Bài giảng Hóa học hưu cơ - Chương 6: Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức
Bạn đang xem trước 20 trang mẫu tài liệu Bài giảng Hóa học hưu cơ - Chương 6: Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức, để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Chương 6: Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức Trang 77 Chương 6: HỢP CHẤT HỮU CƠ ĐƠN CHỨC VÀ ĐA CHỨC 6.1. Dẫn xuất halogen 6.1.1. Khái niệm chung Khi thay thế một hoặc vài nguyên tử H trong phân tử các H – C bằng các nguyên tử halogen sẽ thu được các hợp chất hữu cơ chứa halogen, gọi là dẫn xuất halogen. Cơng thức tổng quát cĩ dạng sau: R – X (vớii R: gốc H – C, X: halogen) Can cứ vào đặc điểm cấu tạo trong phân tử cĩ thể phân loại các dẫn xuất halogen theo nhiều cách khác nhau: - Dựa vào bản chất của halogen: cĩ 4 loại dẫn xuất halogen (dẫn xuất florua, clorua, bromua, iơtua) - Dựa vào bản chất mạch C trong phân tử: dẫn xuất halogen no, dẫn xuất halogen khơng no, dẫn xuất halogen vịng no, dẫn xuất halogen thơm, .... - Dựa vào số lượng nguyên tử halogen: dẫn xuất monohalogen và dẫn xuất polihalogen (đihalogen, trihalogen, ..., polihalogen) Danh pháp: - Tên thơng thường: đọc tên gốc H – C (R) rồi thêm tên halogen tương ứng - Tên quốc tế IUPAC: Vị trí của hal – tên hal + tên của H – C tương ứng. Bảng 6.1: Danh pháp của một số dẫn xuất hal Cơng thức Danh pháp thơng thường Danh pháp quốc tế CH3 – Cl Metyl clorua Clo metan C2H5 – Cl Etyl clorua Clo etan CH3 – CH2 – CH2 – I n – propyl iotua 1 - iốt propan CH3 CH CH3 I izo – propyl iotua 2 – iốt propan C6H5 – Br Phenyl bromua Brom benzen CH2 = CH – Cl Vinyl clorua Clo eten 6.1.2. Tính chất vật lý Tính chất vậtlý của các dẫn xuất hal phụ thuộc vào thành phần và cấu tạo của gốc H – C cũng như vào hal. Các ankyl halogenua cĩ khối lượng phân tử thấp là những chất khí, trung bình là chất lỏng, cao là chất rắn. Các dẫn xuất hal đều là hợp chất cộng hố trị nên thực tế khơng tan trong nước, chúng tan trong dung mơi hữu cơ và bản thân dẫn xuất hal cũng là dung mơi hữu cơ tốt. Bảng 6.2 dẫn ra tính Chương 6: Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức Trang 78 chất vật lý của một số dẫn xuất hal. Bảng 6.2: Hằng số vật lý của một số dẫn xuất halogen CTPT Tên 0 nct 0 st d CH3 – Cl Clometan (metyl clorua) -97,00 -23,70 0,920 CH3 – Br Brom metan -93,00 4,600 1,932 CH3 – I Iơt metan -66,00 42,30 2,280 C2H5 – Cl Clo etan -139,0 12,00 0,898 CH3 – CH2 – CH2 – Cl 1 – clo propan -122,8 47,20 0,890 CH2 = CH – Cl Vinyl clorua (clơ eten) -154,0 -14,00 0,911 CH2 = CH – CH2 – Cl 3-clo propen - 1 -136,0 45,70 0,938 C6H5 – Cl Clo benzen -45,20 132,0 1,107 C6H5 – Br Brom benzen -30,60 155,1 1,499 CHCl3 Clorofom -63,50 61,20 1,500 CCl4 Cacbon tetraclorua -22,90 77,00 1,600 6.1.3. Điều chế dẫn xuất hal a) Tác dụng trực tiếp hal với H – C tương ứng Thí dụ: - Halogen hố anken CH3 – CH2 – CH3 + Cl2 ⎯→⎯as CH3 – CHCl – CH3 + HCl - Halogen hố anken CH3 – CH = CH2 + Br2 ⎯→⎯ CH3 – CHBr – CH2Br CH2 = CH2 + Cl2 ⎯⎯ →⎯ C0300 CH2 = CH – Cl + HCl - Halogen hố H – C thơm + Br2 Fe Br + HBr C6H6 + 3Cl2 ⎯→⎯as C6H6Cl6 b) Đi từ ancol Khi đun nĩng ancol với HX (HCl, HBr, HI) cĩ mặt của xúc tác ZnCl2, ancol sẽ chuyển hĩa Chương 6: Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức Trang 79 dễ dàng thành dẫn xuất hal tương ứng. R – OH + HX ⎯⎯ →⎯ 2ZnCl R – X + H2O Thí dụ: C2H5 – OH + HCl ⎯⎯ →⎯ 2ZnCl C2H5 – Cl + H2O c) Cộng HX vào anken R – CH = CH2 + HX ⎯→⎯ R – CHX – CH3 Thí dụ: CH3 – CH = CH2 + HBr ⎯→⎯ CH3 – CHBr – CH3 6.1.4. Tính chất hố học ♦ Bản chất của liên kết C – X Trung tâm phản ứng của dẫn xuất hal là liên kết C – X. Do χX > χC, nên liên kết C – X là liên kết cộng hố trị phân cực: +δ C −δ C ♦ Khả năng phản ứng của các dẫn xuất hal Khả năng phản ứng của các dẫn xuất hal , trước hết phụ thuộc vào bản chất của liên kết các hal. Tuỳ theo bản chất của hal, khả năng phản ứng của dẫn xuất hal được sắp xếp như sau: R – I > R – Br > R – Cl > R – F Như vậy dẫn xuât iốt là hoạt động nhất, loại kếm nhất là dẫn xuất flo. Điều này được giải thích là do độ phân cực lớn của liên kết C – I lớn nhất so với các liên kết C – X khác. Mặt khác khả năng liên kết của các dẫn xuất hal cịn phụ thuộc vào đặc điểm của gốc H – C liên kết với hal. Đứng về mặt này, các dẫn xuất hal cĩ thể được chia thành 3 loại: - Loại cĩ khả năng phản ứng cao: gồm các dẫn xuất hal, trong đĩ nguyên tử hal đính với nguyên tử C bê cạnh nguyên tử C mang nối đơi, hoặc với nguyên tử C ở cạnh nhân thơm. Thí dụ: CH2 CH CH2 Cl CH2 Cl Alyl clorua benzyl clorua - Loại cĩ khả năng phản ứng trung bình: gồm các ankyl và xicloankyl hal. Thí dụ CH3 CH CH3 CH2 Cl 2-clo propan Metyl clorua xiclophenyl Cl - Loại cĩ khả năng phản ứng kém gồm các ankenyl và aryl halogenua, trong đĩ hal nối trực tiếp với Csp2. Khả năng phân cắt liên kết C – X giảm vì trong phân tử cịn cĩ hiệu ứng liên hợp +C của cặp electron p của hal với electron pi của liên kết đơi hoặc với hệ thống electron pi của nhân thơm. Thí dụ: Chương 6: Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức Trang 80 CH2 CH Cl Vinyl clorua Clobenzen Cl. . . . Những phản ứng quan trọng của dẫn xuất hal là thế, tách và tác dụng với kim loại. Ngồi ra, các hợp chất đĩ cịn cĩ thể tham gia phản ứng ở gốc H – C (thế nhân thơm, cộng vào gốc khơng no, ...) 6.1.4.1. Phản ứng thế Phản ứng thế nguyên tử hal trong dẫn xuất hal xảy ra chủ yếu theo cơ chế SN. R – X + KOH ⎯→⎯ R – OH + KX R – X + R1ONa ⎯→⎯ R – O – R1 + NaX R – X + 2NH3 dư ⎯→⎯ R – NH2 + NH4X R – X + KCN ⎯→⎯ R – CN + KX R – X + R1COONa ⎯→⎯ R1COOR + NaX Thí dụ: CH3 – Cl + KOH ⎯→⎯ CH3 – OH + KCl C2H5 – Cl + CH3ONa ⎯→⎯ C2H5 – O – CH3 + NaCl C2H5 – Br + 2NH3 dư ⎯→⎯ C2H5 – NH2 + NH4Br C2H5 – I + KCN ⎯→⎯ C2H5 – CN + KI C2H5 – Cl + CH3COONa ⎯→⎯ CH3COOC2H5 + NaCl Sơ đồ diễn ra như sau: Y(-) + R – X ⎯→⎯ R – Y + X(-) Tác nhân nucleophin Y(-) cĩ thể gọi là anion hay phân tửu trung hồ cĩ cặp e tự do ở một nguyên tử Cl-, Br-, I-, OH-, CN-, H3N:, .... Nguyên tử hay nhĩm nguyên tử X bị thay thế là nhĩm hút e (-Cl, -Br, -I, -OH, -NR3, -SR2, ...) Tuỳ theo số phân tử tham gia vào giai đoạn quyết định tốc độ phản ứng, ta phân biệt phản ứng thế 2NS và 1 NS . Các kết quả khảo sát bằng thực nghiệm cũng như lý thuyết đều đi đến kết luận rằng: “bậc của gốc ankyl R càng cao thì khả năng tham gia phản ứng 2NS càng giảm, trong khi đĩ khả năng phản ứng 1NS càng tăng”. Thí dụ 1: phản ứng thế theo cơ chế 1NS : Chương 6: Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức Trang 81 CH3 C Cl + OH CH3 CH3 - CH3 C OH + Cl CH3 CH3 - Cơ chế: CH3 C Cl CH3 CH3 CH3 C + Cl CH3 CH3 -+ - +cham CH3CH3 CH3 C CH3 CH3 + -+ nhanh CH3 C + OH nhanh CH3 CH3 CH3 CHO CH3 C OH CH3 CH3 Thí dụ 2: Phản ứng thế lưỡng phân tử 2NS CH3 – Cl + OH- ⎯→⎯ CH3OH + Cl- Cơ chế: HH +- H COH + H H H CHOH C Cl H H +- HO- Cl- + Cl- (TTCT) 6.1.4.2. Phản ứng tách HX Khi đun nĩng dẫn xuất hal với dung dịch kiềm trong etanol sẽ xảy ra phản ứng tách HX để tạo thành H – C khơng no. Thí dụ: CH3 – CH2 – Br ⎯⎯⎯ →⎯ ancol,KOH CH2 = CH2 + HBr Đặc điểm cấu tạo của dẫn xuất hal cĩ ảnh hưởng rõ rệt đến khả năng phản ứng tách. Đối với các dẫn xuất hal cĩ cùng gốc R, nhưng cĩ hal khác nhau thì khả năng tách theo trật tự sau: R – I > R – Br > R – Cl > R – F Phản ứng tách các dẫn xuất hal bậc 1 thường chỉ tạo ra một olephin, trong khi đĩ các dẫn xuất hal bậc 2 và bậc 3 tương ứng cĩ thể tham gia phản ứng tách theo hai hoặc ba hướng khác nhau, tạo ra hai hoặc ba olephin đồng phân khác nhau. Hướng chính của những phản ứng tách HX tuân theo qui tắc chung gọi là qui tắc Zaixep: Trong đĩ phản ứung tách nucleophin, hal bị tách ra cùng với H ở nguyên tử C cĩ bậc tương đối cao hơn, tạo ra olefin cĩ tương đối nhiều nhĩm thế hơn ở hai nguyên tử C mang nối đơi. Thí dụ: Chương 6: Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức Trang 82 CH3 CH2 CH CH3 + HBr KOH Br CH3 CH CH CH3 CH3 CH2 CH CH2 + HBr etanol 81% 19% 6.1.3.3. Phản ứng với kim loại Dẫn xuất hal phản ứng với kim loại tạo thành hợp chất cơ kim: C2H5 – Br + 2Li ⎯⎯⎯ →⎯etekhan C2H5 – Li + LiBr C2H5 – Br + Mg ⎯⎯⎯ →⎯etekhan C2H5 – Mg – Br Với kim loại natri ta thu được ankan (phản ứng Wurtz): 2C2H5 – Br + 2Na ⎯⎯⎯ →⎯etekhan C2H5 – C2H5 + 2NaBr Phản ứng xảy ra: 2C2H5Br + 2Na → 2 52 HC • + 2NaBr 2 52 HC • → C2H5 – C2H5 Khả năng tách theo trật tự sau: R – I > R – Br > R – Cl > R – F 6.1.5. Giới thiệu các chất tiêu biểu a) Metyl clorua, CH3Cl Là chất khí khơng màu, cĩ thể điều chế cùng với các dẫn xuất clo khác của metan bằng cách clo hố trực tiếp H – C này. CH4 + Cl2 ⎯→⎯as CH3 – Cl + HCl Metyl clorua tinh khiết cĩ thể được điều chế bằng cách cho ancol metylic tác dụng với HCl ở áp suất cao. CH3 – OH + HCl ⎯⎯ →⎯ cao,p CH3 – Cl + H2O Ứng dụng: CH3Cl được dùng làm chất sinh hàn cho tử lạnh, làm dung mơi và tác nhân metyl hĩa. b) Vinyl clorua, CH2 = CH – Cl Vinyl clorua là chất khí, được điều chế bằng cáhc cộng HClkhí vào axetylen hay clo hố etylen: CH2 = CH2 + Cl2 ⎯⎯ →⎯ C0300 CH2 = CH – Cl + HCl CH ≡ CH + HCl ⎯⎯⎯⎯ →⎯ 220120 ClCu,C CH2 = CH – Cl Dưới tác dụng của chất khơi mào, vinyl clorua trùng hợp theo cơ chế gốc tự do tạo thành polivinyl clorua (PVC): Chương 6: Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức Trang 83 CH2 CH n Cl CH2 CH Cl n Ứng dụng: Dùng làm vải giả da, vật liệu cách điện, ... c) Clo benzen, C6H5 – Cl Clo benzen là chất lỏng, được đieefu chế bằng cách clo hố trực tiếp benzen: + Cl2 Fe Cl + HCl Ứng dụng: dùng để tổng hợp phenol, anilin và nhất là dùng để sản xuất thốc trừ sâu DDT: Cl + H2O+ CHO + CCl3 Cl Cl CH Cl3 Cl (DDT) Cloral Clobenzen BÀI TẬP 6.1: Gọi tên hợp chất sau theo danh pháp IUPAC: I Cl Br CH3 Cl CH3 CH2 CH CH2 CH CH3a) b) c) CH3 Br I 6.2: Đun nĩng mỗi dẫn xuất sau đây với dung dịch NaOH đậm đặc trong nước. a) CH3 – CH2 – Cl b) (CH3)2CH – Cl c) (CH3)3C – Cl Hãy viết phương trình phản ứng và so sánh tốc độ phản ứng. 6.3: Người ta chuyển hố hợp chất A cĩ CTPT C4H9Br theo sơ đồ: A B C D KOHđ, etanol (1) KOH loãng, nước (2) Mg, ete khan (3) B là sản phẩm chính và cĩ cấu hình trans. Chương 6: Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức Trang 84 a) Viết CTCT của A, B, C, D. b) Cho biết (1) và (2) thuộc loại phản ứng nào? (cộng, thế, tách). 6.4: Từ C2H5Br và các hố chất cần thiết, viết ptpứ điều chế các ancol sau: a) CH3 – CH2 – CH2 – OH b) CH3 – CH2 – CH(OH) – CH3 c) (CH3)2 – C(OH) – CH2 – CH3 Chương 6: Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức Trang 85 6.2. Hợp chất cơ nguyên tố Cơ nguyên tố là ngành hố học các hchc của hầu hết các nguyên tố trong BTH trừ các nguyên tố hữu cơ (oganogen) cổ điển như H, O, N, S, các hal. Trong phân tử của hợp chất cơ nguyên tố, nguyên tử của các nguyên tố liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon. Phần lớn các nguyên tố trong BTH là kim loại cho nên hơn nửa các hợp chất cơ nguyên tố là hợp chất cơ kim. Giữa kim loại và phi kim khơng cĩ giới hạn rõ ràng, tuy vậy người ta vẫn chia hợp chất cơ nguyên tố ra thành cơ kim và cơ phi kim. 6.2.1. Hợp chất cơ magie Nhiều kim loại như các kim loại kiềm Li, Na, K; các kim loại nhĩm II như Mg, Ca; kim loại nhĩm III như Al; nhĩm IV như Sn, Pb và các kim loại chuyển tiếp như Zn, Cd, Hg, ... cĩ thể tạo thành các hợp chất cơ kim tương ứng. Các gốc hữu cơ liên kết với kim loại cĩ thể là ankyl, ankenyl, ankinyl hoặc aryl. Các hợp chất cơ kim được gọi theo tên gốc H – C với tên kim loại và hal. C2H5Na CH3MgBr C6H5HgCl etyl natri metyl magie bromua phenyl thuyngan clorua 6.2.1.1. Điều chế - Từ ankyl halogenua: cho kim loại tác dụng với dẫn xuất alkyl halogenua trong mơi trường ete khan (tránh để thuỷ phân) R – X + 2Li ⎯⎯⎯ →⎯ khan,ete R – Li + LiX R – X + Mg ⎯⎯⎯ →⎯ khan,ete R – MgX 3R – X + 2Al ⎯⎯⎯ →⎯ khan,ete R – AlX2 + R2AlX - Tác dụng kim loại với các hợp chất cơ kim cĩ sẵn: Các kim loại nặng hoạt động yếu khơng tác dụng trực tiếp với các hợp chất hal, song hợp kim của chúng với kim loại Na thì cho phản ứng với hiệu suất cao. 2CH3 – I + Hg(Na) ⎯→⎯ CH3 – Hg – CH3 + 2NaI 6.2.1.2. Hố tính Hợp chất cơ magie thuộc loại cĩ khả năng phản ứng cao, liên kết C – Mg dễ đứt ra để tham gia nhiều loại phản ứng khác nhau: a) Phản ứng với hợp chất cĩ H linh động Sơ đồ chung: +δ H⎯ −δ A + −δ R ⎯ XMg δ+ ⎯→⎯ R ⎯ H + A ⎯ MgX Thí dụ: Nước: H – OH + RMgX ⎯→⎯ R – H + HO – MgX Ancol: H – OR1 + RMgX ⎯→⎯ R – H + R1O – MgX Chương 6: Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức Trang 86 Amin: H – NHR1 + RMgX ⎯→⎯ R – H + R1NH – MgX Axit: H – OCOR1 + RMgX ⎯→⎯ R – H + R1COO – MgX Dựa trên cơ sở các phản ứng trên, người ta đã đưa ra phương pháp dùng metyl magie iođua CH3MgI để định tính và định lượng H linh động trong các hợp chất hữu cơ theo thể tích khí metan thốt ra: H – OH + CH3MgX ⎯→⎯ CH4↑ + HO – MgX Phương pháp này cĩ thể dùng để đo độ ẩm các dung mơi. b) Phản ứng cộng với hợp chất cacbonyl và nitrin Hợp chất magie cộng hợp dễ dàng vào các liên kết bội phân cực như C = O (hay C ≡ N) để hình thành ra các liên kết C – C mới. Cacbanion Rδ- tấn cơng vào Cδ+ của nhĩm C = O (hoặc C ≡ N) và Mg2+ kết hợp với nguyên tử O (hay N) mang điện tích âm, sau đĩ thuỷ phân tiếp theo để cho sản phẩm. Sơ đồ chung của phản ứng cộng với hợp chất cacbonyl như sau: R1 XMgR + C O R C OMgX R2 R2 R1 Magie ancolat Magie ancolat được thuỷ phân thành ancol: R2 R1 R C OMgX + H2O R C OH + XMgOH R2 R1 Ancol Nếu R1 = R2 = H ta cĩ fomandehit HCHO và sản phẩm của phản ứng là ancol bậc mơt, R– CH2OH. Nếy R1 hoặc R2 = H ta cĩ một andehit đồng đẳng của HCHO là R1 – CHO và sản phẩm của phản ứng là một ancol bậc hai, R – CH(OH) – R2. Nếu R1 và R2 đều là gốc H – C, ta cĩ xeton R1 – CO – R2 và sản phẩm của phản ứung là một ancol bậc ba (RR1R2)– OH. 6.2.2. Hợp chất cơ phốtpho Hợp chất cơ phi kim được nghiên cứu nhiều và cĩ ứng dụng thực tế rộng rãi là hợp chất cơ photpho. Nĩ được dùng làm thuốc trừ sâu cĩ hiệu lực cao, làm thuốc chữa bệnh, các hợp chất cao phân tử khơng cháy, chát phụ gia dầu nhờn, chất tuyển nổi quặng,.... Các hợp chất cơ photpho được chia thành hai nhĩm: - Hợp chất cĩ liên kết C – P, gồm các ankyl (aryl) photphin; các ankyl (aryl) thế của axit photphinơ, axit photphonơ, axit photphonic, axit photphoric và các photphinoxit. Chương 6: Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức Trang 87 - Hợp chất cĩ liên kết gián tiếp của C với P: C – O – P gồm dẫn xuất của axit photphorow, axit photphoric. 6.2.2.1. Hợp chất cơ photpho cĩ liên kết C – P Trong số các hợp chất cĩ liên kết C – P, đáng chú ý hợp chất trong đĩ, photpho tạo 5 liên kết cộng hố trị đồng nhất. Thí dụ 1: pentaphenylphotphoran (Wittig, 1949): P C6H5 C6H5 C6H5C6H5 C6H5 Đặc tính: tan trong dung mơi hữu cơ và khơng tan trong nước, cĩ nhiệt độ nĩng chảy thấp. Thí dụ 2: Ngồi ra cũng cần phải kể đến các dẫn xuất cĩ chứa nhĩm chức của axit ankyl photphonic, chẳng hạn như: HO P C P OH OH CH3O OHOH O 1-hidroxi etylidenphotphonic Đặc tính: cĩ khả năng tạo phức bền với các nguyên tố kiềm thổ, chuyển tiếp và hiếm. 6.2.2.2. Hợp chất cơ photpho cĩ liên kết C – O – P Thuộc vào loại hợp chất này là các dẫn xuất của axit photphorơ và axit photphoric. Este hồn tồn của axit photphorơ nhận được khi cho ancol tác dụng với photpho triclorua với sự cĩ mặt của bazơ hay ancolat: PCl3 C2H5O 3C2H5 OH + PCl3 P O C2H5 C2H5O bazo C2H5O C2H5O P Cl trietyl photphit Dietyclophotphit Cịn etyl este hồn tồn của axit photphoric (trietyl photphat) thu được bằng cách cho ancol etylic tác dụng với photphotriclorua với sự cĩ mặt của bazơ hoặc natri etylat. Khi thuỷ phân trietyl este của axit photphoric bằng một lượng NaOH vừa đủ sẽ thu được natri đietylphotphat: Chương 6: Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức Trang 88 +NaOH C2H5O 3C2H5 OH + POCl3 P O C2H5 OC2H5O -3HCl C2H5O C2H5O P ONa trimetyl photphat Natri dietylcltphat -C2H5OH Nhiều hợp chất cơ photpho loại này cĩ hoạt tính sinh lý mạnh, do đĩ chúng được ứng dụng rộng rãi làm chất phịng trừ dịch hại, nhất là trong lĩnh vực chất trừ sâu. Ưu điểm của chúng so với các dẫn xuất hal (hexacloran, DDT, ...) là bị phân huỷ tương đối nhanh, do đĩ ít gây ơ nhiễm mơi trường, cĩ tính chọn lọc cao. Chúng cĩ thể tiêu diệt cơn trùng gây hại mà khơng ảnh hưởng đến các sinh vật cĩ ích khác. 6.2.2.3. Một số hợp chất trừ sâu cơ phốtpho a) Vophatoc [o,o – đimetyl – o-(4-nitrophenyl) photphothioat] Đây là chất rắn cĩ nhiệt độ nĩng chảy 420C, diệt nhiều loại cơn trùng gây hại, bảo vệ cây trồng như lúa, ngơ, mía, cafe, bơng, rau, ... NO2 S CH3O CH3O P OCTCT: Vophatoc (metyl parathion) Đặc tính: rất độc, được xếp vào nhĩm hố chất bảo vệ thực vật chỉ được dùng hạn chế. Thời gian ngừng phun thuốc trước khi thu hoạch 20 ngày. Thuốc giải độc Vophatoc: atropin, PAM, ... b) Parathion [o,o – đietyl – o-(4-nitrophenyl) photphothioat] Đây là chất rắn cĩ nhiệt độ chớp cháy 1740C, diệt nhiều loại cơn trùng gây hại, tác dụng mạnh hơn vophatoc. NO2 S C2H5O C2H5O P OCTCT: Parathion (thiophot) Đặc tính: Parathion thuộc loại chất rất độc nguy hiểm, chỉ được dùng hạn chế. Thuốc giải độc Parathion: atropin, PAM, ... c) Đipterex Là chất rắn, nhiệt độ nĩng chảy khoảng 81 – 820C, diệt nhiều loại cơn trùng gây hại, bảo vệ cây trồng như lúa, ngơ, mía, các loại quả dễ rụng, đặc biệt chống cơn trùng 2 cánh như bướn, ruồi, gián, bọ chét, rệp giường, .... Chương 6: Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức Trang 89 O CH3O CH3O P CH CCl3CTCT: Dipterex Clorophot) OH Đặc tính: Đipterex thuộc loại chất độc. c) Tuban, Sarin, Soman Đây là những loại chất độc mà Đức quốc xã đã sản xuất dùng trong chiến tranh thế giới thứ hai, nhưng âm mưu của chúng chưa kịp thực hiện thì chúng đã bị đồng minh đánh bại. F O (CH3)2N N C PCTCT: OC2H5 Tabun OCH3 P OCH(CH3)2 Sarin F OCH3 P O CH C CH3 Soman CH3 CH3 CH3 Đặc tính: gây hại thần kinh. BÀI TẬP 6.5: Xuất phát từ n – propyl magie bromua và những hố chất cần thiết khác, hãy điều ché các hợp chất sau đây bằng phản ứng Grignard (Victor Grignard, 1900: R – X + Mg ⎯⎯⎯ →⎯ khan,ete R – MgX) a) 2-metyl pentanol – 2 b) 4-metyl pentanol – 1 c) Rượu n-butylic 6.6: Đi từ các dẫn xuất hal cĩ số nguyên tử C ít hơn hay bằng ba và những hố chất cần thiết khác, hãy điều chế các hợp chất dưới đây: C2H5 a) CH3 CH CH2OH CH3 OH c) CH3 CH2 C CH2 CH3 b) CH3 CH2 C CH3 CH3 OH Chương 6: Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức Trang 90 6.3. Ancol và phenol 6.3.1. Khái niệm chung Khi thay thế nguyên tử H trong phân tử H – C bằng nhĩm hiđroxyl (hay hiđroxi) OH ta được những dẫn xuất hiđroxyl, gọi là ancol (rượu) hoặc phenol tuỳ theo bản chất của gốc H – C nối với nhĩm hiđroxi. Phenol khác với ancol ở chỗ trong phân tử phenol nhĩm OH liên kết trực tiếp với vịng thơm, cịn trong phân tử ancol nhĩm OH cĩ thể liên kết với một gốc no, gốc khơng no hay ở mạch nhánh của vịng thơm. Thí dụ: H CH2 CH CH2OH OH OH Ancol no (Xiclo hexanol) Ancol no (R. alylic) Ancol thom R. benzylic CH2OH Dựa vào số nhĩm hiđroxi cĩ trong phân tử, cĩ thể phân biệt monophenol, điphenol, ... poliphenol hoặc monoamcol (monol), điol, ... và poliol. Thí dụ: CH3 Monophenol (m-Crezol) OH Diphenol (Hidrquinol) OH OH Triphenol (Phlorogluxinol) OH OHHO CH3 OH OH OHOHMonoancol (metanol) CH2 CH2 Diol (Etylenglicol) OH OH CH2 CH CH2 Triol (Propatriol - 1,2,3) Đối với ancol người ta cịn phân biệt ancol bậc 1, bậc 2 và ancol bậc 3 tuỳ theo nhĩm OH liên kết với C bậc 1 hay 2 hay 3. Thí dụ: CH3 C2H5 OH OHAncol b-1 (etanol) CH3 CH CH3 Ancol b-2 (Propanol-2) OH CH3 C CH3 Ancol b-3 (2-metyl Propanol-2) 6.3.2. Tính chất vật lý Khi so sánh tính chất vật lý của ancol và phenol với các H – C và nhiều dẫn xuất khác cĩ khối lượng phân tử tương đương, ta thấy cĩ nhiều điểm khác biệt, nhất là ở các chất đầu dãy đồng đẳng. Chẳng hạn ancol và phenol cĩ nhiệt độ sơi và nhiệt độ nĩng chảy cao hơn rất nhiều: Hợp chất C2H5OH CH3 – O – CH3 CH3 – CH2 – CH3 M 46 46 44 Chương 6: Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức Trang 91 ts(oC) 78 -25 -42 tnc(oC) 114 -140 -189 Sở dĩ cĩ sự khác biệt như trên là do các phân tử ancol và phenol kết hợp với nhau bằng những liên kết hiđro (biểu diễn bằng đường chấm): R O : . . . H O : . . . H . . . H O : . . . H R R O : R Ancol và phenol cũng cĩ thể tạo liên kết với H với nước: O : . . . . . . H O : . . . H R R Đĩ là nguyên nhân chủ yếu làm cho ancol dễ tan trong nước (CH3OH, C2H5OH, C3H7OH tan vơ hạn trong nước). Khi số nguyên tử C trong phân tử tăng lên, độ tan trong nước giảm rất nhanh vì phần gốc H – C kị nước tăng lên. Liên kết O – H ở phenol phân cực mạnh hơn ở ancol. Do đĩ, phênol tạo liên kết hiđro mạnh hơn ancol, thể hiện ở chỗ phenol cĩ nhiệt độ sơi cao hơn và độ tan trong nước lớn hơn. Phenol khác với ancol cao là tan tốt trong dd kiềm, cĩ khả năng tách ra khỏi dd kiềm khi tác dụng với CO2. 6.3.3. Tính chất hố học Trong phân tử ancol và phenol, nhĩm chức đặc trưng cĩ vai trị quyết định đến tính chất của phân tử là nhĩm OH. Vì oxi cĩ độ âm điện lớn hơn C và H, các liên kết C – O và O – H phân cực mạnh về phía oxi. Tuỳ theo đặc điểm cấu tạo của gốc H – C, sự phân cực của liên kết C – O cĩ thể tăng hoặc giảm, khi đĩ độ phân cực của liên kết O – H cũng biến đổi theo nhưng hướng ngược lại. Nĩi cách khác C – O càng ít phân cực thì O – H càng phân cực mạnh và ngược lại. Thí dụ: Trong phenol, nhĩm OH nối với Csp2 của nhân thơm, cặp ep trên Oxi liên hợp với eπ của nhân, khiến proton của nhĩm OH dễ tách ra và các phenol cĩ tính axit. Mặt khác, do cĩ hiệu ứng liên hợp p - π này mà mật độ e của nhân thơm được tăng thêm và phenol dễ tiếp nhận phản ứng thế electrophin hơn so với benzen. :O H 6.3.3.1. Đối với ancol Chương 6: Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức Trang 92 a) Phản ứng ở liên kết O – H ♦ Sự tạo thành ancolat Do sự phân cực của liên kết O – H (O ← H), các ancol cĩ thể tách proton tạo thành ion ancolat. Nĩi chung, các ancol là những axit yếu (yếu hơn nước). Thí dụ: pKa (CH3OH) = 16 Tính axit phụ thuộc vào cấu tạo R, tính axit tăng khi gốc R hút địên tử (hiệu ứng –I), giảm khi R đẩy điện tử (+I). So sánh tính linh động của H trong nhĩm OH giữa ancol các bậc ta cĩ: Ancol bậc I > Ancol bậc II > Ancol bậc III Ancol cĩ thể phản ứng với kim loại kiềm (Na, K, ...) kém mãnh liệt hơn so với nước, giải phĩng ra H2 và tạo thành ancolat kim loại: 2R OH + 2Na 2R ONa + H2 Natri ancolat Các ancolat là những chất rắn dễ tan trong etanol tạo ra dung dịch ancolat trong etanol cĩ tính bazơ mạnh. Vì ancol là những axit yếu nên các ancolat nhất là ancolat kim loại kiềm rất dễ bị thuỷ phân: R ONa + H2O R OH + NaOH Natri ancolat Ancolat ♦ Sự tạo thành este: ancol cĩ thể tác dụng với axit cacboxylic, cĩ mặt chất xúc tác axit tạo thành este: H2SO4 toC R1COOH + R2OH R1COOR2 + H2O Cơ chế phản ứng: OH O R2OH -H2O R1 C + H+ OH OH R1 C + OH R2 O H R1 C OH + OH OR2 R1 C + O OR2 R1 C Thí dụ: H2SO4 toC CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O Etyl axetat (90%) Phản ứng nàu cĩ tính thuận nghịch. Hằng số cân bằng: [ ] [ ][ ] [ ] 4523 2523 =× ×= OHHCCOOHCH OHHCOOCCHKCB Chương 6: Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức Trang 93 Hiệu suất phản ứng đạt khoảng 66% tạo thành este. Ancol cũng tác dụng với axit vơ cơ tạo thành este vơ cơ: ROH + H2SO4 ROSO2OH O2S OR OR ROH -H2O-H2O Metyl sunfat CH3OH + H2SO4 CH3OSO2OH O2S OCH3 OCH3 CH3OH -H2O-H2O Dimetyl sunfat b) Phản ứng ở liên kết C – O ♦ Sự tạo thành halogenua ankyl: Khi rượu tác dụng với HX ta thu được RX: R OH + H X R X + H2O Phản ứng tạo thành R – X từ HX và rượu là phản ứng thuận nghịch xảy ra với tốc độ lớn khi cĩ mặt của của axit vơ cơ hoặc khi dùng thừa HX. Khả năng phản ứng: HI > HBr > HCl > HF Ancol bậc I > bậc II > bậc III Cĩ thể dùng halogenua photpho (PX5, PX3) để tạo thành R – X: OH Cl R1 CH R2 + PCl5 R1 CH R2 + POCl3 + HCl R OH + PCl5 R Cl + POCl3 + HCl R2 R1 C OH + PCl5 R1 C Cl + POCl3 + HCl R3 R2 R3 ♦ Đehyđrat hố ancol: Phản ứng loại nước từ ancol xảy ra khi đun nĩng ancol cĩ H2SO4 đặc làm xúc tác. Cĩ hai trường hợp: - Loại nước giữa hai phân tử ancol tạo ete: khi đun nĩng ancol ở 1400C và cĩ mặt H2SO4 đặc, ancol cĩ thể phản ứng với nhau tạo thành ete. Thí dụ: 2C2H5OH C2H5OC2H5 + H2O Ete Dietyl ete (80%) H2SO4 140oC 2R OH R O R + H2O H2SO4 140oC - Loại nước nội phân tử tạo thành olefin: khi đun nĩng ancol ở 1700C và cĩ mặt H2SO4 Chương 6: Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức Trang 94 đặc thì ancol sẽ tách nước (tuân theo quy tắc Maccopnhicop) tạo thành olefin: H2SO4 170oC OH R1 CH CH R2 R1 CH CH R2 + H2O H Phản ứng loại nước ancol tạo thành anken cĩ thể xảy ra khi cho hơi ancol đi qua xúc tác Al2O3 ở 3750C: Al2O3 37
File đính kèm:
- Chuong 6-Hop chat HC don chuc va da chuc.pdf