Tài liệu Tóm tắt kiến thức hóa hữu cơ pptx

Được Soạn Và Tổng Hợp Theo: Sách Giáo Khoa 11 Nâng Cao Các Chuyên Đề Hóa Học Hữu Cơ (Nguyễn Đình Độ) Câu Hỏi Giáo Khoa Hóa Hữu Cơ (Quan Hán Thành) © T.H-2008 Một số đặc điểm hợp chất hữu cơ: 04 Gốc Hidrocacbon- Nhóm thế- Nhóm chức 04 2.1 Gốc hiđrocacbon 04 2.2 Nhóm 04 2.3 Cacbon cation 04 2.4 Đồng đẳng 04 2.5 Đồng phân 04 Cách xác định đồng phân cis-trans 05 Cách viết đồng phân ứng với công thức phân tử .06 Một số gốc hidrocacbon gọi tên cần ý: 07 Hiệu ứng cảm 08 4.1 Khái niệm 08 4.2 ứng dụng 08 4.2.1 Dùng hiệu ứng cảm để so sánh độ mạnh yếu axit hữu 09 4.2.2 Dùng hiệu ứng cảm để so sánh độ mạnh yếu bazơ hữu 09 4.2.3 Dự đoán sản phẩm phản ứng- khả phản ứng .09 Các loại phản ứng hóa hữu 10 5.1 Phản ứng 10 5.2 Phản ứng cộng 10 5.3 Phản ứng tách 11 5.4 Phản ứng oxi hóa 11 5.5 Bảng So sánh phân biệt số phản ứng thường gặp hữu 11 Hợp chất hữu có nhóm chức 12 6.1 Phân loại HCHC có nhóm chức .12 6.2 Bảng công thức tổng quát số HCHC quan trọng 12 6.3 Bảng dãy đồng đẳng thường gặp ứng với CTTQ ( công thức tổng quát ) .13 6.4 Hóa tính số chất hữu cần ý: 13 © T.H-2008 6.4.1 Rượu 13 6.4.2 Phenol 15 6.4.3 Andehit 16 6.4.4 Xeton .17 6.4.5 Axit Cacboxylic 18 6.5 Các phương pháp điều chế số chất hữu quan trọng: 19 6.5.1 Rượu 19 6.5.2 Phenol 20 6.5.3 Andehit 20 6.5.4 Xeton .21 6.5.5 Axit cacboxylic 21 7.0 Một số dạng toán phương pháp giải hóa hữu cơ: 23 7.1 Phản ứng oxi hóa –khử hóa hữu cơ: .23 7.1.1 Tính số oxi hóa nguyên tử cacbon (hay Nitơ) phân tử hữu cơ: 23 7.1.2 Cân phản ứng oxi hóa –khử hóa hữu 23 7.2 Biện luận tìm CTPT từ cơng thức ngun (công thức đơn giản nhất) 25 7.2.1 Phương pháp tách riêng nhóm chức: 25 7.2.2 Phương pháp dùng số liên kết  25 7.3 Biện luận tìm CTPT từ kiện phản ứng 26 7.4 Ứng dụng định luật bảo toàn khối lượng để giải nhanh số tốn hóa học hữu 27 7.5 Các phản ứng xảy khí cho CO2 ( SO2) tác dụng với dung dịch bazơ 29 7.5.1 Các phản ứng xảy cho CO2 (hoặc SO2) tác dụng với dung dịch NaOH 29 7.5.2 Các phản ứng xảy cho CO2 tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 Ba(OH)2 .30 7.5.3 Toán tăng, giảm khối lượng dung dịch: 31 7.5.4 Viết sơ đồ phản ứng, điều chế 33 BÀI TẬP 34 © T.H-2008 Một số đặc điểm hợp chất hữu cơ: -Đa số HCHC (hợp chất hữu cơ) có liên kết cộng hóa trị ( cịn hợp chất vơ phần lớn liên kết ion) -Phần lớn HCHC không bền nhiệt, đễ bay hơi, dễ cháy, thường không tan nước -Tốc độ phản ứng HCHC thường chậm theo nhiều hướng khác nên tạo thành hỗn hợp sản phẩm thường phải dùng xúc tác *Bản chất góp chung electron liên kết cộng hóa trị HCHC: -Bản chất góp chung eltectron liên kết cộng hóa trị xen phủ obitan (xem sách giáo khoa lớp 10) hai nguyên tử để đạt cực tiểu Có hai kiểu xen phủ: +Kiểu xen phủ trục: Sự xen phủ xảy trục nối hai hạt nhân nguyên tử.Liên kết cộng hóa trị hình thành cách xen phủ trục gọi liên kết  (xích ma) +Kiểu xen phủ bên: sữ xen phủ thực hai bên trục nối hai hạt nhân nguyên tử Liên kết cộng hóa trị hình thành cách xen phủ bên liên kết  +Thể tích xen phủ lớn, liên kết bền Xen phủ  bền liên kết  © T.H-2008 Gốc Hidrocacbon- Nhóm thế- Nhóm chức 2.1 Gốc Hidrocacbon: Là phần cịn lại phân tử hidrocacbon sau hay nhiều nguyên tử hydro Nếu H ta có gốc hóa trị I, H ta có gốc hóa trị II, …thơng thường kí hiệu R Ví dụ: Gốc no, hóa trị I như: Metyl:(CH3-); etyl:(C2H5-)…cịn gọi gốc ankyl ( công thức tổng quát CnH2n+1- ) 2.2 Nhóm thế: Là nhóm nguyên tử định tính chất hóa học đặc trưng loại hợp chất Ví dụ: Nhóm chức rượu (-OH), axit (-COOH) 2.3 Cacbocation: Là ion hidrocacbon, có điện tích dương ngun tử cacbon ( tồn độc lập bền) Ví dụ: Cation metyl CH3- ( Nguyên tử cacbon thiếu electron nên mang điện tích dương) 2.4 Đồng đẳng: Hiện tượng HCHC có cấu tạo tính chất tương tự nhau, thành phần phân tử hay nhiều nhóm (-CH2) gọi chất đồng đẳng với nhau, chugn1 hợp thành dãy đồng đẳng 2.5 Đồng phân: Hiện tượng chất có cơng thức phân tử có cấu tạo khác nên có tính chất khác gọi đồng phân *Các loại đồng phân chính: -Đồng phân dạng mạch cacbon ( thay đổi dạng mạch hở khơng hở, có nhánh dạng mạch vịng): Ví dụ: -Đồng phân vị trí ( thay đổi vị trí nhóm thế, nhóm chức, nới đơi hay nối ba): Ví dụ: CH2=CH-CH2-CH3 CH3-CH=CH-CH3 (but-1-en) (but-2-en) -Đồng phân nhóm chức ( chất hữu có nhóm chức khác nhau) Ví dụ: CH3-CH2-OH CH3-O-CH3 ( Rượu etylic) (Dimetyl ete) -Đồng phân hình học ( hay lập thể: Cis – Trans): *Nguyên nhân: Do xắp xếp không gian khác nguyên tử hay nhóm ngun tử gắn với cacbon mang nối đơi *Điều kiện để có đồng phân hình học: -Điều kiện cần: HCHC phải có chứa nối đơi -Điều kiện đủ: Các nhóm gắn cacbon mang nối đơi phải khác © T.H-2008 * Cách xác định đồng phân cis trans: -Bước 1: Ở C mang nối đơi, chọn nhóm lớn -Bước 2: Nếu hai nhóm lớn phía -> dạng cis Nếu hai nhóm lớn khác phía -> dạng trans Ví dụ: *Cách viết đồng phân ứng với công thức phân tử: -Bước 1: Xác định độ bất bão hòa (Δ) nhóm chức có.) nhóm chức có Độ bất bão hịa (Δ) nhóm chức có.): cho biết số liên kết  (nối đơi, nối ba) dạng mạch vịng, hai mà HCHC có Cách tính giá trị (Δ) nhóm chức có.): Với HCHC dạng CxHyOzNtXu (X halogen) ta có:   2x   ( y  u  t) Bảng giá trị Δ) nhóm chức có loại HCHC tương ứng ( có ) Δ) nhóm chức có CxHy CxHyO CxHyOz CxHyNt Ankan Rượu no, đơn chức, Ete no, đơn chức Rượu no, chức este + rượu Amin no Anken xicloanken Andehit, xeton, rượu, ete chưa no Axit Este, Andehit+Rượu, andehit+este Amin khơng no Ankin, ankadien, xicloanken Andehit, xeton có chứa ( C=C) Axit, este chưa no, andehit chức Benzen dẫn xuất halogen Amin thơm © T.H-2008 Benzen có liên kết (C=C) ngồi vịng Xác định nhóm chức (có thể có) : -Dựa vào cơng thức phân tử, giá trị Δ) nhóm chức có suy nhóm chức có Ví dụ: Với hợp chất CxHyOzNt Δ) nhóm chức có >0 thì: Δ) nhóm chức có.= tổng số liên kết  dạng mạch vịng mà HCHC có Các liên kết  thuộc ( C=C); (-C C-); (C=O); (C=N-); (-N=O), từ suy nhóm định chức số nối đa HCHC -Bước 2: Viết mạch cacbon có thề có, từ mạch dài ( mạch thẳng) đến mạch ngắn nhất, cách bớt dần số nguyên tử cacbon mạch để tạo nhánh ( gốc ankyl) -Bước 3: Thêm nói đa(đơi, ba), nhóm chức, nhóm vào vị trí thích hợp mạch cacbon -Bước 4: Bão hịa giá trị cacbon số nguyên tử Hidro cho đủ Một số gốc hidrocacbon gọi tên cần ý: Gốc No Không no Thơm Cấu tạo Gọi tên CH3CH2CH2- n-propyl CH3-CH| CH3 CH3CH2CH| CH3 CH3 | CH3 –C – | CH3 CH3 | CH3 –C –CH2 – | CH3 CH2=CH- Iso-propyl (iso: nhóm –CH3 gắn vào vị trí C thứ từ ngồi mạch đếm vào) Sec-butyl (Sec: -CH3 gắn vào vị trí C thứ từ mạch đếm vào ) Tert- Butyl CH3-CH=CHCH2=C – | CH3 C6H5- Propenyl Iso- propenyl Neo-pentyl Vinyl Phenyl © T.H-2008 C6H5 –CH2 – CH3 –C6H4 – Benzyl p-Tolyl Hiệu ứng cảm 4.1 Khái niệm Hiệu ứng cảm (I) phân cực liên kết  gây nên sự chệnh lệch độ âm điện nguyên tử hay nhóm nguyên tử tạo nhóm liên kết ( nói cách khác hiệu ứng cảm dịch chuyển cặp electron nối đơn  nhóm X hút hay đẩy cặp electron đó) Hiệu ứng cảm biểu diễn hướng theo chiều di chuyển đơi điện tử dùng chung Ví dụ: CH  OH C2 H  OH H  OH Cl  CH  COOH  Cl CH  NH C2 H  NH H  NH CH  NH  CH CH  COOH Cl  CH  COOH Nếu nhóm X đẩy electron, ta nói X gây hiệu ứng cảm dương (+I) Nếu nhóm X hút electron, ta nói X gây hiệu ứng cảm âm ( -I) Ví dụ: Nếu ta lấy liên kết đơn ( -C-H) làm chuẩn Nếu nguyên tử hay nhóm nguyên tử hút e mạnh H gây hiệu ứng cảm âm Nếu nguyên tử hay nhóm nguyên tử đẩy e mạnh H gây hiệu ứng cảm dương Sau nhóm X gây hiệu ứng cảm thường gặp: (-I): -NO2 > -F > -Cl > -Br> -I > -OH (+i): -C(CH3)3 > -CH(CH3)2 > -C2H5 > -CH3> -H 4.2 Ứng dụng Hiệu ứng cảm dùng để giải thích so sánh tính axit hay tính bazơ chất hữu dùng giải thích chế phản ứng… Ví dụ: So sánh tính linh động nguyên tử H nhóm (-OH) Phenol rượu? © T.H-2008 Trong nhóm Phenyl hút e gốc ankyl phân tử rựơu đẩy e phía nguyên tử O Do mật dộ e nguyên tử O tăng lên, phân cực liên kết nhóm (-OH) giảm đi, tính linh động nguyên tử H giảm theo: R O H , C6H5 O H Hoặc theo sách giáo khoa Hóa Học11 nâng cao trang 231 có giải thích sau ( theo chương trình phân ban- Khoa học tự nhiên) Vì phenol có lực axit mạnh ancol? Vì phản ứng vào nhân thơm phenol dễ benzen? Đó ảnh hưởng qua lại gốc phenyl nhóm hydroxyl sau: Cặp electron chưa tham gia liên kết nguyên tử oxi cách electron  vòng benzen liên kết  nên tham gia liên hợp với electron  vòng benzen làm cho mật độ electron dịch chuyển vào vịng benzen Điều dẫn đến hệ sau: +Liên kết O-H trở nên phân cực hơn, làm cho nguyên tử H linh động +Mật độ electron vòng benzen tăng lên, vị trí ortho para( vị trí ortho-vị trí cacbon thứ 2,para-cacbon thứ 4, meta -cacbon thứ … xem SGK Hóa học 11 nâng cao trang 187), làm cho phản ứng dễ dàng so với benzen đồng đẳng +Liên kết C-O trở nên bền vững so với ancol, nhóm OH phenol khơng bị gốc axit nhóm OH ancol 4.2.1 Dùng hiệu ứng cảm để so sánh độ mạnh yếu axit hữu cơ: Trong phân tử axit hữu C R C O H  , có mặt nhóm cacbonyl || nên liên kết O- H O O vốn phân cực trở nên phân cực mạnh Kết phân tử RCOOH dễ dàng phóng thích H +, thể tính axit Axit hữu mạnh phóng thích H+ dễ Điều xảy R có nhóm gây hiệu ứng cảm âm Ví dụ: So sánh tính axit rượu etylic với nước: Trong phân tử rựơu etylic nước xảy hiệu ứng cảm C H5 O –H H O –H Kết liên kết O –H nước linh động rượu nên nước có tính axit mạnh rượu Ví dụ 2: So sánh tính axit của: a) axit fomic; axit axetix; axit propionic b) axit axetic; axit monoclo axetic; axit điclo axetic a Trong phân tử axit xảy hiệu ứng cảm : H  C O H || O CH   C  O  H || O C2 H    C  O  H || O Kết liên kết O –H axit formic linh động nhất, đến axit axetic axit propionic Vậy tính axit axit formic > axit axetix> axit propionic b Trong phân tử axit xảy hiệu ứng cảm: CH  C  O  H || O Cl  CH  C  O  H || O Cl  CH  C  O  H  || Cl O Kết liên kết O –H axit điclo axetic linh động đến axit monoclo axetic đến axit axetic Do tính axit axit điclo axetic > axit monoclo axetic > axit axetic © T.H-2008 4.2.2 Dùng hiệu ứng cảm để so sánh độ mạnh yếu bazơ hữu Các amin có tính bazơ Tính bazơ mạnh khả thâu nhận H+ dễ Điều xảy gốc R gắn nguyên tử N amin gốc gây hiệu ứng cảm dương mạnh Ví dụ: So sánh tính bazơ metylamin với amoniac đimetylamin Trong phân tử amin xảy hiệu ừng cảm: CH   NH (I) H  NH (II) CH   NH   CH (III) Kết mật độ điện tích âm nguyên tử N (III) > (I)>(II) 4.2.3 Dự đoán sản phẩm phản ứng- khả phản ứng Dựa vào hút đẩy electron nhóm X, ta dự đốn sản phẩm phản ứng, khả phản ứng chất Ví dụ:Dự đốn sản phẩm phản ứng ( sản phẩm ) phản ứng: CH3 –CH =CH2+HCl Do CH3 – nhóm đẩy electron nên phân tử propen xảy phân cực: Kết phần cation tác nhân công vào nhóm CH2, cịn phần anion tác nhân kết hợp vào nhóm CH sau: CH3 –CH =CH2 + HCl  CH3 –CHCl –CH3 Ví dụ 2: Dự đốn khả phản ứng benzen toluen với Br2 ( bột sắt xúc tác) Trong phân tử toluen, CH3 – nhóm đẩy electron làm tăng mật độ electron vòng thơm khiến phản ứng Brom xảy dễ so với benzen Các loại phản ứng hóa hữu 5.1 Phản ứng Là phản ứng một nhóm nguyên tử phân tử hữu bị thay một nhóm nguyên tử khác Tên Ankan CH4+Cl2 Aren CH3Cl +HCl Cơ chế gốc tự + Br2 +HBr Ankin HC  CH + AgNO3+3 NH3 Ag –C  C –Ag +2NH4NO3+NH3 Thế ion kim loại Cơ chế ion Các loại phản ứng thường gặp: Halogen hóa, nitro hóa.Ankyl hóa ankan, aren Thế H axit, andehit, xeton, este hóa, thủy phân, trùng ngưng 5.2 Phản ứng cộng Là phản ứng phân tử tác nhân tách thành phần, gắn vào phân tử phản ứng, phản ứng xảy chủ yếu liên kết  Độ bất bão hòa phân tử giảm ( Định nghĩa theo SGK11 Nâng cao trang 130: “Phân tử hữu kết hợp thêm với nguyên tử phân tử khác” ) 10 © T.H-2008 ... pháp giải hóa hữu cơ: 23 7.1 Phản ứng oxi hóa –khử hóa hữu cơ: .23 7.1.1 Tính số oxi hóa ngun tử cacbon (hay Nitơ) phân tử hữu cơ: 23 7.1.2 Cân phản ứng oxi hóa –khử hóa hữu ... ứng oxi hóa: Là phản ứng tác nhân cung cấp oxi, phân tử chất phản ứng có tăng số oxi hóa +Oxi hóa hoàn toàn: phản ứng cháy HCHC với oxi +Oxi hóa khơng hồn tồn (oxi hóa chậm): tác nhân oxi hóa thường... tử hydro Nếu H ta có gốc hóa trị I, H ta có gốc hóa trị II, …thơng thường kí hiệu R Ví dụ: Gốc no, hóa trị I như: Metyl:(CH3-); etyl:(C2H5-)…còn gọi gốc ankyl ( cơng thức tổng qt CnH2n+1- ) 2.2