Copyright © by Võ Ngọc Bình, http://ngocbinh.dayhoahoc.com CÁCH VIẾT ĐỒNG PHÂN VÀ XÁC ĐỊNH CẤU TẠO ESTE DỰA VÀO BẢN CHẤT PHẢN ỨNG Cách viết đồng phân este: RCOOR’ (R’ # H) Bước 1: Viết các đồng phân của este fomiat HCOOR’ (R’ mạch không nhánh, có nhánh). Bước 2: Viết các đồng phân với R là 1C, 2C,…tương ứng với R’ giảm 1C, 2C,…để đảm bảo số nguyên tử C trong este. * Công thức tính nhanh số đồng phân este no, đơn chức: 2 n – 2 (n ≤ 4). Ví dụ: Số đồng phân este ứng với công thức phân tử C 5 H 10 O 2 là A. 5 B. 7 C. 9 D. 10 Phân tích, hướng dẫn giải: - Bước 1: Viết các đồng phân của este fomiat HCOOR’ - Bước 2: Viết các đồng phân với R là 1C, 2C,…tương ứng với R’ giảm 1C, 2C,… CH 3 COO–CH 2 –CH 2 –CH 3 ; CH 3 –CH 2 –COO–CH 2 –CH 3 CH 3 –CH 2 –CH 2 –COO–CH 3 ; => Đáp án C HCOOCH 2 –CH 2 –CH 2 –CH 3 CH 3 HCOOCH–CH 2 –CH 3 HCOOCH 2 –CH–CH 3 CH 3 HCOO–C–CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 COO–CH–CH 3 CH 3 CH 3 –CH–COO–CH 3 CH 3 Copyright © by Võ Ngọc Bình, http://ngocbinh.dayhoahoc.com * Chú ý: ứng với công thức C n H 2n O 2 có các loại đồng phân mạch hở sau: - Axit no, đơn chức: C 2 H 5 COOH - Este no, đơn chức: CH 3 COOCH 3 - Anđehit – rượu: HO–CH 2 –CH 2 –CHO - Xeton – rượu: CH 3 –CO–CH 2 OH - Anđehit – ete: CH 3 –O–CH 2 –CHO - Xeton – ete: CH 3 –O–CH 2 –CO–CH 3 Xác định cấu tạo este dựa vào tính chất hóa học - Este tạo bởi axit fomic HCOOR’ có phản ứng tráng bạc và phản ứng với Cu(OH) 2 /OH - tương tự anđehit. - Este + NaOH → 1 muối + 1 anđehit => Este có gốc rượu chưa no (liên kết đôi kề nhóm chức este, nguyên tử C ở nối đôi là bậc 1) dạng –CH=CH–R. Ví dụ: 0 t 3 3 3 3 2 CH COOCH=CH CH + NaOH CH COONa + CH CH CHO Do 3 3 2 CH CH=CH OH CH CH CHO Không bền bền - Este + NaOH → 1 muối + 1 xeton => Este có gốc rượu chưa no (liên kết đôi kề nhóm chức este, nguyên tử C ở nối đôi là bậc 2) dạng: Ví dụ: 0 t 3 3 2 3 3 3 CH COOC CH CH + NaOH CH COONa + C H CO CH Do Không bền bền - Este + NaOH → 2 muối + H 2 O => Este có gốc rượu là gốc thơm (nhóm chức este liên kết trực tiếp với nhân thơm). Ví dụ: RCOOC 6 H 5 + NaOH → RCOONa + C 6 H 5 ONa + H 2 O –C=C–R’ R R’’ CH 2 =C–OH CH 3 CH 2 –C=O CH 3 Copyright © by Võ Ngọc Bình, http://ngocbinh.dayhoahoc.com - Este + NaOH → 1 muối + 1 anđehit + H 2 O => Hiđroxi – este dạng: + NaOH 0 t RCOONa + R’CHO + H 2 O Do - Este + NaOH → 1 muối + 1 xeton + H 2 O => Hiđroxi – este dạng: (Hai nhóm −OH đính cùng một nguyên tử C bậc 1 chuyển thành anđehit, 2 nhóm –OH đính cùng một nguyên tử C bậc 2 chuyển thành xeton) * Ghi chú: Bậc của nguyên tử C là số nguyên tử C liên kết trực tiếp với nguyên tử C đó. - Este + NaOH → 1 sản phẩm duy nhất hoặc “m rắn = m este + m NaOH ” => Este đơn chức, mạch vòng Ví dụ: - Este chưa no, mạch hở có tính chất tương tự hiđrocacbon không no (phản ứng cộng, trùng hợp). Ví dụ: làm mất màu nước Br 2 , dung dịch KMnO 4 ,… Ngoài ra, để xác định nhanh độ bất bão hòa (số liên kết và vòng) trong gốc hiđrocacbon của este ta làm như sau: “mất 2H, tương ứng 1 ” RCOO–CH–R’ OH RCOO–CH–R’ OH R’–CH–OH OH RCHO bền RCOO–COH–R’ R’’ C n H 2n O 2 Este no, đơn chức C n H 2n – 2 O 2 Este không no, 1 nối đôi đơn chức - 2H CH 2 –C=O O + NaOH → HO–CH 2 –COONa Copyright © by Võ Ngọc Bình, http://ngocbinh.dayhoahoc.com 1. Bài tập minh họa Ví dụ 1: Chất hữu cơ X có công thức phân tử C 5 H 8 O 2 . Cho 5 gam X tác dụng vừa hết với dung dịch NaOH, thu được một hợp chất hữu cơ không làm mất màu nước brom và 3,4 gam một muối. Công thức của X là A. CH 3 COOC(CH 3 )=CH 2 B. HCOOC(CH 3 )=CHCH 3 C. HCOOCH 2 CH=CHCH 3 D. HCOOCH=CHCH 2 CH 3 (Trích ĐTTS vào các trường Đại học khối A, 2009) Suy luận: X + NaOH → muối + chất hữu cơ => X là este. X: C 5 H 8 O 2 là este đơn chức, không no có 1 nối đôi. Vì X đơn chức => n muối = n X = 0,05 mol => M muối = 3,4 68 0,05 → RCOONa = 68 → R = H → muối là HCOONa Vì X + NaOH → hợp chất hữu cơ không làm mất màu nước brom => hợp chất hữu cơ là xeton (không thể là rượu không no, bền hoặc anđehit vì đều làm mất màu dung dịch Br 2 ) => X là HCOOC(CH 3 )=CHCH 3 HCOOC(CH 3 )=CHCH 3 + NaOH → HCOONa + CH 3 COCHCH 3 Ví dụ 2: Tổng số hợp chất hữu cơ no, đơn chức, mạch hở, có cùng công thức phân tử C 5 H 10 O 2 , phản ứng với dung dịch NaOH nhưng không có phản ứng tráng bạc là A. 4 B. 5 C. 8 D. 9 (Trích ĐTTS vào các trường Đại học khối B, 2010) Suy luận: C 5 H 10 O 2 phản ứng được với dung dịch NaOH nhưng không có phản ứng tráng bạc => là axit hoặc este (không tạo bởi axit fomic): Axit (4 đồng phân): CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 COOH; CH 3 CH 2 CH(CH 3 )COOH; CH 3 CH(CH 3 )CH 2 COOH; CH 3 C(CH 3 ) 2 COOH. Este (5 đồng phân): CH 3 CH 2 CH 2 COOCH 3 , CH 3 CH(CH 3 )COOCH 3 , CH 3 CH 2 COOC 2 H 5 , CH 3 COOCH 2 CH 2 CH 3 , CH 3 COOCH(CH 3 ) 2 => Đáp án D Copyright © by Võ Ngọc Bình, http://ngocbinh.dayhoahoc.com Ví dụ 3: Cho chất X tác dụng với một lượng vừa đủ dung dịch NaOH, sau đó cô cạn dung dịch thu được chất rắn Y và chất hữu cơ Z. Cho Z tác dụng với AgNO 3 trong NH 3 được chất hữu cơ T. Cho chất T tác dụng với dung dịch NaOH lại thu được chất Y. Chất X có thể là A. HCOOCH=CH 2 B. CH 3 COOCH=CH 2 C. HCOOCH 3 D. CH 3 COOCH=CH–CH 3 Suy luận:: X + NaOH → rắn Y + chất hữu cơ Z (1) Z + AgNO 3 /NH 3 → T (2) => Z là anđehit → X là este có gốc rượu chưa no → loại C. T + NaOH → Y (3) Vì phản ứng (2), (3) không làm thay đổi mạch cacbon → Y và Z có cùng số nguyên tử cacbon. => Đáp án B. CH 3 COOCH=CH 2 + NaOH → CH 3 COONa + CH 3 CHO (X) (Y) (Z) CH 3 CHO + AgNO 3 + NH 3 → CH 3 COONH 4 + Ag↓ + NH 4 NO 3 (Z) (T) CH 3 COONH 4 + NaOH → CH 3 COONa + NH 3 ↑ + H 2 O (T) (Y) Ví dụ 4: Hai este X, Y là dẫn xuất của benzen có công thức phân tử là C 9 H 8 O 2 . X và Y đều cộng hợp với Br 2 theo tỉ lệ mol 1 : 1. X tác dụng với dung dịch NaOH cho 1 muối và 1 anđehit. Y tác dụng với dung dịch NaOH dư cho 2 muối và nước. Công thức cấu tạo của X và Y lần lượt là A. HCOOC 6 H 4 CH=CH 2 ; CH 2 =CH–COOC 6 H 5 B. C 6 H 5 COOCH=CH 2 ; HCOOCH=CH–C 6 H 5 C. HCOOC 6 H 4 CH=CH 2 ; HCOOCH=CH–C 6 H 5 D. C 6 H 5 COOCH=CH 2 ; CH 2 =CH–COOC 6 H 5 Suy luận: Hai este X và Y chứa vòng benzen, và phản ứng với brom theo tỉ lệ mol 1 : 1 => X, Y là este chưa no, có 1 nối đôi (có thể sử dụng 4 phương án để suy luận). Copyright © by Võ Ngọc Bình, http://ngocbinh.dayhoahoc.com Vì X + NaOH → 1 muối + 1 anđehit => X có gốc rượu chưa no (nối đôi liền kề nhóm chức este và C mang nối đôi liên kết trực tiếp với nhóm chức este có bậc 1). X: C 6 H 5 COOCH=CH 2 Y + NaOH → 2 muối + nước => Y là este của phenol. Y: CH 2 =CHCOOC 6 H 5 => Đáp án D. Ví dụ 5: Hợp chất hữu cơ X chứa một loại nhóm chức có công thức phân tử là C 8 H 14 O 4 . Khi thủy phân X trong môi trường kiềm thu được 1 muối và hỗn hợp hai ancol Y và Z. Phân tử ancol Z có số nguyên tử cacbon gấp đôi phân tử ancol Y. Khi đun nóng với H 2 SO 4 đặc, Y cho 1 olefin còn Z chó 3 olefin là đồng phân của nhau (tính cả đồng phân cis – trans). Công thức cấu tạo của X là A. CH 3 OOCCH 2 COOCH(CH 3 )CH 2 CH 3 B. C 2 H 5 OOCCOOCH(CH 3 )CH 2 CH 3 C. C 2 H 5 OOCCH 2 COOCH 2 CH 2 CH 3 D. C 2 H 5 OOCCOOC(CH 3 ) 3 Suy luận: X + NaOH → 1 muối + 2 rượu => X là este tạo thành từ axit 2 chức và 2 rượu đơn chức X: C 8 H 14 O 4 - Hai rượu Y, Z tách nước đều tạo ra olefin => Y, Z có ít nhất 2 nguyên tử C trong phân tử. - X có 8C, có 2 nhóm –COO– (2C). Rượu Z có số nguyên tử cabon gấp đôi rượu Y. Vậy Y chỉ có thể có 2 nguyên tử cacbon (C 2 H 5 OH) và Z có 4 nguyên tử cacbon (C 4 H 9 OH). => Axit tạo ra este là axit oxalic: HOOC–COOH - Rượu Z có thể tạo 3 olefin (tính cả đồng phân cis – trans) nên Z phải là: => Công thức của este X là: Hay C 2 H 5 OOC-COOCH(CH 3 )CH 2 CH 3 => Đáp án B. COOR 1 COOR 2 R CH 3 –CH–CH 2 –CH 3 OH CH 2 =CH–CH 2 –CH 3 CH 2 –CH=CH–CH 3 (có 2 đồng phân cis – trans) COO–CH 2 –CH 3 COO–CH(CH 3 )–CH 2 –CH 3 Copyright © by Võ Ngọc Bình, http://ngocbinh.dayhoahoc.com 2. Bài tập thực hành: Câu 1: Công thức thực nghiệm của một este no, mạch hở có dạng (C 2 H 3 O 3 ) n thì công thức phân tử của este là A. C 2 H 3 O 2 B. C 4 H 6 O 4 C. C 6 H 9 O 6 D. C 8 H 12 O 8 Câu 2: Etyl fomat không tham gia phản ứng với chất nào sau đây? A. dung dịch NaOH B. Natri kim loại C. AgNO 3 /NH 3 D. Cu(OH) 2 /OH - Câu 3: Chất nào sau đây có kết tủa đỏ gạch với CuOH) 2 /OH - khi đun nóng? A. HCHO B. HCOOCH 3 C. HCOOC 2 H 5 D. Cả A, B, C Câu 4: Một este có công thức phân tử C 3 H 6 O 2 , có phản ứng tráng gương với dung dịch AgNO 3 trong NH 3 . Công thức cấu tạo của este đó là A. HCOOC 2 H 5 B. CH 3 COOCH 3 C. HCOOC 2 H 3 D. HCOOC 3 H 5 Câu 5: Tên của este không phân nhánh, có công thức phân tử C 4 H 8 O 2 có thể tham gia phản ứng tráng gương là A. propyl fomat B. isopropyl fomat C. etyl axetat D. metyl propionat Câu 6: Este X có công thức phân tử C 5 H 10 O 2 . Xà phòng hóa X thu được một ancol không bị oxi hóa bởi CuO. Tên của X là A. isopropyl axetat B. tert-butyl fomat C. isobutyl fomat D. propyl fomat Câu 7: Có 5 hợp chất sau: CH 3 –CHCl 2 (1); CH 3 –COO–CH=CH 2 (2) CH 3 –COOCH 2 –CH=CH 2 (3); CH 3 –COOCH 3 (4) CH 3 –CH 2 –CH(OH) –Cl (5) Chất nào thủy phân trong môi trường kiềm tạo sản phẩm có khả năng tham gia phản ứng tráng gương? A. (2), (3), (4) B. (2), (3), (5) C. (1), (2), (5) D. (1), (3), (4) Câu 8: Thủy phân C 4 H 6 O 2 trong môi trường axit thu được hỗn hợp hai chất đều có phản ứng tráng gương. Công thức cấu tạo của C 4 H 6 O 2 là Copyright © by Võ Ngọc Bình, http://ngocbinh.dayhoahoc.com A. CH 3 –COO–CH=CH 2 B. HCOO–CH 2 –CH=CH 2 C. HCOO–CH=CH–CH 3 D. CH 2 =CH–COO–CH 3 Câu 9: Hợp chất hữu cơ X có công thức phân tử C 4 H 7 O 2 Cl. Khi thủy phân X trong môi trường kiềm thu được các sản phẩm, trong đó có hai chất có khả năng tham gia phản ứng tráng gương. Công thức cấu tạo của X là A. HCOO–CH 2 –CHCl–CH 3 B. CH 3 –COO–CH(Cl) –CH 3 C. HCOO–C(Cl)(CH 3 ) 2 D. HCOO–CHCl–CH 2 –CH 3 Câu 10: E là hợp chất hữu cơ có công thức phân tử C 7 H 12 O 4 . E tác dụng với dung dịch NaOH đun nóng tạo ra một muối hữu cơ và hai ancol và etanol và propan – 2 – ol . Tên của E là A. etyl isopropyl oxalat B. metyl isopropyl axetat C. etyl isopropyl malonat C. đietyl ađipat Câu 11: Este X không no, mạch hở, có tỉ khối hơi so với oxi bằng 3,125 và khi tham gia phản ứng xà phòng hóa tạo ra một anđehit và một muối của axit hữu cơ. Có bao nhiêu công thức cấu tạo phù hợp với X? A. 2 B. 5 C. 3 D. 4 (Trích ĐTTS vào các trường Cao đẳng, 2007) Câu 12: X là hợp chất hữu cơ có mạch cacbon không phân nhánh có công thức phân tử C 6 H 10 O 4 , cho X tác dụng hoàn toàn với dung dịch NaOH tạo ra hai ancol đơn chức có số nguyên tử cacbon gấp đôi nhau. Công thức cấu tạo của X là A. CH 3 COOCH 2 CH 2 COOCH 3 B. CH 3 CH 2 OOCCH 2 OOCCH 3 C. CH 3 COOCH 2 CH 2 OOCCH 3 D. CH 3 CH 2 OOCCH 2 COOCH 3 Câu 13: Thủy phân este X trong môi trương kiềm thu được natri axetat và ancol etylic. Công thức của X là A. C 2 H 3 COOC 2 H 5 B. C 2 H 5 COOCH 3 C. CH 3 COOC 2 H 5 D. CH 3 COOCH 3 Câu 14: Thủy phân este E có công thức phân tử C 4 H 8 O 2 (có mặt H 2 SO 4 loãng) thu được hai sản phẩm hữu cơ X và Y (chỉ chứa C, H, O). Từ X có thể điều chế trực tiếp ra Y bằng một phản ứng duy nhất. Tên gọi của X là A. axit axetic B. axit fomic C. ancol etylic D. etyl axetat Copyright © by Võ Ngọc Bình, http://ngocbinh.dayhoahoc.com Câu 15: Thủy phân phenyl fomat trong dung dịch KOH thu được hai sản phẩm hữu cơ X và Y. Tên gọi của X và Y là A. axit fomic và kali phenolat B. axit fomic và phenol C. kali fomat và phenol D. kali fomat và kali phenolat Câu 16: Khi thủy phân este vinyl axetat trong môi trường axit thu được A. axit axetic và ancol vinylic B. axit axetic và anđehit axetic B. axit axetic và ancol etylic D. axit axetic và ancol vinylic Câu 17: Một este có công thức phân tử C 4 H 6 O 2 , khi thủy phân trong môi trường axit thu được axeton. Công thức cấu tạo thu gọn của este trên là A. HCOOCH=CH–CH 3 B. CH 3 COOCH=CH 2 C. HCOOC(CH 3 )=CH 2 D. CH 2 =CHCOOCH 3 Câu 18: Một este có công thức phân tử C 4 H 6 O 2 , khi thủy phân trong môi trường axit thu được axetanđehit. Công thức cấu tạo thu gọn của este trên là A. CH 2 =CHCOOCH 3 B. HCOOC(CH 3 )=CH 2 C. HCOOCH=CHCH 3 D. CH 3 COOCH=CH 2 Câu 19: Khi tiến hành xà phòng hóa một este có công thức phân tử C 5 H 10 O 2 trong dung dịch NaOH thu được muối M và ancol X. Biết M có khối lượng mol phân tử lớn hơn so với E. Công thức của X là A. CH 3 OH B. C 2 H 5 OH C. C 3 H 7 OH D. C 4 H 9 ỌH Câu 20: Tổng số chất hữu cơ mạch hở, có cùng công thức phân tử C 2 H 4 O 2 là: A. 3 B. C. 2 D. 4 Câu 21: Số hợp chất là đồng phân cấu tạo, có cùng công thức phân tử C 4 H 8 O 2 , tác dụng được với dung dịch NaOH nhưng không tác dụng đươc với Na là A. 3 B. 2 C. 4 D. 1 (Trích ĐTTS vào các trường Cao đẳng, 2009) Câu 22: Số đồng phân este ứng với công thức phân tử C 4 H 8 O 2 là A. 5 B. 2 C. 4 D. 6 (Trích ĐTTS vào các trường Đại học, Cao đẳng khối A, 2008) Copyright © by Võ Ngọc Bình, http://ngocbinh.dayhoahoc.com Câu 23: Có bao nhiêu đồng phân cấu tạo este mạch hở có công thức phân tử C 5 H 8 O 2 khi thủy phân tạo ra một axit và một anđehit? A. 2 B. 3 C. 5 D. 4 Câu 24: X là một este không no (chứa 1 liên kết đôi C=C) đơn chức, mạch hở. Đốt cháy hoàn toàn 4,3 gam X cần vừa đủ 7,2 gam O 2 . X có tối đa bao nhiêu công thức cấu tạo? A. 3 B. 4 C. 5 D. 6 Chúc các bạn có một mùa thi thành công! . http://ngocbinh.dayhoahoc.com CÁCH VIẾT ĐỒNG PHÂN VÀ XÁC ĐỊNH CẤU TẠO ESTE DỰA VÀO BẢN CHẤT PHẢN ỨNG Cách viết đồng phân este: RCOOR’ (R’ # H) Bước 1: Viết các đồng phân của este fomiat HCOOR’ (R’ mạch. đồng phân với R là 1C, 2C,…tương ứng với R’ giảm 1C, 2C,…để đảm bảo số nguyên tử C trong este. * Công thức tính nhanh số đồng phân este no, đơn chức: 2 n – 2 (n ≤ 4). Ví dụ: Số đồng phân este. ứng với công thức phân tử C 5 H 10 O 2 là A. 5 B. 7 C. 9 D. 10 Phân tích, hướng dẫn giải: - Bước 1: Viết các đồng phân của este fomiat HCOOR’ - Bước 2: Viết các đồng phân với R là 1C,