Upload
others
View
7
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
STT Nội dungSố tiết
Lý thuyết Tự học
Bài 1 Cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học 5 10
Bài 2 Nhiệt động hóa học 4 8
Bài 3 Dung dịch 6 12
Bài 4 Điện hóa học 2 4
Bài 5 Các nguyên tố kim loại 6 12
Bài 6 Các nguyên tố phi kim 3 6
Bài 7 Hydrocarbon 2 4
Bài 8 Dẫn xuất hydrocarbon 8 16
Tổng cộng 36 72
Mã học phần: CB0201
Tổng số tín chỉ: 3 Lý thuyết: 2 (36 tiết) Thực hành: 1 (30 tiết)
GIỚI THIỆU HỌC PHẦN HÓA HỌC
ĐIỂM HỌC PHẦN = Chuyên cần (10%) + Kiểm tra thường xuyên (20%) + Thi kết thúc HP (70%)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Đặng Như Tại, Ngô Thị Thuận (2012), Hóa học hữu cơ, Tập I, II, Nhà xuất bản Giáo dục
Việt Nam.
2. Lê Thành Phước (2003), Hóa học Đại cương Vô cơ, Tập I, II, Nhà xuất bản Y học.
3. Nguyễn Đình Chi (2011), Hóa học Đại cương, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam.
4. Nguyễn Đức Chung (2010), Bài tập Hóa học Đại cương, Tập I, II, Nhà xuất bản Đại học
Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.
5. Phan An (2012), Hóa học cơ sở, Nhà xuất bản Y học.
6. John E. McMurry and Robert C.Fay (2014), General chemistry atoms first 2nd. Pearson.
7. John McMurry (2015), Organic chemistry 9th, Cengage Learning.
8. Nguyễn Thị Thu Trâm (2020) – Giáo trình Hóa học hữu cơ, NXB Y Học.
HOÁ HỌC QUANH TA
N
HO
O
HO
CH3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1314
15 16
N
HO
O
HO
CH3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1314
15 16
N
O
O
O
CH3
C
O
CH3
C
O
CH3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1314
15 16
CH3COOH
Morphine Heroin
Papaver somniferum (L.)
Cây Anh túc
Na
Cl2
NaCl
Bài 1
Cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học
1. Trình bày cấu tạo của một nguyên tử, quy luật phân bố electron
trong nguyên tử.
2. Trình bày được cấu trúc của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa
học. Giải thích quy luật biến thiên tính chất của các nguyên tố.
3. Phân tích được các luận điểm của thuyết liên kết hóa trị; đặc điểm
các kiểu lai hóa.
4. Phân biệt các loại liên kết hóa học.
MỤC TIÊU
1. Cấu tạo nguyên tử
John Dalton
1766-1844
JJ Thomson
1856-1940
Ernest Rutherford
1837-1937
James Chadwick
1891-1974
Neils Bohr
1885-1962
Edwin Schrӧdinger
1887-1961
Werner Heisenberg
1901-1976
1.1. Hạt nhân
X: ký hiệu nguyên tử
A: số khối (A=P+N)
Z: điện tích hạt nhân (=P)
Đồng vị
98.9% 1.1% <0.0001%
Hiện tượng phóng xạ
4. Tia
197 0 197
80 1 79Hg e Au
5. Electron capture (EC)
3600 đồng vị
Chỉ có 264
đồng vị bền
không phóng
xạ!
β
Cr-51 dùng trong kỹ thuật xác
định thể tích máu của cơ thể
Tc-99m được dùng trong
chuẩn đoán hình ảnh
Các loại sóng điện từ
Nguyễn Thị Thu Trâm
1.2. Lớp vỏ
s
p
d
f
-1 0 +1
0
-2 -1 0 +1 +2
-3 -2 -1 0 +1 +2 +3
l = 0, m = 0
l = 1, m = -1, 0, +1
l = 2, m = -2, -1, 0, +1, +2
l = 3, m = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3
s = + ½, s = - ½
- Số e tối đa trong một orbital là 2
- Trong nguyên tử không thể có hai e có cả
bốn số lượng tử n, l, m, s như nhau
- Ở trạng thái cơ bản, các e sắp xếp vào các
phân lớp có năng lượng từ thấp lên cao
- Các e sắp xếp vào các orbital sao cho tổng
số spin là cực đại (tức là số e độc thân là
lớn nhất)
Cấu hình e của nguyên tử
VD: Viết cấu hình e của các nguyên tử ở trạng thái cơ bản và ion sau: C, Cl, Ca, Fe,
Cu, Cl-, Br-, Ca2+, Fe2+, Fe3+, Cu+, Cu2+
1.3. Định luật tuần hoàn và Bảng hệ thống tuần hoàn
Kim loại (metals)
Phi kim (nonmetals)
Á kim (semimetals)
1
2
3
4
5
6
7
«Tính chất của các đơn chất cũng như
dạng và tính chất của các hợp chất tạo
thành từ các nguyên tố hóa học phụ
thuộc tuần hoàn vào điện tích hạt nhân
của nguyên tố đó »
13
Ái lực với electron Ae (electron affinity)
Ae có giá trị càng âm thì nguyên tử
có khuynh hướng kết hợp e càng
mạnh
Năng lượng ion hóa Ei (ionization energy)
Năng lượng ion hóa
Increases
Tính kim loại (metallic character)
Metallic character
Decreases
Incre
ases
Increases
Decre
ases
Độ âm điện (electronegativity)
Giả sử B>A A B
Electron affinity
Ioniz
ation
energ
y
Ele
ctr
on a
ffin
ity
Atomic radius
Ato
mic
radiu
s
Ionization energy
Tóm tắt sự biến thiên tuần hoàn một số tính chất của nguyên tố
2. Liên kết hóa học
2.1. Một số khái niệm đặc trưng của liên kết
Năng lượng liên kết (E)
Năng lượng của một liên kết là
năng lượng cần thiết để phá vỡ
mối liên kết đó và tạo ra các
nguyên tử ở thể khí.
E càng lớn liên kết càng bền
Độ dài liên kết
r càng ngắn liên kết càng bền
Bậc liên kết là số liên kết tạo thành giữa 2 nguyên tử
Bậc liên kết (độ bội liên kết)
VD: Bậc liên kết giữa hai nguyên tử C trong các hợp chất CH3-CH3,CH2=CH2, và CHCH
lần lượt là 1, 2 và 3
Góc liên kết (góc hóa trị)
Moment lưỡng cực
(1D= 3.3310-30C.m)
Nonpolar moleculePolar molecule
2.2. Các loại liên kết hóa học
1. Liên kết cộng hóa trị (covalent bond)
- LK cộng hóa trị không phân cực, VD H2, Cl2…
- LK cộng hóa trị phân cực, VD H2O, NH3…
2. Liên kết cho nhận (liên kết phối trí – coordinate bond)
Thường gặp trong phức chất
3. Liên kết ion
VD NaCl, KI…
4. Liên kết giữa các phân tử
- Lực Van der Waals (Van der Waals forces)
- Liên kết hyrodren (hydrogen bond)
- Tương tác kỵ nước (hydrophobic interactions)
1. Liên kết cộng hóa trị (covalent bond)
Liên kết cộng hóa trị được hình thành giữa các nguyên tử của cùng một
nguyên tố ( =0) hoặc giữa các nguyên tử của các nguyên tố có sự
chênh lệch nhỏ về độ âm điện (thường < 2)
LK cộng hóa trị
không phân cực
LK cộng hóa trị
phân cực
Quy tắc bát tử
“Nguyên tử của các nguyên tố có khuynh hướng liên kết với các nguyên tử khác để đạt
được cấu hình electron vững bền của các khí hiếm với 8 electron (hoặc 2 đối với He) ở
lớp ngoài cùng”
VD1: Viết công thức Lewis cho các phân tử và ion sau SCl2, H2O, COCl2, BF4-,
H3O+, ClO2
-, O3, CO32-
VD2: Viết công thức Lewis cho các phân tử sau PF5, H2SO4, XeF4
Công thức cộng hưởng
Số orbital lai hóa = liên kết + đôi điện tử tự do
VD: CH4 C có lai hóa sp3 (4 + 0)
C2H2 C có lai hóa sp (2 + 0)
NH3 N có lai hóa sp3 (3 + 1)
H2O O có lai hóa sp3 (2 + 2)
Ethylen CH2=CH2
C
C*
2s 2p
Ethan CH3CH3
C
C*
2s 2p
3. Liên kết ion
Tính chất của liên kết ion: là loại liên kết mạnh, không có tính định hướng,
không có tính bão hòa. Hợp chất ion ở dạng rắn, có nhiệt độ nóng chảy cao
4. Liên kết giữa các phân tử
Lực Van der Waals (Van der Waals forces)
Dipole - dipole
Dipole – induced dipole
Lực London
Bài 2
Nhiệt động hóa học
1. Trình bày được ý nghĩa của nội năng, enthalpy, entropy và năng
lượng tự do trong nghiên cứu các phản ứng hoá học.
2. Vận dụng những định luật của nhiệt hoá học để tính toán hiệu ứng
nhiệt của những phản ứng.
3. Trình bày được những quy luật về ảnh hưởng của nồng độ, nhiệt độ,
chất xúc tác đến tốc độ phản ứng.
4. Vận dụng được nguyên lý Le Chatelier để dự đoán chiều chuyển
dịch của một cân bằng khi có tác động của một số yếu tố.
MỤC TIÊU
NH4NO3 (rắn) + 26 KJ NH4NO3 (lỏng)H2O
CaCl2 (rắn) CaCl2 (lỏng) + 82 KJH2O
E = Esp-Etc
H = Hsp-Htc
E<0
Enthalpy H<0 E>0
Enthalpy H>0
Enthalpy là sự biến thiên nhiệt của hệ phản ứng trong điều kiện đẳng áp. Hầu hết sự
thay đổi vật lý hay hóa học của hệ đều liên quan đến sự tăng hoặc giảm enthalpy
2.1. Nhiệt động học
(Phản ứng tỏa nhiệt) (Phản ứng thu nhiệt)
Ba(OH)2.8H2O (r) + 2NH4Cl (r) BaCl2 (dd) + 2NH3 (dd)+ 10H2O (l) H° = +80.3 kJ
2 Al (r) + Fe2O3 (r) 2 Fe (r) + Al2O3 (r) H° = -852 kJ
C3H8 (k) + 5 O2 (k) 3 CO2 (k) + 4 H2O (l) H° = -2220 kJ
Định luật Hess
Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng chỉ phụ thuộc vào bản chất và trạng thái của
các chất đầu và cuối mà không phụ thuộc vào cách thức diễn biến của phản ứng
Bằng thực nghiệm người ta xác định được:
ΔH1= -94,0 kcal
ΔH2= -26,4 kcal
ΔH3= -67,6 kcal
Như vậy: ΔH1 = ΔH2 + ΔH3
H° = H°fsp - H°
ftc = (2 H°f C2H5OH + 2 H°
f CO2) - H°f C6H12O6
= [2(-277.7) + 2 (-393.5)] – (-1273)
= -69.4 KJVD2
VD1
H° =?
Tính H° dựa vào H°f (standard heats of formation)
Tính H° dựa vào năng lượng phân ly liên kết (bond dissociation energy)
H° = Dtc - Dsp
VD:
H° = Dtc – Dsp = (DH-H + DCl-Cl) - 2DH-Cl
= (436 + 243) - 2432
a : exact value
= -185 KJ
Nhiên liệu và nhiệt đốt cháy (heats of combusion)
Nhiệt đốt cháy là tổng năng lượng giải phóng ra khi đốt cháy một hợp chất.
Enthalpy đốt cháy H°C là enthalpy thay đổi trong phản ứng đốt cháy 1 mol
chất đó bằng oxi
Nhiênliệu
Thanđá
Khí thiênnhiên
Dầumỏ
C1-C4
C5-C11
C14-C25
Khai thác than đá VD: Styren (C8H8) có nhiệt cháy ΔHco= -4395 kJ.
Tính ∆H°f (kJ/mol) của styren biết ∆H°f(CO2)= -393,5
kJ/mol, ∆H°f(H2O)= -285,5 kJ/mol.
A. -850,2
B. + 105,0
C. -420,5
D. +219,8
Khai thác dầu mỏ
Giới thiệu về Entropy
Marcellin Berthelot
(1827-1907)
3Fe + 2O2 Fe3O4 H° = -1118 kJ
C + O2 CO2 H° = -393.5 kJ
S = Ssp-Stc
Qúa trình tự diễn biến khi : H<0 và S >0
Qúa trình không tự diễn biến khi : H>0 và S <0
S° : entropy mol chuẩn là entropy của một mol chất tinh khiết ở 1 atm và nhiệt độ xác
định (thường là 25°C)
S° = 2 192.3 – (191.5 + 3 130.6)
= -198.7 J/K
Giới thiệu về năng lượng tự do Gibbs G
Cho phản ứng sau
Phản ứng trên có tự xảy ra ở 25°C? Tính nhiệt độ mà tại đó phản ứng tự xảy ra ?
G < 0 : phản ứng tự diễn ra
G = 0 : phản ứng cân bằng
G > 0 : phản ứng không tự diễn ra
ΔH ΔS ΔG= ΔH- TΔS Xu hướng của quá trình Ví dụ
- + - Tự diễn ra ở mọi nhiệt độ 2NO2 (k) → N2 (k) + 2O2 (k)
+ - + Không tự diễn ra 3O2 (k) → 2O3 (k)
- - - hoặc + Tự diễn ra ở nhiệt độ thấp
Không tự diễn ra ở nhiệt độ cao
N2(k) + H2 (k) → 2NH3 (k)
+ + - hoặc + Tự diễn ra ở nhiệt độ cao
Không tự diễn ra ở nhiệt độ thấp
2HgO (r) → 2Hg (l) + O2 (k)
Năng lượng tự do tiêu chuẩn tạo thành G°f
(standard free energies of formation)
G°f NH3= -33.0/2 = -16.5 kJ/mol
G° = G°f sp - G°f tc
G° = 2G°f NH3 - (G°f N2 + 3 G°f H2)
Năng lượng tự do của phản ứng trong TH không tiêu chuẩn
R: hằng số khí (= 8.314 J/K.mol)
T: °K
Đối với phản ứng của chất khí Q= QP = Psp/Ptc
Đối với phản ứng của chất lỏng Q= QC = Csp/Ctc
Tính G của phản ứng ở 25°C, khi áp suất của
từng cấu tử như sau 1.0 atm N2, 3.0 atm H2,
0.02 atm NH3
Tính G của phản ứng ở 25°C, khi áp suất của
từng cấu tử như sau 0.01 atm N2, 0.03 atm H2,
2.0 atm NH3
G = -33.0 103 + (8.314 298 ln1.5107)
G = 7.9 kJ/mol
G = G° + R T lnQp
= -33.0 103 + (8.314 298 ln1.510-5)
G = -60.5 kJ/mol
Năng lượng tự do và cân bằng hóa học
ΔG° lnK K Kết luận
ΔG°<0 lnK>0 K>1 Hỗn hợp phản ứng chủ yếu là sản phẩm
ΔG°>0 lnK<0 K<1 Hỗn hợp phản ứng chủ yếu là tác chất
ΔG°=0 lnK=0 K=1 Hỗn hợp phản ứng cân bằng giữa sản phẩm và tác chất
K = 2 × 104
Xét phản ứng
2.2. Tốc độ phản ứng - Cân bằng hóa học
Tốc độ phản ứng H2 + O2 H2OQúa trình gỉ sét
trong tự nhiên
a A + b B c C + d D
k: hằng số tốc độ phản ứng
m,n: được đo bằng thực nghiệm và thường không trùng
với hệ số a, b, c và d trong phương trình hóa học;
m, n giúp xác định bậc phản ứng
Ví dụ một phản ứng có v = k[A]2[B]
m = 2, n = 1, m + n = 3
Vậy phản ứng bậc 2 đối với A,
bậc 1 đối với B
bậc ba cho toàn phản ứng
Xác định tốc độ phản ứng bằng phương pháp xác định tốc độ đầu
a. Viết công thức tính tốc độ phản ứng
b. Xác định k?
c. Nếu nồng độ đầu của [NH4+]= 0.39 M, [NO2
-]= 0.052M, tính v?
Tốc độ phản ứng và nhiệt độ
Mg trong nước lạnh Mg trong nước nóng
Dựa vào phương trình Arrhenius có thể tính được Ea khi biết các giá trị k ở các nhiệt độ khác nhau
Ea = -R hệ số góc
k: hằng số tốc độ phản ứng
A: hằng số Arrhenius
Ea: năng lượng hoạt hóa
R: hằng số khí (= 8.314 J/K.mol)
T: °K
a. Tính Ea (kJ/mol) bằng cách sử dụng
các giá trị từ thực nghiệm trên
b. Tính Ea từ hai giá trị k ở 283°C và
508°C
c. Từ giá trị k tại 283°C và giá trị Ea
tính được từ câu b, tính k tại 293°C
Tốc độ phản ứng và xúc tác
Chất xúc tác làm tăng tốc độ của
phản ứng, các chất này sau khi
tham gia vào phản ứng được
hoàn trở lại về lượng và chất.
Không có xúc tác,
lượng oxi sinh ra rất ít
Thêm xúc tác KI,
lượng oxi sinh ra nhiều
v
Ea = 76 kJ/mol
Không có xúc tác Có xúc tác
Xác định chất xúc tác và chất trung
gian trong dãy phản ứng sau
Xúc tác đồng thể
Các chất phản ứng và chất xúc tác tạo thành một pha đồng nhất
VD: xúc tác NaI (lỏng) trong phản ứng phân hủy H2O2 (lỏng)
Xúc tác NO (khí) trong phản ứng tạo O3 (khí) từ O2 (khí)
Xúc tác dị thể
Các chất phản ứng và chất xúc tác tạo thành một hệ dị thể (không đồng nhất)
Cân bằng hóa học
Tại thời điểm cân bằng
Hằng số cân bằng
Ở 250C
Ghi chú: Hằng số cân bằng phụ thuộc vào nhiệt
độ, ví dụ kc của phản ứng chuyển hóa N2O5 tăng
từ 4.64 10-3 ở 250C lên 1.53 ở 1270C
Tại 7000K
Để dự đoán phản ứng tại một thời điểm nào đó có đạt cân bằng hay chưa, ta tính QC
Giả sử tại thời điểm t và
QC< KC
Nên phản ứng sẽ chuyển dời sang phải
? Nếu lấy 1 mol H2 cho phản ứng với 1 mol I2 trong bình 10 lít ở 700 K. Tính nồng
độ và số mol của H2, I2 và HI lúc cân bằng.
Nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Chatelier
"Khi một trong những điều kiện tồn tại của cân bằng như: nồng độ, nhiệt độ, áp suất bị thay đổi thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều chống lại tác dụng thay đổi đó".
Ở ví dụ trên, nếu ta tăng áp suất của hệ (hay giảm thể tích) ví dụ bằng cách
nén thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều thuận.
Bài 8
Dẫn xuất hydrocarbon
1. Trình bày được đặc điểm cấu trúc của các dẫn xuất hydrocarbon.
2. Gọi tên được các dẫn xuất hydrocarbon.
3. Trình bày được tính chất vật lý, tính chất hóa học và các phương
pháp điều chế các dẫn xuất hydrocarbon.
4. Nêu ra một vài tác dụng sinh học của các dẫn xuất hydrocarbon.
MỤC TIÊU
8.1.1 Alcol
Phân loại
- Dựa vào gốc hydrocarbon: alcol béo (no, không no, vòng) và alcol thơm
C2H5OH CH2=CHCH2OH C6H5CH2OH
- Dựa vào số nhóm OH: monoalcol, polyalcol
C2H5OH
- Dựa vào bậc C gắn nhóm OH
CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CHCH3
OH
CH3CCH3
CH3
OH
8.1 Alcol-Phenol-Ether
Alcol bậc 1 (1o)Alcol bậc 2 (2o) Alcol bậc 3 (3o)
Danh pháp
IUPAC
CH3OH
CH3CH2OH
CH3CH2CH2OH
Thông thường
Methanol
Ethanol
1-Propanol
2-Methylpropanol
2-Butanol
Acol Methylic
Alcol ethylic
Alcol n-propylic
Alcol iso-butylic
Alcol sec-butylic
Alcol-Phenol-Ether
Tính chất vật lý
Ở nhiệt độ thường, hầu hết các alcol mạch ngắn (từ 1C đến 11C), là những
chất lỏng, các alcol mạch dài hơn là những chất rắn.
Các polyalcol như etilenglycol, glycerin: những chất lỏng không màu, sánh,
có vị ngọt, dễ tan trong nước.
Liên kết hydrogen
Khả năng hòa tan trong nước giảm khi khối lượng phân tử tăng.
Nhiệt độ sôi của alcol không phân nhánh cao hơn alcol phân nhánh có
cùng số carbon.
Alcol-Phenol-Ether
Phenol – một trong những nguyên nhân gây cá chết trong sự kiện Formosa
8.1.2 Phenol
Resveratrol
“-OH liên kết trực tiếp với nhân thơm”
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
NO2
NO2
O2N
OH
OH
phenol o-cresol m-cresol p-cresol
catechol resorcinol hydroquinone picric acid
α-naphthol β-naphthol
Tên thông thường
Danh pháp
Alcol-Phenol-EtherTên IUPAC
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OCH3
1,2-benzenediol 1,3-benzenediol 1,4-benzenediol 4-methoxyphenol
Điều chế
- Chưng cất nhựa than đá
- Thủy phân chlorobenzene
Cl
+ KOH300°C
280 atm
OH
+ KOH
Alcol-Phenol-Ether- PP kiềm chảy
SO3H
+300°C
ONa
NaOH r
OH
H+
- Oxy hóa cumene (dùng trong công nghiệp)
+
CH(CH3)2
O2
C
O
OH
CH3H3C
H2O
H+
OH
CH3COCH3
- Thủy phân muối diazonium (dùng trong ptn)
+ H2ON2Cl40 50°C-
OH + +N2 HCl
+ H2ON2Cl+ +NH2 NaNO2 HCl NaCl +
Điều chế muối diazonium
Hiệu ứng +C của –OH với nhân thơm O-H
phân cực mạnh khả năng tạo liên kết H của
phenol > alcol
t° sôi , t° nóng chảy, độ hòa tan trong nước > alcol
tương ứng
Tính chất vật lý
O H
Phenol Cyclohexanol
t° sôi 180 161
t° nóng chảy 41 25.5
Độ hòa tan (g/100g H2O) 9.3 3.6
Alcol-Phenol-Ether
Tính chất hóa học
Tính acid
Phenol > H2O > Alcol
C6H5OH + NaOH → C6H5ONa + H2O
C6H5OH + Na → C6H5ONa + ½ H2
Tính acid của phenol yếu hơn acid carbonic
C6H5ONa + CO2 + H2O → C6H5OH + NaHCO3
OH
NO2
OH
NO2
OH
NO2
>>
So sánh tính acid của 1 số phenol:
pKa 7.15 7.23 8.4
OH
CH3
OH
CH3
OH
CH3
> >
10.08 10.14 10.28
OH
Cl
OH
Cl
OH
Cl
> >
8.48 9.02 9.38
Alcol-Phenol-Ether
Phản ứng tạo etherOH
+ C2H5OH H+
Điều chế ether của phenol bằng pp Williamson
ONa
+ C2H5Br
OC2H5
+ NaBr
Br
+
OC2H5
+ NaBrC2H5ONa
ONa
+
O CH2 CH CH2
+ NaBrCH2 CH CH2 I
Alcol-Phenol-Ether
NaI
Phản ứng ester hóaOH
+ CH3COOHH+
Phải dùng dẫn xuất chloride hay anhydride của carboxylic acid
C6H5-OH + (CH3CO)2O → CH3COOC6H5 + CH3COOH
C6H5-OH + CH3COCl → CH3COOC6H5 + HCl
Phản ứng thế thân điện tử
OH
+CS2
- HBrBr2
OH
Br
OH
Br
+
Halogen hóa
Alcol-Phenol-Ether
Nitrat hóa
OH
+
OH
NO2
OH
NO2
+HNO3
35% 65%
Sulfo hóa
OH
+
OH
SO3H
OH
SO3H
H2SO4
100°C H2SO4
100°C
15-20°C
8.1.3 Ether (tự đọc)
Alcol-Phenol-Ether
H2SO4
8.2 Aldehyd và Ceton
𝛽-Damascenone
1
2
3
4
5
6
78
CHO
1
2
3
4
5
6
78
CHO
Citral a Citral b Citronellal
1
2
3
4
5
6
78
CHO
HCHO Metanal Aldehyd formic (formaldehyd)
CH3CHO Etanal Aldehyd acetic (acetaldehyd)
CH3CH2CHO Propanal
CH3CH2CH2CHO n-Butanal
C6H5CHO Aldehyd benzoic (benzaldehyd)
Danh pháp
- Aldehyd RCHO
- Ceton RCOR’
Butanon Ethyl methyl ceton
1-Phenylpropan-1-on Ethyl phenyl ceton
1-Phenylpropan-2-on Benzyl methyl ceton
2-Methylpentan-3-on Ethyl isopropyl cetonCH3 CH
CH3
C
O
CH2 CH3
Tính chất vật lý
Aldehyd và Ceton
- Aldehyd, ceton là những chất lỏng hoặc rắn, trừ aldehyd formic là chất khí.
- Aldehyd formic, aldehyd acetic, aceton tan vô hạn trong nước.
- Aldehyd, ceton có nhiệt độ sôi thấp hơn alcol và acid tương ứng (do không có
khả năng tạo liên kết hydro).
- Các aldehyd thấp có mùi khó chịu. Các ceton đầu dãy có mùi đặc trưng.
H2O
Tính chất hóa học Aldehyd và Ceton
Phản ứng cộng thân hạch
CR'
OR Z H2O
CRR'
Z
OH
Z: RMgX (Cộng Grignard)
2C O + R-MgX C OMgX
H OC
RR
OH
Đây là một trong các phương pháp điều chế alcol, tùy vào cơ cấu của
alcol mà chọn hợp chất carbonyl và Grignard thích hợp
CH CH
OMgBr3
C6H5
H2O
C6H53CH
OH
CH
HCHO + CH3CH2MgBr CH3CH2CH2OMgBr CH3CH2CH2OH
VD:
CH3CHO + C6H5MgBr
3 2C
OMgBr
CH3
CH3 CHCHO
2H
HC HC CH3 C
OH
CH3
233 2C
O
CH3 CHCH + CH3MgBr
Z: CN-Aldehyd và Ceton
C
O
+ CN-C
O
CNH+
C
OH
CNHCl
t°C
OH
COOH
CN-, H+
CH3CH2 C
CH3
OH
CNHCl
t o COOHCH3CH2 C
CH3
OH
CH3CH2 C
O
CH3
VD:
Z: H2N-G (dẫn xuất amoniac)
Tác chất Sản phẩm
H2N-OH (hydroxylamin)
H2N-NH2 (hydrazin)
H2N-NH-C6H5 (phenylhydrazin)
C N OH oxim
C N NH2 hydrazon
C N NHC6H5 phenilhyrazonphenylhydrazon
Z: ROH (sự thành lập acetal)
R C O
H
+ ROH
H+
R C
OH
H
ORROH H
+
CR
OR
H
OR
hemi acetal acetal
/
Phản ứng của Hα Aldehyd và Ceton
C
H
C
O
+ X2 C
X
C
O
+ HXH
+ hay OH
-
Halogen hóa
O
+ Br2H
+O
Br
+ HBr
VD:
CCH3
CH3
CH3
C
O
CH3I2/OH
-H
+
CCH3
CH3
CH3
COOH + CHI3 (phản ứng haloform)
CH3CHO Br2/NaOH H+
HCOOH + CHBr3
X2/OH-
R C
O
CH3
H+
RCOOH + CHX3
Chỉ xảy ra với acetaldehyd
và các methyl ceton
Aldehyd và Ceton Súc hợp aldol
2CH3CHO CH3CHOHCH2CHO CH3CH=CHCHOHO- -H2O
CHO + CH3CHO HO- -H2O
CHO + CH3COCH3 HO- -H2O
Phản ứng oxi hóa
CuSO4
(tt Fehling)
Ag(NH3)2+
(tt Tollens)
KMnO4
K2Cr2O7
RCOOH hay ArCOOHRCHO hay ArCHO
Ceton khó bị oxy hóa
Aldehyd
CHO(CH3)2CO
H2O
C
CH3
O C
CH3
OH
H+C
CH3
OH
H
C
CH3
OH
C
CH3
O
β-Ionon
Vitamin A
α -Ionon
Citral a
Phản ứng hoàn nguyên
C O C
H
OH
LiA lH41 .
H3O+
H3O+
2.
1. NaBH4
2.
H2/Ni
C O
Zn(Hg)/HCl
NH2 NH2/OH-
C H
H
Aldehyd và Ceton
Acid acetic CH3COOH
(S)-IbuprofenAcid butanoic CH3(CH2)2COOH nguyên nhân
gây mùi ôi của bơ khi không bảo quản tốt
Acid hexanoic CH3(CH2)4COOH tạo nên mùi đặc trưng của sữa dê
hay mùi hôi của vớ thể thao không được vệ sinhAcid cholic có nhiều trong mật người
8.3 Acid carboxylic và dẫn xuất
Omega 3
Acid linoleic (LA, C18:2)
Acid eicosapentaenoic (EPA, C20:5)
Acid docosahexaenoic (DHA, C22:6)
Omega 6
Acid -linolenic (ALA, C18:3)
Acid arachidonic (AA, C20:4)
Omega 9
Acid Oleic (C18:1)
Acid Erucic
Danh pháp
HCOOH Acid formic
CH3COOH Acid acetic
CH3CH2COOH Acid propionic
CH3(CH2)2COOH Acid butiric
CH3(CH2)3COOH Acid valeric
CH3(CH2)4COOH Acid caproic
….. ……
Tên thông thường
HCOOH Acid metanoic
CH3COOH Acid etanoic
CH3CH2COOH Acid propanoic
CH3(CH2)2COOH Acid butanoic
CH3(CH2)3COOH Acid pentanoic
CH3(CH2)4COOH Acid hexanoic
…. ….
IUPAC
8.3.1 Acid carboxylic RCOOHAcid carboxylic và dẫn xuất
Điều chếAcid carboxylic và dẫn xuất
Oxi hóa rượu bậc 1
RCH2OH RCOOH [O]
Tác nhân oxy hóa [O]: K2Cr2O7/H2SO4, KMnO4/H2SO4, HNO3 …
KMnO4
VD:
CH3CH2OH CH3COOH
C6H5CH2OH C6H5COOHKMnO4
RMgX + CO2 R-COO-MgX
+
H+
RCOOH
Từ hợp chất Grignard
CH3CH2 C
CH3
CH3
ClMg
CH3CH2 C
CH3
CH3
MgClCO2 H
+
CH3CH2 C
CH3
CH3
COOH
Mg CO2
Br
H+
COOH
VD:
Acid carboxylic và dẫn xuất Thủy giải nitril
R-X + CN- R-CN R-COOH H2O/H+
(Bậc 1)
CH2Cl
NaCN
CH2CN+
H
CH2COOH
3O
VD:
CH2(COOC2H5)2
1.
2.
C2H5ONaR CH(COOC2H5)2
H2O, HO-, t°R CH(COO-)2
H+
R CH(COOH)2t°
R CH2COOHR X
R' X
1.
2.
C2H5ONa
R C(COOC2H5)2
R'
H2O, HO-, t° H+t°
R CH
R'
COOH
Từ ester malonat (đọc thêm)
CH3CH2CH2Br + CN- CH3CH2CH2CN CH3CH2CH2COOH
H2O/H+
Tính chất vật lý
- Acid monocarboxylic:
1C-4C: chất lỏng linh động, hòa tan vô hạn trong nước
5C – 9C: chất lỏng sánh như dầu, hòa tan kém trong nước
10C trở lên: chất rắn, không tan trong nước, dễ tan trong alcol etylic và ether
Khi chiều dài mạch C tăng và mức độ phân nhánh của gốc R tăng lên thì độ tan
giảm nhiều
- Acid dicarboxylic:
Dạng tinh thể, dễ tan trong nước
- Acid monocarboxylic thơm:
Là những chất rắn kết tinh, dễ thăng hoa, chỉ tan trong nước nóng, dễ tan trong
alcol etylic và ether
Acid carboxylic và dẫn xuất
R CO
O H
H O
CO
R
Tính chất hóa học
Tính acid
RCOO-H + H2O → RCOO + H3O
K a =[RCOO ] [H 3O ]
[RCOOH]
Hằng số acid:
R-COOH + Na → RCOONa + 1/2H2
2R-COOH + CaO → (RCOO)2Ca + H2O
R-COOH + NaOH → RCOONa + H2O
2R-COOH + Na2CO3 → 2RCOONa + H2O + CO2
Giá trị Ka càng lớn thì tính acid càng mạnh
Acid carboxylic và dẫn xuất
Phản ứng thế nhóm OH
- Tạo ester
RCOOH + R’OH RCOOR’ + H2O
84
- Tạo thành anhydric acid
2CH3COOH (CH3CO)2O + H2O P2O5, t°
Một số phản ứng khác
- Phản ứng thế nguyên tử Hα
CH3CH2COOH + Cl2 CH3CHClCOOH P
- Phản ứng khử nhóm COOH
CH3CH2COOH CH3CH2CH2OHLiAlH4
H3O+
Acid carboxylic và dẫn xuất
Tính chất của acid chưa no và dicarboxylic : tự đọc
- Tạo halogenid acid
CH3CO-OH + PCl5 → CH3CO-Cl + HCl + OPCl3
8.3.2 Dẫn xuất của acid carboxylic Acid carboxylic và dẫn xuất
R C
OH
O
Y
R C
OH
OR C
Y
O
+ H2O HY+
R C
X
O
R C
O
CR
O
O
R C
OR'
O
R C
NH2
O
(X = F, Cl, Br, I)
Halogenid acid
Anhydrid acid
Ester
Amid
Ester RCOOR’
Phân loại
- Ester hoa quả
HCOOC2H5 etil formiat mùi rượu rum
HCOOC5H11 amyl formiat mùi mận
CH3COOC5H11 isoamyl acetat mùi chuối
C3H7COOC2H5 etil butyrat mùi dứa
- Glycerid (chất béo): là ester của acid béo cao, không nhánh với glycerin
C17H35COOH acid stearic
C15H31COOH acid palmitic + glycerin
C17H33COOH acid oleic
CH2
CH
CH2
O
O
O
C R1
O
C
C
R2
R3
O
O
Acid carboxylic và dẫn xuất
- Serid (sáp): là ester của acid và alcol béo cao
C15H31COOH + C30H61OH C15H31COOC30H61 + H2O
Sáp ongAcid palmitic Alcol miricylic
- Sterid: là ester của acid béo cao với alcol vòng như sterol
Cholesterol Sterid
Tính chất hóa học
- Phản ứng xà phòng hóa:
thủy phân trong môi trường base
RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH
Acid carboxylic và dẫn xuất
CH2
CH
CH2
O
O
O
C C17H35
O
C
C
C17H35
C17H35
O
O
CH2
CH
CH2
OH
OH
OH
3NaOH 3C17H35COONa
Đây là phương pháp điều chế xà phòng
- Thủy phân trong môi trường acid
CH2 O C
O
R
CH O C R'
CH2
O
O C
O
R''
CH2 OH
CH OH
CH2 Cl
RCOOH R'COOH R''COOHHCl
3-Monocloropropan-1,2-diol (3-MCPD)
RCOOR’ + HCl → RCOOH + R’Cl
xà phòng
- Phản ứng với NH3: tạo amid
C6H5COOCH3 + NH3 → C6H5CONH2 + CH3OHMethylbenzoat Benzylamid
- Phản ứng với hợp chất cơ magnesi
- Phản ứng khử ester
RCOOR’ RCH2OH + R’OHLiAlH4
CH3CH=CHCOOCH2CH3 + LiAlH4 → CH3CH=CHCH2OH + CH3CH2OH
Acid carboxylic và dẫn xuất
Amid RCONH2
Tính chất vật lý
Chỉ có formamid (HCONH2) là chất lỏng ở nhiệt
độ thường. Các amid khác đều là chất rắn kết
tinh. Các amid thấp có thể hòa tan được trong
nước, các amid tinh khiết đều không có mùi.
R C
O
N H
H
R C N H
O H
Tính chất hóa học
Amid có tính lưỡng tính. Tính acid, base đều rất yếu
Amid chỉ phản ứng với acid mạnh, tạo các muối không bền dễ bị thủy phân
CH3-CO-NH2 + HCl → [CH3-CO-NH3]+Cl-
Muối kim loại của các amid không bền (trừ thủy ngân)
CH3-CO-NH2 + HgO → (CH3-CO-NH)2Hg + H2O
Acid carboxylic và dẫn xuất
Capsaicin
Định nghĩa, phân loại
Cách 1: amin là dẫn xuất của NH3 bằng cách thế một, hai hay cả ba nguyên tử H
bằng gốc hydrocarbon
Cách 2: amin là dẫn xuất của hydrocarbon do sự thay thế nguyên tử H bằng nhóm
amin (-NH2)
Amin aliphatic (amin béo)
Amin aromatic (amin thơm)
Căn cứ vào số lượng nhóm –NH2 người ta lại chia amin thành monoamin hay
polyamin (di-, tri-, tetra-amin…)
8.4 Amin
- Alkylamin
CH3NH2 Methylamin
CH3CH2NHCH3 Ethylmethylamin
C6H5NHC6H5 Diphenylamin
(CH3)3N Trimethylamin
Cyclohexylamin
Danh pháp
NH2
NH2
NH2H3C
Anilin
p-toludin
CH3CH2CH(NH2)CH2CH2COOH Acid 4-aminohexanoic
H2NCH2CH2COCH3 4-Amino-2-butanon
- Gọi theo nhóm thế amino
Điều chế
2H
2RCH OH
KMnO4
PBr3
Cu
to
RCOOH
RCH 2Br
RCHO
SOCl2RCOCl
NH3RCONH 2
OBr-
(Br2/NaOH)
NaCNRCH 2CN
NiRCH 2CH2NH2
NH3RCH 2NH2
NH3, H2,NiRCH 2NH2
RNH2
Amin
Tính chất vật lý
- Amin có thể tạo liên kết hydrogen
- Amin hòa tan trong dung môi ít phân cực như ether, alcol, benzen...
- Methylamin và ethylamin là chất khí có mùi giống amoniac, các alkil
amin trung bình ở thể lỏng; alkil amin cao hơn có mùi cá
Amin
Tính chất hóa học
NH2 + HCl NH3Cl
-+
Tính bazơ
CH 323( )2NH+
NO-
(CH3)2NH + HNO3
Phản ứng alkil hóa
Tạo amid
R NH H HO C
O
R' R NH C
O
R' H2O
95
Amin
Nguyễn Thị Thu Trâm
Sự sulfon hóa - ứng dụng tổng hợp kháng sinh sulfamid
SulfamethoxazoleSulfaguanidin Sulfasalazine
Sulfamid
Thuốc sulfa
Amin Phản ứng với acid nitro HNO2
ArNH2 + NaNO2 + HCl Ar-N+NCl- + NaCl + H2O
ArN2+Cl-
(Hợp chất diazonium)
CuBr
CuCN
H2O, H+, t°
H3PO2
Ar-Cl
Ar-Br
CuCl
Ar-CN
Ar-OH
Ar-H
H2O, H+Ar-COOH
(Tác nhân gây ung thư)
Amin + Các oxid của nitơ hoặc NaNO2 (chất bảo quản trong thịt) Nitrosamine