HÓA HỮU CƠ (DÀNH CHO CAO ĐẲNG DƯỢC)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT BÌNH DƯƠNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ HÓA HỮU CƠ CAO ĐẲNG DƯỢC Bình Dương, tháng 12 năm 2013 2 MỤC LỤC CHƯƠNG 1. ALCOL, PHENOL 5 1.1.Alcol 5 1.1.1. Một số khái niệm chung 5 1.1.2. Danh pháp 5 1.1.3. Điều chế alcol 7 1.1.4. Tính chất vật lý 10 1.1.5. Tính chất hóa học 10 1.1.6. Ứng dụng 13 1.2. Phenol 14 1.2.1. Khái niệm 14 1.2.2. Danh pháp 14 1.2.3. Điều chế phenol 14 1.2.3. Tính chất vật lý 15 1.2.4. Tính chất hóa học 15 1.1.4. Ứng dụng 19 BÀI TẬP CHƯƠNG 1 20 CHƯƠNG 2. ALDEHYD, CETON, QUINON 21 2.1. Giới thiệu chung 21 2.2. Aldehyd và ceton 21 2.2.1. Danh pháp của aldehyd 21 2.2.2. Danh pháp của ceton 22 2.2.3. Điều chế aldehyde và ceton 23 2.2.4. Tính chất vật lý 24 2.2.5. Tính chất hóa học 24 2.2.6. Một số ứng dụng của aldehyd và ceton 30 2.3. Quinon 30 2.3.1. GỌI TÊN: 30 2.3.2. ĐIỀU CHẾ 31 2.3.3. Ứng dụng 31 3 BÀI TẬP CHƯƠNG 2 32 CHƯƠNG 3. ACID CARBOXYLIC VÀ CÁC DẪN XUẤT 33 3.1. ACID CARBOXYLIC 33 3.1.1. Cấu tạo 33 3.1.2. Danh pháp 33 3.1.3. Phương pháp điều chế 35 3.1.4. Tính chất vật lý 36 3.1.5. Tính chất hóa học 36 3.2. Các dẫn xuất của acid carboxylic 38 3.2.1. Ester 39 3.2.2. Anhydrid acid 41 3.2.3. Ceten 42 3.2.4. Halogenid acid (acyl halogenid) 42 3.2.5. Amid 43 3.2.6. Nitril (R-CN) 43 BÀI TẬP CHƯƠNG 3 44 CHƯƠNG 4. AMIN, HỢP CHẤT KHÁC CHỨA NITƠ, HỢP CHẤT CÓ LƯU HUỲNH VÀ PHOSPHO 45 4.1. Amin 45 4.1.1. Cấu tạo 45 4.1.2. Danh pháp 45 4.1.3. Điều chế 46 4.1.4. Tính chất vật lý 48 4.1.5. Tính chất hóa học 48 4.2. HỢP CHẤT KHÁC CHỨA NITƠ 50 4.3. Hợp chất có lưu huỳnh, phosphor 50 4.3.1. Hợp chất hữu cơ có lưu huỳnh 50 4.3.2. Hợp chất hữu cơ chứa phosphor 52 BÀI TẬP CHƯƠNG 4 54 CHƯƠNG 5. HỢP CHẤT DỊ VÒNG 55 5.1. PHÂN LOẠI – DANH PHÁP 55 4 5.1.1. PHÂN LOẠI 55 5.1.2. DANH PHÁP 56 5.1.3. Tính chất hóa học của dị vòng có tính thơm 60 5.2. Hợp chất dị vòng 5 cạnh 1 dị tố và nhiều dị tố 62 5.2.1. Hợp chất dị vòng 5 cạnh 1 dị tố 62 5.2.2. Hợp chất dị vòng 5 cạnh nhiều dị tố 65 5.3. Hợp chất dị vòng 6 cạnh một dị tố và hai dị tố 67 5.3.1. Hợp chất dị vòng 6 cạnh một dị tố 67 5.3.2. Hợp chất dị vòng 6 cạnh 2 dị tố 69 5.4. HỢP CHẤT DỊ VÒNG 7 CẠNH VÀ DỊ VÒNG NGƯNG TỤ 74 5.4.1. Dị vòng 1 dị tố 74 5.4.2 Dị vòng 2 dị tố 74 5.4.3. Dị vòng ngưng tụ 75 5 CHƯƠNG 1. ALCOL, PHENOL 1.1.Alcol 1.1.1. Một số khái niệm chung Alcol là những hợp chất hữu cơ có nhóm hydroxyl (-OH) gắn trực tiếp với C lai hóa sp 3 của gốc hydrocarbon. Công thức tổng quát R-OH Có nhiều cách phân loại alcol khác nhau: - Dựa vào cấu tạo gốc hydrocarbon có các loại: alcol no, alcol chưa no, alcol mạch vòng, alcol thơm - Dựa vào số lượng nhóm OH trong phân tử có các loại: monoalcol (rượu đơn chức), polyalcol (rượu đa chức). Số lượng nhóm OH trong phân tử không giới hạn, song trong phân tử mỗi nguyên tử C chỉ có khả năng liên kết bền với một nhóm OH - Dựa vào bậc của nguyên tử C có gắn nhóm OH, có các loại alcol bậc 1 (ví dụ CH 3 CH 2 OH), bậc 2 (ví dụ CH 3 CH 2 CH(CH 3 )OH), bậc 3 (ví dụ (CH 3 ) 3 C-OH) 1.1.2. Danh pháp a. Danh pháp IUPAC Các alcol có tiếp vị ngữ là ol (Tên hydrocarbon tương ứng + ol). Cách gọi tên được thực hiện lần lượt như sau: - Chọn mạch C dài nhất có nhóm OH làm mạch chính - Đánh số trên mạch chính sao cho C mang nhóm OH có số vị trí nhỏ nhất - Các nhóm thế khác nhau được sắp xếp theo thứ tự của bảng chữ cái. Nếu có nhiều nhóm thế giống nhau, dùng tiếp đầu ngữ như di (2), tri (3), tetra (4), …đặt trước tên các nhóm thế đó - Khi một chất chứa nhiều loại nhóm chức khác nhau thì mức độ ưu tiên thứ tự các nhóm thế khác nhau trong hệ danh pháp IUPAC như sau: -COOH > -CHO > C=O > -OH > -NH 2 > -Cl, Br… - Trường hợp có nhiều nhóm –OH trong phân tử, cách gọi tên tương tự như trên, thêm các từ di-, tri-, tetra- trước tiếp vị ngữ -ol để chỉ số lượng nhóm –OH trong phân tử. 6 Ví dụ: b. Danh pháp thông thường Đối với monoalcol, cách gọi tên thông thường như sau: Alcol (hoặc rượu) + tên gốc hydrocarbon tương ứng + ic Sau đây là tên gọi riêng của một số gốc hydrocarbon - Gốc bậc 1: - Gốc bậc 2: - Gốc bậc 3 - Gốc không no: CH 2 =CH- : vinyl CH 2 =CH-CH 2 - : allyl CH≡C-CH 2 -: propagyl - Các gốc khác benzyl Ví dụ:  Tên thông thường của một số monoalcol như sau: 2,3-dimethyl-2,3-butandiol hay isoamyl hay amyl 7 CH 2 =CH-CH 2 -OH: Alcol allylic C 6 H 5 -CH 2 -OH: Alcol benzylic (CH 3 ) 3 C-OH: Alcol tert-butylic CH 3 OH: Alcol methylic CHC-CH 2 OH: Alcol propagylic Danh pháp thông thường của một số polyalcol như sau: c. Danh pháp carbinol Đối với monoalcol, alcol metylic được gọi là carbinol. Các alcol đơn giản khác xem là dẫn xuất thế của carbinol Ví dụ: 1.1.3. Điều chế alcol Có rất nhiều phương pháp điều chế alcol a.Thủy phân dẫn xuất halogen trong môi trường kiềm RX + NaOH  ROH + NaX Ví dụ: C 2 H 5 Br + NaOH  C 2 H 5 OH + NaBr b.Hydrat hóa alken 8 R-CH 2 =CH 2 + H 2 O     R-CH 2 OH-CH 3 Qui tắc Markovnikov: trong phản ứng cộng hợp với tác nhân không đối xứng HX (H- OH, H-Cl,…), H được cộng vào C nối đôi có chứa nhiều nguyên tử H hơn, X được cộng vào C còn lại của nối đôi Ví dụ: CH 3 -CH 2 =CH 2 + H 2 O     CH 3 -CH 2 OH-CH 3 (sản phẩm chính) c.Khử hợp chất aldehyde, ceton Khử hóa hợp chất carbonyl bằng nhiều phương pháp khác nhau: H 2 /Ni, Na/C 2 H 5 OH, LiAlH 4 , NaBH 4 , Trường hợp mạch C của gốc R trong hợp chất carbonyl không no thì các tác nhân H 2 /Ni, Na/C 2 H 5 OH sẽ khử luôn các liên kết bội trong mạch C đó. Khử hóa bằng LiAlH 4 tiến hành trong dung môi ether. Các aldehyd, ceton, acid, ester và clorid acid đều bị khử hóa để tạo alcol, trong trường hợp này nếu hợp chất chưa no thì nối đôi C=C không bị khử hóa NaBH 4 là tác nhân khử hóa có tính chọn lọc cao, chỉ khử các aldehyd, ceton, halogenid acid.  Khử hóa ester của acid carboxylic - Chất khử là Na/C 2 H 5 OH: 9 - Hydro hóa ester có xúc tác là hỗn hợp CuO và Cr 2 O 3 : d.Từ hợp chất cơ magne RMgX - Với aldehyde, ceton (xem thêm trong phần hóa tính của aldehyde, ceton) - Với ester - Oxy hóa hợp chất cơ magne, sau đó thủy phân e.Thủy phân ester Ester bị thủy phân trong môi trường kiềm hoặc acid tạo alcol RCOOR’ + H 2 O            RCOOH + R’OH Ngoài ra còn có nhiều phương pháp điều chế alcol khác. 10 1.1.4. Tính chất vật lý  Độ tan của alcol: Phân tử alcol gồm 2 phần: phần R hòa tan trong các dung môi không phân cực, phần –OH hòa tan trong dung môi phân cực, ví dụ nước. Do đó sự hòa tan của alcol phụ thuộc vào kích thước của R so với OH. Những alcol có R càng ngắn thì càng dễ tan trong nước, R càng dài thì độ hòa tan càng kém đi. Alcol hòa tan được trong nước là do tạo liên kết H liên phân tử giữa nhóm OH với nước  Nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy của alcol: Các alcol có số carbon thấp ở dạng lỏng có mùi và vị đặc trưng. Các alcol có số carbon cao ở dạng rắn, không mùi. Các alcol có nhiệt độ sôi cao hơn các hydrocarbon tương ứng vì alcol tạo được liên kết H liên phân tử. Tương tự các hợp chất khác, nhiệt độ sôi của alcol cũng tăng theo phân tử lượng 1.1.5. Tính chất hóa học Hóa tính của alcol (R-OH) bao gồm hóa tính của gốc hydrocarbon R và của nhóm chức -OH. Ta xét hóa tính của nhóm –OH. Có 2 loại phản ứng tùy vào sự cắt nối C-O hoặc O-H 1.1.5.1. Phản ứng do sự đứt nối C-O  Phản ứng tách H 2 O tạo alken - Đun nóng alcol với acid vô cơ H 2 SO 4 hoặc H 3 PO 4 Qui tắc Zaicep: Nhóm OH bị tách ưu tiên cùng nguyên tử H ở C bậc cao hơn - Cho hơi alcol đi qua nhôm oxit đun nóng 1.1.5.2. Phản ứng do sự đứt nối O-H a. Tính acid-bazơ [...]... - Môi trường kiềm loãng Cơ chế: Giai đoạn 1: tạo carboanion (xảy ra chậm) H R CH CHO + OH R CH CHO + H2 O Giai đoạn 2: carboanion tấn công C+, phản ứng ái nhân (xảy ra nhanh) R CH2 C O H + CH CHO R R CH2 CH CH CHO O R Giai đoạn 3: proton hóa tái tạo OH+ H2O R CH2 CH CH CHO HO OH R Dưới tác dụng nhiệt độ cao, xảy ra phản ứng tách nước (gọi là phản ứng croton hóa) t0 R CH2 CH C CHO H2O R Ví dụ: Phản ứng... RCH(Hα )CHO hay ceton, R-MgX, dẫn xuất của acid carboxylic a.Cộng với hợp chất cơ kim R-MgX Cộng với hợp chất cơ magie R C O + R"MgX R' (H) R OMgX C R' R" R OH C R' R" H3O+ (H) (H) Khi cộng với hợp chất cơ magiê ta được rượu bậc 2 hoặc bậc 3 (tương ứng với aldhehyd hay ceton) b Cộng với aldehyde hay ceton  Phản ứng ngưng tụ aldol  2R CH2 CHO aldehyd HO  R CH2 CH CH CHO OH R aldol t0 H2O R CH2 CH C CHO. .. chất có tác dụng tẩy rửa 1.1.5.3.Phản ứng oxi hóa alcol Alcol bậc 1 bị oxy hóa thành aldehyde, sau đó thành acid Alcol bậc 2 bị oxy hóa thành ceton Các chất oxy hóa thường sử dụng là CuO, CrO3, (K2Cr2O7 + H2SO4), KMnO4,… Các alcol chưa no bị oxy hóa bởi K2Cr2O7 + H2SO4 tạo hợp chất carbonyl mà liên kết pi trong mạch Carbon không bị oxy hóa, nhưng khi oxy hóa bởi KMnO4 thì liên kết pi trong mạch Carbon... tính chọn lọc cao, chỉ khử hóa chức carbonyl mà không khử hóa các nối đôi, nối ba khác trong mạch carbon (như C=C, C C) Ví dụ: 2.2.5.3 Phản ứng oxy hóa Oxy hóa bằng các tác nhân vô cơ R CH O aldehyd [O] R COOH acid Các tác nhân [O] là: - AgNO3/NH4OH (Thuốc thử Tollens) - Cu(OH)2 (Thuốc thử Fehling) - H2O2 , KMnO4 , CrO3 Những phản ứng này được dùng để định tính hợp chất có chức aldehyde CHO + Ag2O THF... hay Pinacolin 2.2.3 Điều chế aldehyde và ceton Aldehyde và ceton đều có nhóm carbonyl, vì vậy phương pháp điều chế gần giống nhau a.Ozon hóa alken b Hydrat hóa acetilen và alkyn CH CH + H2O  CH 3CHO R-C C-R’ + H2O  R-CO-CH2-R’ c Oxi hóa alcol Oxi hóa alcol (xem hóa tính alcol) Alcol bậc 1 → Aldehyd Alcol bậc 2 → Ceton d.Nhiệt phân muối của acid carboxylic Khi nhiệt phân các muối Canxi, Bari, Natri,... dụ: Phản ứng giữa aldehyd và aldehyd C6H 5CHO + CH 3CHO HO C6H5CHCH 2CHO OH t0 H2O C6H5CH CHCHO Aldehyd cinnamic Phản ứng giữa aldehyde với ceton  Trường hợp aldehyde không có Hα (Phản ứng Cannizaro) Điều kiện: - Aldehyd không có H , đặc biệt là aldehyd thơm - Môi trường kiềm đặc 26 Phản ứng tạo acid và alcol tương ứng O O Ar C H + Ar C H O Ar C OH HO + Ar CH2OH Cơ chế: O O Ar C H + HO Ar C H OH O O O... Carboxyl hóa alken 3.1.3.4 Phương pháp oxy hóa Oxy hóa rượu bậc 1 tạo aldehyde rồi thành acid (xem bài alcol) 35 Oxy hóa hydrocarbon thơm 3.1.4 Tính chất vật lý Với cấu tạo của acid carboxylic Liên kết O-H trong acid phân cực mạnh hơn trong alcol, do đó liên kết H ở acid bền hơn ở alcol Tất cả acid carboxylic là chất lỏng hoặc chất rắn Acid thơm là chất rắn Nhiệt độ sôi tăng dần theo trọng lượng phân tử, cao. .. liên phân tử 2.2.5 Tính chất hóa học 24 Nhóm carbonyl trong phân tử làm cho các hợp chất aldehyde, ceton có khả năng tham gia phản ứng đặc trưng như: phản ứng cộng hợp ái nhân vào C=O, phản ứng của các nguyên tử H ở C vị trí α, phản ứng oxy hóa – khử 2.2.5.1 Phản ứng cộng hợp ái nhân (AN)\ Trong đó Hợp chất Y-Z có thể là H-OH, H-OR, H-CN, H-SO3Na, Hα của aldehyd RCH(Hα )CHO hay Hα của ceton RCH(Hα)CO-R’... Ar C H OH O O O Ar C ( H + OH H C Ar Ar C O Ar C + Ar CH2OH O + Ar CH2O OH Ví dụ: 2C6H 5CHO → C6H5COO- + C6H5CH2OH Phản ứng Cannizaro chéo: (2 aldehyd khác nhau không có H ) C6H 5CHO + HCHO HO C6H5CH2OH + HCOO c Phản ứng với các dẫn xuất của acid carboxylic  Phản ứng Perkin: Phản ứng của aldehyd thơm với (CH3CO)2O CHO + (CH3CO)2O CH3COONa CH CH COOH + CH3COOH acid cinnamic d Phản ứng ngưng tụ benzoin... bazơ của alcol rất yếu, nhưng mạnh hơn nước Nó có thể bị proton hóa bởi các acid mạnh b Phản ứng tạo ether - Hai phân tử alcol - Các alcolat là tác nhân ái nhân mạnh tác dụng với RX tạo ether R-ONa + R’-I  R-O-R’ + NaI c Phản ứng tạo ester  Alcol tác dụng với acid hữu cơ, anhydrid acid, halogenid acid tạo thành ester Phản ứng ester hóa là phản ứng thuận nghịch, vì vậy để tạo nhiều ester người ta . TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT BÌNH DƯƠNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ HÓA HỮU CƠ CAO ĐẲNG DƯỢC Bình Dương, tháng 12 năm 2013 2 MỤC LỤC CHƯƠNG 1. ALCOL, PHENOL 5 1.1.Alcol. lý 48 4.1.5. Tính chất hóa học 48 4.2. HỢP CHẤT KHÁC CHỨA NITƠ 50 4.3. Hợp chất có lưu huỳnh, phosphor 50 4.3.1. Hợp chất hữu cơ có lưu huỳnh 50 4.3.2. Hợp chất hữu cơ chứa phosphor 52 BÀI. khử hóa NaBH 4 là tác nhân khử hóa có tính chọn lọc cao, chỉ khử các aldehyd, ceton, halogenid acid.  Khử hóa ester của acid carboxylic - Chất khử là Na/C 2 H 5 OH: 9 - Hydro hóa