Hóa học hữu cơ

29/9/2011
1
CHƯƠNG 2
AXIT CACBOXYLIC VÀ
DẪN XUẤT AXIT CACBOXYLIC
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN
KHOA SƯ PHẠM KHOA HỌC TỰ NHIÊN
BỘ MÔN HÓA HỮU CƠ
GVHD: Th.S Hoàng Thị Kim Ngọc
SVTH: Nguyễn Công Chung
2
29/9/2011
1. Định nghĩa
Axit cacboxylic là những hợp chất hữu cơ mà trong phân tử của chúng có chứa nhóm (-COOH) liên kết với gốc hiđrocacbon.
Công thức tổng quát:
I. KHÁI NIỆM
3
29/9/2011
2. Phân loại
a. Dựa vào đặc điểm của gốc Hiđrocacbon
+ Gốc R no: CH3COOH
+ Gốc R chưa no: CH2=CH-COOH
+ Gốc R thơm CnH2n-7COOH (n ≥ 6): C6H5COOH
b. Dựa vào số nhóm cacbonyl
+ Axit monocacboxylic: CH3COOH
+Axit đicacboxylic: HOOC-COOH
+Axit tricacboxylic
4
29/9/2011
3. Danh pháp
a. Tên thông thường (mang tính lịch sử): xuất phát từ nguồn gốc tự nhiên hoặc từ nguyên liệu.
Ví dụ HCOOH axit fomic
CH3COOH axit axetic
b. Tên quốc tế (IUPAC)


Ví dụ HCOOH axit metanoic
CH3COOH axit etanoic
5
29/9/2011
Tên gọi của một số axit cacboxylic
6
29/9/2011
7
29/9/2011
8
29/9/2011
9
29/9/2011
II. ĐIỀU CHẾ
1. Oxi hoá các hợp chất hữu cơ
1.1 Oxy hoá ankan (áp dụng trong CN sản xuất xà phòng)



Ankan mạch dài (30C)  (2C, 22C)
10
29/9/2011
1.2 Oxi hoá anken




1.3 Oxi hoá hiđrocacbon thơm

11
29/9/2011
1.4 Oxi hoá xicloankan




1.5 Oxi hoá ancol
12
29/9/2011
13
29/9/2011
2. Phản ứng thủy phân
2.1 Thủy phân các dẫn xuất Giemđihalogen



2.2 Thủy phân các Nitrin
14
29/9/2011
2.3 Thủy phân các dẫn xuất của axit




3. Từ Este malonat





4. Từ hợp chất cơ Magiê
15
29/9/2011
III. TÍNH CHẤT
A. Lý tính
C1-C3 : tan ít trong nước
C4-C10: ít tan
C10 : không tan
- Độ tan của axit giảm dần khi mạch C tăng.
- Nhiệt độ sôi: các axit cacboxylic ở dạng lỏng và rắn phần lớn tồn tại ở dạng đime vòng do tạo liên kết Hiđro (bền hơn ROH)
16
29/9/2011
- Nhiệt độ nóng chảy: đối với hidro cacbon no thẳng.
+Mạch cacbon tăng thì nhiệt độ nóng chảy cùng tăng
+Axit có mạch cacbon chẵn thì tonc > axit có mạch cacbon lẻ đứng trước và sau nó.
17
29/9/2011
B. Hóa tính
Cấu tạo




1. Tính axit
1.1 Sự phân ly
Khi Ka tăng thì lực axit tăng
18
29/9/2011
1.2 Ảnh hưởng của gốc R
Tính axit …R
* R đẩy e- tính axit giảm
* R hút e- tính axit tăng
1.2.1 Axit béo no
19
29/9/2011
1.2.2 Axit béo chưa no
CH3CH2COOH  CH2CHCOOH  HCCCOOH
pKa 4,87 4,25 1,84
sp3 sp2 sp
CH3CHCH CH2 COOH > CH3CH2 CHCHCOOH
(khác nhau vị trí của lk đôi)
pKa 4,48 4,84
Axit cacboxylic chưa no dạng cis có tính axit mạnh hơn dạng trans (2 nhóm thế ở dạng cis có sự tương tác với nhau)




pKa 1,91 3,91
20
29/9/2011
1.2.3 Dãy axit thơm
- Các nhóm thế ở vị trí orto: dù hút electron hay đẩy electron đều làm tăng tính axit so với axit benzoic (hiệu ứng không gian loại 1, 2, tạo liên kết H, hiệu ứng cảm ứng)
- Các nhóm thế ở vị trí meta, para:
+ Nhóm đẩy electron (+I, +C, +H) làm giảm tính axit
Các nhóm hút electron (-I, -C) như – NO2, -C≡N ở vị trí para cả hai hiệu ứng –I, -C để phát huy được tác dụng nên tính axit tăng hơn ở vị trí meta, Para > meta
Nhóm thế -OH ,RO-(-I ,+C) Meta > para
21
29/9/2011
1.3 Khả năng tạo muối
2RCOOH + 2 Na  2RCOONa + H2
2CH3COOH + MgO  (CH3 COO)2Mg + H2O
C H3COOH + Mg(OH)2  CH3 COONa + H2O
2CH3COOH + CaCO3  (CH3 COO)2Ca+ H2O + CO2
RCOOH + RMgX  RH + Mg(X)OCOR
22
29/9/2011
2. Phản ứng ở nhóm Cacbonyl của axit cacboxylic



2.1 Phản ứng este hóa
RCOOH + R’OH  RCOOR’+ H2 O
23
29/9/2011
Đặc điểm phản ứng este hóa
- Phản ứng cần có xúc tác nhiệt độ
- Phản ứng thuận nghịch
- Tách -OH của axit
- Tốc độ của phản ứng este hóa phụ thuộc vào gốc R, R’
24
29/9/2011
2.2 Phản ứng tạo halogenua axit
RCOOH + PCl5  RCOCl + POCl3 +HCl
3RCOOH + PCl3  RCOCl + H3 PO3
RCOOH + SOCl2  RCOCl + SO2 + HCl
(thionyl clorua)
RCOOH +COCl2  RCOCl + CO2 +HCl
(photgen)

2.3 Phản ứng tạo thành anhidrit axit
25
29/9/2011
2.4 Phản ứng tạo amit
RCOOH + NH3  RCOONH4  RCONH2 + H2O


2.5 Phản ứng khử

RCOOH RCH2OH
CH2=CH-CH2COOH CH2=CH-CH2CH2OH
toC
26
29/9/2011
3.Phản ứng Đecacboxyl hóa
Nhiệt phân axit cacboxylic hay muối cacboxylat
27
29/9/2011
Trong phân tử axit caboxylic có chứa nhóm hút điện tử
(-NO2, -C≡N, -CH3CO-, -CCl3,…) thì khả năng đecacboxyl xảy ra dễ dàng hơn: O2NCH2COOH, N≡C-CH2-COOH, CH3CO-CH2COOH, Cl3C-COOH
Nhiệt phân muối cacboxylat
CH3COONa + NaOH  CH4 + Na2CO3

4. Phản ứng thế Hα
28
29/9/2011
IV. MỘT SỐ AXIT TIÊU BIỂU –
PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ AXIT TIÊU BIỂU
A. Một số axit tiêu biểu
1. Axit fomic HCOOH
2. Axit axetic CH3COOH
3. Axit benzoic

4. Axit béo cao: Axit panmittic, axit stearic
5. Axit cacboxylic chưa no
6. Một số axit cacboxylic đa chức
Axit cacboxylic đa chức là những hợp chất hữu cơ mà trong phân tử của nó có chứa từ 2 nhóm cacboxyl trở lên (axit dicacboxylic: quan trọng)
29
29/9/2011
+ Những axit đicacbonxylic mạch hở , no có dạng chung: HOOC-(CH2)n-COOH (n  0)
n=0: axit oxalic
n=1: axit malonic
n=2: axit sucxinic
n=3: axit glutaric
n=4: axit ađipic

n=5: axit pimelic
+ Axit đicacboxylic mạch hở , không no
30
29/9/2011
+Axit đicacboxylic thơm





B. Phương pháp điều chế
1. Axit điccacboxylic no


31
29/9/2011
3. Điều chế Axit malonic, axit sucxinic
BrCH2-COONa NCCH2CH2CN HOOC(CH2)2COOH

4. Điều chế axit ađipic
32
29/9/2011
5. Phương pháp Reppe
6. Axit đicacboxilic thơm
33
29/9/2011
34
29/9/2011
29/9/2011
35
DẪN XUẤT AXIT CACBOXYLIC
36
29/9/2011
I. KHÁI NIỆM CHUNG
1. Định nghĩa
Dẫn xuất của axit cacboxylic là những sản phẩm (tạo ra khi) thế nhóm -OH trong nhóm -COOH bằng các nguyên tử hay các nguyên tử khác.



X: halogen → halogenua axit
OR: ankoxi → este
NH2: amit
OCOR: anhiđric axit
RC≡N: dẫn xuấtn Nitrin
37
29/9/2011
2. Danh pháp
2.1 Este
Tên gốc rượu + tên thường axit
38
29/9/2011
2.3 Anhidrit
Anhiđrit + tên axit
39
29/9/2011
2.4 Amit
Chú ý
-ic → amit
-cacboxylic → cacboxamit
Tên axit + oic
Điều chế RCOOH + NH3 → RCOONH2 + H2O
40
29/9/2011
2.5 Nitrin
Tên gốc R + xianua
Tên gốc R + nitrin
41
29/9/2011
II. HÓA TÍNH
42
29/9/2011
43
29/9/2011
44
29/9/2011
45
29/9/2011
46
29/9/2011
Môi trường axit
Môi trường kiềm
Cơ chế phản ứng thủy phân
47
29/9/2011
XÀ PHÒNG HÓA VÁ CHẤT TẨY RỬA TỔNG HỢP
I. Cấu tạo và tính chất
48
29/9/2011
II. Chất tẩy rửa tổng hợp
1. Chất tẩy rửa anion
1.1 Nhóm ankylsunfat ROSO3Na (R: Số C khoảng 18)
1.2 Nhóm ankylsunfonat RSO3Na
RH RSO3H RSO3Na
1.3 Nhóm1 ankylbenzen sunferat RC6H4SO3Na
2. Chất tẩy rửa cation
49
29/9/2011
R─O─(CH2─CH2─O)nCH2OH
Với R = C18H37 , n = 10

Ar ─O─(CH2 ─CH2O)mCH2 ─CH2OH
Với Ar = phenyl , m = 20

RCOO(CH2CH2O)xCH2 ─CH2 ─OH
Với este của axit béo , x = 30
3. Chất tẩy rửa không có cấu tạo anion
50
29/9/2011
... to be continued !
51
29/9/2011