Học Mãi chia sẻ bộ tài liệu tổng hợp kiến thức hóa hữu cơ 11 miễn phí dành cho các em học sinh. Bộ tài liệu bao gồm hệ thống công thức, các chuỗi phản ứng hóa hữu cơ và các phương trình thường gặp trong các dạng bài tập, đề thi.
Lý thuyết chương IV: Đại cương hóa hữu cơ
- Lập công thức phân tử
- Danh pháp
- Đồng phân
Lý thuyết chương V: Hidrocacbon no
- Ankan [Parafin]
- Monoxicloankan
Tóm tắt kiến thức Ankan - Xicloankan xem: tại đây
Lý thuyết chương VI: Hidrocacbon không no
- Aken [Olefin]
- Akadien
Luyện tập bài tập Akadien xem: tại đây
- Ankin
Bài tập luyện tập Ankin xem: tại đây
Bài tập tổng hợp chương Hidrocacbon không no xem: tại đây
Lý thuyết chương VII: Hidrocacbon thơm
- Benzen và Ankylbenzen
Bài tập luyện tập Benzen xem: tại đây
- Stiren
- Naphtalen
Lý thuyết chương VIII: Dẫn xuất Halogen - Ancol - Phenol
- Dẫn xuất Halogen
- Phenol
Bài tập luyện tập Phenol xem: tại đây
- Ancol
Bài tập luyện tập Ancol xem: tại đây
Lý thuyết chương IX: Andehit - Xeton - Axit Cacbonxylic
- Andehit
Bài tập luyện tập Andehit xem: tại đây
- Xeton
- Axit cacbonxylic
Trên đây là toàn bộ các kiến thức cơ bản, các phản ứng và phương trình hóa học đặc trưng cơ bản cần nhớ và hóa hữu cơ 11.
Ngoài ra, các em học sinh có thể đăng ký khóa học: Học tốt hóa 11 để được các thầy cô hướng dẫn và ôn tập toàn bộ kiến thức một cách khoa học, ngắn gọn nhất.
Module GVPT 11 Tạo dựng mối quan hệ hợp tác với cha mẹ học sinh và các bên liên quan trong hoạt động dạy học và giáo dục học sinh trong các cơ sở giáo dục phổ thông
Preview text
ÔN TẬP HÓA ĐẠI CƯƠNG - HỮU CƠ
I]ÔN TẬP ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ [đã học ở THPT]
1]Đặc điểm chung
Thành phần Bắt buộc có C, nhiều thứ nhì là H, ngoài ra là N, O, P, S, halogen,.... Cấu tạo Là các liên kết cộng hóa trị [liên kết đơn hoặc liên kết bội]. Tính chất vật lý Kém bền nhiệt, dễ cháy, nhiều chất khó tan trong nước. Tính chất hóa học Phản ứng xảy ra khá chậm, nhiều hướng, ra nhiều sản phẩm.
- Định nghĩa :Hóa học hữu cơ là học thuyết hóa học và là 1 ngành của hóa học chuyên nghiên cứu về các hydrocarbon và dẫn xuất của chúng.
2]Phân loại
- Dựa theo mạch C [có vòng, không vòng]
- Dựa theo thành phần phân tử [hydrocarbon, dẫn xuất hydrocarbon]
3]Danh pháp
- Danh pháp thông thường :formol, menthol, acetone,.....
- Danh pháp IUPAC :
- Chọn mạch chính là mạch có tổng số C lớn nhất và là mạch dài nhất.
- Đánh số 1 cho C rơi vào 1 trong số các trường hợp sau : C làC đầu mạchchứanhóm chức chính [nhóm thế] hay liên kết bội. C làC gần nhấtvớiC chứa nhóm chức chính [nhóm thế], liên kết bội hoặc phân nhánhđầu tiên.
- Mức độ ưu tiên nhóm chức tuân theo thứ tự : -COOH > -COO- > -CHO >-OH > -NH 2 > -O-.
2-chlorohepta-2-ene.
6-bromo-4-isopropyloctan-3-one.
II]HYDROCARBON
1]Alkane - cycloalkane [hydrocarbon no]
Chất Alkane Cycloalkane
Cấu tạo mạch và
tính bền
- Tất cả alkane đều mạch hở, chỉ chứa liên kết đơn trong phân tử.
- Khá bền vững.
- Các vòng 3, 4 cạnh kém bền do sức căng Baeyer.
- Các vòng cạnh 5, 6 bền hơn.
- Dạng vòng 6 cạnh tồn tại 2 dạng: dạng ghế và dạng thuyền [bền hơn].
Tính chất vật lý
- Tồn tại ở cả 3 dạng :
- C 1 - C 4 : khí.
- C 5 - C 19 : lỏng.
- C 20 trở lên : rắn
- Nhẹ hơn nước, ít tan trong nước nhưng tan trong các dung môi hữu cơ.
- Nhiệt độ sôi và nóng chảytăng khi mạch C càng dài, nhưng khi có nhánh thì lại giảm. A]Phản ứng đặc trưng cho cả 2 làphản ứng thế gốc tự do [SR- radical substitution] Gồm 3 bước :
- Initiation [Khơi mào]:Phân cắt đồng ly tạo gốc tự do tạo 2 gốc tự do giống nhau.
- Propagation [Truyền đi]:Các gốc tự do được tạo ra liên tục để liên tục tạo ra các sản phẩm.
- Termination [Kết thúc] :Các gốc tự do dư kết hợp với nhau.
Tính chất hóa học
Ví dụ :
- Khi trong phân tử cócác C với nhiều bậc khác nhauthìsản phẩm chínhsẽ rơi vàosản phẩm thế vào C bậc cao nhất.
+Cácvòng kém bềnnhư cyclopropane hay cyclobutane lại chophản ứng cộng mở vòng
- Phản ứng cracking
Xúc tác : Mn2+
- Phương pháp cracking từ C 4 H 10 thành CH 3 COOH được áp dụng cho các alkane đối xứng tương ứng.
- Phản ứng oxi hóa
- Oxi hóa hoàn toàn :Tỏa nhiệt mạnh CH 4 + 32 O 2 →CO 2 + 2H 2 O ΔH = -880 kJ/mol
- Oxi hóa không hoàn toàn :
Các quá trình cộng Br 2 và HBr vào buta-1,3-diene và tỷ lệ các sản phẩm khác nhau theo nhiệt độ
+ Các alkyne cũng có phản ứng tương tự
Riêng đối vớiphản ứng cộng H 2 thìPd/BaSO 4 /quinolinecho sản phẩmcis-alkene, còn Na/NH 3
lỏngsẽ cho sản phẩmtrans-alkene.
+ Phản ứng trùng hợp [polymer hóa] :
Theo chiều kim đồng hồ : isoprene, acethylene và ethylene
+ Phản ứng thế H linh động [H-alpha] :Do chịu ảnh hưởng từ hiệu ứng -C hoặc -I của liên kết
bội nên H ở vị trí alpha so với liên kết bội mang tính acid.
Hình trái :Sự thế H ở acetylene bằng Ag
Hình phải :Sự halogen hóa ở vị trí allyl ở but-1-ene.
+ Phản ứng oxi hóa :
Đốt cháy hoàn toàn: tỏa nhiều nhiệt.
Oxi hóa không hoàn toàn :
+ Alkene :
+ Alkyne :
3]Benzene và dẫn xuất chứa vòng benzene.
A] Phân loại
- Benzene và đồng đẳng :Benzene, toluene, o-xylene,....
- Nhiều vòng thơm rời rạc :Diphenyl, diphenylmethane,...
- Nhiều vòng thơm ngưng tụ :Naphthalene, anthracene,...
B]Lý tính : Là chất lỏng hoặc rắn, không tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ.
C] Hóa tính
- Vòng benzene có đặc điểm làdễ thế, khó cộng.
- Phản ứng đặc trưng cho các hợp chất chứa vòng benzene là phản ứngthế electrophile vòng thơm [SEAr].
+ Cơ chế :
+ Phản ứng thế halogene :
LƯU Ý :
- Có thể ghi X 2 / FeX 3 hoặc X 2 / Fe [với X = Cl, Br]
- FeX 3 cũng có thể được thay thế bằngAlX 3 ,do cả FeX 3 và AlX 3 đều là cácLewis acid, lấy X-,còn phần tửX+tự do tham gia thế vào vòng theo cơ chếSEAr.
+ Phản ứng thế nitro [-NO 2 ] :
+ Đối với quá trình thế theo cơ chế SEAr cho các hợp chất vòng benzene có gắn nhóm chức khác :
Ảnh hưởng tốc độ tham gia phản ứng thế nitro vào vòng benzene đối với các nhóm chức khác nhau
[tốc độ càng lớn thì sự thế càng dễ]
Ta thấy có 1 mối quan hệ giữa các nhóm chức và khả năng thế vào vòng benzene. Mối quan hệ đó được tóm tắt bằng sơ đồ sau :
III]ALCOHOL
Cấu tạo Gồmgốc R [có thể chỉ gồm hydrocarbon hay có gắn nhóm khác kém ưu tiên hơn so với
nhóm chức alcohol]và-OH [hydroxyl]lànhóm chức chínhcủa các alcohol.
Phân loại Có 2 cách phân loại :
- Cách 1 : Theo gốc hydrocarbon [no, không no, thơm].
- Cách 2 : Theo bậc của C gắn với nhóm -OH [bậc 1, bậc 2, bậc 3].
Danh pháp
- Tên thường[danh pháp gốc - chức]: Tên gốc + alcohol.
Ví dụ : [CH 3 ] 3 COH :Tert-butyl alcohol.
[CH 3 ] 2 CH 2 CH 2 OH :Isobutyl alcohol.
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OH :n-butyl alcohol.
CH 3 CH 2 CH[OH]CH 3 :Sec-butyl alcohol.
* Có thể coiCH 3 OH là carbinol, từ đó dãy đồng đẳng của CH 3 OH có thể gọi làalkylcarbinol
[cách này ít dùng].
- Danh pháp IUPAC:Chọnmạch chínhlàmạch dài nhất chứa nhóm chức -OH,sau đó
đánh số như khi đọc danh pháp hydrocarbon với đuôi là -ol.
Ví dụ :
2-methylbutan-2-ol 3-methylhexan-2-ol
Tính chất vật lý
Alcoholcónhóm -OH phân cực,tạo đượcliên kết H liên phân tửvàgiữa phân tử và dung
môi phân cựcnhưnước,do đó cónhiệt độ sôi cao hơn các dẫn xuất của hydrocarbon có
phân tử khối tương đương.
- C 1 → C 3 :dễ tan, tan tốt trong nước.
- C 4 → C 7 :tan 1 phần trong nước.
- \> C 7 :gần như không tan trong nước.
A]Các phản ứng chung
1] Đứt liên kết C-O [phản ứng tách - các cơ chế tách E 1 và E 2 ]
- Do tạo thànhcarbocationnên tạo ra sản phẩm nào là sản phẩm chính đềudo carbocation quyết định.
- Chỉ xảy ra trongmôi trường acid.
- Độ bền của carbocation tăng dầntheobậc của alcohol tách : bậc 1 < bậc 2 < bậc 3. => Càng nhiều nhóm thế mang tính đẩy electron, sự tách càng dễ xảy ra.
2] Đứt liên kết O-H [tính acid của alcohol]
Tính chất hóa học
- Chỉ xảy ra trong môi trườngbase mạnh.
- Do tạo raalkoxide ionlà 1anionnên sự tách sẽ chịu ảnh hưởng của nhóm thế,càng nhiều nhóm thế đẩy electron thì anion này càng kém bền. => Sự tách ra này xảy ra dễ dàng theo sự giảm bậc alcohol : bậc 3 < bậc 2 < bậc 1.
- Tính acid - base của alcohol
- Alcohol là cácacid yếu hơn H2O, gần như không tác dụngvớidung dịch kiềm.
- Theo thuyết acid-base Brønsted - Lowry nên có thể suy ra rằngcác base liên hợp của các alcohol làcác alkoxideđều là cácbase rất mạnh và mạnh hơn kiềm.
- Tính acid giảm dần theo bậc alcoholluôn kéo theosự tăng tính base của các alkoxide tương ứng. Ví dụ :[CH 3 ] 3 CO- > [CH 3 ] 2 CHO-> CH 3 CH 2 O-> CH 3 O-> OH-.
- Alcoholkhandễ dàng tác dụng vớiNa, Li và các kim loại kiềm,....ặchỗn hợp kim loại kiềm với NH 3 lỏng [amide vô cơ - NaNH 2 , KNH 2 ,...].
B]1 số phản ứng khác
- Phản ứng tạo ether
- Phản ứng có thể ưu tiên xảy ra theocơ chế thế nucleophile đơn phân tử SN 1 [đối với các alcohol chiếm nhiều không giannhưalcohol bậc 3,...]hoặcthế nucleophile lưỡng phân tử SN 2 [đối với các alcoholkhông chiếm nhiều không gian như alcohol bậc 1,..].
- Danh pháp ether :
- Thông thường sẽ theo cú pháp :tên gốc hydrocarbon + ether. Ví dụ : CH 3 CH 2 -O-CH 2 CH 3 :diethyl ether CH 2 =CH-CH 2 -O-CH 3 :allyl methyl ether.
- Các ether phức tạp thì có thể coinhóm etherlàalkoxy.
3-methoxyhexane. 2] Phản ứng tạo ester [phản ứng acyl hóa - cơ chế thế acyl nucleophile SNAc]
Pyridinium chlorochromate [PCC] Pyridinium dichromate [PDC]
- Phản ứng dừng lại ởbước [2] - carboxylic acidkhi sử dụng các tác chất nhưK 2 Cr 2 O 7 /H 3 O+, KMnO 4 /H 3 O+, tác chất Jones [CrO 3 /conc-H 2 SO 4 ],.....
- Alcohol bậc 2 :
Phản ứng nàyluôn xảy radù sử dụngbất cứ tác chất oxi hóa nào,sản phẩm làketone
- Alcohol bậc 3 : Có 2 trường phái :
- Trường phái 1 : Không phản ứng [phần lớn các tài liệu nước ngoài đều công nhận].
- Trường phái 2 :Xảy ra trường hợpdehydrate hóa sau đó oxi hóavới ví dụ như sau :
1] Cộng hợp nước vào alkene
Phản ứng xảy ra theocơ chế cộng electrophile - AEvà tuân theoquy tắc Markovnikov.
2] Cộng tạo sản phẩm ngược Markovnikov
DoBH 3 tương đối nguy hiểm khi dự trữnên để an toàn thì thường sẽ sử dụngdạng dimer
B 2 H 6 hoặc làdạng phức BH 3 -THF [THF là tetrahydrofuran],có cấu tạo như hình dưới.
3] Khử hóa các hợp chất carbonyl và dẫn xuất
a] Khử bằng H 2
Phương pháp điều chế
b] Khử bằng các hydride như LiAlH 4 hay NaBH 4
- LiAlH 4 có thể phản ứng vớibất kỳ hợp chất carbonyl nào [ester, aldehyde, ketone,
carboxylic acid].
- NaBH 4 chỉ phản ứng vớialdehyde hoặc ketone, khôngphản ứng vớiacid hay ester.
c] Khử bằng [i-PrO] 3 Al/ i-PrOH [i-Pr = [CH 3 ] 2 CH-]
Phản ứng này còn có tên làphản ứng khử Meerwein - Ponndorf - Verley hay MPV.
4] Từ hợp chất Grignard [phản ứng theo cơ chế cộng nucleophile- AN]
B]Ketone
- Tên thông thường :Tên 2 gốc liên kết trực tiếp với nhóm carbonyl -CO-,nếu cóvòng benzene gắn trực tiếp vào -CO-thì sẽ được gọi là-ophenone.
Acetophenone, acetone và methyl vinyl ketone. 2] Danh pháp IUPAC :Tương tự như alcohol nhưng thay bằng đuôi -one.
- Phản ứng đặc trưng cho các hợp chất chứanhóm carbonyllàphản ứng cộng nucleophile [AN].
- Cơ chế :
- Khả năng phản ứng dễ chịu ảnh hưởng của các nhóm thế : Các nhóm thếđẩy điện tử [mang hiệu ứng +C, +I, +H] làm cho liên kết C=O kém phân cực nên phản ứng xảy rakhó khăn hơn. Các nhóm thếhút điện tử [mang hiệu ứng -C, -I] làm cho liên kết C=O phân cực mạnh hơn nên phản ứng xảy radễ dàng hơn. A]1 số phản ứng điển hình
- Phản ứng với tác chất Grignard
[xem thêm phầnPhương pháp điều chế từ tác chất Grignardtrong phầnAlcohol]
- Phản ứng với acetylide anion
- Cách điều chế acetylide anion :Cho kim loại kiềm [K, Na,...] tác dụng với NH 3 lỏng [-33oC]
Tính chất hóa học
- Cơ chế :
- Ví dụ :
- Phản ứng với HCN
- Cơ chế tổng quát : Thông thường, trong phòng thí nghiệm sẽ sử dụnghỗn hợp muối cyanide [NaCN, KCN,..] với dung dịch acid [HCl, H 2 SO 4 ,...]thay thế.
Sản phẩm tạo ra là cáccyanohydrin.
- Ví dụ :
- Phản ứng của cyanohydrin
Khử cyanohydrin thành amine Thủy phân cyanohydrin thành acid Vớiphản ứng khử thành aminethì có thể sử dụng các tác chất khác nhưH 2 / Pt, H 2 / Ni,....
- Phản ứng với H 2 O
- Phản ứng với các amine và các hợp chất hữu cơ chứa N
B]Phản ứng aldol hóa
- Xảy ra theocơ chế cộng nucleophile AN[tạo carbanion do sự chuyển vị Hα].
- Điều kiện xảy ra là trongdung dịch có môi trường base [NaOH, Na 2 CO 3 , Ba[OH] 2 ,...].
- Phản ứng tổng quát :
Sản phẩm sau khi cộng aldol hóakhiđun nóngsẽ tạo thànhsản phẩm ngưng tụ aldol [có liên kết đôi ở vị trí Cα-Cβ ].