Tài liệu: LÝ THUYẾT HÓA HỌC HỮU CƠ

Chia sẻ: Lê Minh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:48

Thêm vào BST

Báo xấu

198
lượt xem 36
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Rượu là hợp chất có nhóm –OH liên kết với gốc hyđrocacbon. Bậc của rượu bằng bậc của C mang nhóm –OH Nếu thay thế H ở đoạn mạch nhánh của hiđrocacbon thơm bằng nhóm ( -OH) ta được rượu thơm. Khi thay thế một nguyên tử H của ankan bằng một nhóm OH thì ta được đồng đẳng của ancol etylic. (dãy đồng đẳng ancol no đơn chấT

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tài liệu: LÝ THUYẾT HÓA HỌC HỮU CƠ

ĐỀ CƯƠNG ÔN THI HỌC SINH GIỎI CHUYÊN ĐỀ – HÓA HỌC HỮU CƠ A – LÝ THUYẾT CĂN BẢN PHẦN MỘT HÓA HỌC HỮU CƠ PHÂN LOẠI HỢP CHẤT HỮU CƠ Hiđrocacbon Hợp chất hữu cơ có nhóm chức CxHy (y≤ 2x + 2) (là dẫn xuất chứa hiđrocacbon) + Phân loại HCHC có nhóm chức : -Thành ph ần: Gốc hyđrocacbon + nhóm chức. -Công thức tổng quát: CxHy-kAk (Điều kiện k y). Đơn chức Đa chức Tạp chức 1 nhóm chức ( k=1) 2 nhóm chức cùng loại trở lên (k 2) 2 nhóm chức khác loại trở lên (k 2) Gốc CxHy no (CnH2n+2-kAk)  HCHC no. Gốc CxHy không no (CnHy-kAk)  HCHC không no. + Bảng công thức tổng quát một số HCHC quan trọng. Hợp chất hữu cơ Công thức tổng quát Điều kiện Hợp chất chứa C, H, O CxHyOz y 2x +2 Hợp chất chứa C, H, O, N CxHyOzNt y 2x +2 +t Hợp chất chứa C, H, O, X CxHyOzXu y 2x +2 –u (X là halogen) Ancol, no R(OH)x hay CnH2n+2-x(OH)x x,n 1 Ancol đơn chức CxHy –OH x 1, y 2x+1 Ancol bậc I, đơn chức CxHy –CH2OH x 0, y 2x+1 CnH2n+1(OH) hay CnH2n+2O n 1 Ancol đơn chức, no, bậc I CnH2n+1 –CH2OH n 0 Anđehit R(CHO)x x 1 Anđehit no CnH2n+2-x(CHO)x x 1, n 0 Anđehit đơn chức R –CHO hay CxHyCHO x 0, y 2x+1 Anđehit đon chức, no CnH2n+1CHO hay CmH2mO n 0, m 1 Axit đơn chức R –COOH hay CxHyCOOH x 0, y 2x+1 Đi axit no CnH2n(COOH)2 n 0 Axit đơn chức, no CnH2n+1COOH hay CmH2mO2 n 0, m 1 Este đơn chức R –COO –R’ R’ H Este đơn chức, no CnH2nO2 n 2 Amin đơn chức CnHyN y 2x+3 Amin đơn chức, no CnH2n+3N n 1 Amin bậc I, no, đơn chức CnH2n+1 –NH2 n 1 Điều kiện chung: x, y, z, t, u, n, m đều N (R –) là gốc hidrocacbon no hay không no + Bảng các dãy đồng đẳng thường gặp ứng với công thức tổng quát. CTTQ Có thể thuộc dãy các đồng đẳng Điều kiện + Anđehit no, đơn chức ( ankanal) n 1 CnH2nO + Xeton no, đơn chức. n 3 +Rượu đơn chức, không no (có một nối đôi ở phần gốc n 3 1
hidrocacbon) +Ete ( có 1 nối đôi ở gốc CxHy ) n 3 +Axit hữu cơ no, đơn chức. n 1 CnH2nO2 +Este no, đơn chức. n 2 +Ancol no, đơn chức (ankanol) n 1 CnH2n+2O +Ete no, đơn chức n 2 CHƯƠNG I ANCOL - PHENOL 1. Ancol ( Rượu ) I. Định nghĩa, tên gọi, bậc ancol 1. Định nghĩa - Rượu là hợp chất có nhóm –OH liên kết với gốc hyđrocacbon. Bậc của rượu bằng bậc của C mang nhóm –OH - Nếu thay thế H ở đoạn mạch nhánh của hiđrocacbon thơm bằng nhóm ( -OH) ta được rượu thơm. - Khi thay thế một nguyên tử H của ankan bằng một nhóm OH thì ta được đồng đẳng của ancol etylic. (dãy đ ồng đẳng ancol no đơn chất) Công thức: CnH2n+1OH (n ≥ 1) 2. Tên gọi: - Tên thông thường Ancol + gốc ankyl + ic - Tên quốc tế: Tên ankan + ol + số chỉ vị trí nhóm OH Ví dụ: CH3 - CH2OH ancol mêtylic OH Butan– 2- ol ( Rượu benzylic) ( p-Crezol) 3. Bậc ancol: là bậc của nguyên tử C có nhóm OH Bậc của nguyên tử C là số nguyên tử C khác liên kết trực tiếp với nguyên t ử C đó. Ví dụ: CH3 - CH2 - CH2OH (ancol bậc 1) (ancol bậc 2) II. Tính chất lí học - Các ancol đều là chất lỏng hoặc rắn ở điều kiện thường. - Nhiệt độ sôi tăng dần khi khối lượng phân tử tăng thường thấp hơn nhiệt độ sôi của n ước. - Tan tốt trong nước - Nhẹ hơn nước III. Tính chất hóa học 1.Tác dụng với natri : +Ancol tác dụng với kim loaị kiềm tạo ra ancolat và giải phóng khí hiđro. z C x H y (OH ) z + zNa C x H y (ONa ) z + H 2 2 1 CH3 –CH2OH +Na  C2H5ONa + H 2 2 +Ancol hầu như không phản ứng được với NaOH, mà ngược lại, natri ancolat ( RO –Na) bị th ủy phân hoàn toàn: RO –Na +H –OH  RO –H +NaOH 2. Tác dụng với Cu(OH)2: Chỉ phản ứng với rượu đa chức có ít nhất 2 nhóm –OH kế nhau cho dd có màu xanh lam. 2
Đồng (II) glixerat, màu xanh lam Phản ứng này dùng để nhận biết glixerol và các poliancol mà các nhóm –OH đính với những nguyên t ử C cạnh nhau, chẳng hạn như etylen glicol. 3.Tách nước tạo ete: a. Tách nước tạo ete: 3CH3OH +3C2H5OH b. Tách nước tạo liên kết π : Khi đun nóng với H2SO4 đặc ở 1700C, cứ mỗi phân tử ancol tách 1 phân tử nước tạo thành 1 phân tử Anken hoặc ankadien nếu chất phản ứng co 1 liên k ết π : CH3OH không có phản ứng tách nước tạo anken. Hướng của phản ứng tách nước tuân theo quy t ắc zai-xép: Quy tắc zai-xép (Zaitsev): Nhóm –OH ưu tiên tách ra cùng với H ở nguyên tử C bậc cao hơn bên cạnh để t ạo thành liên kết đôi C=C. Ví dụ: 4. Este hóa: Axit + Rượu Este +H2O 5. Oxi hóa: +Rượu bậc (I) bị oxi hóa cho andehit : RCH2OH +CuO RCHO +Cu +H2O R − CH − R ' R − C − R '+ Cu + H 2O +Rượu bậc (II) bị oxi hóa cho xeton. : | +CuO || OH O 6. Cách chuyển rượu bậc (I) sang bậc (II): R –CH2 –CH2 –OH R –CH =CH2 +H2O R − CH − CH 3 R –CH =CH2 +H2O | OH IV. Điều chế 1. Lên men tinh bột: (C6H10O5)n +nH2O nC6H12O6 enzim 3
men C6H12O6 röôï u 2C2H5OH + 2CO2 2. Hiđrat hóa anken xúc tác axit CnH2n +H2O CnH2n+1OH H+ CH2=CH2 + H2O CH3CH2OH H2SO4, 3000C 3. Từ andehit và xeton. R –CHO +H2 R –CH2OH ( rượu bậc I ) Ni R –CO –R’ R –CHOH –R’ ( Rượu bậc II) o Ni,t 4. Thủy phân dẫn xuất halogen trong môi trường kiềm: R –Cl +NaOH R –OH +NaCl to C2H5Cl + NaOH C2H5 –OH +NaCl o t CH 2 − CH − CH 2 + 3NaOH CH 2 − CH − CH 2 + 3NaCl | | | | | | Cl Cl Cl OH OH OH 5. Thủy phân este ( xà phòng hóa): R –COO –R’ + NaOH R –COONa + R’OH to 6 . Metanol ( CH3OH )có thể sản xuất từ 2 cách sau: +CH4 +H2O CO + 3H2 to,xt CO +2H2 CH3OH to,xt,p + 2CH4 +O2 2CH3 –OH o t ,xt,p Giới thiệu ancol đa chức quan trọng GLIXEROL I. Công thức cấu tạo và lí tính Glixerol là ancol đa chức C3H8O3 hoặc C3H5(OH)3 Công thức cấu tạo II. Tính chất hóa học ( Mang đầy đủ tính chất hóa học của ancol đa ch ức có nhóm OH li ền kề) 1. Phản ứng với Natri 4
2. Phản ứng với axit (phản ứng este hóa) 3. Phản ứng với Cu(OH)2 Cho chất lỏng màu xanh lam đặc trưng nên được dùng để nhận biết glixerin III. Điều chế 1. Thủy phân chất béo 2. Đi từ propylen + 2CH4 +O2 2CH3 –OH o t ,xt,p 2. PHENOL I. Định nghĩa - Công thức cấu tạo Phenol là hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm OH gắn trực tiếp với nguyên tử C của vòng benzen. OH OH Ví dụ: CH3 Khác với Phenol, ancol thơm là hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm OH không gắn trực tiếp vào nhân benzen. Ví dụ: CH2 – OH là ancol thơm, chứ không phải phenol Phenol có lực axit mạnh hơn ancol ( không những tác dụng được với kim loại kiềm mà còn phản ứng được với NaOH), tuy nhiên nó vẫn chỉ là một axit rất yếu (bị axit cacbonic đẩy khỏi phenolat). Dung d ịch phenol không làm đổi màu quỳ tím. II. Tính chất hóa học 5
1. Phản ứng với kim loại kiềm 2. Phản ứng với dung dịch kiềm - Phản ứng này chứng tỏ phenol có tính axit, nhưng rất yếu +H2O +CO2  +NaHCO3 - Phản ứng này chứng tỏ C6 H5OH yếu hơn cả H2CO3 3. Phản ứng thế với nước brôm Kết tủa trắng 2, 4, 6- tribrôm phenol - Phản ứng này dùng để nhận biết phenol 4. Tác dụng với HNO3 đặc: thu được sản phẩm 2,4,6- trinitrophenol III. Điều chế 1. Chưng cất nhựa than đá 2. Từ C6H6: C6H6 C6H5CH(CH3)2 C6H5OH + CH3COCH3 + CH2=CHCH3 , H 1)O2(kk); 2)H2SO4 C6H6 +Cl2 C6H5Cl +HCl Fe C6H5Cl + NaOH C6H5OH +NaCl o t,p 3. Từ natri phenolat: C6H5ONa +HCl  C6H5OH + NaCl C6H5ONa + CO2 +H2O  C6H5OH + NaHCO3 4. Oxi hóa iso propyl benzen: 6
CHƯƠNG II ANĐEHIT – AXIT CACBOXYLIC 1. Anđehit I. Định nghĩa -Andehit là những hợp chất hữu cơ mà trong phân tử có nhóm (CH=O) liên kết trực tiếp v ới nguyên t ử cacbon hoặc hiđro. Nhóm –CH=O được gọi là nhóm chức của andehit, nó được gọi là nhóm cacbanđehit. Vídụ: HCH=O ( fomandehit); CH3CH=O( axetandehit)…, Công thức phân tử: CnH2n +2 -2k –x ( CH=O ) x trong đó k= liên kết π , x = số chức. No đơn chức là CnH2nO Công thức cấu tạo : II. Đồng phân – danh pháp: Các chất trong nhóm andehit gọi theo IUPAC: tên ankan cùng bậc cacbon cộng thêm đuôi -al, ví dụ metan CH4 sang H-CHO metanal. Điểm sôi Bậc cacbon Tên IUPAC Tên thường Công thức °C 1 Metanal Fomandehit -19,5 H-CHO 2 Etanal Acetandehit 21 CH3-CHO 3 Propanal Propylandehit 48 C2H5-CHO 4 Butanal Butyrandehit 75 C3H7-CHO 5 Pentanal Amylaldehyd 103 C4H9-CHO 6 Hexanal Hexandehit 131 C5H11-CHO 7 Heptanal Heptylandehit 153 C6H13-CHO 8 Octanal Octylandehit 171 C7H15-CHO 9 Nonanal Nonylandehit 193 C8H17-CHO Một số andehit có tên thông thường đọc theo quy tắc: "Andehit" + Tên axit tương ứng hoặc Tên axit tương ứng bỏ "ic" + "andehit" HCHO : formandehit hay andehit formic; CH3CHO : axetandehit hay andehit axetic; C2H5CHO : propionandehit hay andehit propionic; CH3CH2CH2CHO : andehit butiric; (CH3)2CH-CHO : andehit isobutiric; CH2=CH-CHO : andehit acrylic hay acrylandehit; 7
OHC-CHO : andehit oxalic hay oxalandehit. III. Tính chất hóa học: 1. Phản ứng cộng H2( phản ứng khử): Khi có xúc tác Ni đun nóng, andehit cộng với hiđro tạo ra ancol bậc I: RCHO +H2 RCH2OH CH3CH=O + H2 CH3CH2 –OH 2. Phản ứng brom và kali pemanganat: Andehit rất dễ bị oxi hóa, nó làm mất màu nước Brom, dung dịch kali pemanganat và bị oxi hóa thành axit cacboxylic. RCH=O +Br2+H2O  RCOOH + 2HBr 3. Tham gia phản ứng tráng gương (Phản ứng tráng bạc). RCHO +2 AgNO3+3NH3+H2O RCOONH4+2NH4NO3+2Ag. Ví dụ:OHC –CHO + 4 AgNO3+6NH3+2H2O  NH4OOC–COONH4 +4NH4NO3+4Ag Chú ý: HCHO khi tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 sẽ tạo tỉ lệ mol là 1:4 trong khi các andehit đơn chức khác chỉ tạo bạc theo tỉ lệ mol 1:2 HCHO + 4 AgNO3+6NH3+2H2O  (NH4)2CO3+4NH4NO3+4Ag 4. Phản ứng với Cu(OH)2 trong môi trường kiềm: RCHO+2Cu(OH)2+NaOH  RCOONa+Cu2O +3H2O Ví dụ: CH3CHO + 2 Cu(OH)2+NaOH  CH3COONa+Cu2O +3H2O 5. Phản ứng trùng ngưng với phenol: III. Điều chế : 1. Oxi hóa rượu bậc (I): R –CH2 –OH +CuO R –CHO +Cu +H2O to, CH3OH +CuO HCHO +Cu +H2O o t, Fomandehit còn được điều chế bằng cách oxi hóa metanol nhờ oxi không khí ở 600-700 0C với xúc tác là Cu hoặc Ag. 2CH3 –OH + O2 2HCHO + 2H2O 2. Oxy hoá ankan ở điều kiện thích hợp. CH4 + O2 HCHO + H2O to,xt 3. Thủy phân dẫn xuất 1,1 –đihalogen. Cl | CH 3 − CH + 2 NaOH CH3CHO +2NaCl +H2O | to, Cl 8
4. Oxi hóa cumen rồi chế hóa với axit sunfuric thu được axeton với phenol: (CH3)2CH –C6H5 tiểu phân trung gian CH3 –CO –CH3 +C6H5 –OH 1)O2 2)H2SO4, 20% *2CH CH +O2 2CH3CH=O PdCl2, CuCl2 *C2H2 +H2O CH3CHO o HgSO4,t *RCOOH=CH2 +NaOH RCOONa + CH3CHO 2 . Axit hữu cơ (axit cacboxylic) I. Định nghĩa Axít cacboxylic: Là một loại axit hữu cơ chứa nhóm chức cacboxyl, có công thức tổng quát là R-C(=O)-OH, đôi khi được viết thành R-COOH hoặc R-CO2H trong đó R- là gốc hydrocarbon no hoặc không no.Loại axít cacboxylic đơn giản nhất là no, đơn chức, ký hiệu R-COOH trong đó R- là gốc hydrocarbon thậm chí chỉ là 1 nguyên tử hydro. Đồng đẳng và danh pháp 1 . Đồng đẳng Axit cacboxylic no đơn chức là những hợp chất hữu cơ mà phân t ử gồm m ột nhóm - COOH liên k ết v ới g ốc alkyl. Công thức tổng quát CnH2n+1COOH (n ≥ 0) Hay CmH2mO2 (m ≥ 1) Công thức tổng quát của ãit mạch hở là : CnH2n +2 – 2k –x (COOH) x 1. Tên gọi Số nguyên tử Carbon Tên thông dụng Danh pháp IUPAC Công thức cấu tạo Thường có trong 1 Axít formic Axít metanoic HCOOH Nọc của côn trùng 2 Axít axetic Axít etanoic CH3COOH Giấm ăn 3 Axít propionic Axít propanoic CH3CH2COOH 4 Axít butyric Axít butanoic CH3(CH2)2COOH Bơ ôi 5 Axít valeric Axít pentanoic CH3(CH2)3COOH 6 Axít caproic Axít hexanoic CH3(CH2)4COOH 7 Axít enantoic Axít heptanoic CH3(CH2)5COOH 8 Axít caprylic Axít octanoic CH3(CH2)6COOH 9 Axít pelargonic Axít nonanoic CH3(CH2)7COOH 10 Axít capric Axít decanoic CH3(CH2)8COOH Có nhiều trong dầu 12 Axít lauric Axít dodecanoic CH3(CH2)10COOH dừa 18 Axít stearic Axít octadecanoic CH3(CH2)16COOH Tên thay thế = tên ankan +oic Nếu axit không no: CH2 = CH - COOH (axit acrylic) CH2 = C - COOH (axit metacrylic) CH3 CH3 - (CH2)7 - CH = CH - (CH2)7 - COOH (axit oleic) II. Tính chất vật lí - Các axit tan trong H2O vì tạo liên kết hiđro với H2O - Các axit có nhiệt độ soi cao hơn hẳn so với ancol có cùng s ố nguyên t ử C do gi ữa hai phân t ử axit tạo được 2 liên hết hiđro. 9
-Axit cacboxylic là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm cacboxyl ( -COOH) liên k ết tr ực ti ếp v ới nguyện tử cacbon hoặc nguyên tử hiđro. III. Tính chất hóa học 1. Tính axit: - Axit cacboxylic điện li không hoàn toàn trong nước theo cân bằng: [ H 3O + ][ RCOO − ] R –COOH +H2O + H3O + R –COO ; - Ka = [ RCOOH ] (Ka là mức đo lực axit, Ka càng lớn thì axit càng mạnh và ngược lại) - Axit cacboxylic là một axit yếu. Tuy vậy, chúng có đủ tính chất của 1 axit: làm quỳ tím hóa đỏ, tác dụng được với kim loại giải phóng hiđro, với oxit kim loại, với bazơ, với muối và rượu. HCOOH +Na  HCOONa +1/2 H2 2CH3COOH +MgO  (CH3COO)2Mg +H2O 2CH2=CH –COOH +Na2CO3 2CH2CH –COONa +CO2+H2O OOC − COO + 2 H 2O HOOC –COOH +Ca(OH)2  \ / Ca - Trong các axit no đơn chức, axit fomic (HCOOH) mạnh hơn cả. Các nhóm ankyl đ ẩy electron v ề phía nhóm cacboxyl nên làm giảm lực axit. Các nguyên tử có độ âm điện lớn ở gốc R hút electron c ủa nhóm cacboxyl . 2 Phản ứng với ancol ( phản ứng este hóa ) 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: 4. Phản ứng thế ở gốc no. Khi dùng photpho xúc tác, Cl chỉ thế cho H ở cacbon bên cạnh nhóm cacboxyl CH3CH2 CH2COOH +Cl2 CH 3CH 2CHCOOH + HCl P | Cl 5. Phản ứng thế ở Cacbon as CH3 - CH2 - COOH + Cl2 CH3 - CH - COOH + HCl Cl 6. Phản ứng thế ở gốc thơm. Nhóm cacboxyl ở vòng benzen định hướng cho phản ứng thế tiếp theo vào vị trí meta làm cho ph ản ứng khó khăn hơn so với thế vào benzen. 10
7. Phản ứng đặc biệt của gốc R: + Nếu HOOH có khả năng tham gia tráng bạc: HOOH +2AgNO3 + 4NH3 →( NH4 )2CO3 + 2Ag + 2NH4NO3 +R có nối đôi , thì có phản ứng tham gia trùng hợp, cộng, oxi hóa Axit chưa no còn cho phản ứng cộng, trùng hợp. CH2=CH –COOH +H2O  HO –CH2 –CH2 –COOH nCH2=CH –COOH ( −CH 2 − CH − ) n xt, t0, P | COOH +Ngoài ra axit có khả năng tham gia phản ứng trùng ngưng: IV. Điều chế 1. Oxi hóa anđêhit tương ứng Oxi hóa hiđrocacbon, ancol, andehyt tương ứng: C6H5 –CH3 C6H5COOK C6H5 –COOH KMnO4 H2O,t0 H3O+ +Oxi hóa rượu bậc I tương ứng: 5CH2 –CH2OH + 4KMnO4 + 6H2SO4  5CH3COOH + 2K2SO4+4MnSO4+11H2O +Oxi hóa hiđrocacbon chưa no: 5CH3 –CH = CH –CH3 +8KMnO4+12H2SO4 10CH3COOH + 4K2SO4+8MnSO4 +12H2O +Oxi hóa ankan thích hợp: R –CH3 RCOOH +H2O [O], xt. t0 1 xt CH3 - CH2 - CHO + O2 CH3 - CH2 - COOH 2 2. Riêng CH3COOH còn thêm các phương pháp điều chế khác như sau: a. Lên men giấm Men giaá m C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O b. Tổng hợp từ C2H2 HgSO4 C2H2 + H2O 800 C CH3CHO 1 Mg2+ CH3CHO + O2 CH3COOH 2 CH2OH +CO CH3COOH to, xt 3 . R -C≡N + 2H2O →RCOOH + NH3 11
CHƯƠNG III ESTE – LIPIT 1. ESTE I. Định nghĩa Este là dẫn xuất của axit cacboxylic. Khi thay thế nhóm hiđroxyl (–OH) ở nhóm cacboxyl (– COOH) của axit cacboxylic bằng nhóm –OR’ thì được este. Este đơn giản có công thức cấu tạo: RCOOR’ với R, R’ là gốc hiđrocacbon no, không no hoặc thơm II. Công thức cấu tạo và danh pháp Với este tạo từ axit đơn chức no phản ứng với ancol đơn ch ức no, ta có công th ức C nH2n+1COOCmH2n+1 hay CkH2kO2 (k ≥ 2) Công thức este tổng quát: CnH2n +2 -2k –x Ox ( x = 2z) ; Rx(COO)xyR’y Tên este = tên gốc hyđrocacbon + tên gốc axit Ví dụ: CH3 - COO - C2H5 (êtylaxetat) C2H5 - COO - CH3 (mêtylproponat) III. Tính chất hóa học 1. Tính chất chung a. Phản ứng thủy phân Este + nước H + ,t 0 axit + ancol H - COOC2H5 + H2O H + ,t 0 HCOOH + C2H5OH b. Phản ứng xà phòng hóa Este + NaOH t0 Muối natri + ancol CH3 - COO - C2H5 + NaOH t0 CH3COONa + C2H5OH 2. Tính chất đặc biệt - Phản ứng tráng gương xảy ra ở các este fomiat khi phản ứng với dung dịch AgNO 3/NH3 NH 3 H - C - O C2H5 + Ag2O t0 2Ag + CO2 + C2H5OH O - Phản ứng tạo hai muối: xảy ra ở các este phenyl khi phản ứng với dung dịch NaOH. CH3 - COOC6H5 + 2NaOH t0 CH3COONa + C6H5ONa + H2O - Phản ứng tạo axit và anđehit: xảy ra ở các este vinyl khi thủy phân CH3 - COO - CH = CH2 + H2O H + ,t 0 CH3COOH + CH3CHO - Phản ứng trùng hợp, cộng làm mất màu nước brom... xảy ra ở các este chưa no. CH2 = CH - OOC - CH3 + Br2 → CH2Br - CHBr - OOC - CH3 4. Điều chế - Cho axit tương ứng phản ứng với ancol tương ứng - Tuy nhiên có các este được điều chế theo phương pháp riêng như sau: * Axit + Axetylen → Estevinyl xt CH3COOH + CH = CH CH2 = CH = OOCCH3 12
* Phenol + anhiđritaxit → Estephenyl C6H5OH + O(CH3CO)2 → C6H5 - OOC - CH3 + CH3COOH 2. LIPIT I – PHÂN LOẠI, KHÁI NIỆM VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN 1. Phân loại lipit - Lipit được chia làm hai loại: lipit đơn giản và lipit phức tạp. + Lipit đơn giản: sáp, triglixerit ( còn gọi là chất béo) và steroit + Lipit phức tạp: photpholipit Sáp: - Este của monoancol phân tử khối lớn với axit béo phân tử khối lớn - Là chất rắn ở điều kiện thường (sáp ong…) Steroit: - Este của axit béo có phân tử khối lớn với monoancol đa vòng có phân tử khối lớn (gọi chung là sterol) - Là chất rắn không màu, không tan trong nước Photpholipit : - Este hỗn tạp của glixerol với axit béo có phân tử khối cao và axit photphoric - Ví dụ: lexithin (trong lòng đỏ trứng gà)… 2. Khái niệm chất béo - Chất béo là trieste của glyxerol với các axit béo ( axit béo là axit thường từ 12C đến 24C không phân nhánh, gọi chung là triglixerit. - Khi thủy phân chất béo thì thu được glyxerol và axit béo (hoặc muối) - Chất béo có công thức chung là: - Axit béo no thường gặp là: C15H31COOH (axit panmitic, tnc = 63oC); C17H35COOH (axit stearic, tnc = 70oC) - Axit béo không no thường gặp là: C17H33COOH (axit oleic hay axit cis-octađeca-9-enoic, tnc = 13oC); C17H31COOH (axit linoleic hay axit cis,cis-octađeca-9,12-đienoic, tnc = 5oC) - Tristearin (glixeryl tristearat) có tnc = 71,5oC; tripanmitin (glixeryl panmitat) có tnc = 65,5oC; triolein (glixeryl trioleat) có tnc = - 5,5oC II – TÍNH CHẤT CỦA CHẤT BÉO 1. Tính chất vật lí - Các chất béo không tan trong nước do gốc hiđrocacbon lớn của các axit béo làm tăng tính kị nước của các phân tử chất béo - Dầu thực vật thường có hàm lượng axit béo chưa no (đều ở dạng –cis) cao hơn mỡ động vật làm cho nhiệt độ nóng chảy của dầu thực vật thấp hơn so với mỡ động vật. Thực tế, mỡ động vật hầu như tồn tại ở trạng thái rắn còn dầu thực vật tồn tại ở trạng thái lỏng 2. Tính chất hóa học a) Phản ứng thủy phân trong môi trường axit: 13
Triglixerit Glixerol Axit béo b) Phản ứng xà phòng hóa: Triglixerit Glixerol Xà phòng - Khi đun nóng chất béo với dung dịch kiềm thì tạo ra glixerol và hỗn hợp muối của các axit béo. Muối natri (hoặc kali) của axit béo chính là xà phòng - Phản ứng xà phòng hóa xảy ra nhanh hơn phản ứng thủy phân trong môi trường axit và không thuận nghịch - Để xác định chất lượng của chất béo người ta thường dựa vào một số chỉ số sau: + Chỉ số axit: là số miligam KOH để trung hòa hoàn toàn các axit tự do có trong 1 gam chất béo + Chỉ số xà phòng hóa: là tổng số miligam KOH để xà phòng hóa chất béo và axit tự do có trong 1 gam chất béo + Chỉ số este: là hiệu của chỉ số xà phòng hóa và chỉ số axit + Chỉ số iot: là số gam iot có thể cộng vào liên kết bội trong mạch cacbon của 100 gam chất béo c) Phản ứng hiđro hóa: Triolein (lỏng) Tristearin (rắn) Phản ứng hiđro hóa chất béo làm tăng nhiệt độ nóng chảy của chất béo d) Phản ứng oxi hóa: Nối đôi C=C ở gốc axit không no của chất béo bị ox hóa chậm bởi oxi không khí tạo thành peoxit, chất này bị phân hủy thành anđehit có mùi khó chịu. Đó là nguyên nhân của hiện tượng dầu mỡ bị ôi thiu CHƯƠNG IV GLUXIT 1. GLUCOZƠ 1. Cấu trúc - Lí tính a. Glycozơ là hợp chất tạp chức, có cấu tạo của ancol đa chức và anđêhit đơn chức. HOCH2 - CHOH - CHOH - CHOH - CHOH - CH = O Hoặc HOCH2 - (CHOH)4 - CH = O 14
b. Glucozơ là chất rắn, không màu, tan nhiều trong nước và có vị ngọt, nóng chảy ở 146 0C. 2. Tính chất hóa học a. Tính chất của ancol đa chức t0 - Tác dụng với Cu(OH)2 phoøg n dung dịch xanh lam - Tạo ra este chứa 5 gốc axit trong phân tử Ví dụ: H2SO4 CH2OH - (CHOH)4 - CHO + 5CH3COOH CH2OCOCH3 - (CHO - COCH3)4 - CHO + 5H2O b. Tính chất của anđehit NH 3 - Phản ứng tráng gương CH2OH - (CHOH)4 - CHO + AgO t0 CH2OH - (CHOH)4 - COOH + 2Ag - Phản ứng với Cu(OH)2 đung nóng CH2OH - (CHOH)4 - CHO + 2Cu(OH)2 t0 CH2OH - (CHOH)4 - COOH + Cu2O↓ + 2H2O - Phản ứng cộng Ni CH2OH - (CHOH)4 - CH = O + H2 CH2OH - (CHOH)4 - CH2OH c. Phản ứng lên men ancol men röôï u C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 3. Điều chế (C6H10O5)n + nH2O H + ,t 0 nC6H12O6 Tinh bột 4. Đồng phân Glucozơ có đồng phân là fructozơ. Fructozơ có cấu tạo sau: Dạng mạch hở Dạng vòng β - Fructozơ Fructozơ cũng có tính chất của anc ol đa chức, và chú ý tuy không chứa nhóm - CHO trong phân t ử nh ưng Fructozơ cho được phản ứng tráng gương và tạo kết tủa đỏ với Cu(OH) 2 khi đun nóng, do trong môi trường bazơ, Fructozơ chuyển hóa thành glycozơ. 2. SACCAROZƠ C12H22O11 1. Trạng thái tự nhiên Saccarozơ là loại đường phổ biến, có trong nhiều loại thực vật, như mía, của cải đường. Công thưc phân tử : C12H22O11 Công thức cấu tạo: 15
2. Tính chất lí học Chất rắn, không màu, không mùi, có vị ngọt, tan trong nước 3. Tính chất hóa học a. Phản ứng thủy phần C12H22O11 + H2O H + , t0 C6H12O6 + C6H12O6 glucozơ fructozơ b. Phản ứng với Cu(OH)2. Cho dung dịch xanh lam 4. Đồng phân Saccarozơ có đồng phân là mantozơ (đường mạch nha) Mantozơ có cấu tạo sau: Gốc α - glucozơ Gốc α - glucozơ Khác với saccarozơ, mantozơ cho được phản ứng của một anđêhit. 3. TINH BỘT (C6H10O5)n 1. Trạng thái tự nhiên Tinh bột cónhiều trong các loại hạt thực vật: gạo, mì, kê, ngô... Trong các lo ại c ủ nh ư: khoai tây, khoai lang, sắn... 2. Tính chất vật lí Tinh bột là chất bột vô định hình, màu trắng, không tan trong nước Khi đun sôi một phần tinh bột tan trong nước, còn phần chủ yếu tạo thành dung dịch keo là hồ tinh b ột. 3. Cấu tạo Gồm 2 dạng a. Amilozơ: mạch thẳng, gồm 600 - 1200 gốc α - glucozơ nối với nhau nhờ các liên kết α - 1,4 - glucozit. b. Amilopectin: mạch phân nhánh, gồm 6000 - 36000 gốc α - glucozơ nối với nhau nhờ các liên kết α - 1,4 - glucozit và α - 1,6 - glucozit. 4. Tính chất hóa học a. Phản ứng thủy phân (C6H10O5)n + nH2O H + , t0 nC6H12O6 Glucozơ b. Phản ứng màu với iốt Tinh bột + nước iôt → màu xanh * Chú ý: tinh bột không cho các phản ứng của một anđêhit 4. XENLULOZƠ (C6H10O5)n 1. Trạng thái tự nhiên Xenlulozơ là thành phần chính tạo nên lớp màng tế bào thực vật. Xenlulozơ có nhiều trong: bông, sợi đay, gai, tre, nứa v.v... trong gỗ khoảng 40 - 50% xenluloz ơ. 2. Tính chất lí học Xenlulozơ là chất rắn, có dạng sợi, màu trắng, không mùi, không tan trong n ước, ete, ancol, benzen... tan trong nước Svayde (dung dịch NH3 chứa Cu(OH)2) 3. Cấu tạo Xenlulozơ chỉ có cấu tạo mạch thẳng, hình thành dạng sợi của xenluloz ơ, g ồm t ừ 6000 đ ến 42000 g ốc β - glucozơ nối với nhau nhờ các liên kết β - 1,4 - glucozit. Do mỗi gốc glucozơ C6H10O5 có ba nhóm OH nên công thức của xenlulozơ có thể viết [C 6H7O2(OH)3]n 16
4. Tính chất hóa học a. Phản ứng thủy phân + 0 (C6H10O5)n + nH2O H ,t nC6H12O6 Glucozơ b. Phản ứng este hóa : Tác dụng với HNO3 đặc (có H2SO4 đặc làm xúc tác, đun nóng) H2SO4 [C6H7O2(OH)3]n + 3nHOON2 t0 [C6H7O2(ONO2)3]n + 3n H2O CHƯƠNG V AMIN - AMINOAXIT VÀ PRÔTÊIN 1. AMIN I – KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI, DANH PHÁP VÀ ĐỒNG PHÂN 1. Khái niệm Amin là hợp chất hữu cơ được tạo ra khi thế một hoặc nhiều nguyên tử hiđro trong phân tử amoniac bằng một hoặc nhiều gốc hiđrocacbon. Ví dụ: 2. Phân loại Amin được phân loại theo hai cách thông dụng nhất: a) Theo đặc điểm cấu tạo của gốc hiđrocacbon: amin thơm, amin béo, amin dị vòng. Ví dụ: b) Theo bậc của amin: Bậc amin: là số nguyên tử H trong phân tử NH3 bị thay thế bởi gốc hiđrocacbon. Theo đó, các amin được phân loại thành: amin bậc 1, bậc 2, bậc 3. Ví dụ: 3. Danh pháp a) Cách gọi tên theo danh pháp gốc – chức : ank + yl + amin b) Cách gọi tên theo danh pháp thay thế : ankan + vị trí + amin c) Tên thông thường chỉ áp dụng với một số amin Hợp chất Tên gốc – chức Tên thay thế Tên thường CH3–NH2 metylamin metanamin CH3–CH(NH2)–CH3 isopropylamin propan-2-amin CH3–NH–C2H5 etylmetylamin N-metyletanamin CH3–CH(CH3)–CH2–NH2 isobutylamin 2-metylpropan-1-amin CH3–CH2–CH(NH2)–CH3 sec-butylamin butan-2-amin (CH3)3C–NH2 tert-butylamin 2-metylpropan-2-amin CH3–NH–CH2–CH2–CH3 metylpropylamin N-metylpropan-1-amin 17
CH3–NH–CH(CH3)2 isopropylmetylamin N-metylpropan-2-amin C2H5–NH–C2H5 đietylamin N-etyletanamin (CH3)2N–C2H5 etylđimetylamin N,N-đimetyletanamin C6H5–NH2 phenylamin benzenamin anilin Chú ý: - Tên các nhóm ankyl đọc theo thứ tự chữ cái a, b, c… - Với các amin bậc 2 và 3, chọn mạch dài nhất chứa N làm mạch chính, N có chỉ số vị trí nhỏ nhất. Đặt một nguyên tử N trước mỗi nhóm thế của amin - Khi nhóm –NH2 đóng vai trò nhóm thế thì gọi là nhóm amino. Ví dụ: CH3CH(NH2)COOH (axit 2- aminopropanoic) 4. Đồng phân Amin có các loại đồng phân: - Đồng phân về mạch cacbon: - Đồng phân vị trí nhóm chức - Đồng phân về bậc của amin II – TÍNH CHẤT VẬT LÍ - Metyl–, đimetyl–, trimetyl– và etylamin là những chất khí có mùi khai khó chịu, độc, dễ tan trong nước, các amin đồng đẳng cao hơn là chất lỏng hoặc rắn - Anilin là chất lỏng, nhiệt độ sôi là 184oC, không màu, rất độc, ít tan trong nước, tan trong ancol và benzen III – CẤU TẠO PHÂN TỬ VÀ SO SÁNH LỰC BAZƠ 1. Cấu trúc phân tử của amoniac và các amin 2. Cấu tạo phân tử của amoniac và các amin Trên nguyên tử nitơ đều có cặp electron tự do nên amoniac và các amin đều dễ dàng nhận proton. Vì vậy amoniac và các amin đều có tính bazơ. 3. Đặc điểm cấu tạo của phân tử anilin - Do gốc phenyl (C6H5–) hút cặp electron tự do của nitơ về phía mình, sự chuyển dịch electron theo hiệu ứng liên hợp p – p (chiều như mũi tên cong) làm cho mật độ electron trên nguyên tử nitơ giảm đi, khả năng nhận proton giảm đi. Kết quả là làm cho tính bazơ của anilin rất yếu (không làm xanh được quỳ tím, không làm hồng được phenolphtalein). - Nhóm amino (NH2) làm tăng khả năng thế Br vào gốc phenyl (do ảnh hưởng của hiệu ứng +C). Phản ứng thế xảy ra ở các vị trí ortho và para do nhóm NH2 đẩy electron vào làm mật độ electron ở các vị trí này tăng lên 4. So sánh lực bazơ a) Các yếu tố ảnh hưởng đến lực bazơ của amin: 18
- Mật độ electron trên nguyên tử N: mật độ càng cao, lực bazơ càng mạnh và ngược lại - Hiệu ứng không gian: gốc R càng cồng kềnh và càng nhiều gốc R thì làm cho tính bazơ giảm đi, phụ thuộc vào gốc hiđrocacbon. Ví dụ tính bazơ của (CH3)2NH > CH3NH2 > (CH3)3N ; (C2H5)2NH > (C2H5)3N > C2H5NH2 b) Phương pháp Gốc đẩy electron làm tăng tính bazơ, gốc hút electron làm giảm tính bazơ. Ví dụ: p-NO2-C6H4NH2 < C6H5NH2 < NH3 < CH3NH2 < C2H5NH2 < C3H7NH2 IV – TÍNH CHẤT HÓA HỌC 1. Tính chất của chức amin a) Tính bazơ: tác dụng lên giấy quỳ tím ẩm hoặc phenolphtalein và tác dụng với axit - Dung dịch metylamin và nhiều đồng đẳng của nó có khả năng làm xanh giấy quỳ tím hoặc làm hồng phenolphtalein do kết hợp với proton mạnh hơn amoniac - Anilin và các amin thơm rất ít tan trong nước. Dung dịch của chúng không làm đổi màu quỳ tím và phenolphtalein b) Phản ứng với axit nitrơ: - Amin no bậc 1 + HNO2 → ROH + N2 + H2O. Ví dụ: C2H5NH2 + HONO → C2H5OH + N2 + H2O - Amin thơm bậc 1 tác dụng với HNO2 ở nhiệt độ thấp tạo thành muối điazoni. Ví dụ: C6H5NH2 + HONO + HCl C6H5N2+ Cl- + 2H2O benzenđiazoni clorua c) Phản ứng ankyl hóa: amin bậc 1 hoặc bậc 2 tác dụng với ankyl halogenua (CH3I, ….) Phản ứng này dùng để điều chế amin bậc cao từ amin bậc thấp hơn. Ví dụ: C2H5NH2 + CH3I → C2H5NHCH3 + HI d) Phản ứng của amin tan trong nước với dung dịch muối của các kim loại có hiđroxit kết tủa 3CH3NH2 + FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3 + 3CH3NH3Cl 2. Phản ứng thế ở nhân thơm của anilin 19
V . ĐIỀU CHẾ 1. Điều chế a) Thay thế nguyên tử H của phân tử amoniac Ankylamin được điều chế từ amoniac và ankyl halogenua. Ví dụ: b) Khử hợp chất nitro Anilin và các amin thơm thường được điều chế bằng cách khử nitrobenzen (hoặc dẫn xuất nitro tương ứng) bởi hiđro mới sinh nhờ tác dụng của kim loại (như Fe, Zn…) với axit HCl. Ví dụ: Hoặc viết gọn là: 2. AMINOAXIT 1. Định nghĩa, công thức cấu tạo và danh pháp a. Định nghĩa : Aminoaxit là hợp chất hữu cơ tạp chức, trong phân tử của chúng có chứa đồng thời nhóm chức amino (-CH2) và nhóm chức cacboxyl (-COOH). Chất đơn giản nhất: H2N - CH2 - COOH axit amino axêtic b. Danh pháp : Các amino axit được gọi tên theo trình tự sau Axit + amino + tên axit cacboxylic tương ứng Ví dụ: + NH2 - CH2 - COOH axit amino axêtic + CH3 - CH - COOH axit α amino propionic 2. Tính chất hóa học a. Tính bazơ Amino + axit → muối H2N - CH2 - COOH + HCl → H3N+ - CH2 - COOHCl- b. Tính axit Tác dụng với bazơ, oxit bazơ → muối + nước Tác dụng với ancol → este H2N - CH2 - COOH + NaOH → H2N - CH2 - COONa + H2O H2N - CH2 - COOH + C2H5OH HCl H2N - CH2 - COOC2H5 + H2O c. Phản ứng trùng ngưng Phản ứng tạo ra polipeptit 2. PROTIT 20