tiểu luận BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga

DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM 2:
1. Nguyễn Thị Hậu………………………………………..0%
2. Nguyễn Thị Hồng Hậu……………………………….100%
3. Nguyễn Thị Thúy Hiền……………………………….100%
4. Mai Thị Thanh Hoa…………………………………..100%
5. Nguyễn Xuân Hoan………………………………..…100%
6. Lý Minh Hoài(trưởng nhóm)…………………………100%
7. Nguyễn Thị Thanh Kim Huệ…………………………100%
8. Võ Thị Mỹ Huệ……………………………………….100%
9. Nguyễn Hồng Huynh…………………………………100%
10. Đỗ Thị Thu Hường………………………………...100%

BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 1


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga

MỤC LỤC
A. Lời mở đầu………………………………………...………3
B. Hệ thống hóa lí thuyết
I. Axit cacboxylic…………………………………………4
II. Dẫn xuất của axit cacboxylic……………………………7
C. Hệ thống hóa các bài tập về axit cacboxylic và dẫn xuất
I. Bài tập tính chất vật lí và danh pháp…………………..12
II. Bài tập về tính chất cơ bản và phương trình điều chế của
axit cacboxylic…………………………………………14
III. Bài tập về hằng số phân li và tính axit…………………21

IV. Bài tập về chuỗi phản ứng của axit cacboxylic và dẫn
xuất…………………………………………………….28
V. Bài tập điều chế………………………………………..36
VI. Bài tập tổng hợp……………………………………….42

BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 2


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga

LỜI MỞ ĐẦU
Hóa học là ngành khoa học chuyên nghiên cứu về cấu tạo,
tính chất từ đó ứng dụng vào trong các lĩnh vực khoa học, kĩ
thuật cũng như thực tế cuộc sống.
Để tận dụng triệt để công dụng của mỗi chất chúng ta cần có
những hiểu biết chính xác về chúng…Với mục đích này nhóm
chúng tôi đi vào tìm hiểu tính chất vật lí, hóa học cùng cách
điều chế hợp chất điển hình là axit cacboxylic và dẫn xuất.
Trong quá trình nghiên cứu chúng tôi rất cố gắng tuy nhiên
sai sót là không thể tránh khỏi vì thế rất mong nhận được sự
đóng góp ý kiến của cô cùng bạn đọc để bài viết được hoàn
thiện.
Qua bài tiểu luận này, nhóm chúng tôi xin gửi lời cảm ơn
chân thành đến TS.NGUYỄN THỊ VIỆT NGA đã hướng dẫn
chúng tôi trong suốt quá trình học tập bộ môn Hóa Học Hữu cơ
II để chúng tôi có thể hoàn thiện bài tiểu luận một cách tốt
nhất.
Xin cảm ơn!

BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 3


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga
B. HỆ THỐNG HÓA LÍ THUYẾT
I. AXIT CACBOXYLIC:
Axit cacboxylic là hợp chất hữu cơ có nhóm cacboxyl COOH liên kết với gốc
hiđrocacbon hoặc với nguyên tử hiđro (trường hợp axit focmic).

*Tùy theo bản chất của gốc hiđrocacbon ta chia axit thành các loại khác nhau:
- axit cacboxylic béo có gốc R la gốc hiđrocacbon no hoặc không no.
- axit cacboxylic thơm có công thức chung
(
)
*Tùy theo số lượng nhóm COOH trong phân tử ta phân biệt axit đơn chức(axit
monocacboxylic ), axit đa chức hay axit policacboxylic (đicacboxylic hay
tricacboxylic).
1. Danh pháp:
 Danh pháp thông thường:
Nhiều axit được dùng tên thông thường hơn tên hệ thống. Hầu hết các axit có
tên thông thường xuất phát từ nguồn gốc tìm ra chất đó.
Ví dụ : HCOOH, CH COOH…
Một số tên thường được IUPAC:

Ngoài ra một số các axit khác được coi là axit thế la axit thế của axit axetic như:

 Danh pháp thay thế:

Các axit có tên thay thế đọc theo hai cách:
a. Axit + tên hiđrocacbon tương ứng (tính C của nhóm COOH) + oic
b. Axit + tên hiđrocacbon tương ứng (không tính C của nhóm COOH) +
cacboxylic

BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 4


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga

 Tên gốc axyl:
Khi nhóm COOH mất đi OH ta có nhóm axyl ta gọi như sau :
Bỏ chữ axit và thay đuôi “ic” bằng “yl”
“oic” bằng “oyl”
“cacboxylic” bằng “cacbonyl”
(chỉ trường hợp ngoại lệ ở axit xinamic,axit steric,axit acrylic)
2. Cấu trúc của nhóm cacboxyl:
Cấu trúc đặc trưng của nhóm cacboxyl rõ ràng nhất trong phân tử axit focmic.
Phân tử axit focmic nằm trên mặt phẳng, với một liên kết C-0 ngắn hơn liên kết
kia, và các gốc liên quan đến C-cacboxyl đều gần 120
Liên kết C-O (trong ancol)=1,41A điều đó chứng tỏ có sự liên hợp mới làm
liên kết ngắn lại.
Đặc điểm cấu trúc này chứng tỏ nguyên tử C ở trạng thái lai hóa sp và liên kết
đôi C=O gồm một liên kết + liên kết gần như andehit,xêton.
Thêm vào đó,sự lai hóa sp của nguyên tử O trong nhóm hiđroxyl cho phép cặp
electron không chia không định vị bằng cách xen phủ với hệ thống của nhóm
cacbonyl,do đó axit có các dạng cộng hưởng.
Như vậy cả C và các nguyên tử O đều ở trạng thái lai hóa sp .

3. Tính chất vật lý:
Axit cacboxylic là những chất lỏng hoặc chất rắn ở điều kiện thường, tương
tự ancol.
Axit có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao hơn các chất có phân tử khối và
hình dạng tương.
Các axit no mạch thẳng có nhiệt độ nóng chảy cao hơn axit có liên kết đôi đặc
biệt ở dạng cis.
Các điaxit có nhiệt độ nóng chảy cao hơn do có hai nhóm COOH nên tạo nhiều
liên kết hiđro.
Độ tan:
BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 5


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga
Các axit ở đầu dãy (dưới 4C) tan vô hạn trong nước do tạo được liên kết hiđro
với nước. khi chiều dài mạch C tăng thì độ tan giảm cho đến axit 10C hầu như
không tan trong nước.
Axit tan tốt trong ancol hơn trong nước do ancol ít phân cực hơn nước và đặc
biệt ancol có gốc R gần như gốc R của axit.
Hầu hết các axit tan trong dung môi tương đối không phân cực như CHCl 3 do
nó tiếp tục tồn tại ở dạng đime, liên kết hiđro của đime vòng không bị phá vỡ
4. Tính chất hóa học:
 Phản ứng cắt liên kết O-H:
Do có tính axit nên tham gia phản ứng một số kim loại, oxit kim loại và với
kiềm:

 Phản ứng cắt liên kết C-OH:
-Tác dụng với PCl5, PCl3, SOCl2, COCl2

-Tác dụng với ancol tạo este:
-Tạo anhidrit:

 Phản ứng ở gốc hidrocacbon:
a. phản ứng thế gốc hidrocacbon no:

b. phản ứng cộng vào gốc hidro không no:

c. phản ứng thế vào gốc thơm:
 Phản ứng oxi hóa khử:
a. phản ứng oxi hóa:
BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 6


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga

b. phản ứng khử:

 Phản ứng đề cacboxyl hóa và phản ứng đề hydrat hóa:

II. DÂN XUẤT CỦA AXIT CACBOXYLIC
1. Khái niệm, phân loại:
Khi thay thế nhóm OH ở nhóm cacboxyl của axit cacboxylic bằng những nhóm
thế khác nhau ta được những dẫn xuất ở nhóm chức của axit cacboxylic.

Axit cacboxylic
Dẫn xuất của axit cacboxylic
Tuỳ theo bản chất của Y có thể là nguyên tử hay nhóm nguyên tử, ta phân biệt:

BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 7


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga

2. Danh pháp:
 Halogenua axit:
Tên gốc axyl + halogenua
Ví dụ: CH3CH2COOH
CH3CH2CHOCl
Axit propionic
propionyl clorua
Axit propanoic
propanoyl clorua
 Anhiđrit axit:
Xuất phát từ tên axit tương ứng chỉ thay chữ axit bằng anhidric.
Ví dụ (CH3CH2CO)2O
CH3CH2CO-O-COCH3
Anhydric propionic
anhidric axetic propionic
 Este:
Tên của este tương tự tên của muối, chỉ thay tên của cation bằng tên của gốc
hidrocacbon R’.
 Tên muối:
Tên của cation + anion. Anion hình thành bằng cách bỏ chữ axit và đổi đuôi ic
thành at hoặc cacboxylic thành cacboxylat
Ví dụ: CH3CH2COOC2H5

Etyl propionat
BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 8


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga

 Amit:

Tên của amit gọi theo tên của axit tương ứng, bỏ từ axit và thay đuôi ic bằng
amit hoặc thay cacboxylic bằng cacboximit.

 Nitrin:
Mặc dù thiếu nhóm cacbonyl của axit, chúng vẫn được sắp xếp vào dẫn xuất
của axit bởi vì chúng thuỷ phân cho axit và chúng được tổng hợp từ sự đề hidrat
hoá amit.
Có 2 cách gọi tên amit:
Bỏ từ axit và thay đuôi oic bằng nitrin hoặc ic bằng onitrin hoặc thay đuôi
cacboxylic bằng cacbonitrin.
Ví dụ

2. Tính chất vật lý:
 Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi:
- Axit có nhiệt độ sôi cao hơn este và clorua axit do có liên kết hiđro
- Nitrin có nhiệt độ sôi cao hơn este và clorua axit có phân tử lượng tương
đương do sự tương tác lưỡng cực mạnh của nhóm CN.
-Các amit có nhiệt độ sôi và nóng chảy cao nhất, ngay cả amit bậc 3 không có
liên kết hiđro cũng có nhiệt độ sôi cao hơn axit có PTL tương ứng, do có CTCH
ổn định nhất và chính sự phân cực đã gây ra lực hút giữa chúng.

BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 9


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga
Nhiệt độ sôi amit bậc 1 bậc 2 bậc 3 do amit bậc 1 có hai liên kết N-H có khả
năng tạo liên kết hiđro trong khi amit bậc 2 chỉ có 1 liên kết N-H tạo liên kết
hiđro.
 Độ tan:
Nhiều este, amit, nitrin nhỏ hòa tan vào nước do chúng có độ phân cực cao và có
khả năng tạo liên kết hiđro.
Axetonitrin, đimetylfocmamit (DMF) là những dung môi phân cực cao và có
khả năng sonvat hóa tốt như nước nên thường dùng làm dung môi cho các phản
ứng hữu cơ
3. Tính chất hóa học:
 Phản ứng thế SN2(CO):
Phản ứng thế SN2 (CO) còn được gọi là phản ứng Nu vào cacbon cacboxyl hay
phản ứng axyl hóa.
 Halogenua axit:
a. Phản ứng SN2 (CO):
Khả năng phản ứng : RCOF RCOCl RCOBr RCOI
b. Phản ứng khử:
 Anhidrit:
a. phản ứng SN2(CO):

b. Phản ứng khử:
 Este:
a. Phản ứng SN2 (CO):

BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 10


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga

c. Phản ứng với hợp chất cơ magie
d. Phản ứng ngưng tụ Claisen
 Amit:
a. Phản ứng SN2 (CO):

b. Phản ứng với HNO2:

c. Phản ứng với ankyl halogen:

d. Phản ứng thoái phân Hopman:

 Nitrin:
a. Phản ứng thủy phân:

b. Phản ứng khử:

c. Phản ứng với hợp chất cơ magie:
Cho sản phẩm là xêton

BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 11

GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga
C. HỆ THỐNG HÓA CÁC BÀI TẬP VỀ AXITCACBOXYLIC VÀ DÂN
XUẤT
I.Bài tập tính chất vật lý và danh pháp
Bài 1: Hãy viết các công thức cấu tạo cho các axitcacboxylic sau :

Bài giải:

Bài 2: Gọi tên các hợp chất sau theo tên hệ thống và danh pháp IUPAC.

BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 12


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga

Bài giải:

Bài 3: Gọi tên các hợp chất của dẫn xuất axitcacboxylic sau:

Bài giải:

Bài 4: So sánh nhiệt độ sôi của CH3COOH và C3H7OH
BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 13

GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga
Bài giải:
Cả 2 đều có cùng khối lượng phân tử M = 60. Nhưng CH 3COOH có liên kết
Hidro bền hơn liên kết Hidro trong C3H7OH nên nhiệt độ sôi của CH3COOH lớn
hơn nhiệt độ sôi của C3H7OH.
Bài 5: So sánh nhiệt độ sôi nhiệt độ nóng chảy của các chất sau
(CH3)2CHCOOH ; CH3(CH2)3COOH; CH3COOH; C2H5COOH
Bài giải:
sôi :CH3 COOH < C2H5COOH < (CH3)2CHCOOH < CH3(CH2)3COOH
nóng chảy: CH3COOH > C2H5COOH > (CH3)2CHCOOH >
CH3(CH2)3COOH
Nguyên nhân :
- Liên kết H.
- Chất có phân tử khối nhỏ có nhiệt độ sôi thấp hơn chất có phân tử khối lớn
- Trong các đồng phân mạch hở thì đồng phân mạch thẳng luôn có nhiệt độ sối
cao nhất, đồng phân nào càng có nhiều nhánh nhiệt độ sôi càng thấp.
Và nhiệt độ nóng chảy ngược lại.
II.Bài tập về tính chất cơ bản và phương trình điều chế của axit
cacboxylic
Bài 1. Hoàn thành các phương trình phản ứng sau đây:
a.

b.

c.

d.
BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 14


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga

e.

f.

g.

Bài giải:
a.

b.

c.

d.
e.

BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 15


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga

f.

g.

Bài 2.Hoàn thành các phương trình phản ứng sau:
a.

b.

c.

d.

e.

f.
BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 16


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga

Bài giải:
a.

b.

c.

d.

e.

f.

Bài 3.Viết phương trình phản ứng của axitpentanoic với các tác nhân sau:
a. NaOH
b. NaHCO3
c SOCl2
d. Benzyl ancol, có mặt xúc tác H2SO4

BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 17


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga

Bài giải:
a.
b.
c.
d.

e.

f.

Bài 4.Hoàn thành các phương trình phản ứng sau:
a.
b.

c.
d.
BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 18


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga

e.
f.
g.
h.

i.

Bài giải:
a.

b.

c.

d.

e.
f.

BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 19


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga

g.

h.

Bài 5:Hoàn thành các phương trình phản ứng sau:
a. Este axetoaxetic + LiAlH4
b. Este axetoaxetic + hidrazin

Bài giải:
a.

b.

c.

BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 20


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga

III.Bài tập về hằng số phân li và tính axit
Bài 1: So sánh tính axit của axit 2,4-đinitrobenzoic, axit p-nitrobenzoic, phenol
và axit benzoic

Bài giải:
phenol< axit benzoic < axit p-nitrobenzoic < axit 2,4-đinitrobenzoic
do sự phân cực của nhóm >C=O nên nguyên tử H của nhóm COOH có tính axit
hơnnguyên tử H của nhóm OH phenol => phenol < axit benzoic.
Do sự hiện diện của nhóm hút điện tử NO ( gây ra hiệu ứng -C) làm giảm mật
độ điện tử của nhân thơm dẫn đến nguyên tử H của nhóm COOH có tính axit hơn
=> axit benzoic
Axit p-nitrobenzoic < axit 2,4-đinitrobenzoic vì axit 2,4-đinitrobenzoic có hiệu
ứng -C lớn hơn do có hai nhóm thế hút e.
Bài 2:So sánh tính axit của các chất sau đây:
CH2Cl - CH2COOH (1), CH3COOH (2), HCOOH (3), CH3- CHCl - COOH (4).
Bài giải:
(4) > (1) > (3). > (2)
Ta có sự sắp xếp như trên vì :
+ Các nhóm đẩy e (+I, +C): Giảm sự phân cực → giảm tính axit.
+ Các nhóm hút e (- I, - C): Tăng sự phân cực → tăng tính axit.
(4): Có hiệu ứng +I , -C
(1): Có hiệu ứng +I, -C
(2): có hiệu ứng +I
BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 21


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga
Axit (1) và (4) đều có hiệu ứng –C và +I nhưng do hiệu ứng -C mạnh hơn hiệu
ứng

+I nên tính axit tăng hơn so với (3)

(2) do hiệu ứng +I nên làm giảm tính axit hơn so với (3).
(4) do nhóm hút e nằm gần nhóm –COOH nên H ở nhóm –COOH của (4) phân
cực hơn, do đó (4) có tính axit mạnh hơn (1).
Bài 3:Cho các axit sau: CH3COOH, CH2ClCOOH, HCOOH, CHCl2COOH. Hãy xếp
theo thứ tự tăng dần tính axit.
Bài giải:
CH3COOH < HCOOH < CH2ClCOOH < CHCl2COOH
+ Các nhóm đẩy e (+I, +C): Giảm sự phân cực → giảm tính axit.
+ Các nhóm hút e (- I, - C): Tăng sự phân cực → tăng tính axit.
Ta có:
CH3COOH: +I => giảm tính axit so với HCOOH
CH2ClCOOH: +I, -C nhưng -C lớn hơn so với +I => Tăng tính axit so với
HCOOH
CHCl2COOH: +I, -C mà CHCl2COOOH có 2 nhóm thế -Cl nên hiệu ứng –C lớn
hơn so với CH2ClCOOH nên tính axit của CHCl2COOH lớn hơn so với
CH2ClCOOH
ð Xếp theo chiều tăng dần tính axit là:
CH3COOH < HCOOH < CH2ClCOOH < CHCl2COOH
Bài 4: Sắp xếp các chất sau theo thứ tự lực axit giảm dần: etanol (X), phenol
(Y), axit benzoic (Z),p-nitrobenzoic (T), axit axetic (P).
Bài giải:
T>Z>P>Y>X
BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 22


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga
H trong nhóm –OH ít linh động hơn so với H trong nhóm –COOH nên các axit (Z), (T), (
P) có tính axit mạnh hơn so với ancol và phenol.

ð (Z), (T), (P) > (X), ( Y)
Nhóm –OH của phenol do ảnh hưởng của vòng benzen hút e nên H trong nhóm –OH của
phenol linh động hơn H trong nhóm –OH của etanol nên ( Y) có tính axit mạnh hơn etanol.
=> (Y) > (X) (1)
(T) có nhóm thế -NO2 gắn vào vòng là nhóm hút e nên làm tăng tính axit cua (Y) so với (Z).
(P) có nhóm –CH3 là nhóm đẩy e ( có hiệu ứng +I) nên làm giảm tính axit của ( P) so với ( Z)
=>( T) > ( Z) > (P) (2)
Từ (1) và (2) ta có sự sắp xếp tính axit giảm dần như trên.

Bài 5:Có 3 axit sau :
CH3CH2CH2COOH (A).
CH3-C≡C-COOH (B).
CH3CH=CH-COOH (C).
Sắp xếp các axit theo thứ tự tăng dần pKa? Giải thích ngắn gọn.
Bài giải:
So sánh tính axit:

+ Các nhóm đẩy e (+I, +C): Giảm sự phân cực → giảm tính axit.
+ Các nhóm hút e (- I, - C): Tăng sự phân cực → tăng tính axit.
(A): +I =>giảm tính axit
(B): +I, -C mà -C lớn hơn +I => tăng tính axit
(C): +I, -C mà –C lớn hơn +I => tăng tính axit
BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 23


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga
(B) và (C) cùng có hiệu ứng +I. –C nhưng –C của (B) Lớn hơn (C) do liên kết 3
hút e mạnh hơn nên tính axit của (B) mạnh hơn của (C).

=> Tính axit tăng dần: (A) < (C) < (B)
=> Thứ tự tăng dần của pKa là: (B) > (C) > (A)
Bài 6: Sắp xếp (có giải thích) theo trình tự tăng dần tính axit của các chất trong
từng dãy sau:
Axit: benzoic, phenyletanoic, 3-phenylpropanoic, xiclohexyletanoic, 1metylxiclohexan-cacboxylic.
Bài giải:
Các gốc hiđrocacbon có hiệu ứng +I lớn thì K a giảm và -I lớn thì Ka tăng nên ta
sắp xếp như sau:

Bài 7: Cho axit C6H5COOH với pKa= 4,18. Axit R-C6H4COOH với R là nhóm
thế ở các vị trí ortho, meta, para có pKa như sau:
Nhóm thế

Para

BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Meta

Ortho
Trang 24


GVHD: TS.Nguyễn Thị Việt Nga
-CH3

4,37

4,27

3,91

-NO2

3,43

3,49

2,17

-OH

4,54

4,08

2,98

1. Giải thích sự khác nhau về tính axit của các đồng phân ở các trường hợp trên.
2. Tại sao với các nhóm thế khác nhau thì tính axit đều tăng rõ rệt khi R ở vị trí
ortho.
Bài giải:
Với nhóm thế -CH3 ta có:

BÀI TẬP AXIT CACBOXYLIC VÀ DẪN XUẤT

Trang 25