- Trình bày được cấu tạo, hóa tính chính của acid carboxylic và các dẫn chất.. Nhóm carboxyl Acid carboxylic no Acid carboxylic chưa no Acid carboxylic thơm mono di poly O O 4 Danh ph
Trang 1CHƯƠNG 14 ACID CARBOXYLIC VÀ DẪN CHẤT
2
MỤC TIÊU HỌC TẬP
- Trình bày được định nghĩa, phân loại acid carboxylic và các dẫn chất của acid carboxylic.
- Gọi được tên các acid carboxylic và các dẫn chất.
- Trình bày được các phương pháp điều chế chính của acid carboxylic và các dẫn chất.
- Trình bày được cấu tạo, hóa tính chính của acid carboxylic và các dẫn chất.
3
ĐẠI CƯƠNG
Định nghĩa và phân loại
R
R = alkyl, aryl, H
Nhóm carboxyl
Acid carboxylic no Acid carboxylic chưa no
Acid carboxylic thơm
mono di poly O
O
4
Danh pháp
Danh pháp thông thường
HCOH
O
CH3COH
O
CH3CH2COH
O
CH3CH2CH2COH
O
CH3CH2CH2CH2COH
O
CH3CH2CH2CH2CH2COH
O
Acid formic Acid acetic Acid propionic Acid butyric
- Vị trí nhóm thế được biểu diễn bằng chữ cái Hylạp
COH O
OH
O
Ngô Xuân Hoàng-HUP
Trang 2Danh pháp
Danh pháp IUPAC
Acid carboxylic mạch hở: Acid + tên Hydrocarbon + oic
Acid carboxylic mạch vòng (hoặc mạch hở có từ 3 nhóm
COOH trở lên): Acid + tên Hydrocarbon + carboxylic
COOH COOH Cl
Acid butan oic Acid 2-cloro but-3-en oic
Acid cyclopentan carboxylic Acid propan -1,2,3-tricarboxylic 6
Phương pháp điều chế
Một số acid carboxylic có trong tự nhiên
ACID MONOCARBOXYLIC NO
Acid methanoic (acid formic)
Acid Ethanoic (acid acetic)
Phương pháp điều chế
Một số acid carboxylic có trong tự nhiên
Acid butyric
ACID MONOCARBOXYLIC NO
Acid lactic
1 Oxy hoá alcol bậc 1, aldehyd, ceton, hydrocarbon
Alcol bậc 1: KMnO4/H+, K2Cr2O7/H+
Aldehyd: AgNO3/NH3, KMnO4/H+, K2Cr2O7/H+
Ceton: KMnO4/H+, K2Cr2O7/H+
Hydrocarbon: KMnO4(H+), K2Cr2O7(H+)
Ngô Xuân Hoàng-HUP
Trang 32 Thủy phân hợp chất nitril
Xúc tác: H+hoặc HO
-3 Tác dụng của hợp chất cơ kim với CO2
4 Thủy phân ester, clorid acid, amid, anhydrid acid (dẫn chất acid)
Xúc tác: H+hoặc HO
-5 Tổng hợp acid carboxylic từ CO
VD:
12
Tính chất vật lý
- T0
s cao hơn các hydrocarbon và các hợp chất hữu cơ chứa oxy có cùng hình dạng và kích thước.
Trang 4Tính acid
Phản ứng thế nhóm OH
Phản ứng thế nhóm OH
Phản ứng khử hoá
Phản ứng decarboxyl
Tính chất hoá học
C
O
H
Phản ứng gốc
hydrocarbon
Phản ứng gốc
hydrocarbon
14
a) Tính acid
1 Phản ứng làm đứt liên kết O-H
Ảnh hưởng của nhóm thế đến tính acid
+ Các nhóm thế có hiệu ứng cảm ứng dương (+I) làm giảm
tính acid.
+ Các nhóm thế có hiệu ứng cảm ứng âm (-I) làm tăng tính
acid.
Nhóm hút điện tử làm
tăng tính acid
Nhóm đẩy điện tử làm
Cl CH2 C
O
O H
O
O H
O
CH3
CH3
CH3
Ví dụ:
Trang 5+ Acid carboxylic tác dụng với kim loại, dung dịch kiềm,
base, oxyd kim loại, hydroxyd kim loại và muối của acid
yếu.
b) Phản ứng tạo muối
18
c) Phản ứng với amin
d) Phản ứng với diazomethan VD:
VD:
2 Phản ứng xảy ra ở nguyên tử carbon của nhóm COOH
- Phản ứng ester hóa: RCOOR’
- Phản ứng tạo halogenid acid: RCOX
- Phản ứng tạo amid: RCONHR’
- Phản ứng tạo anhydrid acid: (RCO)2O
a) Phản ứng ester hóa
- Xảy ra nhanh hơn: H2SO4đậm đặc, hoặc HCl khan.
- Phản ứng thuận nghịch Đặc điểm của phản ứng:
- H2O tạo thành: H của alcol và OH của acid carboxylic.
VD:
Trang 6b) Phản ứng tạo halogenid acid
VD:
c) Phản ứng tạo amid R OH
O
NH3
R-NH2
R2NH
R NH2
O
R NR2 O
t0
t0
t0
VD:
d) Phản ứng tạo anhydrid
OH
O
O H
O O C
R
- H2O
to, P2O5
VD:
CH3 C O
OH
CH3 C O
O O C
CH3
- H2O
to, P2O5 2
3) Phản ứng khử hóa acid carboxylic
- Khử hóa tạo alcol
- Khử hóa tạo hydrocarbon VD:
Trang 74) Phản ứng decarboxyl hóa acid carboxylic
- Từ acid
+ Phân tử có nhóm hút điện tử:
+ Đun nóng có xúc tác VD:
VD:
4) Phản ứng decarboxyl hóa acid carboxylic
- Từ muối của acid carboxylic
VD:
5) Phản ứng ở gốc hydrocarbon
- Halogen hóa
+ Tạo α-oxoacid:
- Oxy hóa
+ Tạo β-oxoacid:
28
ACID MONOCARBOXYLIC CHƯA NO
Danh pháp
- Danh pháp thông dụng
- Acid b,g-ethylenic: R CH CH
CH2 COOH
b g
- Acid a,b-ethylenic: R CHb CHa COO H
CH2=CH-COOH Acid acrylic
CH2=C-COOH
CH3 Acid metacrylic
- Danh pháp IUPAC
Acid + tên hydrocarbon không no tương ứng + oic
Trang 8Cấu trúc
- Acid a,b-ethylenic
+ Liên hợp giữa nối đôi và nhóm carbonyl: liên hợp giữa các điện tử
+ Liên hợp trong nhóm carboxyl: liên hợp giữa điện tử p và điện
tử
Đồng phân
acid isocrotonic (cis) (chất lỏng, t onc= 16oC)
C C
H3C
COOH
acid crotonic (trans) (chất rắn, t onc= 72oC)
C C
H3C H
H COOH
30
Tính chất hoá học
Tính acid
C C < C O
OH Tính acid mạnh hơn acid no tương ứng
Tính chất của nhóm carboxyl
Phản ứng thế nucleophin:
+ Tạo ester + Tạo anhydrid acid + Tạo halogenid acid + Tạo amid
Phản ứng cộng hợp vào liên kết đôi
- Acid không no tham gia phản ứng cộng H2, X2vào nối đôi giống các
hợp chất không no khác
- Phản ứng cộng HX tạo sản phẩm trái quy tắc Markovnikov
CH CH CH2 C OOH
X - H+
CHX CH2 CH2 COOH
CH3 CH CH COOH + HX CH3 CH CH2 COOH
X
CH2 CH COOH + HO-H H+ HO CH2 CH2 COOH
Ví dụ:
Phản ứng oxy hoá Oxy hóa bởi KMnO4/H2O tạo dihydroxy acid
R-CH - CH -COOH O R-CH-CH- COOH
(H2O)
-OH -OH Oxy hóa bởi KMnO4/H2SO4tạo các acid
+ Khi bị oxy hóa bởi các tác nhân oxy hóa mạnh, nối đôi trong acid không no bị bẻ gẫy tạo thành hỗn hợp các acid
Trang 9Chất điển hình
prostaglandin A2
C-OH O
H OH
HO
C- OH O
H OH
prostaglandin F2a
34
ACID DICARBOXYLIC NO
Công thức chung: CnH2n(COOH)2
Tính acid
H O O CCH2COO H pK a1= 2.9 H O O CCH2COO + H+
H O OCC H2COO pKa2 = 5.2 OO CCH2COO + H+
- Acid dicarboxylic có lực acid mạnh hơn các acid monocarboxylic có cùng số nguyên tử Carbon
- Các acid dicarboxylic phân ly theo 2 nấc với K1> K2
Ví dụ:
35
Phản ứng decarboxyl
- Acid dicarboxylic có hai nhóm carbonyl cạnh nhau hoặc cách
nhau 1 nguyên tử Carbon tham gia phản ứng loại một nhóm
carboxyl khi đun nóng
Ví dụ:
150°C
CH3COH + CO2 HOCCH2COH
O
185°C
CO2H
CO2H
CO2H
H (74%)
Phản ứng đề hydrat tạo anhydrid vòng
- Acid dicarboxylic có hai nhóm carbonyl cách xa nhau khi đun nóng bị loại nước nội phân tử
- Acid dicarboxylic có hai nhóm carboxyl cách nhau từ 2 – 3 nguyên tử Carbon tạo anhydrid vòng
Trang 10Acid succinic Anhydrid succinic
- Acid dicarboxylic có hai nhóm carboxyl cách nhau từ 4 – 5 nguyên
tử Carbon tạo ceton vòng
CH
+ CO2 + H2O
300oC (CH )
CH2
CH2
COOH COOH
2
CH2
C O n