Hẹ thống các hợp chất có chức

Nguyễn Thế Hùng Bảng hệ thống phần hợp chất có chứa nhóm chức C n H 2n + 2 - 2a - x (A) x ( n ; số nguyên tử các bon , a : số liên kết , x : số nhóm chức , A : nhóm chức ) Loại Hợp chất Rợu C n H 2n + 2 - 2a - x (OH) x Phê nol A min C n H 2n + 2 - 2a - x (NH 2 ) x An đe hit C n H 2n + 2 - 2a - x (CHO) x A xit các bo xi líc C n H 2n + 2 - 2a - x (COOH) x Đặc điểm cấu tạo Chứa 1 hay nhiều nhóm chức -OH liên kết với gốc H - C Nhóm - OH liên kết trực tiếp với vòng ben zen Chứa 1 hay nhiều nhóm chức - NH 2 liên kết với gốc H- C (-NH 2 : chức amin bậc 1) Chứa 1 hay nhiều nhóm chức - CHO liên kết với gốc H - C Chứa 1 hay nhiều nhóm chức - COOH liên kết với gốc H - C Các đọc tên - Gọi tên H-C no,đổi an = ylic+vị trí OH - Gọi tên H-C + số nhóm chức + ol + vị trí nhóm chức Phê nol - Gọi tên gốc H - C + a min + vị trí nhóm - NH 2 ( còn đọc amino) - Đọc: H-C+ tên rợu hoặc a xit tơng ứng - Gọi tên H-C + số nhóm chức + al + vị trí nhóm chức - Gọi theo lịch sử - Gọi tên H-C + số nhóm chức + oic + vị trí nhóm chức C.Tchung của mỗi loại h/c a = 0, x = 1: C n H 2n + 1 OH , n 1 a = 1, x = 1: C n H 2n - 1 OH , n 3 a = 0, x = 2: C n H 2n (OH) 2 , n 2 - O - H a = 0 , x = 1: C n H 2n + 1 NH 2 , n 1 a = 1 , x = 1: C n H 2n - 1 NH 2 , n 2 a = 0 , x = 2: C n H 2n (NH 2 ) 2 , n 1 a = 0 , x = 1: C n H 2n + 1 CHO n 0 a = 1 , x = 1: C n H 2n - 1 CHO n 2 a = 0 , x = 1: C n H 2n (CHO) 2 , n 0 a = 0, x =1: C n H 2n + 1 COOH , n 0 a = 1, x =1: C n H 2n - 1 COOH , n 2 a = 0, x =2: C n H 2n (COOH) 2 , n 0 Hợp chất tiêu biểu Rợu etylíc - e ta nol CH 3 - CH 2 - OH Phe nol - O - H - NH 2 A ni lin ( Phenyl a min) Anđehitfomic ( Anđehit metylic , Metanal , Fomalđehit ) H - C O H A xit Axetic ( hay Etanoic ) CH 3 - C O O - H Tính chất lý học Những rợu đầu dãy: lỏng, o/ màu, cay, tan tốt trong nớc, t 0 S > t 0 S các h/c khác có cùng ngtử C vì trong nớc có l/k H Phenol - Rắn, không màu ít tan trong nớc - Độc dễ gây bỏng Anilin : - lỏng, không màu, hơi nặng hơn nớc , ít tan - Độc, mùi khó chịu Anđêhitfomic: - Khí , không màu - Mùi xốc khó chịu. - D 2 chứa 40% fomalđêhit: d 2 fomol axít A xe tic: - lỏng , không màu - Vị chua, mùi dấm , tan tốt trong nớc Tính chất hóa học I. Tính chất chung của r ợu 1/ T/d với a xít ESte và nớc* R-OH + R'-COOH H + R-O-CO-R' + H 2 O R- OH + HX H + R - X + H 2 O R và R' là gốc H - C 2/ Tác dụng với các kim loại kiềm R - OH + 2Na 2R - ONa + H 2 3/ P mất nớc: a) t 0 170 0 , H 2 SO 4 đ Olefin C n H 2n + 1 OH C n H 2n + H 2 O Mất nớc cần lu ý đến QT: M.C.N.C b) t 0 140 0 , H 2 SO 4 đ h/c ete R- OH + R'- OH R - O - R R - O - R' R' - O - R' + H 2 O 4/ P Oxihóa: a) P Oxihóa không hoàn toàn CuO (hay O 2 có bột Cu , t 0 ) Oxihoa rợu bậc1(hoặc bậc 2) anđehit (hay xêton) RCH 2 OH + CuO RCHO + Cu +H 2 O R - CH - OH R' + CuO R - C = O + Cu + H 2 O R' b) P Oxihóa hoàn toàn ( P cháy ) C n H 2n + 1 OH + 3n 2 O 2 nCO 2 + (n + 1)H 2 O nH 2 O > nCO 2 và nROH = nH 2 O - nCO 2 II. Tính chất của r ợu đa chức Ngoài các t/c chung: T/d axit, KLK, . các rợu đa chức còn t/d với Cu(OH) 2 I. Tính chất của một a xít Do ảnh hởng của vòng Benzen mà ngtử H trong nhóm - OH trở nên linh động, dễ tách khỏi phân tử H + tự do - OH - O + H + => Phênol là một a xít yếu ( có tên axit Phenic ) 1/ T/d KL kiềm Phenol lat và H 2 2C 6 H 5 OH + 2Na 2C 6 H 5 ONa + H 2 2/ T/d d 2 Kiềm Phenol lat và H 2 O C 6 H 5 OH + NaOH C 6 H 5 ONa + H 2 O Axit phênic yếu hơn cả axit các bon nic => C 6 H 5 ONa + CO 2 + H 2 O C 6 H 5 OH + NaHCO 3 2/ P thế nhân: Với Cl 2 , Br 2 khan hoặc HNO 3 đ Các ngtử H ở 2, 4, 6 lần lợt bị thaythế. OH OH + Br 2 1 : 1 OH Br Br + HBr 1/ Tính chất chung của các Amin Do amin là dẫn xuất của NH 3 => Các a min có t/c của một bazơ nh NH 3 - T/d với A xít Muối Nếu : NH 3 + H + NH 4 + Thì: R NH 2 + H + R NH 3 + Ví dụ: CH 3 NH 2 + HCl CH 3 NH 3 Cl - Muối của các amin cũng t/d với d 2 kiềm đun nóng amin nh muối Amoni NH 4 + NH 4 + + OH - NH 3 + H 2 O t 0 CH 3 NH 3 + + OH - CH 3 NH 2 + H 2 O t 0 Ví dụ: CH 3 NH 3 Cl + NaOH t 0 NaCl + CH 3 NH 2 + H 2 O 2/ Tính chất của h/c Anilin a) Tính bazơ : T/d a xít Muối 2C 6 H 5 NH 2 + H 2 SO 4 (C 6 H 5 NH 3 ) 2 SO 4 Và (C 6 H 5 NH 3 ) 2 SO 4 + 2NaOH 0 t Na 2 SO 4 + C 6 H 5 NH 2 + 2H 2 O b) P thế nhân : Với Cl 2 , Br 2 khan hoặc HNO 3 đ Các ngtử H ở 2, 4, 6 lần lợt bị thaythế. NH 2 NH 2 + Br 2 1 : 1 NH 2 Br Br + HBr 1/ Tác dụng với H 2 (Ni,t 0 ) Rợu bậc 1 ( Hay P khử anđêhit ) R CHO + H 2 Ni, t 0 R CH 2 OH C +1 + 2e C -1 : Anđêhit bị khử Ví dụ : CH 3 CHO + H 2 Ni, t 0 CH 3 - CH 2 - OH 2/ P Oxi hóa anđêhit Chất oxihóa thờng gặp là : - Ag 2 O/NH 3 ( hoặc d 2 AgNO 3 /NH 3 ) Đây là p đặc trng của các anđêhit - Cu(OH) 2 /d 2 NH 3 - O 2 ( Mn 2+ ) R CHO + Ag 2 O R CHO + 2Cu(OH) 2 R COOH + Cu 2 O R COOH + 2Ag 2R CHO + O 2 2R COOH d 2 NH 3 d 2 NH 3 + 2H 2 O Nâu đỏ Mn 2+ C +1 C +3 - 4e : Anđêhit bị Oxihóa CH 3 CHO + Ag 2 O CH 3 COOH + 2Ag d 2 NH 3 Hoặc : CH 3 CHO +2AgNO 3 + 3NH 3 + H 2 O CH 3 COONH 4 + 2NH 4 NO 3 + 2Ag Ví dụ : L u ý : Các h/c xeton khi bị khử bởi H 2 rợu bậc 2. Ví dụ : (CH 3 ) 2 - C = O (CH 3 ) 2 - CH - OH + H 2 Ni , t 0 R - C = O R' R - CH - OH R' + H 2 Ni , t 0 3/ T/d với Phênol H/c Polime và nớc (n + 2) OH + (n + 1) O CH- R t 0 1/ Sự điện li R COOH R COO - + H + Với axit no đơn chức KLPT tăng, khả năng điện li trong nớc giảm . 2/ T/d với bazơ, Oxitbazơ Muối,H 2 O R COOH + NaOH R COONa + H 2 O 2R COOH + CaO ( R COO) 2 Ca + 2H 2 O 3/ T/d với KL mạnh Muói và H 2 2R COOH + Mg ( R COO) 2 Mg + H 2 4/ T/d với Muối của axit yếu hơn 2R COOH + Na 2 CO 3 2R COONa + CO 2 + H 2 O 5/ T/d với rợu este và nớc R COOH + R'OH R COOR' + H 2 O H 2 SO 4 đ Ví dụ : CH 3 COOH + C 2 H 5 OH CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O H 2 SO 4 đ * L u ý : P hóa este hóa và p thủy phân là 2 p xảy ra ngợc chiều nhau ( thuận nghịch) R COOH + R'OH R COOR' + H 2 O - Để p este xảy ra mạnh hơn ta dùng H 2 SO 4 đ làm xúc tác ( nh trên ) - Với P thủy phân Este có 2 trờng hợp: a) P thủy phân trong môi trờng a xít + SP tạo thành là axit và rợu + P xảy ra thuận nghịch R COOH + R'OH R COOR' + H 2 O H + b) P thủy phân trong môi trờng kiềm: + SP tạo thành là muối và rợu + P xảy ra một chiều Nguyễn Thế Hùng CH 2 CH 2 CH - OH - OH - OH CH 2 CH 2 CH 2 CH CH 2 CH OH - O O - OH Cu O O . . H H 2 + Cu(OH) 2 t 0 + 2H 2 O Đây là t/c đặc trng của rợu đa chức OH + 3Br 2 OH Br Br + 3HBr Br - Từ phenolat, có thể đ/c este, ete thơm: C 6 H 5 ONa + Br- CO- R C 6 H 5 - O - CO R + NaBr C 6 H 5 ONa + Cl - R C 6 H 5 - O - R + NaCl este Ete NH 2 + 3Br 2 NH 2 Br Br + 3HBr Br - OH OH OH CH R CH R n + (n + 1)H 2 O R COO - + R'OH R COOR' + OH - RCOONa + R'OH R COOR' + NaOH Ví dụ: P trên gọi là p hóa xà phòng Li pít: este của glixerin và axit béo nên CH 2 CH 2 - OCO R' - OCO R - OCO R'' CH 2 CH 2 CH CH OH OH - OH + 3NaOH + R COONa R' COONa R'' COONa R,R',R'' : là gốc H - C trong các axit béo ứng dụng - CH 3 OH: rất độc,chủ yếu để đ/c HCHO - C 2 H 5 OH: Chất đốt trong y học, khử trùng, cao su, axit, - Glixerin: thuốc chống nẻ, thuốc nổ Glixerin TriNitrat C 3 H 5 (ONO 2 ) 2 . - Điều chế nhựa Phenolfomalđehit, . - Đ/c phẩm nhuộm, dợc phẩm, thuốc diệt cỏ, tẩy trùng, thuốc nồ, - Đ/c nhiều h/c hữu cơ quan trọng khác - Sản xuất phẩm nhuộm, thuốc chữa bệnh - Đ/c nhiều h/c hữu cơ quan trọng khác - HCHO: đ/c d 2 fomol ngâm xác động, thực vật khỏi thối. - Điều chế nhựa Phenolfomalđehit, . - Đ/c nhiều h/c hữu cơ quan trọng khác: axit, rợu, este, . - Sx tơ nhân tạo: Tơ Axetat - Sx bột sơn, chất cầm màu - Đ/c este, chất dẻo PVA, thuốc chữa bệnh, - Làm giấm ăn . Điều chế 1. P 2 chung đ/c rợu no đơn chức C n H 2n + H 2 O H 2 SO 4 (l) C n H 2n + 1 OH C n H 2n + 1 OH + NaXC n H 2n + 1 X + NaOH R - CHO + H 2 Ni, t 0 R CH 2 OH R - C = O R' R - CH - OH R' + H 2 Ni , t 0 2. Đ/c rợu etylic: C 2 H 5 OH Từ tinh bột (hoặc Xenlulo) (C 6 H 10 O 5 ) n + nH 2 O (H + ) C 6 H 12 O 6 men C 2 H 5 OH 3. Đ/c Glixeri CH 2 = CH- CH 3 + Cl 2 500 0 CH 2 = CH- CH 2 Cl + HCl CH 2 = CH- CH 2 Cl + Cl 2 + H 2 O CH 2 Cl- CHOH- CH 2 Cl + HCl CH 2 Cl- CHOH- CH 2 Cl + 2NaOH CH 2 OH- CHOH- CH 2 OH + 2NaCl Điều chế từ Benzen C 6 H 6 + Cl 2 Fe , t 0 C 6 H 5 Cl + HCl C 6 H 5 Cl + NaOH C 6 H 5 OH + NaCl 1/ Từ NH 3 : Theo sơ đồ NH 3 R-NH - R' R R' R- NH 2 R'' R'' - X- X - X t 0 ,P cao t 0 ,P cao + t 0 ,P cao + + R- N - R' Ví dụ: - Cl H - NH 2 + t 0 ,P cao - NH 2 + HCl 2/ Từ hợp chất chứa Nitro: Khử Nitro bằng nguyên tử Hyđro mới sinh. R-NH 2 + 2H 2 O R- NO 2 H 6 + Fe / HCl + 2H 2 O H 6 + Fe / HCl - NO 2 - NH 2 1/ Phơng pháp điều chế chung : Oxihóa rợu bậc một tơng ứng: R CH 2 -OH + CuO RCHO + Cu + H 2 O C 2 H 5 OH + CuO CH 3 CHO + Cu + H 2 O 2/ P 2 điều chế riêng : a) Đ/c Anđehit Axetic: 2C 2 H 4 + O 2 PdCl 2 /CuCl 2 2CH 3 CHO C 2 H 2 + H 2 O HgSO 4 80 0 CH 3 CHO b) Đ/c Anđehit fomíc : CH 4 + O 2 No , t 0 c H CHO + H 2 O * Có thể điều chế h/c xeton: R-C = O + Cu + H 2 O R' R-CH-OH + CuO R' R - C = CH + H 2 O HgSO 4 80 0 R - CO - CH 3 1/ Phơng pháp điều chế chung : Oxihóa các Anđehit tơng ứng R CHO + Ag 2 O R CHO + 2Cu(OH) 2 R COOH + Cu 2 O R COOH + 2Ag 2R CHO + O 2 2R COOH d 2 NH 3 d 2 NH 3 + 2H 2 O Nâu đỏ Mn 2+ 2/ Phơng pháp điều chế Axit axetic. a. P 2 làm giấm: C 2 H 5 OH + O 2 CH 3 COOH + H 2 O men giấm b/ P 2 chng gỗ: Khi chng gỗ trong nồi kín hỗn hợp gồm: (CH 3 ) 2 CO, CH 3 OH, CH 3 COOH, H 2 O, Hắc ín. Bằng P 2 hóa học ta tách đợc CH 3 COOH ra khỏi hỗn hợp. c/ Sx CH 3 COOH trong công nghiệp: Từ C 2 H 2 Theo nguyên tắc: C 2 H 2 + H 2 O HgSO 4 , 80 0 CH 3 CHO + O 2 Mn 2+ CH 3 COOH . Bảng hệ thống phần hợp chất có chứa nhóm chức C n H 2n + 2 - 2a - x (A) x ( n ; số nguyên tử các bon , a : số liên kết , x : số nhóm chức , A : nhóm chức. nH 2 O - nCO 2 II. Tính chất của r ợu đa chức Ngoài các t/c chung: T/d axit, KLK, . các rợu đa chức còn t/d với Cu(OH) 2 I. Tính chất của một a xít Do