Tiểu luận Hóa Hữu Cơ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC  MÔN: HÓA HỮU CƠ TIỂU LUẬN: GVHD: PHẠM VĂN TẤT SVTH: TRẦN HỮU NGỌC MINH MSSV: 12012651 LỚP: DHHD8A TP HCM, ngày 1 tháng 11 năm 2013 2 Tiểu luận: ỨNG DỤNG CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ GVHD: PHẠM VĂN TẤT 2 LỜI CẢM ƠN  Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin chân thành cảm ơn thấy đã tận tậm giảng dạy và truyền đạt vốn kiến thức quí báu cho em suốt thời gian học tập vừa qua. Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của thầy em nghĩ bài tiểu luận này của em khó hoàn thiện được. Một lần nữa em xin cảm ơn thầy. Vì kiến thức của em vẫn còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ, do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quí báu của thấy để kiến thức của em và các bạn học cùng lớp được hoàn thiện hơn. Sau cùng, em xin kính chúc thầy thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đep của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ sau. Trân trọng 3 Tiểu luận: ỨNG DỤNG CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ GVHD: PHẠM VĂN TẤT 3 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN  TP. HCM, ngày tháng năm 2013 Kí tên 4 Tiểu luận: ỨNG DỤNG CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ GVHD: PHẠM VĂN TẤT 4 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 6 KHÁI QUÁT VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ 6 1. Đặt vấn đề : 6 2. Đối tượng nghiên cứu 8 3. Mục tiêu nghiên cứu 8 NỘI DUNG 9 ALKANE 9 A. Giới thiệu chung 9 B. Ứng dụng 9 1. Methane 9 2. Ethane 11 3. Các ankane khác 11 ALKENE 13 A. Giới thiệu chung 13 B. Ứng dụng 144 1. Sản xuất chất dẻo: 14 2. Điều chế các rượu đơn chức no mạch hở, nhị chức no mạch hở: 15 3. Điều chế các Alkane: 16 4. Điều chế các dung môi khác: 16 ANKADIEN 18 A. Giới thiệu chung 18 B. Ứng dụng 18 1. Isopren 18 2. Butadiene 22 ALKYNE 23 A. Giới thiệu chung 23 5 Tiểu luận: ỨNG DỤNG CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ GVHD: PHẠM VĂN TẤT 5 B. Ứng dụng về acetylene 23 HYDROCACBON THƠM 25 A. Giới thiệu chung 25 B. Ứng dụng 25 1. Benzen 25 2. Toluen 25 HỢP CHẤT ALCOHOL 29 A. Giới thiệu chung 29 B. Ứng dụng 29 1. Ethanol 30 2. Methanol, propanol 31 PHENOL 333 A. Giới thiệu chung 333 B. Ứng dụng 344 AXIT CACBOXYLIC 367 A. Giới thiệu chung 367 B. Ứng dụng 378 1. Axit axetic 378 2. Các axit khác 412 -Axit lauric, Axit panmitic, Axit stearic và Axit oleic 422 -Axit benzoic 423 -Axit oxalic HOOC-COOH và axit manlonic HOOC-CH 2 -COOH 423 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 6 Tiểu luận: ỨNG DỤNG CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ GVHD: PHẠM VĂN TẤT 6 LỜI MỞ ĐẦU KHÁI QUÁT VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ 1. Đặt vấn đề : Mặc dù ra đời muộn hơn các chuyên ngành hóa học khác nhưng sau hơn hai thế kỷ ra đời hóa học hữu cơ đã có những bước phát triển nhanh chóng và đóng góp to lớn vào tất cả các lĩnh vực của đời sống sản xuất. Hóa hữu cơ là ngành khoa học về các hợp chất của cacbon với các nguyên tố khác trừ cacbon oxit, cacbon đioxit và cacbonat vô cơ (hợp chất hữu cơ), và quy luật chuyển hoá chúng. Quá trình nghiên cứu cấu trúc hóa học của một hợp chất hữu cơ có thể ứng dụng nhiều thành tựu trong các lĩnh vực khác phải kể đến như phương pháp quang phổ, phương pháp vật lý và hóa học để định danh và xác định thành phần hóa học cũng như cấu tạo của hợp chất. Hóa hữu cơ nghiên cứu các đặc tính lý hóa của hợp chất, đánh giá mức độ phản ứng cũng như xác định tính chất của chúng ở trạng thái tinh khiết, trong dung dịch, hỗn hợp và các dạng khác. Các nghiên cứu về phản ứng hữu cơ có thể kể đến bao gồm việc chuẩn bị cho các phản ứng tổng hợp hữu cơ, nghiên cứu mức độ hoạt động của phản ứng, cũng như nghiên cứu các mô hình lý thuyết trên máy tính (in silico). Chỉ vào thế kỉ 19, hóa học hữu cơ (HHHC) mới trở thành ngành hoá học độc lập. Thuật ngữ HHHC do J. Berzelius đưa ra (1827). Thuyết cấu tạo hoá học (1861) của A. M. Butlerov đã có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển HHHC. Đến nay, đã biết được trên 10 triệu hợp chất hữu cơ thuộc ba loại: hợp chất không vòng, hợp chất đồng vòng và hợp chất dị vòng. Những ngành công nghiệp hữu cơ chủ yếu: phẩm nhuộm, polime, nhiên liệu, cao su, chất dẻo, tơ sợi, thuốc nổ, chất độc hoá học, vv. Nhờ những thành tựu của HHHC mà người ta đã biết sử dụng ngày càng hợp lí hơn dầu mỏ, than đá, khí thiên nhiên và các nguyên liệu khác. Bằng những phương pháp nghiên cứu HHHC đã xác định được cấu trúc của protit, axit nucleic 7 Tiểu luận: ỨNG DỤNG CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ GVHD: PHẠM VĂN TẤT 7 và những hợp chất thiên nhiên phức tạp khác; đã tổng hợp được vitamin, một số hocmon, enzim. Sự phát triển mạnh mẽ các lĩnh vực của HHHC đã tạo điều kiện cho nhiều chuyên ngành lớn được hình thành, vd. hoá học các hợp chất cao phân tử, hoá học các hợp chất cơ kim, hoá học các hợp chất thiên nhiên, hóa dược Hợp chất hữu cơ là những vật chất cơ bản hình thành nên mọi sự sống trên trái đất. Chúng có cấu trúc vô cùng đa dạng, cũng như vai trò hết sức to lớn. Chúng có thể giữ vai trò là thành phần cơ bản không thể thiếu cũng như cấu thành cấu trúc quan trọng của nhiều sản phẩm thường thấy như nhựa plastic,thuốc, công nghiệp hóa dầu, thực phẩm, các dạng vật liệu nổ, và công nghiệp sơn. Tổng hợp hữu cơ là một bộ phận quan trọng của hóa học hữu cơ, bản thân nó có lịch sử phát triển khá lâu dài. Đây là một lĩnh vực rộng lớn và hấp dẫn, lôi cuốn được khá nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm và nghiên cứu. Cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật cũn như các lĩnh vực khác của hóa học, ngày càng có nhiều hơn các phương pháp mới để tổng hợp các hợp chất hữu cơ. Tổng hợp hữu cơ có thể xem là một nhiệm vụ quan trọng của hóa học hữu cơ, nó không những tạo ra những hợp chất quan trọng cho đời sống và sản xuất, mà còn trang bị cho người học những kiến thức lý thuyết cơ bản về phản ứng hữu cơ. Muốn tổng hợp thành công một hợp chất hữu cơ, cần nắm vững tính chất hóa học của các hợp chất khác nhau, sự chuyển hóa giữa các nhóm chức đồng thời vận dụng linh hoạt vào từng trường hợp cụ thể để có thể đạt hiệu suất cao nhất. Hợp chất cơ nguyên tố là những tác nhân có tính chất hóa học đa dạng và khả năng phản ứng cao. Xuất phát từ các hợp chất cơ nguyên tố, người ta có thể tổng hợp và điều chế được nhiều hợp chất khác nhau. Có thể nói đây là con đường tổng hợp hữu cơ cho hiệu suất tối ưu nhất. Với những lý do đó tôi đã chọn đề tài: “Ứng dụng hợp chất cơ nguyên tố trong tổng hợp hữu cơ”. Tuy nhiên trong giới hạn của một niên luận đề tài này chỉ trình bày ứng dụng cơ bản trong tổng hợp của một số hợp chất hữa cơ. Hợp chất hữu cơ là hợp chất cơ bản hình thành nên sự sống của các sinh vật trên trái đất. chúng có cấu trúc đa dạng và giữ vai trò hết sức to lớn. Ngoài ra chúng còn giữ vai trò quan trọng và không thể thiếu cũng như cấu trúc quan trọng của nhiều sản phẩm. 8 Tiểu luận: ỨNG DỤNG CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ GVHD: PHẠM VĂN TẤT 8 2. Đối tượng nghiên cứu - Ứng dụng của một số hợp chất hữu cơ. 3. Mục tiêu nghiên cứu Tìm hiểu một số hợp chất hữu cơ và ứng dụng của nó trong đời sống. 9 Tiểu luận: ỨNG DỤNG CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ GVHD: PHẠM VĂN TẤT 9 NỘI DUNG ALKANE A. Giới thiệu chung Alkane, hay còn được gọi là parafin, là tên gọi chung của các hợp chất hydrocacbon no mạch hở, có công thức phân tử chung là C n H 2n+2 (n ≥ 2). Alkane hòa tan tốt trong các dung môi không phân cực như benzen, ether, hexane… và không tan trong nước hay các dung môi phân cực khác. Các alkane đều nhẹ hơn nước, có tỷ trọng tăng khi trọng lượng phân tử tăng lên. Bốn alkane đầu tiên tồn tại ở trạng thái khí trong điều kiện thông thường. Các alkane từ n-pentane (C5) đến n-heptadecane (C17) bình thường tồn tại ở thể lỏng. Từn-octadecane (C18) trở đi là các chất rắn. Nói chung trọng lượng phân tử của alkane càng lớn thì nhiệt độ sôi cũng như nhiệt độ nóng chảy sẽ càng tăng. B. Ứng dụng 1. Methane Methane với công thức hóa học là CH 4 , là một hydrocacbon nằm trong dãy đồng đẳng ankan. Methane là hydrocacbon đơn giản nhất. Ở điều kiện tiêu chuẩn, methane là chất khí không màu, không vị. Nó hóa lỏng ở −162 °C, hóa rắn ở −183 °C, và rất dễ cháy. Methane là thành phần chính của khí tự nhiên, khí dầu mỏ, khí bùn ao, đầm lầy. Nó được tạo ra trong quá trình chế biến dầu mỏ, chưng cất khí than đá. Khí methane sinh học là nguồn cung cấp năng lượng sạch. Khi đốt, chúng không làm tăng lượng CO 2 trong bầu khí quyển và thải ra môi trường ít các chất ô nhiễm như NO 2 , SO 2 . Những phát hiện mới về khí methane sinh học được xem như là một triển vọng cho nguồn năng lượng trong tương lai. Nó có thể rẻ hơn so với khí ga đang dùng. 10 Tiểu luận: ỨNG DỤNG CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ GVHD: PHẠM VĂN TẤT 1 Việc sử dụng rộng rãi khí methane than để sản xuất điện năng và nhiệt năng sẽ góp phần phát triển trên thị trường thế giới một loại động cơ mới - động cơ Stirling. Kinh nghiệm sử dụng động cơ Stirling chạy bằng khí methane cho phép cắt giảm lượng khí thải các oxit nitơ. Động cơ Stirling-máy phát điện rất hiệu quả trong điều kiện chuyển đổi năng lượng hóa học của nhiên liệu thành điện năng hữu ích, bao gồm kể cả nhiên liệu nhiệt lượng rất thấp. Các loại động cơ Stirling hiện đại có thể đạt hiệu suất điện trên 40%, và chu kỳ hỗn hợp phát điện với thu hồi nhiệt năng của khí thải, hiệu suất tổng cộng hơn 90%. Nhờ khả năng sinh nhiệt cao cho nên khí mỏ có thể dùng cho sưởi ấm các khu nhà ở, sản xuất điện năng cũng như làm nhiên nhiệu cho ô tô. Sử dụng khí methane than hoá lỏng sẽ giảm thể tích khí trong điều kiện bình thường, gần 600 lần, điều đó so với sự nén khí, sẽ làm giảm nhiều khối lượng và dung tích hệ thống chứa khí methane than trên ôtô. [...]... hợp, dược phẩm, thuốc nhuộm, thuốc nổ và các loại hoá chất thông dụng khác 35 Tiểu luận: ỨNG DỤNG CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ GVHD: PHẠM VĂN TẤT 3 Phenol là nguyên liệu cơ bản trong sản xuất Bisphenol A, alkyl phenol như nonyl, octyl… Phenol được dùng trong sản xuất hóa chất cao su, phụ gia dầu bôi trơn, chất chống oxi hóa, chất hóa dẻo phosphate, chất tanning tổng hợp, thuốc trừ sâu, diệt cỏ… Phenol được... ether, chloroform… 13 Tiểu luận: ỨNG DỤNG CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ GVHD: PHẠM VĂN TẤT 1 Các alkene từ C2 ÷ C4 là những chất khí, C5 ÷ C17 là những chất lỏng, C18 trở lên là những chất rắn A Ứng dụng 1 Sản xuất chất dẻo: Có thể nói, cho đến nay chưa có hợp chất hữu cơ nào ảnh hưởng lớn và được ứng dụng rộng rãi trong đời sống con người bằng các polimer tổng hợp Chính tính chất hóa lý của các polimer... không gian ba chiều, nhờ sự lưu hóa mà cao su giữ được tính đàn hồi trong khoảng nhiệt độ rộng hơn, ít bị mài mòn dưới sự tác dụng của ma sát hơn, ít bị hòa tan trong dung môi hữu cơ hơn 18 Tiểu luận: ỨNG DỤNG CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ GVHD: PHẠM VĂN TẤT 1 Hiện nay cao su Isopren tổng hợp đang được sử dụng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực từ đời sống cho tới các ngành công nghiệp, trong các ứng dụng đòi... nên cao su neoprene Polymer hóa acetylene sẽ thu được một polymer có chứa liên kết đôi C=C liên hợp trong phân tử là polyacetylene Các liên kết đôi C=C liên hợp dọc theo sườn cacbon làm cho polyacetylene có một tính chất đặc biệt, khác với các polymer khác, đó là một polymer có tính 23 Tiểu luận: ỨNG DỤNG CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ GVHD: PHẠM VĂN TẤT 2 dẫn điện Phản ứng polymer hóa acetylene được thực hiện... gian để sản xuất ra nhiều hóa chất quan trọng như acetic acid, ethyl acetate Nhờ vào tính acid của acetylene và các dẫn xuất đầu mạch của nó, có thể chuyển hóa thành các muối acetylide của kim loại kiềm Phản ứng của các muối acetylide này với các dẫn xuất alkyl halide được sử dụng để xây dựng bộ khung cacbon của nhiều hợp chất 24 Tiểu luận: ỨNG DỤNG CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ GVHD: PHẠM VĂN TẤT 2 quan... trừ cỏ DDT, thuốc kích thich đột biến tứ bội cinciline, thuốc cảm aspirin sử dụng chế tạo tơ nhân tạo , nilon, thủy tinh tổng họp hữu cơ , đồ chống cháy có nhiều vài trò trong cuộc sống Ngày nay một lượng lớn benzen chủ yếu để: 26 Tiểu luận: ỨNG DỤNG CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ GVHD: PHẠM VĂN TẤT 2  Sản xuất styren cho tổng hợp polymer  Sản xuất cumen cho việc sản xuất cùng lúc axeton và phenol  Sản... rất chính xác bằng chổi và không chứa phần lớn các chất kết dính 27 Tiểu luận: ỨNG DỤNG CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ GVHD: PHẠM VĂN TẤT 2 Sử dụng công nghiệp của toluene bao gồm dealkylation benzen, và disproportionation một hỗn hợp của benzen và xylen Khi bị oxy hóa, nó mang lại benzaldehyde và axit benzoic, hai trung gian quan trọng trong hóa học Nó cũng được sử dụng như một nguồn carbon để làm cho các ống... trung gian được sử dụng để tổng hợp ra nhiều hóa chất quan trọng khác, ví dụ từ ethanol có thể điều chế được ethyl acetate hoặc nhiều ester khác có giá trị sử dụng cao, từ ethanol có thể điều chế được ethylamine và dẫn xuất, là nguyên liệu cho nhiều quá trình sản xuất dược phẩm, 29 Tiểu luận: ỨNG DỤNG CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ GVHD: PHẠM VĂN TẤT 3 sản xuất hóa chất cho nông nghiệp Trong công nghiệp thực... xuất nước hoa, mỹ phẩm cũng như công ngiệp thưc phẩm, công nghiệp dược phẩm  PHENOL A Giới thiệu chung Phenol là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có chứa nhóm hidroxyl (OH) liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon của vòng benzen 33 Tiểu luận: ỨNG DỤNG CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ GVHD: PHẠM VĂN TẤT 3 Phenol cũng là tên riêng của hợp chất cấu tạo bởi nhóm phenyl liên kết với nhóm hiđroxyl (C6H5−OH), chất... chế biến 34 Tiểu luận: ỨNG DỤNG CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ GVHD: PHẠM VĂN TẤT 3 Kết quả thí nghiệm cho thấy, lượng chất phenol nạp vào khác nhau có thể dẫn đến sự biến đổi tác dụng của 98 gen trong cơ thể, một số gen bị ức chế, trong khi một số gen lại được củng cố Ở những đối tượng ăn thức ăn giàu hàm lượng chất phenol, các loại gen phổ biến có quan hệ với các loại bệnh như viêm, tim mạch và tiểu đường . KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC  MÔN: HÓA HỮU CƠ TIỂU LUẬN: GVHD: PHẠM VĂN TẤT SVTH: TRẦN HỮU NGỌC MINH MSSV: 12012651 LỚP: DHHD8A TP HCM, ngày 1 tháng 11 năm 2013 2 Tiểu luận: ỨNG DỤNG. 47 6 Tiểu luận: ỨNG DỤNG CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ GVHD: PHẠM VĂN TẤT 6 LỜI MỞ ĐẦU KHÁI QUÁT VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ 1. Đặt vấn đề : Mặc dù ra đời muộn hơn các chuyên ngành hóa học khác. lĩnh vực khác của hóa học, ngày càng có nhiều hơn các phương pháp mới để tổng hợp các hợp chất hữu cơ. Tổng hợp hữu cơ có thể xem là một nhiệm vụ quan trọng của hóa học hữu cơ, nó không những