Lý Thuyết Ancol đầy đủ - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.doc) (10 trang)

Trang chủ

Ôn thi Đại học - Cao đẳng

Hóa học

Lý thuyết ancol đầy đủ

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (361.75 KB, 10 trang )

LÍ THUYẾT ANCOL Bài giảng được đăng tải trên Website: www.hoahoc.edu.vnI- ĐỊNH NGHĨA, PHÂN LOẠI, ĐỒNG PHÂN, DANH PHÁP1. Đònh nghóaAncol là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm hiđroxyl (-OH) liên kết trực tiếp vớinguyên tử C no ( là nguyên tử cacbon chỉ tạo liên kết đơn với các nguyên tử khác).- CTTQ của ancol: R(OH)a hay CxHy(OH)a( a ≥1, nguyên)CTTQ của ancol mạch hở CnH2n+2-2kOx ↔ CnH2n+2-2k-x (OH)x (k là số liên kết π)n ≥1, k≥0, n≥x≥1 ( điều kiện ancol bền)CTTQ ancol no, đơn chức, hở CnH2n+2O hoặc CnH2n+1OH ( n≥ 1)CTTQ ancol no, đa chức, hở CnH2n+2Ox hoặc CnH2n+2-x(OH)x ( n≥ 1)CTTQ ancol không no ( 1 nối đôi C=C), đơn chức, hởCnH2nO hoặc CnH2n-1OH ( n≥ 3)CTTQ ancol thơm (1 vòng benzen), đơn chức CnH2n-6O hoặc CnH2n-7OH ( n≥ 7)2. Phân loạia) Theo số lượng nhóm hiđroxyl –OH- Nếu ancol có 1 nhóm –OH gọi là ancol ĐƠN CHỨCVD: CH3OH, CH2=CHCH2OH- Nếu ancol có 2 nhóm –OH trở lên gọi là ancol ĐA CHỨCVD: C2H4(OH)2 ( etylen glicol), C3H5(OH)3 (glixerol),…- Nếu ancol có thêm nhóm chức khác gọi là ancol TẠP CHỨCVD: HOCH2CHOb) Theo cấu tạo gốc hiđrocacbon- Nếu gốc hiđrocacbon chỉ có liên kết đơn gọi là ancol NOVD: CH3OH, C2H5OH,…- Nếu gốc hiđrocacbon có liên kết bội gọi là ancol KHÔNG NOVD: CH2=CHCH2OH,…- Nếu gốc hiđrocacbon có vòng benzen gọi là ancol THƠMVD: C6H5CH2OH ( ancol benzylic),…* Thực tế thường kết hợp cả hai cách phân loại trên để nói đến một ancol nào đó.3. Đồng phân gồm: đồng phân mạch cacbon và vò trí nhóm chức -OH.Ví dụ: Viết các đồng phân của ancol C3H8O, C4H10O, C5H12O và xác đònh bậc ancol ?) -59-“ !"#$%” !"#$%$& '()*+,,-, /01$( !"#$%$!"&$ANCOLLÍ THUYẾT ANCOL Bài giảng được đăng tải trên Website: www.hoahoc.edu.vnC3H8O: CH3-CH2-CH2OH (propan-1-ol) và CH3-CH(OH)-CH3 (propan-2-ol)C4H10O: CH3-CH2-CH2-CH2OH (butan-1-ol)CH3-CH2-CH(OH)-CH3(butan-2-ol)CH3-CH(CH3)-CH2OH (2-metylpropan-1-ol)(CH3)3C-OH (2-metylpropan-2-ol)Cách tính nhanh số đồng phân của ankanol (ancol no, đơn chức, hở):Bước 1: Chuyển CTPT ancol thành R-OH ( R là gốc ankyl: CnH2n+1)Bước 2: Số đồng phân của ancol chính là số đồng phân của gốc R:2n-2 ( n ≤ 5)HS xem thêm chuyên đề: TÍNH NHANH SỐ ĐỒNG PHÂN HCHCp dụng: Tính nhanh số đồng phân các ancol C3H8O, C4H10O, C5H12Op dụng cách tính nhanh:+ C3H8O → C3H7OH → gốc -C3H7 có 23-2 = 2 đồng phân → 2 đồng phân ancol+ C4H10O → C4H9OH → gốc –C4H9 có 24-2 = 4 đồng phân → 4 đồng phân ancol+ C5H12O → C5H11OH → gốc –C5H11 có 25-2 = 8 đồng phân → 8 đồng phân ancolCHÚ Ý:Bậc của ancol được tính bằng bậc của nguyên tử cacbon đóliên kết với nhóm OH4. Danh pháp- Tên thông thường:Ancol + tên gốc hiđrocacbon + ICVí dụ: CH3OH ( ancol metylic), C2H5OH ( ancol etylic), C3H7OH (ancol propylic),CH2=CH-CH2OH ( ancol anlylic), C6H5CH2OH ( ancol benzylic),…- Tên thay thế: + Chọn mạch chính: là mạch C dài nhất có chứa nhóm OH.+ Đánh số cacbon trên mạch chính để vò trí nhóm –OH là nhỏ nhất.+ Gọi tên: Vò trí nhánh – Tên nhánh + Tên hiđrocacbon tương ứng mạch chính + + số chỉ vò trí nhóm -OH + OL Ví dụ: Gọi tên các đồng phân trên và 2 ancol đa chức sau:) -60-“ !"#$%” !"#$%$& '()*+,,-, /01$( !"#$%$!"&$LÍ THUYẾT ANCOL Bài giảng được đăng tải trên Website: www.hoahoc.edu.vnCHÚ Ý 1:• Ete no, đơn chức, hở có CTTQ giống ancol no, đơn chức, hơ ûCnH2n+2O ( n≥ 2)• Cấu trúc của ete: R1 – O – R2• Gọi tên: Tên gốc R1, R2 + ETE (theo alphabet)Ví dụ : Viết các đồng phân và gọi tên ete: C2H6O, C3H8O, C4H10O+ C2H6O có 1 đồng phân: CH3OCH3 (đimetyl ete)+ C3H8O có 1 đồng phân: C2H5OCH3 (etyl metyl ete)+ C4H10O có 3 đồng phân: C2H5OC2H5(đietyl ete);CH3CH2CH2OCH3 (metyl propyl ete);CH3CH(CH3)OCH3 (isopropyl metyl ete)CHÚ Ý 2: MỘT SỐ TRƯỜNG HP ANCOL KHÔNG BỀNTrường hợp 1: Ancol có –OH gắn ở cacbon nối đôi có hiện tượng chuyển hóa (hỗ biến) vềanđehit hay xeton:- Nếu –OH gắn với cacbon nối đôi đầu mạch → ANĐEHITCH2 = CH – OH → CH3CHO- Nếu –OH gắn với cacbon nối đôi trong mạch → XETONTrường hợp 2: Ancol có nhiều nhóm -OH gắn vào cùng một nguyên tử cacbon thì 2 nhóm –OHsẽ tách đi 1 phân tử nước:- Nếu 2 nhóm –OH gắn vào cacbon đầu mạch → ANĐEHITCH3- CH(OH)2 → CH3CHO + H2O- Nếu 2 nhóm –OH gắn vào cacbon trong mạch → XETON- Nếu 3 nhóm –OH gắn vào cacbon → AXIT CACBOXYLICII. TÍNH CHẤT VẬT LÍ 1. Tính chất vật lí- Tất cả ancol đều nhẹ hơn nước ( d < 1)- Ancol có số nguyên tử cacbon từ 1 đến 12 là chất lỏng; lớn hơn 12 là chất rắn.) -61-“ !"#$%” !"#$%$& '()*+,,-, /01$( !"#$%$!"&$LÍ THUYẾT ANCOL Bài giảng được đăng tải trên Website: www.hoahoc.edu.vn- Do có liên kết hiđro giữa các phân tử nên ancol có nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy lớn hơncác hợp chất không có liên kết hiđro có cùng KLPT ( như hiđrocacbon, dẫn xuất halogen,ete, ):Do có liên kết hiđro với nước nên các ancol tan tốt trong nước( C1 đến C3 tan vô hạn trongnước, C4 trở lên độ tan giảm):2. Độ rượu: Là số ml ancol nguyên chất có trong 100 ml dung d ch rượu (thường xét ancoliC2H5OH).Công thức: Độ rượu = ancol dd ancolV. 100VVí dụ: Dung d ch rượu etylic 45io có nghóa là trong 100 ml dung d ch rượu có chứa 45 ml rượuinguyên chất và 55 ml H2O.III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌCCấu tạo phân tử ancol: δ+ δ- δ+C COHDo sự phân cực của các liên kết C-O và O-H , các phản ứng hoá học chủ yếu xảy ra ở nhómchức OH. Đó là phản ứng thế nguyên tử H trong nhóm OH , phản ứng thế cả nhóm OH, phảnứng tách nhóm OH cùng với nguyên tử H trong gốc hiđrocacbon. Ngoài ra ancol còn tham giacác phản ứng oxi hoá.1. Phản ứng thế H của nhóm OH ancola) Phản ứng chung của ancolAncol tác dụng với kim loại kiềm tạo ra ancolat và giải phóng H2.R(OH)a + aNa → R(ONa)a +a2 H2↑Ancolat là chất rắn dễ bò thủy phân hoàn toàn:R(ONa)a + aH2O → R(OH)a + aNaOHNHẬN XÉT:• Kim loại kiềm tác dụng với dung dòch rượu thì KLK tác dụng với ancol và nước đồng thời tạo ra khíH2.• Một ancol đơn chức khi: 2H ancol1n = n2• Một ancol đa chức khi: 2H ancoln n≥• Chứng minh một trong hai ancol là đa chức trong hỗn hợp: 2H ancol1n > n2• Nếu 2H ancoln = 2 nthì có thể cả 2 ancol là nhò chức hoặc một ancol đơn chức còn ancol kia là tamchức trở lên.) -62-“ !"#$%” !"#$%$& '()*+,,-, /01$( !"#$%$!"&$LÍ THUYẾT ANCOL Bài giảng được đăng tải trên Website: www.hoahoc.edu.vnb) Phản ứng riêng của ancol đa chức (poliancol)Poliancol có từ 2 nhóm OH gắn trực tiếp với các nguyên tử C kế cận trở lên thì hòa tanđược Cu(OH)2 tạo thành dung d ch (phức chất tan) i màu xanh da trời.CH -OHCH -OHCH -OH22+ HO-Cu-OHHO-CHHO-CHHO-CH+22CH -OH HO-CHCH -O Cu O-CHCH -OH HO-CH2222+ 2HOH Cu (II) glixerat, xanh da trờiViết gọn: 2C3H8O3 + Cu(OH)2 → (C3H7O3)2Cu + 2H2ONhận xét: • Phản ứng này dùng để nhận biết các poliancol có từ 2 nhóm OH liền nhau trở lên • 2poliancol Cu(OH)n = 2n • Không phải phản ứng oxi hóa - khử Ví dụ: Xác đònh CTCT đúng của ancol C3H8O2. Biết rằng nó không tác dụng với Cu(OH)2Có 2 đồng phân ancol đa chức:Đồng phân (II) có 2 nhóm –OH xa nhau nên không tác dụng với Cu(OH)22. Phản ứng thế nhóm OH ancola) Với axit vô cơ: Ancol tác dụng với các axit mạnh như axit H2SO4 đậm đặc, lạnh; HNO3đậm đặc; HCl bốc khói thì nhóm OH của ancol bò thế bởi gốc axit.ROH + HA → RA + H2OVD: CH3CH2OH + HBr → CH3CH2Br + H2OC3H5(OH)3 + 3HNO3 → C3H5(ONO2)3 + 3H2Ob) Với axit hữu cơ ( Phản ứng este hóa): (HS xem phần tính chất axit cacboxylic)3. Phản ứng tách nướca) Tách nước liên phân tử tạo ete (xúc tác H2SO4 đặc, ở 140oC)- Từ 1 ancol tạo thành 1 ete: 2ROH 2 4oH SO140 Cđặc→ROR + H2O- Từ 2 ancol tạo thành 3 ete: ROH và R’OH 2 4oH SO140 Cđặc→ROR + R’OR’ + ROR’ + H2OVí dụ: 2C2H5OH 2 4oH SO140 Cđặc→C2H5OC2H5 + H2ONHẬN XÉT:• Số ete tạo nên từ n ancol tối đa là n(n+1)2, trong đó có n ete đối xứng•2ete H O ancol phản ứng1n = n n2=∑ • Số mol các ete bằng nhau → số mol các ancol phản ứng bằng nhau.) -63-“ !"#$%” !"#$%$& '()*+,,-, /01$( !"#$%$!"&$LÍ THUYẾT ANCOL Bài giảng được đăng tải trên Website: www.hoahoc.edu.vn• Theo ĐL BTKL: mancol pư = mete + 2H Om→2ancol eteete H O ancol phản ứngm - m1n = n n2 18= =b) Tách nước nội phân tử (xúc tác H2SO4 đặc, trên 170oC)CnH2n+1OH 2 4oH SO170 Cđặc≥→ CnH2n + H2O(Ankanol) (anken)Ví dụ: Qui tắc tách Zai-xép:Nhóm OH ưu tiên tách ra cùng với H ở nguyên tử C bậc cao hơn bên cạnhđể tạo thành anken.Trường hợp đặc biệt: ancol bậc I không cho phản ứng tách H2O tạo anken:NHẬN XÉT:• Nếu ancol bò loại nước cho anken thì ancol phải là no, đơn chức, hở (có số C ≥2 )2ancol anken H O n = n = n• Ancol X trong điều kiện H2SO4 đặc ở nhiệt độ toC tạo thành hợp chất hữu cơ Y:Nếu X/Yd > 1 Y là anken⇒Nếu X/Yd < 1 Y là ete⇒• Nếu hỗn hợp 2 ancol tách nước chỉ cho 1 anken thì có 2 trường hợp:- TH 1: Hai ancol là đồng phân nhau ( ancol có tính đối xứng hoặc ancol bậc I)Ví dụ: hỗn hợp CH3CH2CH2OH và CH3CH(OH)CH3 đều tạo CH2=CH-CH3- TH 2: Trong hai ancol có một ancol là CH3OH còn ancol còn lại là ancol bậc I hoặc đốixứng. (nhớ trường hợp đặc biệt ở trên)• Etilen glicol và glixerol cũng tách nước tạo anđehit:CH2OH-CH2OH 42KHSO- H O→ [CH2 = CH-OH] → CH3CHO( axetanđehit)CH2OH-CHOH-CH2OH 42KHSO- 2H O→ CH2=CH-CHO (anđehit acrylic)) -64-“ !"#$%” !"#$%$& '()*+,,-, /01$( !"#$%$!"&$LÍ THUYẾT ANCOL Bài giảng được đăng tải trên Website: www.hoahoc.edu.vn4. Phản ứng oxi hoáa) Oxi hóa không hoàn toàn • Với O2; CuO/toC - Ancol bậc I tạo thành anđehit:RCH2OH + 12O2 ot C, Cu→ RCHO + H2ORCH2OH + CuO ot C, xt→ RCHO + Cu + H2O - Ancol bậc II tạo thành xeton:Nhận xét:• CuO màu đen chuyển thành Cu màu đỏ → dùng nhận biết ancol bậc I và II.• Khối lượng chất rắn giảm chính là khối lượng oxi trong oxit CuO phản ứng.• mhh khí sau = mancol ban đầu + m[O]• Sản phẩm sau phản ứng tham gia phản ứng tráng gương → Ancol ban đầu bậc I. - Ancol bậc III không phản ứng với CuO- Oxi hóa bằng xúc tác men:'(')*+*)men giấm→'('**+)*• Với KMnO4, K2Cr2O7 (trong môi trường axit)Ancol bò oxi hóa tạo thành anđehit hoặc đi xa hơn thành axit.,'(')*+)-*.+()/*.→,'('*+-)/*.+)/*.+0)*,'(')*+ *.+1)/*.→,'('**+)-)/*.+./*.+22)*b) Oxi hóa hoàn toàn ( phản ứng cháy)CnH2n+2-2k-a (OH)a + 3n+1-k-a( )2 O2 ot C→ nCO2 + (n + 1 –k) H2ONhận xét:•2 2H O COn > n→ ancol no đơn chức hoặc đa chức ( k = 0) và 2 2ancol H O COn = n - n• Khi 2 2O COn = 1,5 n→ ancol no, đơn chức, mạch hở hay ankanol( k = 0, a = 1)CnH2n+2 O + 3n2 O2 ot C→ nCO2 + (n + 1) H2O5. Một số phản ứng đặc biệt2C2H5OH 2 3oZnO, Al O450 C→ CH2=CH-CH=CH2 + H2 + 2H2OROH + CH≡CH ot C→ R-O-CH=CH2 (ete)) -65-“ !"#$%” !"#$%$& '()*+,,-, /01$( !"#$%$!"&$LÍ THUYẾT ANCOL Bài giảng được đăng tải trên Website: www.hoahoc.edu.vnIV. ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG1. Điều chế mono ancola) Phương pháp chungCách 1: Hiđrat hóa anken → Ancol (trong môi trường axit)CnH2n + H2O + oH ,t C→ CnH2n+1OHChú ý: Anken bất đối xứng cho hỗn hợp sản phẩm ancol. Xác đònh sản phẩm chính dựa vàoquy tắc cộng Mac-cop-nhi-cop:')3''(+)*+ oH ,t C→'('*'(+')*')'( Sản phẩm chính sản phẩm phụCách 2: Thủy phân dẫn xuất halogen trong môi trường kiềmRX + NaOH ot C→ ROH + NaXCách 3: Anđehit/Xeton + H2oNi, t C→ Ancol bậc I hay bậc II RCHO + H2 oNi, t C→ RCH2OH (bậc I)RCOR’ + H2 oNi, t C→ RCH(OH)-R’ (bậc II)b) Phương pháp riêng* Sản xuất metanol trong công nghiệp- Oxi hoá không hoàn toàn metan:CH4 + O2 CH3OH2 2Cu200 , 100 at0- Từ CO và khí H2:CO + 2H2 o3oZnO, CrO , t C400 C, 200atm→ CH3OH** Sản xuất etanol trong công nghiệp- Hiđrat hoá etilen có xúc tác axit:CH2=CH2 + HOH o2 4H SO ,300 C→ CH3CH2OH- Lên men tinh bột:(C6H10O5)n + n H2O nC6H12O6enzim Tinh bột glucozơenzimC6H12O6 C2H5OH + CO2222. Điều chế poliancola) Điều chế glixerol C3H5(OH)3+ Xà phòng hóa chất béo:−−−12|2|32R COO C HR COO C HR COO CH+(4!*o t C→'(,*(+52'**4!+5)'**4!+5('**4!) -66-“ !"#$%” !"#$%$& '()*+,,-, /01$( !"#$%$!"&$LÍ THUYẾT ANCOL Bài giảng được đăng tải trên Website: www.hoahoc.edu.vn+ Từ propen ')3'6'(')3'6'(+'")o 500 C→')3'6')'"+'"')3'6')'"+'")+)*→')'"'*')'"+'"')'"'*')'"+)4!*→')*'*')*+)4!'"b) Điều chế etilen glicol C2H4(OH)2:(')3')+)-*.+.)*→(')*')*+)*)+)-*')'"6')'"+)4!*o t C→')*')*+)4!'"V- NGUYÊN TẮC CHUYỂN ANCOL BẬC THẤP →¬  BẬC CAO1. Nguyên tắc chunga) Quy tắc Zaixep: tách ancol thành ankenb) Quy tắc cộng Mac-cop-nhi-cop: Cộng nước (hidrat hóa) vào anken thành ancol2. Thí dụa) Tăng bậc ancol2 4o+ oIH SO3 2 2 3 2 2170 CIIH , t C3 2 2 3 3CH -CH -CH -OH CH -CH=CH + H O (1)CH -CH=CH + H O CH -CHOH-CH (2)đặc≥→→a) Giảm bậc ancol2 4oooH SO3 3 2 3 2170 C500 C2 3 2 2 2Ni, t C2 2 3I2 2I2CH -CHOH-CH CH =CH-CH + H O (1)CH =CH-CH + Cl CH =CH-CH Cl + HCl (2)CH =CH-CH Cl + H CH -CH -CH C≥→→→đặcot C2 2 3 2 2I3l (3) CH -CH -CH Cl + NaOH CH -CH -CH OH + NaCl (4)→Hoặc thay phương trình (2), (3) thành 1 phương trình:peoxit3 2 3 2 2CH -CH=CH + HBr CH -CH -CH Br →Chú ý: Anken cộng với HBr khi có mặt peoxit cho ra sản phẩm ngược với quy tắc Mac-cop-nhi-cop.) -67-“ !"#$%” !"#$%$& '()*+,,-, /01$( !"#$%$!"&$LÍ THUYẾT ANCOL Bài giảng được đăng tải trên Website: www.hoahoc.edu.vn232045267489789&:;&8&<$&=>?&$?&@&8&#=!9&2A:22:2)B&C&8&DD8D!EFGD?&H$:&8&<$IJ$K#K!LMN&;DOJJPQRD&8&<$ST&8&UL@$F&8&<$&!?$>:&CRD&8&<$$JV&E$W=!9&5U$PN7!X$FL==DYZ;&!U&7YJ'W:9&PF>!7!X$L;=!9& ()*+,,-, /FF&V01$ (1$:;<:1: =;>21$:;<1$ :?=@A= (BBB:1: =;>2BBB;1: ;1:=;4CDEF6682GHIJK232LML3L6N6HEF6OLPQ26R4STPUL2VWH52XYZ[2GHC6WH526RH4-\;]^$\@_::`a _1bAc@:de1 ;&fg `h&i ae1 Y;]Ac h+jkl.))+k.Lmnidiod ^1A_ipf: d i_q r1si ti:i:h&i ae1 Y;]Ac,h*)kl.))*kuLmnidi_1@:dvsi$:&H$lw1lE1d ;]xmx h&i ae1 Y;]Ac h*,kl.))*kjLmnidia1`At r1i_q f1 h&i ae1 Y;]Ac-+h-).kl.))*k/Lmnidi12Ly=o#h&i ae1 Y;]Ac-h-)*kl.)-)k,z@'2JUK!232LML3L6N6HEF66N62668t _ d z#A{2|e1  d h.))}~.)-uk!ms _f%?0E60(BBB:1: =;>2BBB;1: ;1:=;) -68-“ !"#$%” !"#$%$& '()*+,,-, /01$( !"#$%$!"&$