GIÁO ÁN HÓA HỮU CƠ ÔN THI ĐẠI HỌC

Trong phân tử hợp chất hữu cơ, các nguyên tử liên kết với nhau theo đúng hoá trị và theo 1 trình tự nhất định gọi là cấu tạo hoá học.. Nguyên tử cacbon không những liên kết được với các

TS VŨ MINH TRỌNG

LÍ THUYẾT HOÁ HỌC HỮU CƠ LUYỆN THI ĐẠI HỌC

CH2 = C - CH3

CHƯƠNG I ĐẠI CƯƠNG VỀ HOÁ HỌC HỮU CƠ

I Hợp chất hữu cơ và hoá học hữu cơ

1 Khái niệm

+ Hợp chất hữu cơ là hợp chất của cacbon (trừ CO, CO2, H2CO3, muối cacbonat, xianua, cacbua )

+ Hoá học hữu cơ là ngành Hóa học chuyên nghiên cứu các hợp chất hữu cơ

2 Đặc điểm chung của hợp chất hữu cơ

- Phần lớn hợp chất hữu cơ không bền nhiệt, dễ bay hơi, dễ cháy

- Phản ứng giữa các hợp chất hữu cơ thường chậm, không hoàn toàn, xảy ra theo nhiều hướng khác nhau nên tạo thành hỗn hợp các sản phẩm và thường phải dùng xúc tác

II Thuyết cấu tạo hoá học

1 Trong phân tử hợp chất hữu cơ, các nguyên tử liên kết với nhau theo đúng hoá trị và theo 1 trình tự nhất định gọi là cấu tạo hoá học Nếu thay đổi trình tự đó sẽ tạo thành hợp chất mới với tính chất mới

2 Trong phân tử hợp chất hữu cơ, cacbon có hoá trị 4 Nguyên tử cacbon không những liên kết được với các nguyên tử, nguyên tố khác mà còn liên kết trực tiếp với nhau thành mạch cacbon (mạch thẳng, mạch nhánh và mạch vòng)

3 Tính chất của các hợp chất hữu cơ không những phụ thuộc vào thành phần phân tử (bản chất và số lượng các nguyên tử) mà còn phụ thuộc vào cấu tạo hoá học của chúng (thứ tự liên kết các nguyên tử)

III Đồng đẳng - Đồng phân

1 Chất đồng đẳng: những chất có thành phần phân tử hơn kém nhau một hay nhiều

nhóm CH2 nhưng có cấu tạo tương tự nhau dẫn đến tính chất hoá học tương tự nhau gọi

là chất đồng đẳng với nhau và chúng hợp thành dãy đồng đẳng

* Chú ý: Cấu tạo tương tự nhau được hiểu là:

* Các loại đồng phân chính (2 loại)

+ Đồng phân cấu tạo:

- Đồng phân mạch C: do thay đổi mạch hở không nhánh, có nhánh, mạch vòng

VD : C4H8: CH2 = CH- CH2- CH3;

- Đồng phân nhóm chức: do sự thay đổi các nhóm chức khác nhau

VD : C2H5OH ancol etylic ; CH3 - O - CH3 axeton

+ Đồng phân lập thể (đồng phân cis - trans): là những đồng phân có cấu tạo hoá học

như nhau (cùng công thức cấu tạo) nhưng khác nhau về sự phân bố trong không gian của các nguyên tử trong phân tử

- Điều kiện để có đồng phân cis – trans:

• Hợp chất hữu cơ phải có chứa nối đôi (hoặc có vòng no)

• Các nhóm thế gắn cùng với nguyên tử cacbon mang nối đôi phải khác nhau

C = C e≠ f

Nếu mạch chính nằm cùng một phía của liên kết C =C  đồng phân cis

Nếu mạch chính nằm ở 2 phía khác nhau của liên kết C =C  đồng phân trans

H3C H

H

CH3trans-but -2 -en

H3C H

CH3

H cis-but -2 -en

CHƯƠNG II HIĐROCACBON

1 2 3 4 5 6 7

+ Với Ankan mạch nhánh ta đọc theo quy tắc sau:

- Chọn mạch cacbon dài nhất, có nhiều nhánh nhất làm mạch chính rồi đánh số thứ tự trên mạch cacbon từ đầu gần nhánh nhất

- Đọc tên theo thứ tự: số chỉ vị trí của nhánh + tên nhánh + tên mạch chính

- Nếu có nhiều nhánh ankyl khác nhau đọc theo thứ tự A, B, C,…

- Nếu có nhiều nhánh giống nhau thêm đi (2), tri (3), tetra (4), penta (5)…

III Tính chất hoá học

1 Phản ứng thế halogen (phản ứng đặc trưng của Ankan)

CnH2n+2 + xCl2 askt CnH2n+2-xClx + xHCl

VD : CH4 + Cl2 askt CH3Cl + HCl metyl clorua (clometan)

* Chú ý: Từ C3 trở lên, phản ứng thế ưu tiên xảy ra ở C bậc cao hơn

 

Ni ,T0



 

Ni ,T0



 

Ni,5000

1

5 2

4 3

1

6 2

5 3

4

+ Phản ứng oxy hoá không hoàn toàn cho ra hỗn hợp các sản phẩm như ancol, axit, andehit, axit, CO, H2

CH4 + O2

NO 600 800  C 0  HCHO + H2O

CH4 + 1/2O2 100 C0 200 atm  CH3OH C4H10 + 5/2 O2  xt, t0 2 CH3COOH + H2O

* Chú ý: Ankan không làm mất màu dung dịch Br 2 và dung dịch KMnO 4 IV Điều chế 1) Từ phản ứng vôi tôi xút RCOONa + NaOH CaO, t0  RH + Na2CO3 C2H5COONa + NaOH  CaO, t0 C2H6 + Na2CO3 R(COONa)n + nNaOH CaO, t0  RHn + nNa2CO3 2) Từ dẫn xuất halogen RCl + 2Na + R'Cl  XT R-R'+ 2NaCl C2H5Cl + 2Na + CH3Cl  XT C3H8 + 2NaCl 3) Từ ankan mạch dài  ankan mạch ngắn hơn C3H8  T0 CH4+ C2H4 4) Từ anken, ankin: CH2 = CH2 + H2 CH3- CH3 CH  CH+ 2H2 CH3- CH3 *Riêng với mêtan: C + 2H2 CH4 Al4C3 + 12 H2O  4Al(OH)3 + 3CH4 Al4C3 + 12 HCl  4AlCl3 + 3CH4 §2 XICLO ANKAN 1 Định nghĩa: Là hiđrocacbon no, mạch vòng có công thức tổng quát là CnH2n (n = 3) H2C CH2 CH2 H2C H2C CH2 CH2 ; xiclopropan xiclo butan

2 Danh pháp: Thêm từ “xiclo” trước tên của ankan tương ứng

+ Với xicloankan có nhiều nhánh ta đánh số thứ tự trong vòng sao cho số nhánh mang

số nhỏ

VD: CH3 1,3- đimetylxiclopentan CH3 1-metyl- 4-isopropylxiclohexan

CH3

3 Tính chất: Các xicloankan có tính chất hoá học tương tự ankan (p/ư thế, p/ư cháy),

riêng xiclopropan và xiclobutan có phản ứng cộng với H2 mở vòng

CH2 = CH2 + HCl  XT CH3 - CH2Cl Clo etan (etyl clorua)

* Chú ý: Từ C3↑, anken cộng HX theo quy tắc maccopnhicôp: H+ sẽ ưu tiên cộng vào nguyên tử cacbon bậc thấp hơn, X- sẽ ưu tiên cộng vào nguyên tử cacbon bậc cao hơn

CH3- CH = CH2 + HCl CH3- CHCl- CH3 (sp chính)

CH3- CH2- CH2Cl (sp phụ) + Cộng H2O: CnH2n + H2O H SO l2 4  CnH2n+1OH

b Phản ứng oxy hoá không hoàn toàn:

+ Phản ứng tạo andehit: CH2 = CH2 + 1/2 O2 PdCl 2 , CuCl 2

  CH3CHO + Phản ứng làm mất màu dd KMnO4:

3CnH2n + 2KMnO4 + 4H2O → 3CnH2n(OH)2 + 2MnO2+ 2KOH

3CH2 = CH2+ 2 KMnO4 + 4H2O →3CH2 - CH2 + 2MnO2+ 2KOH

OH OH

H2SO4 l

xt

(Dãy đồng đẳng của Axetilen)

CTC : CnH2n-2 ( n ≥ 2) chất tiêu biểu Axetilen CH  CH

I Định nghĩa – Danh pháp

1 Định nghĩa: Ankin là hidrocacbon không no, mạch hở, trong phân tử có 1 liên kết ba

2 Danh pháp: Tương tự như anken, chỉ thay đuôi en bằng đuôi in

Br Br

CH  CH + Br-Br  CH = CH

Br Br Br Br

CH = CH + Br-Br  Br - CH - CH-Br

+ Cộng HX (quy tắc cộng maccopnhicop)

Cl

CH  CH + HCl  2

0 HgCl

+ Cộng ax tạo este không no

CH  CH + CH3COOH T , XT0 CH3COOCH = CH2. Vinyl axetat

n CH3COOCH = CH2 T0,P,XT Polyvinyl axetat (PVA)

+ Cộng HCN (hiđroxianua)

CH  CH + HCN  xt CH2 = CH- CN Acrilo nitrin (vinyl xianua)

+ Phản ứng đime hoá và trime hoá

2CH  CH CuCl, NH Cl 4

 CH2= CH- C  CH Vinylaxetylen

3CH  CH C, 600 C0  C6H6

2 Phản ứng thế H ở ankin có liên kết ba ở đầu mạch

CH  CH + 2[Ag(NH3)2]OH  AgC  CAg + 2H2O + 4 NH3

(màu vàng nhạt) R- C  CH + [Ag(NH3)2] OH → R- C  CAg  + 2 NH3 + H2O( màu vàng nhạt)

3CH  CH + 8KMnO4→ 3KOOC - COOK + 8MnO2 + 2KOH + 2H2O

CH3 - C - CH3O

CH - CH2 n

CH3COO

IV Điều chế axetilen

1 Từ metan: 2CH4

0

1500 C lln

3 Từ đá vôi, than đá: CaCO3 1000  0C CaO + CO2

CaO + 3C 2000 CLß ®iÖn0 CaC2 + CO CaC2 + 2H2O  Ca(OH)2 + C2H2

§6 ANKAĐIEN

CTC : CnH2n-2 ( n ≥ 3)

Chất tiêu biểu: CH2 = CH - CH = CH2 Buta-1,3- đien (đivinyl)

CH2 = C - CH = CH2 2- metyl Buta-1,3-đien (isopren)

CH3

I Định nghĩa

Ankađien là những hidrocacbon không no, mạch hở, trong phân tử có 2 liên kết đôi

II Tính chất vật lý

- Butađien - 1, 3 là chất khí không màu, có mùi đặc trưng, không tan trong nước

- Isopren là chất lỏng không màu, sôi ở 340C, không tan trong nước

3 Từ ancol etylic: 2C2H5OH  MgO,ZnO,5000C CH2 = CH- CH = CH2 + 2H2O + H2

§5 HIĐROCACBON THƠM (AREN)

A- BENZEN VÀ ANKYLBENZEN

CTC: CnH2n-6 ( n ≥ 6) Chất tiêu biểu: benzen CTPT :C6H6 CTCT:

Metyl benzen, (toluen) Etyl benzen

+ Đồng phân: khi vòng benzen có 2 hoặc hơn 2 nhóm thế ankyl sẽ xuất hiện đồng phân vị trí:

1,2-đimetylbenzen, 1,3-đimetylbenzen 1,4-đimetylbenzen

(ortho-đimetylbenzen) (meta-đimetylbenzen) (para-đimetylbenzen)

(ortho-xilen); (meta-xilen); (para-xilen)

II Tính chất vật lí

- Benzen và các ankylbenzen là chất lỏng không màu, có mùi thơm đặc trưng, nhẹ hơn nước, không tan trong nước, tan tốt trong các dung môi hữu cơ ít phân cực như ancol, ete, axeton và là dung môi tốt để hoà tan mỡ, cao su, lưu huỳnh, iôt

+ HO-NO2

+ H2O para-nitrotoluen

+ 3 H2O

2,4,6- Trinitrotoluen.(T.N.T- Thuốc nổ)

B Quy tắc thế trong vòng benzen

+ Khi trong vòng benzen đã có một nhóm thế Nếu thế tiếp nhóm thế thứ 2 thì vị trí của nhóm thế thứ 2 sẽ phụ thuộc vào bản chất của nhóm thế thứ nhất

+ Nếu nhóm thứ nhất là nhóm đẩy electron (nhóm thế loại 1) như: gốc hiđrocacbon no (CH3- ); halogen (Cl- ; Br - ), nhóm OH; nhóm NH2; Những nhóm này làm cho mật độ electron trong vòng benzen tăng ở vị trí ortho và para Vì vậy nó

sẽ định hướng nhóm thế thứ 2 vào vị trí ortho và para

+ Nếu nhóm thế thứ nhất là nhóm hút electron (nhóm thế loại 2) như: Gốc hiđrocacbon không no (CH2=CH- ); nhóm NO2; nhóm CHO; COOH Những nhóm

0

H-Fe,T0

Fe,T0

CH3 CH3

Cl

Cl Cl

4 Phản ứng làm mất màu dd thuốc tím KMnO 4

- Benzen không làm mất màu dd KMnO4

- Toluen làm mất màu dd KMnO4 khi đun nóng

§1 DẪN XUẤT HALOGEN CỦA HIĐROCACBON

I Khái niệm, phân loại, danh pháp

3 Danh pháp

+ Tên thường: không có quy luật: VD: CHCl3: clorofom

+ Tên gốc chức: Tên gốc RH + halogenua

VD: CH2Cl2; CH2=CH-F

metylen clorua vinyl florua

+ Tên thay thế: Tên halogen + tên RH tương ứng

- Các dẫn xuất halogen hầu như không tan trong nước, tan tốt trong các dung môi hữu

cơ như hidrocacbon, ete

như đun sôi Chúng chỉ phản ứng ở nhiệt độ và áp suất cao

CH2 -OH

§2 ANCOL

CTC: CnH2n+2-2k-x(OH)x ~ CnH2n+2-2kOx (1 x  n; 0 k)

CTC của ancol no: CnH2n+2-x(OH)x ~ CnH2n+2Ox x  n

CTC của ancol đơn chức: CnH2n+1-2kOH ~ CnH2n+1-2kO

CTC của ancol no đơn chức: CnH2n+1OH ~ CnH2n+2O

I Định nghĩa, phân loại

1 Định nghĩa: Ancol là hợp chất hữu cơ trong phân tử có chứa nhóm hiđroxyl -OH

liên kết với nguyên tử cacbon no của gốc hiđrocacbon

* Nhóm OH là nhóm chức của ancol

2 Phân loại: Phân loại theo 3 cách

* Căn cứ vào gốc hiđrocacbon chia ra thành ancol no, ancol không no, ancol thơm: VD: CH2-CH2-OH; CH2=CH- CH2-OH ;

Ancol no Ancol không no Ancol thơm

* Căn cứ vào vị trí nhóm OH chia ra thành ancol bậc 1 (nhóm OH liên kết với C bậc 1), bậc 2 (nhóm OH liên kết với C bậc 2), bậc 3 (nhóm OH liên kết với C bậc 3)

VD: CH3- CH2- OH CH3- CH- OH CH3

CH3 CH3- C- OH  Ancol bậc 3

Ancol bậc 1 Ancol bậc 2 CH3

- Căn cứ vào số nhóm OH ta có ancol đơn chức và ancol đa chức Nếu có một nhóm

OH là ancol đơn chức, nếu có 2 nhóm OH trở lên là có ancol đa chức

II Danh pháp

* Danh pháp thông thường: ancol + tên gốc hidrocacbon + “IC”

VD: CH3OH Ancol metylic

C2H5OH Ancol etylic CH3-CH2-CH2-OH Ancol n-propylic

CH3-CH-OH Ancol i-propylic

* Với ancol có nhiều nhánh ta đọc theo các bước sau:

- Chọn mạch cacbon dài nhất có chứa nhóm OH làm mạch chính

- Đánh số thứ tự trên mạch cacbon sao cho nhóm OH mang số nhỏ

- Đọc tên theo thứ tự: Số chỉ vị trí của nhánh + tên nhánh + tên mạch chính + số chỉ vị trí của nhóm OH + “ol”

C2H5OH + Na  C2H5ONa + 1/2 H2 (Natri etylat)

muối Natri etylat dễ bị thuỷ phân: C2H5ONa + H2O  C2H5OH + NaOH

b Phản ứng của ancol đa chức có các nhóm OH liền kề

CH2 -OH CH2 - O O - CH2

CH -OH + CH - O O - CH +2H2O

CH2 -OH CH2 - OH HO - CH2

Cu H H

Nếu có 2 ancol thì sẽ tạo thành 3 ete

VD: cho 2 ancol CH3OH; C2H5OH tạo ete

 CH3- O- C2H5 + H2O Etyl metyl ete

Nếu có n ancol khác nhau tạo ra n (n+1)/2 ete

CH3 - C - CH3 O

* Oxi hoá không hoàn toàn

+ Ancol bậc 1 tạo andehit: CH3-CH2-OH + CuO t0

  CH3CHO + Cu + H2O

+ Ancol bậc 2 tạo xeton: + CuO t0

  + Cu + H2O

+ Ancol bậc 3 coi như không bị oxi hoá

+ Riêng ancol etylic có phản ứng oxi hoá nhờ xúc tác men giấm

C2H5OH + O2 men giÊm CH3COOH + H2O

* Phản ứng cháy: CnH2n+2O + 3n/2 t0 n CO2 + (n+1) H2O

*Nhận xét: ancol no cháy bao giờ cũng cho số mol H 2 O > CO 2  n R n H2O n CO2

IV Điều chế

1 Từ dẫn xuất halogen: C2H5Br + NaOH t0 C2H5OH + NaBr

2 Từ este: CH3COOC2H5 + NaOH t0 CH3COONa + C2H5OH

5 Riêng với ancol etylic điều chế từ tinh bột hoặc xenlulozơ

Độ của rượu là số ml rượu nguyên chất có trong 100 ml dung dịch rượu

VD: rượu 400 có nghĩa là có 40 ml rượu nguyên chất trong 100 ml dung dịch rượu hoặc

có 40 ml rượu nguyên chất và 60 ml H2O trong 100 ml dung dịch rượu

VI Các loại rượu không bền

- Mỗi nhóm OH chỉ liên kết với một nguyên tử cacbon, nếu có 2 hoặc 3 nhóm OH cùng liên kết với một nguyên tử cacbon thì rượu đó không bền, sẽ tự tách ra một phân tử H2O

để tạo thành andehit, xeton hoặc axit

- Nếu nhóm OH liên kết với nguyên tử cacbon không no thì rượu đó cũng không bền,

sẽ chuyển hoá thành andehit hoặc xeton:

VD: CH2=CH-OH  CH3CHO



§3 PHENOL

CTC của phenol đơn chức: CnH2n-7OH ( n  6 )

Chất tiêu biểu: Phenol: CTCT:

I Định nghĩa

+ Định nghĩa: Phenol là những hợp chất hữu cơ mà phân tử của chúng có nhóm OH liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon của vòng benzen

+ Các đồng đẳng tiếp theo của phenol:

o-Crezol m-Crezol p-Crezol

+ Nếu nhóm OH liên kết với cacbon ở mạch nhánh thì hợp chất đó không thuộc loại phenol mà là ancol thơm: ancol benzylic

+ Nhóm chức anđehit: - CH=O cacbanđehit

+ Nhóm chức xeton:  C=O cacbonyl

- Tên thay thế: Tên RH theo mạch chính (bắt đầu từ nhóm CHO) + “al”

- Tên thay thế: Tên RH theo mạch chính + “on”

- Tên gốc chức: Tên 2 gốc RH + xeton

VD:

CH3 - C - CH3; CH3 - C - CH2 - CH3

O O

Propan – 2- on; butan – 2 – on

- Anđehit thơm: C6H5CH=O: benzanđehit (anđehit benzoic)

- Xeton thơm: C6H5-CO-CH3 : axetophenol (metyl phenyl xeton)

II Tính chất vật lí

+ Fomandehit và Axetandehit là những chất khí không màu, có mùi xốc khó chịu, tan nhiều trong nước và tan tốt trong các dung môi hữu cơ Dung dịch chứa khoảng 40% andehit fomic gọi là fomon hay fomalin

+ Axeton là chất lỏng dễ bay hơi, tan vô hạn trong nước và hoà tan được nhiều chất hữu

cơ khác

+ So với hidrocacbon có cùng số nguyên tử cacbon, andehit và xeton có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao hơn nhưng so với ancol thì lại thấp hơn vì nó không có liên kết hidro giữa các phân tử

a) Tác dụng với brom và kali pemanganat

+ Andehit làm mất màu dd brom và dd thuốc tím

RCH=O + Br2 + H2O  RCOOH + 2HBr

+ Xeton không làm mất màu dd brom và dd thuốc tím

b) Phản ứng tráng gương

3NH3 + AgNO3 + H2O  [Ag(NH3)2]OH + NH4NO3

RCH=O + 2[Ag(NH3)2]OH t0

  RCOONH4 + 2 Ag + 3NH3 + H2O

+ Riêng HCHO tráng gương 2 lần:

HCH=O + 4[Ag(NH3)2]OH t0

  (NH4)2CO3 + 4 Ag + 6NH3 + 2H2O

c) Tác dụng với Cu(OH) 2 tạo thành kết tủa đỏ gạch

RCHO + 2Cu(OH)2 t0 RCOOH + Cu2O + 2H2O

Riêng HCHO: HCHO + 4Cu(OH)2 t0

3) Thuỷ phân dẫn xuất halogen

R-CH-Cl + 2NaOH  2 NaCl + H2O +[ R-CH-OH]  R-CHO

Cl OH

R-CH=CHCl + NaOH t0 NaCl + [R-CH=CH-OH]  R-CH2CHO

4) Thuỷ phân este không no: RCOOCH=CH2 + NaOH t0

  RCOONa + CH3CHO