Lý thuyết trọng tâm về axit cacboxylic - tài liệu bài giảng potx

Khóa h
ọc LTðH môn Hóa –Thầy Ngọc
Lý thuyết trọng tâm về
Axit Cacboxylic

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng ñài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 1
-


LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM VỀ AXIT CACBOXYLIC
TÀI LIỆU BÀI GIẢNG


I. KHÁI NIỆM CHUNG
1. ðịnh nghĩa
Axit cacboxylic là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm cacboxyl (-COOH) liên kết trực tiếp với
nguyên tử C hoặc nguyên tử H.
2. Phân loại
Có 2 cách phân loại axit:
- Theo cấu tạo gốc hiñrocacbon: Axit no, không no, thơm
VD:

CH
3
COOH CH
2
=CH-COO H
COOH
a. axetic a. acrylic a. benzoic

- Theo số lượng nhóm cacboxyl: Axit ñơn chức, Axit ña chức
VD:
a. formic, a. axetic (ñơn chức), a. oxalic, a. añipic, a. phtalic (2 chức).
3. Danh pháp
- Theo IUPAC.
Tên Axit = Axit + Tên hiñrocacbon tương ứng theo mạch chính + oic.
- Tên thông thường của một số axit hay gặp:
+
Axit no, ñơn chức, mạch hở:
+
Axit không no, một nối ñôi, ñơn chức, mạch hở:
+
Axit no, hai chức, mạch hở:
+
Axit thơm:
4. Tính chất vật lý
- Nhiệt ñộ sôi của các axit cacboxylic cao hơn cả ancol tương ứng do liên kết H trong axit cacboxylic bền
hơn trong ancol (do nhóm –OH bị phân cực mạnh hơn, nguyên tử H trong nhóm –OH linh ñộng hơn)
- Axit cacboxylic cũng tạo ñược liên kết H với nước, 3 axit ñầu dãy no, ñơn chức tan vô hạn trong nước.
- Mỗi axit cacboxylic có vị chua ñặc trưng riêng.
II. ðỒNG ðẲNG – ðỒNG PHÂN
1. ðồng ñẳng
Tùy theo cấu tạo của axit (mạch C, số nhóm chức, ) mà ta có các dãy ñồng ñẳng khác nhau. Trong
chương trình phổ thông, ta chủ yếu xét dãy ñồng ñẳng este no, ñơn chức, mạch hở, có các ñặc ñiểm sau:
- Công thức dãy ñồng ñẳng: C
n
H
2n
O
2.

- Khi ñốt cháy:
2 2
H O CO
n = n
.

Ngoài ra, cũng cần chú ý ñến các dãy có công thức dạng C
n
H
2n-2
O
x
(no, mạch hở, 2 chức hoặc không no,
một nối ñôi, mạch hở, ñơn chức) khi ñốt cháy:
2 2
H O CO
n < n
và
2 2
axit CO H O
n = n - n
.

2. ðồng phân
Ngoài ñồng phân về mạch C, axit còn có ñồng phân loại nhóm chức với este.
III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC
1. Tính axit và ảnh hưởng của nhóm thế
- Axit cacboxylic là các axit yếu nhưng có ñầy ñủ tính chất của một axit (5 tính chất: làm ñỏ quỳ tím, tác
dụng với kim loại giải phóng hiñro, tác dụng với bazơ/oxit bazơ, muối).

- ðộ mạnh của axit (ñặc trưng bởi K
a
, K
a
càng lớn, tính axit càng mạnh) phụ thuộc vào gốc hiñrocacbon
(R) liên kết với nhóm chức cacboxyl –COOH.
+
Các gốc R ñẩy e làm giảm tính axit:
HCOOH > CH
3
COOH > CH
3
CH
2
CH
2
COOH > (CH
3
)
2
CHCOOH > (CH
3
)
3
CCOOH.
+
Các gốc R hút e làm tăng tính axit:
CH
3
COOH < CH

2
ClCOOH < CHCl
2
COOH < CHF
2
COOH.
2. Phản ứng tạo thành dẫn xuất của axit
Khóa h
ọc LTðH môn Hóa –Thầy Ngọc
Lý thuyết trọng tâm về
Axit Cacboxylic

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng ñài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 2
-


Các phản ứng thế nhóm –OH trong nhóm chức –COOH của axit cacboxylic tạo thành các dẫn xuất.
a. Phản ứng este hóa
Tổng quát:

+ o
H , t
2
RCOOH + R'OH RCOOR' + H O
 →
←

Chú ý các ñặc ñiểm của phản ứng:

- Phản ứng thuận nghịch (xảy ra theo cả 2 chiều trong cùng ñiều kiện).
- Chiều thuận là phản ứng este hóa, chiều nghịch là phản ứng thủy phân este.
- ðể phản ứng chuyển dịch theo chiều thuận, cần tăng nồng ñộ các chất tham gia và dùng chất hút nước
như H
2
SO
4
ñể làm giảm nồng ñộ các chất tạo thành.
b. Phản ứng tách nước liên phân tử
Tổng quát:

2 5
P O
2 2
2RCOOH (RCO) O + H O
→

Chú ý:
Do gốc axyl R-CO- có tính hút e mạnh hơn H nên anhiñrit axit có khả năng este hóa mạnh hơn axit
cacboxylic tương ứng (tạo ñược este với phenol).
3. Phản ứng ở gốc hiñrocacbon
a. Phản ứng thế ở gốc no
Khi dùng phospho (P) làm xúc tác, Cl chỉ thế ở H của C
α
so với nhóm –COOH:
P
3 2 2 2 3 2
CH CH CH COOH + Cl CH CH CHClCOOH
+ HCl
→

b. Phản ứng thế ở gốc thơm
Khi nhóm –COOH gắn với nhân thơm, phản ứng thế tiếp theo xảy ra khó khăn hơn và ưu tiên vào vị trí m-
:
CO O H
+ H O -NO
2
O H
NO
2
+ 3H
2
O
axit m-nitroben z o ic
axit benzoic

c. Phản ứng cộng vào gốc không no
3 2 3
CH CH=CHCOOH + Br CH CHBrCHBrCOOH
→

IV. ðIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG
1. ðiều chế
- Trong phòng thí nghiệm:
+
Oxh hiñrocacbon, ancol:
+
4 3
o
2

KMnO H O
6 5 3 6 5 6 5
H O, t
C H -CH C H COOK C H COOH
→ →
+
ði từ dẫn xuất halogen:
,
+ o
3
H O t
KCN
RX R-C N RCOOH
→ ≡ →
- Trong công nghiệp:
CH
3
COOH ñược sản xuất theo các phương pháp sau:
+
Lên men giấm (phương pháp cổ nhất, hiện nay chỉ còn dùng ñể sản xuất giấm ăn):
3 2 3
o
men giÊm
2 2
25-30 C
CH CH OH + O CH COOH + H O
→

+
Oxi hóa CH

3
CHO (phương pháp chủ yếu trước ñây):
3 2 3
1
2
o
xt, t
CH CH=O + O CH COOH
→

+
ði từ metanol và CO (phương pháp hiện ñại và kinh tế nhất):
3 3
o
xt, t
CH OH + CO CH COOH
→

2. Ứng dụng

Giáo viên: Vũ Khắc Ngọc
Nguồn: Hocmai.vn