Hóa hữu cơ đại cương

NGUYỄN THỊ MAI, ĐÀO QUANG LIÊM, LÊ THỊ THI HẠ HÓA HỌC HỮU CƠ Hà Nội 2022 i MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG, HÌNH VẼ ix LỜI NÓI ĐẦU 1 Chương 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ 2 1 1 Hóa học hữu cơ 2 1 2 Hợp chất hữu cơ 2 1 2 1 Đặc điểm của chất hữu cơ và phản ứng hữu cơ 2 1 2 2 Phân loại hợp chất hữu cơ 3 1 2 3 Danh pháp hợp chất hữu cơ 4 1 3 Cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ 5 1 3 1 Đồng phân cấu tạo 5 1 3 2 Đồng phân không gian 6 1 4 Liên kết trong hóa học hữu cơ 6 1 4 1 Liên kết ion 6 1 4 2 Liên kết.

NGUYỄN THỊ MAI, ĐÀO QUANG LIÊM, LÊ THỊ THI HẠ HÓA HỌC HỮU CƠ Hà Nội - 2022 MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG, HÌNH VẼ ix LỜI NÓI ĐẦU Chương 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ 1.1 Hóa học hữu 1.2 Hợp chất hữu 1.2.1 Đặc điểm chất hữu phản ứng hữu 1.2.2 Phân loại hợp chất hữu 1.2.3 Danh pháp hợp chất hữu 1.3 Cấu trúc phân tử hợp chất hữu 1.3.1 Đồng phân cấu tạo 1.3.2 Đồng phân không gian 1.4 Liên kết hóa học hữu 1.4.1 Liên kết ion 1.4.2 Liên kết cộng hóa trị Chương 2: HIĐROCACBON NO (ANKAN VÀ XICLOANKAN) 2.1 Khái niệm, đồng phân danh pháp 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Đồng phân 2.1.3 Danh pháp 10 2.2 Tính chất vật lý 12 2.3 Tính chất hố học 13 2.3.1 Phản ứng 13 2.3.2 Phản ứng cracking 13 2.3.3 Phản ứng đehiđro ankan (parafin) 14 2.4 Điều chế 14 2.4.1 Trong công nghiệp: Từ nguồn thiên nhiên, dầu mỏ 14 2.5 Giới thiệu số ankan tiêu biểu 14 2.6 Dãy đồng đẳng xicloankan (monoxicloankan) 16 i 2.6.1 Công thức chung danh pháp 16 2.6.2 Tính chất vật lý 17 2.6.3 Tính chất hóa học 17 2.6.4 Ứng dụng điều chế 18 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 19 Chương 3: HIĐROCACBON KHÔNG NO MẠCH HỞ (ANKEN VÀ ANKIN) 21 3.1 Danh pháp đồng phân 22 3.1.1 Danh pháp 22 3.1.2 Đồng phân 23 3.2 Tính chất vật lý 24 3.3 Tính chất hóa học 24 3.3.1 Phản ứng cộng hợp: H2, X2, HX, H2O 24 3.3.2 Phản ứng oxi hóa 25 3.3.3 Phản ứng trùng hợp 26 3.3.4 Phản ứng 26 3.4 Phương pháp điều chế anken 26 3.4.1 Đehiđrat hóa ancol 26 3.4.2 Tách hiđrohalogenua từ dẫn xuất monohalogen no 27 3.4.3 Đecacboxil hoá axit chưa no 27 3.4.4 Crackinh ankan 27 3.5 Chất tiêu biểu anken 27 3.6 Phân loại polien 28 3.7 Tính chất hóa học đien liên hợp 29 3.7.1 Phản ứng cộng 1,2 cộng 1,4 vào đien liên hợp 29 3.7.2 Phản ứng trùng hợp 29 3.7.3 Phản ứng cộng đóng vịng [4+2] (phản ứng Đinxơ – Anđơ) 30 3.8 Một số đien tiêu biểu 30 3.8.1 Buta-1,3-đien 30 3.8.2 Isopren (2-metylbuta-1,3-đien) 31 3.9 Đồng phân danh pháp 32 ii 3.10 Tính chất vật lý 33 3.11 Tính chất hóa học 33 3.11.1 Tính axit ankin 33 3.11.2 Phản ứng cộng hợp ankin 34 3.11.3 Phản ứng trùng hợp 36 3.12 Phương pháp điều chế 37 3.12.1 Từ dẫn xuất đihalogen 37 3.12.2 Điều chế đồng đẳng axetilen từ axetilen 37 3.13 Chất tiêu biểu ankin axetilen 37 3.14 Nhiên liệu lỏng (xăng, dầu, dầu điezen), dầu mỡ bôi trơn caosu 38 3.14.1 Xăng, dầu mỡ bôi trơn 38 3.14.2 Cao su 40 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 42 Chương 4: DẪN XUẤT HALOGEN CỦA HIĐROCACBON MẠCH HỞ 44 4.1 Danh pháp 44 4.2 Tính chất vật lý 45 4.3 Tính chất hóa học 45 3.3.1 Phản ứng 45 4.3.2 Phản ứng tách HX 46 4.3.3 Phản ứng với kim loại 46 4.4 Phương pháp điều chế 47 4.4.1 Halogen hóa trực tiếp hiđrocacbon 47 4.4.2 Cộng hiđro halogenua vào anken ankin 48 3.4.3 Tổng hợp dẫn xuất halogen từ ancol 48 4.4.4 Đi từ dẫn xuất halogenua khác 48 4.5 Giới thiệu chất tiêu biểu 48 4.5.1 Metyl clorua 48 4.5.2 Metyl iođua 48 4.5.3 Etyl clorua 48 4.5.4 Vinyl clorua 49 iii 4.5.5 Alyl clorua 49 4.5.6 Metylen clorua 49 4.5.7 Các halofom 49 4.5.8 Cacbon tetraclorua 49 4.5.9 Tetrafloetilen 50 4.5.10 Các Freon 50 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 52 Chương 5: HIĐROCACBON THƠM (AREN) VÀ DẪN XUẤT HALOGEN CỦA CHÚNG 53 5.1 Công thức cấu trúc benzen Công thức Kekule 53 5.1.1 Phản ứng đặc trưng benzen 53 5.1.2 Tính bền đặc biệt benzen 54 5.2 Dẫn xuất benzen cách gọi tên 54 5.3 Tính chất vật lý 55 5.4 Tính chất hóa học 55 5.4.1 Phản ứng 55 5.4.2 Phản ứng cộng vào vòng benzen 57 5.4.3 Phản ứng oxi hóa 58 5.4.4 Phản ứng mạch nhánh 58 5.5 Điều chế benzen 59 5.6 Dẫn xuất halogen hiđrocacbon thơm 59 5.6.1 Clobenzen 59 5.6.2 Hexacloxiclohenxan C6H6Cl6 59 5.6.3 Một số dẫn xuất từ điclo, triclo, tetraclo 60 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 61 Chương 6: HỢP CHẤT CƠ NGUYÊN TỐ 62 6.1 Phương pháp điều chế 62 6.1.1 Tác dụng kim loại với dẫn xuất halogen 62 6.1.2 Tác dụng hợp chất kim với muối kim loại khác 63 6.1.3 Thế kim loại hợp chất kim kim loại khác 63 iv 6.2 Tính chất 63 6.3 Hợp chất magie 64 6.3.1 Sơ lược hợp chất magie 64 6.3.2 Tính chất hóa học 64 6.4 Hợp chất thủy ngân 66 6.5 Hợp chất photpho loại C-P 68 6.6 Hợp chất - photpho loại C-E-P 68 6.7 Tính chất ứng dụng 69 6.8 Một số thuốc trừ sâu bệnh photpho 69 6.9 Một số chất độc quân 70 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 72 Chương 7: ANCOL, PHENOL VÀ ETE 73 7.1 Danh pháp đồng phân 74 7.2 Tính chất vật lý 75 7.3 Tính chất hóa học 75 7.3.1 Sự phân cách liên kết O-H (phản ứng nguyên tử H nhóm OH) 75 7.3.2 Sự phân cắt liên kết cho ancol phản ứng với axit vô mạnh 76 7.3.3 Sự phân cắt liên kết C-OH tách với H β bậc cao để tạo thành liên kết pi 76 7.3.4 Phản ứng oxi hóa 77 7.4 Điều chế 77 7.4.1 Hyđrat anken 77 7.4.2 Khử hợp chất cacbonyl 77 7.4.3 Thủy phân dẫn xuất halogen 78 7.4.4 Từ hợp chất magie 78 7.5 Chất tiêu biểu 79 7.5.1 Metanol CH3OH 79 7.5.2 Etanol, C2H5 OH 79 7.6 Một số ancol tự nhiên 80 7.6.1 Bombicol 80 v 7.6.2 Geraniol nerol 80 7.7 Ankađiol (Glicol) 80 7.8 Ankatriol – Glixerol (Glyxerin) 81 7.9 Danh pháp 81 7.10 Tính chất vật lý 81 7.11 Tính chất hóa học 82 7.11.1 Tính axit phenol 82 7.11.2 Phản ứng hiđro nhóm hiđroxi phenolic 82 7.11.2 Phản ứng nhóm hiđroxi phenolic 83 7.11.3 Phản ứng vòng thơm 84 7.12 Phương pháp điều chế 86 7.12.1 Điều chế phenol công nghiệp 86 7.12.2 Điều chế phenol phòng thí nghiệm 87 7.13 Chất tiêu biểu 87 7.13.1 Phenol C6H5OH 87 7.13.2 o-Crezol, m-crezo p-crezol 88 7.13.3 Thymol 88 7.13.4 Điphenol 88 7.13.5 Eugenol : [2-metoxi-4-(prop-2-en-1yl)] phenol 89 7.14 Tính chất 90 7.15 Chất tiêu biểu 90 7.15.1 Đietyl ete C2H5 -O-C2H5 90 7.15.2 Anetol 91 7.15.3 Đioxan 91 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 92 Chương 8: ANĐEHIT, XETON, AXIT CACBOXYLIC VÀ HỢP CHẤT DỊ VÒNG 93 8.1 Danh pháp 93 8.2 Tính chất vật lý 95 8.3 Tính chất hóa học 96 vi 8.3.1 Đặc điểm nhóm cacbonyl 96 8.3.2 Phản ứng cộng hợp 96 8.3.3 Các phản ứng gốc hiđrocacbon 97 8.3.4 Phản ứng khử 97 8.3.5 Phản ứng oxi hóa anđehit xeton 97 8.3.6 Phản ứng đecacbonyl hóa anđehit 98 8.4 Điều chế 99 8.4.1 Đi từ ancol 99 8.4.2 Đi từ axit cacboxylic muối chúng 99 8.4.3 Đi từ hiđrocacbon 99 8.4.4 Đi từ dẫn xuất halogen 100 8.5 Một số hợp chất anđehit xeton no tiêu biểu 100 8.5.1 Formalđehit (metanal): HCHO 100 8.5.2 Etanal: CH3 CHO 101 8.5.3 Benzanđehit: C6H5CHO .101 8.5.4 Axeton: CH3 -CO-CH3 101 8.5.5 Hợp chất cacbonyl thiên nhiên: Vanilin: C8H8O3 anđehit thơm 102 8.6 Danh pháp 102 8.7 Tính chất vật lý 103 8.8 Tính chất hóa học 104 8.8.1 Phản ứng làm đứt liên kết O-H Sự phân ly axit 104 8.8.2 Các phản ứng cộng nhóm cacboxil .104 8.8.3 Phản ứng đecacboxil hóa .105 8.8.4 Phản ứng gốc hiđrocacbon .105 8.9 Phương pháp điều chế .106 8.9.1 Oxi hóa hiđrocacbon, ancol, anđehit xeton 106 8.9.2 Thuỷ phân hợp chất nitril, este, cloanhyric amit axit 107 8.9.3 Hợp chất kim với đioxit cacbon .107 8.10 Một số axit tiêu biểu 107 8.10.1 Axit fomic HCOOH 107 vii 8.10.2 Axit axetic: CH3COOH .108 8.10.3 Axit benzoic: C6H5 COOH 108 8.10.4 Axit béo cao 108 8.10.5 Dẫn xuất axit cacbonic 108 8.11 Dẫn xuất axit cacboxylic (xà phòng chất tẩy rửa tổng hợp) 109 8.11.1 Xà phòng .109 8.11.2 Chất tẩy rửa tổng hợp 110 8.12 Hợp chất dị vòng - alkaloid 111 8.12.1: Khái niệm hợp chất dị vòng 111 8.12.2 Alkaloid 112 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG .115 TÀI LIỆU THAM KHẢO 117 viii DANH MỤC BẢNG, HÌNH VẼ Bảng 1.1 Một số nhóm chức lớp hợp chất hữu tương ứng Bảng 1.2 Sự phân loại liên kết hóa học Bảng 2.1 Số đồng phân ankan Bảng 3.1 Tên gọi số ankin 33 Bảng 3.2.Tính axit ankan, anken ankin 34 Bảng 5.1 Tên gọi số dẫn xuất benzen 54 Bảng 8.1 Tên gọi số anđehit 93 Bảng 8.2 Tên gọi số xeton 95 Bảng 8.3 Tên gọi số axit cacboxylic 102 Hình 3.1 Liên kết π etilen hình thành xen phủ 22 ix CH3CH2COOH Axit propionic Axit propanoic CH3CH2CH2COOH Axit butyric Axit butanoic (CH3)3CHCOOH Axit isobutyric Axit 2-metyl propanoic CH3(CH2)3COOH Axit valeric Axit pentanoic CH2=CH-COOH Axit acrylic Axit propenoic CH3 -CH2=CH-COOH Axit crotonic Axit but-2-ennoic CH≡C-COOH Axit propiolic Axit propinoic HOOC-CH=CH-COOH Axit maleic Axit butenđioic C6H5 -COOH Axit benzoic Axit benzencaboxilic C6H5 -CH=CH-COOH Axit xinamic Axit-3-phenylprop-2-enoic AXIT MONOCACBOXYLIC NO 8.6 Tính chất vật lý Tính chất vật lý axit cacboxylic phụ thuộc nhiều vào cộng kết phân tử liên kết hiđro gây nên: Liên kết hiđro axit cacboxylic bền ancol nhóm O-H phân cực mạnh hơn; axit cacboxylic thường tạo đime vòng: Bên cạnh đime vịng Axit cacboxylic cịn tồn dạng polime mạch thẳng: Do có liên kết hiđro hai phân tử, axit cacboxylic có nhiệt độ sơi cao hẳn nhiệt độ sôi dẫn xuất halogen nhiệt độ sôi ancol tương ứng Tất axit monocaboxylic chất lỏng rắn Nhiều axit cacboxylic tan tốt nước nhóm cacboxyl axit bị sonvat hóa nhờ có liên kết hiđro Vì gốc hiđrocacbon nối với nhóm cacboxyl gốc kị nước, tăng chiều dài tăng độ phân nhánh gốc đó, nhóm cacboxyl liên kết hiđro với nước khơng đủ sức giữ tồn phân tử axit nước, axit từ C1 đến C3 tan vô hạn nước; axit cao tan có hạn hồn tồn khơng tan 103 Ở điều kiện thường: Ba axit béo đầu dãy chất lỏng, mùi xốc Axit fomic có mùi hắc; axit axetic có mùi giấm, khơng màu, tan tốt nước Axit có số nguyên tử cacbon từ C4 – C9: chất lỏng sánh dầu, axit cao chất rắn khơng mùi Nói chung số ngun tử cacbon mạch axit tăng độ tan axit nước giảm Các axit cacboxylic thơm chất rắn, dễ thăng hoa 8.6 Tính chất hóa học Về hình thức, nhóm cacboxyl tổ hợp hai nhóm cacbonyl hiđroxil Ngồi ảnh hưởng lẫn nhóm cacbonyl hiđroxil ta cịn thấy ảnh hưởng nhóm cacbonyl gốc hiđrocacbon gặp hợp chất cacbonyl Phản ứng hóa học axit cacboxylic gồm bốn loại chính: phản ứng đứt liên kết O-H, phản ứng nhóm cacbonyl, phản ứng đecacboxil hóa phản ứng gốc hiđrocacbon 8.8.1 Phản ứng làm đứt liên kết O-H Sự phân ly axit Sự phân ly axit cacboxylic dung dịch nước xảy theo cân bằng: Axit cacboxylic axit yếu Hằng số phân ly axit khoảng 10-4 Thí dụ: HCOOH CH3COOH C2H5COOH pKa 3,77 4,76 4,88 Do có tính axit, axit cacboxylic tham gia phản ứng nguyên tử hiđro kim loại, với số oxit kim loại với hiđroxit kim loại kiềm Thí dụ: 2RCOOH + 2Na → 2RCOONa + H2 2RCOOH + MgO → (RCOO)2Mg + H2 8.8.2 Các phản ứng cộng nhóm cacboxil Phản ứng este hoá Phản ứng tạo halogenua axit Các tác nhân phản ứng PCl5, PCl3, SOCl2 , photgen COCl2, 3RCOOH + PCl3  3ROCl + H 3PO3 RCOOH + SOCl2  ROCl + SO2 + HCl RCOOH + COCl2  ROCl + CO2 + HCl Phản ứng tạo anhydrid axit Tác nhân hút nước P2O5 104 Phản ứng tạo amit Axit tác dụng với amoniac tạo muối, nhiệt phân muối tạo amit Phản ứng khử Axit cacboxylic hợp chất hữu khó khử nhất, có lithi- nhơm hyđrua khử chúng 8.8.3 Phản ứng đecacboxil hóa Axit cacboxylic muối cacboxilat bị loại nhóm CO2, cách nhiệt phân axit hay muối nó: 8.8.4 Phản ứng gốc hiđrocacbon Phản ứng oxi hóa Nói chung nhóm cacboxil axit cacboxylic trơ chất oxi hóa (trừ trường hợp axit fomic), gốc ankyl bị oxi hóa tạo thành oxocacboxylic Dùng tác nhân oxi hóa SeO2, ta oxi hóa vị trí α axit cacboxylic: Trong oxi hóa nhờ enzym lại xảy vị trí β: Halogen hóa gốc ankyl axit cacboxylic Phản ứng gốc thơm 105 8.9 Phương pháp điều chế 8.9.1 Oxi hóa hiđrocacbon, ancol, anđehit xeton a) Oxi hóa ankan oxi khơng khí có xúc tác muối mangan khoảng 100oC Các ankan mạch dài đến 30C bị oxi hố mạch bị gãy tạo thành axit mạch ngắn từ 2C- 22C Phản ứng áp dụng sản xuất xà phịng b) Oxi hóa anken từ nối đơi phân tử bị đứt tạo thành hỗn hợp axit xeton Chất oxi hoá thường dùng hỗn hợp K2Cr2O7 /H2SO KMnO4/H2SO4 c) Oxi hóa hiđrocacbon thơm: Các ankyl, ankenylaren dễ bị oxi hoá tạo axit d) Oxi hóa xicloankan oxi khơng khí xúc tác cho axit e) Oxi hóa ancol bậc thành anđehit anđehit bị oxi hóa thành axit, giữ nguyên mạch cacbon g) Oxi hóa ancol bậc tạo xeton, xeton bị oxi hóa với chất oxi hóa mạnh đun nóng Mạch C xeton bị gãy bên nhánh cacbonyl cho hỗn hợp axit 106 8.9.2 Thuỷ phân hợp chất nitril, este, cloanhyric amit axit ROCl + H2O  RCOOH + HCl RCONH2 + H2O  RCOOH + NH3 8.9.3 Hợp chất kim với đioxit cacbon Chú ý: Thường cho hợp chất kim vào “nước đá khô” nghiền nhỏ khuấy trộn mạnh, phản ứng xảy thuận nghịch ứng dụng rộng rãi 8.10 Một số axit tiêu biểu 8.10.1 Axit fomic HCOOH Axit fomic chất lỏng, khơng màu, có mùi xốc mạnh, gây bỏng da Axit có lồi kiến rừng, sâu róm, số gai lượng nhỏ động vật khác, Axit fomic axit tương đối mạnh (pKa=3,77), tan vô hạn nước, nhiệt độ sôi 101°C Trong công nghiệp, axit fomic sản xuất từ NaOH CO đun nóng 210°C áp suất từ 6-10 atm NaOH + CO  HCOONa  HCOOH Hoặc oxi hóa metanol, anđehit formic hay nhiệt phân axit oxalic glixerol Khác với axit khác dãy đồng đẳng có nhóm -CHO nên coi anđehit Vì axit fomic có tính khử mạnh: phản ứng tráng gương, Khi đun nóng đến 160°C áp suất có mặt iridi hay rodi bột, axit fomic bị phân hủy thành CO H2 Axit fomic dùng nhiều làm chất khử, dùng công nghiệp nhuộm vải sợi, công nghiệp thuộc da tổng hợp hữu 107 8.10.2 Axit axetic: CH3COOH Là chất lỏng không màu, có mùi vị chua xốc giấm, nhiệt độ sơi 118°C, tan vô hạn nước ancol, ete Dung dịch 6-10% nước giấm ăn Trong công nghiệp sản xuất từ axetanđehit CH3CHO + 1/2 O2  CH3 COOH + Cất khan gỗ + Lên men rượu giấm Axit axetic dùng làm dung môi, giấm ăn, điều chế nhiều hợp chất hữu cơ, chất diệt cỏ (ClCH2 COONa), chất kích thích tăng trưởng thực vật, dược phẩm, công nghiệp dệt nhiều lĩnh vực khác 8.10.3 Axit benzoic: C6H5COOH Axit benzoic chất rắn kết tinh màu trắng, khơng mùi, dễ thăng hoa, khó tan nước Axit benzoic axit thơm tiêu biểu có thể động vật thực vật Thí dụ: Axit benzoic có dầu thực vật, cánh kiến trắng, nhựa thơm, nước tiểu bị, ngựa, phân chim, Axit benzoic có tính sát trùng nên sử dụng y học cơng nghiệp thực phẩm Ngồi cịn sử dụng kĩ nghệ phẩm nhuộm thuốc diệt cỏ nông nghiệp 8.10.4 Axit béo cao Axit panmitic: C15H31COOH Axit stearic: C17H35COOH Hai axit có dầu, mỡ, sáp động vật thực vật dạng este glyxerit (axit stearic có dầu dừa cịn axit panmitic có dầu cọ) Khi thủy phân este thu glyxerol axit stearic, axit panmitic axit oleic Khi thủy phân este kiềm ta thu xà phòng glixerol Ứng dụng lớn axit dùng để sản xuất xà phòng dạng muối cacboxilat để trộn với parafin có số nguyên tử cacbon 20-28 để sản xuất nến 8.10.5 Dẫn xuất axit cacbonic Axit cacbonic, H2CO3 axit yếu, yếu axit cacboxylic, có pKa nấc 6,5 nấc 10,2; không bền, tồn trạng thái cân nhỏ nước CO2+H2O ↔ H2CO3 Dẫn xuất axit cacbonic có nhiều loại có nhiều ứng dụng thực tế Một số dẫn xuất quan trọng sau: a) Photgen: COCl2 108 Năm 1811, lần photgen điều chế cách tác dụng oxit cacbon với clo ánh sáng mặt trời CO + Cl2  COCl2 Hoặc điều chế cách: 2CHCl3 + O2  2COCl2 + 2HCl Photgen chất khí có mùi, ngạt thở độc Nó tác dụng mạnh với niêm mạc quan hô hấp người động vật Vì dùng làm chất độc quân (hơi ngạt) Đại chiến Thế giới thứ b) Đisunfua cacbon CS2: S=C=S CS2 điều chế trực tiếp từ lưu huỳnh (hơi) cacbon (than nung nóng), kinh tế cho metan tác dụng với S (khí) có xúc tác silicagen CH4 + 4S  CS2 + 2H2 S Đisunfua cacbon tinh khiết chất lỏng không mùi, mùi ete khơng khó ngửi Cịn khơng tinh khiết có mùi khó chịu Hơi đisunfua cacbon bắt lửa nhiệt độ thấp nên hóa chất nguy hiểm Đisunfua cacbon độc, đặc biệt động vật bậc thấp, dùng để trừ sâu bọ có hại Đisunfua cacbon dung môi hữu tốt Một lượng lớn CS2 dùng để sản xuất sợi Visco c) Ure (cacbamit): (NH2)2CO Ure hợp chất có vai trị quan trọng q trình trao đổi chất thể động vật Ure có nhiều nước tiểu người động vật có vú Ure sử dụng nhiều nơng nghiệp làm phân bón Lần đầu Vole (1828) làm bay dung dịch xyanat amoni thu ure, giống ure lấy từ nước tiểu NH4OC≡ N  H2NCONH2 Hiện người ta sản xuất ure từ CO2 NH3 CO2 + 2NH3  ( NH2) 2CO + H2O Ure chất rắn kết tinh lăng trụ dễ tan nước ancol Trong nơng nghiệp dùng làm phân bón đạm ure 8.11 Dẫn xuất axit cacboxylic (xà phòng chất tẩy rửa tổng hợp) 8.11.1 Xà phòng Khái niệm Xà phòng muối natri (hoặc muối kali) axit béo cao (thường có số nguyên tử cacbon từ 12 trở lên) Muối natri xà phòng cứng muối kali xà phòng mềm Sản xuất xà phòng Nguyên liệu: Hầu hết mỡ động vật dầu thực vật dùng để sản xuất xà phòng Tuy nhiên người ta thường dùng số loại nguyên liệu là: + Mỡ động vật: mỡ bò, mỡ cừu 109 + Dầu thực vật: dầu dừa, dầu cọ dầu ngô, dầu bông, dầu lạc, dầu đậu tương, dầu thầu dầu, Các lọai mỡ bò, cừu, dầu dừa, dầu cọ chứa nhiều axit béo no cao cho xà phòng rắn Còn loại dầu chứa nhiều axit béo khơng no cho xà phịng mềm Muốn có xà phịng rắn loại dầu phải hiđro hóa trước sản xuất xà phịng Ngồi để tăng khả tạo bọt tẩy rửa tốt hơn, người ta thêm dầu dừa, dầu cọ chúng chứa nhiều axit lauric có hoạt tính Ngồi ngun liệu chất béo, người ta dùng thêm axit béo- axit sản phẩm thu từ oxi hóa hiđrocacbon từ dầu mỏ - Sản xuất xà phịng: Người ta xà phịng hóa chất béo cách đun chất béo với dung dịch NaOH tới 100°C, thu keo xà phịng, có chứa glyxeryl nước Phản ứng xảy ra: Sau xà phòng hóa, thêm muối ăn (NaCl), xà phịng tách khỏi glyxeryl nước, lên Để hạ giá thành, người ta thêm Na2SiO3 vào xà phòng, thêm hương liệu, đóng bánh, trạng thái lỏng đóng vào chai, lọ Ngày người ta thuỷ phân chất béo nước nhiệt độ áp suất cao, sau cho Na2CO3 rắn để tạo xà phịng Xà phòng giặt chứa từ 62-64% axit béo Để sản xuất xà phịng thơm ngun liệu dầu mỡ phải tẩy màu, khử mùi để nguyên liệu tinh khiết Hàm lượng axit béo xà phòng thơm phải đạt từ 80-85% Tính chất tẩy rửa xà phịng: Giữa vải chất bẩn có lực liên kết Tác dụng tẩy rửa xà phịng làm yếu lực liên kết này, phân cắt vết bẩn không bám vào quần áo tan vào nước Xà phòng chất hoạt động bề mặt Nó có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt chất bẩn vải quần áo, đồng thời xà phòng làm cho khả thấm ướt vải quần áo nhanh Phân tử xà phòng cấu tạo gồm phần: + Phần gốc -R phần kỵ nước (ưa dầu) tan tốt dầu mỡ không tan nước + Phần -COONa phần kỵ dầu (ưa nước) Khi giặt quần áo nước xà phịng phần kỵ nước -R hướng vào phần dầu mỡ, phần ưa nước hướng lên bề mặt phần dầu mỡ – tức phía trước làm sức căng bề mặt hạt bẩn giảm điện tích chúng dấu Khi sức căng bề mặt giảm hạt bị chia nhỏ ra, lực liên kết hạt bẩn vải quần áo yếu làm tăng khả thấm ướt hạt bẩn tan vào nước 8.11.2 Chất tẩy rửa tổng hợp Chất tẩy rửa tổng hợp chất có tác dụng tẩy rửa xà phịng 110 khơng phải muối axit béo Chất tẩy rửa tổng hợp gồm nhóm chính: Chất tẩy rửa anion: gồm loại - Nhóm ankyl sunfat: R-O-SO3Na Trong số nguyên tử cacbon ankyl khoảng 18 Nguyên liệu từ việc chế hóa dầu mỏ hay khí thiên nhiên thành ancol sau sunforic hóa kiềm hố - Nhóm ankyl sunforat: RSO 3Na Loại tổng hợp từ dầu mỏ hay khí thiên nhiên - Nhóm ankyl benzensunforat R-C6H -SO3Na, số nguyên tử C ankyl khoảng 16 Chất tẩy rửa cation Chất tẩy rửa loại thường có nhóm amoni bậc liên kết với mạch C dài có số nguyên tử cacbon từ 12-18 Thí dụ: Chất tẩy rửa khơng có cấu tạo ion Chất tẩy rửa không phân cực, gồm có nguyên tử oxi dạng ete nhóm -OH mạnh Chất gọi xà phòng bột hay bột giặt tổng hợp Thí dụ: RO(CH2CH2O) nCH2OH với R = C18H 37, n = 10 ArO(CH2CH2O) mCH2CH2OH Ar = C6H5 , m = 20 R-COO(CH2 -CH2 -O) x-CH -CH2 -OH este axit béo với x = 30 Nhược điểm chất tẩy rửa tổng hợp sản xuất sử dụng gây nhiễm mơi trường, chất tẩy rửa có mạch nhánh thường làm chết số vi sinh vật khó bị phân hủy mơi trường 8.12 Hợp chất dị vòng - alkaloid 8.12.1: Khái niệm hợp chất dị vòng a) Khái niệm dị tố: Nguyên tử ngun tố khơng phải cacbon có khung phân tử chất hữu gọi dị tố Phổ biến quan trọng dị tố N, O, S b) Khái niệm hợp chất dị vòng: Hợp chất dị vòng hợp chất hữu mạch vịng, ngồi cacbon cịn chứa hay nhiều dị tố Thí dụ: c) Phân loại: Trong hợp chất dị vịng chia thành hai loại dị vịng thơm dị vịng khơng thơm Thí dụ: Dị vịng khơng thơm (no, chưa no) Orixan: Đơn vòng, dị vòng no, ba cạnh chứa dị tố oxi 111 Thietan: Đơn vòng, dị vòng no bốn cạnh chứa dị tố lưu huỳnh Furan: Đơn vòng, dị vòng thơm, năm cạnh, chứa dị tố oxi Pyridin: Đơn vòng, dị vòng thơm, cạnh,chứa dị tố nitơ Quinolin: Đa vòng, dị vòng thơm ngưng tụ dị vòng chứa dị tố nitơ vòng benzen 8.12.2 Alkaloid a) Khái niệm alkaloid Alkaloid nhóm hợp chất thiên nhiên mà hầu hết dị vịng chứa N, có tính bazơ, chủ yếu có số cối định Tên gọi alkaloid có nghĩa “giống như” (oid), chất kiềm (alkali) Chú ý: Trong cây, alkaloid luôn dạng muối với axit hữu họ thường có dãy alkaloid nhóm, có alkaloid (hàm lượng lớn) alkaloid phụ (hàm lượng nhỏ) Hàm lượng alkaloid thay đổi mùa năm b) Một số alkaloid tiêu biểu Alkaloid loại piperidin: coniin piperin Coniin: có nấm Conium maculatum L, độc, gây tê liệt thần kinh hô hấp Công thức cấu tạo: Piperin alkaloid chính, có vị cay mạnh hạt hồ tiêu Cơng thức cấu tạo: Alkaloid loại piridin- Nicotin Nicotin alkaloid thuốc lá, coi alkaloid loại piridin Công thức phân tử C10H 14N2 112 Cấu tạo nicotin sau: Nicotin chất lỏng sánh mùi hắc, vị nồng cay, khơng màu, khơng khí chuyển sang màu nâu Nicotin alkaloid bay mạnh tan nước dung môi hữu Với lượng ít, nicotin kích thích thần kinh làm tăng huyết áp Người lớn chết thể hấp thụ 15-20g nicotin trẻ cần vài gam nicotin chết, làm tăng bệnh tim mạch ung thư Nicotin chất độc mạnh côn trùng Nicotin bị hấp phụ mạnh than hoạt tính đầu lọc loại Alkaloid loại Tropan * Atropin: có loại cà độc dược Atropa belladonna Datura Stramonium, chất kết tinh hình lăng trụ, nóng chảy 115°C Là chất độc Có tính chất làm dãn mắt (dãn đồng tử) nên dùng làm thuốc dãn đồng tử để soi khám mắt Mặt khác, cà độc dược sử dụng làm thuốc để điều trị bệnh đường ruột, chữa phong thấp, hen suyễn Công thức atropin: * Cocain: alkaloid coca mọc Nam Mỹ đảo Java (Indonesia), chất kết tinh, nóng chảy 98°C, có tác dụng kích thích hệ thần kinh trung ương giảm đau cục nên thường dùng làm thuốc giảm đau với lượng thấp độc Cơng thức cấu tạo: Alkaloid loại isoquinolin: có nhiều nhóm, có nhóm: papaverin, Beberin (chữa bệnh tiêu chảy) Morphin  Loại Papaverin: tách từ nhựa vỏ Papaverin Souniferum (cây thuốc phiện) – Là chất rắn, nóng chảy 147°C, có tác dụng dãn vành nên dùng để chữa bệnh co thắt đại tràng, mạch máu 113 Công thức cấu tạo Morphin: alkaloid tìm thấy sớm (năm 1806) chất kết tinh hình lăng trụ, vị đắng, có tác dụng gây ngủ, quên đau, gây nghiện làm người cảm giác lâm vào trạng thái hỗn loạn, nhân tính Cơng thức cấu tạo Từ morphin điều chế heroin, loại gây nghiện mạnh gấp lần morphin Cây ngón: tên gọi khác đoạn trường thảo, thuộc họ mã tiền Phân bố : Mọc hoang vùng núi phía bắc nước ta Là loại dây leo, bóng, dài từ tới 12 m, hoa màu vàng Thành phần hóa học : Hoạt chất hóa học chủ yếu loại alkaloid có tên gelsemin (C19H24O3N2) vài loại khác, đắng Tính độc : độc nước ta, người ta nói ăn ngón chết Chất độc tác dụng vào men hô hấp, gây rối loạn tế bào, suy hô hấp, chết Cây trúc đào : tên gọi khác đào lê, giáp trúc đào Tên khoa học : Nerium oleander, thuộc họ trúc đào (apocynaceae) Mô tả : Cây nhỡ cao từ 4-5 m, hoa mầu hồng hay trắng Phân bố : Trồng làm cảnh nhiều nơi nước ta Thành phần hóa học: Hoạt chất chủ yếu loại glucozit, tập trung Tính độc : gây buồn nơn, chống váng, suy tim Có số trường hợp uống nước có lẫn trúc đào có biểu triệu chứng 114 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG Hãy gọi tên chất sau theo danh pháp IUPAC: a) CH3CH2COCH(CH3)2 b) C6 H5CH2CH2 CHO c) CH3COCH2 CH2CH2COCH2CH3 d) OHCCH2CH2 CH2CHO e) CH3CH=CHCH2 CH2CHO f) CH3CH2 CH(CH3)CH(C2H5)COCH3 Viết công thức cấu tạo chất có tên sau: a) 3-Metylbutanal b) 4-Clopentan-2-on c) Phenylaxetanđehit d) 3-Metylbut-3-enal e) 3-Phenylprop-2-enal f) 2-(1-Cloroetyl)-5-metylheptanal Hãy gọi tên thông thường tên IUPAC cho axit cacboxylic mạch hở, khơng phân nhánh có số cacbon là: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10,12,16,18 Hãy viết công thức cấu tạo cho axit cacboxylic có tên gọi sau đây: a) Axit trimetylaxetic b) Axit ađipic c) Axit p-hiđroxibenzoic d) Axit phenylaxetic Viết công thức cấu tạo, gọi tên theo danh pháp thông thường danh pháp IUPAC cho đồng phân axit có cơng thức phân tử sau: a) C4H8O2 b) C4 H6O2 c) C 5H10O2 d) C8 H8O2 (có vịng benzen) Hãy so sánh, xếp giải thích tính axit dãy sau: a) Axit butanoic, axit 2-brombutanoic, axit 3-brombutanoic, axit 4brombutanoic b) Axit axetic, (HOOCCH2 COOH) axit sucxinic (HOOCCH2CH2 COOH), axit maloic c) Axit maloic, axit oxalic axit sucxinic d) Etan, axetilen, etanol, axit sufuric axit axetic Lấy 14,8 gam hỗn hợp hai este đồng phân bay thu thể tích thể tích 6,4 gam phân tử khí oxi điều kiện Khi đốt 115 cháy hồn tồn hỗn hợp hai este thu khí CO2 H2O theo tỷ lệ thể tích 1:1 Hãy xác định cấu tạo gọi tên hai este 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đặng Như Tại, Ngơ Thị Thuận, 2014, Giáo trình Hóa học hữu tập 1, Nhà xuất Giáo dục Việt Nam Đặng Như Tại, Ngô Thị Thuận, 2015, Giáo trình Hóa học hữu tập 2, Nhà xuất Giáo dục Việt Nam Trần Hữu Đĩnh, Đặng Đình Bạch, Lê Thị Anh Đào, Phạm Hữu Điển, Phạm Văn Hoan, 2015, Bài tập hóa học hữu cơ, Nhà xuất Giáo dục Việt Nam Phan Tống Sơn, Trần Quốc Sơn, Đặng Như Tại, Giáo trình Cơ sở Hóa học Hữu cơ, tập 1, Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp Trần Quốc Sơn, Đặng Văn Liếu, Giáo trình Cơ sở Hóa học Hữu cơ, tập 2, Nhà xuất Đại học Sư phạm Hà Nội 117 ... Chương 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ 1.1 Hóa học hữu 1.2 Hợp chất hữu 1.2.1 Đặc điểm chất hữu phản ứng hữu 1.2.2 Phân loại hợp chất hữu ... hồn thiện lần xuất sau Hà Nội, tháng năm 2022 Các tác giả Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ 1.1 Hóa học hữu Cacbon nguyên tố hóa học đặc biệt: nguyên tử cacbon kết hợp với với nguyên tử nguyên... dẫn xuất chúng, nên coi hóa học hữu ngành hóa học nghiên cứu hiđrocacbon dẫn xuất hiđrocacbon 1.2 Hợp chất hữu 1.2.1 Đặc điểm chất hữu phản ứng hữu Chúng ta cần xét riêng hóa học cacbon chúng có