Bài giảng Hóa hữu cơ: Axit cacboxylic và dẫn xuất

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:50

Thêm vào BST

Báo xấu

7
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Hóa hữu cơ: Axit cacboxylic và dẫn xuất" được biên soạn với các nội dung chính sau: Khái niệm và phân loại axit cacboxylic; Danh pháp của axit cacboxylic; Phương pháp điều chế axit cacboxylic. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết bài giảng tại đây!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa hữu cơ: Axit cacboxylic và dẫn xuất

AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT AXIT CACBOXYLIC (1) 1.Khái niệm và phân loại 2.Danh pháp 3.Phương pháp điều chế
1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI 1.1 Khái niệm chung + Axit cacboxylic là các hợp chất hữu cơ mà trong phân tử có chứa nhóm cacboxyl. R COOH + Trường hợp đặc biệt: axit formic H COOH có nhóm cacboxyl liên kết với hydro: + Nhóm chức cacboxyl trong axit cacboxylic, tạo thành từ nhóm chức cacbonyl (C=O) và nhóm chức hydroxyl (OH). Nhóm cacboxyl thường được biểu diễn theo các cách sau: O COH CO2H COOH
1.2. Phân loại a) Theo bản chất gốc hydrocacbon R + R là gốc no CH3 COOH Axit axetic + R là gốc không CH2 CH COOH no, có liên kết bội Axit acrylic = hoặc ≡ + R là gốc aryl COOH CH3 CH2 COOH (Gốc thơm) COOH Axit benzoic Axit (o-, m-, p-) toluic Axit phenylaxetic
b) Theo số nhóm cacboxyl -COOH + Axit monocacboxylic: có một nhóm –COOH trong phân tử. + Axit dicacboxylic: có hai nhóm –COOH trong phân tử. + Axit tricacboxylic: có ba nhóm –COOH trong phân tử.
2. DANH PHÁP 2.1. Tên thông thường + Tên thông thường của axit xuất phát từ nguồn gốc tự nhiên tách ra hoặc từ nguồn nguyên liệu điều chế axit đó. VD: H-COOH: axit formic từ loài kiến lửa Formicarupa CH3-COOH: axit axetic từ dấm ăn (acetic: thuộc dấm)
2.2. Tên Quốc tế (IUPAC) Đánh số mạch cacbon chính bắt đầu từ cacbon của nhóm cacboxyl -COOH. Gọi tên theo thứ tự: Axit + Vị trí + Tên + Tên + oic nhóm thế nhóm thế mạch chính CH3 CH CH CH CH2 COOH VD: OH Axit 3-hydroxyhex-4-enoic
Tên gọi của một số axit cacboxylic o o Tªn axit C«ng thøc tnc , C ts«i , C nD20 d20 4 formic HCOOH +8,25 100,5 1,3650 1,2522 axetic CH3COOH +16,6 118,6 1,3720 1,0490 CH3CH2COOH 20,7 141,1 1,3872 0,9916 butyric CH3(CH2)2COOH 3,1 163,0 1,3979 0,9587 iso-butyric (CH3)2CHCOOH 47 184,4 1,3980 0,9190 valeric CH3(CH2)3COOH 34,5 186,0 1,4070 0,9321 iso-valeric (CH3)2CHCH2COOH 37,6 176,7 1,4040 0,9327 trimetylaxetic (CH3)3C-COOH +35,3 160,7 0,9051 caproic CH3(CH2)4COOH 1,5 205,3 1,4144 0,9220 enantic CH3(CH2)5COOH 10,5 223,0 1,4216 0,9184 caprylic CH3(CH2)6COOH +16,2 237,5 1,4275 0,9100 penargonic CH3(CH2)7COOH +12,5 253,0 1,4306 0,9057 capric (decoic) CH3(CH2)8COOH +31,5 268,4 1,4286 0,8868 (ë 40 C) (ë 40oC) o undecanoic CH3(CH2)9COOH +30,5 280,0 0,8500 o (ë 30 C) lauric CH3(CH2)10COOH +44,3 226,0 1,4267 0,8740 o ë 100mmHg (ë 60 C) palmitic CH3(CH2)15COOH +62,6 277,5 1,4303 0,8490 o ë 100mmHg (ë 70 C) stearic CH3(CH2)16COOH +69,4 287,0 1,4332 0,8480 7 ë 100mmHg (ë 70oC)
Tên gọi của một số axit cacboxylic thơm 8
3. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ 3.1. Phương pháp Oxi hóa + Oxi hóa ancol bậc 1, andehit sẽ giữ nguyên mạch cacbon + Oxi hóa bẻ gãy mạch cacbon của anken, ancol bậc 2, 3, xeton bằng các tác nhân oxi hóa mạnh (giảm mạch cacbon)
+ Xeton trong môi trường kiềm: Br2 NaOH H+ R – C – CH3 R – C – CBr3 RCOONa RCOOH OH– –CHBr3 O O b) Oxi hóa hydrocacbon thơm CH3 COOH CH3 COOH CH3 [O] COOH [O] KMnO4/H+ KMnO4/H+ to to Toluen Axit benzoic o-Xylen Axit phtalic
3.2. Thủy phân các dẫn xuất của axit cacboxylic + Các dẫn xuất của axit cacboxylic khi bị thủy phân trong môi trường axit hoặc kiềm thường tạo thành axit cacboxylic tương ứng. + Trong phòng thí nghiệm, axit cacboxylic thường được điều chế từ phản ứng thủy phân dẫn xuất nitril trong môi trường H+ hoặc OH : O + H2O + H2O R C N R C NH R C NH2 R C H+ ( NH3) Nitril OH OH O Amid Axit cacboxylic
3.3. Từ hợp chất cơ kim + Đổ dung dịch hợp chất cơ kim vào nước đá khô (tuyết cacbonic) nghiền nhỏ và khuấy trộn mạnh. + CO2 + H2O/H+ VD: C2H5MgBr C2H5COOMgBr C2H5COOH X Etyl magie - Mg Axit propanoic bromua OH (axit etanoic) Br MgBr COOMgBr COOH Br2 Mg CO2 H2O/H+ FeBr3 THF (-Br Mg OH) Benzen Axit benzoic Phương pháp này cho phép điều chế axit có số nguyên tử C lớn hơn nguyên liệu ban đầu 1
3.4. Thủy phân lipid Đây là phản ứng xà phòng hóa, thủy phân lipid trong môi trường kiềm, sau đó axit hóa: CH2 COOR CH2 OH CH COOR + 3 NaOH 3 R COOH + CH OH CH2 COOR CH2 OH Lipid Axit cacboxylic Glixerin 3.5. Lên men O2 C2H5OH CH3COOH + H2O Men giấm 3.6. Tổng hợp manolic với este dietyl malonat
NỘI DUNG CẦN NHỚ VỀ AXIT CACBOXYLIC (1) 1. Khái niệm và phân loại - Axit no, không no, thơm - Axit đơn chức, đa chức 2. Danh pháp - Thông thường - Quốc tế IUPAC 3. Phương pháp điều chế - các phương pháp phổ biến
AXIT CACBOXYLIC (2) 1.Tính chất vật lý 2.Tính chất hóa học
AXIT CACBOXYLIC (2) 1. TÍNH CHẤT VẬT LÝ Axit cacboxylic phân cực và chứa liên kết hydro cần phải tốn năng lượng để phá vỡ liên kết này nên nhiệt độ sôi , nhiệt độ nóng chảy của axit cao hơn hẳn ancol (rượu) tương ứng. Ví dụ rượu etylic C2H5OH sôi ở 78,3 °C còn axit axetic CH3COOH sôi ở 118 °C Có thể giải thích cả độ hoà tan cao của các axit thẳng đầu dãy đồng đẳng (từ formic đến butyric) do phân tử nước có thể solvat hoá nhóm cacboxyl bằng cách tạo thành liên kết hydro. Tuy nhiên độ hoà tan giảm dần theo mức độ tăng chiều dài mạch và mức độ phân nhánh của gốc R
2. TÍNH CHẤT HÓA HỌC  NHẬN XÉT CHUNG: + Về hình thức, nhóm cacboxyl –COOH là tổ hợp của 2 nhóm cacbonyl (>C=O) và hydroxyl (-OH). Hai nhóm này có ảnh hưởng tương hỗ với nhau do có sự liên hợp giữa cặp electron p của oxy trong nhóm OH với electron trong nhóm C=O: .. Độ dài liên kết O .. Hợp chất C=O C-O R C .. O .. H Axit cacboxylic 1,25 Å 1,36 Å Liª n hî p p Andehit/Xeton 1,23Å - Ancol - 1,43 Å + Do có sự liên hợp p- mà trong phân tử axit liên kết đôi C O dài hơn trong andehit/xeton, còn liên kết đơn C C ngắn hơn trong ancol.
+ Axit cacboxylic có thể tham gia một số phản ứng: H O :Y hoÆc Y  R C C (Ar) O H H    1. Phản ứng làm đứt liên kết O-H  Tính axit 2. Phản ứng cộng AN vào nhóm cacbon cacbonyl (kém andehit và xeton do điện tích dương trên cacbon cacbonyl giảm). 3. Phản ứng decacboxyl hóa. 4. Phản ứng ở gốc R: thế H (nếu là gốc ankyl) và thế SE (nếu là gốc aryl)
2.1. Tính axit + Axit cacboxylic là axit yếu. Trong dung dịch nước dễ phân ly: O ka O R C + H2O R C + H3O+ OH O Axit cacboxylic Anion cacboxylat + Anion cacboxylat RCOO bền hơn anion ankoxit RO do có sự liên hợp p- của các electron  Tính axit của axit cacboxylic mạnh hơn ancol và phenol. + Tính axit của axit cacboxylic so với các hợp chất khác: HCl > R COOH > H2CO 3 > C6H5OH > H2O > R OH axit v« c¬ axit h÷u c¬ axit cacbonic phenol n í c ancol
+ Tính axit của axit cacboxylic mạch hở phụ thuộc vào cấu tạo của các gốc hydrocacbon gắn với nhóm cacboxyl: - Gốc R đẩy electron (hiệu ứng +I, H) làm giảm tính axit: Axit: HCOOH > CH3 COOH > CH3 CH2 COOH pKa: 3,77 4,76 4,88 - Gốc R hút electron (hiệu ứng -I, -H) làm tăng tính axit: Axit: N C COOH < O2N COOH < F3C COOH pKa: 2,40 1,68 0,23 - Gốc R càng nhiều nhóm hút electron thì tính axit càng tăng: Axit: F CH2 COOH < F2CH COOH < F3C COOH pKa: 2,57 1,24 0,23 - Gốc R hút electron (hiệu ứng -I) càng gần nhóm cacboxyl thì tính axit càng tăng: Axit: CH3 CH 2 CH COOH > CH3 CH CH2 COOH Cl Cl pKa: 2,84 4,06