HOAHOC.edu.vn
Nâng tầm tri thức
Written by Zero000
ĐẠI CƯƠNG HÓA HỌC HỮU CƠ
0. Đặc điểm và phân loại:
1. Đặc điểm:
- Hợp chất hữu cơ là hợp chất của cacbon, trừ CO, CO2, muối cacbua, muối
cacbonat,…
- Hợp chất hữu cơ nhất thiết phải có cacbon, thường có H, hay gặp O, N, sau đó đến
halogen, S, P…
- Liên kết hóa học chủ yếu trong hợp chất hữu cơ là liên kết cộng hóa trị.
- Các hợp chất hữu cơ thường dễ bay hơi, kém bền đối với nhiệt và dễ cháy.
- Phần lớn các hợp chất hữu cơ không tan hoặc rất ít tan trong nước nhưng tan nhiều
trong dung môi hữu cơ.
- Các phản ứng hóa học của hợp chất hữu cơ thường diễn ra chậm và theo nhiều
hướng khác nhau tạo thành hỗn hợp các sản phẩm.
2. Phân loại:
Hợp chất hữu cơ
Hợp chất không vòng
Hợp chất no
Hợp chất không no
Vòng no
Vòng không no
Vòng thơm
Hợp chất vòng
Hợp chất đồng vòng
Hợp chất dị vòng
Dị vòng no
Dị vòng không no
Dị vòng thơm
I.
Phân tích thành phần các chất hữu cơ và thiết lập công thức phân tử:
1. Phân tích thành phần các chất hữu cơ:
- Phân tích cacbon và hydro: Từ lượng CO2 và H2O sinh ra ta tính được hàm lượng
cacbon và hydro trong chất hữu cơ theo công thức:
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
Nâng tầm tri thức
HOAHOC.edu.vn
mC
12mCO 2
%C
Written by Zero000
;m H
44
12m CO2 .100
44a
2m H 2 O
18
;%H
2m H 2 O .100
18a
Với a là số gam hợp chất hữu cơ ban đầu:
- Phân tích nitơ: Theo công thức:
+ Nếu chuyển về dạng N2: (phương pháp Dumas)
mN2
%N
p f
28
.V .
.
22400
760
1
1
t
273
m N 2 .100
a
+ Nếu chuyển về dạng NH3 (phương pháp Kjeldahl)
Chuyển về dạng muối sunfat sau đó đun nóng bằng kiềm. Định phân lượng NH3 sinh ra
bằng axit sau đó bằng các dung dịch kiềm đã biết trước nồng độ ta sẽ biết được lượng nitơ.
- Phân tích halogen: Sau khi phá mẫu chất hữu cơ thì các halogen sẽ đưa về dạng
halogenua. Chuyển hết các halogenua này về bạc halogenua để định lượng.
- Định lượng oxy: Tính một cách gián tiếp bằng cách lấy 100% hay số gam chất hữu
cơ ban đầu trừ cho tổng số các nguyên tử khác trong hợp chất.
2. Lập công thức phân tử chất hữu cơ:
a) Xác định phân tử khối:
- Sử dụng tỉ khối hơi: M A = M B.d A/B
-
Sử dụng định luật Raoult: M K
m.1000
p.t
K: hằng số nghiệm lạnh hoặc nghiệm sôi.
∆t: Độ tăng nhiệt độ sôi hay độ giảm nhiệt độ đông đặc.
m: Số gam chất hữu cơ trong dung môi
p: Số gam dung môi
M: Khối lượng phân tử của chất hữu cơ.
b) Thiết lập công thức phân tử:
Gọi chất hữu cơ cần xác định có công thức phân tử là Cx HyOzNt
- Thiết lập công thức đơn giản nhất: Từ kết qủa phân tích các nguyên tố hợp chất
C xHyOzNt, ta lập tỉ lệ số nguyên tử rồi chuyển tỉ lệ đó thành tỉ số tối giản các số
nguyên p, q, r, s thì được công thức đơn giản nhất:
x : y : z :t
%C %H %O % N
... p : q : r : s
12
1
16
14
Từ công thức đơn giản nhất ta chuyển thành công thức phân tử theo cách sau:
(CpH qOrNs)n = M. Giải tìm n.
Ví dụ:
Một chất A có công thức đơn giản nhất là (C5H6 O)n. Biết khối lượng phân tử là
164đv.C. Xác định công thức phân tử của chất đó.
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
Nâng tầm tri thức
HOAHOC.edu.vn
Written by Zero000
Giải: MA = 164 (5.12 + 6 + 16)n = 164 n = 2
Vậy CTPT A là C10H12 O2
- Tính trực tiếp:
12 x
y
16 z 14t
M
mC mH mO mN mA
y
12x
16 z 14t
M
hay
%C % H %O % N 100%
LIÊN KẾT TRONG PHÂN TỬ HỢP CHẤT HỮU CƠ - HIỆN TƯỢNG ĐỒNG
ĐẲNG VÀ ĐỒNG PHÂN:
1. Liên kết trong phân tử hợp chất hữu cơ:
a) Nội dung của thuyết cấu tạo hoá học:
- Trong phân tử hợp chất hữu cơ, các nguyên tử liên kết với nhau theo đúng hóa trị
và theo một thứ tự nhất định. Thứ tự liên kết đó được gọi là cấu tạo hoá học. Sự
thay đổi thứ tự liên kết đó, tức là thay đổi cấu tạo hoá học, sẽ tạo ra hợp chất khác.
Ví dụ: Công thức phân tử C 2H6O có 2 thứ tự liên kết (2 công thức cấu tạo) ứng với hai
hợp chất sau:
H3C – O – CH3: ete metylic là chất khí, không tác dụng với Na
H3C – CH2 – O – H: ancol etylic, chất lỏng, tác dụng với Na giải phóng hydro.
- Trong phân tử hợp chất hữu cơ, cacbon có hoá trị 4. Những nguyên tử cacbon
không những có thể liên kết với nguyên tử của các nguyên tố khác mà còn liên kết
với nhau thành những mạch cacbon khác nhau:
II.
H2
C
H3C
H2
C
CH3
H
C
H 3C
CH3
CH3
(mạch không nhánh)
(mạch nhánh)
H2C
CH2
H2C
CH2
(mạch vòng)
Tính chất của các chất phụ thuộc vào thành phần phân tử (bản chất, số lượng các
nguyên tử) và cấu tạo hóa học (thứ tự liên kết các nguyên tử). Thí dụ:
Ví dụ: Phụ thuộc thành phần phân tử: CH4 là chất khí dễ cháy; CCl 4 là chất lỏng không
-
cháy
Phụ thuộc cấu tạo hóa học: Xem CH3CH 2OH và CH3 OCH3 ở ví dụ trên.
b) Liên kết cộng hóa trị trong phân tử hợp chất hữu cơ
- Liên kết xichma (): Được hình thành bằng sự xen phủ “đầu với đầu” của hai
obitan nguyên tử tạo nên obitan phân tử có trục đối xứng trùng với trục nối hai hạt
nhân nguyên tử:
s
s
p
p
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
s
p
Nâng tầm tri thức
-
Written by Zero000
Liên kết pi ():Được hình thành bằng sự xen phủ “bên với bên” của hai obitan p
cạnh nhau mà có trục song song với nhau:
Sự lai hóa obitan: Để giải thích hóa trị bốn của cacbon, người ta cho rằng ở trạng
thái “kích thích”, một electron 2s chuyển chỗ sang một obitan trống 2pz:
2
1s 2s22px12p y1 1s22s12px12py12p z1
Khi ấy xảy ra sự tổ hợp giữa obitan 2s với một số obitan 2p gọi là sự lai hóa obitan.
Trong hợp chất hữu cơ có 3 kiểu lai hóa:
Lai hóa sp3 : Một obitan s và 3 obitan p tổ hợp với nhau để tạo thành 4 obitan lai
hóa sp 3 có trục tạo nên những góc 109 o28’.
Lai hóa sp2 : Một obitan s và 2 obitan p tổ hợp với nhau tạo thành 3 obitan lai hóa
sp2 có trục nằm trên mặt phẳng và hình thành những góc 120o.
Lai hóa sp: Một obitan s tổ hợp với một obitan p tạo nên 2 obitan lai hóa sp có
trục nằm trên một đường thẳng.
2 Hiện tượng đồng đẳng và đồng phân:
- Đồng đẳng: Những chất có thành phần phân tử hơn kém nhau một hay nhiều nhóm
CH 2 nhưng có tính chất hóa học tương tự nhau là những chất đồng đẳng, chúng
hợp thành dãy đồng đẳng.
Ví dụ: Dãy CH4 ; C2H6; C3 H8…; C nH2n+2 có tính chất hóa học tương tự metan và chất
sau hơn chất trước một nhóm CH2. Các chất này như vậy thuộc cùng một dãy đồng
đẳng được gọi là dãy đồng đẳng của metan.
- Đồng phân: Những hợp chất có cùng công thức phân tử, nhưng tính chất (hóa, lý,
sinh học) khác nhau (do cấu tạo hóa học của chúng khác nhau).
Ví dụ: Xét hai chất là ancol etylic và dimetyl ete ở trên.
Phân biệt các loại đồng phân:
+ Đồng phân phẳng: Loại đồng phân này khác nhau về cấu tạo hóa học, chưa kể tới
yếu tố không gian. Các đồng phân cấu tạo:
. Đồng phân về mạch cacbon: Loại đồng phân này cùng một chức hóa học nhưng khác
nhau về mạch cacbon:
Ví dụ: Xét butan C 4H10:
-
H3C
H2
C
H2
C
CH3
H3C
H
C
CH3
CH3
. Đồng phân về chức hoá học: Loại đồng phân này khác nhau do chúng chứa nhóm
chức hóa học khác nhau, đặc trưng cho tính chất hóa học khác nhau:
Ví dụ: Xét ancol etylic và dimetyl ete
. Đồng phân về vị trí nhóm chức: Loại đồng phân này có mạch cacbon giống nhau, có
cùng nhóm chức nhưng chỉ khác nhau về vị trí nhóm chức trong mạch cacbon:
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
Nâng tầm tri thức
Written by Zero000
Ví dụ: Xét 2 đồng phân mạch thẳng của butan-1-ol
H2
C
H3C
H
C
CH3
H2
C
H3C
H2
C
H2
C
OH
OH
+ Đồng phân không gian là loại đồng phân xuất hiện do sự khác nhau về vị trí của các
nguyên tử và các nhóm nguyên tử trong không gian. Có hai loại đồng phân không
gian là đồng phân quang học và đồng phân hình học nhưng ở đây ta chỉ xét đồng phân
hình học.
Đồng phân hình học: Các đồng phân khác nhau về vị trí của các nhóm thế đối với mặt
phẳng liên kết đôi
Ví dụ: Xét 1,2 – dicloetylen
H
H
C
Cl
H
Cl
C
C
Cl
cis - 1,2 - dicloetylen
Cl
C
H
trans - 1,2 - dicloetylen
Điều kiện để có đồng phân hình học: Ngoài sự có mặt của liên kết đôi thì mỗi nguyên tử
cacbon của liên kết đôi, mỗi cacbon phải đính với ít nhât hai nguyên tử hoặc hai nhóm thế có
bản chất khác nhau. Khi hai nhóm thế ở cùng phía ta có dạng đồng phân cis, khác phía ta có
dạng đồng phân trans.
DANH PHÁP HỢP CHẤT HỮU CƠ
Để gọi tên những hợp chất hữu cơ, người ta có nhiều danh pháp khac nhau được quy
thành hai loại chính: danh pháp thong thường và danh pháp có hệ thống (giữa hai loại đó có
danh pháp nửa hệ thống). Dùng loại thứ hai có thể gọi tên được tất cả các hợp chất hữu cơ mà
tiêu biểu hịên nay là danh pháp IUPAC do Hiệp hội quốc tế hóa học cơ bản và ứng dụng (viết tắt
bằng tiếng Anh là IUPAC) chủ trì. Sau đây ta sẽ nghiên cứu cách gọi tên các nhóm chức theo
danh pháp IUPAC.
I.
DANH PHÁP HYDROCACBON
1. Danh pháp ankan, anken, ankin
1. Đối với các ankan mạch không nhánh, bốn chất đầu có tên gọi lần lượt là metan, etan,
propan và butan. Tên của các ankan cao hơn gồm hai phần: phần nền để chỉ số lượng
Cacbon trong mạch và một hậu tố (suffix) đặc trưng cho hydrocacbon no là an, anken là
en, ankin là in. Thí dụ:
C 5H12 = pent + an;
C 6H14 = hex + an = hexan
C 12H26 = dodec + an = dodecan
Anken và ankin cũng tương tự
Tên của gốc hydrocacbon no hóa trị một mạch không nhánh dựa theo tên của
hydrocacbon tương ứng, chỉ đổi -an thành –yl. Đối với gốc không no thì –en thành –enyl; -in
thành –inyl.
Ví dụ: CH3 – CH 2 - :etyl; CH2 = CH - ; etenyl (hay vinyl); CH C- : etinyl
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
Nâng tầm tri thức
Written by Zero000
Nhưng đối với mạch có chứa liên kết bội thì cách gọi phức tạp hơn tức là phải chỉ rõ vị trí
của nối đôi, nối ba trong mạch. Ví dụ:
3
CH 2 = 2 CH – 1CH 2 - : 2 – Propenyl (thường gọi là anlyl)
2. Để gọi tên các ankan có mạch nhánh, thí dụ:
CH3
1
H3C
2
C
3 H2
C
4H
C
H2
C
CH3
5
CH3
HC
6
CH3
CH3
cần thực hiện các bước chính sau đây:
- Xác định mạch chính, đó là mạch cacbon dài nhất (nếu có chứa liên kết bội thì sẽ
đánh dấu số nguyên tử C ở phía gần liên kết bội hơn) và khi cần chọn lựa mạch có
nhiều nhánh hơn. Trong thí dụ trên mạch chính là hexan. Tên của mạch chính sẽ được
đặt ở phần cuối của tên hydrocacbon..
- Tìm các mạch nhánh và gọi tên chúng. Nếu có nhiều mạch nhánh giống nhau có thể
dùng các tiền tố chỉ độ bội như di, tri, tetra… Trong thí dụ trên chỉ có một nhánh etyl
và 3 nhánh metyl (nên có thể gọi tên trimetyl).
- Đánh số các nguyên tử cacbon trên mạch chính, xuất phát từ đầu nào gần nhánh và
sao cho tổng số chỉ trên các nhánh là nhỏ nhất. Trong thí dụ trên cần đánh số như đã
ghi trên công thức.
- Gọi tên hydrocacbon bằng cách trước hết nêu tên các nhánh theo thứ tự chữ cái của
tên nhánh (không theo chữ cái của các tiền tố như di-; tri-; sec-; tert-, v.v…)
- Đứng trước tên gốc hydrocacbon là con số chỉ vị trí của nhánh hay gốc đó và ngăn
cách bằng gạch nối. Nếu có nhiều số liên tiếp thì các số đó được ngăn cách nhau bằng
dấu phẩy.
Như vậy tên của hydrocacbon trên là 4-etyl-2,2,5-trimetylhexan
Nếu trong mạch có nối đôi (hay nối ba) thì mạch chính là mạch có chứa liên kết bội và
cách đánh số sẽ từ phía ở gần liên kết bội hơn. Nếu có đồng phân hình học thì ghi cis-; transtrước tên gọi. Đặc biệt nếu mạch chứa cả nối đôi lẫn nối ba thì đánh số gần nối đôi hơn:
Ví dụ: 5CH 4C – 3 CH2 – 2CH = 1CH 2: Pent – 1 –en – 4 – in
Tên các gốc hay gặp:
Isopropyl: (CH3)2 CH - ;
sec – butyl: CH3 – CH 2 – CH(CH3) Tert – butyl: (CH3) 3C - ;
Etinyl: CH C –
Vinyl: CH2 = CH -;
Anlyl: CH2 = CH – CH 2 –
2. Danh pháp xicloankan và aren
- Tên của hydrocacbon đơn vòng no và không no được hình thành từ tên của hydrocacbon
mạch hở tương ứng bằng cách them tiếp đầu ngữ xiclo-. Khi trong vòng có nối đôi hoặc
nối ba hoặc cả hai thì tên gọi được tận cùng bằng đuôi –en; -adien; -in.,… cùng với số chỉ
vị trí bắt đầu từ nguyên tử cacbon mang nối đôi. Ví dụ:
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
Nâng tầm tri thức
Written by Zero000
6
1
5
1
6
2
4
2
5
3
3
Xiclopropan
Xiclohexan
4
Xiclohexen
Xiclohexa - 1,3 - dien
Tên của gốc hydrocacbon đơn vòng no và không no cũng được thiết lập với nguyên tắc
tương tự với các gốc mạch hở.
- Tên chung của các hydrocacbon thơm monoxiclic (đơn vòng) và polixiclic (đa vòng) là
“aren”
Tên thường của nhiều hydrocacbon thơm đơn vòng và đa vòng được IUPAC giữ lại dùng.
Thí dụ:
-
CH3
H3 C
CH
CH3
CH3
HC CH2
CH3
CH3
H3 C
Benzen
-
Naphtalen
Toluen
Cumen
o-Xilen
Stiren
CH3
Mestilen
Các hydrocacbon thơm monoxiclic khác được gọi tên như là những dẫn xuất thế của
benzen; khi ấy nếu chỉ có hai nhóm thế ở các vị trí 1,2; 1,3; 1,4 có thể thay lần lượt bằng
o- (ortho), m- (meta) và p- (para). Thí dụ:
CH2CH3
HC CH2
CH2CH2CH3
HC CH2
CH2CH2CH3
CH3
CH3
1-Etyl-4-propylbenzen
hay p-etylpropylbenzen
1,4-Divinylbenzen
hay p - divinylbenzen
1,2-dimetyl-3-propylbenzen
DANH PHÁP CÁC DẪN XUẤT CỦA HYDROCACBON
Muốn gọi tên các dẫn xuất của hydrocacbon ta cần:
- Xác định rõ nhóm chức trong phân tử thuộc loại chỉ được gọi tên dưới dạng tiếp đầu ngữ
(nhóm loại A, xem bảng 1) hay thuộc loại có thể được gọi tên dưới dạng tiếp đầu ngữ
hoặc tiếp vĩ ngữ (nhóm loại B, xem bảng 2) tùy trường hợp.
Nếu là hợp chất tạp chức thì cần xác định thêm xem nhóm chức nào là “nhóm chức
chính” để gọi tên dưới dạng tiếp vĩ ngữ: các nhóm chức khác trong phân tử chỉ được gọi tên
dưới dạng tiếp đầu ngữ hoặc theo trình tự bảng chữ cái.
- Xác định mạch chính: Đó là mạch dài nhất mà chứa nhóm chức. Nếu là hợp chất tạp chức
thì đó là mạch chứa nhóm chức chính.
- Đánh số mạch chính từ đầu nào gần nhóm chức chính.
- Đối với hợp chất đơn chức và đa chức chứa nhóm loại A thì gọi tên nhóm chức (dạng tiếp
đầu ngữ) cùng với số chỉ vị trí rồi đến tên mạch chính. Nếu hợp chất chứa nhóm loại B
thì gọi tên mạch chính trước rồi đến tên nhóm chức (dạng tiếp vĩ ngữ) cùng với số chỉ vị
trí.
II.
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
Nâng tầm tri thức
-
Written by Zero000
Đối với hợp chất tạp chức, cần nêu tên trước tiên các nhóm không phải là nhóm chính
theo trình tự bảng chữ cái cùng với số chỉ vị trí rồi đến tên mạch chính và sau hết là tên
của nhóm chức chính (dạng tiếp vĩ ngữ) cùng với số chỉ vị trí nếu cần.
Bảng 1: Một số nhóm loại A thường gặp
Loại hợp chất
Nhóm
Tiếp đầu ngữ
Dẫn xuất flo
Dẫn xuất clo
Dẫn xuất brom
Hợp chất nitro
Ete
-F
-Cl
-Br
-NO2
-OR
Flo- (hay floro-)
Clo- (hay cloro-)
Brom (hay bromo-)
NitroR-oxi- (metoxi-; etoxi-;…)
Bảng 2: Một số nhóm loại B hay gặp:
Loại hợp chất
Nhóm
Tiếp đầu ngữ
Tiếp vĩ ngữ
Axit cacboxylic
-COOH
CacboxiAxit…cacboxylic
-COOH
Axit…oic
Este
-COOR
R-oxicacbonylR…cacboxylat
-COOR
R…oat
Nitrin
Xiano…cacbonitrin
-CN
…nitrin
-CN
Andehit
Fomyl…cacbandehit
-CH=O
Oxo…al
-CH=O
Xeton
Oxo…on
-COAncol
Hydroxi…ol
-OH
Amin
Amino…amin
-NH2
Ghi chú: những nguyên tử C (in đậm) được tính trong tên của mạch chính, không tính
trong tên của tiếp đầu ngữ hay tiếp vĩ ngữ.
Trong tên của hợp chất tạp chức thì thứ tự ưu tiên (theo IUPAC) giảm theo thứ tự sau:
-COOH > -SO3H > -COOR > -CHO > -CO- > -OH > -NH2 > -OR > -R
Ví dụ:
CH 3 – CH 2 – CHCl – CH 3: 2 – clobutan
CH 3 – CHOH – CH3 : propan – 2 – ol.
Cl – CH2 – CH 2 – CH 2 – OH: 3 – clopropan – 1- ol
CH 3 – CH(OH) – CH 2 – CH2 – CH 2 – CH = O: 5 – hydroxihexanal
HO3 CH2 – 2CH(NH2) – 1COOH: Axit – 2 – amino - 3 – hydroxipropanoic
PHẢN ỨNG CỦA HYDROCACBON
I.
PHẢN ỨNG THẾ:
1. Ankan:
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
Nâng tầm tri thức
Written by Zero000
a) Ankan mạch hở: Phản ứng halogen hóa xảy ra khi sử dụng ánh sáng hay đốt nóng
hỗn hợp ankan và halogen. Sau đây sẽ xét metan và đồng đẳng.
Metan:
CH4 + Cl 2
CH3 Cl + HCl
CH3Cl + Cl 2
CH2 Cl2 + HCl
CH2Cl2 + Cl2
CHCl3 + HCl
CHCl3 + Cl 2
CCl4 + HCl
Các đồng đẳng: xét propan:
CH3 – CH2 – CH 3 + Cl 2 CH 3 – CHCl – CH 3 (57%) + CH3 – CH 2 – CH2Cl(43%) +
HCl
CH3 – CH2 – CH 3 + Br2 CH 3 – CHCl – CH3 (97%) + CH3 – CH2 – CH 2Cl(3%) +
HCl
Ta nhận thấy rằng phản ứng clo hóa không chọn lọc bằng phản ứng brom hóa. Phản ứng
brom hóa chủ yếu cho sản phẩm chính vào nguyên tử hydro bậc cao hơn. (Quy luật thế: bậc 3>
bậc 2>bậc 1)
Flo phản ứng mãnh liệt nên phân huỷ ankan thành C và HF, Iot qúa yếu nên không phản
ứng với ankan.
b) Xicloankan: Chỉ xảy ra ở vòng 5 cạnh trở lên và phản ứng tương tự như ankan
2. Anken:
Các phản ứng thế của anken xảy ra ở điều kiện nhiệt độ cao (500o C) và thường ở vị trí
dối với cacbon mang nối đôi (trừ etylen):
C
CH 3 – CH = CH 2 + Cl 2 500
ClCH2 – CH = CH2 + HCl
500 C
CH 2 = CH2 + Cl2 CH2 = CH – Cl + HCl
Ankin cho phản ứng thế với ion kim loại do nguyên tử hydro đính với cacbon mang liên
kết ba (liên kết ba ở đầu mạch) linh động hơn rất nhiều so với nguyên tử cacbon mang liên kết
đơn và đôi. Thường là nguyên tử hydro này bị thay thế bởi nguyên tử bạc. Phản ứng chung xảy
ra như sau:
R – C C – H + [Ag(NH3)2 ]OH R – C C – Ag + H2 O + 2NH3
Hoặc phản ứng này cũng có thể được viết như sau:
R – C C – H + AgNO3 + NH3 R – C C – Ag + NH4NO 3
R – C C – Ag là kết tủa màu vàng nhạt
Trong dãy đồng đẳng ankin, chỉ có axetilen là có thể tham gia thế hai lần với ion kim loại
3. Aren:
Một số phản ứng thế quan trọng:
a) Phản ứng brom hóa:
Benzen:
o
o
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
Nâng tầm tri thức
Written by Zero000
H
Br
Fe, to
+ Br2
+ HBr
Toluen:
CH3
CH3
CH3
Br
Fe, t
+ Br2
o
+
Br
Nếu ta không sử dụng sắt làm xúc tác nữa mà sử dụng ánh sáng thì những aren có mạch
nhánh như toluen sẽ bị thế vào mạch nhánh:
CH3
H2C
+ Br2
Br
as
+ HBr
b) Phản ứng nitro hóa:
Benzen:
H
NO 2
+ HNO 3
H2SO4
+ H 2O
Nitrobenzen tác dụng với hỗn hợp axit HNO3 bốc khói và H2SO4 đậm đặc đồng thời đun
nóng thì tạo thành dinitrobenzen:
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
+ HBr
Nâng tầm tri thức
Written by Zero000
NO2
NO2
H 2SO4, to
+ HNO3
+ H2 O
NO 2
Toluen: tạo thành hỗn hợp hai sản phẩm thế ở vị trí ortho và para (phản ứng xảy ra dễ
dàng hơn benzen):
CH 3
CH3
CH3
NO 2
H 2SO4
+ HNO3
+
+ H 2O
NO 2
-
II.
1.
a)
b)
c) Quy tắc thế ở vòng benzen:
Khi ở vòng benzen đã có sẵn nhóm ankyl (hay các nhóm –OH; -NH2 ; - OCH3…), phản
ứng thế vào vòng sẽ dễ dàng hơn và ưu tiên xảy ra ở vị trí ortho và para. Ngược lại, nếu ở
vòng benzen có sẵn các nhóm như –NO2; -COOH; -SO3H…) phản ứng thế vào vòng sẽ
khó hơn và ưu tiên xảy ra ở vị trí meta.
Các dẫn xuất của benzen như naphtalen dễ dàng tham gia vào phản ứng thế ở vòng thơm
hơn là benzen và sản phẩm thế là sản phẩm có nhóm thế ở vị trí 1 ()
PHẢN ỨNG CỘNG:
Ankan:
Ankan không tham gia phản ứng cộng:
Xicloankan: Chỉ có xiclopropan và xiclobutan tham gia phản ứng cộng mở vòng:
+H2 ; Ni/80o C
+Br2
BrH2C
+HBr
+H2 ; Ni/80o C
H3C
H3C
H3C
H2
C
H2
C
H2
C
CH3
CH2Br
H2
C
H2
C
H2
C
CH3
(xiclobutan chỉ cộng mở vòng với hydro)
2. Anken:
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
Br
Nâng tầm tri thức
Written by Zero000
a) Anken:
Liên kết ở nối đôi của anken kém bền vững nên trong phản ứng dễ bị đứt ra để tạo
thành liên kết với các nguyên tử khác.
- Phản ứng cộng với các tác nhân đối xứng:
t
CH 2 = CH2 + H 2 Ni,
CH3 – CH 3
CH 2 = CH2 + Br2 CH 2Br – CH 2Br
Chính vì vậy các anken có thể làm mất màu dung dịch brom. Người ta thường dung phản
ứng này để nhận biết anken.
- Phản ứng cộng các tác nhân bất đối xứng – quy tắc Maccôpnhicôp
CH 2 = CH2 + HCl CH 3CH 2Cl
CH 2 = CH – CH 3 + HCl CH 3CH2 CH2Cl + CH3CHClCH3
(sản phẩm phụ)
(sản phẩm chính)
CH 2 = CH – CH 2 – CH3 + H2O CH 3CH 2CH2 CH2OH + CH 3CHOHCH2CH 3
(sản phẩm phụ)
(sản phẩm chính)
Phản ứng cộng axit hoặc nước vào anken không đối xứng thường tạo ra hỗn hợp đồng
phân, trong đó có một đồng phân là sản phẩm chính. Để xác định sản phẩm chính thì người ta
phải dựa vào quy tắc Maccôpnhicôp. Quy tắc này có nội dung như sau: “Trong phản ứng cộng
axit hoặc nước (ký hịêu chung là HA) vào liên kết C = C của anken không đối xứng, H (phần tử
mang điện tích dương) cộng vào C mang nhiều H hơn (cacbon bậc thấp hơn), còn A (phần tử
mang điện tích âm) cộng vào C mang ít H hơn (cacbon bậc cao hơn).
b) Ankadien
Cộng với tác nhân đối xứng thì tương tự như anken nhưng cộng với tác nhân bất đối xứng
thì sẽ cho ra hỗn hợp hai sản phẩm cộng đồng phân là cộng 1,2 và 1,4.
o
H 2C
C
H
C
H
CH2
H2C
+ Br2
Br
H
C
Br
C
H
CH2
+
H 2C
C
H
Br
C
H
CH2
Br
o
-80 C
80%
20%
40 oC
20%
80%
Ở nhiệt độ thấp thì ưu tiên tạo thành sản phẩm cộng 1,2; ở nhiệt độ cao thì ưu tiên tạo
thành sản phẩm cộng 1,4.
3. Ankin
Đối với tác nhân đối xứng thì tương tự như anken nhưng phản ứng xảy ra theo hai giai
đoạn: giai đoạn đầu cộng tạo ra anken, sau đó anken mới sinh ra cộng tiếp để tạo ra ankan.
Đối với tác nhân bất đối xứng thì ankin cũng tuân theo quy tắc Maccôpnhicôp nhưng sản
phẩm cộng nước của ankin khác hẳn anken. Anken cộng nước cho ra ancol nhưng ankin cộng
nước cho ra hợp chất cacbonyl.
C
HC CH + H2O HgSO
;HSO/ 80
[CH 2 = CH - OH] (không bền) CH3CHO
HgSO ; H SO / 80 C
HC C – CH3 + H2O
[CH2 = CH(OH) – CH3 ] (không bền)
CH 3COCH3
4.
Aren.
4
2
o
4
o
4
2
4
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
Nâng tầm tri thức
Written by Zero000
Benzen và ankylbenzen rất khó tham gia phản ứng cộng. Chúng chỉ tham gia trong các
điều kiện rất khắc nghiệt để tạo thành xiclohexan hay dẫn xuất của xiclohexan.
Ni/150o C; 10atm
+ 3H 2
Naphtalen có hai vòng benzen giáp nhau nên có thể cộng hydro theo hai giai đoạn như
sau:
+ 2H2; Ni/150o C
+ 2H 2; 35atm
Ni/200oC
tetralin
decalin
III. CÁC PHẢN ỨNG OXY HÓA
a) Phản ứng cháy:
Hydrocacbon cháy theo phương trình tổng quát sau:
CxH y x
y
y
O2 xCO 2 H 2 O
4
2
b) Các phản ứng oxy hóa khác.
- Ankan: Khi có xúc tác, nhiệt độ thích hợp, ankan bị oxy hóa không hoàn toàn tạo thành
các dẫn xuất chứa oxy, thí dụ:
;xt
CH 4 + O2 t
HCH = O + H2O
- Anken, ankadien và ankin
Các hợp chất như anken và ankadien bị oxy hóa thành các glycol:
3CH2 = CH2 + 2KMnO 4 + 4H2O 3HOCH2 – CH 2OH + 2MnO2 + 2KOH
Ankin cũng cho phản ứng với KMnO4. Khi đó nó bị oxy hóa ở liên kết ba tạo ra các sản
phẩm phức tạp.
Tất cả các phản ứng này đều làm mất màu tím của dung dịch KMnO4 và làm xuất hiện
kết tủa đen của MnO2 nên các phản ứng này được sử dụng để nhận biết các liên kết bội.
- Aren:
Benzen không tác dụng với KMnO4 (không làm mất màu)
Các ankylbenzen sẽ bị oxy hóa ở mạch nhánh (khi đung nóng) về tận muối của các
axit thơm. Ví dụ:
C 6H5CH 3 + 2KMnO4 C 6H5COOK + 2MnO2 + KOH + H2O
Naphtalen không bị oxy hóa bằng KMnO4 nhưng có thể bị oxy hóa nhẹ bằng oxy
không khí tạo thành anhydrit phtalic.
o
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
Nâng tầm tri thức
Written by Zero000
O
+O2 ; V2 O5
O
350 - 450oC
O
anhydrit phtalic
c) Một số phản ứng khử của ankan.
- Phản ứng crackinh:
; xt
C nH2n+2 t
C mH2m+2 + CxH 2x (n = m + x)
- Phản ứng đehydro hóa:
; xt
C nH2n+2 t
CxHy + H 2
IV. CÁC PHẢN ỨNG TRÙNG HỢP.
1. Anken
a) Anken
Phản ứng trùng hợp là qúa trình cộng hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giống nhau hoặc
tương tự nhau tạo thành những phân tử rất lớn gọi là polyme. Thí dụ:
300 C / 100 atm
nCH2 = CH2 Peoxxit
;100
[-CH2 – CH 2-] n
Polyetylen; n = 3000 – 40000
b) Ankadien
Trùng hợp chủ yếu theo kiểu cộng 1,4. Thí dụ:
,t , p
nCH2 = CH – CH = CH2 xt
[-CH2 – CH = CH – CH2-] n
2. Ankin
- Khác với anken, ankin không tham gia trùng hợp tạo thành polyme
- Hai phân tử axetilen có thể cộng hợp với nhau (dime hóa) để tạo thành vinylaxetilen:
; xt
2CH CH t
CH 2 = CH – C CH
- Ba phân tử axetilen có thể cộng hợp với nhau (trime hóa) tạo thành benzen:
; xt
3C2H2 t
C6H6 (benzen)
o
o
o
o
o
o
DẪN XUẤT HALOGEN – ANCOL – PHENOL
A. DẪN XUẤT HALOGEN:
1. Phản ứng thế nguyên tử halogen bằng nhóm –OH (phản ứng thuỷ phân)
Dẫn xuất halogen bị thuỷ phân khi đun sối với nuớc có xúc tác axit nhưng phản ứng này
mang tính thuận nghịch nên người ta thuỷ phân dẫn xuất halogen trong môi trường kiềm. Các
phản ứng xảy ra nhưHsau:
+
R – X + H2O ⇌ R – OH + HX
R – X + OH- R – OH + X-
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
Nâng tầm tri thức
Written by Zero000
Về mức độ phản ứng thế thì dẫn xuất thế anlyl và benzyl là dễ nhất, tiếp đến là các gốc
hydrocacbon no, Phản ứng thế xảy ra khó nhất khi nguyên tử halogen đính trực tiếp với các gốc
thơm, nguyên tử C mang liên kết đôi hay ba.
Ví dụ:
t
RCH = CHCH 2 – X + H2O
RCH = CHCH 2 – OH + HX
300 C ;200 atm
C 6H5Cl + 2NaOH C 6H5ONa + NaCl + H2 O
2. Phản ứng tách – Quy tắc Zaixép:
;t
CH 3 – CH 2Br + KOH ancol
CH2 = CH2 + KBr + H2 O
Đối với những dẫn xuất halogen không đối xứng thì việc tách theo phương pháp này sẽ
cho một hỗn hợp sản phẩm. Ví dụ:
o
o
o
H2C
H
C
H
C
H3C
CH3
KOH/ancol
to
H
Br
H
C
H
C
H
CH3
sản phẩm chính
H2C
C
H
H2
C
CH3
sản phẩm phụ
Để xác định được sản phẩm chính của phản ứng tách ta phải sử dụng quy tắc Zaixép:
“Khi tách HX khỏi dẫn xuất halogen thì nguyên tử Halogen (X) ưu tiên tách ra cùng với H ở
nguyên tủ C bậc cao hơn bên cạnh”
3. Phản ứng với magie
Magie phản ứng với dẫn xuất halogen trong môi trường ete khan sinh ra loại hợp chất
hữu cơ rất có khả năng phản ứng. Hợp chất mới này được gọi là hợp chất cơ kim (Vì có liên kết
cacbon – kim loại).
Ví dụ:
CH 3CH2 – Br + Mg etekhan
CH3 CH2 – MgBr (etyl magie bromua)
B. ANCOL - PHENOL
1. Phản ứng thế H của nhóm OH
a) Phản ứng chung
Các ancol không tác dụng được với NaOH mà có thể tác dụng được với các kim loại
kiềm để sinh ra các ancolat. Các ancolat này rất dễ bị thuỷ phân cho trở lại ancol ban đầu và
hydroxit kim loại kiềm.
2C2H5OH + 2Na 2C2H5ONa (natri etylat) + H 2
C 2H5ONa + H 2O C2H5 OH + NaOH
Riêng phenol không những tác dụng được với Na mà còn tác dụng được với NaOH.
Nhưng tính axit của phenol thể hiện rất yếu do các phenolat phản ứng với cacbonic trở về
phenol (chứng tỏ tính axit của phenolat yếu hơn axit cacbonic)
C 6H5O – H + NaOH C 6H5ONa + H 2O
C 6H5ONa + CO2 + H 2O C6H5 OH + NaHCO3
Vậy phenol có tính axit mạnh hơn ancol
b) Phản ứng của ancol đa chức có các nhóm OH cạnh nhau
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
Nâng tầm tri thức
H 2C
OH
Written by Zero000
HO
OH HO
H2C
O
+
Cu
+
CH 2
O
CH 2
O
H
CH
Cu
HC
OH
HO
CH
HC
H 2C
OH
HO
CH 2
H2C
O
H
OH
HO
+ 2H2O
CH 2
glyxerol
(đồng II glyxerat màu xanh da trời)
Phản ứng này được dung để nhận biết các polyancol mà các nhóm chức OH ở cạnh nhau
2. Phản ứng thế nhóm OH
Do chịu sự ảnh hưởng của vòng thơm nên liên kết C – O trở nên bền vững hơn so với ở
ancol nên phenol không tham gia vào phản ứng thế nhóm –OH
Ancol bị thế nhóm –OH khi tác dụng với các axit mạnh và đậm đặc.Ví dụ:
C 2H5OH + HBr C 2H5Br + H2 O
Tổng quát: R – OH + HA R – A + H2O
3. Phản ứng tách nước:
Phenol không tham gia phản ứng này vì nguyên tử hydro của vòng thơm rất bền nên
không tham gia phản ứng tách.
Ancol tham gia phản ứng tách nước liên phân tử và nội phân tử:
a) Tách nước liên phân tử. tạo ete R – O – R’
140 C
C2H5 – OH + HO – C2H5 HSO/
C2 H5 – O – C 2H5 (dietylete) + H 2O
Nếu dung hỗn hợp hai rượu khác nhau thì tạo thành hỗn hợp 3 ete.
b) Tách nước nội phân tử: tạo anken
C
C 2H5OH HSO/ 170
C 2H4 + H2O
Phản ứng tách này tuân theo quy tắc Zaixép
4. Phản ứng oxy hóa
a) Phản ứng cháy: Cả ancol và phenol đều cháy mạnh và toả nhiều nhiệt
b) Phản ứng oxy hóa nhẹ: Phenol không tham gia phản ứng oxy hóa nhẹ
Trong điều kiện oxy hóa bởi đồng (II) oxit thì ancol bậc 1 tạo thành andehit, ancol bậc 2
tạo thành xeton, ancol bậc 3 không bị oxy hóa trong điều kiện này nhưng nếu ta dung tác
nhân oxy hóa mạnh hơn (KMnO4/H2SO4 ; to) thì mạch cacbon sẽ bị gãy sinh ra những sản
phẩm phức tạp.
t
R – CH 2 – OH + CuO
R – CHO + Cu + H2O
t
R – CHOH – R’ + CuO R – CO – R’ + Cu + H 2O
5. Phản ứng thế ở vòng thơm
Do –OH là nhóm hoạt hóa mạnh vòng thơm cho nên phản ứng thế vào phenol xảy ra dễ
dàng và cho sản phẩm thế ở vị trí ortho và para.
Nhỏ nước brom vào dung dịch phenol thì màu nước brom bị mất và sẽ sinh ra kết tủa
trắng của 2,4,6 – tribromphenol. Phản ứng này thường được dung để nhận biết phenol.
Phenol tác dụng với HNO3 đặc có mặt H2SO 4 đặc thì thu được chất rắn màu vàng gọi là
axit picric (rất dễ nổ).
O
2
2
4
4
O
o
o
ANDEHIT, XETON, AXIT CACBOXYLIC, ESTE
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
Nâng tầm tri thức
I.
Written by Zero000
ANDEHIT, XETON
1. Phản ứng cộng
a) Cộng hydro:
Khi có xúc tác Niken nung nóng, cả andehit và xeton đều cộng hydro để tạo ra ancol bậc
1 và 2 tương ứng.
H3C
C
H
O
H3C
C
CH3
+ H2
+ H2
Ni, to
Ni, to
H3C
H2
C
OH
H3C
H
C
CH 3
O
OH
b) Cộng hydroxianua: tạo xianohydrin
Sơ đồ tổng quát như sau:
CN
R
C
R'
R
+ HCN
O
C
R'
OH
Ví dụ:
CH 3CHO + HCN CH3CH(OH)CN
CH 3COCH3 + HCN CH 3C(OH)(CN)CH3
2. Phản ứng oxy hoá:
Andehit rất dễ bị oxy hóa. Nó có thể bị oxy hoá ngay cả với các chất oxy hóa yếu như
phức bạc amoniacat (phản ứng tráng gương); đồng (II) hydroxit; nước brom và dẫn đến sản
phẩm cuối cùng là axit tương ứng hay muối của axit đó.
Xeton thì bền với các chất oxy hoá. Nó chỉ có thể bị oxy hóa gẫy mạch cacbon trong điều
kiện khắc nghiệt để sinh ra các axit
Ví dụ:
RCHO + Br2 + H2O R-COOH + 2HBr
2RCHO + O2 2RCOOH
RCHO + 2[Ag(NH3) 2]OH RCOONH4 + 2Ag + 3NH3 + H2O
H3C
C
CH3
KMnO4/H2SO4
CH3COOH + HCOOH
to
O
3. Phản ứng ở gốc hydrocacbon
Nguyên tử hydro ở bên cạnh nhóm cacbon cacbonyl (-CO-) dễ tham gia phản ứng thế:
;t
(CH3)2CH – CH = O + CuCl2 HO
(CH3)2 CCl – CH = O + CuCl
H
CH 3COCH3 + I 2 CH 3COCH2I + HI
II.
AXIT CACBOXYLIC
1. Tính axit và ảnh hưởng của nhóm thế
Axit cacboxylic là những axit yếu tuy nhiên chúng có đầy đủ tính chất của một axit như:
làm hồng qùy tím, tác dụng với kim loại sinh ra hydro, phản ứng với bazơ, đẩy được axit yếu
hơn ra khỏi muối của nó.
o
2
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
Nâng tầm tri thức
Written by Zero000
Lực axit của axit cacboxylic phụ thuộc nhiều vào ảnh hưởng của nhóm thế.. Nếu như
nhóm thế có tính chất đẩy electron thì tính axit giảm và ngược lại (Điều này được đề cập thê m ở
phần liên hệ giữa cấu trúc và tính chất).
2. Các phản ứng tạo thành dẫn xuất axit
a) Phản ứng este hóa:
Phản ứng này xảy ra giữa một axit hữu cơ với một ancol có xúc tác axit mạnh (thường là
H2SO4 đặc) và phản ứng này xảy ra một cách thuận nghịch
Một cách tổng quát, phản ứng này xảy ra như sau:
H+ ; to
R-COOH + H-OR’ ⇌ RCOOR’(este) + H 2O
Chiều thuận là phản ứng este hóa, chiều nghịch là phản ứng thuỷ phân este.
b) Phản ứng tách nước
Khi cho tác dụng với P2O5, hai phân tử axit tách đi một phân tử nước tạo thành phân tử
anhydrit axit. Thí dụ:
/t
2CH3COOH PO
(CH3CO)2O (anhydrit axetic)+ H2 O
3. Phản ứng ở gốc hydrocacbon
a) Phản ứng thế ở gốc no:
Khi gốc cacbon của axit cacboxylic là gốc no thì sẽ có phản ứng thế halogen để tạo ra
halogenua axit. Cần phân biệt hai trường hợp:
Nếu sử dụng điều kiện là ánh sáng khuếch tán:
CH 3CH2 COOH + Cl2
ClCH 2CH 2COOH + HCl
o
2 5
CH 3CHClCOOH + HCl
Trong đó sản phẩm trên chiếm tỉ lệ lớn hơn
Nếu sử dụng P thì ta chỉ thu được sản phẩm dưới với tỉ lệ 97%
b) Phản ứng thế ở gốc thơm:
Nhóm cacboxyl ở vòng benzen định hướng cho phản ứng thế tiếp theo vào vị trí meta và
làm cho phản ứng khó khăn hơn so với thế vào benzen. Thí dụ:
COOH
COOH
+
+
HNO3
H2O
NO 2
c) Nếu gốc hydrocacbon là gốc không no thì cũng có những phản ứng đặc trưng riêng cho
gốc không no như phản ứng cộng
III. ESTE
1. Phản ứng ở nhóm chức:
a) Phản ứng thuỷ phân
Este bị thuỷ phân trong cả môi trường axit và kiềm
- Phản ứng thuỷ phân trong môi trường axit của este là phản ứng nghịch của phản
ứng este hóa
;t
RCOOR’ + H2O H⇌
RCOOH + R’OH
- Phản ứng thuỷ phân trong môi trường kiềm là phản ứng một chiều và còn được gọi
là phản ứng xà phòng hóa:
+
o
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
Nâng tầm tri thức
Written by Zero000
O
RCOOR’ + NaOH H
RCOONa + R’OH
b) Phản ứng khử:
Este bị khử bởi Liti nhôm hydrua (LiAlH4) chuy ển v ề ancol b ậc 1. Axit cũng cho phản
ứng này
RCOOR’ LiAlH
R – CH2 – OH + R’ – OH
2. Phản ứng ở gốc hydrocacbon
a) Phản ứng cộng vào gốc không no:
CH3CH = CHCOOH + Br 2 CH3 CHBrCHBrCOOH
b) Ph ản ứng trùng hợp:
Một số este (có liên kết C+C) có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp. Ví dụ:
2
4
H2C C C O CH3
H
O
xt, to
H2 H
C C
COOCH3
n
(Polymetylacrylat)
OH
OH
Br
Br
+ 3Br2
+ 3HBr
Br
OH
OH
O 2N
NO2
o
+ 3HNO3
H2SO4 /t
+ 3H2 O
NO 2
CACBOHYDRAT
I.
Monosaccarit
1. Cấu tạo và tính chất hoá học của glucozơ
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
Nâng tầm tri thức
Written by Zero000
a) Dạng mạch hở của glucozơ.
Glucozơ có cấu tạo của andehit đơn chức và ancol 5 chức, có công thức cấu tạo:
CH 2OH – CHOH – CHOH – CHOH – CHOH – CHO, hoặc viết gọn hơn là
CH 2OH(CHOH)4 CHO.
- Khử hoàn toàn glucozơ cho n-hexan. Vậy 6 nguyên tử C của phân tử glucozơ tạo thành
một mạch dài.
- Phân tử glucozơ cho phản ứng tráng bạc, vậy trong phân tử có nhóm –CH=O. Các phản
ứng đặc trưng cho nhóm này là:
t
CH 2OH(CHOH)4 CHO + 2[Ag(NH3)2 ]OH
CH2 OH(CHOH)4COONH4 + 2Ag + 3NH3 +
H2O
t
CH 2OH(CHOH)4 CHO + 2Cu(OH)2 + NaOH
CH2OH(CHOH) 4COONa + Cu 2O + 3H2 O
No , t
CH 2OH(CHOH)4 CHO + H2 CH 2OH(CHOH)4CH2OH
- Phân tử glucozơ tác dụng với Cu(OH)2 cho dung dịch màu xanh lam, vậy trong phân tử
có nhiều nhóm –OH ở vị trí kề nhau.
2C6H11 O6 – H + Cu(OH)2 (C 6H11 O6)2Cu + 2H 2O
- Glucozơ tạo este chứa 5 gốc axit CH3COO-; vậy trong phân tử có 5 nhóm –OH
CH 2OH(CHOH)4 CH2OH + 5CH 3COOH CH2OCOCH 3(CHOCOCH3)4 CH2OCOCH3 + 5H2 O
b) Dạng mạch vòng của glucozơ
Nhóm –OH ở C5 có thể cộng vào nhóm –CO tạo ra hai dạng vòng sáu cạnh và :
Giữa dạng mạch vòng và mạch hở có tồn tại một cân bằng:
o
o
o
CH2OH
CH2OH
H
O
H
OH
H
H
H
OH
H
H
H
H
O
CH
OH
OH
OH
CH2 OH
H
O
OH
OH
H
H
OH
H
OH
O
H
OH
H
OH
Nhóm –OH ở C1 (C của nhóm andehit) của dạng vòng tác dụng với methanol có HCl làm
xúc tác tạo ra ete chỉ ở vị trí này gọi là metyl glucozit:
CH2OH
H
CH 2OH
O
H
OH
H
+
H
OH
OH
H
HOCH3
HCl
H
O
H
OH
H
OCH3
OH
OH
H
H
OH
Khi nhóm –OH ở C1 (được gọi là nhóm – OH hemiaxetal) đã chuyển thành nhóm –OCH3
rồi thì dạng vòng không thể chuyển sang dạng mạch hở được nữa
c) Các phản ứng lên men
Glucozơ có thể lên men tạo thành các sản phẩm sau: glyxerol, ancol etylic; axit lactic,
vitamin C… nhưng quan trọng nhất là qúa trình lên men tạo ancol etylic:
/ 30 30 C
C 6H12O6 enzym
2C2H5 OH + 2CO2
2. Đồng phân của glucozơ: fructozơ
Fructozơ là một polihydroxi xeton có công thức thu gọn là: CH2 OH(CHOH)3COCH2 OH
và có công thức dạng mạch vòng là:
o
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
Nâng tầm tri thức
CH 2OH
Written by Zero000
CH 2OH
CH 2OH
OH
OH
O
H
OH
H
OH
H
H
O
H
OH
OH
H
CH2O H
Tương tự như glucozơ, fructozơ cũng tác dụng với Cu(OH)2 để cho dung dịch phức màu
xanh lam, có thể cộng với hydro cho poliancol, bị oxy hóa bởi phức bạc amoniacat và Cu(OH)2
(phản ứng của nhóm andehit do fructozơ chuyển thành glucozơ trong môi trường bazơ).
II.
DISACCARIT
1. Cấu tạo và tính chất của Saccarozơ
- Saccarozơ có cấu tạo như sau:
CH 2OH
O
H
H
OH
H
H
OH
H
CH 2OH
H
O
H
OH
OH
H
O
OH
CH 2OH
Phân tử saccarozơ hợp bởi phân tử - glucozơ và - fructozơ
- Dung dịch saccarozơ làm tan Cu(OH)2 cho dung dịch màu xanh lam.
- Dung dịch saccarozơ không tham gia các phản ứng tráng bạc, khử đồng (II) hydroxit do
không còn nhóm –OH hemiaxetal tự do.
- Đun nóng dung dịch saccarozơ có mặt axit vô cơ làm chất xúc tác ta thu được glucozơ và
fructozơ:
t
C12H 22O11 + H 2O H
C 6H12O6 (glucozơ) + C6 H12O6 (fructozơ)
Phản ứng này có thể xảy ra nhanh hơn nhờ enzym
- Saccarozơ có thể tan được trong dung dịch vôi sữa nhưng khi sục CO2 vào thì sẽ giải
phóng ra lại saccarozơ. Phản ứng này được dung để tinh chế đường.
C12H 22O11 + Ca(OH)2 C 12H22 O11.CaO.2H2O (canxi saccarat)
C12H 22O11.CaO.2H2O + CO2 C 12H22 O11 + CaCO3 + 2H2O
2. Cấu tạo và tính chất của mantozơ
Cấu tạo: Do hai gốc glucozơ liên kết với nhau qua nguyên tử oxy, gốc thứ nhất ở C 1; gốc
thứ hai ở C 4:
o
CH2 OH
CH 2OH
O
H
H
OH
H
H
H
O
H
OH
H
OH
O
OH
H
OH
H
H
OH
Vì nhóm –OH hemiaxetal ở góc glucozơ thứ hai còn tự do cho nên trong dung dịch nước,
gốc này có thể mở vòng tạo ra nhóm –CHO.
Do cấu trúc như vậy cho nên mantozơ có 3 tính chất chính:
1. Tính chất của poliol giống như saccarozơ.
2. Có tính khử tương tự glucozơ
3. Khi có mặt axit hoặc enzym mantozơ sẽ bị thủy phân sinh ra hai phân tử glucozơ
III. POLISACCARIT
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
Nâng tầm tri thức
Written by Zero000
1. Tinh bột
Là một polisaccarit có cấu trúc vòng xoắn, tinh bột biểu hiện rất yếu tính chất của poliol
và andehit, chỉ biểu hịên rõ tính chất thuỷ phân và phản ứng màu với iot.
a) Phản ứng thuỷ phân
Khi đun nóng có xúc tác axit, tinh bột bị thủy phân đến cùng cho glucozơ:
;t
(C 6H10O5 )n + nH2O H
nC6H12 O6
Thực ra tinh bột bị thủy phân từng bước qua các giai đoạn trung gian là dextrin
[C 6H10O5 ]x (x
Với xúc tác enzym phản ứng xảy ra theo sơ đồ sau:
/ amilaza
H O / amilaza
H O / mantaza
Tinh bột HO
Đextrin
Mantozơ Glucozơ
b) Phản ứng màu với dung dịch iot
- Hiện tượng: Khi nhỏ một giọt dung dịch iot vào hồ tinh bột ta thấy xuất hiện màu xanh
đặc trưng. Khi đun nóng màu này biến mất, để nguội lại hiện ra.
Phản ứng này được dùng để nhận biết hồ tinh bột bằng iot hoặc ngược lại
- Giải thích: Do tinh bột có cấu tạo xoắn cho nên phân tử iot sẽ “chui” vào lỗ hổng trong
các phân tử tinh bột để tạo ra màu xanh tím. Đun nóng tinh bột sẽ tháo xoắn nên iot thoát
ra. Để nguội thì vòng xoắn tái lập và iot lại bị hấp thụ cho ra màu xanh lam như cũ.
2. Xenlulozơ:
Xenlulozơ là polisaccarit và mỗi mắt xích C 6H10O5 có 3 nhóm –OH tự do, nên xenlulozơ
có phản ứng thủy phân và phản ứng của ancol đa chức.
a) Phản ứng thuỷ phân
Xenlulozơ bị thuỷ phân trong dung dịch axit nóng cho glucozơ
;t
(C 6H10O5 )n + nH 2O H
nC6H12 O6 (n của xenlulozơ lớn hơn tinh bột)
Phản ứng thuỷ phân cũng xảy ra ở trong cơ thể động vật nhai lại (trâu, bò…) nhờ enzym
xenlulaza.
b) Phản ứng của ancol đa chức
Phản ứng với nước Schweizer (nước Svayde) (Cu(OH)2 + NH3 + H2O)
Phản ứng sinh ra dung dịch phức chất đồng – xenlulozơ dùng để sản xuất tơ đồng –
ammoniac
Phản ứng este hóa
- Với HNO3: sinh ra xenlulozơ trinitrat (là chất dễ cháy và nổ mạnh)
t
[C 6H7O2(OH)3]n + 3nHNO3 HSO/
[C6 H7O2(ONO 2)3]n + 3nH2O
- Phản ứng với anhydrit axetic (CH3 CO)2O: tạo este xenlulozơ triaxetat (đây là một công
đoạn dùng để sản xuất tơ visco)
/t
[C 6H7O2(OH)3]n + 3n(CH3 CO)2 O HSO
[C 6H7O 2(OOCCH3)3 ]n + 3nCH 3COOH
o
2
2
2
o
o
2
4
o
2
4
AMIN. AMINOAXIT, PEPTIT, PROTEIN, POLIME
I.
AMIN VÀ AMINOAXIT
1. Amin
a) Tính bazơ:
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
Nâng tầm tri thức
Written by Zero000
Amin có tính bazơ, điều này phụ thuộc vào độ linh động của cặp electron trên nguyên tử
nitơ. Độ linh động sẽ tăng khi gốc gắn với nhóm amin không phải là gốc thơm (tính bazơ trong
trường hợp này sẽ mạnh hơn trong amoniac).
Các amin dãy béo (gốc hydrocacbon đính vào nhóm chức không phải là gốc thơm) có
tính bazơ mạnh hơn amoniac: có thể làm xanh giấy qùy, làm hồng phenolphtalein… nhưng amin
thơm thì không có được những tính chất đó.
b) Phản ứng với axit nitrơ:
Các amin dãy béo tác dụng được với axit nitrơ sinh ra nitơ tự do và cho ra ancol tương ứng
CH3CH 2NH2 + HONO CH 3CH2 OH + N2 + H2O
Các amin dãy thơm tác dụng với axit nitrơ ở nhiệt độ thấp (0 – 5oC) cho muối diazoni:
5 C
C6H5 NH2 + HONO + HCl 0
C 6H5N2 +Cl- + 2H2O
Muối diazoni có vai trò quan trọng trong tổng hợp hữu cơ và đặc biệt là tổng hợp phẩm
nhuộm azo.
c) Phản ứng ankyl hóa thay thế nguyên tử hydro của nhóm –NH2
Cho amin bậc thấp (lượng dư) tác dụng với CH3I sẽ thu được amin bậc cao hơn:
C6H5 NH2 + CH3I C 6H5 – NH – CH 3 + HI
d) Phản ứng thế ở nhân thơm của aniline
Nhóm –NH2 là nhóm gây ảnh hưởng hoạt hoá mạnh đối với vòng thơm nên khi tham gia
phản ứng thế nguyên tử hydro ở vòng thơm sẽ rất dễ dàng và trong trường hợp này ba nguyên tử
H ở các vị trí ortho và para sẽ tham gia phản ứng:
o
NH2
NH2
Br
Br
+ 3HBr
+ 3Br2
Br
2,4,6 – tribromanlin là chất kết tủa màu trắng. Phản ứng này cũng được sử dụng để nhận
biết anilin.
2. Aminoaxit
a) Tính lưỡng tính
Nhúng giấy qùy vào dung dịch ta thấy màu của dung dịch không thay đổi. Glyxin cũng
cho phản ứng với cả axit mạnh lẫn bazơ mạnh. Lý do là aminoaxit chứa đồng thời nhóm chức –
COOH và –NH 2
nên có tính chất của cả hai nhóm chức
H2N – CH 2 – COOH + HCl H3N+ - CH 2 – COOH.ClH2N – CH 2 – COOH + NaOH H2N – CH2 – COONa + H2 O
b) Phản ứng của các nhóm chức trong aminoaxit
- Phản ứng este hóa:
Khí HCl
H2N – CH 2 – COOH + C2H 5OH ⇌ H2N – CH 2 – COOH + H 2O
- Phản ứng của nhóm amino
H2N – CH 2 – COOH + HNO2 HO – CH 2 – COOH + N 2 + H2O
c) Phản ứng trùng ngưng
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
Nâng tầm tri thức
Written by Zero000
Các axit 6 – aminohexanoic và 7 – aminoheptanoic (còn gọi là - aminocaproic và aminoenantoic) có phản ứng trùng ngưng khi đun nóng tạo ra polime thuộc loại poliamit
Thí dụ:
t
H – NH – (CH2 )5 – CO – OH + H – NH – (CH2) 5CO – OH + H – NH – (CH2) 5CO – OH
-NH – (CH2)5 – CO – NH – (CH2)5 – CO – NH – (CH2) 5 – CO + nH 2O
Hay viết:
t
nH – NH – (CH2)5CO – OH
[-NH – (CH2 )5 – CO - ]n + nH2O
II.
PEPTIT VÀ PROTEIN:
Peptit là những hợp chất được hình thành bằng cách ngưng tụ hai hay nhiều phân tử aminoaxit. Liên kết –CO – NH - giữa hai đơn vị - aminoaxit gọi là liên kết peptit.
Protein là những polipeptit cao phân tử có phân tử khối từ vài chục ngàn đến vài triệu
đv.C. Protein có vai trò là nền tảng về cấu trúc và chức năng của mọi sự sống.
Chính vì hai chất này có kiểu cấu tạo gần như nhau nên các tính chất hóa học cũng giống
nhau:
a) Phản ứng thuỷ phân:
Khi đun nóng protein với dung dịch axit, bazơ hay nhờ xúc tác của enzym, các liên kết
peptit trong phân tử protein bị phân cắt dần tạo thành các chuỗi polipeptit và cuối cùng thành
hỗn hợp các -aminoaxit.
b) Các phản ứng màu của protein:
- Anbumin cho kết tủa vàng với dung dịch HNO3 đặc
- Anbumin cho sản phẩm màu tím khi phản ứng với Cu(OH)2
III. POLIME
1. Phản ứng giữ nguyên mạch polime
Cao su tác dụng với HCl cho cao su hydroclo hóa. Poli (vinylaxetat) bị thuỷ phân cho
poli (vinylancol)
Những polime có liên kết đôi trong mạch hoặc nhóm chức ngoài mạch có thể tham gia
các phản ứng đặc trưng của liên kết đôi hoặc của nhóm chức đó.
Thí dụ:
o
o
CH2
H2C
CH2
+ nHCl
C
H3C
H2
C
Cl
H
C
H2C
C
H3C
n
H
C
-
+ nH2 O
OH
H
H
n
H2
C
H
C
+ nCH3 COOH
OH
OCOCH3
n
2. Phản ứng cắt mạch polime
Polime có nhóm chức trong mạch dễ bị thuỷ phân:
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com
n
Nâng tầm tri thức
Written by Zero000
Thí dụ:
[-NH-(CH2)5-CO-]n + 2H2O H nNH 2 – (CH2 )5 – COOH
Polime trùng hợp bị nhiệt phân ở nhiệt độ thích hợp gọi là phản ứng giải trùng hợp hay
depolime hóa:
Thí dụ:
H2
C
H
C
300o C
n
H2C
CH
C6H5
C6H5
n
3 Phản ứng tăng mạch polime
Khi có điều kiện thích hợp thì các mạch polime có thể nối lại với nhau qua việc tạo thành
các cầu nối. Thí dụ:
OH
OH
H2
C
CH 2OH
n
150oC
CHO H
+
+ nH2O
H2
C
H2
C
OH
OH
H2
C
n
n
ĐIỀU CHẾ CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ
1.
a)
-
Điều chế ankan
Điều chế metan:
Lấy từ nguồn khí thiên nhiên, khí dầu mỏ:
Tổng hợp:
/t
C + 2H2 Ni
CH4
t
CO + 3H2
CH 4 + H2 O
CH 3COONa + NaOH CaO
CH4 + Na2CO 3
Al4C3 + 12H2O 4Al(OH) 3 + 3CH4
Điều chế các ankan khác
Lấy từ nguồn thiên nhiên
Tổng hợp từ các dẫn xuất halogen:
R – X + 2Na + X – R’ R – R’ + 2NaX
Tổng hợp từ muối của axit hữu cơ:
/t
R – COONa (r) + NaOH(r) CaO
RH + Na2 CO3
o
o
b)
-
o
Câu lạc bộ Gia sư Hà Nội – www.giasuhanoi.com