Hóa Học Hữu Cơ - Chương 12 pdf

1 Hóa HọcHữuCơ TS Phan Thanh SơnNam Bộ môn Kỹ ThuậtHữuCơ Khoa Kỹ ThuậtHóaHọc Trường ĐạiHọc Bách Khoa TP. HCM Điệnthoại: 8647256 ext. 5681 Email: ptsnam@hcmut.edu.vn 2 Chương 12: CARBOXYLIC ACID I. Giớithiệu chung Là những hợpchấthữucơ chứa nhóm carboxyl C O O-H • Tùy theo gốc hydrocarbon mà phân loạithành carboxylic acid no, không no, thơm • Ví dụ: CH 3 -COOH CH 2 =CH-COOH C 6 H 5 -COOH trong phân tử 3 II. Danh pháp II.1. Tên thông thường HCOOH formic acid CH 3 COOH acetic acid CH 3 CH 2 COOH propionic acid CH 3 (CH 2 ) 2 COOH butyric acid CH 3 (CH 2 ) 3 COOH valeric acid CH 3 (CH 2 ) 10 COOH lauric acid CH 3 (CH 2 ) 16 COOH stearic acid C 6 H 5 COOH benzoic acid 4 • Acid có nhánh Æ xem như là dẫnxuấtcủa acid mạch thẳng, dùng α, β, γ, δ… để chỉ vị trí nhánh CH 2 -CH 2 -CH-COOH Cl CH 3 γ-chloro-α-methylbutyric acid • Ar-COOH Æ xem như là dẫnxuấtcủa benzoic acid COOH NO 2 NO 2 2,4-Dinitrobenzoic acid • Có thể xem các acid là dẫnxuấtthế H của acetic acid C 6 H 5 -CH 2 -COOH phenylacetic acid 5 II.2. Tên IUPAC • Mạch chính dài nhấtchứa nhóm –COOH (C1) • Gọi theo tên hydrocarbon tương ứng, đổineÆ noic acid CH 3 -CH 2 -CH-COOH CH 3 2-methylbutanoic acid Cl CH-CH 2 -COOH CH 3 3-(p-chlorophenyl)butanoic acid CH 3 -CH=CH-COOH 2-butenoic acid 6 III. Các phương pháp điềuchế III.1. Dùng tác nhân Grignard CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 Cl Mg ether CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 MgCl 1. CO 2 2. H 3 O + CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 COOH H 3 CC CH 3 CH 3 Cl Mg ether H 3 CC CH 3 CH 3 MgCl 1. CO 2 2. H 3 O + H 3 CC CH 3 CH 3 COOH Cl Mg ether MgCl 1. CO 2 2. H 3 O + COOH 7 III.2. Thủy phân các dẫnxuất polyhalogen, các dẫnxuấtcủa acid R-CH 2 -C Cl Cl Cl R-CH 2 -COOH + H 2 O t o + HCl RC O O-R' H + (OH - ) RC O NH 2 H + (OH - ) R-COOH R-COOH + H 2 O + R'-OH + H 2 O + NH 3 RCN H + (OH - ) RC O Cl H + (OH - ) R-COOH R-COOH + H 2 O + NH 3 + H 2 O + HCl 8 III.3. Carboxyl hóa alkene •Dùng trong công nghiệp, sảnxuất acid > 3C R-CH=CH 2 Ni(CO) 4 RCH 2 CH 2 -COOH + CO + H 2 O 250 o C 200 atm III.4. Phương pháp oxy hóa R-CH 2 OH RCOOH R-COOK H + + KMnO 4 + MnO 2 + KOH 9 CH 3 NO 2 KMnO 4 COOH NO 2 H 2 O, t o CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 COOH KMnO 4 H 2 O, t o 10 IV. Tính chấtvậtlý RC O O H Æ O-H phân cựcmạnh hơnROH • Khả năng tạo liên kếtH > của alcohol •T o sôi > các hợpchất khác có cùng C [...]... CH3 H3C C COOH H O H H O O H H3C C COOH H < C H O > CH3-COOH < O C O > OH OH 12 Tính acid của các acid: F3C-COOH (pKa 0.23) > Cl2CH-COOH (1.25) > Cl3C-COOH (0.66) > NO2-CH2-COOH (1.68) > NC-CH2-COOH (2.47) > F-CH2-COOH (2.57) > Cl-CH2-COOH (2.87) > Br-CH2-COOH (2.90) > HCOOH CH3COOH (3.75) (4.76) HO-CH2-COOH > > CH3CH2COOH (3.83) > (4.87) > (CH3)3C-COOH (5.03) 13 * Acid béo không no: • Tính acid mạnh... Hα (Hell-Vohard-Zelinsky) H O H C C H O-H Hα linh động có thể tham gia phản ứng thế (xúc tác PBr3, PCl3, P) R O R' C C H O-H O H3C C O-H Cl2 P + Br2 PBr3 O Cl2 ClH2C C P O-H R O R' C C Br O-H O Cl2HC C O-H + HBr Cl2 P O Cl3C C O-H 20 CH3CH2COOH Cl2 P CH3CHClCOOH Cl2 P CH3CCl2COOH Cl2 P • Các dẫn xuất này vẫn tham gia phản ứng thế ái nhân và tách loại: R-CH-COOH Br NaOH R-CH2-CH-COOH Br R-CH-COONa OH... CH2=CH-COOH (4.25) * Acid có vòng thơm: •Tính acid H-COOH (pKa 3.75) > C6H5-COOH (4.18) do +C của C6H 5- mạnh hơn –I •Tính acid tùy thuộc bản chất & vị trí nhóm thế: o-NO2-C6H5-COOH > p- > m• Halogen cho –I > +C o-Cl-C6H5-COOH > m- > p16 V.2 Phản ứng thế nhóm –OH của acid a Phản ứng tạo acid chloride O H3C C O-H + PCl3 O H3C C O-H + PCl5 O H3C C + SOCl2 O-H O + H3PO3 H3C C Cl O + POCl3 + HCl H3C C Cl O... C=C!!! • Tính acid: CH3-CH=CH-CH2-COOH (pKa 4.48) > CH2=CH-CH2-CH2-COOH (4.68) > CH3-CH2-CH=CH-COOH (4.83) 14 • Nối ba C≡C cho dù ở vị trí liên hợp với C=O thì vẫn làm tăng mạnh tính acid (khác C=C): do –I của C≡C mạnh & chỉ có 1 lkết π của C≡C cho +C liên hợp với C=O, lkết π còn lại cho –I nhưng không có +C!!! • Tính acid: CH≡C-COOH (pKa 1.84) > 15 CH3-C≡C-COOH (2.60) > CH2=CH-COOH (4.25) * Acid có... gia phản ứng thế ái nhân và tách loại: R-CH-COOH Br NaOH R-CH2-CH-COOH Br R-CH-COONa OH KOH/C2H5OH t o H+ R-CH-COOH OH α-hydroxy acid - R-CH=CH-COO H+ R-CH=CH-COOH 21 V.4 Phản ứng khử thành alcohol •Tận dụng được nguồn acid béo thiên nhiên 4R-COOH + 3LiAlH4 4H2 + 2LiAlO2 + (R-CH2-O)4AlLi H2O 4 R-CH2-OH • Hiệu suất cao, tuy nhiên LiAlH4 mắt tiền trong PTN dùng •Trong công nghiệp, chuyển thành ester, khử... H3C C Cl + SO2 + HCl 17 b Phản ứng tạo amide O H3C C O-H + NH3 O H3C C O-NH4+ to O H3C C NH2 + H2O c Phản ứng tách nước tạo anhydride O + H3C C O-H O H3C C O-H P2O5 O H3C C O H3C C O + H2O 18 d Phản ứng tạo ester R C OH O + R'-OH R C Cl O + R'-OH O R C O R C O + R'-OH H2SO4 R C O-R' O + H2O R C O-R' O + HCl R C O-R' O + RCOOH • Khả năng phản ứng: RCO-Cl (không cần xúc tác) > (RCO)2O (không cần xúc tác)...V Tính chất hóa học •Theo hiệu ứng: +C của O trong –OH O-H phân cực mạnh tách ra dạng H+ tính acid mạnh hơn alcohol, phenol H dễ •Theo công thức cộng hưởng: O R C O-H + H O + R C O- OR C O O R C O carboxylate anion bền cân bằng chuyển dịch về 11 phía tạo H+ V.1 Tính acid • Gốc R chứa nhóm thế hút . acid R-CH 2 -C Cl Cl Cl R-CH 2 -COOH + H 2 O t o + HCl RC O O-R' H + (OH - ) RC O NH 2 H + (OH - ) R-COOH R-COOH + H 2 O + R'-OH + H 2 O + NH 3 RCN H + (OH - ) RC O Cl H + (OH - ) R-COOH R-COOH +. H 5 -mạnh hơn–I •Tính acid tùy thuộcbảnchất& vị trí nhóm thế: o-NO 2 -C 6 H 5 -COOH > p- > m- • Halogen cho –I > +C Æ o-Cl-C 6 H 5 -COOH > m- > p- 17 V.2 1 Hóa HọcHữuCơ TS Phan Thanh SơnNam Bộ môn Kỹ ThuậtHữuCơ Khoa Kỹ ThuậtHóaHọc Trường ĐạiHọc Bách Khoa TP. HCM Điệnthoại: 8647256 ext. 5681 Email: ptsnam@hcmut.edu.vn 2 Chương