Luyện thi Đại học Kit 1 - Môn Hóa: Ancol, phenol (Tài liệu bài giảng)

Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Phạm Ngọc Sơn) Ancol , Phenol ANCOL, PHENOL (TÀI LIỆU BÀI GIẢNG) Giáo viên: PHẠM NGỌC SƠN Đây là tài liệu tóm lược các kiến thức đi kèm với bài giảng “Ancol, phenol” thuộc Khóa học LTĐH KIT–1: Môn Hóa học (Thầy Phạm Ngọc Sơn) tại website Hocmai.vn. Để có thể nắm vững kiến thức phần “Ancol, phenol”, Bạn cần kết hợp xem tài liệu cùng với bài giảng này. I - ANCOL 1. Công thức phân tử Đoạn phim 1 Ancol là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm hiđroxyl (−OH) liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon no. CnH2n+2O; ROH; R(OH)n Phân loại Theo bậc : ancol bậc I, II và III. Theo số nhóm chức : đơn và đa. Theo gốc : no, không no, thơm. Ancol C2H5OH Xiclo – C6H11OH (CH3)3COH HO-CH2CH2-OH HO-CH2CHOHCH2-OH Phân loại theo cấu tạo gốc hiđrocacbon Ancol no, bậc I(*) Ancol no, bậc II Ancol no, bậc III Ancol no, bậc I Ancol no, bậc I, II Phân loại theo theo số lượng nhóm hiđroxyl Ancol đơn chức (monoancol) Ancol đơn chức (monoancol) Ancol đơn chức (monoancol) Ancol đa chức (poliancol) Ancol đa chức (poliancol) CH2=CH-CH2-OH Ancol không no, bậc I Ancol đơn chức (monoancol) C6H5CH2OH Ancol thơm bậc I Ancol đơn chức (monoancol) 2. Danh pháp Ngoài đồng phân nhóm chức (chẳng hạn CH3CH2OH và CH3OCH3), ancol có đồng phân mạch cacbon và đồng phân vị trí nhóm chức. Thí dụ : CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CH(OH)CH3 (CH3)2CHCH2OH (CH3)3COH ancol butylic ancol sec-butylic ancol isobutylic ancol tert-butylic  Tên thông thường (tên gốc - chức) : Thí dụ : CH3OH (CH3)2CHOH ancol metylic ancol isopropylic Ancol + tên gốc hiđrocacbon + ic CH2 =CHCH2OH C6H5CH2OH ancol anlylic ancol benzylic  Tên thay thế : Tên hiđrocacbon tương ứng theomạch chính + số chỉ vị trí+ ol Mạch chính được quy định là mạch cacbon dài nhất có chứa nhóm OH. Số chỉ vị trí được bắt đầu từ phía gần nhóm OH hơn. Thí dụ : CH3CH2CH2CH2OH CH3CH CHCH3 OH CH3CHCH2OH CH3 OH CH3 C −CH3 CH3 butan-1-ol butan-2-ol 2-metylpropan-1-ol 2-metylpropan-2-ol Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 - Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Phạm Ngọc Sơn) Ancol , Phenol CH2−CH2 OH OH CH2−CH−CH2 OH OH OH CH3 C =CHCH2CH2CHCH2CH2OH CH3 CH3 etan-1,2-điol propan-1,2,3-triol (etylen glicol) (glixerol) 3. Tính chất vật lí 3,7-đimetyloct-6-en-1-ol (xitronelol, trong tinh dầu sả) Công thức CH3OH CH3CH2OH CH3CH2CH2OH CH3CH(OH)CH3 CH2=CHCH2OH CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CH(OH)CH 3 (CH3)2CHCH2OH (CH3)3COH (CH3)2CHCH2CH2O H HO CH2CH2OH HOCH2CHOHCH2 OH C6H5CH2OH tnc,0C ts.0C -97,7 64,7 -114,5 78,3 -126,1 97,2 -89,0 82,4 -129,0 97,0 -89,5 117,3 -114,7 99,5 -108,0 108,4 -25,5 82,2 -117,2 132,0 -12,6 197,8 20,0 290,0 -15,3 205,3 D, g/cm3 0,792 0,789 0,804 0,785 0,854 0,809 0,806 0,803 0,789 0,812 1,115 1,260 1,045 Độ tan, g/100g H2O      9 (15oC) 12,5 (25oC) 9,5 (18oC)  2,7 (22oC)   4,0 (17oC) Ở điều kiện thường, các ancol từ CH3OH đến khoảng C12H25OH là chất lỏng, từ khoảng C13H27OH trở lên là chất rắn. Các ancol có từ 1 đến 3 nguyên tử C trong phân tử tan vô hạn trong nước. Khi số nguyên tử C tăng lên thì độ tan giảm dần. Các poliol như etylen glicol, glixerol thường sánh, nặng hơn nước và có vị ngọt. Các ancol trong dãy đồng đẳng của ancol etylic đều là những chất không màu. Liên kết hiđro Khái niệm về liên kết hiđro Người ta nhận thấy rằng nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, độ tan trong nước của ancol đều cao hơn so với hiđrocacbon, dẫn xuất halogen hoặc ete có phân tử khối chênh lệch nhau không nhiều. M, đvC tnc, oC ts, oC Độ g/100gH2O CH3CH3 CH3OH CH3F 30 32 34 -172 -98 -142 -89 65 -78 tan, 0,007  0,25 CH3OCH3 46 -138 -24 7,6 Nguyên tử H mang một phần điện tích dương (+) của nhóm –OH này khi ở gần nguyên tử O mang một phần điện tích âm (-) của nhóm –OH kia thì tạo thành một liên kết yếu gọi là liên kết hiđro, biểu diễn bằng dấu… như ở hình 8.3. Trong nhiều trường hợp, nguyên tử H liên kết cộng hoá trị với nguyên tử F, O hoặc N thường tạo thêm liên kết hiđro với các nguyên tử F, O hoặc N khác. Ảnh hưởng của liên kết hiđro đến tính chất vật lí Do có liên kết hiđro giữa các phân tử với nhau (liên kết hiđro liên phân tử), các phân tử ancol hút nhau mạnh hơn so với những phân tử có cùng phân tử khối nhưng không có liên kết hiđro (hiđrocacbon, dẫn Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 - Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Phạm Ngọc Sơn) Ancol , Phenol xuất halogen, ete,…). Vì thế cần 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 khí (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. 4. Tính chất hóa học a) Phản ứng thế H của nhóm OH ancol - Tác dụng với kim loại kiềm RO-H + Na  1 H2 + RO-Na natri ancolat - Phản ứng riêng của glixerol Glixerol hoà tan được Cu(OH)2 tạo thành phức chất tan, màu xanh da trời : Phản ứng này được dùng để nhận biết glixerol và các poliancol mà các nhóm OH đính với những nguyên tử C cạnh nhau, chẳng hạn như etylenglicol. b) Phản ứng thế nhóm OH ancol Ancol tác dụng với các axit mạnh như axit sunfuric đậm đặc ở lạnh, axit nitric đậm đặc, axit halogenhiđric bốc khói. Nhóm OH ancol bị thế bởi gốc axit. R−OH + HA  R−A + H2O C2H5−OH + HBr  C2H5−Br + H2O Tốc độ phản ứng với HX : ancol bậc III > II > I CH2 −OH CH2 −ONO2 CH −OH + 3HNO3  CH −ONO2 +3H2O CH2 −OH CH2 −ONO2 glixerol "glixeryl trinitrat" c) Phản ứng tách nước Tách nước liên phân tử C2H5O-H + HO−C2H5  C2H5-O-C2H5 + H−OH Tách nước nội phân tử CH2 −CH2 CH2=CH2 + H-OH Hướng của phản ứng tách nước nội phân tử tuân theo quy tắc Zai-xép : Nhóm OH ưu tiên tách ra cùng với H ở cacbon bậc cao hơn bên cạnh để tạo thành liên kết đôi C = C mang nhiều nhóm ankyl hơn. Thí dụ H2 C −CH −CH−CH3 H OH H  CH3−CH=CH−CH3 + CH2=CH−CH2−CH3 but-2-en (sản phẩm chính) but-1-en (sản phẩm phụ) d) Phản ứng oxi hoá Ancol bậc I bị oxi hoá nhẹ thành anđehit. R-CH2-OH + CuO  R-CH=O + Cu +H2O anđehit Ancol bậc II bị oxi hoá nhẹ thành xeton. R−CH −R`+ CuO  R−C −R` + Cu + H2O Xeton Ancol cháy tạo thành CO2, H2O và tỏa nhiệt Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 3 - Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Phạm Ngọc Sơn) Ancol , Phenol CnH 2n+1OH + 3n O2  n CO2 + (n+1) H2O Ancol bậc III bị oxi hoá mạnh thì gãy mạch cacbon. 5. Điều chế Điều chế etanol trong công nghiệp CH2 = CH2 + HOH H3PO4,300oC CH3CH2OH (C6H10O5)n + nH2O Enzim tinh bột nC6H12O6 glucozơ C6H12O6 Enzim 2C2H5OH + 2CO2  Điều chế metanol trong công nghiệp 2CH4 + O2 Cu 200oC,100atm 2CH3 − OH CO + 2H2 ZnO,CrO3 CH −OH 400 C, 200atm II - PHENOL Đoạn phim 2 1. Định nghĩa Phenol là loại hợp chất mà phân tử có chứa nhóm hiđroxyl (-OH) liên kết trực tiếp với vòng benzen. Phenol cũng là tên riêng của hợp chất cấu tạo bởi nhóm phenyl liên kết với nhóm hiđroxyl (C6H5-OH), chất tiêu biểu cho các phenol. Nếu nhóm OH đính vào mạch nhánh của vòng thơm thì hợp chất đó không thuộc loại phenol mà thuộc loại ancol thơm. Thí dụ : 2. Tính chất vật lí Phenol, C6H5−OH, là chất rắn không màu, tan ít trong nước lạnh, tan vô hạn ở 66oC, tan tốt trong etanol, ete và axeton... Trong quá trình bảo quản, phenol thường bị chảy rữa và thẫm màu dần do hút ẩm và bị oxi hoá bởi oxi không khí. Phenol độc, khi tiếp xúc với da sẽ gây bỏng. Các phenol thường là chất rắn, có nhiệt độ sôi cao. Ở phenol cũng có liên kết hiđro liên phân tử tương tự như ở ancol. 3. Tính chất hóa học a) Tính axit C6H5OH + NaOH  C6H5ONa + H2O C6H5 -ONa + CO2 + H2O  C6H5−OH + NaHCO3 Phenol là axit mạnh hơn ancol nhưng yếu hơn axit cacbonic. Dung dịch phenol không làm đổi màu quỳ tím. b) Phản ứng thế ở vòng thơm Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 4 - Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Phạm Ngọc Sơn) Ancol , Phenol Nhỏ nước brom vào dung dịch phenol, màu nước brom bị mất và xuất hiện ngay kết tủa trắng. Phản ứng này được dùng để nhận biết phenol. Phản ứng thế vào nhân thơm ở phenol dễ hơn ở benzen (ở điều kiện êm dịu hơn, thế được đồng thời cả 3 nguyên tử H ở các vị trí ortho và para). 4. Điều chế Phương pháp chủ yếu điều chế phenol trong công nghiệp hiện nay là sản xuất đồng thời phenol và axeton theo sơ đồ phản ứng sau : C6H6 CH2=CHCH C6H5CH(CH3)2 1)O2(kk) ; 2) H2SO4 C6H5OH+CH3COCH3 Giáo viên: Phạm Ngọc Sơn Nguồn: Hocmai.vn ... - tailieumienphi.vn