Đang tải... (xem toàn văn)
Tóm tắt lý thuyết Hóa học 11: Axit cacboxylic. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 11: Axit cacboxylic. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 11: Axit cacboxylic. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 11: Axit cacboxylic. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 11: Axit cacboxylic.
Cơ sở lý thuyết hoá hữu BI 45 : AXIT CACBOXYLIC A AXIT CACBOXYLIC NO ĐƠN CHỨC I- Định nghĩa - phân loại - danh pháp Định nghĩa : Axit cacboxylic no, đơn chức hợp chất hữu mà phân tử có nhóm COOH liên kết với gốc hiđrocacbon no hiđro * Công thứuc chung Có dạng phân tử: CmH2mO2 (m 1) hay CnH2n+1COOH (n 0) * Một số axit : CH3(CH2)3COOH Axit pentanoic Axit valeric CH3(CH2)4COOH Axit hexanoic Axit cap roic CH3(CH2)10COOH Axit đođeca noic Axit lau ric CH3(CH2)14COOH Ax hexa đeca noic Ax panmitic CH3(CH2)15COOH Ax heptađecanoic Ax macgaric CH3(CH2)16COOH Ax octa đecanoic Ax Stearic 2.Phân loại : * Dựa vào gốc hi đrocacbon : no , không no , thơm * Dựa vào số lượng nhóm COOH : Đơn chức , đa chức Danh pháp : a) Tên thường : b) Tên thay : A xit + Tên HC tương ứng mạch + oic Chú ý : Đánh số C từ nhóm chức đánh II tính chất vật lí - Axit axetic chất lỏng không màu, mùi giấm, tan vô hạn nước tạo liên kết hiđro dễ dàng với nước - Axit axetic nguyên chất kết tinh 16,80C - Axit axetic có nhiệt độ sơi cao 1170C, cao nhiều so với nhiệt độ sôi H2O, rượu, anđehit tương ứng Giải thích: Do phân tử axit axetic liên kết với thành tập hợp phân tử bằng liên kết hiđrô bền Mặt khác phân tử axit tạo mối liên kết hiđro O…H - O CH3 - C C - CH3 O - H…O Liên kết hiđro Trang C¬ së lý thuyết hoá hữu III - Tớnh cht hoỏ hc Sự ảnh hưởng gốc R đến lực axit mạnh hay yếu RCOOH * Xuất phát từ cấu tạo: O || R C O H * Nhận xét: Lực axit mạnh hay yếu RCOOH phụ thuộc vào phân cực liên kết OH (liên kết OH phân cực H+ dễ tách tức axit tăng ngược lại ) Do phụ thuộc trực tiếp vào gốc R gốc mang hiệu ứng đẩy hay hút electron - Nếu gốc R gốc mang hiệu ứng đẩy electron (gốc no) làm nhóm OH trở nên phân cực, H+ khó tách nên tính axit giảm Ví dụ: Gốc đẩy electron mạnh: H < CH3 < C2H5 < C3H7 Dẫn đến lực axit HCOOH > CH3COOH > C2H5COOH > C3H7COOH - Nếu gốc R gốc mang hiệu ứng hút electron (gốc không no, gốc thơm, gốc chức halogen) làm tăng tính axit Gốc hút e giảm tính axit tăng Ví dụ 1: gốc hút e: CH3- < CH2Cl- < CHCl2 - < CCl3 Tính axit: CH3COOH < CH2Cl COOH < CHCl2COOH < CCl3COOH Ví dụ 2: Lực axit CH 2COOH > C H 2COOH > C H 2COOH > C H 2COOH | | | | F Cl Br I Tính axit: Các axit RCOOH axit yếu, dung dịch chúng điện ly phần, làm quỳ tím hố đỏ, có đủ tính chất hố học axit thơng thường (Giống CH 3COOH nhóm COOH gây ra) Một số phản ứng chứng minh: RCOOH + Na RCOONa + H2 2RCOOH + CaO (RCOO)2Ca + H2O RCOOH + NaOH RCOONa + H2O RCOOH + NaHCO3 RCOONa + CO2 + H2O (1*) 2RCOOH + CaCO3 (RCOO)2Ca + CO2 + H2O (2*) Phản ứng (1*) (2*) chứng minh tính chất RCOOH mạnh axit cacbonic song yếu axit HCl, H2SO4 HCl + RCOONa RCOOH + NaCl (RCOO)2Ca + H2SO4 2RCOOH + CaSO4 Tác dụng với ancol (phản ứng este hóa ) H 2SO , t RCOOH + R'OH ���� � ROOR' + H2O * Đặc điểm phản ứng: phản ứng thuận nghịch *Vai trò H2SO4 đặc: ngồi vai trò chất xúc tác có vai trò hút nước sau phản ứng, cân phản ứng este hoá, cân theo chiều thuận (chiều tạo este) *Lưu ý: Để tăng hiệu suất phản ứng este hoá người ta tăng nồng độ chất tham gia pư Phản ứng tách nước liên phân tử Trang O || R C O H + Cơ sở lý thuyết hoá hữu c¬ O || R C O H P2O5 ��� � ( RCO)2O + H2O P2O5 VD : CH3COOH ��� � (CH3CO)2O + H2O Anhiđrit axetic LiAlH ,H3O Phản ứng khử : RCOOH ����� � RCH OH Phản ứng C ( an pha ) xt, p � Ví dụ: CH3 - CH2 - COOH + Cl2 ��� as CH3 C H COOH | + HCl Cl - Clo propanoic Tuỳ theo điều kiện phản ứng, tỉ lệ phản ứng mà cho phản ứng khác Phản ứng cháy 3n t0 O2 �� � (n + 1)CO2 + (n +1)H2O 3m t0 TQ2: CmH2mO2 + O2 �� � mCO2 + mH2O Luôn có: n CO2 n H 2O Khi đốt cháy axit hữu mà n CO2 n H2O a xit đem TQ1: CnH2n+1COOH + đốt no, đơn chức, mạch hở dạng CmH2mO2 Riêng HCOOH ngồi tính chất chung nhóm -COOH gây có phản ứng tráng gương phản ứng tạo kết tủa đỏ gạch chức -CHO gây H C OH || O Phản ứng chứng minh: NH , t Vd1: HCOOH + Ag2O ��� � CO2 + H2O + 2Ag t0 Hay HCOOH + 2AgNO3 + 4NH3 + H2O �� � (NH4)2CO3 + 2NH4NO3 + 2Ag t th� � ng Vd 2: HCOOH + Cu(OH)2 ���� � (HCOO)2Cu + 2H2O t0 HCOOH + 2Cu(OH)2 �� � CO2 + 3H2O + Cu2O HCOOH + 2Cu(OH)2 + 2NaOH Na2CO3 + Cu2O + 4H2O IV Điều chế: Mn , 700 C O2 ���� � R- COOH RCOO R ' + H2O �� � RCOOH + R ' OH Từ anđehit tương ứng : R - CHO + Thủy phân este : Thủy phân hợp chất nitrin R- Cl + KCN �� � R- CN + KCl R- CN + 3H2O �� � RC(OH)3 + NH3 RC(OH)3 �� � RCOOH + H2 Trang C¬ së lý thuyết hoá hữu 4.T dn xut hal Mg, ete CO2 HBr R-Br ��� � R- MgBr ��� � R- COOMgBr �� � � RCOOH + MgBr2 O xi hóa cắt mạch ankan R CH - CH R ' + xt, t , p R COOH + R 'COOH + H2O O2 ���� Chú ý :1- Axitaxetic *Từ rượu etylic phương pháp len men giấm men gi� m CH3 - CH2 - OH + O2 ���� � CH3COOH + H2O * Từ rượu metylic CO (là phương pháp rẻ tiền công nghiệp) xt, t , p CH3OH + CO ���� CH3COOH t , pcao 2- Axit fomic : CO + NaOH ���� HCOONa 2HCOONa + H2SO4 �� � HCOOH + Na2SO4 B AXIT CACBOXILIC KHÔNG NO ĐƠN CHỨC I - Khái niệm * Kn : Axit cacboxilic không no đơn chức hợp chất hữu mà phân tử có nhóm COOH liên kết với gốc hiđrocacbon không no * Công thức chung : CnH2n+1-2kCOOH (điều kiện: k 1, n 2) dạng RCOOH * Axit khơng no có liên kết gốc có cơng thức phân tử: CnH2n-1COOH (n 2) (RCOOH) * Một số axit không no quan trọng cần nhớ: CH2 = CH - COOH Axit acrylic CH C COOH | CH 3 CH3 - CH = CH - COOH Axit metacrylic Axit crotonic (có đồng phân cis - trans) CH3 –CH =CH-CH=CH- COOH Axit socbic CH3 - (CH2)7 - CH = CH - (CH2)7 - COOH Axit olêic C17H33COOH CH3- (CH2 )4- CH =CH-CH2- CH=CH- (CH2 )7- COOH Axit lin ôlêic hay C17H31COOH CH3- CH2- CH =CH-CH2- CH =CH-CH2 -CH =CH-(CH2)7 -COOH Axit lin ôlê nic hay C17H29COOH II- Tính chất hố học * Có đầy đủ tính chất hố học axit đơn chức thơng thường chức COOH gây * Ngồi có tính chất gốc không no Phản ứng cộng: * Với dung dịch Br2: Phản ứng làm màu dung dch Vớ d: Trang Cơ sở lý thuyết hoá hữu CH C H COOH | | (2, - Đibrom propanoic) Br Br CH2 = CH - COOH + Br2 * Với H2 (xt: Ni, t0) tạo axit no Ni, t CH2 = CH - COOH + H2 ��� � CH3 - CH2 - COOH Axit acrylic Axit propanoic Ni, t C17H33COOH + H2 ��� � C17H35COOH Axit olêic Axit stearic * Với hợp chất: sản phẩm cộng ngược với quy tắc cộng Maccopnhicop CH CH COOH | Cl (spp) clo propanoic CH CH COOH | Cl (spc) clo propanioc CH2 = CH-COOH + HCl SPP có lực axit mạnh Cl gần COOH hút e mạnh Phản ứng trùng hợp xt, t , P Vd : nCH2 = CH - COOH ���� Axit acrylic CH C H | COOH n Poli acrylic Phản ứng oxi hoá làm màu dung dịch thuốc tím ( giống anken ) Phản ứng este hoá VD: Tử axit metacrylic rượu metylic viết phương trình phản ứng điều chế thuỷ tinh hữu Plesciglas CH C COOH CH C COOCH xt, t | | + CH3 - OH ��� + H2O � CH CH Metyl metacrylat CH | � � xt, t , p nCH C COOCH3 ���� CH C � � | | � � n CH COOCH3 Polime metacrylat hay thuỷ tinh hữu Plesciglas III- Điều chế * Phương pháp chung: từ anđehit tương ứng VD: CH2 = CH - CHO + xt, t O2 ��� � CH2 = CH - COOH Vận dụng: Từ propen lập sơ đồ điều chế axit acrylic Cl2 ,5000 C NaOH, t CH2 = CH - CH3 ����� CH2 = CH - CH2Cl ���� � CH2 = CH - CH2 - OH 1:1 Propen anyl clorua Rượu anylic Trang Cơ sở lý thuyết hoá hữu � CH2 = CH - CHO ����� CH2 = CH - COOH anđehit acrylic axit acrylic CuO, t O , xt, t o C AXIT CACBOXYLIC THƠM ĐƠN CHỨC I Khái niệm công thức Kn: Axit cacbaxylic thơm, đơn chức hợp chất hữu mà phân tử chứa nhóm COOH liên kết với gốc cacbon thơm Công thức chung: CnH2n-7COOH (n 6) dạng RCOOH * Chất tiêu biểu: C6H5COOH có cơng thức phân tử C7H6O2 * Có cơng thức cấu tạo: COOH (axit benzoic) II Tính chất hố học * Có đầy đủ tính chất hố học axit đơn chức nhóm COOH gây * Ngồi ta có tính chất gốc thơm: phản ứng cộng, thế, vào vòng bezen song phản ứng xảy khó khăn nhóm COOH mang hiệu ứng hút e III Điều chế Từ anđehit tương ứng CHO + COOH xt, t O2 ��� � Vận dụng: Từ benzen lập phương trình điều chế axit benzoic CH3 CH2Cl CH2 - OH CH 3Cl ����� � AlCl khan, t Cl2 , as ���� 1:1 CHO CuO, t ���� NaOH, t ���� � (ancol benzylic) COOH O , xt, t ���� � Từ Toluen phản ứng oxi hố: CH3 + KMnO4 + H2SO4 lỗng Hay viết gọn: CH3 COOH + K2SO4 + MnSO4 + H2O COOH KMnO4 H 2SO4 , t � + 3[O] ���� + H2O Từ đồng đẳng benzen toluen Ví dụ: CH2 - CH3 COOH Trang Cơ sở lý thuyết hoá hữu + HCOOH + K2SO4 + MnSO4 + H2O t0 + KMnO4 + H2SO4l �� � D AXIT CACBOXYLIC NO ĐA CHỨC I Khái niệm công thức Kn : Là hợp chất mà phân tử chứa nhiều nhóm COOH liên kết với gốc HC no hay với nhóm COOH Công thức chung * CnH2n+2-x(COOH)x dạng R(COOH)x Điều kiện: n 0, x * Axit no nhị chức mạch hở: CnH2n(COOH)2 có dạng R(COOH)2: Đ/k: n * Một số axit no nhị chức cần nắm: (CH2)3 COOH Axit glutaric COOH | Axit oxalic COOH COOH CH2 (CH2)2 COOH Axit malonic COOH (C H ) COOH | COOH axit adipic COOH Axit succinic COOH Chú ý: Riêng axit ađipic dùng để điều chế tơ nilon - 6,6 Cho axit no đa chức mạch hở A Nếu thơng tin A có mạch khơng nhánh axit A axit nhị chức II Tính chất hố học * Có đầy đủ tính chất axit nhóm COOH gây song tỷ lệ phản ứng phụ thuộc vào số lượng nhóm chức * Ngồi có số t/c khác Phản ứng đun nóng * Phản ứng đun nóng tạo thành anhyđrit mạch vòng t0 ( CH COOH )2 �� � ( CH 2CO )2O + H2O * Nếu nhóm COOH vị trí 1,2 hay 1,3 đun nóng tạo CO2 axit đơn chức COOH t0 | �� � HCOOH + CO2 COOH CH2 COOH COOH t �� � CH3COOH + CO2 Phản ứng trùng ngưng t0 nHOOC - (CH2)4 - COOH + nH2N- (CH2)6- NH2 �� � Axit adipic Hexametylen diamin (-CO - (CH2)4 - CO - NH - (CH2)6 - NH -)n + 2nH2O Nilon - 6,6 III Điều chế Trang C¬ së lý thuyÕt hoá hữu iu ch t anehit tng ng Ví dụ: CHO COOH xt, t | + O2 ��� � | CHO COOH 2.Tổng hợp từ hợp chất nitrin Cl - CH2 - Cl + 2KCN �� � NC- CH2- C N + 2KCl N C- CH2- C N + 4H2O �� � HOOC- CH2-COOH + 2NH3 Trang ... COOH | COOH axit adipic COOH Axit succinic COOH Chú ý: Riêng axit ađipic dùng để điều chế tơ nilon - 6,6 Cho axit no đa chức mạch hở A Nếu thơng tin A có mạch khơng nhánh axit A axit nhị chức... C H 2COOH > C H 2COOH | | | | F Cl Br I Tính axit: Các axit RCOOH axit yếu, dung dịch chúng điện ly phần, làm quỳ tím hố đỏ, có đủ tính chất hố học axit thơng thường (Giống CH 3COOH nhóm COOH... (CH2 )7- COOH Axit lin ôlêic hay C17H31COOH CH3- CH2- CH =CH-CH2- CH =CH-CH2 -CH =CH-(CH2)7 -COOH Axit lin ôlê nic hay C17H29COOH II- Tính chất hố học * Có đầy đủ tính chất hố học axit đơn chức