Tóm tắt lý thuyết Hóa học 11: Axit cacboxylic. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 11: Axit cacboxylic. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 11: Axit cacboxylic. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 11: Axit cacboxylic. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 11: Axit cacboxylic.
Trang 1BÀI 45 : AXIT CACBOXYLIC
A AXIT CACBOXYLIC NO ĐƠN CHỨC
I- Định nghĩa - phân loại - danh pháp
1 Định nghĩa : Axit cacboxylic no, đơn chức là hợp chất hữu cơ mà trong phân tử có 1 nhóm
COOH liên kết với gốc hiđrocacbon no hoặc hiđro
* Công thứuc chung
Có dạng phân tử: CmH2mO2 (m 1) hay CnH2n+1COOH (n 0)
* Một số axit :
CH3(CH2)3COOH Axit pentanoic Axit valeric
CH3(CH2)4COOH Axit hexanoic Axit cap roic
CH3(CH2)10COOH Axit đođeca noic Axit lau ric
CH3(CH2)14COOH Ax hexa đeca noic Ax panmitic
CH3(CH2)15COOH Ax heptađecanoic Ax macgaric
CH3(CH2)16COOH Ax octa đecanoic Ax Stearic
2.Phân loại :
* Dựa vào gốc hi đrocacbon : no , không no , thơm
* Dựa vào số lượng nhóm COOH : Đơn chức , đa chức
3 Danh pháp :
a) Tên thường :
b) Tên thay thế : A xit + Tên HC tương ứng mạch chính + oic
Chú ý : Đánh số C từ nhóm chức đánh đi
II tính chất vật lí
- Axit axetic là chất lỏng không màu, mùi giấm, tan vô hạn trong nước do tạo liên kết hiđro
dễ dàng với nước
- Axit axetic nguyên chất kết tinh ở 16,80C
- Axit axetic có nhiệt độ sôi cao 1170C, cao hơn nhiều so với nhiệt độ sôi của H2O, rượu, anđehit tương ứng
Giải thích: Do các phân tử axit axetic liên kết với nhau thành tập hợp các phân tử bằng bằng liên
kết hiđrô bền hơn Mặt khác cứ 2 phân tử axit tạo được 2 mối liên kết hiđro
O…H - O
O - H…O
Liên kết hiđro
Trang 2III - Tính chất hoá học.
Sự ảnh hưởng của gốc R đến lực axit mạnh hay yếu của RCOOH.
* Xuất phát từ cấu tạo: O||
R C O H
* Nhận xét: Lực axit mạnh hay yếu của RCOOH phụ thuộc vào sự phân cực của liên kết OH (liên kết OH càng phân cực thì H+ càng dễ tách ra tức axit tăng và ngược lại ) Do vậy nó phụ thuộc trực tiếp vào gốc R là gốc mang hiệu ứng đẩy hay hút electron
- Nếu gốc R là gốc mang hiệu ứng đẩy electron (gốc no) làm nhóm OH trở nên kém phân cực,
H+ khó tách ra hơn nên tính axit giảm
Ví dụ: Gốc đẩy electron mạnh: H < CH3 < C2H5 < C3H7
Dẫn đến lực axit HCOOH > CH3COOH > C2H5COOH > C3H7COOH
- Nếu gốc R là gốc mang hiệu ứng hút electron (gốc không no, gốc thơm, gốc chức halogen)
làm tăng tính axit
Gốc hút e càng giảm tính axit càng tăng
Ví dụ 1: gốc hút e: CH3- < CH2Cl- < CHCl2 - < CCl3
Tính axit: CH3COOH < CH2Cl COOH < CHCl2COOH < CCl3COOH
Ví dụ 2: Lực axit CH COOH > CH COOH > CH COOH > CH COOH | 2 | 2 | 2 | 2
1 Tính axit:
Các axit RCOOH đều là axit yếu, trong dung dịch chúng điện ly một phần, đều làm quỳ tím hoá
đỏ, có đủ tính chất hoá học của một axit thông thường (Giống CH3COOH do nhóm COOH gây ra)
Một số phản ứng chứng minh:
2H2
Phản ứng (1*) và (2*) chứng minh tính chất của RCOOH mạnh hơn axit cacbonic song yếu hơn axit HCl, H2SO4
HCl + RCOONa RCOOH + NaCl
(RCOO)2Ca + H2SO4 2RCOOH + CaSO4
2 Tác dụng với ancol (phản ứng este hóa ).
2 4
H SO , t
* Đặc điểm phản ứng: là phản ứng thuận nghịch
*Vai trò của H2SO4 đặc: ngoài vai trò chất xúc tác còn có vai trò hút nước sau phản ứng, cân bằng phản ứng este hoá, cân bằng theo chiều thuận (chiều tạo este)
*Lưu ý: Để tăng hiệu suất phản ứng este hoá người ta tăng nồng độ 1 trong 2 chất tham gia pư
3 Phản ứng tách nước liên phân tử
Trang 3O
R C O H + ||
O
P O
��� � ( RCO)2O + H2O
VD : 2 CH 3 COOH ���P O 2 5� (CH 3 CO) 2 O + H2O
Anhiđrit axetic
4 Phản ứng khử : RCOOH �����LiAlH ,H O 4 3 � RCH2 OH
5 Phản ứng thế ở C ( an pha )
Ví dụ: CH3 - CH2 - COOH + Cl2 xt, p
as
Cl
+ HCl
2 - Clo propanoic Tuỳ theo điều kiện phản ứng, tỉ lệ phản ứng mà cho phản ứng khác nhau
6 Phản ứng cháy.
TQ1: CnH2n+1COOH + 3n 1
2
O2
0
t
��� (n + 1)CO2 + (n +1)H2O TQ2: CmH2mO2 + 3m 2
2
O2
0
t
��� mCO2 + mH2O Luôn có: nCO2 nH O2 Khi đốt cháy bất kỳ axit hữu cơ nào mà đượcnCO2 nH O2 thì a xit đem đốt là no, đơn chức, mạch hở dạng CmH2mO2
5 Riêng HCOOH ngoài tính chất chung do nhóm -COOH gây ra còn có phản ứng tráng gương và phản ứng tạo kết tủa đỏ gạch do chức -CHO gây ra
||
H C OH O
Phản ứng chứng minh:
3
NH , t
Hay HCOOH + 2AgNO3 + 4NH3 + H2O ���t 0 (NH4)2CO3 + 2NH4NO3 + 2Ag
0
t
����th��ng�(HCOO)2Cu + 2H2O
0
t
���CO2 + 3H2O + Cu2O HCOOH + 2Cu(OH)2 + 2NaOH Na2CO3 + Cu2O + 4H2O
IV Điều chế:
2O2
2 0
Mn ,70 C
2 Thủy phân este : RCOOR ' + H2O�� �RCOOH + R 'OH
3 Thủy phân hợp chất nitrin
R- Cl + KCN �� � R- CN + KCl
R- CN + 3H2O �� � RC(OH)3 + NH3
Trang 44.Từ dẫn xuất hal
R-Br ����Mg,ete R- MgBr���CO2� R- COOMgBr���HBr� RCOOH + MgBr2
5 O xi hóa cắt mạch ankan
2 2
R CH - CH R ' + 5
2O 2
0
xt, t , p
Chú ý :1- Axitaxetic
*Từ rượu etylic bằng phương pháp len men giấm
CH3 - CH2 - OH + O2 ����men gi� m�CH3COOH + H2O
* Từ rượu metylic và CO (là phương pháp rẻ tiền trong công nghiệp)
CH3OH + CO ����xt, t , p 0 CH3COOH
2- Axit fomic : CO + NaOH ����t , pcao 0 HCOONa
2HCOONa + H2SO4 �� �HCOOH + Na2SO4
B AXIT CACBOXILIC KHÔNG NO ĐƠN CHỨC
I - Khái niệm
* Kn : Axit cacboxilic không no đơn chức là hợp chất hữu cơ mà trong phân tử có 1 nhóm COOH
liên kết với gốc hiđrocacbon không no
* Công thức chung : CnH2n+1-2kCOOH (điều kiện: k 1, n 2) dạng RCOOH
* Axit không no có 1 liên kết trong gốc có công thức phân tử:
CnH2n-1COOH (n 2) (RCOOH)
* Một số axit không no quan trọng cần nhớ:
1 CH2 = CH - COOH Axit acrylic
3
CH
Axit metacrylic
3 CH3 - CH = CH - COOH Axit crotonic (có đồng phân cis - trans)
5 CH3 - (CH2)7 - CH = CH - (CH2)7 - COOH Axit olêic
C17H33COOH
6 CH3- (CH2 )4- CH =CH-CH2- CH=CH- (CH2 )7- COOH Axit lin ôlêic hay C17H31COOH
7 CH3- CH2- CH =CH-CH2- CH =CH-CH2 -CH =CH-(CH2)7 -COOH Axit lin ôlê nic hay
C17H29COOH
II- Tính chất hoá học
* Có đầy đủ tính chất hoá học của axit đơn chức thông thường do chức COOH gây ra
* Ngoài ra còn có tính chất của gốc không no
1 Phản ứng cộng:
* Với dung dịch Br 2: Phản ứng làm mất màu dung dịch
Ví dụ:
Trang 5CH2 = CH - COOH + Br2 CH| 2 CH COOH|
(2, 3 - Đibrom propanoic)
* Với H 2 (xt: Ni, t 0 ) tạo axit no
CH2 = CH - COOH + H2
0
Ni, t
��� � CH3 - CH2 - COOH
C17H33COOH + H2
0
Ni, t
��� � C17H35COOH
* Với hợp chất: sản phẩm cộng ngược với quy tắc cộng Maccopnhicop
2 2
|
SPP có lực axit mạnh hơn do Cl gần COOH hút e mạnh hơn
2 Phản ứng trùng hợp
n
COOH
3 Phản ứng oxi hoá làm mất màu dung dịch thuốc tím ( giống anken )
4 Phản ứng este hoá
VD: Tử axit metacrylic và rượu metylic hãy viết phương trình phản ứng điều chế thuỷ tinh hữu
cơ Plesciglas
2 |
3
CH
3
CH
+ H2O Metyl metacrylat
0
3
|
xt, t , p
n
CH
Polime metacrylat hay thuỷ tinh hữu cơ Plesciglas
III- Điều chế
* Phương pháp chung: từ anđehit tương ứng
2O2
0
xt, t
Vận dụng: Từ propen hãy lập sơ đồ điều chế axit acrylic
CH2 = CH - CH3
0 2
Cl ,500 C 1:1
����� CH2 = CH - CH2Cl ����� NaOH, t 0 CH2 = CH - CH2 - OH
Trang 6CuO, t
2
O , xt, t
C AXIT CACBOXYLIC THƠM ĐƠN CHỨC
I Khái niệm và công thức
1 Kn: Axit cacbaxylic thơm, đơn chức là hợp chất hữu cơ mà trong phân tử chứa một nhóm
COOH liên kết với gốc cacbon thơm
* Chất tiêu biểu: C6H5COOH có công thức phân tử là C7H6O2
* Có công thức cấu tạo: COOH
(axit benzoic)
II Tính chất hoá học
* Có đầy đủ tính chất hoá học của axit đơn chức do nhóm COOH gây ra
* Ngoài ta còn có tính chất của gốc thơm: phản ứng cộng, thế, vào vòng bezen song phản ứng xảy ra rất khó khăn do nhóm COOH mang hiệu ứng hút e
III Điều chế
1 Từ anđehit tương ứng.
+ 1
2O2
0
xt, t
Vận dụng: Từ benzen hãy lập phương trình điều chế axit benzoic
0 3
CH Cl AlCl khan, t
1:1
���� ����� NaOH, t 0 (ancol benzylic)
0
CuO, t
���� ���� O , xt, t 2 0�
2 Từ Toluen bằng phản ứng oxi hoá:
+ KMnO4 + H2SO4 loãng + K2SO4 + MnSO4 + H2O
Hay viết gọn:
2 4
KMnO
H SO , t
����� + H2O
3 Từ đồng đẳng của benzen và toluen
Ví dụ:
Trang 7+ KMnO4 + H2SO4l ���t 0 + HCOOH + K2SO4 + MnSO4 + H2O
D AXIT CACBOXYLIC NO ĐA CHỨC
I Khái niệm và công thức
1 Kn : Là hợp chất mà phân tử chứa nhiều nhóm COOH liên kết với gốc HC no hay với chính
nhóm COOH
2 Công thức chung
* Axit no nhị chức mạch hở: CnH2n(COOH)2 có dạng R(COOH)2: Đ/k: n 0
1 COOH|
4 (CH2)3 COOH Axit glutaric
COOH
2 CH2 COOH Axit malonic
COOH
axit adipic
3 (CH2)2 COOH Axit succinic
COOH Chú ý:
1 Riêng axit ađipic được dùng để điều chế tơ nilon - 6,6
2 Cho axit no đa chức mạch hở A Nếu có thể thông tin A có mạch không nhánh thì axit A là axit nhị chức
II Tính chất hoá học
* Có đầy đủ tính chất của axit do nhóm COOH gây ra song tỷ lệ phản ứng phụ thuộc vào số lượng nhóm chức
* Ngoài ra còn có một số t/c khác
1 Phản ứng đun nóng
* Phản ứng đun nóng tạo thành anhyđrit mạch vòng
(CH2 COOH)2���t 0 (CH CO2 ) 2 O + H 2 O
* Nếu nhóm COOH ở vị trí 1,2 hay 1,3 khi đun nóng tạo CO2 và axit đơn chức
|
COOH
COOH
0
t
CH2 COOH
COOH ���t 0 CH 3 COOH + CO 2
2 Phản ứng trùng ngưng
nHOOC - (CH2)4 - COOH + nH2N- (CH2)6- NH2
0
t
���
Axit adipic Hexametylen diamin
(-CO - (CH2)4 - CO - NH - (CH2)6 - NH -)n + 2nH2O
Nilon - 6,6
III Điều chế
Trang 81 Điều chế từ anđehit tương ứng
Ví dụ: CHO|
0
xt, t
COOH
2.Tổng hợp từ hợp chất nitrin
Cl - CH2 - Cl + 2KCN �� � NC- CH2- C N + 2KCl
N C- CH2- C N + 4H2O �� � HOOC- CH2-COOH + 2NH3