lý thuyết và tính chất của axit cacboxylic hoahocmoingaycom

axit no, mạch hở, đơn chức , công thức chung là C n H 2n+1 COOH, gọi là dãy đồng đẳng của axit fomic (HCOOH).  Nếu gốc hiđrocacbon trong phân tử axit có chứa liên kết đôi, liên kết [r]

I - ĐỊNH NGHĨA, PHÂN LOẠI, DANH PHÁP

1 Định nghĩa

 Axit cacboxylic là hợp chất hữu cơ mà phân tử cĩ nhĩm cacboxyl (-COOH) liên kết

trực tiếp với nguyên tử cacbon hoặc nguyên tử hiđro

 Nhĩm

||

C OH O

  được gọi là nhĩm cacboxyl, viết gọn là -COOH

1 Axit cacboxylic mạch hở R(COOH)m hoặc CxHy(COOH)m

hay CnH2n+2-2k-m(COOH)m

(k là số liên kết  ở gốc R; k 0; n 0; m 1)

2 Axit cacboxylic NO C n H 2n+2-m (COOH) m (n 0; m 1)

3 Axit cacboxylic đơn chức RCOOH hoặc C n H m O 2

4 Axit cacboxylic NO, đơn chức

(AXIT ANKANOIC)

CnH2n +1COOH (n 0) hoặc CnH2nO2 (n 1)

5 Axit cacboxylic khơng no (1C=C) đơn chức Cn H 2n -1 CHO (n 2)

6 Axit cacboxylic no, nhị chức C n H 2n (COOH) 2 (n 0) hay C n H 2n-2 O 4

2 Phân loại

 Nếu nhĩm cacboxyl liên kết trực tiếp với nguyên tử hiđro hoặc gốc ankyl thì tạo thành dãy

axit no, mạch hở, đơn chức, cơng thức chung là CnH2n+1COOH, gọi là dãy đồng đẳng của axit

fomic (HCOOH)

Thí dụ : CH3COOH (axit axetic), CH3CH2COOH (axit propionic),

 Nếu gốc hiđrocacbon trong phân tử axit cĩ chứa liên kết đơi, liên kết ba thì gọi là axit khơng

no

Thí dụ: CH2 = CHCOOH, CH  CCOOH,

 Nếu gốc hiđrocacbon là vịng thơm thì gọi là axit thơm

Thí dụ: C6H5COOH (axit benzoic),

 Nếu trong phân tử cĩ nhiều nhĩm cacboxyl (COOH) thì gọi là axit đa chức

Thí dụ : HOOCCOOH (axit oxalic), HOOCCH2COOH (axit malonic),

3 Danh pháp

 Tên thơng thường: xuất phát từ nguồn gốc tìm ra chúng

 Theo IUPAC: theo 3 bước

- Chọn mạch chính là mạch cacbon dài nhất chứa nhĩm –COOH

- Đánh số cacbon bắt đầu từ nhĩm –COOH

- Gọi tên: Axit + tên hiđrocacbon tương ứng + OIC

CHÚ Ý: Nếu cần thì chỉ rõ vị trí liên kết bội và nếu cĩ nhiều nhĩm –COOH thì kèm số đếm “đioic, trioic”,…

Tên gọi một số axit thường gặp

AXIT CACBOXYLIC

Công thức Tên thông thường Tên thay thế

CH 3 CH 2 -COOH Axit propionic Axit propanoic

(CH 3 ) 2 CH-COOH Axit isobutiric Axit 2-metylpropanoic

CH 3 (CH 2 ) 3 -COOH Axit valeric Axit pentanoic

CH 2 =CHCOOH Axit acrylic Axit propenoic

CH 2 =C(CH 3 )-COOH Axit metacrylic Axit 2-metylpropenoic

HOOCCH=CH-COOH Axit maleic (dạng cis)

Axit fumaric (dạng trans)

Axit butenđioic

HOOCCH 2 -COOH Axit malonic Axit propanđioic

HOOC(CH 2 ) 2 -COOH Axit sucxinic Axit butanđioic

HOOC(CH 2 ) 3 -COOH Axit glutaric Axit pentanđioic

HOOC(CH 2 ) 4 -COOH Axit ađipic Axit hexanđioic

Một số axit thơm thường gặp:

Axit benzoic Axit phtalic Axit iso-phtalic Axit tere-phtalic

COOH

Một số axit béo thường gặp:

C 15 H 31 COOH CH 3 (CH 2 ) 14 COOH Axit panmitic

C 17 H 35 COOH CH 3 (CH 2 ) 16 COOH Axit stearic

C 17 H 33 COOH CH 3 (CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 COOH Dạng cis: Axit oleic

Dạng trans: Axit elaiđic

C 17 H 31 COOH CH 3 (CH 2 ) 4 CH=CH-CH 2 -CH=CH(CH 2 ) 7 COOH Axit linoleic

II TÍNH CHẤT VẬT LÍ

 Ở điều kiện thường, tất cả các axit cacboxylic đều là những chất lỏng hoặc rắn

 Điểm sôi của các axit cacboxylic cao hơn của anđehit, xeton và cả ancol có cùng số nguyên

tử cacbon Nguyên nhân là do sự phân cực ở nhóm cacboxyl và sự tạo thành liên kết hiđro liên

phân tử ở axit cacboxylic

Liên kết hiđro ở axit cacboxylic : a) Dạng polime; b) Dạng đime

 Axit cacboxylic cũng tạo liên kết hiđro với nước  axit cacboxylic từ C1 C3 tan vô hạn trong nước Khi số nguyên tử C tăng lên thì độ tan trong nước giảm

 Mỗi axit cacboxylic có vị chua riêng biệt

III CẤU TRÚC

Nhóm –COOH được xem như hợp bởi nhóm cacbonyl ( >C=O) và nhóm hiđroxyl (OH)

vì thế nó được gọi là nhóm cacboxyl

Do hiệu ứng liên hợp p- giữa cặp electron p trên nguyên tử oxi của nhóm –O-H với electron  của nối đôi C=C nên:

+ Liên kết O-H phân cực mạnh hơn, H rất linh động và có tính axit rõ

+ Liên kết  trong nối đôi C=O bị biến đổi nhiều so với nối đôi C=O của anđehit hay xeton, vì vậy axit khó tham gia phản ứng cộng vào nhóm –COOH

CHÚ Ý: Độ mạnh tính axit tăng dần theo thứ tự:

R-OH < H 2 O < R-CHOH-CHOH-R’ < C 6 H 5 OH < RCOOH Ancol đơn chức Nước Ancol đa chức phenol axit

2 nhóm –OH kề nhau

IV TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1) Tính axit và ảnh hưởng của nhóm thế





a

3

-[H O ][RCOO ] K

[RCOOH]

K a là mức đo lực axit : K a càng lớn thì axit càng mạnh và ngược lại

a) Lực axit của axit cacboxylic phụ thuộc vào cấu tạo của nhóm R:

+ Nhóm R đẩy electron  giảm lực axit

Thí dụ : H-COOH CH 3 COOH CH CH3 2COOH CH [CH ]3 2 4 COOH

K a (25oC) : 17,72 10-5 1,75 10-5 1,33 10-5 1,29 10-5

+ Nhóm R hút electron  tăng lực axit

Thí dụ : CH 3 COOH ClCH2COOH FCH2COOH

K a (25oC) : 1,75 10-5 13,5 10-5 26,9 10-5

b) Axit cacboxylic là những axit yếu

Tuy vậy, chúng có đầy đủ tính chất của một axit như :

+ Làm đỏ quỳ tím

+ Tác dụng với kim loại giải phóng hiđro (KL đứng trước H)

Mg + CH3COOH  (CH3COO)2Mg + H2 2R(COOH)a + 2aNa  2R(COONa)a + aH2

+ Tác dụng với oxit bazơ, bazơ

2CH3COOH + CuO  (CH3COO)2Cu + H2O R(COOH)a + aNaOH  R(COONa)a + aH2O

+ Tác dụng với muối của axit yếu

2CH3COOH + 2CaCO3  (CH3COO)2Ca + CO2 + Ca(HCO3)2 (1)

2CH3COOH + CaCO3  (CH3COO)2Ca + CO2 + H2O (2)

R(COOH)a + NaHCO3  R(COONa)a + aCO2+ aH2O (3)

CHÚ Ý:

+ Chất hữu cơ nào tác dụng với muối cacbonat tạo khí CO 2  có nhóm chức axit –COOH

+ Có thể dựa vào tính chất làm quỳ tím hóa đỏ hay tác dụng với kim loại (khác kim loại kiềm) như Mg, Al, Zn,…

tạo H 2 để nhận biết axit cacboxylic

+ Nếu axit không dư thì chỉ xảy ra phản ứng (1)  chưa có khí thoát ra

+ Nếu axit dư thì xảy ra phản ứng (1) và (2)  có khí thoát ra

+ Axit tác dụng với NaHCO 3 luôn có:

Số mol nhóm –COOH = số mol CO 2

Số mol nguyên tử oxi của axit = 2.

2

CO

n

[Các đề thi ĐH-CĐ đều khai thác các nội dung nhận xét này]

2 Phản ứng este hóa

+ Phản ứng của axit cacboxylic với ancol, xúc tác axit là phản ứng thuận nghịch

axit cacboxylic ancol este

+ Chiều thuận là phản ứng este hoá, chiều nghịch là phản ứng thuỷ phân este

CHÚ Ý: Để thu nhiều este cần thực hiện:

+ Cho dư một trong hai chất đầu axit hoặc ancol

+ Dùng H 2 SO 4 đặc, nóng làm xúc tác

+ Lấy este ra khỏi hỗn hợp phản ứng

Thí dụ: CH3 C OH

||

O

  + C2H5 -O-H

o

H ,t



 CH3 C OC H2 5

||

O

  + H2O

axit axetic etanol etyl axetat

2CH3COOH + C2H4(OH)2

o

H ,t



 (CH3COO)2C2H4 + 2H2O

(COOH)2 + C2H5OH

o

H ,t



 (COOC2H5)2 + 2H2O

3 Phản ứng tách nước liên phân tử

Khi cho tác dụng với P2O5, hai phân tử axit tách đi một phân tử nước tạo thành phân tử anhiđrit axit

3

CH C O H H O C CH

2

P O

H O





CH C O C CH

    , viết gọn là (CH3CO)2O

axit axetic anhiđrit axetic

4 Phản ứng ở gốc hiđrocacbon

a) Gốc là nguyên tử H (HCOOH): trong phân tử có nhóm –CHO nên axit fomic còn tham gia

phản ứng tráng gương, phản ứng với Cu(OH)2 khi đun nóng tạo Cu2O (giống như anđehit)

HCOOH + 2AgNO3 + 4NH3 + H2O (NHt Co 4)2CO3 + 2Ag + 2NH4NO3

Hoặc: HCOOH + 2[Ag(NH3)2]OH (NHt Co 4)2CO3 + 2Ag + 2NH3 + H2O

HCOOH + Cu(OH)2 + 2NaOH  Nat Co 2CO3 + Cu2O + 2H2O

b) Gốc là hiđrocacbon no: Khi dùng P làm xúc tác, Cl chỉ thế cho H ở cacbon bên cạnh nhĩm

cacboxyl Thí dụ :

CH3CH2 CH2COOH + Cl2

P

 3 2

|

CH CH CHCOOH

Cl

+ HCl

c) Gốc là hiđrocacbon khơng no: cĩ thể tham gia phản ứng cộng hợp, phản ứng với chất oxi

hĩa và trùng hợp

Thí dụ : CH3[CH2]7 CH=CH[CH2]7 COOH + H2

o

Ni, t C

 CH3 [CH2]7CH2CH2[CH2]7 COOH

axit oleic axit stearic

CH2=CHCOOH + Br2  CH3CHBr-CHBrCOOH

d) Gốc là cacbon thơm : Nhĩm COOH (hút electron) nên thế ở vịng benzen vào vị trí meta và

làm cho phản ứng khĩ khăn hơn so với thế vào benzen :

5 Phản ứng cháy

CnH2nO2 + 3n - 2

o

t C

 nCO2 + nH2O

 Đốt cháy axit no, đơn, hởû  nH O2 nCO2

V ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG

1 Điều chế

-

a) Trong phịng thí nghiệm

 Oxi hố hiđrocacbon, ancol: C6H5CH3 o4

2

1)KMnO

H O,t

 C6H5COOK 2)H O 3 

 C6H5COOH

RCH2OH CuO,t Co  RCHO O , Mn 2 2+

 RCOOH R-X KCN R-CN H O , t 3  o

 R-COOH

b) Trong cơng nghiệp

 Lên men giấm: CH3CH2OH + O2 Men giÊmo

25 30 C 

 CH3COOH + H2O

 Oxi hố anđehit axetic: 3 2

1

2

 Đi từ metanol và cacbon oxit, nhờ xúc tác thích hợp là phương pháp hiện đại sản xuất axit axetic :

CH3OH + CO xt, to CH3COOH

KIẾN THỨC BỔ SUNG:

+ Điều chế axit qua hợp chất cơ magie

RBr +Mg, ete khanR-MgBr CO 2

R-COOMgBr H O 3 +

 RCOOH (tăng 1C)

+ Điều chế HCOOH:

CO + NaOHt C, p caoo  HCOONa 2HCOONa + H2SO4 2HCOOH + Na2SO4

+ Oxi hóa cắt mạch ankan mạch dài (n4):

CH3CH2CH2CH3 + 5

2O2

o

t C, xt, p

 2CH3COOH + H2O

Mọi thắc mắc và trao đổi liên quan đến vấn đề Hóa học,

các bạn vui lòng liên hệ theo :