Lý thuyết và bài tập ôn thi CĐ ĐH môn Hóa - Chương 19

CHƯƠNG XIX. HỢP CHẤT HỮU CƠ CÓ NITƠ
I. Các hợp chất nitro
1. Cấu tạo

Là dẫn xuất thu được khi thế nguyên tử H trong phân tử hiđrocacbon bằng nhóm
nitro

-NO
2
.

Công thức chung có dạng R(NO
2
)
n
, với n ≥ 1.

Trong phân tử của hợp chất nitro có mối liên kết trực tiếp giữa 2 nguyên tử C - N và
nguyên tử N có hoá trị IV.

Công thức cấu tạo được biểu diễn:



Ví dụ:



2. Tính chất vật lý

Các hợp chất nitro là những chất rắn hoặc lỏng, ít tan trong nước.

3. Tính chất hoá học

a) Nhiều hợp chất nitro kém bền, khi đun nóng hoặc va chạm có thể bị phân tích và
tự bốc cháy, phản ứng cháy không cần oxi ngoài.



Do đó nhiều chất được dùng làm thuốc nổ, thuốc súng như điamit (nitroglixerin),
TNT (trinitroluen).

b) Khi bị khử bởi hiđro mới sinh thì biến thành amin. Ví dụ:


4. Điều chế

Các hợp chất nitro được điều chế bằng phản ứng nitro hoá các hiđrocacbon.

− Các hiđrocacbon no mạch hở:


− Các hiđrocacbon thơm:



II. Amin
1. Cấu tạo

Amin là dẫn xuất của NH
3

khi thay thế một hay nhiều nguyên tử H bằng gốc
hiđrocacbon.

Cũng có thể xem amin như dẫn xuất của hiđrocacbon khi thay thế nguyên tử H
bằng nhóm NH
2
.

− Phân loại: bậc của amin:



Tùy theo số nhóm NH
2
ta có monoamin, điamin,…

Ví dụ:



− Trong phân tử amin (giống trong phân tử NH
3
), nguyên tử N có 1 cặp electron
không phân chia.



Vì thế amin có khả năng kết hợp proton (H
+
), thể hiện tính bazơ.

Nếu R là gốc no mạch hở, có khuynh hướng đẩy electron, làm tăng điện tích âm ở
N, làm tăng khả năng kết hợp H
+
, nghĩa là làm tăng tính bazơ. Amin bậc cao có tính
bazơ mạnh hơn amin bậc thấp.

Nếu R là nhân benzen, có khuynh hướng hút electron, ngược lại làm giảm tính bazơ
của amin (tính bazơ yếu hơn NH
3
)

2. Tính chất vật lý

a) Các amin mạch hở: Những chất đơn giản nhất (CH
3
− NH
2
, C
2
H
5
− NH
2
) là
những chất khí, tan nhiều trong nước, có mùi đặc trưng giống NH
3
.

Khi khối lượng phân tử tăng dần, các amin chuyển dần sang lỏng và rắn, độ tan

trong nước cũng giảm dần.

Ví dụ.

Chất : CH
3
CH
2
, (CH
3
)
2
NH, C
2
H
5
NH
2
, C
2
H
4
(NH
2
)
2

Nhiệt độ sôi −6,3
o
C +6,9

o
C +16,6
o
C +116,5
o
C

b) Các amin thơm: là những chất lỏng hoặc chất tinh thể, có nhiệt độ sôi cao, mùi
đặc trưng, ít tan trong nước.

3. Tính chất hoá học

Nói chung amin là những bazơ yếu, có phản ứng tương tự NH
3
.

a) Tính bazơ

− Các amin mạch hở tan được trong nước cho dd có tính bazơ.


Do đó làm quỳ có màu xanh.

− Anilin (C
6
H
5
− NH
2
) và các amin thơm khác do tan ít trong nước, không làm xanh

giấy quỳ.

− Phản ứng với axit tạo thành muối.


Các muối của amin là chất tinh thể, tan nhiều trong nước. Khi cho các muối này tác
dụng với kiềm mạnh lại giải phóng amin.



b) Các điamin: Các điamin có thể tham gia phản ứng trùng ngưng với các điaxit tạo
thành polime (xem phần điaxit)

c) Amin thơm:

− Nhóm NH
2
có ảnh hưởng hoạt hoá nhân thơm và định hướng thế vào vị trí o-, p-.

Ví dụ:



− Do ảnh hưởng của nhóm NH
2
, tính bền của nhân benzen giảm xuống, dễ bị oxi
hoá (ví dụ bằng hỗn hợp K
2
Cr
2

O
7
+ H
2
SO
4
) cho nhiều sản phẩm khác nhau. Ví dụ:



4. Điều chế

a) Khử hợp chất nitro bằng hiđro mới sinh:


b) Phản ứng giữa NH
3
với R
−
X (X = Cl, Br, I)



Phản ứng có thể tiếp tục cho amin bậc cao:


c) Phương pháp Sabatie


5. Giới thiệu một số amin

a) Metylamin CH
3
− NH
2

Là chất khí, có mùi giống NH
3
, tan nhiều trong nước, trong rượu và ete.

b) Etylamin C
2
H
5
− NH
2

Là chất khí (nhiệt độ sôi = 16,6
o
C), tan vô hạn trong nước, tan được trong rượu, ete.

c) Hecxametylđiamin H
2
N − (CH
2
)
6
− NH
2
:

Là chất tinh thể, nhiệt độ sôi = 42
o
C.

Được dùng để chế nhựa tổng hợp poliamit, sợi tổng hợp.

d) Anilin C
6
H
5
− NH
2
:

Là chất lỏng như dầu, nhiệt độ sôi = 184,4
o
C. Độc, có mùi đặc trưng. ít tan trong
nước nhưng tan tốt trong axit do tạo thành muối. Để trong không khí bị oxi hoá có
màu vàng rồi màu nâu. Dùng để sản xuất thuốc nhuộm.

e) Toluđin CH
3
− C
6
H
4
− NH
2

Dạng ortho và meta là chất lỏng. Dạng para là chất kết tinh.

Điều chế bằng cách khử nitrotoluen.



III. Amit
Amit có thể được coi là dẫn xuất của axit cacboxylic khi thế nhóm OH bằng nhóm
amin (NH
2
) hay các nhóm R
−
NH, (R)
2
N.



− Amit của axit fomic là chất lỏng, các amit khác là chất rắn.

− Amit được điều chế bằng phản ứng giữa NH
3
với dẫn xuất thế clo của axit hoặc
với este.

Ví dụ:



− Amit của axit cacbonic gọi là cacbamit hay ure:

Ure là chất tinh thể, có tính bazơ yếu (do nhóm NH
2
), dễ dàng tạo muối với axit.
Ure bị phân huỷ khi có tác dụng của các vi sinh vật trong đất.


Ure được dùng làm phân bón, điều chế chất dẻo urefomanđehit (− HN − CO − NH
− CH
2
−)
n

Trong công nghiệp, ure được điều chế bằng phản ứng.



IV. Aminoaxit
1. Cấu tạo:

Công thức tổng quát : (NH
2
)
x
− R − (COOH)
y

Aminoaxit là hợp chất hữu cơ tạp chức, có chứa cả nhóm −NH

2
(bazơ) và nhóm -
COOH (axit) trong phân tử.

Có thể coi aminoaxit là dẫn xuất thế NH
2
vào nguyên tử H ở gốc R của axit
cacboxylic, khi đó nhóm NH
2
có thể đính vào những vị trí khác nhau (α, β, γ,…) trên
mạch C.

 γ β α

− C − C − C − COOH

Các aminoaxit có trong các chất anbumin tự nhiên đều là α-aminoaxit.

Có những aminoaxit trong đó số nhóm NH
2
và số nhóm COOH không bằng nhau.
Tính axit - bazơ của aminoaxit tuỳ thuộc vào số nhóm của mỗi loại.

2. Tính chất vật lý

Các aminoaxit đều là những chất tinh thể, nóng chảy ở nhiệt độ tương đối cao đồng
thời bị phân huỷ. Phần lớn đều tan trong nước, ít tan trong dung môi hữu cơ.

3. Tính chất hoá học

a) Vừa có tính axit, vừa có tính bazơ

− Trong dd tự ion hoá thành lưỡng cực:



− Tạo muối với cả axit và kiềm:


− Phản ứng este hoá với rượu.



b) Phản ứng trùng ngưng tạo polipeptit

− Trùng ngưng giữa 2 phân tử tạo đipeptit.



− Trùng ngưng tạo ra polipeptit



Các polipeptit thường gặp trong thiên nhiên (protein)

4. Điều chế.

a) Thuỷ phân các chất protein thiên nhiên

b) Tổng hợp

− Từ dẫn xuất halogen của axit.



− Tổng hợp nhờ vi sinh vật.

5. Giới thiệu một số aminoaxit

a) Các aminoaxit thiên nhiên có trong protein

− Glixin: H
2
N − CH
2
− COOH


Còn gọi là α - aminoaxit propionic.


Là tinh thể không màu, tan trong nước, cho vị chua. Muối mononatri glutamat (mì
chính) có vị ngọt của thịt, dùng làm gia vị.


b) Các aminoaxit dạng
ω
(nhóm NH
2

ở cuối mạch C)

− Axit ω - aminocaproic.

H
2
N − (CH
2
)
5
− COOH

Khi trùng ngưng tạo thành poliamit dùng để chế tạo tơ capron.



− Axit ω - aminoenantoic.

H
2
N − (CH
2
)
6
− COOH

Khi trùng ngưng tạo thành polime để chế tạo sợi tổng hợp enan.

V. Protein
1. Thành phần - cấu tạo

− Thành phần nguyên tố của protein gồm có: C, H, O, N, S và cả P, Fe, I, Cu.

− Protein là những polime thiên nhiên cấu tạo từ các phân tử aminoaxit trùng ngưng
với nhau.

− Sự tạo thành protein từ các aminoaxit xảy ra theo 3 giai đoạn.

+ Giai đoạn 1: Tạo thành chuỗi polipeptit nhờ sự hình thành các liên kết peptit.

+ Giai đoạn 2: Hình thành cấu trúc không gian dạng xoắn (như lò xo) của chuỗi
polipeptit nhờ các liên kết hiđro giữa nhóm của vòng này với nhóm − NH −
của vòng tiếp theo.



ở dạng xoắn, gốc R hướng ra phía ngoài.

+ Giai đoạn 3 các chuỗi polipeptit ở dạng xoắn cuộn lại thành cuộn nhờ sự hình
thành liên kết hoá học giữa các nhóm chức còn lại trong gốc aminoaxit của chuỗi
polipeptit.

Với cách cấu tạo như vậy từ hơn 20 aminoaxit đã tạo thành hàng ngàn chất protein
khác nhau về thành phần, cấu tạo trong mỗi cơ thể sinh vật. Mỗi phân tử protein với
cấu hình không gian xác định, với nhóm chức bên ngoài hình xoắn mang những hoạt
tính sinh học khác nhau và thực hiện những chức năng khác nhau trong hoạt động
sống của cơ thể.

2. Tính chất:

a) Các protein khác nhau tạo thành những cuộn khác nhau. Có 2 dạng chính.

− Hình sợi: như tơ tằm, lông, tóc.

− Hình cầu: Như anbumin của lòng trắng trứng, huyết thanh, sữa.

b) Tính tan: rất khác nhau