1. Cấu trúc
Nhĩm –COOH được xem như hợp bởi nhĩm cacbonyl ( >C=O) và nhĩm hiđroxyl (OH) vì thế nĩ được gọi là nhĩm cacboxyl. Tương tác giữa nhĩm cacbonyl và nhĩm hiđroxyl làm cho mật độ electron ở nhĩm cacboxyl dịch chuyển như biểu diễn bởi các mũi tên.
Hệ quả là nguyên tử hiđro ở nhĩm –OH axit trở nên linh động hơn ở nhĩm –OH ancol, phenol
và phản ứng của nhĩm >C=O axit cũng khơng cịn giống như của nhĩm >C=O anđehit, xeton.
2. Tính chất vật lí
Ở điều kiện thường, tất cả các axit cacboxylic đều là những chất lỏng hoặc r n. Điểm sơi của các axit cacboxylic cao hơn của anđehit, xeton và cả ancol cĩ cùng số nguyên tử cacbon. Nguyên
a) Sự dịch chuyển mật độ electron ở nhĩm cacboxyl electron ở nhĩm cacboxyl b) Mơ hình phân tử axit fomic c) Mơ hình phân tử axit axetic
nhân là do sự phân cực ở nhĩm cacboxyl và sự tạo thành liên kết hiđro liên phân tử ở axit cacboxylic.
Liên kết hiđro ở axit cacboxylic : ) Dạng polime; b) Dạng đime
Axit cacboxylic cũng tạo liên kết hiđro với nước và nhiều chất khác. Các axit fomic, axetic, propionic tan vơ hạn trong nước. Khi số nguyên tử C tăng lên thì độ tan trong nước giảm.
Mỗi axit cacboxylic cĩ vị chua riêng biệt, thí dụ axit axetic cĩ vị chua giấm, axit xitric cĩ vị chua chanh, axit oxalic cĩ vị chua me, axit tactric cĩ vị chua nho...
III.TÍNH CHẤT HỐ HỌC
1. Tính axit và ảnh hƣởng của nhĩm thế
Do mật độ electron ở nhĩm OH dịch chuyển về phía nhĩm C=O, nguyên tử H của nhĩm OH trở nên linh động nên axit cacboxylic điện li khơng hồn tồn trong nước theo cân bằng :
2 3 R COOH H O H O R COO a 3 - [H O ][RCOO ] K [RCOOH]
Ka là mức đo lực axit : Ka càng lớn thì axit càng mạnh và ngược lại. Lực axit của axit cacboxylic phụ thuộc vào cấu tạo của nhĩm nguyên tử liên kết với nhĩm cacboxyl (kí hiệu chung là R).
Axit cacboxylic là những axit yếu. Tuy vậy, chúng cĩ đầy đủ tính chất của một axit như : làm hồng quỳ tím, tác dụng với kim loại giải phĩng hiđro, phản ứng với bazơ, đẩy được axit yếu hơn ra khỏi muối.
Trong các axit no đơn chức, axit fomic (R = H) mạnh hơn cả. Các nhĩm ankyl đẩy electron về phía nhĩm cacboxyl nên làm giảm lực axit :
HCOOH CH3COOH CH CH3 2COOH CH [CH ]3 2 4COOH
Ka(25oC) : 17,72. 10-5 1,75. 10-5 1,33. 10-5 1,29. 10-5
Các nguyên tử cĩ độ âm điện lớn ở gốc R hút electron khỏi nhĩm cacboxyl nên làm tăng lực axit. Ví dụ :
CH3COOH ClCH2COOH FCH2COOH
2. Phản ứng tạo thành dẫn xuất axit a. Phản ứng với ancol (phản ứng este hố) a. Phản ứng với ancol (phản ứng este hố)
Phản ứng của axit axetic với etanol xúc tác axit là phản ứng thuận nghịch
3CH C OH CH C OH || O + C2H5 OH H ,t o CH3 C OC H2 5 || O + H2O
axit axetic etanol etyl axetat
Một cách tổng quát, phản ứng giữa axit cacboxylic và ancol được viết như sau :
axit cacboxylic ancol este
Kết luận : Phản ứng exte hĩa là phản ứng thuận nghich : Chiều thuận là phản ứng este hố, chiều nghịch là phản ứng thuỷ phân este.
b. Phản ứng tách nƣớc liên phân tử
Khi cho tác dụng với P2O5, hai phân tử axit tách đi một phân tử nước tạo thành phân tử anhiđrit axit. Ví dụ : 3 || || CH C O H H O C CH O O 2 5 2 P O H O 3 3 || || CH C O C CH O O , viết gọn là (CH3CO)2O
axit axetic anhiđrit axetic
3. Phản ứng ở gốc hiđrocacbon
a. Phản ứng thế ở gốc no : Khi dùng P làm xúc tác, Cl chỉ thế cho H ở cacbon bên cạnh nhĩm cacboxyl. Ví dụ : cacboxyl. Ví dụ : CH3CH2 CH2COOH + Cl2 P 3 2 | CH CH CHCOOH Cl + HCl
b. Phản ứng thế ở gốc thơm : Nhĩm cacboxyl ở vịng benzen định hướng cho phản ứng thế tiếp theo vào vị trí meta và làm cho phản ứng khĩ khăn hơn so với thế vào benzen : theo vào vị trí meta và làm cho phản ứng khĩ khăn hơn so với thế vào benzen :