 O +

O

R

’L

tb

+ dẫn xuất halogen/ xt: axit Lewis (AlCl3 > FeCl3 > BF3 > ZnCl2)

+ dẫn xuất của axit cacboxylic (RCOX > (RCO)2O > RCOOR’)/ xt: AlCl3

-

CO + HCl AlCl3

(Phản ứng Gatterman – Koch)

(Phản ứng Vilsmeier)

-

CHCl3NaOH

O

OHC (Phản ứng Reimer – Tiemann)

* Học sinh cần lưu ý:

+ Cơ chế của các phản ứng ankyl và axyl hóa nhân thơm là cơ chế

SE2(Ar); trong đó chú ý cơ chế tạo tác nhân electronfin

+ Các phản ứng ankyl hóa thường tạo thành hỗn hợp mono và poliankyl

→ muốn thu được sản phẩm mono cần lấy dư chất phản ứng

+ Hướng chính của phản ứng khi thế vào các dẫn xuất của benzen

4 Các phương pháp ankyl và axyl hóa các hợp chất có nhóm metylen hoặc

nhóm metyn linh động:

a) Chất phản ứng có dạng X – Cα H 2 – Y hoặc X – Cα H(R) – Y ; với X, Y là

–COR’, -COOR’, -CN, -NO2…

Do X, Y là các nhóm hút electron mạnh → nguyên tử Hα rất linh động → dùng bazơ để tách H+, tạo thành cacbanion

Y X

1) C2H5ONa 2) R'Br R(R') C

Y X

RCOCl

RCO HC

Y X

→ có phản ứng cạnh tranh:

-CH Y

X RCO HC

Y X

Để ngăn phản ứng phụ nói trên, người ta dùng bazơ mạnh (mạnh hơn cacbanion) với lượng dư.

b) Chất phản ứng có dạng R – CH 2 – X hoặc R 2 – CH – X; với X là –

COR’, - COOR’, - CN, - NO2…

Các phản ứng được tiến hành tương tự, nhưng phải sử dụng xúc tác

là bazơ rất mạnh (NaNH2; C2H5ONa…) do nguyên tử Hα kém linh động hơn so

với trường hợp có 2 nhóm X, Y hút electron

H O

C C C C H

O

-* Học sinh cần lưu ý:

+ Cơ chế của giai đoạn cộng andol: AN

+ Giai đoạn croton hóa có thể xảy ra theo cơ chế E1 hoặc E1cb (khi

có Hβ linh động, xt bazơ mạnh)

+ Khi thực hiện phản ứng andol – croton hóa từ 2 cấu tử khác nhau

có thể tạo ra hỗn hợp sản phẩm, trong đó sản phẩm chính là sản phẩm ngưng tụ

giữa:

- cấu tử cacbonyl có tính electrophin cao hơn

- cấu tử metylen có Hα linh động hơn

b) Phản ứng ngưng tụ của anđehit, xeton với các hợp chất có nhóm

metylen hoặc metyn linh động:

H2C

Y

-CH Y

c) Phản ứng cộng Micheal - cộng các hợp chất có nhóm metylen hoặc

metyn linh động vào hợp chất cacbonyl-α,β-không no:

H2C

Y

-CH Y

BH

- B

-H2C CH2 CH O CH

Y X

* Học sinh cần lưu ý:

+ Xúc tác bazơ có thể là C2H5ONa (nhiệt độ phòng); piperidin (nhiệt độ

cao hơn)

+ Có thể thay thế hợp chất cacbonyl-α,β-không no bằng các hợp chất nitro

(NO2) hoặc nitril (CN)-α,β-không no

d) Phản ứng ngưng tụ Claisen – ngưng tụ este với các hợp chất có nhóm metylen linh động:

+ Phản ứng ngưng tụ giữa các este với nhau:

CH3–COO–C2H5 + CH3–COO–C2H5 C H ONa2 5 → CH3–CO–CH2–COO–C2H5 +

CH3 C

O

OC2H5

CH3 C OC2H5O

CH2COOC2H5

CH3 C CH2 COOC2H5O

-C2H5O+ Phản ứng ngưng tụ este với hợp chất nitril:

CH3–COO–C2H5 + R–CH2–CN C H ONa2 5 →CH3–CO–CH2(R)–CN +

C2H5OH

+ Phản ứng ngưng tụ este với anđehit hoặc xeton:

CH3–COO–C2H5 + CH3–CO–CH3 C H ONa2 5 →CH3–CO–CH2–CO–CH3 +

C2H5OH

II Các phương pháp làm giảm mạch Cacbon:

1 Phản ứng đecacboxyl hóa bởi nhiệt: xảy ra khi nhóm COOH gắn với nhóm có

khả năng hút electron mạnh

2 Phương pháp vôi tôi xút: RCOONa + NaOH o

CaO t

→RH + Na2CO3

3 Phản ứng Hunzdicker: RCOOAg + Br2 4

CCl t

−

6 Các phản ứng oxi hóa làm gãy mạch Cacbon:

a) Các phản ứng làm gãy liên kết liên kết đôi C=C:

+ →KMnO t4 ,o CH3–COOH + CH3–CO–CH3

HC O O C

C O +

HIO4 hoac Pb(OOCCH3)

c) Phản ứng oxi hóa ankyl, ankenyl hoặc dẫn xuất của benzen:

KMnO4 hoac K2Cr2O7