›
›

Bài giảng Hóa học hữu cơ - Chương 12: Carboxylic acid - Phan Thanh Sơn Nam

Download
Hóa Học Hữu Cơ  
TS Phan Thanh Sơn Nam  
Bộ môn Kỹ Thuật Hữu Cơ  
Khoa Kỹ Thuật Hóa Học  
Trường Đại Học Bách Khoa TP. HCM  
Điện thoại: 8647256 ext. 5681  
Email: [email protected]  
1
Chương 12: CARBOXYLIC ACID  
I. Giới thiệu chung  
Là những hợp chất hữu cơ chứa nhóm carboxyl  
O
C
trong phân tử  
O-H  
• Tùy theo gốc hydrocarbon mà phân loại thành  
carboxylic acid no, không no, thơm  
• Ví dụ:  
CH3-COOH  
CH2=CH-COOH  
2
C6H5-COOH  
II. Danh pháp  
II.1. Tên thông thường  
HCOOH formic acid  
CH3COOH  
acetic acid  
CH3CH2COOH  
propionic acid  
CH3(CH2)2COOH butyric acid  
CH3(CH2)3COOH valeric acid  
CH3(CH2)10COOH lauric acid  
CH3(CH2)16COOH stearic acid  
C6H5COOH  
benzoic acid  
3
• Acid có nhánh Æ xem như là dẫn xuất của acid  
mạch thẳng, dùng α, β, γ, δ… để chỉ vị trí nhánh  
CH2-CH2-CH-COOH  
Cl  
CH3  
γ-chloro-α-methylbutyric acid  
• Ar-COOH Æ xem như là dẫn xuất của benzoic acid  
COOH  
NO2  
NO2  
2,4-Dinitrobenzoic acid  
• Có thể xem các acid là dẫn xuất thế H của acetic  
acid  
4
C6H5-CH2-COOH phenylacetic acid  
II.2. Tên IUPAC  
• Mạch chính dài nhất chứa nhóm –COOH (C1)  
• Gọi theo tên hydrocarbon tương ứng, đổi ne Æ  
noic acid  
CH3  
CH3-CH2-CH-COOH  
Cl  
CH-CH2-COOH  
CH3  
3-(p-chlorophenyl)butanoic acid  
2-methylbutanoic acid  
CH3-CH=CH-COOH 2-butenoic acid  
5
III. Các phương pháp điều chế  
III.1. Dùng tác nhân Grignard  
1. CO2  
2. H3O+  
Mg  
CH3CH2CH2CH2Cl  
CH3CH2CH2CH2MgCl  
CH3CH2CH2CH2COOH  
ether  
CH3  
CH3  
H3C C MgCl  
CH3  
CH3  
H3C C COOH  
CH3  
1. CO2  
2. H3O+  
Mg  
H3C C Cl  
CH3  
ether  
Mg  
1. CO2  
2. H3O+  
MgCl  
COOH  
Cl  
ether  
6
III.2. Thủy phân các dẫn xuất polyhalogen,  
các dẫn xuất của acid  
Cl  
to  
R-CH2-C Cl  
Cl  
R-CH2-COOH  
+ H2O  
+ HCl  
O
H+ (OH-)  
R C  
+ H2O  
R-COOH  
+ R'-OH  
O-R'  
O
R C  
NH2  
H+ (OH-)  
H+ (OH-)  
+ H2O  
+ H2O  
R-COOH  
R-COOH  
+ NH3  
+ NH3  
R CN  
O
R C  
Cl  
H+ (OH-)  
+ H2O  
7
R-COOH + HCl  
III.3. Carboxyl hóa alkene  
•Dùng trong công nghiệp, sản xuất acid > 3C  
Ni(CO)4  
250 oC  
R-CH=CH2  
+ CO + H2O  
R CH2  
CH2-COOH  
200 atm  
III.4. Phương pháp oxy hóa  
R-CH2OH  
+ MnO2  
+ KOH  
+ KMnO4  
R-COOK  
H+  
RCOOH  
8
CH3  
NO2  
COOH  
NO2  
KMnO4  
H2O, to  
CH2CH2CH2CH3  
COOH  
KMnO4  
H2O, to  
9
IV. Tính chất vật lý  
O
R C  
O H  
Æ O-H phân cực mạnh hơn ROH  
• Khả năng tạo liên kết H > của alcohol  
•To sôi > các hợp chất khác có cùng C  
10  
V. Tính chất hóa học  
•Theo hiệu ứng:  
+C của O trong –OH Æ O-H phân cực mạnh Æ H dễ  
tách ra dạng H+  
Ætính acid mạnh hơn alcohol, phenol  
•Theo công thức cộng hưởng:  
O-  
R C  
O
O
O
-
H+  
+
R C  
R C  
R C  
O-  
O-H  
O
O
carboxylate anion bền Æ cân bằng chuyển dịch về  
11  
phía tạo H+  
V.1. Tính acid  
• Gốc R chứa nhóm thế hút điện tử Æ tính acid tăng  
• Gốc R chứa nhóm thế đẩy điện tử Æ tính acid giảm  
•Tính acid:  
CH3  
H
CH3  
H3C C COOH  
H
CH3-COOH  
H3C C COOH <  
CH3  
H3C C COOH  
H
<
<
H
H
H
O O  
O O  
C
O O  
C
C
H
O
>
>
OH  
12  
OH  
Tính acid của các acid:  
F3C-COOH (pKa 0.23) > Cl3C-COOH (0.66) >  
Cl2CH-COOH (1.25) > NO2-CH2-COOH (1.68) >  
NC-CH2-COOH (2.47) > F-CH2-COOH (2.57) >  
Cl-CH2-COOH (2.87) > Br-CH2-COOH (2.90) >  
HCOOH (3.75) > HO-CH2-COOH (3.83) >  
CH3COOH (4.76) > CH3CH2COOH (4.87) >  
(CH3)3C-COOH (5.03)  
13  
* Acid béo không no:  
• Tính acid mạnh hơn acid no cùng mạch C (do  
C=C có –I)  
• Nối đôi C=C càng gần –COOH thì tính acid càng  
mạnh  
• Tuy nhiên: nếu C=C liên hợp với C=O trong –  
COOH thì tính acid giảm do +C của C=C!!!  
• Tính acid: CH3-CH=CH-CH2-COOH (pKa 4.48) >  
CH2=CH-CH2-CH2-COOH (4.68) >  
CH3-CH2-CH=CH-COOH (4.83)  
14  
• Nối ba C≡C cho dù ở vị trí liên hợp với C=O thì  
vẫn làm tăng mạnh tính acid (khác C=C): do –I  
của C≡C mạnh & chỉ có 1 lkết π của C≡C cho +C  
liên hợp với C=O, lkết π còn lại cho –I nhưng  
không có +C!!!  
• Tính acid: CH≡C-COOH (pKa 1.84) >  
CH3-C≡C-COOH (2.60) > CH2=CH-COOH (4.25)15  
* Acid có vòng thơm:  
•Tính acid H-COOH (pKa 3.75) > C6H5-COOH (4.18)  
do +C của C6H5- mạnh hơn –I  
•Tính acid tùy thuộc bản chất & vị trí nhóm thế:  
o-NO2-C6H5-COOH > p- > m-  
• Halogen cho –I > +C Æ o-Cl-C6H5-COOH > m- > p-  
16  
V.2. Phản ứng thế nhóm –OH của acid  
a. Phản ứng tạo acid chloride  
O
O
H3C C  
+ PCl3  
+ PCl5  
+ H3PO3  
+ POCl3  
H3C C  
O-H  
O
Cl  
O
H3C C  
+ HCl  
H3C C  
O-H  
O
Cl  
O
H3C C  
+ SOCl2  
H3C C  
Cl  
+ SO2  
+ HCl  
O-H  
17  
b. Phản ứng tạo amide  
to  
O
O
O
H3C C  
+ NH3  
H3C C  
H3C C  
+ H2O  
+
O-NH4  
O-H  
NH2  
c. Phản ứng tách nước tạo anhydride  
O
O
O
H3C C  
P2O5  
+
H3C C  
O-H  
H3C C  
O
+ H2O  
O-H  
H3C C  
O
18  
d. Phản ứng tạo ester  
H2SO4  
R C OH  
O
+ R'-OH  
R C O-R'  
O
+ H2O  
+ HCl  
R C Cl  
O
+ R'-OH  
R C O-R'  
O
O
R C  
+ R'-OH  
O
R C O-R'  
O
+ RCOOH  
R C  
O
• Khả năng phản ứng: RCO-Cl (không cần xúc tác)  
> (RCO)2O (không cần xúc tác) > RCOOH  
• Khả năng phản ứng: alcohol bậc 1> bậc 2> bậc 3  
HCOOH > CH3COOH > RCH2COOH > R2CHCOOH >  
19  
R3CCOOH  
V.3. Phản ứng thế Hα (Hell-Vohard-Zelinsky)  
H
O
H C C  
O-H  
H
Æ Hα linh động Æ có thể tham gia phản ứng thế  
(xúc tác PBr3, PCl3, P)  
R
O
R
O
PBr3  
R' C C  
H
+ HBr  
+ Br2  
R' C C  
Br  
O-H  
O-H  
O
O
ClH2C C  
O-H  
O
Cl2  
P
Cl2  
P
O
Cl2  
H3C C  
O-H  
Cl2HC C  
O-H  
Cl3C C  
P
O-H  
20  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 22 trang Thùy Anh 21600 Free
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Hóa học hữu cơ - Chương 12: Carboxylic acid - Phan Thanh Sơn Nam", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_hoa_hoc_huu_co_chuong_12_carboxylic_acid_phan_than.pdf