ANĐEHIT – XETÔN – AXIT – ESTE A. ANĐEHIT: I. CTC : C n H 2n + 2 – 2k – a (CHO) a (n ≥ 0, k ≥ 0, a ≥ 1) hay R(CHO) a . II. Lí tính : • HCHO, CH 3 CHO là chất khí không màu, mùi xốc, tan trong H 2 O và nhiều dung môi hữu cơ. • Anđehit có t 0 s , t 0 nc cao hơn các HC vì có liên kết C = O phân cực. • Dd chứa 37 – 40% HCHO gọi là fomon hay fomalin. III. Hóa tính : 1. Phản ứng cộng : • Cộng H 2 : xt: Ni, t 0 : RCHO + H 2 RCH 2 OH (phản ứng khử) • Cộng NaHSO 3 : RCHO + NaHSO 3 RCH(SO 3 Na)(OH) • Cộng HCN: RCHO + HCN RCH(OH)(CN) Xianohiđrin. • Cộng H 2 O: Trong dd, tồn tại ở dạng hỗ biến: RCHO + H 2 O RCH(OH) 2 . 2. Phản ứng oxi hóa : RCHO + [O] RCOOH. a. Với không khí: (xt: Mn 2+ , t 0 ): RCHO + ½ O 2 RCOOH. b. Với dd Br 2 : Anđehit làm mất màu dd Br 2 : RCHO + Br 2 + H 2 O RCOOH + 2HBr. c. Với dd AgNO 3 /NH 3 : • RCHO + 2[Ag(NH 3 ) 2 ]OH RCOONH 4 + 3 NH 3 + 2Ag + H 2 O. • RCHO + 2 AgNO 3 + 3 NH 3 + H 2 O RCOONH 4 + 2 NH 4 NO 3 + 2Ag. c. Với Cu(OH) 2 : (xt: OH - , t 0 ) • RCHO + 2 Cu(OH) 2 RCOOH + Cu 2 O (đỏ gạch) + 2H 2 O. • RCHO + 2 Cu(OH) 2 + NaOH RCOONa + Cu 2 O (đỏ gạch) + 3H 2 O. 3. Phản ứng trùng hợp : (xt: Ca(OH) 2 , t 0 ) • Nhị hợp (đime hóa): 2HCHO OH – CH 2 CHO (anđhehit hiđroxyl axetic; 2 – hiđoxietanal). • Lục hợp: 6HCHO OHCH 2 – (CHOH) 4 – CHO (glucozơ) 4. Phản ứng trùng ngưng : Với phenol tạo nhựa bakelit. 5. Phản ứng thế ở C α : (xt: as): CH 3 CHO + Cl 2 CH 2 ClCHO + HCl IV. Điều chế : 1. Phương pháp chung : Oxi hóa ancol bậc I bằng O 2 với xt: Cu, Ag, t 0 hoặc CuO, t 0 . RCH 2 OH + CuO RCHO + Cu + H 2 O. 2. Điều chế HCHO : • Từ metan: (V 2 O 5 , 400 0 C hoặc N x O y , 600 0 C) CH 4 + O 2 HCHO + H 2 O. • Từ ancol metylic: Giống ppc. 3. Điều chế CH 3 CHO: • Từ etilen: (Xt: CuCl 2 , PdCl 2 , t 0 ) C 2 H 4 + ½ O 2 CH 3 CHO. • Từ axetilen: (xt: HgSO 4 , H 2 SO 4 , 80 0 C): C 2 H 2 + H 2 O CH 3 CHO. • Từ ancol etlyic: CH 3 CH 2 OH + CuO CH 3 CHO + Cu + H 2 O. • Từ etylenglicol: (NaHSO 4 , t 0 ): OHCH 2 – CH 2 OH CH 3 CHO + H 2 O. • Từ vinylclorua (t 0 cao, p cao): CH 2 = CH – Cl + NaOH CH 3 CHO + NaCl. • Từ 1,1 – đicloetan: CH 3 CHCl 2 + 2 NaOH CH 3 CHO + 2 NaCl + H 2 O. • Từ este: RCOOCH = CH 2 + NaOH RCOONa + CH 3 CHO B. XETON. I. CTC : Giống CTTQ của anđehit. Xeton no, đơn: C n H 2n O ( n ≥ 3) II. Lí tính : • CH 3 COCH 3 là chất lỏng không màu, dễ bay hơi, tan trong H 2 O và nhiều dung môi hữu cơ. • Xêtôn có t 0 s , t 0 nc cao hơn các HC vì có liên kết C = O phân cực. III. Hóa tính : 1. Phản ứng cộng : • Cộng H 2 : xt: Ni, t 0 : R – CO – R ’ + H 2 R – CHOH – R ’ (phản ứng khử) • Cộng NaHSO 3 : R – CO – R ’ + NaHSO 3 R - C(SO 3 Na)(OH) – R ’ • Cộng HCN: R – CO – R ’ + HCN RC(OH)(CN) – R ’ (Xianohiđrin). 2. Phản ứng oxi hóa : Không có phản ứng này. 3. Phản ứng thế ở C α : (xt: as): CH 3 COCH 3 + Cl 2 CH 2 ClCOCH 3 + HCl IV. Điều chế : 1. Phương pháp chung : Oxi hóa ancol bậc II bằng O 2 với xt: Cu, Ag, t 0 hoặc CuO, t 0 . RCHOH – R ’ + CuO RCO – R ’ + Cu + H 2 O. 2. Điều chế axetôn : • Từ propan – 2 – ol: CH 3 CH(OH)CH 3 + CuO CH 3 COCH 3 + Cu + H 2 O. • Từ Propin: CH 3 – C ≡ CH + H 2 O CH 3 COCH 3 . • Oxi hóa cumen bằng H + , t 0 : C 6 H 5 CH(CH 3 ) 2 + O 2 CH 3 COCH 3 + C 6 H 5 OH C. AXIT. I. CTC : C n H 2n + 2 – 2k – a (COOH) a (n ≥ 0, k ≥ 0, a ≥ 1) hay R(COOH) a . II. Lí tính : • Ở đk thường, axit hữu cơ ở thể lỏng và rắn. • Axit có t 0 s , t 0 nc cao hơn các HC và dẫn xuất vì tạo được liên kết hiđro liên phân tử bền vững hơn. • Axit có C ít tan tốt trong H 2 O vì tạo được liên kết hiđro liên phân tử với H 2 O. Gốc R của RCOOH càng lớn càng làm giảm độ tan. III. Hóa tính : 1. Tính axit: • Độ mạnh tính axit: RCOOH RCOO - + H + K a R: Đẩy electron: C n H 2n + 1 -: CH 3 -, C 2 H 5 - … làm giảm tính axit. R: hút e: - NO 2 , - X (F, Cl, Br, I), SO 3 H… làm tăng tính axit. HCOOH là axit mạnh nhất trong dãy đồng đẳng của nó. RCOOH mạnh hơn ancol, phenol, H 2 CO 3 , H 2 SO 3 . Nhưng yếu hơn HX, H 2 SO 4 … • Tác dụng với KL đứng trước H, với oxit baz, baz và các muối của axit yếu hơn. RCOOH + NaOH RCOONa + H 2 O. 2RCOOH + Cu(OH) 2 (RCOO) 2 Cu + 2H 2 O. 2RCOOH + Na 2 CO 3 2RCOONa + H 2 O + CO 2 2. Phản ứng este hóa : Đây là phản ứng thuận nghịch: Với xt H 2 SO 4 đặc, t 0 : • RCOOH + HOR 1 RCOOR 1 + H 2 O ( RCOOR 1 ≡ R 1 OCOR) • R(COOH) a + a R 1 OH R(COOR 1 ) a + a H 2 O • aRCOOH + R 1 (OH) a R 1 (OCOR) a + aH 2 O • bR(COOH) a + aR 1 (OH) b R b (COO) ab R 1a + ab H 2 O 3. Phản ứng tách H 2 O tạo anhiđrit: (xt: P 2 O 5 , t 0 ) • 2 RCOOH (RCO) 2 O + H 2 O 4. Phản ứng ở gốc HC: • Phản ứng thế ở C α của gốc HC no: CH 3 CH 2 COOH + Cl 2 CH 3 CHClCOOH + HCl. • Phản ứng thế ở gốc HC thơm: C 6 H 5 COOH + HNO 3 m - C 6 H 4 (NO 2 )COOH + H 2 O. • Phản ứng cộng vào gốc HC không no: ( lưu ý: - COOH là nhóm hút e) cho phản ứng cộng H 2 , X 2 , HX, trùng hợp… CH 2 = CH – COOH + HCl CH 2 Cl – CH 2 COOH (spc) CH 2 = C(CH 3 ) – COOH + H 2 CH 3 CH(CH 3 )COOH. • HCOOH + 2[Ag(NH 3 ) 2 ]OH (NH 4 ) 2 CO 3 + 2Ag + H 2 O + 2NH 3 . 5. Phản ứng khử hóa axit bằng LiAlH 4 RCOOH RCH 2 OH IV. Điều chế : 1. Phương pháp chung : • Oxi hóa anđehit bằng O 2 với xt: Mn 2+ , t 0 : RCHO + ½ O 2 RCOOH. • Oxi hóa ancol bậc I: RCH 2 OH + O 2 RCOOH + H 2 O. 2. Trong PTN : • Axit benzoic: Oxi hóa toluen bằng thuốc tím rồi axit hóa sản phẩm: C 6 H 5 CH 3 C 6 H 5 COOK C 6 H 5 COOH. • Từ dẫn xuất halogen: Cho RX tác dụng với KCN, thủy phân sản phẩm trong axit: R – X R – CN RCOOH 3. Điều chế CH 3 COOH: CH 3 OH + CO CH 3 COOH. D. ESTE. I. CTC : C n H 2n + 2 – 2k – 2a O 2a (n ≥ 2, k ≥ 0, a ≥ 1). Định nghĩa: Khi thay nhóm – OH ở nhóm cacboxyl của axit cacboxylic bằng nhóm – OR thu được este. CTCT đơn giản của este đơn chức: RCOOR’. • Este no, đơn: C n H 2n O 2 ( n ≥ 2): tạo bởi axit no, đơn chức và rượu no, đơn chức. • Este đơn chức, no, có 1 vòng: C n H 2n – 2 O 2 . • Este không no, đơn chức có 1 nối đôi, mạch hở: C n H 2n – 2 O 2 . • Este nhị chức, no: C n H 2n – 2 O 4 có 3 dạng: Tạo bởi ancol đơn chức – axit 2 chức: R(COOR’) 2 . Tạo bởi ancol 2 chức – axit 1 chức: (RCOO) 2 R’ Tạo bởi ancol 2 chức – axit 2 chức: R(COO) 2 R’ • Este 3 chức, no: C n H 2n – 4 O 6 . Có 3 dạng chính: Tạo bởi ancol đơn chức – axit 3 chức: R(COOR’) 3 . Tạo bởi ancol 3 chức – axit 1 chức: (RCOO) 3 R’ Tạo bởi ancol 3 chức – axit 3 chức: R(COO) 3 R’ … II. Một số dẫn xuất: (1): Anhiđrit axit: RCO – O – COR. (2): Halogenua axit: RCOX. (3): Amit: RCONR 2 ’. III. Tên của este: Tên gốc HC R’ + tên gốc axit (tên thường) + at. IV. Lí tính : • Ở đk thường, este ở thể lỏng, nhẹ hơn H 2 O, ít tan trong H 2 O, tan trong dung môi hữu cơ. • Một số este có M lớn ở thể rắn. • Các este có mùi thơm dễ chịu… • Axit có t 0 s , t 0 nc thấp hơn các axit và dẫn xuất vì không tạo được liên kết hiđro liên phân tử. V. Hóa tính : 1. Phản ứng ở nhóm chức: • Phản ứng thủy phân: Trong môi trường axit có t 0 . Este thủy phân thuận nghịch: RCOOR’ + H – OH RCOOH + R’OH • Trong môi trường kiềm: Phản ứng hoàn toàn (phản ứng xà phòng hóa): RCOOR’ + NaOH RCOONa + R’OH • Phản ứng khử: Este bị khử bởi LiAlH 4 : RCOOR’ RCH 2 OH + R’OH 2. Phản ứng ở gốc HC: • Phản ứng cộng vào gốc HC không no: Gốc HC không no cho phản ứng cộng H 2 (Ni,t 0 ), X 2 , HX, H 2 O, trùng hợp …như HC không no. CH 3 (CH 2 ) 7 CH = CH(CH 2 ) 7 COOH + H 2 CH 3 (CH 2 ) 16 COOH (axit oleic) (axit stearic) • Phản ứng trùng hợp: n CH 2 = CH – COOCH 3 n CH 2 = C(CH 3 ) – COOCH 3 VI. Điều chế : • Este của ancol : Đun hồi lưu hh ancol với axit có mặt H 2 SO 4 đặc: CH 3 COOH + C 2 H 5 OH CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O Muốn nâng cao hiệu suất phản ứng cần: Lấy dư axit, ancol hoặc chưng cất lấy sản phẩm liên tục. Dùng H 2 SO 4 đặc: Hút nước và làm xúc tac1 cho quá trình. • Este của phenol : Cho phenol tác dụng với clorua axit hoặc anhiđrit axit: C 6 H 5 OH + (CH 3 CO) 2 O CH 3 COOC 6 H 5 + CH 3 COOH. Ứng dụng: • Làm dung môi. • Poli: metyl acrylat, metacrylat dùng điều chế thủy tinh hữu cơ. PVA dùng làm chất dẻo hoặc dùng là nguyên liệu điều chế poliancol dùng làm keo dán. • Dùng làm hương liệu trong công nghiệp. . tính axit: RCOOH RCOO - + H + K a R: Đẩy electron: C n H 2n + 1 -: CH 3 -, C 2 H 5 - … làm giảm tính axit. R: hút e: - NO 2 , - X (F, Cl, Br, I), SO. thu được este. CTCT đơn giản của este đơn chức: RCOOR’. • Este no, đơn: C n H 2n O 2 ( n ≥ 2): tạo bởi axit no, đơn chức và rượu no, đơn chức. • Este đơn