Giáo án tổng hợp sinh học 12

CHỦ ĐỀ ĐẠI CƯƠNG VỀ HĨA HỮU CƠ Bài 1: HỢP CHẤT HỮU CƠ, THU CHẤT HỮU CƠ I Đặc điểm chung hợp chất hữu 1/ Về thành phần cấu tạo - Nhất thiết phải có cacbon, ngồi có thêm hiđrơ, oxi, nitơ, - Liên kết hóa học hợp chất hữu thường liên kết cộng hóa trị - Số lượng ngun tố tham gia số lượng hợp chất hữu nhiều 2/ Về tính chất vật lý - Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sơi thấp (dễ bay hơi) - Thường khơng tan tan nước, tan dung mơi hữu 3/Về tính chất hóa học - Đốt cháy, bền với nhiệt - Phản ứng chậm, khơng hồn tồn, khơng theo hướng định, cần đun nóng xúc tác II Phương pháp thu chất hữu 1/ Phương pháp chưng cất - Là phương pháp thu chất hữu cách đun sơi hỗn hợp lỏng làm lạnh chất có nhiệt độ sơi thấp - Dùng để tách chất hữu lỏng tan vào có nhiệt độ sơi khác 2/ Phương pháp chiết - Là phương pháp thu chất hữu cách lọc riêng hai chất phễu lọc - Dùng để tách chất lỏng khơng tan vào 3/ Phương pháp kết tinh Dùng để tách hỗn hợp chất rắn có nhiệt độ sơi khác gắn với độ tan khác Bài 2: PHÂN LOẠI CHẤT HỮU CƠ, DANH PHÁP I Phân loại chất hữu Hợp chất hữu chia thành hidrcacbon dẫn xuất hidrcacbon 1/ Hidrcacbon loại hợp chất hữu đơn giản nhất, thành phần phân tử chỉ chứa hai ngun tố cacbon hidro H * Hidrocacbon mạch hở - Hidrocacbon no: Ankan CH4 H C H H - Hidrocacbon khơng no có nối đơi: Anken C2H4 - Hidrcacbon khơng no có hai nối đơi: Ankadien C4H4 * Hidrocacbon mạch vòng - Hidrocacbon no: xicloankan CH2=CH2 CH2=CH-CH=CH2 - Hidrocacbon mạch vòng: Aren 2/ Dẫn xuất của hidrocacbon hợp chất mà phân tử ngồi C, H còn có số hay nhiều ngun tố khác O, N, S, halogen * Dẫn xuất halogen : R-X ( R gốc hidrocacbon) * Hợp chất chứa nhóm chức: R-OH: ancol; R-O-R: ete; R-COOH: axit; II Danh pháp 1/ Tên thơng thường - Đặt theo nguồn gốc tìm chúng - Ví dụ: HCOOH: axit fomic (fomica: kiến) CH3COOH: axit axetic (acetus: giấm) 2/ Tên quốc tế Là quy tắc quốc tế cách gọi tên hợp chất hữu cơ, gọi theo hệ thống IUPAC a) Tên gốc chức - Nhóm chức: nhóm ngun tử gây phản ứng đặc trung phân tử hợp chất hữu Ví dụ: R-OH: chức ancol R-CHO: chức anđêhit - Cách đọc: Tên phần gốc + Tên phần định chức - Ví dụ: CH3 – Cl: Metyl – clorua CH3COO – C2H5: Etyl – axetat b) Tên thay - Cách đọc + Thứ tự đánh chỉ số: chức trước, đơi sau Ví dụ: CH3 – CH – CH = CH2 OH + Cách đọc: đọc theo thứ tự sau  Tên phần (có thể khơng có): số chỉ vị trí + tên phần  Tên mạch chính: theo mạch nhiều cacbon  Tên phần chức: số chỉ vị trí đơi, ba + tên liên kết (an, en, in); số chỉ vị trí phần chức + tên phần chức Lưu ý: halogen theo tên gốc chức -> chức halogen theo tên thay -> phần - Ví dụ: CH3 – CH – CH = CH2 OH (but –3 – en – – ol) 3CH2 CH3 – C = CH – C – CH = CH – Br CH3 CH3 (1 – brom – 3, 3, trimetyl hex – 1, – đien) Tên số đếm tên mạch cacbon Số đếm Mạch cacbon mono C C-C tri C-C-C tetra C-C-C-C-C penta C-C-C-C-C-C hexa C-C-C-C-C-C-C hepta C-C-C-C-C-C-C-C octa C-C-C-C-C-C-C-C-C nona C-C-C-C- C-C-C-C-C-C 10 đeca C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C met et prop but pent hex hept oct non đec Bài 3: PHÂN TÍCH NGUN TƠ I Phân tích định tính ngun tố - Phân tích định tính ngun tố để xác định thành phần ngun tố hóa học chứa chất - Muốn xác định thành phần ngun tố , người ta chuyển ngun tồ hợp chất hữu thành hợp chất vơ đơn giản nhận sản phẩm 1/ Xác định cacbon hidro +O2 + Ca(OH)   → CO     → CaCO3 ↓ - Nhận cacbon: đốt cháy hợp chất hữu cơ: C - Nhận hidro: đốt cháy hợp chất hữu cơ: +O2 + CuSO khan   → H O   4 → CuSO 5H O 2H ( màu xanh lam) Hoặc dùng chất hút nước mạnh : H2SO4 đđ, CaCl2 khan, P2O5 2/ Xác định nitơ oxi - Nhận nitơ: đốt cháy hợp chất hữu cơ, có mùi khét hợp chất có nitơ Hoặc đun hợp chất hữu với H2SO4 đặc ( NaOH đặc) có mùi khai NH3 hợp chất có chứa nitơ + H 2SO đ đ, t o    → CxHyOzNt (NH4)2SO4+ to → (NH4)2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + H2O + NH3↑ - Nhận oxi: khó phân tích định tính trực tiếp, thường xác định nhờ định lượng: mO = m hợp chất – tởng khối lượng ngun tố 3/ Xác định halogen Khi đốt cháy hợp chất hữu chứa clo bị phân hủy, clo tách dạng HCl, ta dùng dung dịch AgNO3 HCl + AgNO3 → AgCl↓ + HNO3 II Phân tích định lượng ngun tố - Phân tích định lượng ngun tố xác định khối lượng ngun tố hóa học chứa hợp chất hữu - Muốn định lượng ngun tố, người ta chuyển ngun tố hợp chất hữu thành hợp chất vơ đơn giản, định lượng chúng, từ suy khối lượng từng ngun tố có chất 1/ Định lượng cacbon hidro VD: Đốt cháy chất hữu A thu CO2 H2O N2 mC (A) = mC(CO2) = mol CO2.12 mH (A) = mH(H2O) = mol H2O.2 2/ Định lượng nitơ mN (A) = mol N2.28 3/ Định lượng oxi mO = m (A) – ( mC + mH + mN ) * Chú ý : - Dùng H2SO4 đặc, P2O5, CaCl2 khan hấp thụ H2O - Dùng NaOH, KOH, Ca(OH)2 hấp thụ CO2, độ tăng khối lượng bình hay khối lượng kết tủa CaCO giúp ta tính CO2 - Chỉ dùng CaO, Ca(OH)2, NaOH hấp thụ sản phẩm gồm CO H2O khối lượng bình tăng tởng khối lượng CO2 H2O Vd1: Cho khí CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 (dư)  → CO2 + Ca(OH)2 (dư) CaCO3↓ + H2O Vd2: Thởi khí CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 kết tủa, đem dung dịch nung kết tủa Phản ứng xảy : CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 Muối Ca(HCO3)2 tan nước phân hủy đun nóng Ca(HCO3)2 to → CaCO3 + CO2 + H2O Bài 4: CƠNG THỨC ĐƠN GIẢN NHẤT VÀ CƠNG THỨC PHÂN TỬ I Cơng thức đơn giản - Cho biết tỉ lệ tối giản số ngun tử ngun tố - Cách tìm Cho hợp chất CxHyOzNt x:y:z:t= x:y:z:t= II Cơng thức phân tư - Cho biết số ngun tử ngun tố phân tử chất hữu - Cách tìm Cho hợp chất A: CxHyOzNt 12x y 16z 14t MA = = = = mC mH mO mN mA 12x y 16 14t MA = = = = %C %H %O %N 100 Bài 5: CẤU TRÚC PHÂN TỬ HỢP CHẤT HỮU CƠ I Thuyết cấu tạo hóa học Thuyết cấu tạo hóa học gởm luận điểm sau: - Trong phân tử hợp chất hữu cơ, ngun tử liên kết với theo hóa trị theo thứ tự định Thứ tự liên kết gọi cấu tạo hóa học Sự thay đởi thứ tự liên kết đó, tức thay đởi cấu tạo hóa học, sẽ tạo hợp chất khác - Trong phân tử hợp chất hữu cơ, cacbon có hóa trị IV Ngun tử cacbon khơng có liên kết với ngun tử khác mà còn liên kết với thành mạch cacbon - Tính chất chất phụ thuộc vào thành phần phân tử (bản chất, số lượng ngun tử) cấu tạo hóa học (thứ tự liên kết ngun tử) VD: CH4 chất khí dễ cháy; CCl4 chất lỏng khơng cháy CH3CH2OH chất lỏng tác dụng với Na; CH3OCH3 khơng tác dụng với Na Thuyết cấu tạo hố học nhà bác học Nga Butlêrơp đề năm 1861 gồm luận điểm II Cơng thức cấu tạo - Cơng thức cấu tạo biểu diễn thứ tự cách thức liên kết ngun tử phân tử - Phân loại: + CTCT khai triển: H H H H– C–C–C–H H H H + CTCT thu gọn: CH3 – CH2 – CH3 + CTCT thu gọn nhất: III Hiện tượng đờng đẳng, đờng phân 1/ Đờng đẳng - Những hợp chất có thành phần phân tử hay nhiều nhóm CH có tính chất hóa học tương tự đồng đẳng, chúng hợp thành dãy đồng đẳng - Ví dụ: Dãy đồng đẳng metan: CH4, C2H6, C3H8,… 2/ Đờng phân - Là chất hữu có cơng thức phân tửu khác cơng thức cấu tạo, khác tính chất hóa học - Ví dụ: C5H12 có đồng phân - Phân loại  Nhóm đờng phân cấu tạo - Là nhóm đồng phân thứ tự liên kết khác ngun tử hay nhóm ngun tử phân tử gây - Nhóm đồng phân chia thành loại:  Đờng phân mạch cacbon: Thay đởi thứ tự liên kết ngun tử cacbon với (mạch thẳng, mạch nhánh, mạch vòng), nhóm thế, nhóm chức khơng thay đởi Đối với hiđrocacbon, phân tử phải có từ 4C trở lên có đồng phân mạch cacbon Ví dụ: Butan C4H10 có đồng phân CH3 - CH2 - CH2 - CH3 : n - butan Riêng với hợp chất chứa nhóm chức rượu, ete từ 3C trở lên đã có đồng phân Ví dụ rượu propylic có đồng phân CH3 - CH2 - CH2 - OH : n - propylic khơng phải đồng phân mạch cacbon mà đồng phân vị trí nhóm chức OH  Đờng phân vị trí của nối đơi, nối ba, nhóm thế, nhóm chức Nhóm đồng phân do: + Sự khác vị trí nối đơi, nối ba Ví dụ: CH2 = CH - CH2 - CH3 CH3 - CH = CH - CH3 buten -1 buten - + Khác vị trí nhóm Ví dụ: + Khác vị trí nhóm chức Ví dụ: CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - OH : butanol -1  Đờng phân nhóm chức Các đồng phân nhóm khác nhóm chức, tức đởi từ nhóm chức sang nhóm khác, tính chất hố học hồn tồn khác Sau đồng phân nhóm chức quan trọng + Anken - xicloankan Ví dụ C3H6 + Ankađien - ankin - xicloanken Ví dụ C4H6 có đồng phân sau: CH2 = CH - CH = CH2 CH2 = C = CH - CH3 butađien -1,3 butađien -1,2 CH = C - CH2 - CH3 CH3 - C = C - CH3 butin -1 butin - + Rượu - ete Ví dụ C3H8O có đồng phân CH3 – CH2 – O – CH3 : etyl metylete + Anđehit – xeton Ví dụ C3H6O có đồng phân CH3 – CH2 – CHO : propanal CH3 – CO – CH3 : đimetylxeton + Axit - este Ví dụ C3H6O2 có đồng phân CH3 – CH2 – COOH : axit propionic CH3 – COO – CH3 : metyl axetat H – COO – C2H5 : etyl fomiat + Nitro - aminoaxit Ví dụ C2H5NO2 có hai đồng phân H2N – CH2 – COOH : axit aminoaxetic CH3 – CH2 – NO2 : nitroetan  Nhóm đờng phân hình học - Ở chỉ xét đồng phân cis-trans dạng mạch hở Đây loại đồng phân mà thứ tự liên kết ngun tử phân tử hồn tồn giống nhau, khác phân bố ngun tử nhóm ngun tử khơng gian - Điều kiện để có đồng phân hình học Điều kiện cần phân tử phải có nối đơi Điều kiện đủ ngun tử cacbon nối đơi phải liên kết với hai ngun tử nhóm ngun tử khác nhau: - Cách xác định dạng cis, dạng trans: Nếu hai nhóm lớn phía so với liên kết đơi: gọi cis Nếu hai nhóm lớn khác phía so với liên kết đơi: gọi trans Ví dụ1: buten - (CH3 – CH = CH – CH3) Ví dụ 2: Axit C17H33COOH CH3(CH2)7 – CH = CH – (CH2)7 – COOH Ví dụ: - metylpenten - IV Liên kết phân tư hợp chất hữu 1/ Các loại liên kết - Liên kết đơn : (-) liên kết σ - Liên kết đơi : (=) gồm liên kết σ - Liên kết ba : (≡) gồm liên kết * Chú ý: - Liên kết đơn (-) khơng có liên kết - Liên kết đơi (=)cần có liên kết σ π liên kết π π ∆ ( = 0) π ∆ ( = 1) π ∆ - Liên kết ba (≡) cần có liên kết ( = 2) π ∆ - Ngồi tạo liên kết tạo vòng hay chỉ ( = 1) 2/ Độ bất bão hòa Độ bất bão hoà (ký hiệu ∆ ) đại lượng cho biết tổng số liên kết số vòng có phân tử chất hữu cơ, ∆ ≥ 0, nguyên Cho cơng thức phân tử: CxHyOzNtClu độ bất bão hòa là: ∆ = Bài 6: PHẢN ỨNG HỮU CƠ  Phản ứng H3C – H + Cl2  Phản ứng cợng CH2 = CH2  Phản ứng tách + H2 as → H3C – Cl + HCl xt, t o   → CH3 – CH3 500 C, xt  → CH3-CH3 CH2=CH2 + H2  Phản ứng phân hủy t0  → CH4 C + 2H2  Phản ứng oxi hóa – khư t0  → C6H12 + 9O2 6CO2 + 6H2O  Phản ứng trùng hợp xt, t o   → nCH2 = CH2 - ( CH2 – CH2 -)n CHỦ ĐỀ HIDROCACBON NO Bài 1: ANKAN I Khái niệm Ankan hidrocacbon no, mạch hở Còn gọi parafin II Cơng thức tổng qt CTTQ CnH2n+2 (n≥1) => Gốc CnH2n+2: ankyl III Đờng đẳng Thuộc dãy đồng đẳng metan CH4 IV Đờng phân  Từ C4H10 trở có đồng phân cấu tạo, thuộc loại đồng phân mạch cacbon Ví dụ: - C4H10 có đồng phân: CH3-CH2-CH2-CH3; CH3-CH(CH3)-CH3 - C5H12 có đồng phân: CH3-CH2-CH2-CH2-CH3; CH3-CH(CH3)-CH2-CH3; CH3-C(CH3)2-CH3 - C6H14 có đồng phân - C7H16 có đồng phân  Bậc ngun tử cacbon Bậc ngun tử cacbon phân tử xác định số ngun tử cacbon khác liên kết với Bậc cacbon ký hiệu chữ số La mã (I, II, III,…) Ví dụ: V Danh pháp 1/ Ankan khơng phân nhánh  Cách đọc Tên mạch + an Ví dụ: CH3-CH2-CH3: propan CH3-CH3: etan  Mỗi đồng phân ankan có đồng phân ankyl tương ứng Cách đọc đồng phân ankyl: thay tên ankan có chữ an thành chữ yl Ví dụ: CH4: metan -> CH3-: metyl CH3-CH3: etan -> CH3-CH2-: etyl  Một số tên riêng mạch cacbon  CH3-CH(CH3)-: iso  CH3-CH2-CH(CH3)-: sec  CH3-C(CH3)2-: neo Ví dụ: - CH3-CH2-CH3: propan -> CH3-CH2-CH2-: propyl CH3-CH(CH3)-: isopropyl - CH3-CH2-CH2-CH3: butan -> CH3-CH2-CH2-CH2-: butyl CH3-CH(CH3)-CH3: isobutan -> CH3-CH(CH3)-CH2-: isobutyl - CH3-CH2-CH2-CH2-CH3: pentan -> CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-: pentyl CH3-CH(CH3)-CH2-CH3: isopentan -> CH3-CH(CH3)-CH2-CH2-: isoamyl CH3-C(CH3)2-CH3: tertpentan -> CH3-C(CH3)2-CH2-: tertpentyl 2/ Ankan phân nhánh Theo IUPAC, ankan phân nhánh gọi theo tên thay  Chọn mạch mạch dài chứa nhiều nhánh  Đánh số: từ phía gần nhánh  Cách đọc: số chỉ nhánh + tên nhánh + tên mạch + an Lưu ý: - Tên nhánh gọi theo thứ tự vần chữ - Số chỉ nhánh đặt trước gạch nối tên nhánh - Có nhánh có nhiêu chữ số - Giữa hai số cách dấu phẩy, số chữ cách dấu gạc nối - Tên nhánh cuối viết liền tên mạch CH3 CH3-C-CH2-CH-CH3: 3,3,5 – trimetylheptan C2H5 C2H5 VI Cấu trúc - Liên kết đơn: lai hóa Sp3 - Liên kết đơi: lai hóa Sp2 - Liên kết ba: lai hóa Sp Các ngun tử cacbon ankan lai hóa Sp3 VII Tính chất vật lý 1/ Nhiệt độ sơi, nhiệt độ nóng chảy, khối lượng riêng  Trạng thái - Từ CH4 → C4H10 chất khí - Từ C5H12 → C18H38 chất lỏng - Từ C19H40 trở chất rắn  Nhiệt độ sơi, nhiệt độ nóng chảy, khối lượng riêng tăng theo số ngun tử cacbon ankan Ankan nhẹ nước (Dankan < Dnước)  Trong đồng phân: mạch cacbon dài nhiệt độ sơi, nhiệt độ nóng chảy, khối lượng riêng lớn 2/ Tính tan, màu, mùi - Ankan khơng tan nước (kị nước) - Ở trạng thái lỏng dung mơi khơng phân cực, hòa tan tốt số chất khơng phân cực - Khơng màu - Mùi: C1 -> C4: khơng mùi C5 -> C10: mùi xăng C11 -> C16: mùi dầu hỏa VIII Tính chất hóa học - Ankan tương đối trơ mặt hóa học: nhiệt độ thường chúng khơng phản ứng với axit, bazơ, chất oxi hóa mạnh (KMnO4) - Dưới tác dụng ánh sáng, xúc tác nhiệt độ, ankan tham gia phản ứng (đặc trưng), phản ứng tách phản ứng oxi hóa 1/ Phản ứng  Với metan CH4 + CH3Cl + CH2Cl2 + CHCl3 + Cl2 Cl2 Cl2 Cl2 askt → askt → askt → askt → CH3Cl + HCl (metyl clorua) CH2Cl2 + HCl (metilen clorua) CHCl3 + HCl (cloroform) CCl4 + HCl (cacbon tetraclorua)  Với đồng đẳng khác - Ankan tham gia phản ứng với halogen, gọi phản ứng halogen hóa Sản phẩm dẫn suất halogen - Đặc điểm + Flo q mạnh, phân hủy ankan + Clo hiđrơ cacbon bậc khác nhau, tạo nhiều sản phẩm + Brom chỉ cacbon bậc cao + Iot q yếu, khơng phản ứng với ankan - Ví dụ: 10 CH3-CH3 +Cl2 CH3-CH2Cl + HCl CH3-CH2-CH3 + Cl2 CH3-CHCl-CH3 + HCl 2-clopropan (sản phẩm chính) CH3-CH2-CH2Cl + HCl 1-clopropan (sản phẩm phụ) C5H12 có đồng phân tạo sản phẩm CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 + Cl2 có sản phẩm CH3-CH(CH3)-CH2-CH3 + Cl2 có sản phẩm CH3-C(CH3)2-CH3 + Cl2 có sản phẩm  Quy luật Phản ứng xảy ưu tiên ngun tử hiđrơ gắn với cacbon bậc cao 2/ Phản ứng tách  Phản ứng đề hiđrơ hóa: gãy liên kết C-H CH3-CH3 CH2=CH2 + H2 CH3-CH2-CH2-CH3 CH3-CH2-CH=CH2 + H2 CH3-CH=CH-CH3 + H2 Tởng qt: CnH2n+2 CnH2n + H2  Phản ứng crackinh: gãy liên kết C-C CH3-CH2-CH2-CH3 CH3-CH=CH2 + CH4 CH2=CH2 + CH3-CH3 Tởng qt: CnH2n+2 CaH2a + CbH2b+2 (ankan) (anken) (ankan) (n=a+b, n 3) 3/ Phản ứng oxi hóa  Oxi hóa hồn tồn CH4 + 2H2 CO2 + 2H2O Tởng qt: CnH2n+2 + O2 nCO2 + (n+1)H2O Đặc điểm: - =  Oxi hóa khơng hồn tồn CH4 + O2 HCHO + H2O CH4 + O2 CH3OH CH4 + H2O CO +3H2 IX Điều chế 1/ Phòng thí nghiệm  Điều chế metan - CH3COONa(r) + NaOH(r) - Al4C3 + 12H2O → - Al4C3 + 12HCl →  Điều chế ankan khác - Phương pháp Duma: CaO, t  → 3CH4↑ 3CH4↑ CH4↑ + + 4Al(OH)3 + 4AlCl3 CaO, t  → CnH2n+1COONa + NaOH(r) CnH2n+2 + Na2CO3 - Phương pháp Wurtzt: CaH2a+1Cl + CbH2b+1Cl + 2Na CnH2n+2 + 2NaCl (n=a+b) Ví dụ: 11 Na2CO3 CaO, t  → C2H5COONa + NaOH(r) C2H6 + Na2CO3 CH3Cl + C2H5Cl + 2Na C3H8 + 2NaCl 2/ Trong cơng nghiệp Đi từ khí thiên nhiên, khí mỏ dầu từ dầu mỏ X Ứng dụng Làm ngun liệu, nhiên liệu, vật liệu Bài 2: XICLOANKAN I Khái niệm - Xicloankan hợp chất hiđrocacbon no, mạch vòng - Xicloankan gồm: Monoxicloankan: có vòng Polixicloankan: có nhiều vòng Ta chỉ xét monoxicloankan II Cơng thức tổng qt CTTQ CnH2n (n≥3) III Đờng đẳng Thuộc dãy đồng đẳng xiclopropan IV Đờng phân - C3H6: - C4H8: - C5H10: V Danh pháp Cách đọc: số chỉ vị trí nhánh + tên nhánh + xicol + tên mạch (vòng) + an Ví dụ: : xiclopropan : xiclo butan : xiclopentan : metyl xiclobutan : 1, – đimetyl xiclopropan : etyl xiclopropan 12 VI Cấu trúc - Xiclopropan: ngun tử cacbon nằm mặt phẳng - Xicloankan khác: ngun tử cacbon khơng nằm mặt phẳng VII Tính chất vật lý - Nhiệt độ sơi, nhiệt độ nóng chảy tăng dần - Khơng màu, khơng tan nước - Vòng lớn có nhiệt độ sơi, nhiệt độ nóng chảy lớn đồng phân VIII Tính chất hóa học 1/ Phản ứng + Cl2 CH3 + Cl2 Cl + HCl CH2Cl + HCl CH3 + HCl Cl CH3 + HCl Cl 2/ Phản ứng cộng Chỉ có xicloankan vòng cạnh, cạnh có phản ứng cộng, vòng cạnh trở lên khơng có phản ứng cộng  Vòng cạnh Xiclopropan cộng mở vòng với H2, Br2, HBr - + H2 CH3-CH2-CH3 - + Br2(dd) CH2(Br)-CH2-CH2(Br) (xiclopropan làm màu dung dịch brom) + HBr  CH3-CH2-CH2Br  Vòng cạnh Chỉ có cộng mở vòng với H2 + H2 CH3-CH2-CH2-CH3 3/ Phản ứng oxi hóa 3n t0  → CnH2n + O2 nCO2 + nH2O Đặc điểm Xicloankan khơng làm màu dung dịch thuốc tím KMnO4 IX Điều chế - Từ sản phẩm chưng cất dầu mỏ - Từ ankan: phản ứng đề hiđrơ hóa CH3-CH2-CH2-CH3 + H2 X Ứng dụng Làm ngun liệu, nhiên liệu, dung mơi 13 + 3H2  CHUN ĐỀ VI HIDROCACBON KHƠNG NO - HIDROCACBON THƠM A PHẦN LÝ THUYẾT I ANKEN Khái niệm - Đờng phân - Danh pháp a Khái niệm: ≥2 - Anken hidrocacbon khơng no mạch hở có nối đơi phân tử Có CTTQ CnH2n (n ) - Các chất C2H4, C3H6, C4H8 CnH2n (n≥2) hợp thành dãy đồng đẵng anken b Đồng phân: Có hai loại đồng phân - Đồng phân cấu tạo: (Đồng phân mạch C đồng phân vị trí liên kết đơi) Thí dụ: C4H8 có ba đồng phân cấu tạo CH2=CH-CH2-CH3; CH3-CH=CH-CH3; CH2=C(CH3)-CH3 - Đồng phân hình học (cis - trans): Cho anken có CTCT: abC=Ccd Điều kiện để xuất đồng phân hình học là: a ≠ b c ≠ d Thí dụ: CH3-CH=CH-CH3 có hai đồng phân hình học H CH3 H3C CH3 H3C C=C H C=C H H trans - but-2-en cis - but-2-en c Danh pháp: - Danh pháp thường: Tên ankan thay an = ilen + Ví dụ: C2H4 (Etilen), C3H6 (propilen) - Danh pháp quốc tế (tên thay thế): Số chỉ vị trí nhánh + tên nhánh + tên mạch C + số chỉ vị trí liên kết đơi + en C H3 - C H = C H - C H3 + Ví dụ: (C4H8) But-2-en (C4H8) - Metylprop-1-en C H = C(CH ) - C H Tính chất vật lý Ở điều kiện thường - Từ C2H4 → C4H8 chất khí - Từ C5H10 trở chất lỏng chất rắn Tính chất hóa học a Phản ứng cộng (đặc trưng) * Cộng H2: CnH2n + H2 Ni, t  → CnH2n+2 CH2=CH-CH3 + H2 * Cộng Halogen: CnH2n CH2=CH2 + + Br2 Ni, t  → X2 → → CH3-CH2-CH3 CnH2nX2 CH2Br-CH2Br 14 Phản ứng anken tác dụng với Br2 dùng để nhận biết anken (dd Br2 màu) * Cộng HX (X: Cl, Br, OH ) + Thí dụ: CH2=CH2 + HOH H  → CH3-CH2OH  → CH2=CH2 + HBr CH3-CH2Br - Các anken có cấu tạo phân tử khơng đối xứng cộng HX cho hỗn hợp hai sản phẩm CH3-CH2-CH2Br (spp) 1-brompropan CH3-CH=CH2 + HBr CH3-CHBr-CH3 (spc) 2-brompropan - Quy tắc Maccopnhicop: Trong phản ứng cộng HX vào liên kết đơi, ngun tử H (phần mang điện dương) chủ yếu cộng vào ngun tử C bậc thấp (có nhiều H hơn), ngun hay nhóm ngun tử X (phần mang điện âm) cộng vào ngun tử C bậc cao (ít H hơn) b Phản ứng trùng hợp: Điều kiện: Phân tử phải có liên kết đơi C=C - Ví dụ: TH (t , xt)  → c Phản ứng oxi hóa: 3n n H2 O n CO2 - Oxi hóa hồn tồn: CnH2n + O2 nCO2 + nH2O ( = ) - Oxi hóa khơng hồn tồn: Anken làm màu dung dịch B dung dịch thuốc tím Phản ứng π dùng để nhận biết anken hợp chất chứa liên kết Điều chế t  → a Phòng thí nghiệm: CnH2n+1OH H 2SO , 170 C  → CnH2n + H2O CnH2n + H2 t , p, xt  → b Điều chế từ ankan: CnH2n+2 II ANKADIEN Định nghĩa - Phân loại - Danh pháp a Định nghĩa: Là hidrocacbon khơng no mạch hở, phân tử chứa hai liên kết C=C, có CTTQ C nH2n-2 (n ) - Ví dụ: CH2=C=CH2, CH2=CH-CH=CH2 b Phân loại: Có ba loại: - Ankadien có hai liên kết đơi liên tiếp - Ankadien có hai liên kết đơi cách liên kết đơn (ankadien liên hợp) - Ankadien có hai liên kết đơi cách từ hai liên kết đơn trở lên c Danh pháp: Số chỉ vị trí nhánh + tên nhánh + tên anka mạch C + số chỉ vị trí liên kết đơi + đien CH2=CH-CH=CH2 (buta-1,3-đien) Tính chất hóa học a Phản ứng cộng (H2, X2, HX) * Cộng H2: CH2=CH-CH=CH2 * Cộng brom: + 2H2 Ni, t  → 15 CH3-CH2-CH2-CH3 ≥3 Cộng 1:2 CH2=CH-CH=CH2 + Br2 (dd) -80 C  → CH2=CH-CHBr-CH2Br (spc) 400 C Cộng 1:4 CH2=CH-CH=CH2 + Cộng đồng thời vào hai liên kết đơi CH2=CH-CH=CH2 Br2 (dd) + 2Br2 (dd)  →  → CH2Br-CH=CH-CH2Br (spc) CH2Br-CHBr-CHBr-CH2Br * Cộng HX Cộng 1:2 CH2=CH-CH=CH2 + HBr -80 C  → CH2=CH-CHBr-CH3 (spc) 400 C  → Cộng 1:4 CH2=CH-CH=CH2 + HBr CH2=CH-CH2-CH2Br (spc) b Phản ứng trùng hợp: p, xt, t - VD:   → Cao su buna c Phản ứng oxi hóa: - Oxi hóa hồn tồn t  → 2C4H6 + 11O2 8CO2 + 6H2O - Oxi hóa khơng hồn tồn: Tương tự anken ankadien làm màu dung dịch thuốc tím Phản ứng dùng để nhận biết ankadien Điều chế - Được điều chế từ ankan tương ứng phản ứng tách H2 xt, t  → CH3CH2CH2CH3 CH2=CH-CH=CH2 + 2H2 xt, t  → CH3-CH(CH3)-CH2-CH3 III ANKIN Khái niệm - Đờng phân - Danh pháp a Khái niệm CH2=C(CH3)-CH=CH2 + 2H2 C≡C ≥ - Là hidrocacbon khơng no mạch hở phân tử có liên kết , có CTTQ CnH2n-2 (n 2) ≥ - Các chất C2H2, C3H4, C4H6 CnH2n-2 (n 2) hợp thành dãy đồng đẵng axetilen b Đồng phân C≡C - Chỉ có đồng phân cấu tạo (đồng phân mạch C đồng phân vị trí liên kết ) Ankin khơng có đồng phân hình học - Thí dụ: C4H6 có hai đồng phân CH≡C-CH2-CH3; CH3-C≡C-CH3 c Danh pháp: - Danh pháp thường: Tên gốc ankyl + axetilen + VD: C2H2 (axetilen), CH≡C-CH3 (metylaxetilen) - Danh pháp thay thế: Số vị trí nhánh + tên nhánh + tên mạch C + số vị trí nối + in C H3 - C H - C ≡ C H But-1-in 16 C H - C ≡ C- C H But-2-in Tính chất hóa học: a Phản ứng cộng (H2, X2, HX, phản ứng đime hóa trime hóa) - Thí dụ + Cộng H2 CH≡CH + Ni, t  → H2 CH2=CH2 Ni, t  → CH2=CH2 + H2 CH3-CH3 Nếu dùng xúc tác Pd/PbCO3 Pd/BaSO4, ankin chỉ cộng phân tử H2 tạo anken CH≡CH + Cộng X2 CH≡CH + + Pd/PbCO3 , t  → H2 Br2 CHBr=CHBr + Br2 + Cộng HX  →  → CH2=CH2 CHBr =CHBr CHBr2-CHBr2 HgCl  → 150-2000 C CH≡CH + HCl + Phản ứng đime hóa - trime hóa CH2 =CHCl 2CH≡CH xt, t  → CH2=CH-C≡CH (vinyl axetilen) 600 C  → xt 3CH≡CH C6H6 b Phản ứng ion kim loại: - Điều kiện: Phải có liên kết đầu mạch R-C≡CH + AgNO3 + NH3 → R-C≡CAg↓ + NH4NO3 Phản ứng dùng để nhận biết Ank-1-in c Phản ứng oxi hóa: - Oxi hóa hồn tồn: 3n -1 n CO2 > n H2O CnH2n-2 + O2 → nCO2 + (n-1)H2O ( ) - Oxi hóa khơng hồn tồn: Tương tự anken ankadien, ankin có khả làm màu dung dịch thuốc tím Phản ứng dùng để nhận biết ankin Điều chế: a Phòng thí nghiệm: CaC2 + 2H2O → C2H2↑ + Ca(OH)2 1500 C  → b Trong cơng nghiệp: 2CH4 C2H2 + 3H2 IV BENZEN VÀ DÃY ĐỒNG ĐẴNG: Đờng đẵng - Đờng phân - Danh pháp: a Đồng đẵng: Dãy đồng đẵng benzen có CTTQ CnH2n-6 b Đồng phân: Đồng phân vị trí tương đối nhóm ankyl xung quanh vòng benzen (o, m, p) - Ví dụ: C8H10 CH3 C2H5 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 17 c Danh pháp: Gọi tên theo danh pháp hệ thống Số chỉ vị trí nhóm ankyl + tên ankyl + benzen - VD: C6H5CH3 (metylbenzen) Tính chât hóa học: a Phản ứng thế: * Thế ngun tử H vòng benzen - Tác dụng với halogen Br + bột Fe Br2 + HBr Cho ankyl benzen phản ứng với brom có bột sắt thu hỗn hợp sản phẩm brom chủ yếu vào vị trí ortho para -Br + HBr CH3 Br -CH3 VD: bét Fe  → CH3 + HBr o-bromtoluen p-bromtoluen - Phản ứng benzen đồng đẳng với axit HNO3 xãy tương tự phản ứng với halogen - Quy tắc H vòng benzen: Các ankyl benzen dể tham gia phản ứng ngun tử H của vòng benzen benzen ưu tiên vị trí ortho para so với nhóm ankyl * Thế ngun tử H mạch - C6H5CH3 + Br2 t  → C6H5CH2Br + HBr b Phản ứng cộng: - Cộng H2 cộng Cl2 c Phản ứng oxi hóa: - Oxi hóa khơng hồn tồn: Toluen có khả làm màu dung dịch thuốc tím còn benzen khơng Phản ứng dùng để nhận biết Toluen - Phản ứng oxi hóa hồn tồn: 3n - CnH2n-6 + O2 → nCO2 + (n-3)H2O V STIREN: CH=CH2 Cấu tạo: CTPT: C8H8; CTCT: Tính chất hóa học: a Phản ứng với dung dịch Br2 Phản ứng dùng để nhận biết stiren b Phản ứng với H2 c Tham gia phản ứng trùng hợp liên kết đơi C=C VI NAPTTALEN: 18 Câu tạo phân tử: - CTPT: C10H8 CTCT: Tính chất hóa học: - Tham gia phản ứng tham gia phản ứng cộng  CHUN ĐỀ VII DẪN XUẤT HALOGEN - ANCOl – PHENOl A PHẦN LÝ THUYẾT I DẪN XUẤT HALOGEN CỦA HIDROCACBON Khái niệm - Khi thay ngun tử hidro phân tử hidrocacbon ngun tử halogen ta dẫn xuất halogen có CTTQ: RCl + Ví dụ: CH3Cl, C6H5Cl - Bậc dẫn xuất halogen: Chính bậc ngun tử C liên kết trực tiếp với C + Ví dụ: Bậc I: CH3CH2Cl (etyl clorua) Bậc II: CH3CHClCH3 (isopropyl clorua) Bậc III: (CH3)C-Br (tert - butyl bromua) Tính chất hóa học: a Phản ứng ngun tử halogen nhóm OH: RX + NaOH t  → ROH + NaX t  → CH3CH2Br + NaOH CH3CH2OH + NaBr b Phản ứng tách hidro halogenua: C H OH  → t - CH3-CH2Cl + KOH CH2=CH2 + KCl + H2O - PTTQ: (đối với dẫn xuất halogen no, đơn chức, mạch hở) C H OH  → t CnH2n+1X + KOH CnH2n + KX + H2O - Quy tắc tách Zaixep: Ngun tử X tách với ngun tử H C bậc cao II ANCOL Định nghĩa - Phân loại a Định nghĩa - Ancol hợp chất hữu phân tử có nhóm OH liên kết trực tiếp với ngun tử C no Ví dụ: C2H5OH - Bậc ancol bậc ngun tử C liên kết trực tiếp với nhóm OH Thí dụ CH3-CH2-CH2-CH2OH: ancol bậc I CH3-CH2-CH(CH3)-OH: ancol bậc II CH3-C(CH3)2-OH: ancol bậc III b Phân loại - Ancol no, đơn chức, mạch hở (CnH2n+1OH): Ví dụ: CH3OH - Ancol khơng no, đơn chức mạch hở: CH2=CH-CH2OH - Ancol thơm đơn chức: C6H5CH2OH 2 5 -OH 19 - Ancol vòng no, đơn chức: xiclohexanol - Ancol đa chức: CH2OH-CH2OH (etilen glicol), CH2OH-CHOH-CH2OH (glixerol) Đờng phân - Danh pháp a Đồng phân: Chỉ có đồng phân cấu tạo (gồm đồng phân mạch C đồng phân vị trí nhóm OH) - Thí dụ C4H10O có đồng phân ancol CH3-CH2-CH2-CH2OH; CH3-CH(CH3)-CH2OH CH3-CH2-CH(CH3)-OH; CH3-C(CH3)2-OH b Danh pháp: - Danh pháp thường: Ancol + tên gốc ankyl + ic + Ví dụ: C2H5OH (ancol etylic) - Danh pháp thay thế: Tên hidrocacbon tương ứng với mạch + số vị trí nhóm OH + ol C H C H(CH ) C H C H 2OH + Ví dụ: (3-metylbutan-1-ol) Tính chất vật lý - Tan nhiều nước tạo liên kết H với nước Độ tan nước giảm dần số ngun tử C tăng lên Tính chất hóa học a Phản ứng H nhóm OH * Tính chất cung ancol 2C2H5OH + 2Na → 2C2H5ONa + H2↑ * Tính chất đặc trưng ancol đa chức có hai nhóm OH liền kề - Hòa tan Cu(OH)2 điều kiện thường tạo thành dung dịch màu xanh lam Phản ứng dùng để nhận biết ancol đa chức có hai nhóm OH liền kề 2C3H5(OH)3 + Cu(OH)2 → [C3H5(OH)2O]2Cu + 2H2O b Phản ứng nhóm OH * Phản ứng với axit vơ C2H5 - OH + * Phản ứng với ancol t  → H - Br C2H5Br + H2O 2C2H5OH H 2SO4 , 140 C  → C2H5OC2H5 + đietyl ete H2O - PTTQ: 2ROH c Phản ứng tách nước H 2SO , 140 C  → R-O-R + H2O C2H5OH H 2SO , 170 C  → C2H4 + H2O H 2SO , 170 C  → - PTTQ: CnH2n+1OH CnH2n + H2O d Phản ứng oxi hóa: - Oxi hóa khơng hồn tồn: + Ancol bậc bị oxi hóa CuO/to cho sản phẩm andehit t  → RCH2OH + CuO RCHO + Cu↓ + H2O + Ancol bậc hai bị oxi hóa CuO/to cho sản phẩm xeton R-CH(OH)-R’ + CuO + Ancol bậc III khó bị oxi hóa t  → R-CO-R’ + 20 Cu↓ + H2O - Oxi hóa hồn tồn: CnH2n+1OH + Điều chế: a Phương pháp tởng hợp: 3n O2 t  → nCO2 + (n+1)H2O H 2SO4 , t  → - Điều chế từ anken tương ứng: CnH2n + H2O - Điều chế Glixerol từ anken tương ứng CH2=CH-CH3 b Phương pháp sinh hóa: Điều chế C2H5OH từ tinh bột +H O  → t , xt (C6H10O5)n CnH2n+1OH C6H12O6  → enzim C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 II PHENOL Định nghĩa - Phân loại - Danh pháp a Định nghĩa: Phenol hợp chất hữu phân tử có nhóm -OH liên kết trực tiếp với ngun tử C vòng benzen - Ví dụ: C6H5OH (phenol) b Phân loại: - Phenol đơn chức: Phân tử có nhóm -OH phenol - Phenol đa chức: Phân tử chứa hai hay nhiều nhóm -OH phenol c Danh pháp: Số vị trí nhóm + phenol Tính chất hóa học: a Phản ứng ngun tử H nhóm OH - Tác dụng với kim loại kiềm 2C6H5OH + 2Na → 2C6H5ONa + H2↑ - Tác dụng với dung dịch bazơ C6H5OH + NaOH → C6H5ONa + H2O b Phản ứng H vòng benzen: Tác dụng với dung dịch Brom (Phản ứng dùng để nhận biết phenol) C6H5OH + 3Br2 → C6H2Br3OH↓ + 3HBr Điều chế: Để điều chế phenol ta có sơ đồ sau: C6H6 → C6H5Br → C6H5ONa → C6H5OH  CHUN ĐỀ IV: ANDEHIT - XETON - AXIT CACBOXYLIC A PHẦN LÝ THUYẾT I ANDEHIT Định nghĩa - Danh pháp a Định nghĩa: Andehit hợp chất hữu mà phân tử có nhóm -CH=O liên kết trực tiếp với ngun tử C ngun tử H - Ví dụ: HCHO, CH3CHO b Danh pháp: - Tên thay andehit no đơn chức mạch hở sau: Tên hidrocacbon no tương ứng với mạch + al 21 C H C H(CH ) C H C HO Ví dụ: (3-metylbutanal) - Tên thường số anđehit: Andehit + tên axit tương ứng Ví dụ: HCHO (andehit fomic), CH3CHO (andehit axetic) Tính chất hóa học - Vừa thể tính oxi hóa, vừa thể tính khử a Tính oxi hóa: Phản ứng cộng H2 (tạo thành ancol bậc I): Ni, t  → RCHO + H2 RCH2OH b Tính khử: Tác dụng với chất oxi hóa R-CHO + 2AgNO3 + H2O + 3NH3 t  → R-COONH4 + 2Ag↓ + 2NH4NO3 t0  → R-CHO + 2Cu(OH)2 + NaOH RCOONa + Cu2O↓ + 3H2O (đỏ gạch) Các phản ứng dùng để nhận biết andehit Điều chế - Để điều chế andehit ta từ ancol phản ứng oxi hóa khơng hồn tồn CH3CH2OH + CuO - Đi từ hidrocacbon t  → CH3CHO + Cu + H2O xt, t  → 2CH2=CH2 + O2 2CH3CHO II XETON Định nghĩa - Là hợp chất hữu mà phân tử có nhóm C=O liên kết trực tiếp với hai ngun tử C -Ví dụ: CH3-CO-CH3 (đimetyl xeton), CH3-CO-C6H5 (metyl phenyl xeton) Tính chất hóa học - Cộng H2 tạo thành ancol bậc II R-CO-R’ + H2 Ni, t  → RCH(OH)R’ Ni, t  → CH3-CO-CH3 + H2 CH3CH(OH)CH3 - Xeton khơng tham gia phản ứng tráng gương Điều chế - Oxi hóa khơng hồn tồn ancol bậc II t  → CH3CH(OH)CH3 + CuO CH3-CO-CH3 + Cu + H2O - Đi từ hidrocacbon III AXIT CACBOXYLIC Định nghĩa - Danh pháp a Định nghĩa - Là phân tử hợp chất hữu mà phân tử có nhóm -COOH liên kết trực tiếp với ngun tử C ngun tử H - Ví dụ: HCOOH, CH3COOH, b Danh pháp - Tên thay axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở sau: Axit + tên hidrocacbon no tương ứng với mạch + oic 22 C H C H(CH ) C H C H C OOH - Ví dụ: (Axit-4-metylpentanoic) Tính chất vật lý - Axit tan nhiều nước tạo liên kết H với nước độ tan giảm dần số ngun tử C tăng lên - Nhiệt độ sơi cao ancol tương ứng liên kết H ngun tử bền liên kết H phân tử ancol Tính chất hóa học a Tính axit: Có đầy đủ tính chất axit CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O 2CH3COOH + ZnO → (CH3COO)2Zn + H2O 2CH3COOH + CaCO3 → (CH3COO)2Ca + CO2↑ + H2O 2CH3COOH + Zn → (CH3COO)2Zn + H2↑ b Phản ứng nhóm -OH (phản ứng este hóa): + RCOOH + H ,t  → ¬  R’OH + CH3COOH + C2H5OH RCOOR’ + H2O H ,t  → ¬  CH3COOC2H5 etyl axetat + H2O CH3COOH + H2O Điều chế axit axetic a Lên men giấm C2H5OH + O2 b Oxi hóa andehit axetic 2CH3CHO c Oxi hóa ankan d Từ metanol + O2 men giÊm  → xt  → 2CH3COOH t , xt  → CH3OH + CO CH3COOH Đây phương pháp đại sản xuất axit axetic 23 ... nhánh Theo IUPAC, ankan phân nhánh gọi theo tên thay  Chọn mạch mạch dài chứa nhiều nhánh  Đánh số: từ phía gần nhánh  Cách đọc: số chỉ nhánh + tên nhánh + tên mạch + an Lưu ý: - Tên nhánh... định lượng ngun tố xác định khối lượng ngun tố hóa học chứa hợp chất hữu - Muốn định lượng ngun tố, người ta chuyển ngun tố hợp chất hữu thành hợp chất vơ đơn giản, định lượng chúng, từ suy khối... Cho hợp chất CxHyOzNt x:y:z:t= x:y:z:t= II Cơng thức phân tư - Cho biết số ngun tử ngun tố phân tử chất hữu - Cách tìm Cho hợp chất A: CxHyOzNt 12x y 16z 14t MA = = = = mC mH mO mN mA 12x y