Bài giảng Hóa học hữu cơ: Chương 12 - TS. Phan Thanh Sơn Nam

Chia sẻ: Lê Bảo Ngân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:22

Thêm vào BST

Báo xấu

251
lượt xem 55
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bộ bài giảng hóa học hữu cơ do tiến sĩ Phan Thanh Sơn Nam biên soạn gồm 13 chương, trong đó chương 12 trình bày về Carboxylic acid. Đây là những hợp chất hữu cơ chứa nhóm carboxyl trong phân tử, tùy theo gốc hydrocarbon mà phân loại thành carboxylic acid no, không no hoặc thơm. Có thể điều chế hợp chất trên bằng nhiều cách nhưng phổ biến là các phương pháp sau: Dùng tác nhân Grignard, thủy phân các dẫn xuất, carboxyl hóa alkene, phương pháp oxy hóa. Ngoài ra bài giảng cũng trình bày tính chất vật lý, tính chất hóa học của 2 hợp chất hữu cơ này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa học hữu cơ: Chương 12 - TS. Phan Thanh Sơn Nam

Hóa Học Hữu Cơ TS Phan Thanh Sơn Nam Bộ môn Kỹ Thuật Hữu Cơ Khoa Kỹ Thuật Hóa Học Trường Đại Học Bách Khoa TP. HCM Điện thoại: 8647256 ext. 5681 Email: ptsnam@hcmut.edu.vn http://hhud.tvu.edu.vn 1
Chương 12: CARBOXYLIC ACID I. Giới thiệu chung Là những hợp chất hữu cơ chứa nhóm carboxyl O C trong phân tử O-H • Tùy theo gốc hydrocarbon mà phân loại thành carboxylic acid no, không no, thơm • Ví dụ: CH3-COOH CH2=CH-COOH 2 C6H5-COOH http://hhud.tvu.edu.vn
II. Danh pháp II.1. Tên thông thường HCOOH formic acid CH3COOH acetic acid CH3CH2COOH propionic acid CH3(CH2)2COOH butyric acid CH3(CH2)3COOH valeric acid CH3(CH2)10COOH lauric acid CH3(CH2)16COOH stearic acid C6H5COOH benzoic acid 3 http://hhud.tvu.edu.vn
• Acid có nhánh xem như là dẫn xuất của acid mạch thẳng, dùng α, β, γ, δ… để chỉ vị trí nhánh CH2-CH2-CH-COOH Cl CH3 γ-chloro-α-methylbutyric acid • Ar-COOH xem như là dẫn xuất của benzoic acid COOH NO2 NO2 2,4-Dinitrobenzoic acid • Có thể xem các acid là dẫn xuất thế H của acetic acid C6H5-CH2-COOH phenylacetic acid 4 http://hhud.tvu.edu.vn
II.2. Tên IUPAC • Mạch chính dài nhất chứa nhóm –COOH (C1) • Gọi theo tên hydrocarbon tương ứng, đổi ne noic acid CH3 CH3-CH2-CH-COOH Cl CH-CH2-COOH CH3 2-methylbutanoic acid 3-(p-chlorophenyl)butanoic acid CH3-CH=CH-COOH 2-butenoic acid http://hhud.tvu.edu.vn 5
III. Các phương pháp điều chế III.1. Dùng tác nhân Grignard Mg 1. CO2 CH3CH2CH2CH2Cl CH3CH2CH2CH2MgCl CH3CH2CH2CH2COOH + ether 2. H3O CH3 CH3 CH3 Mg 1. CO2 H3C C Cl H3C C MgCl H3C C COOH CH3 ether CH3 2. H3O+ CH3 Mg 1. CO2 Cl MgCl COOH ether 2. H3O+ 6 http://hhud.tvu.edu.vn
III.2. Thủy phân các dẫn xuất polyhalogen, các dẫn xuất của acid Cl to R-CH2-C Cl + H2O R-CH2-COOH + HCl Cl O H+ (OH-) R C + H2O R-COOH + R'-OH O-R' O H+ (OH-) R C + H2O R-COOH + NH3 NH2 H+ (OH-) R CN + H2O R-COOH + NH3 O H+ (OH-) R C + H2O http://hhud.tvu.edu.vn R-COOH + HCl 7 Cl
III.3. Carboxyl hóa alkene •Dùng trong công nghiệp, sản xuất acid > 3C Ni(CO)4 R-CH=CH2 + CO + H2O R CH2 CH2-COOH o 250 C 200 atm III.4. Phương pháp oxy hóa R-CH2OH + KMnO4 R-COOK + MnO2 + KOH H+ RCOOH http://hhud.tvu.edu.vn 8
CH3 COOH KMnO4 H2O, to NO2 NO2 CH2CH2CH2CH3 COOH KMnO4 H2O, to http://hhud.tvu.edu.vn 9
IV. Tính chất vật lý O R C O H O-H phân cực mạnh hơn ROH • Khả năng tạo liên kết H > của alcohol •To sôi > các hợp chất khác có cùng C http://hhud.tvu.edu.vn 10
V. Tính chất hóa học •Theo hiệu ứng: +C của O trong –OH O-H phân cực mạnh H dễ tách ra dạng H+ tính acid mạnh hơn alcohol, phenol •Theo công thức cộng hưởng: O O O- O + R C H + R C R C R C - O-H O- O O carboxylate anion bền cân bằng chuyển dịch về phía tạo H+ http://hhud.tvu.edu.vn 11
V.1. Tính acid • Gốc R chứa nhóm thế hút điện tử tính acid tăng • Gốc R chứa nhóm thế đẩy điện tử tính acid giảm •Tính acid: CH3 CH3 H H3C C COOH < H3C C COOH < H3C C COOH < CH3-COOH CH3 H H H H H O O O O O O C H C C O > > OH http://hhud.tvu.edu.vn 12 OH
Tính acid của các acid: F3C-COOH (pKa 0.23) > Cl3C-COOH (0.66) > Cl2CH-COOH (1.25) > NO2-CH2-COOH (1.68) > NC-CH2-COOH (2.47) > F-CH2-COOH (2.57) > Cl-CH2-COOH (2.87) > Br-CH2-COOH (2.90) > HCOOH (3.75) > HO-CH2-COOH (3.83) > CH3COOH (4.76) > CH3CH2COOH (4.87) > (CH3)3C-COOH (5.03) http://hhud.tvu.edu.vn 13
* Acid béo không no: • Tính acid mạnh hơn acid no cùng mạch C (do C=C có –I) • Nối đôi C=C càng gần –COOH thì tính acid càng mạnh • Tuy nhiên: nếu C=C liên hợp với C=O trong – COOH thì tính acid giảm do +C của C=C!!! • Tính acid: CH3-CH=CH-CH2-COOH (pKa 4.48) > CH2=CH-CH2-CH2-COOH (4.68) > CH3-CH2-CH=CH-COOH (4.83) http://hhud.tvu.edu.vn 14
• Nối ba C≡C cho dù ở vị trí liên hợp với C=O thì vẫn làm tăng mạnh tính acid (khác C=C): do –I của C≡C mạnh & chỉ có 1 lkết π của C≡C cho +C liên hợp với C=O, lkết π còn lại cho –I nhưng không có +C!!! • Tính acid: CH≡C-COOH (pKa 1.84) > CH3-C≡C-COOH (2.60) > CH2=CH-COOH (4.25) http://hhud.tvu.edu.vn15
* Acid có vòng thơm: •Tính acid H-COOH (pKa 3.75) > C6H5-COOH (4.18) do +C của C6H5- mạnh hơn –I •Tính acid tùy thuộc bản chất & vị trí nhóm thế: o-NO2-C6H5-COOH > p- > m- • Halogen cho –I > +C o-Cl-C6H5-COOH > m- > p- http://hhud.tvu.edu.vn 16
V.2. Phản ứng thế nhóm –OH của acid a. Phản ứng tạo acid chloride O O H3C C + PCl3 H3C C + H3PO3 O-H Cl O O H3C C + PCl5 H3C C + POCl3 + HCl O-H Cl O O H3C C + SOCl2 H3C C + SO2 + HCl O-H Cl http://hhud.tvu.edu.vn 17
b. Phản ứng tạo amide O O to O H3C C + NH3 H3C C H3C C + H2O O-H O-NH4+ NH2 c. Phản ứng tách nước tạo anhydride O O O H3C C P2O5 H3C C + H3C C O + H2O O-H O-H H3C C O http://hhud.tvu.edu.vn 18
d. Phản ứng tạo ester H2SO4 R C OH + R'-OH R C O-R' + H2O O O R C Cl + R'-OH R C O-R' + HCl O O O R C O + R'-OH R C O-R' + RCOOH R C O O • Khả năng phản ứng: RCO-Cl (không cần xúc tác) > (RCO)2O (không cần xúc tác) > RCOOH • Khả năng phản ứng: alcohol bậc 1> bậc 2> bậc 3 HCOOH > CH3COOH > RCH2COOH > R2CHCOOH > R3CCOOH 19 http://hhud.tvu.edu.vn
V.3. Phản ứng thế Hα (Hell-Vohard-Zelinsky) H O H C C H O-H Hα linh động có thể tham gia phản ứng thế (xúc tác PBr3, PCl3, P) R O R O R' C C + Br2 PBr3 + HBr R' C C H O-H Br O-H O O Cl2 Cl2 O O H3C C ClH2C C Cl2 P P Cl2HC C Cl3C C O-H O-H P O-H O-H http://hhud.tvu.edu.vn 20