Giáo án điện tử môn Hóa Học: Hóa học hữu cơ

Tham khảo tài liệu ''giáo án điện tử môn hóa học: hóa học hữu cơ'', tài liệu phổ thông, hóa học phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

CHƯƠNG 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN

KHOA SƯ PHẠM KHOA HỌC TỰ NHIÊN

BỘ MÔN HÓA HỮU CƠ

GVHD: Th.S Hoàng Thị Kim Ngọc: Th.S Hoàng Thị Kim Ngọc

SVTH: Nguyễn Công Chung: Nguyễn Công Chung

1 Định nghĩa

Axit cacboxylic là những hợp chất hữu cơ

mà trong phân tử của chúng có chứa nhóm (-COOH) liên kết với gốc hiđrocacbon.

Công thức tổng quát :

I KHÁI NIỆM

O H O

HidroxylCacboxyl

2 Phân loại

a Dựa vào đặc điểm của gốc Hiđrocacbon

+ Gốc R no: CH3COOH

+ Gốc R chưa no: CH2=CH-COOH

+ Gốc R thơm CnH2n-7COOH (n ≥ 6): C6H5COOH

b Dựa vào số nhóm cacbonyl

+ Axit monocacboxylic: CH3COOH

+Axit đicacboxylic: HOOC-COOH

+Axit tricacboxylic

COOH

3 Danh pháp

a Tên thông thường (mang tính lịch sử): xuất phát từ nguồn gốc tự nhiên hoặc từ nguyên liệu.

Ví dụ HCOOH axit fomic

b Tên quốc tế (IUPAC)

Axit + tên Hiđrua nền + oic

Tên gọi của một số axit cacboxylic

Công thức Tên t.thường Tên IUPAC

CH2=CH-CH2

-COOH Axit vinyl axetic Axit but -3-enoic

CH3

-CH=CH-COOH Axit crotonic Axit but-2-enoic

Axit metacrylic Axit 2-metylpropenoic

CH2 C COOH

CH3

COOH HOOC

-CH2-COOH HOOC

-(CH2)2-COOH HOOC

Axit oxalic (axit etanđioic) Axit malonic (axit propanđioic) Axit sucxinic (axit butanđioic)

CH CH HOOC

Axit β-naphtoic (axit naphtalen cacboxylic)

II ĐIỀU CHẾ

1 Oxi hoá các hợp chất hữu cơ

1.1 Oxy hoá ankan (áp dụng trong CN sản xuất

1.2 Oxi hoá anken

1.3 Oxi hoá hiđrocacbon thơm

1.4 Oxi hoá xicloankan

1.5 Oxi hoá ancol

CH3 CH2 CH2COOH

+CH3CH2COOH

CH3 (CH2)3 COOH + CH3COOH

2 Phản ứng thủy phân

2.1 Thủy phân các dẫn xuất Giemđihalogen

2.2 Thủy phân các Nitrin

R C Cl

Cl

Cl

3H2O,t03NaOHdac R C OH

OH

OH+3NaCl

-H2O

R C

OOH

RX + KCN RC N + KX

RC N + 2H2O HClOH- RCOOH + NH4Cl

2.3 Thủy phân các dẫn xuất của axit

3 Từ Este malonat

4 Từ hợp chất cơ Magiê

R C

O Y

H2O

R COOH + NY

Y: _Hal , _OR', _OCOR' ,_NH2

CH2(COOC2H5)2 CH(COOC2H5)2 RCH(COOC2H5)2

RCH(COOH)2RCH2COOH

- Hal

H3O+

t0-CO2

OH

H2O/H+

O C R HO

O C R O

H

- Nhiệt độ nóng chảy: đối với hidro cacbon no

thẳng.

+Mạch cacbon tăng thì nhiệt độ nóng chảy cùng tăng

+Axit có mạch cacbon chẵn thì tonc > axit có

mạch cacbon lẻ đứng trước và sau nó.

1

2

3 4

Mật độ điện tích âm trên

CO giảm

→ Tác nhân Nuclêophin tấn công khó hơn anđêhit

RCOOH + H2O RCOO- + H3O+

Ka = [RCOO

-][H3O+] [RCOOH] Khi Ka tăng thì lực axit tăng

> Cl-CH 2 CH 2 CH 2 COOH > n-C 3 H 7 COOH

1.2.2 Axit béo chưa no

CH3CH2COOH  CH2CHCOOH  HCCCOOH

1.2.3 Dãy axit thơm

- Các nhóm thế ở vị trí orto: dù hút electron hay đẩy electron đều làm tăng tính axit so với axit

benzoic (hiệu ứng không gian loại 1, 2, tạo liên kết H, hiệu ứng cảm ứng)

- Các nhóm thế ở vị trí meta, para:

+ Nhóm đẩy electron (+I, +C, +H) làm giảm tính axit Các nhóm hút electron (-I, -C) như – NO2, -C≡N ở vị trí para cả hai hiệu ứng –I, -C để phát huy được tác dụng nên tính axit tăng hơn ở vị trí meta, Para > meta

Nhóm thế -OH ,RO-(-I ,+C) Meta > para

COOH

Z

1.3 Khả năng tạo muối

2RCOOH + 2 Na  2RCOONa + H2

2CH3COOH + MgO  (CH3 COO)2Mg + H2O

C H3COOH + Mg(OH)2  CH3 COONa + H2O

2CH3COOH + CaCO3  (CH3 COO)2Ca+ H2O + CO2

RCOOH + RMgX  RH + Mg(X)OCOR

2 Phản ứng ở nhóm Cacbonyl của axit cacboxylic

R-C-O+-R'

OH OH

+

R-C-OR' OH

+

-H2O -H+

R-C-OR'

O

CƠ CHẾ

Đặc điểm phản ứng este hóa

- Phản ứng cần có xúc tác nhiệt độ

- Phản ứng thuận nghịch

- Tách -OH của axit

- Tốc độ của phản ứng este hóa phụ thuộc vào gốc R, R’

CH3COOH + C2H5OH

toC

H+ CH

3 -C-OC2H5O

H2O +

2.2 Phản ứng tạo halogenua axit

RCOOH + PCl5  RCOCl + POCl3 +HCl

Trong phân tử axit caboxylic có chứa nhóm hút điện tử

(-NO2, -C≡N, -CH3CO-, -CCl3,…) thì khả năng đecacboxyl xảy

ra dễ dàng hơn: O2NCH2COOH, N≡C-CH2-COOH, CH3

+ Cl2 hv R CH C

O

OH Cl

+ HCl

IV MỘT SỐ AXIT TIÊU BIỂU –

PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ AXIT TIÊU BIỂU

A Một số axit tiêu biểu

1 Axit fomic HCOOH

2 Axit axetic CH3COOH

3 Axit benzoic

4 Axit béo cao: Axit panmittic, axit stearic

5 Axit cacboxylic chưa no

6 Một số axit cacboxylic đa chức

Axit cacboxylic đa chức là những hợp chất hữu cơ mà trong phân tử của nó có chứa từ 2 nhóm cacboxyl trở lên (axit dicacboxylic: quan trọng)

COOH

+ Những axit đicacbonxylic mạch hở , no có dạng chung:

HOOC-(CH2)n-COOH (n  0) n=0: axit oxalic

H

Axit maleic

C C H

COOH

Axit furaric

+Axit đicacboxylic thơm

HOCH2(CH 2)nCH2OH HOOC(CH2) nCOOH

OHC(CH2)nCHO [O] HOOC(CH2)n COOH

Oxy hóa

3 Điều chế Axit malonic, axit sucxinic

BrCH2-COONa NCCH2CH2CN HOOC(CH2)2COOH

4 Điều chế axit ađipic

O

HOOC(CH2)4COOH

HNO3

V2O5, t 0 C

2 Nhiệt phân muối → axit oxalic

2HCOONa NaOOCCOONa 400oC H+ HOOCCH2COOH

+2H2 Ni

O O

O 2 ; V 2 O 5

400 o C

COOH COOH

α-naphtoquinon Axit phtalic

C Tính chất của axit đicacboxylic

HOOC–CH2–COOH CH140,160oC 3COOH + CO2

300 o C

HOOC – (CH2)n – COOH CH3COOH + CO2

- Có tính axit cao hơn axit monocacboxylic

- Dưới tác dụng của nhiệt

HOOC – COOH HCOOH + CO160,180oC 2

Axit oxalic

- Đecacboxyl hóa n = 4 axit ađipic

- Đehidrat hóa n = 5 axit pimelic

HOOC COOH + nHOCH2CH2OH [-O-CH2-CH2-O-C- C

O O

]n

n

- Phản ứng trùng ngưng

COOH

COOH

CO

O

HOOC – (CH2)2– COOH + H300oC 2O

CH2 –CO

CH2 –CO O

- Đóng vòng

I KHÁI NIỆM CHUNG

1 Định nghĩa

Dẫn xuất của axit cacboxylic là những sản phẩm (tạo ra khi) thế nhóm -OH trong nhóm -COOH bằng các nguyên tử hay các nguyên

tử khác

2 Danh pháp

2.1 Este

C O

Benzyoyl

Tên gốc rượu + tên thường axit

Điều chế Rượu + ancol H2 SO4đ Este + H2O

2.3 Anhidrit Anhiđrit + tên axit

Xiclohexancacboxamit

Điều chế RCOOH + NH3 → RCOONH2 + H2O

2.5 Nitrin Tên gốc R + xianua

RCOOH + HClRCOOR’ + HCl

R─C─NH2 + HCl

O R─C─R’ R─C─R’

RCH2OH

LiAlH4H3O+

RCOCl + RCOOHRCOOC2H5 + RCOOH

R─C─NH2 + RCOONH4

O R─C─OMgX’

RCOOH + NH3

R─C─NHMgBr R─C─R’

RCH2NH2

LiAlH42RMgX

RCOOR’

RCOOH + R’OH RCOONa + R’OH RCOOR” + R’OH R─C─NH2 + R’OH

O R─C─OR’ R─C─R’ + Mg

RCH2OH + R’OH

LiAlH4(Na + C H OH)

R”MgX

NH3 R”OH

Môi trường axit

Môi trường kiềm

Cơ chế phản ứng thủy phân

R─C─OR’ + H+ R─C+─OR’ R─C─OR’

R─C─OH R─C+─OH + R’OH R─C ─ O+─R

XÀ PHÒNG HÓA VÁ CHẤT TẨY RỬA TỔNG HỢP

I Cấu tạo và tính chất

kị nước ưa nước, tan trong nước,

ít tan trong dung môi hữu cơ

II Chất tẩy rửa tổng hợp

1 Chất tẩy rửa anion

1.1 Nhóm ankylsunfat ROSO3Na (R: Số C khoảng 18)

Với este của axit béo , x = 30

3 Chất tẩy rửa không có cấu tạo anion