Chuyên Đề Ôn HSG Hoá 11

- 0 / 0
(Tài liệu chưa được thẩm định)
Nguồn:
Người gửi: Hoàng Trọng Kỳ Anh
Ngày gửi: 14h:31' 20-03-2026
Dung lượng: 5.2 MB
Số lượt tải: 9
Nguồn:
Người gửi: Hoàng Trọng Kỳ Anh
Ngày gửi: 14h:31' 20-03-2026
Dung lượng: 5.2 MB
Số lượt tải: 9
Số lượt thích:
0 người
Chuyên đề
9
DẪN XUẤT HALOGEN - ANGOl - PHENOL
A. LÍ THUYẾT CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO
1. Khái niệm, phân loại, đồng phân và danh pháp
a) Khái niệm
Khi thay thế một hay nhiều nguyên tử hiđro trong phân tử hiđrocacbon bằng một hay nhiều nguyên tử
halogen ta được dẫn xuất halogen của hiđrocacbon,thường gọi tắt là dẫn xuất halogen.
b) Phân loại
• Dẫn xuất halogen gồm có dẫn xuất flo, dẫn xuất clo, dẫn xuất brom, dẫn xuất iọt và dẫn xuất chứa đồng
thời một vài halogen khác,
• Dựa theo cấu tạo của gốc hiđrocacbon, người ta phân thành ba loại: Dẫn xuất halogen
Dẫn xuất halogen không no:
Dẫn xuất thơm:
• Bậc của dẫn xuất halogen bằng bậc của nguyên tử cacbon liên kết với nguyên tử halogen. Ví dụ:
• Dựa vào khả năng tham gia phản ứng thể halogen (X) bằng nhóm OH người ta phần làm 3 loại:
(1) Dẫn xuất ankyl halogen: CH3C1, C2H5Cl, CH2Cl2, ...
(2) Dẫn xuất anlyl halogen hoặc benzyl halogen: CH2=CHCH2Cl,
(3) Dẫn xuất vinyl halogen hoặc phenyl halogen: CH2 = CHCl, C6H5Cl,CH2CH=CHCI,...
c) Đồng phân
Dẫn xuất halogen có hai loại đồng phân là đồng phân cấu tạo và đồng phân cấu hình (đồng phân hình học
và đồng phân quang học).
𝜶) Đồng phân cấu tạo
Dẫn xuất halogen có đồng phân mạch cacbon như ở hiđrocacbon, đồng thời có dông phân vị trí nhóm
chức. Ví dụ: Ứng với công thức C5H13 Br có các đồng phân cấu tạo:
β) Đồng phân hình học và đồng phân quang học
• Đồng phân hình học
Ví dụ:
• Đồng phân quang học
Ví dụ:
Trang 2
Đối với xiclopropan có 2 nhóm thể đồng nhất ở vị trí 1,2 thì đồng phân cis (2) không hoạt động quang.
Nó là đồng phân loại meso. Ví dụ:
Còn đồng phân trans (E) lại cho một cặp đối quang:
d) Danh pháp
𝜶) Danh pháp gốc - chức
Tên của các dẫn xuất halogen đơn giản cấu tạo từ tên gốc hiđrocacbon + halogenua:
metylen clorua
vinyl florua
anlyl clorua
benzyl bromua
β) Tên thông thường
Có một số ít dẫn xuất halogen được gọi theo tên thông thường. Ví dụ:
CHC3; (clorofom) CHBr3 (bromofom) CHI3 (iodofom) CHF3 (florofom)
𝜸)Tên thay thế
Trong trường hợp chung, dẫn xuất halogen được gọi theo tên thay thế, tức là coi các nguyên từ halogen là
những nhóm thể đính vào mạch chính củi hiđrocacbon. Khi đánh số, halogen trong mạch phải có chỉ số
nhỏ nhất. Ví dụ:
Trong ankenyl halogenua hay ankinyl halogenua, phải ưu tiên liên kết bội rồ mới đến nguyên tử halogen.
Ví dụ:
Trang 3
Trong dẫn xuất halogen, có nhiều loại halogen khác nhau thì sắp xếp theo vài chữ cải. Ví dụ:
Khi tất cả các nguyên tử hiđro trong phân tử hiđrocacbon được thay thế hệ bằng các nguyên tử halogen
thì thêm tiếp đầu ngữ perhalogeno (perflora percloro, perbromo, ...) vào tên của hiđrua nền mà không cần
đến số chỉ vị t của nguyên tử halogen. Ví dụ:
(percloropropan)
(perbromoetan)
2. Tính chất vật lí
a) Trạng thái
• Ở điều kiện thường, các dẫn xuất halogen có phần tử khối nhỏ như
CI, CH3Br là những chất khí. Các dẫn xuất halogen có phân tử khối lớn hơn thường ở thể lỏng, nặng hơi
nước. Ví dụ:
Những dẫn xuất polihalogen có phân tử khối lớn hơn nữa ở thể rắn. Ví dụ CHI3, C6H6Cl6....
• Các dẫn xuất halogen hầu như không tan trong nước, tan tốt trong dung môi không phân cực như
hidrocacbon, ete,...
• Nhiều dẫn xuất halogen có hoạt tính sinh học cao, chẳng hạn như CHCl 3có tác dụng gây mê, C6H6Cl6 có
tác dụng diệt sâu bọ,...
b) Nhiệt độ sôi
• So với hiđrocacbon có củng bộ khung cacbon, các dẫn xuất halogen có phần tử khối lớn hơn và độ phân
cực cũng lớn hơn, nên các dẫn xuất halogen có nhiệt độ sôi cao hơn hidrocacbon tương ứng. Ví dụ: Nhiệt
độ sôi của pentan là 36°C nhưng nhiệt độ sôi của brompentan là 129,70C.
•Ở các dẫn xuất halogen có củng khung cacbon thí điểm sôi và khối lượng riêng (D) tăng dân từ dân xuất
flo đến dẫn xuất iot. Ví dụ: Nhiệt đội Sôi tăng dần theo dãy các chất sau:
• Các dẫn xuất halogen có cùng số nguyên tử cacbon và chứa cùng một loại halogen thì điểm sôi giảm
dần từ dẫn xuất bậc I đến dẫn xuất bậc III do lực hút Van de Wall giảm. Ví dụ: Nhiệt độ sôi giảm dần
theo dãy các chất sau:
3. Tính chất hóa học
3.1. Phản ứng thế
a) Khái quát
Phản ứng thế nguyên tử halogen (CI, Br, I) trong các dẫn xuất halogen (RCI, RB, RI) với tác nhân
nucleophin Y- xảy ra theo sơ đồ sau:
Tác nhân nuclophin Y- có thể là:
Sau đây là một vài thí dụ về phản ứng thế của dẫn xuất halogen:
𝜶) Phản ứng thủy phân
• Tác dụng với nước nóng
Các dẫn xuất (1), (3) không tác dụng với nước ở mọi nhiệt độ.
Dẫn xuất (2) tác dụng với nước khi đun sôi.
Trang 4
• Tác dụng với dung dịch kiềm
Các dẫn xuất (1), (2) tác dụng được với dung dịch kiềm loãng, nóng. Trong đó dẫn xuất (2) phản ứng dễ
dàng hơn dẫn xuất (1).
Dẫn xuất (3) không phản ứng với dung dịch kiềm loãng ngay cả khi đun nóng. Tuy nhiên ở nhiệt độ và áp
suất cao thì dẫn xuất phenyl halogen có khả năng tham gia phản ứng với kiềm đặc.
β) Phản ứng điều chế ete, phản ứng Uyliêmxơn (Williamson)
γ)Phản ứng điều chế este:
δ) Phản ứng điều chế hợp chất nitrin
ε) Phản ứng ankyl hóa theo Hopman
b) Cơ chế phản ứng thế
Phản ứng thế các nguyên tử halogen trong dẫn xuất halogen có thể xảy ra theo cơ chế thế nucleophin đơn
phân tử (SN1) hay lưỡng phân tử (SN2), phụ thuộc vào cấu tạo của gốc hiđrocacbon, tác nhân nucleophin,
dung môi và các yếu tố khác.
𝜶) Phản ứng thế mucleophin lưỡng phân tử, SN2
Đặc điểm cơ bản của phản ứng S N2 là hình thành phức hoạt động hay trạng thái chuyển tiếp trong quá
trình phản ứng, chứ không tạo ra sản phẩm trung gian Khi tác nhân nucleophin đến gần chất phản ứng,
liên kết mới giữa cacbon vở nhóm Y được hình thành đồng thời với sự yêu đi và dứt ra của liên kết có
C-Hal. Như vậy, cả hai thành phần của hỗn hợp phản ứng (tác nhân Y - Vi chất phản ứng RHal) đều tham
gia vào giai đoạn quyết định tốc độ phản ứng tức là giai đoạn tạo ra trạng thái chuyển tiếp:
Tốc độ phản ứng: v = k[RHal][Y-].
Xét về phương diện không gian trong phản ứng S N2 ta thấy sự tấn công của tài nhân Y - vào nguyên tử
cacbon trong phân tử R1R2R3C-Hal có thể xảy ra thei hai khả năng. Một là tấn công từ phía đối diện với
nhóm Hal, hình thành trạn thải chuyển tiếp I và cuối cùng tạo ra sản phẩm Y-C R 1R2R3 với cấu hình khái
với cấu hình hợp chất ban đầu. Hai là, tấn công từ phía có nhóm Hal, sinh ra trạng thái chuyển tiếp II và
sản phẩm của phản ứng R1R2R3C-Y có cấu hìn giống với cấu hình hợp chất ban đầu.
Ở cấu tạo I các liên kết C-R nằm trên một mặt phẳng hay gần như vậy, các nhóm Y và Hal có bản chất
giống nhau được phân bố xa nhau và ở trên một đường thẳng xuyên qua nguyên tử cacbon trung tâm,
trong khi đó ở cấu tạo II Y và Hal được phân bố gần nhau. Do đó cấu tạo 1 nghèo năng lượng hay ổn định
hơn cấu tạo II và phản ứng xảy ra theo hướng tạo ra trạng thái chuyển tiếp Ivới sự hình thành sản phẩm có
sự quay đảo cấu hình đối với chất ban đầu.
Ví dụ: Thủy phân etylbromua trong dung dịch NaOH tạo ra ancol etylic.
Phản ứng xảy ra theo cơ chế SN2 như sau:
Trang 5
β) Phản ứng thế nucleophin đơn phân tử, SN1
Khác với phản ứng SN2 chỉ có một giai đoạn, phản ứng S Nl xảy ra làm hai giai đoạn, và sự phân cắt liên
kết cũ C-Hal không đồng thời với sự hình thành liên két mới C-Y. Ở giai đoạn đầu nhóm Hal bị tách ra
dưới dạng anion Hal- tạo thành cacbocation, caction này được solvat hóa ít nhiều. Thường thường
cacbocation rất kém bền, nên nó phản ứng ngay với bất kỳ tác nhân nucleophin nào xung quanh nó. Như
vậy, giai đoạn chậm quyết định tốc độ phản ứng là giai đoạn ion hóa,
Tốc độ phản ứng: v = k[RHal]
Về phương diện hóa lập thể, sự tấn công của tác nhân nucleophin Y vào cacbocation có thể xảy từ phía
này hoặc phía kia của ion với xác suất như nhau, vì cacbocation sinh ra trong giai đoạn chậm của phản
ứng có cấu trúc phẳng. Như vậy sẽ có ~50% số phân tử sinh ra có cấu hình tương tự chất đầu, còn ~50%
số phân tử có cấu hình ngược chất ban đầu. Có nghĩa là xuất phát từ hợp chất quang hoạt sẽ tạo ra một
biến thể raxemic:
Ví dụ: Phản etanol phân 1-phenyletylclorua.
c) Những yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thế nucleophin
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thế nucleophin, như cấu tạo của gốc hiđrocacbon trong dẫn xuất
halogen, bản chất của nguyên tử halogen, bản chất và nồng độ tác nhân nucleophin, dung môi và các yếu
tố khác.
• Cấu tạo của gốc hiđrocacbon có ảnh hưởng quan trọng đến cơ chế phản ứng thế nucleophin.
Trang 6
- Ankyl bậc I. Phản ứng xảy ra theo cơ chế SN2
• Ankyl bậc II: Phản ứng xảy ra theo cơ chế SN1 và SN2.
• Ankyl bậc III: Phản ứng xảy ra theo cơ chế SN1
- Anlyl và aryl metyl: Thuận lợi cho cả hai cơ chế SN1 và SN2.
- Vinyl, phenyl: Khó khăn cho cả cơ chế SN1 và SN2.
- Các gốc xicloankyl có vòng 3 và 4 cạnh vị có sức căng góc lớn nên khó khăn
cho cả hai cơ chế SN1 và SN2.
• Ảnh hưởng của bản chất nguyên tử halogen
Khả năng phản ứng SN giảm dần theo dãy:
• Ảnh hưởng của tác nhân nucleophin YTốc độ phản ứng SN2.tăng theo nồng độ và lực nucleophin của Y - vì v = k[RHal][Y-]. Lực nucleophin
của Y- phụ thuộc vào của trúc của Y- theo qui luật sau:
- AnioII có lực nucleophin cao hơn phân tử trung hòa tương ứng:
- Lực nucleophin tăng khi độ âm điện giảm:
Phản ứng xảy ra theo cơ chế S N1 thì hầu như không phụ thuộc vào nồng độ và bản chất của Y- vì R
=k[RHal].
• Ảnh hưởng của dung môi
Ảnh hưởng của dung môi đến phản ứng thế nucleophin rất phức tạp. Có thể khái quát hóa như sau.
- Không có dung môi thì phản ứng thế nucleophin không xảy ra.
- Khi chuyển từ dung môi này sang dung môi khác, tốc độ phản ứng thay đổi và có khi thay đổi cả cơ thể
phản ứng. Ví dụ: Phản ứng thủy phân CH2 = CHCH2Cl trong H2O/axeton xảy ra theo cơ chế SN2, nhưng
trong axit HCOOH lại theo cơ chế SN1.
- Có hai loại dung môi. Loại thứ nhất là dung môi có khả năng cho proton H+ và có khả năng tạo liên kết
hiđro, như H2O, HCOOH, ROH. ... thì thuận lợi cho phản ứng SN1.
Loại thứ hai là dung môi không cho proton, không có khả năng tạo liên kết hiđro và có hằng số điện môi
cao, như: đimetyl fomat(CH3)2N - CHO, đimetyl sunfoxit (CH 3)2SO. Loại này thuận lợi cho phản ứng
SN2.
3.2. Phản ứng tách hiđro halogenua
Trong dung môi phân cực (thường là ancol) và có mặt một bazơ, các dẫn xuất halogen no RỊ, RB, RCl có
thể bị tách hidro halogenua thành anken. Ví dụ:
Trong phản ứng tách, nguyên tử halogen bị tách ra cùng với nguyên tử hiđro ở cacbon kề bên, tức là C.
Khi có hai hoặc ba loại Cβ (trường hợp các dẫn xuất halogen bậc II và bậc III), hướng của phản ứng tách
tuân theo quy tắc Zaixep: Khi tách HHal khỏi dẫn xuất halogen, nguyên tử halogen (al) thu tiền tách ra
cùng với H ở nguyên tử Cβ bậc cao hơn bên cạnh, tạo thành anken có nhiều nhóm ankyl hơn ở nối đôi. Ví
dụ:
Trang 7
Cơ chế phản ứng tách. Có hai loại
a) Phản ứng tách lưỡng phân tử (kí hiệu E2)
Khi nồng độ bazơ cao, các dẫn xuất halogen bậc 1 và bậc II dễ tham gia phản ứng tách E 2 có những nét
tương tự như phản ứng SN2 ở trên, vì cũng là phản ứng một giai đoạn và đi qua phức hoạt động (trạng thái
chuyển tiếp).
Khác với phản ứng SN2 trong phản ứng E2 phức hoạt động sinh ra là do tương tác giữa tác nhân Y - và
nguyên từ β-hidro trong phân tử chất phản ứng, phức này tách proton cùng với Y - và nhóm Hal, đồng thời
tạo sản phẩm chưa nó.
Tốc độ phản ứng: y = k[RHal][Y-]
Hướng không gian: Halogen và Hβ tách ra ở vị trí trans. Tính đặc thủ lập thể này có nhiều nguyên nhân.
Một là, nếu so sánh về mặt năng lượng của các trạng thái chuyển tiếp thì trạng thái ứng với sự tách kiểu
anti ổn định hơn với sự tách kiểu syn, vì không có sự đẩy nhau giữa các nhóm C...H...Yδ-và C...Half δ-.
Trạng thái chuyển tiếp anti
Trạng thái chuyển tiếp syn
Hai là, sự tạo thành các obitan π sẽ thuận lợi hơn, nếu phản ứng tách xảy rỉ theo kiểu anti. Thật vậy, ở
trạng thái chuyển tiếp bắt đầu hình thành nối dội obitan π của nối đôi này sinh ra bằng cách xen phủ các
obitan vốn là sp3 nguyên tử cacbon trong phân tử chất đầu. Cho nên sự xen phủ đó sẽ thuận lợi hơn nếu
các nhóm bị tách ở vị trí anti đối với nhau, vì khi ấy các obitan sp3 ở trên một mặt phẳng.
Ta có thể phát biểu một quy luật chung như sau: sự tách lưỡng phân tử chỉ xả ra dễ dàng khi nào 4 trung
tâm tham gia phản ứng (H-HC-X) nằm trong mộ mặt phăng, nghĩa là các nhóm bị tách ở vị trí trans (hay
anti) đối với nhau. Ví dụ:
Trang 8
b) Phản ứng tách đơn phân tử(kí hiệu E1)
Cơ chế tách đơn phân tử E1 tương tự như cơ chế thể đơn phân tử S N1 về giai đoạn chậm tạo ra
cacbocation, nhưng ở giai đoạn sau thì khác về hướng phản ứng. Trong phản ứng E1 cacbocation tách
ptoton tạo ra sản phẩm chưa no.
Tốc độ phản ứng : v = k
Hướng không gian: Các phản ứng E1 trong dung dịch không có tính đặc thù như phán ứng E2, vì
cacbocation sinh ra có cấu trúc phẳng, do đó sự tách không phụ thuộc vào cấu hình cảu chất ban đầu. Ví
dụ:
Quan hệ giữa phản ứng thể và tách
Hai loại phản ứng thể nucleophin và tách luôn xảy ra song song với nhau cà cạnh tranh nhau. Các yếu tố
ảnh hưởng đến hai loại phản ứng này là cấu trúc của gốc hidrocacbon, tác nhân nucleophin Y -, dung môi,
nhiệt độ tiến hành phản ứng và bản chất của nhóm đi ra nguyên tử halogen.
• Ảnh hưởng của gốc hiđrocacbon
- Khi tăng độ phân nhánh mạch cacbon của gốc ankyl trong dẫn xuất halogen thì tốc độ phản ứng tách E2
tăng lên trong khi SN2 lại giảm đi.
- Khi tăng độ phân nhánh thì làm tăng hiệu suất E1 và tỉ lệ E1/SN1 cũng tăng lên .
• Ảnh hưởng của tác nhân nucleophin YCác phản ứng E2 và SN2 đều phụ thuộc vào bản chất và nồng độ của Y -. Các bazơ mạnh làm tăng khả
năng tách E2
SN2. Các phản ứng E1 và SN1 nói chung không phụ thuộc vào Y-, nhưng lực ba zơ của
Y- tăng, khả năng tách H+ càng lớn nên tỉ lệ E1/ SN1 tăng
• Ảnh hưởng của dung môi
- Trong phản ứng E2 và SN2, nếu dung môi càng phân cực thì phản ứng E2 và S N2 đều khó sảy ra, nhất là
E2. Do đó tỉ lệ E2/ SN2 giảm. Muốn tăng E2 thì phải dùng dung môi ít phân cực. Dung môi càng phân cực
thì càng làm ổn định trạng thái chuyển tiếp của SN2 hơn E2.
- Trong phản ứng E1 và S N1, khi tăng độ phân cực của dung môi sẽ làm tăng giai đọn chậm là tạo ra
cacbocation R+
3.3. Phản ứng với kim loại
Dẫn xuất halogen phản ứng với kim loại trong môi trường ete khan sẽ cho họ = chất cơ - nguyên tố.
a) Phản ứng với Mg (phản ứng Grignard)
RHal + Mg
RmgHal
Khả năng phản ứng: RI > RBr > RCI
Ví dụ:
CH3CH2Br + Mg
CH3CH2MgBr
Các dẫn xuất đihalogen tác dụng với magie cho nhiều sản phẩm khác nhau. Ví dụ
Trang 9
Nhận xét:
Liên kết C-Mg là trung tâm phản ứng. Các hợp chất cơ magie phản ứng nhan với các hợp chất có H linh
động như H2O, ancol, axit cacboxylic, ... và một s hợp chất khác như anđehit, xeton, este, dẫn xuất
halogen, ...
b) Phản ứng với Zn, Li
c) Phản ứng với Na (phản ứng Vuyec)
II. ANCOL
1. Định nghĩa
Ancol là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm hidroxyl (OH) liên kết trực tiếp với nguyên tử
cacbon no.
2. Công thức tổng quát .
R(OH)x : x 1, R - gốc hidrocacbon
hoặc CnH2n + 2a-x (OH)x: a là số liên kết π+ số vòng
• Nếu a = 0; x = 1
ancol no, đơn chức CnH2n +1 OH
• Nếu a= 0; x l ancol no, đa chức CnH2n +2-x (OH)x
• Nếu a
0; x
ancol không no, đơn chức
• Nếu
3. Bậc của ancol
ancol không no, đa chức
Trang 10
Bậc của ancol được tính bằng bậc của nguyên tử cacbon liên kết với nhóm OH.
4. Phân loại
Ancol được phân loại theo cấu tạo gốc hiđrocacbon và theo số lượng nhóm
hiđroxyl trong phân tử. Ví dụ:
Ancol
Phân loại theo cấu tạo gốc Phân loại theo số lượng nhóm
hiđrocacbon
hidroxyl
Ancol no, bậc I
Ancol đơn chức (monoancol)
Ancol no, bậc I
Ancol đơn chức (monoancol)
Ancol no, bậc III
Ancol đơn chức (monoancol)
Ancol no, bậc I
Ancol đa chức (poliancol)
Ancol no, bậc I,II
Ancol đa chức (poliancol)
Ancol không no, bậc I
Ancol đơn chức (moncancol)
Ancol thơm, bậc I
Ancol đơn chức (moncancol)
5. Đồng phấn và danh pháp
a) Đồng phân
𝛼) Đồng phân cấu tạo
Ngoài đồng phân nhóm chức (ete), ancol còn có đồng phân mạch cacbon, đồng phân vị trí nhóm chức. Ví
dụ:
ancol butylic
đictyl ete
ancol sec- butylic
Công thức tính nhanh số đồng phân ancol no, đơn chức, mạch hở:
Ví dụ: Tính số đồng phân cấu tạo là ancol ứng với các công thức phân tử:
Viết công thức cấu tạo của các đồng phân đó.
Giải
•
•
•
•
Trang 11
Chú ý: Công thức tính số đồng phân ete đơn chức, no, mạch hở
( với
)
Ví dụ: Có bao nhiêu ete là đồng phân cấu tạo của nhau, công thức phân tử lần lựợt là
và
? Viết công thức cấu tạo của các đồng phân đó.
Giải
•
•
•
β) Đồng phân cấu hình
• Đồng phân hình học
• Đồng phản quang học
b) Danh pháp
• Tên gốc - chức:
Ancol + tên gốc hiđrocacbon + ic
Ví dụ:
ancol metyl
ancol isopropylic
ancol anlylic
Chú ý: Tên gọi của một số gốc hiđrcacbon thường gặp:
• Gốc no CnH2n + 1 (ankyl).
ancol benzylic
Trang 12
Tên CnH2n + 1 = Tên ankan (cùng C) đổi đuôi "an" thành "y".
Số thứ tự của cacbon mạch chính được đánh bắt đầu từ nguyên tử cacbon mang hóa trị tự do. Ví dụ:
Các tên thường:
CH3-: metyl; C2H5- ctyl, CH3CH2CH2-propyl, (CH3)2CH-: isopropyl CH3CH2CH2CH2-: butyl,
(CH3)2CHCH2- isobutyl, CH3CH2CH(CH3)sec-butyl, (CH3),C-: tert-butyl, (CH3)2CHCH2CH2- isopentyl, ...
• Gốc không no, hóa trị 1
Tên của gốc hiđrocacbon không no hóa trị I được thiết lập bằng các thêm đuôi "yl" vào tên của
hiđrocacbon không no tương ứng. Số thứ tự của cacbon mạch chỉnh được đánh bắt đầu từ nguyên tử
cacbon mang hóa trị tự do. Ví dụ:
CH2 = CH-CH(CH3)-CH2-: 2-metylbut-3-enyl
Các tên thường:
CH2 = CH- vinyl, CH2 = CH-CH2-Anlyl, CH2-CH(CH3)-: isopropenyl
C6H5- phenyl, C6H5CH2 - benzyl
• Tên thay thế:
Tên hiđrocacbon tương ứng theo mạch chính + số chỉ vị trí + ol
Mạch chính là mạch dài nhất có chứa nhóm OH. Số chỉ vị trí được bắt đầu từ phía gần nhóm OH hơn. Ví
dụ:
c) Các trường hợp không bền của ancol
Trường hợp trên một cacbon mang 2 hoặc 3 nhóm –OH hoặc nhóm -OH gắt. trên nguyên tử cacbon của
nồi đôi thì ancol sẽ không bền và bị chuyển vị.
• Trường hợp 1. Tạo thành anđehit
Ví dụ:
• Trường hợp 2: Tạo thành xeton
Ví dụ:
• Trường hợp 3: Tạo thành axit cacboxylic
Thí dụ:
Trang 13
6. Tính chất vật lí và liên kết hiđro của ancol
a) Tính chất vật lí
Ở điều kiện thường, các ancol từ CH 3OH đến khoảng C12H15OH là chất lỏng từ khoảng C 13H17OH trở lên
là chất rắn.
Các ancol từ 1 đến 3 nguyên tử C trong phần tử tan vô hạn trong nước. Khi s nguyên tử C tăng lên thì độ
tan giảm dần.
Các poliol như etylen glicol, glixerol thường sánh, nặng hơn nước và có vị ngộ
Các ancol trong dây đồng đẳng của ancol etylic đều là những chất không màu.
b) Liên kết hiđro
• Khái niệm về liên kết hiđro
Liên kết hiđro là lực tương tác tĩnh điện giữa nguyên tử H mang một phần điện tích dương (δ+) với
nguyên tử âm điện hơn như O, N, S, .. mang một phá điện tích âm (δ-). Biểu diễn bằng dấu "...". Thí dụ :
Liên kết hiđro: a) giữa các phân tử nước; b) giữa các phân tử ancol;
c) giữa các phân tử ancol với các phân tử nước.
• Ảnh hưởng của liên kết hiđro đến tính chất vật lí
Do có liên kết hiđro giữa các phân tử với nhau, các phân tử ancol hút nhau mạnh hơn so với những phân
tử có cùng phân tử khối nhưng không có liên kết hiđro (hidrocacbon, dẫn xuất halogen, ete, andehit,
xeton, este, ...). Vì thế phải cung cấp nhiệt nhiều hơn để chuyển ancol từ trạng thái rắn sang trạng thái
lỏng (nóng chảy) cũng như từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi (sôi).
Các phân tử ancol nhỏ, một mặt có sự tương đồng với các phân tử nước, mặt khác lại có khả năng tạo liên
kết hiđro với nước, nên có thể xen giữa các phân tử nước, gắn kết" với các phân tử nước. Vì thế chúng
hoà tan tốt trong nước.
7. Tính chất hóa học
a) Phản ứng thế H của nhóm OH ancol
•Phản ứng chung của ancol
Tác dụng với kim loại kiềm →ancolat + H2
Ancolat là chất rắn bị thủy phân hoàn toàn trong nước
• Phản ứng riêng của ancol đa chức
Ancol đa chức có 2 nhóm OH cạnh nhau trở lên có thể hoàn tan được.Cu(OH) 2 tạo thành phức chất tan,
màu xanh lam.
Trang 14
Nhận xét:
- Phản ứng này dùng để nhận biết glixerol và các poliancol khác có 2 nhóm OH đính với 2 nguyên tử
cacbon cạnh nhau trở lên, chẳng hạn như etylenglicol.
- Có thể xác định CTCT của ancol đa chức dựa vào phản ứng với Cu(OH)2:
+ Nếu có phản ứng với Cu(OH)2
có 2 nhóm OH gắn với 2 nguyên tử C cạnh nhau.
+ Nếu không có phản ứng với Cu(OH)2
có 2 nhóm OH gắn với 2 nguyên tử
C cách xa nhau.
Ví dụ: Xác định CTCT đúng của ancol C3H6(OH)2. Biết rằng nó không có phản ứng với Cu(OH)2
Ứng với công thức C3H6(OH)2 có hai đồng phân ancol đa chức:
Nhưng chỉ có (II) là không phản ứng với Cu(OH)2
• Phản ứng tạo thành este của axit cacboxylic
(II) là công thức cấu tạo đúng của ancol C3H6(OH)2
Ví dụ:
• Phản ứng tạo thành ete (tách nước nội phân tử)
b) Phản ứng thể nhóm OH
• Phản ứng với axit
- Axit vô cơ (phản ứng thế nhóm OH)
HA: HCl, HBr, HNO3 đậm đặc, H2SO4 đậm đặc ở lạnh
Ví dụ:
Trang 15
ancol isoamylic
isoamyl hidrosunfat
Phản ứng có thể xảy ra theo cơ chế SN2 đối với ancol bậc I. Đối với ancol bậc II và bậc III thường xảy ra
theo cơ chế SN1 vì tạo ra cation bền. Ví dụ:
Khả năng phản ứng giảm theo thứ tự:
HI > HBr > HCI
Ancol bậc III> Ancol bậc II> Ancol bậc
Để phân biệt ancol thuộc ba bậc khác nhau người ta dùng thuốc thử Lucas; thuốc thử này gồm HCl đậm
đặc và ZnCl khan. Khi cho thuốc thử Lucas vào ancol:
- Ancol bậc III phản ứng nhanh ở nhiệt độ thường, cho ngay một lớp chất lỏng dạng dầu của dẫn xuất clo
nổi lên trên mặt dung dịch nước.
- Ancol bậc II phản ứng chậm ở nhiệt độ thường, mới đầu chỉ làm cho dung dịch hơi đục.
- Ancol bậc I không cho phản ứng ở nhiệt độ thường, dung dịch vẫn còn trong.
• Phản ứng với PCl5, PB3, PIN, SOCl2.
• Phản ứng tách nước nội phân tử
- Tách nước nội phân tử
Ví dụ:
Hướng của phản ứng tách nước nội phân tử tuân theo quy tắc Zai-xếp: Nhóm OH ưu tiên tách ra cùng với
H ở nguyên tử C bậc cao hơn bên cạnh để tạo thành liên kết đôi C=C.
Trang 16
Chú ý: - Dưới tác dụng của chất hút nước mạnh như KHSO4, etilenglicol và
glixerol bị mất nước tạo thành axetanđehit và propenal.
- Phản ứng đềhidrat hoá và đehiđro hoá
c) Phản ứng oxi hóa
• Oxi hóa ancol bậc I
Chất oxi hóa ancol bậc I thường dùng là KMnO4, CrO3, KỊCr2O3, Na2Cr3O với H2SO4.
Muốn dừng ở anđehit, cần dùng các biện pháp sau đây:
- Chưng cất anđehit ra khỏi hỗn hợp.
- Kiểm tra nghiêm ngặt nhiệt độ và thời gian phản ứng.
Để thực hiện phản ứng oxi hóa ancol, người ta dùng chất oxi hóa cloroma piridin trong dung môi
địclometan (CH2Cl2), hỗn hợp này có kí hiệu là PCC
Chất oxi hóa PCC thường dùng để oxi hóa ancol nhạy cảm (bậc I và bậc II) bởi lẽ chất PCC oxi hóa nhẹ
nhàng và chỉ cần nhiệt độ thấp nhưng vẫn đạt hiệu suất cao. Ví dụ:
Ngoài ra, có thể dùng CuO nung nóng (hoặc O2, xúc tác Cu, ở nhiệt độ cao) để oxi hóa ancol bậc 1.
• Oxi hóa ancol bậc II.
Có thể dùng SO3 trong piridin cùng với (CH3)2SO (DMSO) để oxi hóa anec bậc II.
Ngoài ra, có thể dùng K2Cr2O +/HSO4, CrO3/HSO4, CuO nung nóng hoặc O (xúc tác Cu) ở nhiệt độ cao.
Chú ý: Để lâu ancol etylic trong không khí có vị chua là do phản ứng sinh I axit axetic.
• Oxi hóa ancol bậc III
Ancol bậc III không tham gia phản ứng oxi hóa trong môi trường bazơ. Nếu oxi hóa trong môi trường
axit, ancol bậc III có thể bị tách nước tạo thànhanken. Chính anken này mới tham gia phản ứng oxi hóa.
8. Điều chế
Phương pháp chung để điều chế các mono ancol
Trang 17
• Hiđrat hóa anken (cộng H2O)
Phản ứng này tuân theo quy tắc Maccopnhicop cho sản phẩm chính là ancol bậc cao hơn.
• Thủy phân đẫn xuất halogen trong môi trường kiềm
• Khử anđehit hoặc xeton
Có thể dùng chất khử là H2/Pt (Ni), LiAlH4, NaBH4
(ancol bậc I)
(ancol bậc II)
Tốt hơn là dùng LiAH4 và NaBH4 vị các tác nhân này khử chọn lọc, không khử được nối đôi, nổi ba. Ví
dụ:
• Khử axit và dẫn xuất
• Cộng hợp chất cơ magiê vào nhóm cacbonyl
- Anđehit fomic + RMgX → Ancol bậc I
- Đồng đằng anđehit + RMgX + Ancol bậc II .
- Xeton + RMgX + Ancol bậc III
• Hiđrobo hóa - oxi hóa anken (tạo ancol bậc thấp)
• Chỉ thủy ngân hóa - khử anken (tạo ancol bậc cao)
Phương pháp riêng
• Điều chế ancol metylic
- Oxi hóa không hoàn metan
- Từ cacbon oxit và khí hiđro
• Điều chế ancol etylic
- Lên men tinh bột
- Thủy phân xenlulozơ .
Trang 18
• Điều chế etilenglicol
- Từ etilen
- Từ 1,2 - địcloetan.
• Điều chế glixerol
- Xà phòng hóa chất béo
là các gốc hiđrocacbon của axit béo. Một số axit béo thông dụng là
: axit stearic
9
DẪN XUẤT HALOGEN - ANGOl - PHENOL
A. LÍ THUYẾT CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO
1. Khái niệm, phân loại, đồng phân và danh pháp
a) Khái niệm
Khi thay thế một hay nhiều nguyên tử hiđro trong phân tử hiđrocacbon bằng một hay nhiều nguyên tử
halogen ta được dẫn xuất halogen của hiđrocacbon,thường gọi tắt là dẫn xuất halogen.
b) Phân loại
• Dẫn xuất halogen gồm có dẫn xuất flo, dẫn xuất clo, dẫn xuất brom, dẫn xuất iọt và dẫn xuất chứa đồng
thời một vài halogen khác,
• Dựa theo cấu tạo của gốc hiđrocacbon, người ta phân thành ba loại: Dẫn xuất halogen
Dẫn xuất halogen không no:
Dẫn xuất thơm:
• Bậc của dẫn xuất halogen bằng bậc của nguyên tử cacbon liên kết với nguyên tử halogen. Ví dụ:
• Dựa vào khả năng tham gia phản ứng thể halogen (X) bằng nhóm OH người ta phần làm 3 loại:
(1) Dẫn xuất ankyl halogen: CH3C1, C2H5Cl, CH2Cl2, ...
(2) Dẫn xuất anlyl halogen hoặc benzyl halogen: CH2=CHCH2Cl,
(3) Dẫn xuất vinyl halogen hoặc phenyl halogen: CH2 = CHCl, C6H5Cl,CH2CH=CHCI,...
c) Đồng phân
Dẫn xuất halogen có hai loại đồng phân là đồng phân cấu tạo và đồng phân cấu hình (đồng phân hình học
và đồng phân quang học).
𝜶) Đồng phân cấu tạo
Dẫn xuất halogen có đồng phân mạch cacbon như ở hiđrocacbon, đồng thời có dông phân vị trí nhóm
chức. Ví dụ: Ứng với công thức C5H13 Br có các đồng phân cấu tạo:
β) Đồng phân hình học và đồng phân quang học
• Đồng phân hình học
Ví dụ:
• Đồng phân quang học
Ví dụ:
Trang 2
Đối với xiclopropan có 2 nhóm thể đồng nhất ở vị trí 1,2 thì đồng phân cis (2) không hoạt động quang.
Nó là đồng phân loại meso. Ví dụ:
Còn đồng phân trans (E) lại cho một cặp đối quang:
d) Danh pháp
𝜶) Danh pháp gốc - chức
Tên của các dẫn xuất halogen đơn giản cấu tạo từ tên gốc hiđrocacbon + halogenua:
metylen clorua
vinyl florua
anlyl clorua
benzyl bromua
β) Tên thông thường
Có một số ít dẫn xuất halogen được gọi theo tên thông thường. Ví dụ:
CHC3; (clorofom) CHBr3 (bromofom) CHI3 (iodofom) CHF3 (florofom)
𝜸)Tên thay thế
Trong trường hợp chung, dẫn xuất halogen được gọi theo tên thay thế, tức là coi các nguyên từ halogen là
những nhóm thể đính vào mạch chính củi hiđrocacbon. Khi đánh số, halogen trong mạch phải có chỉ số
nhỏ nhất. Ví dụ:
Trong ankenyl halogenua hay ankinyl halogenua, phải ưu tiên liên kết bội rồ mới đến nguyên tử halogen.
Ví dụ:
Trang 3
Trong dẫn xuất halogen, có nhiều loại halogen khác nhau thì sắp xếp theo vài chữ cải. Ví dụ:
Khi tất cả các nguyên tử hiđro trong phân tử hiđrocacbon được thay thế hệ bằng các nguyên tử halogen
thì thêm tiếp đầu ngữ perhalogeno (perflora percloro, perbromo, ...) vào tên của hiđrua nền mà không cần
đến số chỉ vị t của nguyên tử halogen. Ví dụ:
(percloropropan)
(perbromoetan)
2. Tính chất vật lí
a) Trạng thái
• Ở điều kiện thường, các dẫn xuất halogen có phần tử khối nhỏ như
CI, CH3Br là những chất khí. Các dẫn xuất halogen có phân tử khối lớn hơn thường ở thể lỏng, nặng hơi
nước. Ví dụ:
Những dẫn xuất polihalogen có phân tử khối lớn hơn nữa ở thể rắn. Ví dụ CHI3, C6H6Cl6....
• Các dẫn xuất halogen hầu như không tan trong nước, tan tốt trong dung môi không phân cực như
hidrocacbon, ete,...
• Nhiều dẫn xuất halogen có hoạt tính sinh học cao, chẳng hạn như CHCl 3có tác dụng gây mê, C6H6Cl6 có
tác dụng diệt sâu bọ,...
b) Nhiệt độ sôi
• So với hiđrocacbon có củng bộ khung cacbon, các dẫn xuất halogen có phần tử khối lớn hơn và độ phân
cực cũng lớn hơn, nên các dẫn xuất halogen có nhiệt độ sôi cao hơn hidrocacbon tương ứng. Ví dụ: Nhiệt
độ sôi của pentan là 36°C nhưng nhiệt độ sôi của brompentan là 129,70C.
•Ở các dẫn xuất halogen có củng khung cacbon thí điểm sôi và khối lượng riêng (D) tăng dân từ dân xuất
flo đến dẫn xuất iot. Ví dụ: Nhiệt đội Sôi tăng dần theo dãy các chất sau:
• Các dẫn xuất halogen có cùng số nguyên tử cacbon và chứa cùng một loại halogen thì điểm sôi giảm
dần từ dẫn xuất bậc I đến dẫn xuất bậc III do lực hút Van de Wall giảm. Ví dụ: Nhiệt độ sôi giảm dần
theo dãy các chất sau:
3. Tính chất hóa học
3.1. Phản ứng thế
a) Khái quát
Phản ứng thế nguyên tử halogen (CI, Br, I) trong các dẫn xuất halogen (RCI, RB, RI) với tác nhân
nucleophin Y- xảy ra theo sơ đồ sau:
Tác nhân nuclophin Y- có thể là:
Sau đây là một vài thí dụ về phản ứng thế của dẫn xuất halogen:
𝜶) Phản ứng thủy phân
• Tác dụng với nước nóng
Các dẫn xuất (1), (3) không tác dụng với nước ở mọi nhiệt độ.
Dẫn xuất (2) tác dụng với nước khi đun sôi.
Trang 4
• Tác dụng với dung dịch kiềm
Các dẫn xuất (1), (2) tác dụng được với dung dịch kiềm loãng, nóng. Trong đó dẫn xuất (2) phản ứng dễ
dàng hơn dẫn xuất (1).
Dẫn xuất (3) không phản ứng với dung dịch kiềm loãng ngay cả khi đun nóng. Tuy nhiên ở nhiệt độ và áp
suất cao thì dẫn xuất phenyl halogen có khả năng tham gia phản ứng với kiềm đặc.
β) Phản ứng điều chế ete, phản ứng Uyliêmxơn (Williamson)
γ)Phản ứng điều chế este:
δ) Phản ứng điều chế hợp chất nitrin
ε) Phản ứng ankyl hóa theo Hopman
b) Cơ chế phản ứng thế
Phản ứng thế các nguyên tử halogen trong dẫn xuất halogen có thể xảy ra theo cơ chế thế nucleophin đơn
phân tử (SN1) hay lưỡng phân tử (SN2), phụ thuộc vào cấu tạo của gốc hiđrocacbon, tác nhân nucleophin,
dung môi và các yếu tố khác.
𝜶) Phản ứng thế mucleophin lưỡng phân tử, SN2
Đặc điểm cơ bản của phản ứng S N2 là hình thành phức hoạt động hay trạng thái chuyển tiếp trong quá
trình phản ứng, chứ không tạo ra sản phẩm trung gian Khi tác nhân nucleophin đến gần chất phản ứng,
liên kết mới giữa cacbon vở nhóm Y được hình thành đồng thời với sự yêu đi và dứt ra của liên kết có
C-Hal. Như vậy, cả hai thành phần của hỗn hợp phản ứng (tác nhân Y - Vi chất phản ứng RHal) đều tham
gia vào giai đoạn quyết định tốc độ phản ứng tức là giai đoạn tạo ra trạng thái chuyển tiếp:
Tốc độ phản ứng: v = k[RHal][Y-].
Xét về phương diện không gian trong phản ứng S N2 ta thấy sự tấn công của tài nhân Y - vào nguyên tử
cacbon trong phân tử R1R2R3C-Hal có thể xảy ra thei hai khả năng. Một là tấn công từ phía đối diện với
nhóm Hal, hình thành trạn thải chuyển tiếp I và cuối cùng tạo ra sản phẩm Y-C R 1R2R3 với cấu hình khái
với cấu hình hợp chất ban đầu. Hai là, tấn công từ phía có nhóm Hal, sinh ra trạng thái chuyển tiếp II và
sản phẩm của phản ứng R1R2R3C-Y có cấu hìn giống với cấu hình hợp chất ban đầu.
Ở cấu tạo I các liên kết C-R nằm trên một mặt phẳng hay gần như vậy, các nhóm Y và Hal có bản chất
giống nhau được phân bố xa nhau và ở trên một đường thẳng xuyên qua nguyên tử cacbon trung tâm,
trong khi đó ở cấu tạo II Y và Hal được phân bố gần nhau. Do đó cấu tạo 1 nghèo năng lượng hay ổn định
hơn cấu tạo II và phản ứng xảy ra theo hướng tạo ra trạng thái chuyển tiếp Ivới sự hình thành sản phẩm có
sự quay đảo cấu hình đối với chất ban đầu.
Ví dụ: Thủy phân etylbromua trong dung dịch NaOH tạo ra ancol etylic.
Phản ứng xảy ra theo cơ chế SN2 như sau:
Trang 5
β) Phản ứng thế nucleophin đơn phân tử, SN1
Khác với phản ứng SN2 chỉ có một giai đoạn, phản ứng S Nl xảy ra làm hai giai đoạn, và sự phân cắt liên
kết cũ C-Hal không đồng thời với sự hình thành liên két mới C-Y. Ở giai đoạn đầu nhóm Hal bị tách ra
dưới dạng anion Hal- tạo thành cacbocation, caction này được solvat hóa ít nhiều. Thường thường
cacbocation rất kém bền, nên nó phản ứng ngay với bất kỳ tác nhân nucleophin nào xung quanh nó. Như
vậy, giai đoạn chậm quyết định tốc độ phản ứng là giai đoạn ion hóa,
Tốc độ phản ứng: v = k[RHal]
Về phương diện hóa lập thể, sự tấn công của tác nhân nucleophin Y vào cacbocation có thể xảy từ phía
này hoặc phía kia của ion với xác suất như nhau, vì cacbocation sinh ra trong giai đoạn chậm của phản
ứng có cấu trúc phẳng. Như vậy sẽ có ~50% số phân tử sinh ra có cấu hình tương tự chất đầu, còn ~50%
số phân tử có cấu hình ngược chất ban đầu. Có nghĩa là xuất phát từ hợp chất quang hoạt sẽ tạo ra một
biến thể raxemic:
Ví dụ: Phản etanol phân 1-phenyletylclorua.
c) Những yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thế nucleophin
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thế nucleophin, như cấu tạo của gốc hiđrocacbon trong dẫn xuất
halogen, bản chất của nguyên tử halogen, bản chất và nồng độ tác nhân nucleophin, dung môi và các yếu
tố khác.
• Cấu tạo của gốc hiđrocacbon có ảnh hưởng quan trọng đến cơ chế phản ứng thế nucleophin.
Trang 6
- Ankyl bậc I. Phản ứng xảy ra theo cơ chế SN2
• Ankyl bậc II: Phản ứng xảy ra theo cơ chế SN1 và SN2.
• Ankyl bậc III: Phản ứng xảy ra theo cơ chế SN1
- Anlyl và aryl metyl: Thuận lợi cho cả hai cơ chế SN1 và SN2.
- Vinyl, phenyl: Khó khăn cho cả cơ chế SN1 và SN2.
- Các gốc xicloankyl có vòng 3 và 4 cạnh vị có sức căng góc lớn nên khó khăn
cho cả hai cơ chế SN1 và SN2.
• Ảnh hưởng của bản chất nguyên tử halogen
Khả năng phản ứng SN giảm dần theo dãy:
• Ảnh hưởng của tác nhân nucleophin YTốc độ phản ứng SN2.tăng theo nồng độ và lực nucleophin của Y - vì v = k[RHal][Y-]. Lực nucleophin
của Y- phụ thuộc vào của trúc của Y- theo qui luật sau:
- AnioII có lực nucleophin cao hơn phân tử trung hòa tương ứng:
- Lực nucleophin tăng khi độ âm điện giảm:
Phản ứng xảy ra theo cơ chế S N1 thì hầu như không phụ thuộc vào nồng độ và bản chất của Y- vì R
=k[RHal].
• Ảnh hưởng của dung môi
Ảnh hưởng của dung môi đến phản ứng thế nucleophin rất phức tạp. Có thể khái quát hóa như sau.
- Không có dung môi thì phản ứng thế nucleophin không xảy ra.
- Khi chuyển từ dung môi này sang dung môi khác, tốc độ phản ứng thay đổi và có khi thay đổi cả cơ thể
phản ứng. Ví dụ: Phản ứng thủy phân CH2 = CHCH2Cl trong H2O/axeton xảy ra theo cơ chế SN2, nhưng
trong axit HCOOH lại theo cơ chế SN1.
- Có hai loại dung môi. Loại thứ nhất là dung môi có khả năng cho proton H+ và có khả năng tạo liên kết
hiđro, như H2O, HCOOH, ROH. ... thì thuận lợi cho phản ứng SN1.
Loại thứ hai là dung môi không cho proton, không có khả năng tạo liên kết hiđro và có hằng số điện môi
cao, như: đimetyl fomat(CH3)2N - CHO, đimetyl sunfoxit (CH 3)2SO. Loại này thuận lợi cho phản ứng
SN2.
3.2. Phản ứng tách hiđro halogenua
Trong dung môi phân cực (thường là ancol) và có mặt một bazơ, các dẫn xuất halogen no RỊ, RB, RCl có
thể bị tách hidro halogenua thành anken. Ví dụ:
Trong phản ứng tách, nguyên tử halogen bị tách ra cùng với nguyên tử hiđro ở cacbon kề bên, tức là C.
Khi có hai hoặc ba loại Cβ (trường hợp các dẫn xuất halogen bậc II và bậc III), hướng của phản ứng tách
tuân theo quy tắc Zaixep: Khi tách HHal khỏi dẫn xuất halogen, nguyên tử halogen (al) thu tiền tách ra
cùng với H ở nguyên tử Cβ bậc cao hơn bên cạnh, tạo thành anken có nhiều nhóm ankyl hơn ở nối đôi. Ví
dụ:
Trang 7
Cơ chế phản ứng tách. Có hai loại
a) Phản ứng tách lưỡng phân tử (kí hiệu E2)
Khi nồng độ bazơ cao, các dẫn xuất halogen bậc 1 và bậc II dễ tham gia phản ứng tách E 2 có những nét
tương tự như phản ứng SN2 ở trên, vì cũng là phản ứng một giai đoạn và đi qua phức hoạt động (trạng thái
chuyển tiếp).
Khác với phản ứng SN2 trong phản ứng E2 phức hoạt động sinh ra là do tương tác giữa tác nhân Y - và
nguyên từ β-hidro trong phân tử chất phản ứng, phức này tách proton cùng với Y - và nhóm Hal, đồng thời
tạo sản phẩm chưa nó.
Tốc độ phản ứng: y = k[RHal][Y-]
Hướng không gian: Halogen và Hβ tách ra ở vị trí trans. Tính đặc thủ lập thể này có nhiều nguyên nhân.
Một là, nếu so sánh về mặt năng lượng của các trạng thái chuyển tiếp thì trạng thái ứng với sự tách kiểu
anti ổn định hơn với sự tách kiểu syn, vì không có sự đẩy nhau giữa các nhóm C...H...Yδ-và C...Half δ-.
Trạng thái chuyển tiếp anti
Trạng thái chuyển tiếp syn
Hai là, sự tạo thành các obitan π sẽ thuận lợi hơn, nếu phản ứng tách xảy rỉ theo kiểu anti. Thật vậy, ở
trạng thái chuyển tiếp bắt đầu hình thành nối dội obitan π của nối đôi này sinh ra bằng cách xen phủ các
obitan vốn là sp3 nguyên tử cacbon trong phân tử chất đầu. Cho nên sự xen phủ đó sẽ thuận lợi hơn nếu
các nhóm bị tách ở vị trí anti đối với nhau, vì khi ấy các obitan sp3 ở trên một mặt phẳng.
Ta có thể phát biểu một quy luật chung như sau: sự tách lưỡng phân tử chỉ xả ra dễ dàng khi nào 4 trung
tâm tham gia phản ứng (H-HC-X) nằm trong mộ mặt phăng, nghĩa là các nhóm bị tách ở vị trí trans (hay
anti) đối với nhau. Ví dụ:
Trang 8
b) Phản ứng tách đơn phân tử(kí hiệu E1)
Cơ chế tách đơn phân tử E1 tương tự như cơ chế thể đơn phân tử S N1 về giai đoạn chậm tạo ra
cacbocation, nhưng ở giai đoạn sau thì khác về hướng phản ứng. Trong phản ứng E1 cacbocation tách
ptoton tạo ra sản phẩm chưa no.
Tốc độ phản ứng : v = k
Hướng không gian: Các phản ứng E1 trong dung dịch không có tính đặc thù như phán ứng E2, vì
cacbocation sinh ra có cấu trúc phẳng, do đó sự tách không phụ thuộc vào cấu hình cảu chất ban đầu. Ví
dụ:
Quan hệ giữa phản ứng thể và tách
Hai loại phản ứng thể nucleophin và tách luôn xảy ra song song với nhau cà cạnh tranh nhau. Các yếu tố
ảnh hưởng đến hai loại phản ứng này là cấu trúc của gốc hidrocacbon, tác nhân nucleophin Y -, dung môi,
nhiệt độ tiến hành phản ứng và bản chất của nhóm đi ra nguyên tử halogen.
• Ảnh hưởng của gốc hiđrocacbon
- Khi tăng độ phân nhánh mạch cacbon của gốc ankyl trong dẫn xuất halogen thì tốc độ phản ứng tách E2
tăng lên trong khi SN2 lại giảm đi.
- Khi tăng độ phân nhánh thì làm tăng hiệu suất E1 và tỉ lệ E1/SN1 cũng tăng lên .
• Ảnh hưởng của tác nhân nucleophin YCác phản ứng E2 và SN2 đều phụ thuộc vào bản chất và nồng độ của Y -. Các bazơ mạnh làm tăng khả
năng tách E2
SN2. Các phản ứng E1 và SN1 nói chung không phụ thuộc vào Y-, nhưng lực ba zơ của
Y- tăng, khả năng tách H+ càng lớn nên tỉ lệ E1/ SN1 tăng
• Ảnh hưởng của dung môi
- Trong phản ứng E2 và SN2, nếu dung môi càng phân cực thì phản ứng E2 và S N2 đều khó sảy ra, nhất là
E2. Do đó tỉ lệ E2/ SN2 giảm. Muốn tăng E2 thì phải dùng dung môi ít phân cực. Dung môi càng phân cực
thì càng làm ổn định trạng thái chuyển tiếp của SN2 hơn E2.
- Trong phản ứng E1 và S N1, khi tăng độ phân cực của dung môi sẽ làm tăng giai đọn chậm là tạo ra
cacbocation R+
3.3. Phản ứng với kim loại
Dẫn xuất halogen phản ứng với kim loại trong môi trường ete khan sẽ cho họ = chất cơ - nguyên tố.
a) Phản ứng với Mg (phản ứng Grignard)
RHal + Mg
RmgHal
Khả năng phản ứng: RI > RBr > RCI
Ví dụ:
CH3CH2Br + Mg
CH3CH2MgBr
Các dẫn xuất đihalogen tác dụng với magie cho nhiều sản phẩm khác nhau. Ví dụ
Trang 9
Nhận xét:
Liên kết C-Mg là trung tâm phản ứng. Các hợp chất cơ magie phản ứng nhan với các hợp chất có H linh
động như H2O, ancol, axit cacboxylic, ... và một s hợp chất khác như anđehit, xeton, este, dẫn xuất
halogen, ...
b) Phản ứng với Zn, Li
c) Phản ứng với Na (phản ứng Vuyec)
II. ANCOL
1. Định nghĩa
Ancol là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm hidroxyl (OH) liên kết trực tiếp với nguyên tử
cacbon no.
2. Công thức tổng quát .
R(OH)x : x 1, R - gốc hidrocacbon
hoặc CnH2n + 2a-x (OH)x: a là số liên kết π+ số vòng
• Nếu a = 0; x = 1
ancol no, đơn chức CnH2n +1 OH
• Nếu a= 0; x l ancol no, đa chức CnH2n +2-x (OH)x
• Nếu a
0; x
ancol không no, đơn chức
• Nếu
3. Bậc của ancol
ancol không no, đa chức
Trang 10
Bậc của ancol được tính bằng bậc của nguyên tử cacbon liên kết với nhóm OH.
4. Phân loại
Ancol được phân loại theo cấu tạo gốc hiđrocacbon và theo số lượng nhóm
hiđroxyl trong phân tử. Ví dụ:
Ancol
Phân loại theo cấu tạo gốc Phân loại theo số lượng nhóm
hiđrocacbon
hidroxyl
Ancol no, bậc I
Ancol đơn chức (monoancol)
Ancol no, bậc I
Ancol đơn chức (monoancol)
Ancol no, bậc III
Ancol đơn chức (monoancol)
Ancol no, bậc I
Ancol đa chức (poliancol)
Ancol no, bậc I,II
Ancol đa chức (poliancol)
Ancol không no, bậc I
Ancol đơn chức (moncancol)
Ancol thơm, bậc I
Ancol đơn chức (moncancol)
5. Đồng phấn và danh pháp
a) Đồng phân
𝛼) Đồng phân cấu tạo
Ngoài đồng phân nhóm chức (ete), ancol còn có đồng phân mạch cacbon, đồng phân vị trí nhóm chức. Ví
dụ:
ancol butylic
đictyl ete
ancol sec- butylic
Công thức tính nhanh số đồng phân ancol no, đơn chức, mạch hở:
Ví dụ: Tính số đồng phân cấu tạo là ancol ứng với các công thức phân tử:
Viết công thức cấu tạo của các đồng phân đó.
Giải
•
•
•
•
Trang 11
Chú ý: Công thức tính số đồng phân ete đơn chức, no, mạch hở
( với
)
Ví dụ: Có bao nhiêu ete là đồng phân cấu tạo của nhau, công thức phân tử lần lựợt là
và
? Viết công thức cấu tạo của các đồng phân đó.
Giải
•
•
•
β) Đồng phân cấu hình
• Đồng phân hình học
• Đồng phản quang học
b) Danh pháp
• Tên gốc - chức:
Ancol + tên gốc hiđrocacbon + ic
Ví dụ:
ancol metyl
ancol isopropylic
ancol anlylic
Chú ý: Tên gọi của một số gốc hiđrcacbon thường gặp:
• Gốc no CnH2n + 1 (ankyl).
ancol benzylic
Trang 12
Tên CnH2n + 1 = Tên ankan (cùng C) đổi đuôi "an" thành "y".
Số thứ tự của cacbon mạch chính được đánh bắt đầu từ nguyên tử cacbon mang hóa trị tự do. Ví dụ:
Các tên thường:
CH3-: metyl; C2H5- ctyl, CH3CH2CH2-propyl, (CH3)2CH-: isopropyl CH3CH2CH2CH2-: butyl,
(CH3)2CHCH2- isobutyl, CH3CH2CH(CH3)sec-butyl, (CH3),C-: tert-butyl, (CH3)2CHCH2CH2- isopentyl, ...
• Gốc không no, hóa trị 1
Tên của gốc hiđrocacbon không no hóa trị I được thiết lập bằng các thêm đuôi "yl" vào tên của
hiđrocacbon không no tương ứng. Số thứ tự của cacbon mạch chỉnh được đánh bắt đầu từ nguyên tử
cacbon mang hóa trị tự do. Ví dụ:
CH2 = CH-CH(CH3)-CH2-: 2-metylbut-3-enyl
Các tên thường:
CH2 = CH- vinyl, CH2 = CH-CH2-Anlyl, CH2-CH(CH3)-: isopropenyl
C6H5- phenyl, C6H5CH2 - benzyl
• Tên thay thế:
Tên hiđrocacbon tương ứng theo mạch chính + số chỉ vị trí + ol
Mạch chính là mạch dài nhất có chứa nhóm OH. Số chỉ vị trí được bắt đầu từ phía gần nhóm OH hơn. Ví
dụ:
c) Các trường hợp không bền của ancol
Trường hợp trên một cacbon mang 2 hoặc 3 nhóm –OH hoặc nhóm -OH gắt. trên nguyên tử cacbon của
nồi đôi thì ancol sẽ không bền và bị chuyển vị.
• Trường hợp 1. Tạo thành anđehit
Ví dụ:
• Trường hợp 2: Tạo thành xeton
Ví dụ:
• Trường hợp 3: Tạo thành axit cacboxylic
Thí dụ:
Trang 13
6. Tính chất vật lí và liên kết hiđro của ancol
a) Tính chất vật lí
Ở điều kiện thường, các ancol từ CH 3OH đến khoảng C12H15OH là chất lỏng từ khoảng C 13H17OH trở lên
là chất rắn.
Các ancol từ 1 đến 3 nguyên tử C trong phần tử tan vô hạn trong nước. Khi s nguyên tử C tăng lên thì độ
tan giảm dần.
Các poliol như etylen glicol, glixerol thường sánh, nặng hơn nước và có vị ngộ
Các ancol trong dây đồng đẳng của ancol etylic đều là những chất không màu.
b) Liên kết hiđro
• Khái niệm về liên kết hiđro
Liên kết hiđro là lực tương tác tĩnh điện giữa nguyên tử H mang một phần điện tích dương (δ+) với
nguyên tử âm điện hơn như O, N, S, .. mang một phá điện tích âm (δ-). Biểu diễn bằng dấu "...". Thí dụ :
Liên kết hiđro: a) giữa các phân tử nước; b) giữa các phân tử ancol;
c) giữa các phân tử ancol với các phân tử nước.
• Ảnh hưởng của liên kết hiđro đến tính chất vật lí
Do có liên kết hiđro giữa các phân tử với nhau, các phân tử ancol hút nhau mạnh hơn so với những phân
tử có cùng phân tử khối nhưng không có liên kết hiđro (hidrocacbon, dẫn xuất halogen, ete, andehit,
xeton, este, ...). Vì thế phải cung cấp nhiệt nhiều hơn để chuyển ancol từ trạng thái rắn sang trạng thái
lỏng (nóng chảy) cũng như từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi (sôi).
Các phân tử ancol nhỏ, một mặt có sự tương đồng với các phân tử nước, mặt khác lại có khả năng tạo liên
kết hiđro với nước, nên có thể xen giữa các phân tử nước, gắn kết" với các phân tử nước. Vì thế chúng
hoà tan tốt trong nước.
7. Tính chất hóa học
a) Phản ứng thế H của nhóm OH ancol
•Phản ứng chung của ancol
Tác dụng với kim loại kiềm →ancolat + H2
Ancolat là chất rắn bị thủy phân hoàn toàn trong nước
• Phản ứng riêng của ancol đa chức
Ancol đa chức có 2 nhóm OH cạnh nhau trở lên có thể hoàn tan được.Cu(OH) 2 tạo thành phức chất tan,
màu xanh lam.
Trang 14
Nhận xét:
- Phản ứng này dùng để nhận biết glixerol và các poliancol khác có 2 nhóm OH đính với 2 nguyên tử
cacbon cạnh nhau trở lên, chẳng hạn như etylenglicol.
- Có thể xác định CTCT của ancol đa chức dựa vào phản ứng với Cu(OH)2:
+ Nếu có phản ứng với Cu(OH)2
có 2 nhóm OH gắn với 2 nguyên tử C cạnh nhau.
+ Nếu không có phản ứng với Cu(OH)2
có 2 nhóm OH gắn với 2 nguyên tử
C cách xa nhau.
Ví dụ: Xác định CTCT đúng của ancol C3H6(OH)2. Biết rằng nó không có phản ứng với Cu(OH)2
Ứng với công thức C3H6(OH)2 có hai đồng phân ancol đa chức:
Nhưng chỉ có (II) là không phản ứng với Cu(OH)2
• Phản ứng tạo thành este của axit cacboxylic
(II) là công thức cấu tạo đúng của ancol C3H6(OH)2
Ví dụ:
• Phản ứng tạo thành ete (tách nước nội phân tử)
b) Phản ứng thể nhóm OH
• Phản ứng với axit
- Axit vô cơ (phản ứng thế nhóm OH)
HA: HCl, HBr, HNO3 đậm đặc, H2SO4 đậm đặc ở lạnh
Ví dụ:
Trang 15
ancol isoamylic
isoamyl hidrosunfat
Phản ứng có thể xảy ra theo cơ chế SN2 đối với ancol bậc I. Đối với ancol bậc II và bậc III thường xảy ra
theo cơ chế SN1 vì tạo ra cation bền. Ví dụ:
Khả năng phản ứng giảm theo thứ tự:
HI > HBr > HCI
Ancol bậc III> Ancol bậc II> Ancol bậc
Để phân biệt ancol thuộc ba bậc khác nhau người ta dùng thuốc thử Lucas; thuốc thử này gồm HCl đậm
đặc và ZnCl khan. Khi cho thuốc thử Lucas vào ancol:
- Ancol bậc III phản ứng nhanh ở nhiệt độ thường, cho ngay một lớp chất lỏng dạng dầu của dẫn xuất clo
nổi lên trên mặt dung dịch nước.
- Ancol bậc II phản ứng chậm ở nhiệt độ thường, mới đầu chỉ làm cho dung dịch hơi đục.
- Ancol bậc I không cho phản ứng ở nhiệt độ thường, dung dịch vẫn còn trong.
• Phản ứng với PCl5, PB3, PIN, SOCl2.
• Phản ứng tách nước nội phân tử
- Tách nước nội phân tử
Ví dụ:
Hướng của phản ứng tách nước nội phân tử tuân theo quy tắc Zai-xếp: Nhóm OH ưu tiên tách ra cùng với
H ở nguyên tử C bậc cao hơn bên cạnh để tạo thành liên kết đôi C=C.
Trang 16
Chú ý: - Dưới tác dụng của chất hút nước mạnh như KHSO4, etilenglicol và
glixerol bị mất nước tạo thành axetanđehit và propenal.
- Phản ứng đềhidrat hoá và đehiđro hoá
c) Phản ứng oxi hóa
• Oxi hóa ancol bậc I
Chất oxi hóa ancol bậc I thường dùng là KMnO4, CrO3, KỊCr2O3, Na2Cr3O với H2SO4.
Muốn dừng ở anđehit, cần dùng các biện pháp sau đây:
- Chưng cất anđehit ra khỏi hỗn hợp.
- Kiểm tra nghiêm ngặt nhiệt độ và thời gian phản ứng.
Để thực hiện phản ứng oxi hóa ancol, người ta dùng chất oxi hóa cloroma piridin trong dung môi
địclometan (CH2Cl2), hỗn hợp này có kí hiệu là PCC
Chất oxi hóa PCC thường dùng để oxi hóa ancol nhạy cảm (bậc I và bậc II) bởi lẽ chất PCC oxi hóa nhẹ
nhàng và chỉ cần nhiệt độ thấp nhưng vẫn đạt hiệu suất cao. Ví dụ:
Ngoài ra, có thể dùng CuO nung nóng (hoặc O2, xúc tác Cu, ở nhiệt độ cao) để oxi hóa ancol bậc 1.
• Oxi hóa ancol bậc II.
Có thể dùng SO3 trong piridin cùng với (CH3)2SO (DMSO) để oxi hóa anec bậc II.
Ngoài ra, có thể dùng K2Cr2O +/HSO4, CrO3/HSO4, CuO nung nóng hoặc O (xúc tác Cu) ở nhiệt độ cao.
Chú ý: Để lâu ancol etylic trong không khí có vị chua là do phản ứng sinh I axit axetic.
• Oxi hóa ancol bậc III
Ancol bậc III không tham gia phản ứng oxi hóa trong môi trường bazơ. Nếu oxi hóa trong môi trường
axit, ancol bậc III có thể bị tách nước tạo thànhanken. Chính anken này mới tham gia phản ứng oxi hóa.
8. Điều chế
Phương pháp chung để điều chế các mono ancol
Trang 17
• Hiđrat hóa anken (cộng H2O)
Phản ứng này tuân theo quy tắc Maccopnhicop cho sản phẩm chính là ancol bậc cao hơn.
• Thủy phân đẫn xuất halogen trong môi trường kiềm
• Khử anđehit hoặc xeton
Có thể dùng chất khử là H2/Pt (Ni), LiAlH4, NaBH4
(ancol bậc I)
(ancol bậc II)
Tốt hơn là dùng LiAH4 và NaBH4 vị các tác nhân này khử chọn lọc, không khử được nối đôi, nổi ba. Ví
dụ:
• Khử axit và dẫn xuất
• Cộng hợp chất cơ magiê vào nhóm cacbonyl
- Anđehit fomic + RMgX → Ancol bậc I
- Đồng đằng anđehit + RMgX + Ancol bậc II .
- Xeton + RMgX + Ancol bậc III
• Hiđrobo hóa - oxi hóa anken (tạo ancol bậc thấp)
• Chỉ thủy ngân hóa - khử anken (tạo ancol bậc cao)
Phương pháp riêng
• Điều chế ancol metylic
- Oxi hóa không hoàn metan
- Từ cacbon oxit và khí hiđro
• Điều chế ancol etylic
- Lên men tinh bột
- Thủy phân xenlulozơ .
Trang 18
• Điều chế etilenglicol
- Từ etilen
- Từ 1,2 - địcloetan.
• Điều chế glixerol
- Xà phòng hóa chất béo
là các gốc hiđrocacbon của axit béo. Một số axit béo thông dụng là
: axit stearic
 









Các ý kiến mới nhất