Bài giảng Axit hữu cơ (axit cacboxilic; acid carboxilic)

XII.1. Định nghĩa

Axit hữu cơlà một loại hợp chất hữu cơmà trong phân tửcó chứa nhóm –COOH (nhóm

cacboxyl, )

XII.2. Công thức tổng quát

pdf25 trang | Chia sẻ: maika100 | Lượt xem: 978 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang mẫu tài liệu Bài giảng Axit hữu cơ (axit cacboxilic; acid carboxilic), để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
úc tác coi như có sẵn. 
Không khí gồm 20% O2, 80% N2 theo thể tích. 
(C = 12 ; H = 1 ; O =16) 
ĐS: Axit metacrilic 
XII.4.3. Phản ứng este hóa (Phản ứng tạo este) 
R-C-O-H + R’-O-H H2SO4(đ), t0 R-C-O-R’ + H2O 
 O O 
Axit hữu cơ Rượu Este Nước 
Thí dụ: 
 CH3-C-O-H + CH3-CH2-OH H2SO4 (đ), t0 CH3-C-O-CH2-CH3 + H2O 
 O O 
 Axit axetic Rượu etylic Etyl axetat Nước 
 CH2=C-COOH + CH3-OH H2SO4(đ), t0 CH2=C-COO-CH3 + H2O 
 CH3 CH3 
 Axit metacrilic Rượu metylic Metyl metacrilat Nước 
H-C-O-H + CH3-CH-CH3 H2SO4(đ) ,t0 H-C-O-CH-CH3 + H2O 
 O OH O CH3 
Axit fomic Rượu isopropylic Isopropyl fomiat Nước 
CH2=CH-COOH + CH3CH2CH2OH H2SO4(đ), t0 CH2=CH-COO-CH2CH2CH3 + H2O 
 Axit acrilic Rượu n-propylic n-Propyl acrilat 
CH3COOH + CH3-CHCH2CH2OH H2SO4(đ), t0 CH3COO-CH2CH2-CH-CH3 + H2O 
 CH3 CH3 
Axit axetic Rượu isoamylic Isoamyl axetat (Dầu chuối) 
C6H5-COOH + C6H5-CH2-OH H2SO4 (đ) C6H5-COO-CH2-C6H5 + H2O 
Axit benzoic Rượu benzylic Benzyl benzoat 
Giáo khoa hóa hữu cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái 
219
XII.4..4. Phản ứng thế Hα của axit hữu cơ bởi clo (Cl2) 
Nguyên tử Hα là nguyên tử H liên kết vào Cα của axit hữu cơ. Cacbon alpha (Cα) là C 
liên kết vào nhóm chức axit –COOH. Nguyên tử Hα của axit hữu cơ tương đối linh động 
(do đứng kế bên nhóm –COOH rút điện tử), nên các nguyên tử Hα này dễ bị thay thế bởi 
các nguyên tử –Cl (của Cl2) với sự hiện diện của ánh sáng. Nếu Cl2 dùng đủ dư và thời 
gian phản ứng đủ lâu thì lần lượt các nguyên tử Hα của axit hữu cơ được thay thế hết bởi 
các nguyên tử Cl (của Cl2). 
Thí dụ: 
 H H 
H-C-C-O-H + Cl2 ás’ H-C-C-O-H + HCl 
 H O Cl O 
Axit axetic Clo Axit cloaxetic Hiđro clorua 
HO C C OH
O O
+ OH2CH3
H2SO4(ñ)
t 0
OCH3 C
O
C O CH3
O
+ 2H2O
Axit oxalic Röôïu metylic Ñimetyl oxalat
HOOC COOH + 2 CH2OH
+ 2H2O
Axit tereptalic Röôïu benzylic
CH2OOC COOCH2
H+
t 0
Ñibenzyl tereptalat
2 H COOH + HO CH2 CH2 OH
H2SO4(ñ)
t 0
OH C O CH2 CH2 C H
O O
+ 2H2O
Axit fomic
Etylenglicol
Etylen ñifomiat
HOOC CH2 COOH + 2CH3CH2OH
H+
t 0
CH3CH2O C CH2 C OOCH2CH3
O O
+ 
2H2O
Axit malonic Etanol
Ñimetyl malonat
CH2 OH
CH OH
CH2 OH
+ 3 CH2=CH COOH
H2SO4
t 0
CH2 O
CH O
CH2 O
COCH=CH2
COCH=CH2
COCCH=CH2
+ 3H2O
Glixerin
Axit acrilic
Glixeryl triacrilat
R C C
H
H
O
OH + Cl2
aùs R C
Cl
C OH
O
H
+ HCl
Axit cacboxilic Clo Axit a-clocacboxilic Hiñro clorua
R C C
Cl
OH
O
H
+ Cl2 aùs R C C OH
Cl
Cl
O
+ HCl
Axit a -clocacboxilic
Clo
Axit a,a - ñiclocacboxilic
Giáo khoa hóa hữu cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái 
220
 H Cl 
H-C-C-O-H + Cl2 ás’ H-C-C-O-H + HCl 
 Cl O Cl O 
Axit cloaxetic Clo Axit đicloaxetic Hiđroclorua 
 Cl Cl 
H-C- C-OH + Cl2 ás’ Cl-C- C-OH + HCl 
 Cl O Cl O 
Axit đicloaxetic Clo Axit tricloaxetic 
Lưu ý 
L.1. 
Độ mạnh tính axit tăng dần như sau: 
CH3-COOH < Cl-CH2-COOH < Cl2CH-COOH < Cl3C-COOH 
 Axit axetic Axit cloaxetic Axit đicloaxetic Axit tricloaxetic 
 Ka: 1,75.10−5 1,35.10−3 5.10−2 3.10−1 
Nguyên nhân là nguyên tử –Cl rút điện tử (Cl có độ âm điện 2,8; C có độ âm điện 2,5; H có độ âm điện 
2,1). Do đó số nguyên tử Cl càng nhiều thì sự rút điện tử càng mạnh, ảnh hưởng lan truyền đến liên kết 
giữa O và H trong nhóm –COOH, làm cho H càng linh động, dễ bị phân ly tạo ion H+ hơn, tức tính axit 
mạnh hơn. 
L.2. Trong dãy đồng đẳng axit hữu cơ đơn chức no mạch hở thì thường độ mạnh tính 
axit các chất giảm dần theo chiều tăng khối lượng phân tử của chúng. Nguyên 
nhân là khi khối lượng phân tử tăng, tức gốc hiđrocacbon −R (trong R-COOH) tăng 
dần nên nó càng đẩy điện tử mạnh hơn về nhóm –COOH, làm giảm sự phân cực 
của liên kết giữa O với H, làm giảm sự linh động của H, tức làm giảm tính axit. 
Tính axit các chất giảm dần như sau: 
H-COOH > CH3-COOH > CH3-CH2-COOH 
 Axit fomic Axit axetic Axit propionic 
 Ka: 1,77.10−4 1,75.10−5 1,34.10−5 
CH3CH2CH2COOH > CH3-(CH2)3-COOH > CH3-(CH2)4-COOH > CH3-(CH2)5-COOH 
 Axit n-butiric Axit n-valeric Axit caproic Axit enantoic 
Ka: 1,54.10−5 1,51.10−5 1,31.10−5 1,28.10−5 
L.3. Độ mạnh tính axit các chất tăng dần như sau: 
Nguyên nhân độ mạnh tính axit khác nhau là do: Nhóm cacbonyl rút điện tử mạnh hơn 
nhân thơm, nhân thơm rút điện tử mạnh hơn hai hiđroxyl kế cận, gốc hiđrocacbon R- 
mạch hở đẩy điện tử mạnh hơn –H. 
Thí dụ: Độ mạnh tính axit các chất tăng dần như sau: 
R-O-H < H2O < R-CH-CH-R' < 
OH OH
OH < R-C-O-H
ORöôïu ñôn chöùc
Nöôùc Röôïu ñachöùc
2 nhoùm -OH keá caän
Phenol Axit höõu cô
Giáo khoa hóa hữu cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái 
221
CH3OH < H2O < HO-CH2-CH2-OH < C6H5-OH < H-COOH 
Rượu metylic Nước Etylenglicol Phenol Axit fomic 
Bài tập 105 
So sánh độ mạnh tính axit các chất sau đây: 
Axit axetic; Rượu etylic; Axit propionic; Phenol; Nước; Axit fomic; Glixerin; Rượu 
metylic; o-Cresol. 
Bài tập 105’ 
Hãy chọn hằng số Ka thích hợp: 
10−18 ; 10−16 ; 1,9.10−16 ; 7,94.10−16 ; 6,76.10−11 ; 1,3.10−10 ; 1,34.10−5 ; 
1,75.10−5 ; 1,35.10−3 ; 2,69.10−3 ; 5,75.10−2 ; 0,59 
cho các chất dưới đây: 
Phenol; Axit cloaxetic; Nước; Axit floaxetic (Acid fluoroacetic, F-CH2-COOH); Rượu 
metylic; Axit propionic; p-Cresol; Axit trifloaxetic; Etylenglicol; 
Axit đifloaxetic (Acid difluoroacetic); Rượu etylic; Axit axetic. 
XII.5. Ứng dụng 
XII.5.1. Từ axit hữu cơ điều chế được các este, đa số este có mùi thơm hoa quả, 
được dùng làm hương liệu cũng như dung môi 
R-COOH + R’-OH H2SO4(đ), t0 R-COO-R’ + H2O 
Axit hữu cơ Rượu Este Nước 
Thí dụ: 
CH3-COOH + CH3-CHCH2CH2OH H2SO4(đ), t0 CH3COO-CH2CH2-CHCH3 + H2O 
 CH3 CH3 
Axit axetic Rượu isoamylic Isoamyl axetat (Dầu chuối) 
H-COOH + CH3-CH2-OH H2SO4(đ), t0 H-COO-C2H5 + H2O 
Axit fomic Rượu etylic Etyl fomiat (mùi rượu rum) 
CH3CH2CH2COOH + C5H11OH H2SO4(đ), t0 CH3CH2CH2COO-C5H11 + H2O 
Axit n-butiric Rượu isoamylic Isoamyl n-butirat (mùi dứa) 
H-COOH + CH3OH H2SO4(đ), t0 H-COO-CH3 + H2O 
Axit fomic Rượu metylic Metyl fomiat (mùi táo) Nước 
Về mùi của este, các sách thường không thống nhất nhau, vì thực ra mùi của trái chín là 
hỗn hợp của nhiều este khác nhau. 
n-Amyl fomiat (HCOOC5H11) : mùi anh đào 
Isoamyl fomiat (HCOOC5H11) : mùi mận 
Etyl n-butirat (C3H7COOC2H5) : mùi mơ 
Isoamyl isovalerat (C4H9COOC5H11) : mùi táo 
Hexenyl axetat (CH3COOCH2CH=CH-CH2-CH2-CH3): mùi thơm trong dầu con cà 
cuống 
Giáo khoa hóa hữu cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái 
222
n-Amyl propionat (C2H5COOC5H11) : mùi dứa 
n-Butyl n-butirat (C3H7COOC4H9) : mùi dứa 
XII.5.2. Axit axetic được dùng làm: Giấm ăn; Điều chế một số muối kim loại dùng làm 
chất cầm màu, nguyên liệu sản xuất bột sơn; Điều chế các este có mùi thơm 
hoa quả; Điều chế axeton; Điều chế chất diệt cỏ 2,4-D; 2,4,5-T; Điều chế 
anhiđrit axetic, từ đó điều chế được tơ nhân tạo (tơ xelulozơ axetat), thuốc 
aspirin; 
- Dung dịch CH3-COOH 2-5% (sản phẩm của quá trình lên men giấm từ rượu etylic, 
đường, mật) được dùng làm giấm ăn. 
- 3CH3COOH + Al Al(CH3COO)3 + 
2
3 H2 
Axit axetic Nhôm Nhôm axetat Hiđro 
 6CH3COOH + Al2O3 2Al(CH3COO)3 + 3H2O 
 Axit axetic Nhôm oxit Nhôm axetat Nước 
Nhôm axetat là một muối tan nhiều trong nước, nhưng khi đem đun nóng dung dịch 
nó bị thủy phân tạo nhôm axetat monobazic (CH3COO)2AlOH và nhôm axetat 
đibazic CH3COOAl(OH)2 không tan trong nước. Vì vậy nhôm axetat được dùng 
trong công nghiệp nhuộm làm chất cầm màu (giữ màu lâu phai). Sắt axetat, Crom 
axetat cũng có tính chất tương tự (muối Sắt, Crom II hay III đều được). 
- 2CH3COOH + CuO Cu(CH3COO)2 + H2O 
Axit axetic Đồng (II) oxit Đồng (II) axetat Nước 
2CH3COOH + PbO Pb(CH3COO)2 + H2O 
 Axit axetic Chì (II) oxit Chì (II) axetat Nước 
Đồng (II) axetat, Chì (II) axetat được dùng làm bột sơn. 
Chì (II) axetat ngậm nước, Pb(CH3COO)2.3H2O, rất độc, có vị ngọt (“đường chì”). 
Dung dịch muối chì axetat bazic, CH3COOPb(OH), gọi là “giấm chì”, được dùng 
trong y học để chữa bỏng và bong gân. 
- 2CH3COOH + CaCO3 Ca(CH3COO)2 + CO2 + H2O 
Axit axetic Canxi cacbonat Canxi axetat Khí cacbonic 
 2CH3COOH + CaO Ca(CH3COO)2 + H2O 
 Canxi oxit Canxi axetat 
 Ca(CH3COO)2 (r) t0 CH3-CO-CH3 + CaCO3 
 Muối canxi axetat Axeton Canxi cacbonat 
- CH3COOH + Cl2 ás’ Cl-CH2COOH + HCl 
Axit axetic Clo Axit cloaxetic Hiđroclorua 
Giáo khoa hóa hữu cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái 
223
Muối natri của axit cloaxetic có tác dụng diệt cỏ và làm rụng lá cây. Người ta dùng muối này để điều chế 
2,4-D (axit 2,4-điclophenoxiaxetic) và 2,4,5-T (axit 2,4,5-triclophenoxiaxetic). Ở nồng độ rất thấp dung 
dịch hai chất này có tác dụng kích thích sự tăng trưởng của thực vật. Tuy nhiên ở nồng độ cao hơn, dung 
dịch hai chất này lại có tác dụng diệt cỏ và làm rụng lá cây. 
Hỗn hợp da cam mà Mỹ đã dùng trong chiến tranh Việt Nam gồm 50% 2,4-D và 50% 2,4,5-T ở dạng este 
của rượu n-butylic. Trong 2,4,5-T có lẫn tạp chất dioxin cực kỳ độc, chất này đã gây tác hại rất lớn cho 
nhiều người cho đến hiện nay, mặc dù chiến tranh đi qua đã lâu. 
- Anhiđrit axetic được điều chế từ phản ứng của axit axetic với xeten, CH2=C=O, chất 
này được tạo ra do sự loại nước của axit axetic ở nhiệt độ cao. 
[C6H7O2(OH)3]n +2n(CH3CO)2O H2SO4(đ) [C6H7O2(OH)(OCOCH3)2]n +2nCH3COOH 
 Xenlulozơ Anhiđrit axetic Xenlulozơ điaxetat Axit axetic 
[C6H7O2(OH)3]n + 3n(CH3CO)2O H2SO4(đ) [C6H7O2(OCOCH3)3]n + 3nCH3COOH 
 Xenlulozơ Anhiđrit axetic Xenlulozơ triaxetat Axit axetic 
Xenlulozơ điaxetat và xenlulozơ triaxetat được dùng làm tơ sợi nhân tạo (tơ axetat). 
Cl
Cl
ONa
+ Cl CH2 COOH
CH2-COOH
Cl
Cl
+ NaClXt, t
0
Natri 2,4-Ñiclophenolat
Axit clo axetic
Axit 2,4- ñiclophenoxi axetic
Natri clorua
(2,4-D; Chaát dieät coû; Cuõng laø
chaát kích toá thöïc vaät)
CH3-COOH
AlPO4
7000C
CH2=C=O + H2O
Axit axetic Xeten (Ceten) Nöôùc
CH2=C=O + CH3COOH CH3-C-O-C-CH3
O OXeten Axit axetic Anhiñrit axetic
Cl
Cl
Cl
ONa
+ Cl CH2 COOH
t0
Xt
Cl
Cl
Cl
O CH2 COOH
+ NaCl
2,4,5-Triclorophenolat natri
Axit cloaxetic Axit 2,4,5-tricloaxetic
Natri clorua
(Natri 2,4,5-triclophenolat) Chaát dieät coû 2,4,5-T
Giáo

File đính kèm:

  • pdfAxit huu co.pdf