GV.ThS. Nguyễn Thị Thu Hằng- Trường THPT Minh Khai Tổ 7-Khu TT Học viện Quân Y-Phúc La-Hà Đông-Hà Nội ĐT: 0986.939.308-099.369.3704 thuhang07012009@gmail.com Chuyên LTĐH và gia sư môn Hóa học Hóa hữu cơ 11 Dẫn xuất halogen-ancol-phenol Chăm chỉ học lý thuyết, siêng năng làm bài tập là con đường dẫn tới thành công! 1 CHUYÊN ĐỀ V. DẪN XUẤT HALOGEN-ANCOL-PHENOL A. LÍ THUYẾT I. DẪN XUẤT HALOGEN 1. Cấu tạo, đồng phân, danh pháp *Cấu tạo -Định nghĩa: Khi thay thế một hay nhiều nguyên tử hiđro trong phân tử hiđrocacbon bằng các nguyên tử halogen ta được dẫn xuất halogen của hiđrocacbon, thường gọi tắt là dẫn xuất halogen Gốc hiđrocacbon Halogen ( có thể no, không no, thơm) ( có thể là F, Cl, Br, I) và đồng thời một vài halogen khác. -Tùy thuộc vào cấu trúc của hiđrocacbon mà ta có: Dẫn xuất halogen no (VD: CH 3 -CH 2 -Cl). Dẫn xuất halogen không no (VD: CH 2 =CH-Cl). Dẫn xuất halogen thơm (VD: C 6 H 5 -Cl). -Tùy thuộc vào bản chất của nguyên tố halogen mà ta có: Dẫn xuất clo, dẫn xuất brom, dẫn xuất iot -Tùy thuộc vào số lượng nguyên tố halogen mà ta có: Dẫn xuất mono halogen, đihalogen, trihalogen * Bậc halogen bằng bậc của cacbon liên kết với nguyên tử halogen. *Đồng phân -Dẫn xuất halogen có đồng phân mạch cacbon VD CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 Cl CH 3 CH 3 -CH-CH 2 -Cl -Đồng phân vị trí nguyên tử halogen. VD CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 Cl Cl CH 3 -CH-CH 2 -CH 3 -Đồng phân về vị trí liên kết đôi, đồng phân cis-trans (nếu gốc hiđrocacbon là gốc không no) *Danh pháp +Tên thông thường: Số ít dẫn xuất halogen được gọi theo tên thông thường. VD: CHCl 3 : clorofom CHBr 3 : Brorofom. + Tên gốc chức: Tên gốc hiđrocacbon + Tên halogenua ( Gốc + Chức) VD: CH 2 Cl 2 : Metylen clorua. CH 2 =CHCl: Vinylclorua GV.ThS. Nguyễn Thị Thu Hằng- Trường THPT Minh Khai Tổ 7-Khu TT Học viện Quân Y-Phúc La-Hà Đông-Hà Nội ĐT: 0986.939.308-099.369.3704 thuhang07012009@gmail.com Chuyên LTĐH và gia sư môn Hóa học Hóa hữu cơ 11 Dẫn xuất halogen-ancol-phenol Chăm chỉ học lý thuyết, siêng năng làm bài tập là con đường dẫn tới thành công! 2 +Tên thay thế: Tên thay thế tức là coi các nguyên tử halogen là những nhóm thế dính vào mạch chính của hiđrocacbon. VD: Cl 2 CHCH 3 : 1,1-đicloetan ClCH 2 CH 2 Cl: 1,2-đicloeta 2. Tính chất *Tính chất vật lí -Ở điều kiện thường các dẫn xuất của halogen có phân tử khối nhỏ như CH 3 Cl, CH 3 Br là những chất khí. Các dẫn xuất halogen có phân tử khối lớn hơn ở thể lỏng, nặng hơn nước VD: CHCl 3 , C 6 H 5 Br…Những dẫn xuất polihalogen có phân tử khối lớn hơn nữa ở thể rắn VD: CHI 3 -Nhiệt độ sôi cao hơn các akan tương ứng và tăng dần theo mạch C cũng như nguyên tử khối của halogen. *Tính chất hóa học C C X 1. Phản ứng thế nguyên tử halogen bằng nhóm –OH: - Dẫn xuất ankylhalogenua: CH 3 CH 2 CH 2 Cl + HOH t 0 Không xảy ra. CH 3 CH 2 CH 2 Cl + NaOH CH 3 CH 2 CH 2 OH + NaCl - Dẫn xuất anlylhalogenua: RCH =CHCH 2 X + HOH RCH =CHCH 2 OH + HX RCH= CHCH 2 X + NaOH RCH = CHCH 2 OH + NaX - Dẫn xuất phenylhalogenua: C 6 H 5 Cl + 2NaOH t 0 cao, p cao C 6 H 5 ONa + NaCl + H 2 O 2. Phản ứng tách hiđro halogenua: Tuân theo quy tắc tách Zaixep H Br CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 t o , ancol + KOH + KBr + H 2 O Br CH 2 t o , ancol KOH + KBr + H 2 O CH 3 -CH-CH 2 -CH 3 + CH-CH 2 -CH 3 CH-CH 3 CH 3 -CH spp spc Quy tắc Zai-xep: Trong phản ứng tách HX, X ưu tiên tách ra cùng với nguyên tử H ở C bên cạnh có bậc cao hơn là sản phẩm chính. GV.ThS. Nguyễn Thị Thu Hằng- Trường THPT Minh Khai Tổ 7-Khu TT Học viện Quân Y-Phúc La-Hà Đông-Hà Nội ĐT: 0986.939.308-099.369.3704 thuhang07012009@gmail.com Chuyên LTĐH và gia sư môn Hóa học Hóa hữu cơ 11 Dẫn xuất halogen-ancol-phenol Chăm chỉ học lý thuyết, siêng năng làm bài tập là con đường dẫn tới thành công! 3 3. Phản ứng với magiê: RX + Mg RMgX RMgX + H 2 O RH + 1 2 MgX 2 + 1 2 Mg(OH) 2 4. Phản ứng Wurt: dẫn xuất ankan halogenua + Na 2CH 3 -CH 2 -I +Na ete khan CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 +2NaI 5. Phản ứng tách halogen từ dẫn xuất 1,2-đihalogen: CH 3 -CHBr-CH 2 Br+Zn t 0 CH 3 -CH=CH 2 +ZnBr 2 3. Ứng dụng, điều chế *Ứng dụng: SGK *Điều chế +Phản ứng thế và cộng halogen vào hiđrocacbon +Phản ứng thế vào ancol C 2 H 5 -OH + HBr t 0 C 2 H 5 -Br + H 2 O. +Các dẫn xuất flo và iot không điều chế trực tiếp mà phải qua ngiều bước trung gian. II. ANCOL 1. Cấu tạo, đồng phân, danh pháp *Định nghĩa-Cấu tạo +Định nghĩa: Ancol là những hợp chất hữu cơ, trong phân tử có nhóm hidroxyl (-OH) liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon no. (Nhóm -OH gọi là -OH ancol), Những hợp chất có nhóm hidroxyl (-OH) liên kết trực tiếp với nguyên tử C=C và nhiều nhóm -OH liên kết với cùng một nguyên tử C đều không bền. +Cấu trúc: Do O có độ âm điện (3,5) lớn hơn C (2,5) và H (2,1) nên liên kết C-O và O-H đều phân cực về phía O, trong đó liên kết O-H phân cực mạnh hơn. +Bậc của ancol: Là bậc của nguyên tử cacbon liên kết trực tiếp với nhóm -OH. +Phân lọai: Một số ancol tiêu biểu: a. Ancol no, đơn chức, mạch hở: Có 1 nhóm -OH liên kết với gốc ankyl : C n H 2n + 1 -OH hay C 2 H 2n+2 O (n≥1) VD: CH 3 OH, C 2 H 5 OH,CH 3 CH 2 CH 2 OH . b. Ancol không no, đơn chức, mạch hở: Có 1 nhóm -OH liên kết với cacbon no của gốc hiđrocacbon không no. VD: CH 2 =CH-CH 2 -OH (ancol allylic) c. Ancol thơm, đơn chức:C n H 2n -7 OH Có 1 nhóm -OH liên kết với cacbon no thuộc mạch nhánh của vòng benzen. GV.ThS. Nguyễn Thị Thu Hằng- Trường THPT Minh Khai Tổ 7-Khu TT Học viện Quân Y-Phúc La-Hà Đông-Hà Nội ĐT: 0986.939.308-099.369.3704 thuhang07012009@gmail.com Chuyên LTĐH và gia sư môn Hóa học Hóa hữu cơ 11 Dẫn xuất halogen-ancol-phenol Chăm chỉ học lý thuyết, siêng năng làm bài tập là con đường dẫn tới thành công! 4 VD: C 6 H 5 -CH 2 -OH (ancol benzylic) d. Ancol vòng no, đơn chức:C n H 2n -1 OH Có 1 nhóm -OH liên kết với cacbon no thuộc gốc HC vòng no. e. Ancol no đa chức: OH xiclohexanol VD: Có 2 hay nhiều nhóm -OH : C n H 2n + 2-x ( OH) x hay C 2 H 2n+2 O x (n≥2, x≥2, x≤n) VD: C 2 H 4 (OH) 2 , C 3 H 5 (OH) 3 *Đồng phân -Đồng phân mạch cacbon: CH 3 CH 3 -CH-CH 2 -OH CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -OH và VD: -Đồng phân vị trí nhóm -OH. OH CH 3 -CH-CH 2 -CH 3 CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -OH và VD: Cách tính nhanh số đồng phân của ancol no, đơn chức, mạch hở:: C n H 2n + 1 -OH hay C 2 H 2n+2 O (n≥1) Số đồng phân = 2 n-2 với 1< n <6 VD: Số đồng phân của ancol có công thức phân tử là : a. C 3 H 8 O = 2 3-2 = 2 b. C 4 H 10 O = 2 4-2 = 4 c. C 5 H 12 O = 2 5-2 = 8 *Danh pháp a. Tên thông thường: Ancol +tên gốc ankyl+ ic. CH 3 OH Ancol metylic CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -OH Ancol butylic CH 3 - C - OH Ancol ter - butylic CH 3 CH 3 CH 3 -CH 2 -CH-OH Ancol sec-butylic CH 3 CH 3 – CH – CH 2 – OH Ancol iso butylic GV.ThS. Nguyễn Thị Thu Hằng- Trường THPT Minh Khai Tổ 7-Khu TT Học viện Quân Y-Phúc La-Hà Đông-Hà Nội ĐT: 0986.939.308-099.369.3704 thuhang07012009@gmail.com Chuyên LTĐH và gia sư môn Hóa học Hóa hữu cơ 11 Dẫn xuất halogen-ancol-phenol Chăm chỉ học lý thuyết, siêng năng làm bài tập là con đường dẫn tới thành công! 5 │ CH 3 CH 2 = CH–CH 2 OH Ancol alylic HOCH 2 – CH 2 OH Etilen glicol …. CH 2 OH–CHOH–CH 2 OH glixerol b. Tên thay thế: -Mạch chính là mạch C dài nhất có chứa nhiều nhóm -OH nhất -Đánh số thứ tự ưu tiên từ phía có nhóm -OH gần nhất. -Trước hậu tố ol có thêm đi-, tri- để chỉ số lượng nhóm -OH OH OH OH CH 2 -CH-CH 2 CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -OH và VD: Propan-1,2,3-triol Butan-1-ol 1 23 4 1 2 3 CH 3 - C - OH 2-metylpropan-2-ol CH 3 CH 3 1 2 3 2. Tính chất vật lí * Khái niệm về liên kết hiđro. - Liên kết giữa nguyên tử H mang một phần điện tích dương của nhóm –OH này khi ở gần nguyên tử O mang một phần điện tích âm của nhóm –OH kia tạo thành một liên kết yếu gọi là liên kết hiđro: Thí dụ: - Liên kết hiđro giữa các phân tử ancol: O - H R O - H R O - H R O - H R - Giữa các phân tử ancol với nước. O - H R O - H H O - H R O - H H * Ảnh hưởng của liên kết hiđro đến tính chất vật lí.( của ancol) - Tan nhiều trong nước: do liên kết hiđro giữa phân tử ancol với nươc. - Có nhiệt độ sôi cao hơn các hiđrocacbon có cùng M với ancol, tồn tại ở thể lỏng hoặc rắn ở điều kiện thường.: do liên kết hiđro giữa phân tử ancol với nhau. - Độ tan trong nước giảm khi phân tử khối tăng. Tên hiđrocacbon tương ứng với mạch chính +số chỉ vị trí nhóm -OH+ ol GV.ThS. Nguyễn Thị Thu Hằng- Trường THPT Minh Khai Tổ 7-Khu TT Học viện Quân Y-Phúc La-Hà Đông-Hà Nội ĐT: 0986.939.308-099.369.3704 thuhang07012009@gmail.com Chuyên LTĐH và gia sư môn Hóa học Hóa hữu cơ 11 Dẫn xuất halogen-ancol-phenol Chăm chỉ học lý thuyết, siêng năng làm bài tập là con đường dẫn tới thành công! 6 3. Tính chất hóa học a. Phản ứng thế H của nhóm -OH +Phản ứng chung của ancol -Tác dụng với kim loại kiềm: Na, K R(OH) x +xNa→R(ONa) x + 2 x H 2 +Phản ứng riêng của ancol đa chức Dùng phản ứng này để phân biệt ancol đơn chức với ancol đa chức (có 2 nhóm OH ở 2C liền kề). 2C 3 H 5 (OH) 3 + Cu(OH) 2 → [C 3 H 5 (OH) 2 O] 2 Cu + 2H 2 O Màu xanh Đồng (II) glixerat Dung dịch màu xanhthẫm CH 2 CH CH 2 OH OH OH Cu(OH) 2 2 CH 2 CH CH 2 OH O O O H H O CH 2 CH CH 2 HO Cu 2 H 2 O Hay b. Phản ứng cắt liên kết C-O +Phản ứng với axit vô cơ TQ: R-OH + HA (đặc) R –A + H 2 O CH 3 -C(CH 3 ) 2 -OH + HCl CH 3 -C(CH 3 ) 2 -Cl +H 2 O VD: Phản ứng này dùng để phân biệt các ancol có bậc khác nhau bằng thuốc thử Lucas (chứa HCl đậm đặc và ZnCl 2 khan): ancol bậc I không phản ứng, ancol bậc II phản ứng chậm, ancol bậc III phản ứng nhanh. +Phản ứng với axit hữu cơ +Phản ứng với ancol (tách nước tạo ete) hay ( tách nước ngoại phân tử) TQ: R -OH + H -O-R’ 0 H2SO4 ñaëc , 140 C R – O – R’ + H 2 O VD: C 2 H 5 OH + C 2 H 5 OH 24 ,140 o dac H SO C C 2 H 5 OC 2 H 5 + H 2 O c. Phản ứng tách nước tạo anken: Từ một phân tử rượu ( tách nước nội phân tử) CH 2 = CH 2 H 2 O + ancol etylic etilen CH 2 - CH 2 H OH H 2 SO 4 ñaëc 170 0 C Đối với các ancol no, đơn chức, mạch hở (đk tương tự): C n H 2n +1 OH 0 H2SO4 ñaëc , 170 C C n H 2n + H 2 O Khi tách nước của ancol bậc II và III thường cho hỗn hợp hai anken (không kể đồng phân hình học), sản phẩm chính tuân theo quy tắc Zaixep. Nhóm OH tách ra cùng với nguyên tử H ở C bên cạnh có bậc cao hơn là sản phẩm chính. GV.ThS. Nguyễn Thị Thu Hằng- Trường THPT Minh Khai Tổ 7-Khu TT Học viện Qn Y-Phúc La-Hà Đơng-Hà Nội ĐT: 0986.939.308-099.369.3704 thuhang07012009@gmail.com Chun LTĐH và gia sư mơn Hóa học Hóa hữu cơ 11 Dẫn xuất halogen-ancol-phenol Chăm chỉ học lý thuyết, siêng năng làm bài tập là con đường dẫn tới thành cơng! 7 d. Phản ứng oxi hóa +Phản ứng cháy: VD ancol no C n H 2n+2 O x + 2 13 xn O 2 nCO 2 + (n+1)H 2 O H 2 O n CO 2 n > ancol no C n H 2n+2 O x n n CO 2 = n H 2 O - +Phản ứng oxi hóa khơng hồn tồn Oxi hoá không hoàn toàn AnđehitAncol bậc I VD: CH 3 - CH O - H H Cu O + t 0 CH 3 - C O H + Cu + H 2 O anđehit axetic (CH 3 CHO) Oxi hoá không hoàn toàn xeton Ancol bậc II VD: + t 0 CH 3 - C- CH 3 O OH CH 3 - CH - CH 3 CuO + Cu + H 2 O axeton + t 0 CuO Ancol bậc III Không phản ứng 4. Ứng dụng - Làm nhiên liệu, ngun liệu để sản xuất các hóa chất quan trọng. - Sử dụng trong nghành cơng nghiệp thực phẩm, y tế. 5. Điều chế a. Phương pháp tổng hợp. + Anken hợp nước ( có xt) C n H 2n + H 2 O 0 ,xt t C n H 2n+1 OH VD: C 2 H 4 + H 2 O 0 24 H SO , t C 2 H 5 OH + Thuỷ phân dẫn xuất halogen GV.ThS. Nguyễn Thị Thu Hằng- Trường THPT Minh Khai Tổ 7-Khu TT Học viện Quân Y-Phúc La-Hà Đông-Hà Nội ĐT: 0986.939.308-099.369.3704 thuhang07012009@gmail.com Chuyên LTĐH và gia sư môn Hóa học Hóa hữu cơ 11 Dẫn xuất halogen-ancol-phenol Chăm chỉ học lý thuyết, siêng năng làm bài tập là con đường dẫn tới thành công! 8 R-X + NaOH 2 , o H O t ROH + NaX VD: CH 3 Cl + NaOH 0 t CH 3 OH+ NaCl b. Phương pháp sinh hoá. Từ tinh bột : (C 6 H 10 O 5 ) n + nH 2 O men nC 6 H 12 O 6 Tinh bột Glucozơ C 6 H 12 O 6 ,32 o men C 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 c. Điều chế metanol -Tổng hợp từ CO và H 2 nhờ xúc tác ZnO và Cr 2 O 3 CO+H 2 300-400 0 C 250-300atm CH 3 OH - Đun nóng hỗn hợp CH 4 và O 2 (tỉ lệ thể tích 9:1) trong ống đồng 2CH 4 +O 2 200 0 C,100atm 2CH 3 OH d. Điều chế glixerol -Thủy phân dầu, mỡ động vật -Tổng hợp từ propen: CH 2 =CH-CH 3 +Cl 2 CH 2 =CH-CH 2 Cl +HCl CH 2 =CH-CH 2 Cl+Cl 2 +H 2 O CH 2 Cl-CHOH-CH 2 Cl + HCl CH 2 Cl-CHOH-CH 2 Cl + NaOH CH 2 OH-CHOH-CH 2 OH +2NaCl III. PHENOL 1. Định nghĩa-Cấu tạo Phenol là những hợp chất hữu cơ trong phân tử có chứa nhóm -OH liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon của vòng benzen. * -OH này gọi là -OH phenol. * Chất đơn giản nhất là C 6 H 5 -OH * Gốc C 6 H 5 - : gốc phenyl. Phân loại: Phenol đơn chức OH CH 3 OH CH 3 OH CH 3 m-crezol o-crezol p-crezol GV.ThS. Nguyễn Thị Thu Hằng- Trường THPT Minh Khai Tổ 7-Khu TT Học viện Quân Y-Phúc La-Hà Đông-Hà Nội ĐT: 0986.939.308-099.369.3704 thuhang07012009@gmail.com Chuyên LTĐH và gia sư môn Hóa học Hóa hữu cơ 11 Dẫn xuất halogen-ancol-phenol Chăm chỉ học lý thuyết, siêng năng làm bài tập là con đường dẫn tới thành công! 9 Phenol đa chức OH OH OH OH OH OH OH OH OH Rezoxinol Catechol hidroquinol pirogalol 2. Danh pháp +Tên thông thường: +Tên thay thế: Tên hiđrocacbon thơm +ol OH Benzenol (Phenol) OH CH 3 2-metylbenzenol (o-crezol) 3. Tính chất vật lí của phenol Ở điều kiện thường phenol là chất rắn, không màu, t 0 nc → 43 0 C. Để lâu trong không khí bị oxi hóa và hóa màu hồng. - Độc, gây bỏng da. - Ít tan trong nước lạnh, tan nhiều trong nước nóng. 4. Tính chất hóa học của phenol (C 6 H 5 OH) a. Thế nguyên tử H của -OH : + Với kim loại kiềm : C 6 H 5 OH nc + Na → C 6 H 5 ONa + 1/2H 2 + Với dd kiềm : C 6 H 5 OH + NaOH → C 6 H 5 ONa + H 2 O →> Phenol có tính axit yếu. - Nhận xét: Vòng benzen đã làm tăng khả năng phản ứng của H nhóm -OH trong phenol so với trong ancol. b. Thế nguyên tử H của vòng benzen: OH OH Br Br Br + 3Br 2 + 3HBr 2,4,6-tribrom phenol (trắng) GV.ThS. Nguyễn Thị Thu Hằng- Trường THPT Minh Khai Tổ 7-Khu TT Học viện Quân Y-Phúc La-Hà Đông-Hà Nội ĐT: 0986.939.308-099.369.3704 thuhang07012009@gmail.com Chuyên LTĐH và gia sư môn Hóa học Hóa hữu cơ 11 Dẫn xuất halogen-ancol-phenol Chăm chỉ học lý thuyết, siêng năng làm bài tập là con đường dẫn tới thành công! 10 OH OH NO 2 NO 2 O 2 N + + 3H 2 O 2,4,6-trinitro phenol (vàng) 3HO-NO 2 -Nếu cho dd HNO 3 vào dd phenol thấy có kết tủa vàng của axit picric. - Nhận xét: Do ảnh hưởng của nhóm -OH mà nguyên tử H của vòng benzen trong phenol dễ bị thay thế hơn trong các hidrocacbon thơn khác. 5. Điều chế + Trong công nghiệp: oxi hóa cumen CH CH 3 CH 3 OH CH 3 -CH=CH 2 H + CH 3 -CO-CH 3 O 2 H 2 SO 4 1. 2. + Hoặc điều chế theo sơ đồ : C 6 H 6 → C 6 H 5 Br → C 6 H 5 -ONa → C 6 H 5 -OH. * Thu được từ tách nhựa than đá. 6. Ứng dụng - Phần lớn phenol được dùng làm nguyên liệu tổng hợp nhựa phenolfomandehit dùng chế tạo đồ dân dụng, tổng hợp nhựa urefomandehit dùng làm chất kết dính. - Phenol được dùng để điều chế thuốc nổ (axit picric), thuốc diệt cỏ 2,4D (2,4-diclophenolxiaxetic), chất diệt nấm (nitrophenol) . Hóa học Hóa hữu cơ 11 Dẫn xuất halogen-ancol-phenol Chăm chỉ học lý thuyết, siêng năng làm bài tập là con đường dẫn tới thành công! 1 CHUYÊN ĐỀ V. DẪN XUẤT HALOGEN-ANCOL-PHENOL A. LÍ THUYẾT. Hóa hữu cơ 11 Dẫn xuất halogen-ancol-phenol Chăm chỉ học lý thuyết, siêng năng làm bài tập là con đường dẫn tới thành công! 5 │ CH 3 CH 2 = CH–CH 2 OH Ancol alylic HOCH 2 – CH 2 OH. -Đồng phân về vị trí liên kết đôi, đồng phân cis-trans (nếu gốc hiđrocacbon là gốc không no) *Danh pháp +Tên thông thường: Số ít dẫn xuất halogen được gọi theo tên thông thường. VD: CHCl 3 :