Bài giảng chuyên đề hóa hữu cơ - chuyên đề DẪN XUẤT HALOGEN VÀ ANCOL-PHENOL

1 BÀI GIẢNG CHUYÊN ĐỀ HÓA HỮU CƠ Dùng cho các lớp học hè Giảng viên: Nguyễn Thị Hiển Bộ môn Hóa học, khoa Môi trường 2 Chuyên đề 3: DẪN XUẤT HALOGEN VÀ ANCOL-PHENOL Nội dung: 1. Các khái niệm 2. Các phản ứng điều chế 3. Phản ứng thế ái nhân của dẫn xuất halogen S N 1 và S N 2 4. Phản ứng tách HX (X: halogen, OH) 5. Tính linh động của H trong nhóm –OH 6. Phản ứng oxi hóa ancol 3 1. Các khái niệm: HCHC trong phân tử có 1 hoặc nhiều nguyên tử của 1 hoặc nhiều nguyên tố halogen. Ví dụ: CH 3 Cl ; CHCl 3 ; CH 2 =CH-Cl ; C 6 H 5 -Br ; + Ancol: HCHC trong phân tử có nhóm chức OH liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon no. Ví dụ: ancol no: CH 3 -OH , CH 3 -CH 2 -OH, ancol không no CH 2 =CH-CH 2 -OH, ancol thơm: C 6 H 5 -CH 2 -OH + Dẫn xuất halogen: + Bậc của dx halogen và ancol: Là bậc của nguyên tử cacbon liên kết với nhóm halogen hay nhóm OH đó. Ancol vinylic Ancol benzylic 4 HCHC trong phân tử có nhóm chức OH liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon của vòng thơm (điển hình là vòng benzen). C 6 H 5 -OH, p-CH 3 -C 6 H 4 -OH, p-CH 2 =CH-C 6 H 4 -OH Nhận dạng phenol và ancol thơm: + Phenol: CH 2 OH CH 3 OH CH 3 OH CH 2 OH OH H 3 C OH H 3 C Ancol thơm Phenol Phenol Phenol Phenol Ancol thơm 5 + Phân loại ancol:  Ancol đơn chức: hợp chất có có 1 nhóm OH liên kết với nguyên tử C no. VD: CH 3 OH; C 6 H 5 CH 2 OH; CH 2 =CH-CH 2 -OH  Ancol đa chức: hợp chất có từ 2 nhóm OH trở lên liên kết với các nguyên tử C no. VD: HO-CH 2 -CH 2 -OH; HO-CH 2 -CH 2 -CH 2 -OH  Poliancol: ancol đa chức có nhiều nhóm OH liên kết với các nguyên tử C cạnh nhau. VD: HO-CH 2 -CH 2 -OH 6 2. Các phản ứng điều chế Hợp chất Dẫn xuất halogen Ancol Phenol Các pư điều chế 1. Phản ứng S R 2. Phản ứng A E 3. Phản ứng S E 1. Dx Halogen + NaOH 2. Este + NaOH 3. Andehit/xeton + H 2 4. HC cacbonyl + HC cơ magie 5. Hidrat hóa anken 1. Dx halogen + NaOH 2. Oxi hóa cumen. Ví dụ: hoàn thành các phản ứng sau: a. CH 4 + Br 2 → b. CH 2 =CH-CH 3 + Cl 2 c. CH 2 =CH-CH 3 + Br 2 → d. CH 2 =CH-CH 2 -Cl + NaOH → 500 o C e. HCHO + H 2 → g. CH 2 =CH-CH 3 + H 2 O → h. C 6 H 5 Br + NaOH đặc → 7 2. Các phản ứng điều chế Ví dụ: hoàn thành các phản ứng sau: a. CH 4 + Br 2 → CH 3 Br + HBr b. CH 2 =CH-CH 3 + Cl 2 CH 2 =CH-CH 2 Cl + HCl c. CH 2 =CH-CH 3 + Br 2 → CH 2 Br-CHBr-CH 3 d. CH 2 =CH-CH 2 -Cl + NaOH → CH 2 =CH-CH 2 -OH + NaCl 500 o C e. HCHO + H 2 → CH 3 OH g. CH 2 =CH-CH 3 + H 2 O → CH 3 -CH(OH)-CH 3 h. C 6 H 5 Br + NaOH đặc → C 6 H 5 OH + NaBr 8 PP điều chế ancol từ hợp chất cacbonyl và hợp chất cơ magie C O + R C OMgX − + δ+ δ− RMgX + H 2 O R C OH Điều chế ancol bậc 1: Dùng HCHO + RMgCl Điều chế ancol bậc 2: Dùng RCHO + RMgCl Điều chế ancol bậc 3: Dùng xeton + RMgCl C=O 1. + RMgX 2. + H 2 O C OH R Sơ đồ chung: 9 Bài tập áp dụng 1: tổng hợp các ancol sau bằng pư của hợp chất cacbonyl và hợp chất cơ magie a. Butanol b. Butan-2-ol c. 2-metylbutanol d. 2-metylpropan-2-ol 10 a. Butanol CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -OH - Đây là ancol bậc 1. ⇒ Điều chế bằng pu của andehit HCHO và hợp chất RMgCl. Như vậy R là gốc 3 cacbon C 3 H 7 - HCH=O + CH 3 CH 2 CH 2 MgCl CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 -OMgCl CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 -OMgCl + H 2 O CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 -OH + MgOHCl HCH=O 1. + CH 3 CH 2 CH 2 MgCl 2. + H 2 O CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 -OH Sơ đồ: [...]... CH2-C-CH3 + KMnO4+ H2SO4 OH CH3COOH + K2SO4+MnSO4 + H2O CH3COOH + CO2 + K2SO4 +MnSO4 + H2O CH3COOH + CO2 + K2SO4 +MnSO4 + H2O 32 BÀI TẬP CHUYÊN ĐỀ 3 Bài 1: Hoàn thành các sơ đồ phản ứng sau: 33 KIỂM TRA CHUYÊN ĐỀ 3 Bài 1: Hoàn thành các phương trình phản ứng sau đây (nếu có): CH3-CH-CH-CH3 + KOH etanol Cl CH3 CH3-CH-CH2-CH3 OH CH3-CH-CH3 + CuO toC + CH2=CH-CH2-OH OH OH + CH2=CH-CH2-COOH CH3 CH3-CH-CH-CH3... CH3CH2OH + NaCl + Cơ chế: δ+ HO + C2H5 δ− Cl δ− CH3 δ− HO CH2 Cl HO CH2CH3 tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp + Cl 17 Bài tập áp dụng 2 CH3-CH-CH3 Cl b 2-clopropan + Đây là dẫn xuất halogen bậc 2, khi thủy phân có thể xảy ra theo cơ chế SN1 hoặc SN2 + Phản ứng: CH3-CH-CH3 + NaOH Cl + Cơ chế SN1: Giai đoạn 1: CH3-CH-CH3 Giai đoạn 2: CH3-CH-CH3 CH3-CH-CH3 + NaCl OH CH3-CH-CH3 cacbocation Cl + Cơ chế SN2: δ+CH3 HO... thực hiện phản ứng tách HCl (đối với dẫn xuất clo) và tách H2O (đối với ancol) của các hợp chất dưới đây, cho biết sản phẩm chính và viết ptpu? a etylclorua b 2-clopropan c tert-butylclorua d butan-2-ol e 2-metylpropanol g 2-metylpropan-2-ol h 2,2-dimetylpropanol 21 Key: Bài tập áp dụng 3 + Quy tắc Zaixep: Trong phản ứng tách nước của ancol và tách HX của dẫn xuất halogen để tạo liên kết pi, nhóm OH... SN2: + Dung môi phân cực + Dẫn xuất bậc thấp phản ứng dễ hơn bậc cao (liên kết C-X càng liên kết với ít gốc hidrocacbon thì tác nhân Y- tấn công càng dễ dàng) 13 +X 14 Kết luận: thông thường + Dẫn xuất halogen bậc 1: phản ứng theo cơ chế SN2 + Dẫn xuất halogen bậc 3: phản ứng theo cơ chế SN1 + Dẫn xuất halogen bậc 2: phản ứng theo cả 2 cơ chế nhưng cơ chế SN1 dễ hơn SN2 15 Bài tập áp dụng 2 Khi thực... hóa ancol, phenol a Tác nhân: CuO/to hoặc O2 / xúc tác Cu kim loại + Ancol bậc 1: bị oxi hóa thành andehit R-CH2-OH + CuO → R-CHO + Cu + H2O + Ancol bậc 2: bị oxi hóa thành xeton R-C-R' + Cu + H2O R-CH-R' + CuO O OH + Ancol bậc 3 không bị oxi hóa + Phenol dễ bị oxi không khí oxi hóa thành hợp chất kiểu quinon, màu hồng 29 6 Phản ứng oxi hóa ancol, phenol Bài tập áp dụng 5: Cho etanol, propan-2-ol và. .. CH3COOH → CH3COOC2H5 + H2O 26 Key: Bài tập áp dụng 4: + Glyxerol phản ứng với: a Kim loại K C3H5(OH)3 + 3K→ C3H5(OK)3 + 1.5H2↑ b dung dịch NaOH: Không phản ứng c kết tủa Cu(OH)2 trong dung dich kiềm: CH2-OH + Cu(OH)2 + 2 HO2 CH-OH CH2-OH CH2-O Cu CH-O CH2-OH O-CH2 2 + H2O O-CH CH2-OH d axit axetic: CH2-OH CH-OH + 3 CH3COOH CH2-OH CH2-OCOCH3 CH-OCOCH3 27 CH2-OCOCH3 + H2O Key: Bài tập áp dụng 4: + Phenol phản... H2SO4d toC H2SO4d toC Bài 2: Nhận biết các hợp chất sau bằng phương pháp hóa học: (1) etanol; (2) glixerol; (3) 2-metylphenol; (4) 2-metylpropan-2-ol 34 Kiểm tra chuyên đề 3  Bài 1: Một dẫn xuất clo bậc 1 có công thức phân tử là C3H5Cl phản ứng với dung dịch kiềm NaOH theo cơ chế SN1 và cả cơ chế SN2 Viết Cơ chế của từng phản ứng và cho biết tiểu phân trung gian được tạo ra  Bài 2: Nêu các phương... OH Cl CH3-CH-CH3 OH CH3 δ− CH3 δ− -Cl CH Cl HO HO CH CH3 CH3 18 tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp d vinylclorua CH2=CH-Cl + Đây là dẫn xuất halogen bậc 2, nhưng –Cl liên kết với nguyên tử C không no, liên kết C-Cl phân cực kém vì vậy phản ứng thế xảy ra khó theo cả cơ chế SN1 và SN2 CH2=CH-Cl -C + Phản ứng: CH2=CH-Cl + NaOH Hiệu ứng –C của liên kết đôi làm giảm tính phân cực của liên kết C-Cl CH2=CH-OH + NaCl... phản ứng thủy phân các dẫn xuất halogen dưới đây trong môi trường kiềm Cho biết cơ chế chi tiết của các phản ứng và tiểu phân trung gian được tạo thành là cacbocation hay trạng thái chuyển tiếp a etylclorua b 2-clopropan c tert-butylclorua d vinylclorua e allylclorua 16 Bài tập áp dụng 2 a Etylclorua CH3-CH2-Cl + Đây là dẫn xuất halogen bậc 1, khi thủy phân thường xảy ra theo cơ chế SN2 + Phản ứng:... propan-2-ol và 2-metylpropan-2-ol tác dụng lần lượt với các chất dưới đây, Viết các phương trình phản ứng xảy ra nếu có: a CuO/to b dung dịch KMnO4/H2SO4 30 Bài tập áp dụng 5: a CuO/to CH3CH2OH + CuO CH3CH=O + Cu + H2O CH2-CH-CH3 + CuO CH2-C-CH3 + Cu + H2O O OH CH3 Ancol bậc 3 không bị oxi hóa bởi CuO CH2-C-CH3 OH 31 Bài tập áp dụng 5: b dung dịch KMnO4/H2SO4 CH3CH2OH + KMnO4+ H2SO4 CH2-CH-CH3+ KMnO4+ . 1 BÀI GIẢNG CHUYÊN ĐỀ HÓA HỮU CƠ Dùng cho các lớp học hè Giảng viên: Nguyễn Thị Hiển Bộ môn Hóa học, khoa Môi trường 2 Chuyên đề 3: DẪN XUẤT HALOGEN VÀ ANCOL-PHENOL Nội dung: 1 chung: 9 Bài tập áp dụng 1: tổng hợp các ancol sau bằng pư của hợp chất cacbonyl và hợp chất cơ magie a. Butanol b. Butan-2-ol c. 2-metylbutanol d. 2-metylpropan-2-ol 10 a. Butanol CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -OH -. tiÕp CH 3 CH 3 CH CH 3 CH 3 CH CH 3 CH 3 CH 3 -CH-CH 3 Cl + NaOH CH 3 -CH-CH 3 OH + NaCl b. 2-clopropan + Đây là dẫn xuất halogen bậc 2, khi thủy phân có thể xảy ra theo cơ chế S N 1 hoặc S N 2. + Cơ chế S N 1: CH 3 -CH-CH 3 Cl CH 3 -CH-CH 3 Cl CH 3 -CH-CH 3 Cl cacbocation CH 3 -CH-CH 3 OH CH 3 -CH-CH 3 OH +