TỔNG hợp LÝ THUYẾT HÓA hữu cơ 12

TỔNG hợp LÝ THUYẾT HÓA hữu cơ 12

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 phần: Gốc hyđrocacbon + nhóm chức

-Công thức tổng quát: CxHy-kAk (Điều kiện k ≤ y)

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.

Rượu đơn chức

Rượu bậc I, đơn chức

Rượu đơn chức, no, bậc I

R(OH)x hay CnH2n+2-x(OH)x

(R –) là gốc hidrocacbon no hay không no

+ Bảng các dãy đồng đẳng thường gặp ứng với công thức tổng quát.

CnH2nO2 +Axit hữu cơ no, đơn chức

+Este no, đơn chức

n≥1

n ≥ 2

CnH2n+2O +Rượu no, đơn chức (ankanol)

+Ete no, đơn chức

n ≥ 1

n ≥ 2

1

CHƯƠNG I ANCOL - PHENOL - AMIN

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 đồng 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

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 tử 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 nước

- Tan tốt trong nước

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.

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 tử C cạnh nhau, chẳng hạn như etylen glicol.

3.Tách nước tạo ete:

a Tách nước tạo ete:

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 kết π :

CH3OH không có phản ứng tách nước tạo anken Hướng của phản ứng tách nước tuân theo quy tắc 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 tạo 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

+Rượu bậc (II) bị oxi hóa cho xeton : '

| OH

R –CO –R’ R –CHOH –R’ ( Rượu bậc II)

4 Thủy phân dẫn xuất halogen trong môi trường kiềm:

R –Cl +NaOH R –OH +NaCl

C2H5Cl + NaOH C2H5 –OH +NaCl

o

to

to

3

5 Thủy phân este ( xà phòng hóa):

R –COO –R’ + NaOH R –COONa + R’OH

6 Metanol ( CH 3 OH )có thể sản xuất từ 2 cách sau:

+CH4 +H2O CO + 3H2

+ 2CH4 +O2 2CH3 –OH

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

II Tính chất hóa học

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

to

to,x t

to,xt,p

to,xt,p

1 Định nghĩa - Công thức cấu tạo

a Định nghĩa : Amin là sản phẩm thế một hay nhiều nguyên tử H của phân tử NH3 bằng một hay nhiều gốc hiđrocacbon Ví dụ: CH3 - NH2; C2H5 - NH - CH3

- Công thức tổng quát của amin đơn chức no: Cn Hn+3N (n ≥ 1)

b Phản ứng với nước brôm

Phản ứng này dùng nhận biết anilin

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

CH3OH +CuO HCHO +Cu +H2O

Fomandehit còn được điều chế bằng cách oxi hóa metanol nhờ oxi không khí ở 600-7000C với xúc tác là Cu hoặc Ag.2CH3 –OH + O2 2HCHO + 2H2O

2 Oxy hoá ankan ở điều kiện thích hợp.

Cl

CH − CH + NaOH CH3CHO +2NaCl +H2O

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

to,

1)O2

2)H2SO4, 20%

PdCl2, CuCl2HgSO4,

to

7

3. Phản ứng với Cu (OH) 2 đun nóng

H - CHO + 2Cu(OH)2→ H - COOH + Cu2O↓ + 2H2O

4 Phản ứng với Phênol

IV Điều chế : Oxi hóa ancol CH3OH

3 DÃY ĐỒNG ĐẲNG CỦA ANĐEHIT FOMIC

a Tên thông thường : Anđêhit + tên axit hữu cơ tương ứng

CH3 - CHO anđêhit axêtic

b Tên quốc tế = Tên ankan tương ứng + al

CH3 - CH2 - CHO propanal

III Tính chất hóa học : Tương tự như anđêhit fomic

CnH2n+1CHO + H2 3

Ni NH

HgSO C

→ CH3 - CHO

IV Đồng phân khác chức

Anđêhit có 3 đồng phân trở lên sẽ có đồng phân xeton

C2H5 - CHO có đồng phân xeton

(CH3COO)2Ca CH3 –CO –CH3 +CaCO3

↓

2CH3COONa CH3 –CO –CH3 +Na2CO3

5 Axit (axit cacboxylic)

to,

to,

9

- 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

\ / Ca

OOC COO − + H O

- Trong các axit no đơn chức, axit fomic (HCOOH) mạnh hơn cả Các nhóm ankyl đẩy electron về phía nhóm cacboxyl nên làm giảm lực axit Các nguyên tử có độ âm điện lớn ở gốc R hút electron của 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:

- Tên thông thường liên quan đến nguồn gốc tìm ra chúng

- Tên quốc tế: axit + tên ankan tương ứng + oic

CH3 + CH2 - COOH axit propanoic

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 số nguyên tử C do giữa hai phân tử axit tạo được 2 liên hết hiđro

III Tính chất hóa học

* Sự điện li: CnH2n+1COOH CnH2n+1COO- + H+

1 Với bazơ

CnH2n+1COOH - NaOH → CnH2n+1COONa + H2O

2 Với oxit bazơ

CnH2n+1COOH + Na2O → CnH2n+1COONa + H2O

P

3 Với kim loại

2 Riêng CH 3 COOH còn thêm các phương pháp điều chế khác như sau:

a Lên men giấm

C2H5OH + O2 Mengiaá m→CH3COOH + H2O

b Tổng hợp từ C 2 H 2

C2H2 + H2O 4

0 80

HgSO C

CH2 = CH - COOH (axit acrylic)

CH2 = C - COOH (axit metacrylic)

CH3 - (CH2)7 - CH = CH - (CH2)7 - COOH

(axit oleic)Công thức chung

C2H2n-1COOH (n ≥ 2)

II Tính chất hóa học

1 Tính axit

Tương tự axit no đơn chức

- Trong dung dịch, điện li cho H+ và anion gốc axit

- Tác dụng với kim loại mạch → H2↑

- Tác dụng với các oxit bazơ và bazơ → Muối

→CH3 - CH2 - COOH

3 Phản ứng trùng hợp

11 Cl

CH3

+HCOOH còn cho phản ứng tráng gương:

HCOOH + 2AgNO3+4NH3+H2O  (NH4)2CO3+2NH4NO3+2Ag

+Axit chưa no còn cho phản ứng cộng, trùng hợp.

CH2=CH –COOH +H2O  HO –CH2 –CH2 –COOH

| COOH

+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:

Cl

CH − − C Cl + NaOH CH3COOH +3NaCl + H2O

3 Lên men giấm:

to, xt

COOH

OHC –CHO + O2 HOOC –COOH

5 Từ metanol

6 Từ muối natri của axit cacboxylic:

R –COONa +H2SO4(đ)  R –COOH +NaHSO4

Axit fomic ancol mêtylic este metyl fomiat

II Công thức cấu tạo và danh pháp

Với este tạo từ axit đơn chức no phản ứng với ancol đơn chức no, ta có công thức CnH2n+1COOCmH2n+1 hay CkH2kO2

Este + NaOH →t0 Muối natri + ancol

CH3 - COO - C2H5 + NaOH →t0 CH3COONa + C2H5OH

- 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

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

CH3COOH + CH = CH →xt CH2 = CH = OOCCH3

* Phenol + anhiđritaxit → Estephenyl

C6H5OH + O(CH3CO)2→ C6H5 - OOC - CH3 + CH3COOH

CHƯƠNG III GLIXERIN - LIPIT

1 KHÁI NIỆM VỀ HỢP CHẤT HỮU CƠ

CÓ NHIỀU NHÓM CHỨC

1 Định nghĩa

Những hợp chất hữu cơ trong phân tử có từ hai nhóm chức trở lên là những hợp chất hữu cơ có nhiều nhóm chức

* Hợp chất đa chức

COCH2 - CHOH - CH2OH glixerin

HOOC - (CH2)4 - COOH axit ađipic

* Hợp chất tạp chức

H2N- CH2 - COOH axit aminoaxetic

HOCH2 - (CHOH)4 - CH = O glucozơ

2 GLIXERIN

I Công thức cấu tạo và lí tính

Glixerin là ancol đa chức C3H8O3

Công thức cấu tạo

II Tính chất hóa học

1 Phản ứng với Natri

2 Phản ứng với axit (phản ứng este hóa)

1 Cấu tạo là hỗn hợp các este của glixerin với các axit béo nên có công thức cấu tạo như sau:

Các gốc axit béo R có thể trùng nhau, thường gặp là C17H35; C15H31; C17H33; C17H31

2 Tính chất lí học

Chất béo động vật (mỡ) thường ở trạng thái rắn do chứa gốc các axit béo chưa no

Chất béo thực vật (dầu) thường ở trạng thái lỏng do chứa các gốc axit béo chưa no

3 Tính chất hóa học

a Phản ứng thủy phân và phản ứng xà phòng hóa

b Phản ứng cộng hiđro (hiđro hóa chất béo lỏng)

15

4 KHÁI NIỆM VỀ XÀ PHỊNG VÀ CHẤT TẨY RỬA TỔNG HỢP

Thường gặp trong đời sống dưới tên gọi bột giặt, kem giặt tổng hợp

Thành phần chính của bột giặt, kem giặt tổng hợp là DBSA (dodexyl bezen sufonic axit) cĩ cơng thức

C12H25 - C6H4 - SO3H

Ưu điểm của tính tẩy rửa tổng hợp là sử dụng tốt ngay cả với nước cứng

CHƯƠNG IV GLUXIT

1 GLUCOZƠ

1 Cấu trúc - Lí tính

a Glycozơ là hợp chất tạp chức, cĩ cấu tạo của ancol đa chức và anđêhit đơn chức.

HOCH2 - CHOH - CHOH - CHOH - CHOH - CH = O

Hoặc HOCH2 - (CHOH)4 - CH = O

b Glucozơ là chất rắn, khơng màu, tan nhiều trong nước và cĩ vị ngọt, nĩng chảy ở 1460C

→dung dịch xanh lam

- Tạo ra este chứa 5 gốc axit trong phân tử

 →CH2OH - (CHOH)4 - COOH + 2Ag

- Phản ứng với Cu(OH) 2 đung nĩng

CH2OH - (CHOH)4 - CHO + 2Cu(OH)2

c Phản ứng lên men ancol

C6H12O6 men rượu→ 2C2H5OH + 2CO2

3 Điều chế

Saccarozơ có đồng phân là mantozơ (đường mạch nha)

Mantozơ có cấu tạo sau:

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 bột

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

17

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.

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% xenlulozơ

→[C6H7O2(ONO2)3]n + 3n H2O

CHƯƠNG V AMINOAXIT VÀ PROTIT

1 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

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

1 Định nghĩa

Protit là những chuỗi polipeptit dài mà các mắt xích là các gốc α - aminoaxit

2 Cấu tạo của protit

Thành phần nguyên tố: gồm C, H, O, N Ngoài ra có protit còn chứa S, P, I v.v

* Cấu tạo

Prôtit thuû y phaâ n→hỗn hợp trên 20 aminoaxit khác nhau

Vì vậy có thể coi phân tử protit gồm các mạch dài polipeptit hợp thành

- Các polime không bay hơi, do khối lượng phân tử lớn và lực liên kết giữa các phân tử lớn

- Nhiệt nóng chảy không xác định

- Khó hòa tan

b Tính chất hóa học

- Nhiều polime bền với axit, bazơ, chất oxi hóa

- Một số kém bền vững với axit, bazơ

Ví dụ: len, tơ tằm, tơ nilon

Chất dẻo là những vật dụng có khả năng bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp suất và vẫn giữ được sự biến dạng đó khi thôi tác dụng.

2 Thành phần chất dẻo : Chất dẻo là hỗn hợp của nhiều chất : Polime (thiên nhiên hoặc tổng hợp), chất hóa dẻo chất

Gồm tơ nhận tạo và tư tổng hợp

1 Tơ nhân tạo

Là loại tơ được sản xuất từ polime thiên nhiên nhưng được chế biến thêm bằng con đường hóa học

Tơ visco, tơ axetat thuộc nhóm tơ nhân tạo

2 Tơ tổng hợp

Là loại tơ được sản xuất từ những polime tổng hợp

Tơ polieste, tơ nilon thuộc nhóm tơ tổng hợp

*Cách viết đồng phân ứng với công thức phân tử:

-Bước 1: Xác định độ bất bão hòa (Δ) và nhóm chức có thể có

Độ bất bão hòa (Δ): cho biết số liên kết π (nối đôi, nối ba) hoặc dạng mạch vòng, hoặc cả hai mà HCHC có thể có.

Cách tính giá trị (Δ): Với HCHC dạng CxHyOzNtXu (X là halogen) ta có:

3

1 Anken xicloanken Andehit, xeton, rượu, ete chưa no

Axit Este, Andehit+Rượu, andehit+este

Amin không no

xicloanken

Andehit, xeton có chứa ( C=C)

Axit, este chưa no, andehit 2 chức

4 Benzen dẫn xuất của

5 Benzen có 1 liên kết (C=C) ngoài vòng.

* Một số gốc hidrocacbon và gọi tên cần chú ý:

No

CH3 |

CH3

Iso-propyl (iso: nhóm –CH3 gắn vào vị trí C thứ 2 từ ngoài mạch đếm vào)

CH3CH2 |