CÁC VẤN ĐỀ VỀ AXIT HỮU CƠ NGUYỄN VŨ VỊNH MỤC LỤC MỞ ĐẦU Từ thời xa xưa, người ta biết điều chế sử dụng số chất hữu đời sống giấm, số chất màu hữu cơ, rượu etylic,… Thời kỳ giả kim thuật, nhà hoá học biết điều chế số chất hữu ete etylic, urê… Vào khoảng cuối kỷ XVIII, đầu kỷ XIX, nhà hoá học chiết tách từ động thực vật nhiều axit hữu axit oxalic, axit xitric, axit lactic… số bazơ hữu Năm 1806, lần Berzelius dùng danh từ hoá học hữu để ngành hoá học nghiên cứu hợp chất có nguồn gốc động thực vật Thời điểm xem điểm mốc đánh dấu đời môn hoá học hữu CÁC VẤN ĐỀ VỀ AXIT HỮU CƠ NGUYỄN VŨ VỊNH CÁC VẤN ĐỀ VỀ AXIT HỮU CƠ Các khái niệm axit 1.1 Thuyết axi t 1.1.2 Thuyết Arhenius Axit hợp chất có chứa Hydro, phân ly nước cho ion H H A n → n H HCl → + H + + n A - + Cl + - Ư u đ iể m - Phân loại thành hợp chất axit CÁC VẤN ĐỀ VỀ AXIT HỮU CƠ NGUYỄN VŨ VỊNH - Giải thích chất phản ứng trung hoà: H + + HO - →H O + - Giải thích khả xúc tác: tính xúc tác tăng [H ] tăng - Thao tác đơn giản, dễ viết Nh ợ c đ i ể m - Không giải thích tính axit số hợp chất NH , AlCl , xà 3 phòng - Không giải thích cho hợp chất lúc axit lúc khác bazơ 1.1.3 Thuyết Lewis (1923) Axit chất ion, nguyên tử hay phân tử có khả kết hợp với đôi điện tử tự bazơ (phân tử có nguyên tử mà điện tử lớp chưa đầy đủ) Các axit theo Lewis có: - Proton + H + : NH → NH + H+ + CH2 = CH2 → CH - +CH2 - Các cation Ag + + 2NH3 → NH3 :Ag: NH3 Li+ + CH3OH → CH —OLi+—H - Tính axit cation tăng +2 + Điện tích dương cation tăng: Fe +3 < Fe + +2 +3 + Điện tích hạt nhân cation tăng: Li < Be < B CÁC VẤN ĐỀ VỀ AXIT HỮU CƠ + NGUYỄN VŨ VỊNH + + + Bán kính ion giảm: K < Na thuộc axit mạnh Ka < 10-4 thuộc aixt yếu Sử dụng đại lượng pKa = -logKa để đánh giá đánh giá độ mạnh yếu axit - pKa bé axit mạnh ngược lại pKa < -1 thuộc axit mạnh pKa > thuộc axit yếu Giá trị pka số hợp chất hữu Hợp chất H2O Axit liên hợp H O+ CH3OH CH3O+H (CH3CH2O )2 CH3CN (CH3CH2 )2 +OH CH3C Ξ N pKa -1.7 -2.2 -3.6 -10.7 CH3CHO O +H ̎ CH3 -C-H -8.0 CH3COCl O+H ̎ -C-H -9.0 CH3 CÁC VẤN ĐỀ VỀ AXIT HỮU CƠ NGUYỄN VŨ VỊNH Cấu trúc phân tử ảnh hưởng đến tính axit hữu 2.1 Các nhóm axit hữu phổ biến - Nhóm I: Có chứa nguyên tố có cặp điện tử không phân chia liên kết ᵟ có dạng - Y→H bao gồm ancol R-OH, tiôancol R-SH, amin R NH, halofom X CH, v,v Ở nguyên nhân làm cho nguyên tử hydro linh động chủ yếu phân cực liên kết Y - H Thường phân cực mạnh, tính axit tăng, mà phân cực liên kết Y - H lại phụ thuộc vào độ âm điện Y - Nhóm II: Có dạng C Y H O Gồm có đại diện enol, phenol Ar - OH, tiôphenol Ar-S-H, arylamin Ar2NH hydrocacbon arylamin Ar CH, v.v Trong trường hợp này, nguyên tử hydro trở nên axit phân cực liên kết Y-H độ âm điện cao nguyên tử C trạng thái lai hoá sp2 mà chủ yếu có liên hợp làm chuyển dịch mật độ electron phía nối đôi Sự liên hợp xảy trạng thái phân tử chưa phân ly (làm cho Y- H dễ phân ly) hay trạng thái anion (làm cho anion trở nên bền vững hơn) Vì so sánh nhóm I với nhóm II, Y giống phần lại phân tử không khác nhiều nhóm tất nhiên hợp chất thuộc nhóm II phải có tính axit mạnh Ví dụ phenol so với ancol, amin thơm so với amin béo,v.v Nhóm III: Có dạng CÁC VẤN ĐỀ VỀ AXIT HỮU CƠ C NGUYỄN VŨ VỊNH Y H Z Đại diện tiêu biểu axit cacboxylic RCOOH ArCOOH Ngoài có axit tiocacboxylic, amit,v.v Nguyên nhân xuất tính axit tương tự hợp chất nhóm II có tính axit mạnh nhiều Z nguyên tử nguyên tố có độ âm điện lớn cacbon liên kết C=Z luôn phân cực mạnh Ví dụ: C O H O Kết luận: Đối với hợp chất thuộc ba nhóm, yếu tố cấu trúc làm tăng độ phân cực liên kết Y-H tính bền bazơ liên hợp (anion) làm cho lực axit tăng lên 2.2 Tính axit loại + - Ancol tính axit yếu: ROH ↔ RO + H Mức độ phân ly phụ thuộc vào chất gốc hydrocacbon R - Độ phân ly ancol no CH OH, C H OH, yếu nước Nguyên nhân ancol có nhóm ankyl thể hiệu ứng +I Chính hiệu ứng làm tăng cường mật độ electron nguyên tử oxy ROH làm giảm độ bền vững anion RO (so với OH ) Ví dụ: - C H OH < C H SH 5 - Tính axit axit cacboxylic aliphatic CÁC VẤN ĐỀ VỀ AXIT HỮU CƠ NGUYỄN VŨ VỊNH Axit cacboxylic(thuộc nhóm II) axit hữu điển hình, có đại diện đơn giản HCOOH.Khi thay nguyên tử H-C HCOOH gốc ankyl (thể hiệu ứng +I), tính axit yếu rõ rệt Ví dụ: HCOOH (pKa= 3,75) > CH COOH (pKa = 4,76) Những axit cacboxylic chưa no nói chung có tính axit mạnh axit no tương ứng nhóm C=C có hiệu ứng -I - Tính axit axit có vòng thơm + Khi thay nguyên tử H HCOOH gốc phenyl, tính axit giảm gốc phenyl mặt thể hiệu ứng -I, mặt khác thể hiệu ứng +C Ví dụ: C H CH - CH - COOH < C H CH COOH 2 - Tính axit phenol: + Phenol enol (axit nhóm II) nên tính axit phenol luôn mạnh ancol no nước + Các nhóm khác vòng benzen phenol làm thay đổi tính axit cách rõ rệt Các nhóm hút electron làm tăng tính axit nhóm đẩy electron làm giảm tính axit Các yếu tố ảnh hưởng đến tính axit hợp chất hữu - Cấu trúc điện tử phân tử Cac nguyên tử nhóm nguyên tử gây ảnh hưởng cảm ứng, ảnh hưởng liên - hợp, ảnh hưởng siêu liên hợp Hiệu ứng – I, -C làm cho tính axit chất tăng Hiệu ứng + I, + C làm cho tính axit chất giảm Cách đo axit Dùng thang đo: Thang nước CÁC VẤN ĐỀ VỀ AXIT HỮU CƠ NGUYỄN VŨ VỊNH - Đơn vị đo: Độ pH - Cách đo: + Đo toán học: Cách tính pH + Đo máy đo pH + Đo chất thị TÀI LIỆU THAM KHẢO Đào Hùng Cường, Cơ sở hóa hữu cơ, NXBĐN 2007 Trần Thị Việt Hoa-Phan Thanh Sơn Nam, Hoá hữu cơ, NXB Đại học QG TP HCM.2007 Trần Văn Thạnh- Hoá hữu cơ- NXB ĐHBK TP HCM 2001 Thái Doãn Tĩnh Cơ sở lý thuyết hoá hữu cơ, NXBKH&KT 2000 10 ... +I), tính axit yếu rõ rệt Ví dụ: HCOOH (pKa= 3,75) > CH COOH (pKa = 4,76) Những axit cacboxylic chưa no nói chung có tính axit mạnh axit no tương ứng nhóm C=C có hiệu ứng -I - Tính axit axit có... (so với OH ) Ví dụ: - C H OH < C H SH 5 - Tính axit axit cacboxylic aliphatic CÁC VẤN ĐỀ VỀ AXIT HỮU CƠ NGUYỄN VŨ VỊNH Axit cacboxylic(thuộc nhóm II) axit hữu điển hình, có đại diện đơn giản HCOOH.Khi... Ka > thuộc axit mạnh Ka < 10-4 thuộc aixt yếu Sử dụng đại lượng pKa = -logKa để đánh giá đánh giá độ mạnh yếu axit - pKa bé axit mạnh ngược lại pKa < -1 thuộc axit mạnh pKa > thuộc axit yếu Giá