chuyên đề đại cương hóa học hữu cơ 11

- CTCT: Cho biết số nguyên tử của mỗi nguyên tố và trình tự sắp xếp các nguyên tử trong phân tử... * Độ bất bão hòa  là đại lượng cho biết tổng số liên kết  và số vòng có trong phân tử

CHƯƠNG 4 ĐẠI CƯƠNG HÓA HỮU CƠ

I - KHÁI NIỆM – PHÂN LOẠI – GỌI TÊN HCHC

1 Hợp chất hữu cơ: là hợp chất của C (trừ CO, CO2, H2CO3, muốicacbonat, xianua, cacbua )

* Đặc điểm chung: Nhất thiết phải có C, thường có H, hay gặp O, N, sau

thấp (t s C mạch thẳng > t s C mạch nhánh),dễ bay hơi ít bền với nhiệt, thườngkhông tan hoặc ít tan trong nước Dễ bị phân hủy bởi nhiệt, phản ứngthường chậm, không hoàn toàn, không theo hướng nhất định, cần xúc tác, to

2 Phân loại: Hiđrocacbon (chỉ gồm C và H) và dẫn xuất của

hiđrocacbon (ngoài C, H còn có các nguyên tố khác)

3 Gọi tên:

- Tên thông thường: Đặt theo nguồn gốc tìm ra chúng

- Tên hệ thống (danh pháp IUPAC)

Ví dụ: CH3CH2 – Cl: etyl clorua ; CH3 – NH 2 : metylamin

 Tên thay thế: Vị trí nhánh + tên nhánh + tên mạch C chính + tên phầnđịnh chức Ví dụ: CH3CH2CH3: propan ; Cl – CH2CH2CH3: 1-clopropan

1 Phân tích định tính: Xác định nguyên tố nào có mặt trong HCHC

2 Phân tính định lượng: Xác định khối lượng (hàm lượng) các n.tố

Một số công thức:

;

;

;

III - CÁC LOẠI CÔNG THỨC

- CTTQ: Cho biết thành phần định tính các nguyên tố

- CTĐGN: Cho biết tỉ lệ tối giản về số nguyên tử của các nguyên tố

- CTPT: Cho biết số nguyên tử của các nguyên tố

- CTCT: Cho biết số nguyên tử của mỗi nguyên tố và trình tự sắp xếp các nguyên tử trong phân tử

CxHy + O2 xCO2 + H2O

* Nếu sản phẩm cháy dẫn qua bình H2SO4đ, P2O5, muối khan: mbình tăng = mH2O

mdd tăng = (mCO2 + mH2O) – m ; mdd giảm = m – (mCO2 + mH2O)

2 Đồng phân: Là những chất khác nhau nhưng có cùng CTPT.

- Đồng phân cấu tạo: cùng CTPT khác CTCT: đồng phân nhóm chức ; đồngphân mạch C ; đồng phân v.trí nhóm chức ; đồng phân v.trí liên kết bội

- Đồng phân lập thể: cùng CTCT khác về cấu trúc không gian

* Độ bất bão hòa () là đại lượng cho biết tổng số liên kết  và số vòng có trong phân tử chất hữu cơ (  0, nguyên)

VI - CÁC LOẠI LIÊN KẾT TRONG PHÂN TỬ HCHC

1 Liên kết đơn (): Liên kết bằng 1 cặp e dùng chung

2 Liên kết đôi: Liên kết bằng 2 cặp e chung, gồm 1 liên

kết  bền và 1 liên kết  kém bền

3 Liên kết ba: Liên kết bằng 3 cặp e chung, gồm 1 liên

kết  bền và 2 liên kết  kém bền

VII - PHÂN LOẠI PHẢN ỨNG HỮU CƠ

1 Phản ứng thế: Một (hay một nhóm) nguyên tử trong HCHC bị thế

bởi một (hay một nhóm) nguyên tử khác

2 Phản ứng cộng: Phân tử hữu cơ kết hợp với phân tử khác thạo

thành hợp chất mới (thường xảy ra với hợp chất có chứa liên kết đôi hay liên kết ba).

- Đối với aren: + 2Na + X–R + 2NaX

Este đơn chức no R – COO – R’CnH2nO2

R’≠ H

n ≥ 2

CHƯƠNG 5 HIĐROCACBON NO

(Hiđrocacbon no, mạch hở, có công thức chung là CnH2n + 2, n  1)

I - CẤU TRÚC – ĐỒNG ĐẲNG – ĐỒNG PHÂN – DANH PHÁP

1 Cấu trúc phân tử: C trong phân tử ankan ở trạng thái lai hóa sp3

Liên kết trong phân tử ankan là liên kết  Số liên kết  là 3n+1

2 Đồng đẳng: CH4 (metan), C2H6 (etan), CnH2n+2 (n  1)

3 Đồng phân: Từ C4 trở đi mới xuất hiện đồng phân mạch C

* Bậc của C là số C liên kết trực tiếp với nó

4 Danh pháp:

+ Chọn mạch C dài nhất, nhiều nhất nhất làm mạch chính, đánh số

thứ tự C trên mạch chính, sao cho số chỉ VTN là nhỏ nhất

+ Đọc tên: Số chỉ VTN + tên nhánh + tên mạch chính + an

- tnc, ts và khối lượng riêng tăng theo phân tử tử khối

- Nhẹ hơn nước và không tan trong nước nhưng tan trong dung môi hữu

cơ, Ankan không màu và là những dung môi không phân cực

III - TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Ở to thường tương đối trơ: không tác dụng với axit, bazơ, chất oxi hóa

1 Phản ứng thế: Dưới askt các ankan tác dụng với Cl2 và Br2 khan

* Qui tắc thế: Sản phẩm thế ưu tiên C bậc cao

Chú ý: Iot không có phản ứng thế với ankan Flo phân huỷ ankan kèm theo nổ.

CH3 – CHCl – CH3 (sp chính) + HCl

CH3 – CH2 – CH2Cl (sp phụ) + HCl

2 Công nghiệp: Tách từ khí thiên nhiên và dầu mỏ.

* Ngoài ra ankan còn có thể điều chế bằng cách: Hiđro hóa anken hoặc ankin tương ứng:

(Hiđrocacbon no, mạch vòng, có công thức chung là CnH2n, n  3)

I - ĐÒNG PHÂN – DANH PHÁP – TÍNH CHẤT VẬT LÍ

- Từ C4 trở đi mới có đồng phân

- Danh pháp: Số chỉ vị trí nhánh + tên nhánh + xiclo + tên mạch chính + an

phủ trục nên tương đối bền, liên kết  tạo thành do sự xen phủ bên, nênkém bền hơn Số liên kết  trong phân tử anken là là 3n – 1

2 Đồng đẳng: C2H4 (etilen), C3H6 (propilen), , CnH2n (n  2)

3 Đồng phân: Từ C4 trở đi mới có đồng phân mạch C và đồng phân

4 Danh pháp:

- Tên thông thường của anken lấy từ tên ankan tương ứng, nhưng đổi

đuôi an thành ilen Ví dụ: C2H4 (etilen)

CH2 = CH2 + H – OSO3H  CH3CH2OSO3H (etyl hiđrosunfat)

- Cộng nước (hiđrat hóa):

* Qui tắc Mac-côp-nhi-côp: Phản ứng cộng axit hoặc nước (kí hiệu chung là HA) vào anken không đối xứng tạo ra hỗn hợp 2 đồng phân, H ưu tiên cộng vào C bậc thấp, A ưu tiên cộng vào C bậc cao.

CH2 = CH – CH3 + HCl 

HCl

2 Phản ứng trùng hợp (kết hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giống nhau

toàn)  Nhận biết anken

3C2H4 + 2KMnO4 + 4H2O  3C2H4(OH)2 + 2MnO2  + 2KOH

ANKAĐIEN (ĐIOLEFIN)

(HC không no, mạch hở, có 2 liên kết đôi, công thức chung CnH2n – 2, n 

3)

+ Ankađien liên hợp: 2 liên kết đôi cách nhau bởi 1 liên kết đơn Ví dụ:

I - TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA BUTAĐIEN VÀ ISOPREN

* Ở to thấp ưu tiên tạo sản phẩm cộng 1,2 Ở to cao ưu tiên tạo sản phẩm cộng 1,4

* Ankađien khi cộng với tỉ lệ 1:1 sẽ tạo thành hỗn hợp sp là đồng phân của nhau

- Pứ cháy: CnH2n–2 + O2 nCO2 + H2O

- Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn:

3C4H6 + 4KMnO4 + 8H2O  3C4H6(OH)4 + 4MnO2 + 4KOH

II - ĐIỀU CHẾ BUTAĐIEN VÀ ISOPREN

(HC không no, mạch hở, có 1 liên kết ba, công thức chung CnH2n–2, n  2)

I - CẤU TRÚC – ĐỒNG ĐẲNG – ĐỒNG PHÂN – DANH PHÁP

1 Cấu trúc p.tử: Hai C mang nối ba ở trạng thái lai hóa sp Liên kết

C  C gồm 1 liên kết  và 2 liên kết  linh động Số liên kết  là 3n – 3

2 Đồng đẳng: C2H2 (axetilen), , CnH2n - 2 (n  2)

3 Đồng phân: Từ C4 trở đi có đồng phân vị trí liên kết ba, từ C5 trở

đi có thêm đồng phân mạch C

4 Danh pháp:

- Tên thay thế: tương tự anken nhưng thay đuôi en bằng in

- Phản ứng đime hóa và trime hóa:

C2H2 + 5/2O2 2CO2 + H2O  Ứng dụng trong hàn cắt kim loại

- Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn: Tương tự anken và ankađien, ankin

III - ĐIỀU CHẾ

1 Phòng thí nghiệm: Từ đất đèn: CaC2 + 2H2O  C2H2 + Ca(OH)2

2 Công nghiệp: Nhiệt phân metan: 2CH4 C2H2 + 3H2

* Hoặc tách HX từ dẫn xuất đihalogen: CH 2 BrCH 2 Br + 2KOH CH  CH + 2KBr +

 ỨNG DỤNG CỦA HIĐROCACBON KHÔNG NO

- Điều chế chất dẻo: PE, PP, PVC, PVA

- Đ.chế cao su tổng hợp: cao su buna, cao su isopren, cao su buna-S, cao su buna-N, cao su clopren

- Ankin và anken dùng để dản xuất các dẫn xuất của hiđrocacbon

CHƯƠNG 7 HIĐROCACBON THƠM (AREN)

I - CẤU TRÚC – Đ.ĐẲNG – Đ.PHÂN – DANH PHÁP – TCVL

1 Cấu trúc của phân tử benzen: Sáu nguyên tử C ở trạng thái lai hóa sp2

2 Đồng đẳng: Khi thay các nguyên tử H trong phân tử benzen bằng

nhóm ankyl ta được ankylbenzen C6H5 – CH3 (metylbenzen), C6H5 – CH2

– CH3 (etylbenzen) Công thức chung là CnH2n–6 (n  6)

3 Đồng phân: Từ C8 trở đi có đồng phân vị trí nhóm ankyl

4 Danh pháp: Vòng benzen là mạch chính, các nhóm ankyl là mạch

nhánh

Vị trí 2 và 6 đọc là orto, vị trí 3 và 5 đọc là meta, vị trí 4 đọc là para

Đọc tên: Vị trí nhánh + tên nhánh + benzen

CH3–

o-đimetylbenzen (o-xilen)

CH– 3

CH3–

5 Tính chất vật lí: Benzen là chất lỏng không màu, có mùi thơm, nhẹ

hơn nước, không tan trong nước, nhưng tan trong dung môi hữu cơ.Benzen là dung môi hòa tan nhiều chất như I2, S, cao su, chất béo

(m) 5

4 (p)

+ Br2

Nếu chiếu sáng thì Br thế ở nhánh: CH3+ Br2 (benzyl bromua) + HBr

- Nitro hóa: + HNO3 đ NONO22(nitrobenzen) + H2O

 Benzen dễ tham gia phản ứng thế hơn HC no mạch hở (thế nitro dễ dàng)

* Qui tắc thế: Khi vòng benzen có sẵn nhóm ankyl (hay các nhóm – OH, – NH 2 , – OCH 3 ) phản ứng thế vào vòng sẽ dễ dàng hơn, ưu tiên xảy ra ở

vị trí ortho và para (2, 4, 6).

Khi vòng benzen có sẵn nhóm – NO 2 (hoặc – COOH, – SO 3 H ) phản ứng thế vào vòng sẽ khó hơn, ưu tiên xảy ra ở vị trí meta (3, 5).

2 Phản ứng cộng: Benzen và ankylbenzen không làm mất màu dd Br2

C6H6 + 3Cl2 C6H6Cl6 (hexacloxiclohexan) (thuốc trừ sâu 666)

STIREN & NAPHTALEN

I - TÍNH CHẤT VẬT LÍ & CẤU TẠO CỦA STIREN

- Stiren là chất lỏng không màu, nhẹ hơn nước, không tan trong nước

- CTPT: C8H8 ; CTCT: Br CH = CHCH3 2 (vinylbenzen hay phenyletilen)

- Phản ứng cháy: C8H8 + 10O2 8CO2 + 4H2O

- Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn: 3C6H5 – CH = CH2 + 2KMnO4

+ 4H2O  3C6H5 – CH – CH2 + 2MnO2 + 2KOH

* Điều chế stiren: C6H5 – CH2CH3 C6H5 –CH = CH2 + H2

III - TÍNH CHẤT VẬT LÍ & CẤU TẠO CỦA NAPHTALEN

- Naphtalen (băng phiến) là chất rắn màu, thăng hoa ngay ở nhiệt độthường, có mùi đặc trưng, không tan trong nước, tan trong DMHC

O

CHƯƠNG 8 DX HALOGEN ANCOL – PHENOL

DẪN XUẤT HALOGEN CỦA HIĐROCACBON

I - KHÁI NIỆM – P.LOẠI – ĐỒNG PHÂN – DANH PHÁP – TCVL

1 Khái niệm: Khi thay một hay nhiều H của HC bằng một hay nhiều

halogen ta được dẫn xuất halogen

- Bậc của dẫn xuất halogen là bậc của C liên kết trực tiếp với halogen

3 Đồng phân: Đồng phân mạch C và đồng phân vị trí nhóm chức (–X)

4 Danh pháp:

- Tên gốc - chức: tên gốc HC + halogenua

- Tên thay thế: Số chỉ vị trí halogen + tên halogen + tên HC

5 Tính chất vật lí:

- Dẫn xuất halogen có phân tử khối nhỏ là chất khí Dẫn xuất có phân tử

khối lớn là chất lỏng (năng hơn nước) hoặc chất rắn

II - TÍNH CHẤT HÓA HỌC – ĐIỀU CHẾ – ỨNG DỤNG

kiềm chuyển thành anđehit hoặc xeton.

ANCOL (RƯỢU)

I - KHÁI NIỆM – P.LOẠI – ĐỒNG PHÂN – DANH PHÁP – TCVL

1 Khái niệm: Ancol là những HCHC mà phân tử có nhóm – OH (hiđroxyl)

liên kết trực tiếp với C no

2 Phân loại:

- Ancol no, đơn chức, mạch hở (CnH2n + 1OH, n ≥ 1): CH3 – OH, C2H5 – OH

- Ancol đơn chức, mạch hở, có 1 liên kết đôi (CnH2n – 1OH, n ≥ 3)

CH2 =CH–CH2 – OH

- Ancol đa chức: C3H5(OH)3 (glixerol), CH2OH–CH2OH (etylen glicol)

- Ancol bậc I, bậc II, bậc III: CH3CH2CH2OH, CH3CHOHCH3,C(CH3)3OH

* Bậc của ancol là bậc của C liên kết trực tiếp với nhóm –OH.

* Các trường hợp ancol không bền chuyển về dạng khác:

+ Nhóm – OH liên kết trực tiếp với C không no:

3 Đồng phân: Đồng phân mạch C, đồng phân nhóm chức (ancol và

ete) và đồng phân vị trí nhóm chức (–OH)

4 Danh pháp:

- Tên thông thường (tên gốc – chức): Ancol + tên gốc HC + ic Ví dụ:

CH3OH (ancol metylic), CH2 =CH–CH2 –OH (ancol anlylic)

- Tên thay thế: Tên HC tương ứng + số chỉ vị trí nhóm OH + ol

- Các ancol đều không màu và có ts cao hơn hiđrocacbon tương ứng vìtrong nước các phân tử rượu liên kết với nhau bằng liên kết hiđro.

II - TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1 Phản ứng thế H của nhóm OH

Natri etylat dễ bị thủy phân trong nước tạo thành rượu etylic và dd kiềm:

 Nhận biết glixerol, etylen glicol…

2 Phản ứng thế nhóm OH

- Phản ứng với axit vô cơ: C2H5 OH + H Br  C2H5Br + H2O

C2H5 OH + H ONO2 đ C2H5ONO2 (etyl nitrat) + H2O

- Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn:

+ Ancol bậc I bị oxi hóa nhẹ thành anđehit:

CH3CH2OH + CuO CH3CHO + Cu + H2O

* Chú ý: Các ancol không tác dụng với dd kiềm.

 TÓM TẮT TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA RƯỢU

R – O – H

- Tác dụng với kiêm loại kiềm, kiểm thổ (Ba, Sr, Ca) giải phóng ½ H 2

- Oxi hóa nhẹ tạo anđehit, xeton, axit…

- Từ 1 phân tử rượu tạo anken

- Từ 2 phân tử rượu tạo ete

- Giữa rượu và axit tạo este

Cũng có thể thu được glixerol từ phản ứng thủy phân chất béo trong môi trường kiềm.

* Độ rượu là tỉ lệ % theo thể tích của rượu nguyên chất trong hỗn hợp với nước Ví dụ:

PHENOL

I - KHÁI NIỆM – PHÂN LOẠI – TÍNH CHẤT VẬT LÍ

1 Khái niệm:

- Phenol là những hợp chất mà trong phân tử có chứa nhóm – OH (hiđroxyl)

- Ancol thơm là chất trong phân tử có nhóm – OH liên kết với mạch

2 Phân loại:

3 Tính chất vật lí:

- Phenol là chất rắn không màu, tan ít trong nước lạnh, tan vô hạn ở 66oC

- Dễ chảy rữa và thẫm màu do hút ẩm và bị oxi hóa bởi oxi không khí

- Phenol độc, tiếp xúc với da sẽ gây bỏng

- Phenol cũng có liên kết hiđro như ancol.

II - TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1 Tính axit:

(natri phenolat)

C6H5ONa + CO2 + H2O  C6H5OHvẩn đục nổi lên trên + NaHCO3

- Phản ứng với kim loại kiềm (thế H của nhóm OH):

C6H5OH + Na  C6H5ONa + ½H2

 Phenol có tính axit mạnh hơn ancol (phản ứng với kim loại kiềm, dd kiềm) nhưng phenol vẫn là một axit rất yếu (còn gọi là axit phenic), yếu hơn axit cacbonic, dd phenol không làm đổi màu quỳ tím.

2 Phản ứng thế ở vòng thơm: (dễ thế hơn benzen)

+ 3Br2 (dd) 

+ 3HNO3    H SO ® 2 4 (2,4,6 – trinitro phenol)

3 Ảnh hưởng qua lại giữa nhóm – OH và gốc – C 6 H 5 trong p.tử phenol:

CH2 =CH–CH=O ; Anđehit thơm: C6H5 –CH=O

* CÔNG THỨC CHUNG CỦA MỘT SỐ DÃY ĐỒNG ĐẲNG CỦA ANĐEHIT

3 Danh pháp:

- Tên thường: Anđehit + tên axit tương ứng Ví dụ: HCHO (anđehit

fomic hay fomanđehit), CH3CHO (anđehit axetic hay axetanđehit),

- Tên thay thế: Tên HC tương ứng + số chỉ vị trí nhóm CHO + al Ví dụ:

2 Phản ứng oxi hóa (anđehit là chất khử)

+ 2Ag + H2O

(Hay: CH 3 CHO + 2AgNO 3 + 3NH 3 + H 2 O đắắđđắắđ t ot CH 3 COONH 4 + 2NH 4 NO 3 + 2Ag )

* Đối với HCHO coi như là anđehit 2 chức:

RCHO + 2Cu(OH)2 + NaOH đắắđđắắđ t oto RCOONa + Cu2O + 3H2O

- Thủy phõn dx đihalogen: RCHCl2 + 2NaOH đắắđđắắđ toto RCHO + 2NaCl + H2O

- Thủy phõn dẫn xuất halogen khụng no:

RCH=CHCl + NaOH đắắđđắắđ t oto RCH2CHO + NaCl

CH2 =CHCl + NaOH đắắđđắắđ t oto CH3CHO + NaCl

- Oxi húa khụng hoàn toàn metan: CH4 + O2   xt, to HCHO + H2O

- Oxi húa etilen: 2C2H4 + O2     PdCl , CuCl 2 2 PdCl, CuCl 2 2 CH3CHO (pp h.đại sx eaetananđehit)

I - ĐỊNH NGHĨA – PHÂN LOẠI – DANH PHÁP – TCVL

1 Định nghĩa: Xeton là những hợp chất mà phõn tử cú nhúm C=O(cacbonyl) liờn kết trực tiếp với hai C

* Cấu trỳc của nhúm cacbonyl: C mang liờn kết đụi ở trạng thỏi lai húa sp2

- Tờn gốc chức: Tờn 2 gốc HC + xeton

(but-3-en-2-on)

4 TCVL: Axeton là chất lỏng dễ bay hơi, tan vụ hạn trong nước, hũa

tan được nhiều chất hữu cơ tnc, ts cao hơn HC, thấp hơn ancol cựng số C

II - TÍNH CHẤT HểA HỌC CỦA AXETON

* Xeton khú bị oxi húa, khụng tham gia phản ứng trỏng gương

nhúm -CO- tạo thành hỗn hợp cỏc axit cacboxylic

2 Phản ứng ở gốc hiđrocacbon:

+ Br2 CH COOH 3

III - ĐIỀU CHẾ AXETON

- Oxi húa ancol bậc II:

+ CuO

đắắđđắắđ toot

+ Cu + H2O

- Oxi hóa cumen (*) rồi chế hóa với axit sunfuric:

2

2 4

1) O KK 2) H SO 20%

CH

AXIT CACBOXYLIC

I - ĐỊNH NGHĨA – PHÂN LOẠI – DANH PHÁP – ĐĐCT – TCVL

1 Định nghĩa: Là những hợp chất mà phân tử có nhóm – COOH(cacboxyl) liên kết trực tiếp với C hoặc H

2 Phân loại:

- Axit không no (có 1 nối đôi), đơn chức, mạch hở (CnH2n–1, n 2):

malonic)

3 Danh pháp:

- Tên thông thường Ví dụ: HCOOH (axit fomic)…

- Tên thay thế của axit caboxylic mạch hở không quá 2 nhóm cacboxyl:

4 Đ.điểm cấu tạo: H ở nhóm –OH axit linh động hơn nhóm –OH ancol,

5 Tính chất vật lí: Chất lỏng hoặc rắn, ts, tnc cao hơn anđehit, xeton

II - TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1 Tính axit: (Axit cacboxylic là axit yếu)

- Điện li không hoàn toàn: RCOOH + H2O  H3O+ + RCOO–

- Làm quỳ tím hóa đỏ

2CH3COOH + Zn  (CH3COO)2Zn + H2

- Tác dụng với muối của axit yếu hơn: