Một số đặc điểm của các hợp chất hữu cơ

1. Một số đặc điểm của các hợp chất hữu cơ: -Đa số HCHC (hợp chất hữu cơ) có liên kết cộng hóa trị ( còn hợp chất vô cơ phần lớn là liên kết ion). -Phần lớn HCHC không bền nhiệt, đễ bay hơi, dễ cháy, thường không tan trong nước. -Tốc độ phản ứng giữa các HCHC thường rất chậm và theo nhiều hướng khác nhau nên tạo thành hỗn hợp các sản phẩm và thường phải dùng xúc tác. *Bản chất sự góp chung electron trong liên kết cộng hóa trị của HCHC: -Bản chất của sự góp chung eltectron trong liên kết cộng hóa trị là sự xen phủ những obitan (xem sách giáo khoa lớp 10) giữa hai nguyên tử để đạt thế năng cực tiểu. Có hai kiểu xen phủ: +Kiểu xen phủ trục: Sự xen phủ này xảy ra trên trục nối giữa hai hạt nhân nguyên tử.Liên kết cộng hóa trị hình thành bằng cách xen phủ trục gọi là liên kết (xích ma). © T.H-2008 +Kiểu xen phủ bên: sữ xen phủ thực hiện ở hai bên trục nối giữa hai hạt nhân nguyên tử. Liên kết cộng hóa trị hình thành bằng cách xen phủ bên là liên kết . +Thể tích xen phủ càng lớn, liên kết càng bền. Xen phủ bền hơn liên kết . 4 2. Gốc Hidrocacbon- Nhóm thế- Nhóm chức. 2.1 Gốc Hidrocacbon: Là phần còn lại của phân tử hidrocacbon sau khi đã mất đi một hay nhiều nguyên tử hydro. Nếu mất 1 H ta có gốc hóa trị I, mất 2 H ta có gốc hóa trị II, …thông thường kí hiệu là R. Ví dụ: Gốc no, hóa trị I như: Metyl:(CH3-); etyl:(C2H5-)…còn gọi là gốc ankyl ( công thức tổng quát CnH2n+1- ). 2.2 Nhóm thế: Là nhóm nguyên tử quyết định các tính chất hóa học đặc trưng của một loại hợp chất. Ví dụ: Nhóm chức các rượu là (-OH), của axit là (-COOH). 2.3 Cacbocation: Là ion của hidrocacbon, có một điện tích dương ở nguyên tử cacbon ( tuy có thể tồn tại độc lập nhưng rất kém bền). Ví dụ: Cation metyl CH3- ( Nguyên tử cacbon thiếu 1 electron nên mang một điện tích dương). 2.4 Đồng đẳng: Hiện tượng các HCHC có cấu tạo và tính chất tương tự nhau, nhưng thành phần phân tử hơn kém nhau một hay nhiều nhóm (-CH2) gọi là các chất đồng đẳng với nhau, chugn1 hợp thành một dãy đồng đẳng. 2.5 Đồng phân: Hiện tượng các chất có cùng một công thức phân tử nhưng có cấu tạo khác nhau nên có tính chất khác nhau được gọi là đồng phân của nhau. *Các loại đồng phân chính: -Đồng phân dạng mạch cacbon ( do thay đổi dạng mạch hở không hở, có nhánh và dạng mạch vòng): Ví dụ: -Đồng phân vị trí ( do thay đổi vị trí nhóm thế, nhóm chức, nới đôi hay nối ba): Ví dụ: CH2=CH-CH2-CH3 và CH3-CH=CH-CH3 (but-1-en) (but-2-en) -Đồng phân nhóm chức ( do các chất hữu cơ có nhóm chức khác nhau). Ví dụ: CH3-CH2-OH và CH3-O-CH3 ( Rượu etylic) (Dimetyl ete) -Đồng phân hình học ( hay lập thể: Cis – Trans): *Nguyên nhân: Do sự xắp xếp trong không gian khác nhau của nguyên tử hay nhóm nguyên tử gắn với cacbon mang nối đôi. *Điều kiện để có đồng phân hình học: -Điều kiện cần: HCHC phải có chứa nối đôi. -Điều kiện đủ: Các nhóm thế gắn cùng một cacbon mang nối đôi phải khác nhau. 5 © T.H-2008 * Cách xác định đồng phân cis và trans: -Bước 1: Ở mỗi C mang nối đôi, chọn một nhóm thế lớn. phân ứng với công thức phân tử: -Bước 1: Xác định độ bất bão hòa (Δ) và nhóm chức có thể có.  -Bước 2: Nếu hai nhóm thế lớn cùng phía -> dạng cis. Nếu hai nhóm thế lớn khác phía -> dạng trans. Ví dụ: *Cách viết đồng Độ bất bão hòa (Δ): cho biết số liên kết HCHC có thể có. (nối đôi, nối ba) hoặc dạng mạch vòng, hoặc cả hai mà Cách tính giá trị (Δ): Với HCHC dạng CxHyOzNtXu (X là halogen) ta có: 2 x 2 ( y u t ) 2 Bảng giá trị Δ và loại HCHC tương ứng ( có thể có ) Δ CxHy CxHyO CxHyOz CxHyNt 0 Ankan Rượu no, đơn chức, Ete no, đơn chức Rượu no, 2 chức este + rượu Amin no 1 Anken xicloanken Andehit, xeton, rượu, ete chưa no Axit. Este, Andehit+Rượu, andehit+este Amin không no 6 © T.H-2008 2 Ankin, ankadien, xicloanken Andehit, xeton có chứa ( C=C) Axit, este chưa no, andehit 2 chức 4 Benzen dẫn xuất của halogen Amin thơm 5 Benzen có 1 liên kết (C=C) ngoài vòng. Xác định nhóm chức (có thể có) : -Dựa vào công thức phân tử, giá trị Δ có thể  suy ra các nhóm chức có thể có. Ví dụ: Với hợp chất CxHyOzNt nếu Δ >0 thì: Δ= tổng số liên kết và dạng mạch vòng mà HCHC có thể có. Các liên kết có thể thuộc ( C=C); (-C C-); (C=O); (C=N-); (-N=O), từ đó suy ra được nhóm định chức và số nối đa trong HCHC. -Bước 2: Viết mạch cacbon có thề có, từ mạch dài nhất ( mạch thẳng) đến mạch chính ngắn nhất, bằng cách bớt dần số nguyên tử cacbon ở mạch chính để tạo nhánh ( gốc ankyl). -Bước 3: Thêm nói đa(đôi, ba), nhóm chức, nhóm thế vào các vị trí thích hợp trên từng mạch cacbon. -Bước 4: Bão hòa giá trị cacbon bằng số nguyên tử Hidro sao cho đủ. 3. Một số gốc hidrocacbon và gọi tên cần chú ý: Gốc Cấu tạo Gọi tên No CH3CH2CH2- n-propyl CH3-CH- | CH3 Iso-propyl (iso: nhóm –CH3 gắn vào vị trí C thứ 2 từ ngoài mạch đếm vào) CH3CH2CH- | CH3 Sec-butyl (Sec: -CH3 gắn vào vị trí C thứ 3 từ ngoài mạch đếm vào ) CH3 | CH3 –C – | CH3 Tert- Butyl CH3 | CH3 –C –CH2 – | CH3 Neo-pentyl 7 © T.H-2008 Không no CH2=CH- Vinyl CH3-CH=CH- Propenyl CH2=C – | CH3 Iso- propenyl Thơm C6H5- Phenyl C6H5 –CH2 – Benzyl CH3 –C6H4 – p-Tolyl 4. Hiệu ứng cảm 4.1 Khái niệm. Hiệu ứng cảm (I) là sự phân cực của liên kết  gây nên sự do sự chệnh lệch về độ âm điện của 2 nguyên tử hay 2 nhóm nguyên tử tạo nhóm liên kết. ( nói cách khác hiệu ứng cảm là sự dịch chuyển cặp electron trong nối đơn do nhóm thế X hút hay đẩy cặp electron đó). Hiệu ứng cảm được biểu diễn bằng chung. Ví dụ: hướng theo chiều di chuyển của đôi điện tử dùng CH3 OH C2 H5 OH H OH Cl CH COOH CH3  NH 2  C2 H5  NH 2  H NH 2 Cl CH3  NH CH3  CH3  COOH  Cl CH2  COOH Nếu nhóm thế X đẩy electron, ta nói X gây ra hiệu ứng cảm dương (+I). Nếu nhóm thế X hút electron, ta nói X gây ra 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 hơn H thì sẽ gây hiệu ứng cảm âm. Nếu nguyên tử hay nhóm nguyên tử đẩy e mạnh hơn H thì sẽ gây hiệu ứng cảm dương. Sau đây là nhóm thế X gây ra hiệu ứng cảm thường gặp: 8 © T.H-2008 (-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 và so sánh tính axit hay tính bazơ của các chất hữu cơ hoặc dùng giải thích cơ chế của phản ứng…. Ví dụ: So sánh tính linh động của nguyên tử H trong nhóm (-OH) của Phenol và rượu? Trong khi nhóm Phenyl hút e thì gốc ankyl trong phân tử rựơu đẩy e về phía nguyên tử O. Do vậy mật dộ e trên nguyên tử O tăng lên, sự phân cực của liên kết trong nhóm (-OH) giảm đi, tính linh động của 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 như sau ( theo chương trình phân ban- Khoa học tự nhiên). Vì sao phenol có lực axit mạnh hơn ancol? Vì sao phản ứng thế vào nhân thơm phenol dễ hơn ở benzen? Đó là do ảnh hưởng qua lại giữa gốc phenyl và nhóm hydroxyl như sau: Cặp electron chưa tham gia liên kết của nguyên tử oxi do ở cách các electron của vòng benzen chỉ một liên kết nên tham gia liên hợp với các electron của vòng benzen làm cho mật độ electron dịch chuyển vào vòng benzen. Điều đó dẫn đến hệ quả sau: +Liên kết O-H trở nên phân cực hơn, làm cho nguyên tử H linh động hơn. +Mật độ electron ở vòng benzen tăng lên, nhất là ở vị trí ortho và para( vị trí ortho-vị trí cacbon thứ 6 và 2,para-cacbon thứ 4, meta -cacbon thứ 3 và 5 ….. xem SGK Hóa học 11 nâng cao trang 187), làm cho phản ứng thế dễ dàng hơn so với benzen và đồng đẳng của nó. +Liên kết C-O trở nên bền vững hơn so với ancol, vì thế nhóm OH phenol không bị thế bởi gốc axit như nhóm OH ancol 4.2.1 Dùng hiệu ứng cảm để so sánh độ mạnh yếu của các axit hữu cơ: Trong phân tử axit hữu cơ R C O H C P , do sự có mặt của nhóm cacbonyl || O O  nên liên kết O- H vốn phân cực trở nên phân cực rất mạnh. Kết quả là phân tử RCOOH dễ dàng phóng thích H+, thể hiện tính axit. Axit hữu cơ càng mạnh thì nó phóng thích H+ càng dễ. Điều này xảy ra khi trên R có các nhóm thế gây hiệu ứng cảm âm. Ví dụ: So sánh tính axit của rượu etylic với nước: Trong phân tử rựơu etylic và nước xảy ra các hiệu ứng cảm C2H5 O –H H O –H Kết quả là liên kết O –H trong nước linh động hơn trong rượu nên nước có tính axit mạnh hơn 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 trên xảy ra các hiệu ứng cảm : 9 © T.H-2008 H C O H CH3 C O H C2 H5 C O H || || || O O O Kết quả là liên kết O –H trong axit formic linh động nhất, rồi đến axit axetic và axit propionic. Vậy tính axit của axit formic > axit axetix> axit propionic. b. Trong các phân tử axit trên xảy ra hiệu ứng cảm: CH3 C O H Cl CH2 C O H Cl CH C O H || || || O O Cl O Kết quả là liên kết O –H trong axit điclo axetic linh động nhất rồi đến axit monoclo axetic và đến axit axetic. Do đó tính axit của axit điclo axetic > axit monoclo axetic > axit axetic. 4.2.2 Dùng hiệu ứng cảm để so sánh độ mạnh yếu của các bazơ hữu cơ. Các amin đều có tính bazơ. Tính bazơ càng mạnh thì khả năng thâu nhận H+ càng dễ. Điều này xảy ra khi các gốc R gắn trên nguyên tử N của amin là các gốc gây hiệu ứng cảm dương mạnh. Ví dụ: So sánh tính bazơ của metylamin với amoniac và đimetylamin. Trong các phân tử amin trên xảy ra các hiệu ừng cảm: CH3 NH 2 H NH 2 CH3 NH CH3 (I) (II) (III) Kết quả là mật độ điện tích âm trên nguyên tử N của (III) > (I)>(II). 4.2.3 Dự đoán sản phẩm phản ứng- khả năng phản ứng. Dựa vào sự hút hoặc đẩy electron của nhóm thế X, ta có thể dự đoán được sản phẩm phản ứng, hoặc khả năng phản ứng của một chất. Ví dụ:Dự đoán sản phẩm phản ứng ( sản phẩm chính ) của phản ứng: CH3 –CH =CH2+HCl . Do CH3 – là nhóm đẩy electron nên trong phân tử propen xảy ra sự phân cực: . Kết quả là phần cation của tác nhân tấn công vào nhóm CH2, còn phần anion của tác nhân kết hợp vào nhóm CH như sau: CH3 –CH =CH2 + HCl à CH3 –CHCl –CH3 Ví dụ 2: Dự đoán khả năng phản ứng của benzen và toluen với Br2 ( bột sắt xúc tác). Trong phân tử toluen, do CH3 – là nhóm đẩy electron làm tăng mật độ electron trong vòng thơm khiến phản ứng thế Brom xảy ra dễ hơn so với benzen. 5. Các loại phản ứng chính trong hóa hữu cơ. 5.1 Phản ứng thế Là phản ứng trong đó một hoặc một nhóm nguyên tử ở phân tử hữu cơ bị thay thế bởi một hoặc một nhóm nguyên tử khác . Tên Ankan Aren Ankin CH4+Cl2 CH3Cl +HCl Cơ chế gốc tự do + Br2 +HBr Cơ chế ion HC CH + 2 AgNO3+3 NH3 àAg –C C –Ag +2NH4NO3+NH3 Thế ion kim loại 10 © T.H-2008 Các loại phản ứng thế thường gặp: Halogen hóa, nitro hóa.Ankyl hóa ankan, aren. Thế H của axit, andehit, xeton, este hóa, thủy phân, trùng ngưng. 5.2 Phản ứng cộng. Là phản ứng trong đó phân tử tác nhân tách thành 2 phần, gắn vào phân tử phản ứng, phản ứng xảy ra chủ yếu ở liên kết . Độ bất bão hòa phân tử giảm ( Định nghĩa theo SGK11 Nâng cao trang 130: “Phân tử hữu cơ kết hợp thêm với các nguyên tử hoặc phân tử khác” ). HC CH + 2H2 H3C -CH3 Các phản ứng cộng thường gặp: Cộng H2 (khử H2), cộng H2O (hyđrat hóa), cộng halogen, cộng halogenua hiđro, trùng hợp… *Quy tắc cộng Mác- cốp-nhi cốp.(SGK 11 nâng cao trang 162) Khi cộng một tác nhân bất đối xứng ( cộng axit hoặc nước –HA, H2O) vào liên kết C=C của anken bất đối xứng, H ( phần mang điện tích dương) ưu tiên cộng vào C mang nhiều H hơn (cacbon bậc thấp hơn), còn A (phần mang điện tích âm) ưu tiên cộng vào C mang ít H hơn ( cacbon bậc cao hơn). H OH | | CH 2 CH CH3 CH 2 C CH3 CH2=CH –CH3 + HCl à | | H Cl (sp Chính)  CH 2 ;  C CH3 |  HOH | CH3 (Sp chính) CH 2 CH CH3 CH3 OH H | | | | Cl H (Sp Phu.) CH 2 C CH3 | CH3 (sp phu. ) 5.3 Phản ứng tách. Là phản ứng trong đó một vài nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử bị tách ra khỏi phân tử. H 2C CH 2 | | H OH H2C=CH2 + H2O Các phản ứng tách thường gặp: Đề hiđro (tách H2); đề hyđrat ( tách H2O); Crackinh ankan; tách đihalogen; tách halogennua hiđro. 5.4 Phản ứng oxi hóa: Là phản ứng trong đó tác nhân cung cấp oxi, phân tử chất phản ứng có sự tăng số oxi hóa. +Oxi hóa hoàn toàn: phản ứng cháy của HCHC với oxi. +Oxi hóa không hoàn toàn (oxi hóa chậm): tác nhân oxi hóa thường là KMnO4, CrO3, K2Cr2O7, O2, có xúc tác bằng Cu, Pt, NO, … ************So sánh và phân biệt một số phản ứng thường gặp trong hữu cơ************* Cộng Trùng hợp 11 © T.H-2008 -Là phản ứng 1 lần giữa 2 phân tử tạo thành một phân tử mới -Chất phản ứng phải không no ( hoặc có chứa liên -Là quá trình cộng hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giống nhau hay tương tự nhau tạo thành phân tử lớn hay cao phân tử. -Chất phản ứng và tác nhân phải đều không no. kết ). Ví dụ: CH2=CH2+HBràCH3 –CH2Br Ví dụ: nCH2=CH2 à (-CH2 –CH2 -)n Trùng hợp Trùng ngưng -Quá trình cộng hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ (monome) tạo thành phân tử lớn(polime) được gọi là phản ứng trùng hợp. -Đặc điểm cấu tạo các monome tham gia phản ứng trùng hợp là phải có liên kết kép. Ví dụ:CH2=CH2 ; C6H5 –CH=CH2 ; CH2=CH –Cl ; CH2=CH –CH=CH2 ;… nCH2=CH2 à (-CH2 –CH2 -)n -Quá trình nhiều phân tử nhỏ (monome) kết hợp với nhau thành phân tử lớn (polime) đồng thời giải phóng những phân tử có khối lượng nhỏ (như H2O, NH3, HCl, …) được gọi là phản ứng trùng ngưng. -Đặc điểm cấu tạo các monome tham gia phản ứng trùng ngưng là phải có từ hai nhóm chức trở lên. Ví dụ: H2N –CH2 –COOH ; H2N –(CH2)6 –NH2 ; HOOC –(CH2)4 –COOH ; H2N –(CH2)5 –COOH ;… ( HN CH 2 C )n + nH2O nH2N –CH2 –COOH à || O Hyđrat hóa Thủy phân -Chất phản ứng có liên kết còn tác nhân là H2O. -Phản ứng xảy ra 1 chiều. Ví dụ: CH2=CH2 +H2O à CH3 –CH2 –OH -Chất phản ứng là este, ete, dẫn xuất halogen của CxHY, …còn tác nhân là nước. -Phản ứng thuận nghịch. Ví dụ: CH3Cl+H2O O CH3OH + HCl Xà phòng hóa Thủy phân -Là phản ứng thủy phân este của axit hữu cơ trong môi trường kiềm (NaOH, KOH, …) để tạo muối của axit cacboxylic. -Phản ứng một chiều. RCOOR’ +H2O R’OH+RCOONa +H2O -Chất phản ứng là este, ete, dẫn xuất halogen của CxHY, …còn tác nhân là nước. -Phản ứng thuận nghịch. Ví dụ: CH3Cl+H2O O CH3OH + HCl 6. Hợp chất hữu cơ có nhóm chức. 6.1 Phân loại HCHC có nhóm chức. -Thành phần: Gốc hyđrocacbon + nhóm chức. -Công thức tổng quát: CxHy-kAk (Điều kiện k  Đơn chức Đa chức Tạp chức 1 nhóm chức ( k=1) 2 nhóm chức cùng loại trở lên (k 2) 2 nhóm chức khác loại trở lên (k 2) y). 12 © T.H-2008 Gốc CxHy no (CnH2n+2-kAk) à HCHC no. Gốc CxHy không no (CnHy-kAk) à HCHC không no. Hợp chất hữu cơ Công thức tổng quát Điều kiện Hợp chất chứa C, H, O Hợp chất chứa C, H, O, N Hợp chất chứa C, H, O, X (X là halogen) CxHyOz CxHyOzNt CxHyOzXu y 2x +2 y 2x +2 +t y 2x +2 –u Rựơu , no Rượu đơn chức Rượu bậc I, đơn chức Rượu đơn chức, no, bậc I R(OH)x hay CnH2n+2-x(OH)x CxHy –OH CxHy –CH2OH CnH2n+1(OH) hay CnH2n+2O CnH2n+1 –CH2OH x,n 1 x 1, y 2x+1 x 0, y 2x+1 n 1 n 0 Andehit Andehit no Andehit đơn chức Andehit đon chức, no R(CHO)x CnH2n+2-x(CHO)x R –CHO hay CxHyCHO CnH2n+1CHO hay CmH2mO x 1 x 1, n 0 x 0, y 2x+1 n 0, m 1 Axit đơn chức Đi axit no Axit đơn chức, no R –COOH hay CxHyCOOH CnH2n(COOH)2 CnH2n+1COOH hay CmH2mO2 x 0, y 2x+1 n 0 n 0, m 1 Este đơn chức Este đơn chức, no R –COO –R’ CnH2nO2 R’ H n 2 Amin đơn chức Amin đơn chứ, no Amin bậc I, no, đơn chức CnHyN CnH2n+3N CnH2n+1 –NH2 y 2x+3 n 1 n 1 Điều kiện chung: x, y, z, t, u, n, m đều N (R –) là gốc hidrocacbon no hay không no 6.2 Bảng công thức tổng quát một số HCHC quan trọng. CTTQ Có thể thuộc dãy các đồng đẳng Điều kiện CnH2nO + Andehit no, đơn chức ( ankanal) + Xeton no, đơn chức. +Rượu đơn chức, không no (có một nối đôi ở phần gốc hidrocacbon) n 1 n 3 n 3 n 3 CnH2nO2 +Axit hữu cơ no, đơn chức. +Este no, đơn chức. n 1 n 2 CnH2n+2O +Rượu no, đơn chức (ankanol) +Ete no, đơn chức n 1 n 2 6.3 Bảng các dãy đồng đẳng thường gặp ứng với CTTQ ( công thức tổng quát ). 6.4 Hóa tính của một số chất hữu cơ cần chú ý: 6.4.1 Rượu: 13 © T.H-2008 *Rượu là hợp chất có nhóm –OH liên kết với gốc hyđrocacbon. Bậc của rượu bằng bậc của C mang nhóm –OH *Nếu thay thế H ở đoạn mạch nhánh của hiđrocacbon thơm bằng nhóm ( -OH) ta được rượu thơm. Cần phân biệt rượu thơm với chất thuộc loại phenol: Ví dụ: ( Rượu benzylic) ( p-Crezol) Rượu thơm có phản ứng thế trên gốc (C6H5-): *Tác dụng với natri : +Ancol tác dụng với kim loaị kiềm tạo ra ancolat và giải phóng khí hiđro. Cx H y (OH )z zNa Cx H y (ONa)z z 2 H 2 1 CH3 –CH2OH +Na à C2H5ONa + 2 H 2 +Ancol hầu như không phản ứng được với NaOH, mà ngược lại, natri ancolat ( RO –Na) bị thủy phân hoàn toàn: RO –Na +H –OH à RO –H +NaOH Natri etylat * Tác dụng với Cu(OH)2: Chỉ phản ứng với rượu đa chức có ít nhất 2 nhóm –OH kế nhau cho dung dịch có màu xanh lam. CH2 OH | ] HO CH 2 | 2CH 2 CH CH 2 Cu(OH )2 CH O Cu O CH 2H 2O | | | | ^ | OH OH OH CH2 OH HO CH 2 Đồng (II) glixerat, màu xanh lam Phản ứng này dùng để nhận biết glixerol và các poliancol mà các nhóm –OH đính với những nguyên tử C cạnh nhau, chẳng hạn như etylen glicol. *Tách nước tạo ete: 14 © T.H-2008 *Tách nước tạo liên kết . Khi đun nóng với H2SO4 đặc ở 1700C, cứ mỗi phân tử ancol tách 1 phân tử nước tạo thành 1 phân tử Anken. Hoặc ankadien nếu chất phản ứng co 1 liên kết : CH3OH không có phản ứng tách nước tạo anken Hướng của phản ứng tách nước tuân theo quy tắc zai-xép: Quy tắc zai-xép (Zaitsev): Nhóm –OH ưu tiên tách ra cùng với H ở nguyên tử C bậc cao hơn bên cạnh để tạo thành liên kết đôi C=C. Ví dụ: *Este hóa: Axit + Rượu Este +H2O *Oxi hóa: +Rượu bậc (I) bị oxi hóa cho andehit. RCH2OH +CuO RCHO +Cu +H2O +Rượu bậc (II) bị oxi hóa cho xeton. R CH R ' | OH +CuO R C R ' || O Cu H 2O *Cách chuyển rượu bậc (I) sang bậc (II): R –CH2 –CH2 –OH R –CH =CH2 +H2O R –CH =CH2 +H2O R CH CH3 | OH 6.4.2 Phenol. 15 © T.H-2008 -Phenol là những hợp chất hữu cơ mà phân tữ có chứa nhóm hiđroxyl (-OH) liên kết tực tiếp với nguyên tử cacbon của vòng benzen. *Tính axit. Phenol có lực axit mạnh hơn ancol ( không những tác dụng được với kim loại kiềm mà còn phản ứng được với NaOH), tuy nhiên nó vẫn chỉ là một axit rất yếu (bị axit cacbonic đẩy khỏi phenolat). Dung dịch phenol không làm đổi màu quỳ tím. +Tác dụng với Na +Tác dụng với NaOH. Phenolat natri * Phản ứng thế vòng thơm. Phản ứng thế vòng thơm ở phenol dễ hơn ở benzen ( điều kiện êm dịu hơn, thế được đồng thời cả 3 nguyên tử H ở các vị trí ortho và para) +Tác dụng với dung dịch Brom. +Tác dụng với HNO3 đặc: *Tác dụng với CH2O: Chú ý: Tính linh động Của H trong –OH tăng dần như sau: ROH < H2O < < H2CO3 < R C OH || O 16 © T.H-2008 Nên: + Na2CO3 à Không phản ứng Ngược lại: +H2O +CO2 à +NaHCO3 6.4.3 Andehit: -Andehit là những hợp chất hữu cơ mà trong phân tử có nhóm (CH=O) liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon hoặc Hiđro. Nhóm –CH=O được gọi là nhóm chức của andehit, nó được gọi là nhóm cacbanđehit. Vídụ: HCH=O ( fomandehit); CH3CH=O( axetandehit)… *Phản ứng cộng H2( phản ứng khử): Khi có xúc tác Ni đun nóng, andehit cộng với hiđro tạo ra ancol bậc I: RCHO +H2 RCH2OH CH3CH=O + H2 CH3CH2 –OH *Phản ứng cộng nước, cộng hiđro xianua: -Liên kết đôi C=C ở fomandehit có phản ứng cộng nước nhung sản phẩm có hai nhóm –OH cùng đính vào 1 C nên không bền, không tách ra khỏi dung dịch được: OH | HCH O HOH H 2C | OH -Hiđro xianua (H –C N)cộng vào nhóm cacbonyl xảy ra hai giai đoạn, anion N đoạn đầu, ion H+ phản ứng ở giai đoạn sau: C – phản ứng ở giai CH3CH O N C CH3CH O | C N CH3CH O H CH3CH OH | | C N C N *Phản ứng brom và kali pemanganat: Andehit rất dễ bị oxi hóa, nó làm mất màu nước Brom, dung dịch kali pemanganat và bị oxi hóa thành axit cacboxylic. RCH=O +Br2+H2O à RCOOH + 2HBr * Tham gia phản ứng tráng gương (Phản ứng tráng bạc). RCHO +2 AgNO3+3NH3+H2O àRCOONH4+2NH4NO3+2Ag. Ví dụ:OHC –CHO + 4 AgNO3+6NH3+2H2O à NH4OOC–COONH4 +4NH4NO3+4Ag Chú ý: HCHO khi tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 sẽ tạo tỉ lệ mol là 1:4 trong khi các andehit đơn chức khác chỉ tạo bạc theo tỉ lệ mol 1:2 17 © T.H-2008 HCHO + 4 AgNO3+6NH3+2H2O à (NH4)2CO3+4NH4NO3+4Ag *Phản ứng với Cu(OH)2 trong môi trường kiềm: RCHO+2Cu(OH)2+NaOH à RCOONa+Cu2O +3H2O Ví dụ: CH3CHO + 2 Cu(OH)2+NaOH à CH3COONa+Cu2O +3H2O *Phản ứng trùng ngưng với phenol: 6.4.4 Xeton. -Xeton là hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm >C=O liên kết trực tiếp với hai nguyên tử cacbon Ví dụ: H3C –CO –CH3 *Xeton cũng tham gia phản ứng cộng hiđro khi có mặt Ni xúc tác, đun nóng tạo thành ancol bậc (II): CH3 C CH3 || O H 2 CH3 CH CH3 | OH *Phản ứng cộng nước, cộng hiđro xianua: C N | CH3 C CH3 || H CN CH3 C CH3 | O OH (xianohidrin) *Phản ứng ở gốc hiđrocacbon Nguyên tử hiđro ở bên cạnh nhóm cacbonyl dễ tham gia phản ứng. Ví dụ: 6.4.5 Axit (axit cacboxylic) -Axit cacboxylic là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm cacboxyl ( -COOH) liên kết trực tiếp với nguyện tử cacbon hoặc nguyên tử hiđro. * Tính axit: Axit cacboxylic điện li không hoàn toàn trong nước theo cân bằng: [H O ][RCOO ] a R –COOH +H2O O H3O+ + R –COO- ; K  3 [RCOOH ] (Ka là mức đo lực axit, Ka càng lớn thì axit càng mạnh và ngược lại) 18 © T.H-2008 Axit cacboxylic là một axit yếu. Tuy vậy, chúng có đủ tính chất của 1 axit: làm quỳ tím hóa đỏ, tác dụng được với kim loại giải phóng hiđro, với oxit kim loại, với bazơ, với muối và rượu. HCOOH +Na à HCOONa +1/2 H2 2CH3COOH +MgO à (CH3COO)2Mg +H2O 2CH2=CH –COOH +Na2CO3 à2CH2CH –COONa +CO2+H2O HOOC –COOH +Ca(OH)2 à OOC COO \ / Ca 2H 2O -Trong các axit no đơn chức, axit fomic (HCOOH) mạnh hơn cả. Các nhóm ankyl đẩy electron về phía nhóm cacboxyl nên làm giảm lực axit. Các nguyên tử có độ âm điện lớn ở gốc R hút electron của nhóm cacboxyl . *Phản ứng với ancol ( phản ứng este hóa ) *Phản ứng tách nước 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: *Phản ứng thế ở gốc no. Khi dùng photpho xúc tác, Cl chỉ thế cho H ở cacbon bên cạnh nhóm cacboxyl CH3CH2 CH2COOH +Cl2 P CH3CH 2CHCOOH HCl | Cl *Phản ứng thế ở gốc thơm. Nhóm cacboxyl ở vòng benzen định hướng cho phản ứng thế tiếp theo vào vị trí meta làm cho phản ứng khó khăn hơn so với thế vào benzen. *Phản ứng cộng vào gốc không no. Axit không no tham gia phản ứng cộng H2, Br2, Cl2… nhứ hiđrocacbon không no. *Một số phản ứng đặc biệt. +HCOOH còn cho phản ứng tráng gương: HCOOH + 2AgNO3+4NH3+H2O à (NH4)2CO3+2NH4NO3+2Ag +Axit chưa no còn cho phản ứng cộng, trùng hợp. 19 © T.H-2008 CH2=CH –COOH +H2O à HO –CH2 –CH2 –COOH nCH2=CH –COOH  xt, t0, P CH 2 CH n | COOH 6.5 Các phương pháp chính điều chế một số chất hữu cơ quan trọng: 6.5.1 Điều chế rượu: * Lên men tinh bột: (C6H10O5)n +nH2O nC6H12O6 enzim C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 enzim *Hiđrat hóa anken xúc tác axit CnH2n +H2O CnH2n+1OH H+ CH2=CH2 + H2O CH3CH2OH H SO , 3000C 2 4 * Từ andehit và xeton. R –CHO +H2 R –CH2OH ( rượu bậc I ) Ni R –CO –R’ R –CHOH –R’ ( Rượu bậc II) Ni,to *Thủy phân dẫn xuất halogen trong môi trường kiềm: R –Cl +NaOH R –OH +NaCl to C2H5Cl + NaOH C2H5 –OH +NaCl to CH 2 CH CH 2 3NaOH CH 2 CH CH 2 3NaCl | | | | | | Cl Cl Cl OH OH OH *Thủy phân este ( xà phòng hóa): R –COO –R’ + NaOH R –COONa + R’OH to *Metanol có thể sản xuất từ +CH4 +H2O CO + 3H2 to,xt CO +2H2 CH3OH to,xt,p 2 cách sau: + 2CH4 +O2 2CH3 –OH to,xt,p 20 © T.H-2008 6.5.2 Phenol: *Từ C6H6: C6H6 C6H5CH(CH3)2 C6H5OH + CH3COCH3 CH =CHCH , H+ 1)O (kk); 2)H SO 2 3 2 2 4 C6H6 +Cl2 C6H5Cl +HCl Fe C6H5Cl + NaOH C6H5OH +NaCl to, p *Từ natri phenolat: C6H5ONa +HCl à C6H5OH + NaCl C6H5ONa + CO2