ESTE I – KHÁI NIỆM VỀ ESTE VÀ DẪN XUẤT KHÁC CỦA AXIT CACBOXYLIC 1.Khái niệm : Este là sản phẩm của phản ứng este hóa giữa axit hữu cơ hoặc axit vô cơ với rượu.. Este là hợp chất hữu
Trang 1www.mayrada.tk mayrada.blogspot.com
DIỄN ĐÀN CHIA SẼ KIẾN THỨC – TÀI LIỆU HỌC TẬP GS MAYRADA GROUPS
TẬP 1 CHUYÊN ĐỀ SỐ 1 : LÝ THUYẾT-PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN
ESTE – LIPIT – CHẤT GIẶT RỬA
Gmail Email : mayradapro@gmail.com
Yahoo mail : mayradapro@yahoo.com
G M G Website : www.mayrada.tk Facebook: www.facebook.com/hoinhungnguoihamhoc
Trang 2www.mayrada.tk mayrada.blogspot.com
CHUYÊN ĐỀ SỐ 1 : LÝ THUYẾT-PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN
ESTE – LIPIT – CHẤT GIẶT RỬA
A ESTE
I – KHÁI NIỆM VỀ ESTE VÀ DẪN XUẤT KHÁC CỦA AXIT CACBOXYLIC
1.Khái niệm :
Este là sản phẩm của phản ứng este hóa giữa axit hữu cơ hoặc axit vô cơ với rượu
Este là hợp chất hữu cơ khi thay thế nhóm OH của axit cacboxylic bằng nhóm OR của ancol thì thu được Este
Thí dụ :
C2H5Cl : etyl clorua là phản ứng giữa rượu etylic với HCl(axit clohidric)
CH3NO2 : Metyl nitrat là sản phẩm este hóa của ancol metyl etilic với Axit nitric
Hai Este ban đầu là Este vô cơ của axit vô cơ với rượu
C2H5COOCH3 : metyl propionat : là sản phẩm Este của Axit propionic với ancol metylic
CH3COOCH=CH2 : đây cũng là một Este hữu cơ nhưng của 1 ankin(axetilen) với axit axetic
CH3COOC6H5 : Đây cũng là một Este hữu cơ nhưng của 1 anhidric axetic(CH3CO)2O với phenol
3 Este trên đều là những Este hữu cơ,nhưng đa phần Este hữu cơ đều là sản phẩm của Axit hữu cơ với rượu
2.Phân loại Este :
a Este là sản phẩm của Axit no đơn chức với Ancol no đơn chức có
Công thức chung là :RCOOR’
+ R và R’ có thể là gốc HC no,không no,thơm (R có thể là H,nhưng R’ phải khác H vì nếu R’=H
thì trở thành Axit cacboxylic).có thể mạch hở hoặc vòng
Công thức phân tử là: CnH2nO2 (n≥2)
Chứng minh :
Ta có công thức chung của axit no đơn chức là : CxH2x+1COOH
Ta có công thức chung của ancol no đơn chức là : CyH2y+1OH
Trang 3www.mayrada.tk mayrada.blogspot.com
Ta có phương trình phản ứng :
CxH2x+1COOH + CyH2y+1OH = Cx+y+1H2x+2y+2O2 + H2O
Đặt : x+ y+1= n
Công thức phân tử của Este được viết lại : C n H 2n O 2
Để viết công thức Este đa chức ta làm như sau:
Chỉ số nhóm chức của rượu nhân cho gốc R của axit và lấy chỉ số nhóm chức của axit nhân cho gốc
R’ của rượu.
b Este của rượu đơn chức với Axit đa chức(n chức ) :
Công thức cấu tạo là R(COOR’)n
c Este của rượu đa chức(m chức) với axit đơn chức
Công thức cấu tạo là : (RCOO)mR’
d Este của rượu đa chức(m chức ) với axit đa chức (n chức)
Nếu m = n thì có thể viết lại công thức R(COO)nR’
1 Cấu tạo phân tử este
Este là dẫn xuất của axit cacboxylic.Khi thay thế nhóm hiđroxyl (–OH) ở nhóm cacboxyl (– COOH) của axit cacboxylic bằng nhóm –OR’ thì được este Este đơn giản có công thức cấu tạo: RCOOR’ với R, R’ là gốc hiđrocacbon no, không no hoặc thơm (trừ trường hợp este của axit fomic có
R là H)
Trang 4www.mayrada.tk mayrada.blogspot.com
Một vài dẫn xuất khác của axit cacboxylic có công thức cấu tạo như sau:
Este Anhiđrit axit Halogenua axit Amit
I Công thức cấu tạo và danh pháp
1.Công thức cấu tạo
Este của axit cacboxylic đơn chức và rượu đơn chức có công thức cấu tạo chung:
R – C – O – R1
Gốc R và R1 có thể giống nhau hoặc khác nhau, có thể là gốc hidrocacbon no hoặc không no.(R1 ≠ H)
Công thức chung của este tạo thành từ axit cacboxylic no đơn chức và rượu no đơn chức là: CnH2nO2 (n≥2)
2 Cách gọi tên este
Tên gốc hiđrocacbon R’ + tên gốc axit (thay đuôi ic = at)
Tên gốc hidrocacbon của rượu + tên gốc axit (thay đuôi ic= đuôi at)
Thí dụ :
HCOO CH3: Metyl fomiat
CH CO3 O CH3: Metyl axetat
CH COO3 C H2 5Etyl axetat
CH -CH -3 2 C O O C2H5 :Etyl propionat
Nhắc lại :
Danh pháp một số hợp chất liên quan :
Tên gốc một số Hidrocacbon :
a) Gốc Hidrocacbon no
0
Trang 5www.mayrada.tk mayrada.blogspot.com
3
|
|
3
CH
CH
3
| 3
| 3
CH
CH
| 3
CH
| 3
CH
neo-pentyl tert-butyl iso-butyl iso-propyl propyl
| 3
CH
CH3 C H2 CH2 CH2
3
|
| 3
CH
CH
sec-butyl n-butyl tert-pentyl
b) Gốc Hidrocacbon không no
2
CH CH CH2 CHCH2 3
| 3
CH
vinyl hay etenyl alyl hay propen-2-yl iso-propenyl hay 1-metyl vinyl
CH CH CH2 CHCH CH
Etinyl Butadien-1,3-yl
c) Gốc Hidrocacbon thơm
CH2-
CH3-C6H4- p-tolyl
C6H5- Phenyl C6H5-CH2- Benzyl CH3
Tên một số axit no thường gặp :
Trang 6www.mayrada.tk mayrada.blogspot.com
Tên một số Axit không no thường gặp :
CH2=CH-COOH : Axit acrylic
Là chất lỏng không màu,mùi sốc,tan vô hạn trong nước,tan nhiều trong rượu và ete
Este của axit acrylic dùng để làm chất dẻo
CH2=C(CH3)-COOH : Axit metacrylic
Là chất lỏng không màu,mùi sốc kém hơn acrylic,tan vô hạn trong nước,tan nhiều trong rượu và ete
Este của axit acrylic dùng để làm thủy tinh hữu cơ (plexiglat)
Thủy tinh hữu cơ rất cứng,bền và trong suốt.Bền với nước,axit,bazơ,xăng,anol nhưng bị hòa tan trong bezen,đồng đẳng của bezen,este và xeton.Khi va chạm vỡ thành từng hạt,có độ truyền quang cao,có khối lượng riêng nhỏ hơn thủy tinh silicat
CH3-CH=CH-CH=CH-COOH : Axit sorbic
Chất tinh thể màu trắng ít tan trong nước,dùng để bảo quản thực phẩm
CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH : Axit oleic (C17H33COOH)
Là chất lỏng như dầu,có trong dầu động thực vật dưới dạng Este với glyxerin,đặc biệt có tới 80% trong dầu oliu
Phản ứng cộng với H2 tạo thành Axit stearic
Trang 7www.mayrada.tk mayrada.blogspot.com
Muối oleat Na,K dùng làm xà phòng trong kĩ thuật giặt len
Các muối oleat Ca,Mg không tan trong nước
CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH : Axit linôlêic (C17H31COOH)
CH3-CH3-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH : Axit linôlênic (C17H29COOH)
Tên một số Điaxit :
Axit maleic
Dạng trans:
Axit fumaric Axit Thơm :
COOH
COOH C
COOH COOH
Axit-Phtalic
Axit phtalic là chất tinh thể,tan nhiều trong nước.Khi đun nóng không nóng chảy mà bị mất nước tạo thành anhydrit phtalic :
Trang 8www.mayrada.tk mayrada.blogspot.com
COO
COO Điều chế bằng cách oxi hóa naphtalen :
2 5
V O
9
Axit : salixilic ( OH-C6H5COOH)
Là chất tinh thể,ít tan trong nước,tan được trong rượu,ete, axeton.Dùng làm thuốc sát trùng (chữa hắc lào ),điều chế thuốc chữa bệnh,tổng hợp màu azô,bảo quản thực phẩm
Aspirin(Axit axetyl salixylic) là este của axit axêtic và axit salixilic :
Ngoài ra Aspirin còn là phản ứng giữa Axit Salixylic với anhidric axetic
COOH
Phản ứng giữa Axit Salixylic và rượu etylic tạo thành metyl Salixylat (đk t,H2SO4):
0
H SO t
3 Tính chất vật lí của este
Nhiệt độ sôi tăng dần :este <ancol< axit (có cùng số nguyên tử cacbon)
COOH
COOH
OH
COOH
COOH
OH
OCOCH 3
COOH
OH
COOH
OCOCH 3
COOH
OH
COOCH 3
OH
Trang 9www.mayrada.tk mayrada.blogspot.com
Do este không tạo được liên kết hiđro giữa các phân tử este với nhau và khả năng tạo liên kết hidro giữa các phân tử este với các phân tử nước rất kém vì thế este có nhiệt độ sôi thấp hơn so với axit
và ancol có cùng số nguyên tử C Ví dụ HCOOCH3 (ts = 30oC); CH3CH2OH (ts = 78oC); CH3COOH (ts
= 118oC)
Thường là chất lỏng hoặc rắn ở điều kiện thường, nhẹ hơn nước, dễ bay hơi, rất ít tan trong nước,
có khả năng hòa tan nhiều chất hữu cơ khác nhau Các este có khối lượng phân tử rất lớn có thể ở trạng thái rắn (như mỡ động vật, sáp ong…)
Các este thường có mùi thơm dễ chịu như isoamyl axetat có mùi chuối chín, etyl butirat có mùi dứa, etyl isovalerat có mùi táo,geranyl axetat có mùi hoa hồng,Benzyl axetat có mùi hoa nhài
II – TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA ESTE
Tính chất hóa học quan trọng nhất của este là phản ứng thủy phân (phản ứng với nước).Trong quá trình thủy phân được thực hiện trong dung dịch axit hoặc bazơ
1 Phản ứng ở nhóm chức
a) Phản ứng thủy phân:
Este bị thủy phân cả trong môi trường axit và bazơ Phản ứng thủy phân trong môi trường axit là phản ứng nghịch của phản ứng este hóa:
Đun nóng este với nước,có axit vô cơ xúc tác,phản ứng tạo ra axit cacboxylic và rượu.Nhưng cũng trong điều kiện đó,các axit cacboxylic và rượu lại phản ứng với nhau cho este.Thí dụ :
Phản ứng theo chiều từ trái sang phải là phản ứng thủy phân este,phản ứng theo chiều từ phải sang trái là phản ứng este hóa
Vậy phản ứng thủy phân este trong dung dịch axit là phản ứng thuận nghịch
Phản ứng thủy phân trong môi trường kiềm là phản ứng một chiều và còn được gọi là phản ứng xà phòng hóa:
Đun nóng este trong dung dịch natri hiđroxit,phản ứng tạo ra muối của axit cacboxylic và rượu
Trang 10www.mayrada.tk mayrada.blogspot.com
Thí dụ:
Đây là phản ứng không thuận nghịch vì không còn axit cacboxylic phản ứng với rượu để tạo lại este.Phản ứng này được gọi là phản ứng xà phòng hóa
Nếu este của phenol thì thu được 2 muối và nước, nếu là este vòng thì thu được một muối
Ví dụ: RCOOC6H5 + 2NaOH → RCOONa + C6H5ONa + H2O
Lưu ý : Phân biệt giữa Este của phenol và Este của axit benzoic C6H5-COOH
C6H5COOR’ + NaOH C6H5COONa + R’OH b) Phản ứng khử:
- Este bị khử bởi liti nhôm hiđrua LiAlH4, khi đó nhóm R – CO – (gọi là nhóm axyl) trở thành ancol bậc I:
2 Phản ứng ở gốc hiđrocacbon không no
Gốc hidrocabon của este có thể tham gia phản ứng thế, cộng, tách, trùng hợp như những hợp chất có tham gia các phản ứng này
a) Phản ứng cộng:
3
b) Phản ứng trùng hợp:
Trang 11www.mayrada.tk mayrada.blogspot.com
Điều kiện để có thể tham gia phản ứng trùng hợp là các monome tham gia phản ứng phải có liên kết bội hoặc vòng kém bền
III – ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG
1 Điều chế
a) Phản ứng giữa axit và ancol (Este của ancol):
Phương pháp thường dùng để điều chế este của ancol là đun hồi lưu ancol với axit hữu cơ,có
H2SO4 đặc làm xúc tác,gọi là phản ứng Este hóa
- Phản ứng este hóa là phản ứng thuận nghịch xảy ra chậm ở điều kiện thường:
Để nâng cao hiệu suất của phản ứng có thể lấy dư một trong hai chất đầu hoặc làm giảm nồng
độ các sản phẩm Axit sunfuric đặc vừa làm xúc tác vừa có tác dụng hút nước
b) Phản ứng giữa anhiđrit axit và ancol:
c) Phản ứng giữa axit và ankin:
Điều chế Este vinyl :
Điều chế Este với gốc ankin bậc 3 :
CH3-
d) Phản ứng giữa phenol và anhiđrit axit hoặc Halogennua axit ( Este của phenol):
Trang 12www.mayrada.tk mayrada.blogspot.com
Anhiđrit axetic Phenyl axetat
Tổng quát :
C6H5OH +(RCO)2O →RCOOC6H5 + RCOOH
C6H5OH + RCOCl →RCOOC6H5 + HCl
e/ Phản ứng ankyl halogenua và muối bạc hay cacboxylat của kim loại kiềm
RCOOAg + R'I RCOOR' + AgI
RCOONa + RI RCOOR' + NaI
2 Ứng dụng
- Làm dung môi (butyl và amyl axetat được dùng để pha sơn tổng hợp)
- Poli(metyl acrylat), poli(metyl metacrylat) dùng làm thủy tinh hữu cơ, poli(vinyl axetat) dùng làm
chất dẻo hoặc thủy phân thành poli(vinyl ancol) dùng làm keo dán
- Một số este có mùi thơm của hoa quả được dùng trong công nghiệp thực phẩm (bánh kẹo, nước giải
khát) và mỹ phẩm (xà phòng, nước hoa…)
IV – MỘT SỐ LƯU Ý KHI GIẢI BÀI TẬP
Công thức tổng quát của este: CnH2n + 2 – 2k – 2xO2x ( k là số liên kết π + số vòng trong gốc hiđrocacbon và x là số nhóm chức)
Este no đơn chức: CnH2nO2 (n ≥ 2) đốt cháy cho nCO2 = nH2O
Este tạo bởi axit đơn chức và ancol đơn chức: RCOOR’
Este tạo bởi axit đơn chức và ancol đa chức: (RCOO)nR’ (n ≥ 2)
Este tạo bởi axit đa chức và ancol đơn chức: R(COOR’)n (n ≥ 2)
Este tạo bởi axit đa chức và ancol đa chức: Rn(COO)mnR’m ; khi m = n thành R(COO)nR’
este vòng
Este nội phân tử: R(COO)n (n ≥ 1) ; khi thủy phân cho một sản phẩm duy nhất
Khi R là H thì este có khả năng tham gia phản ứng tráng bạc do có nhóm chức anđehit
'
Trang 13www.mayrada.tk mayrada.blogspot.com
Sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng:
1 mol RCOOH 1 mol RCOOC2H5 ∆m = 29 – 1 = 28 gam
1 mol C2H5OH 1 mol RCOOC2H5 ∆m = (R + 27) gam
1 mol RCOOR’ 1 mol RCOONa ∆m = |R’ – 23| gam
1 mol RCOOR’ 1 mol R’OH ∆m = (R + 27) gam
Bài tập về phản ứng xà phòng hóa cần chú ý:
Nếu nNaOH=neste este đơn chức
NếunNaOH=x.neste este x chức
Nếu este đơn chức có dạng RCOOC6H5 thì phản ứng với NaOH theo tỉ lệ 1 : 2 2 muối và nước
Xà phòng hóa 1 este 1 muối và 1 ancol có số mol = nhau = neste và nNaOH = 2neste CT của este là R(COO)2R’
Phản ứng xong cô cạn được chất rắn thì phải chú ý đến lượng NaOH còn dư hay không
Một số phản ứng cần lưu ý:
RCOOCR’’=CH-R’ + NaOH →RCOONa + R’-CH2-CO-R’’
RCOOC6H5 + 2NaOH RCOONa + C6H5ONa + H2O
RCOOCH2CH2Cl + 2NaOH RCOONa + NaCl + C2H4(OH)2
Chú ý:
Este đơn chức + 2NaOH→2muối+H2O đó là những este có gốc rượu là gốc phenol
RCOOC6H5 + 2NaOH →RCOONa + C6H5ONa + H2O
Trang 14www.mayrada.tk mayrada.blogspot.com
Este đơn chức + NaOH → Muối (duy nhất) đó là este vòng
Este 3 chức + 4NaOH → 2 muối + 2H2O đó là este 3 chức tạo bởi rượu 3 chức đặc biệt
(RCOO)3CH + 4NaOH → 3RCOONa + HCOONa + 2H2O
(RCOO)3CR’ + 4NaOH → 3RCOONa +R’COONa + 2H2O
Khi thuỷ phân các este tạp chức chứa nhóm OH hoặc Halogen thì sản phẩm thuỷ phân có thể là muối,anđêhit,xeton,rượu
Thí dụ:
HOCH2COOCHCl2 + 4NaOH → OHCH2COONa + HCOONa + 2NaCl + 2H2O
HCOOCHBrCH3 + 2NaOH → HCOONa + CH3CHO + NaBr + H2O
Este fomiat HCOOR có khả năng tham gia phản ứng tráng gương và tác dụng với dung dịch đồng (II) hiđrôxit
HCOOR’ + AgNO3 + 3NH3 + H2O→NH4OCOOR’ + 2NH4NO3 + 2Ag↓
HCOOR’ + Ag2O→ HOCOOR’ + 2Ag↓
HCOOR’ + 2Cu(OH)2 HOCOOR’ + Cu2O + H2O
Một số phản ứng xà phóng hóa cần lưu ý :
1.Phản ứng giữa este của ancol đơn chức và axit đơn chức và NaOH
2.Phản ứng giữa este của axit n chức và ancol đơn chức với NaOH
R C R nNaOHR COONa nR OH
3.Phản ứng giữa este của axit đơn chức và ancol m chức với NaOH
Trang 15www.mayrada.tk mayrada.blogspot.com
(RCOO)m R'm nNaOH t0mRCOONaR OH'( )m
4.Phản ứng giữa este cửa axit n chức với ancol m chức với NaOH
R C R nNaOH mR COONa nR OH
5.Phản ứng giữa Este với NaOH tạo thành muối và Anđêhit
RCOO CH CH R'NaOH t0RCOONaR'CH2CHO
6.Phản ứng giữa Este và NaOH tạo thành muối và Xeton
RCOO CR'' CH R' NaOH t0 RCOONa R' CH2 C R''
O O 7.Phản ứng giữa Este và NaOH tạo thành Axit cacboxyl
B LIPIT
I – PHÂN LOẠI, KHÁI NIỆM VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN
1 Phân loại lipit
- Lipit là những hợp chất hữu cơ có trong tế bào sống, không hòa tan trong nước nhưng tan trong các
dung môi hữu cơ không phân cực như ete, clorofom, xăng dầu…
- Lipit được chia làm hai loại: lipit đơn giản và lipit phức tạp
+ Lipit đơn giản: sáp, triglixerit và steroit
+ Lipit phức tạp: photpholipit
Sáp: - Este của monoancol phân tử khối lớn với axit béo phân tử khối lớn
- Là chất rắn ở điều kiện thường (sáp ong…)
Steroit: - Este của axit béo có phân tử khối lớn với monoancol đa vòng có
phân tử khối lớn (gọi chung là sterol)
- Là chất rắn không màu, không tan trong nước
Photpholipit : - Este hỗn tạp của glixerol với axit béo có phân tử khối cao và axit photphoric
- Ví dụ: lexithin (trong lòng đỏ trứng gà)…
2 Khái niệm chất béo
- Chất béo là trieste của glyxerol với các axit monocacboxylic có số chẵn nguyên tử C (thường từ 12C