www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
CHAPTER 15
Ơ
N
ORGANIC COMPOUNDS AND THE ATOMIC PROPERTIES OF CARBON
N
H
15.3 SOME IMPORTANT CLASSES OF ORGANIC REACTIONS
U Y
Organic reactions are classified according to the chemical process involved. Three important classes are addition, elimination, and substitution reactions.
H Ư
N
G
Đ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
ẠO
TP
.Q
To depict reactions more generally, it’s common practice to use an uppercase R with a single bond, R-, to signify a nonreacting organic group attached to one of the atoms shown; you can usually picture R- as an alkyl group, a saturated hydrocarbon group with one bond available to link to another atom. Thus R-CH2-Br has an alkyl group attached to a CH2 group bonded to a Br atom; R-CH-CH2 is an alkene with an alkyl group to one of the carbons in the double bond; and so forth. (Often, when more than one R group is present, we write R, R’, R”, and so forth, to indicate that these groups may be different.)
Í-
H
Ó
A
10 00
B
TR ẦN
15.3 MỘT VÀI LOẠI PHẢN ỨNG HÓA HỌC HỮU CƠ QUAN TRỌNG Cá phản ứng hóa học hữu cơ được phân loại dựa vào quá trình hóa học liên quan. Ba loại phản ứng quan trọng đó là phản ứng cộng, phản ứng tách, và phản ứng thế. Để mô tả về các phản ứng một cách tổng quát, chúng ta sữ dụng chữ hoa R với một liên kết đơn, R-, để biểu thị một nhóm hữu cơ không phản ứng được liên kết với một trong các nguyên tử được đưa ra. Các bạn có thể hình dung R- như là một nhóm ankin, một nhóm hydrocarbon bão hòa với một liên kết có sẵn để nối với một nguyên tử khác. Do đó, R-CH2-Br có một nhóm ankin gắn với một nhóm CH2 được liên kết với một nguyên tử Br; R-CH=CH2 là một anken với một nhóm ankin gắn liền với một trong những cacbon trong liên kết đôi; và vân vân. (thường thì khi có hơn một nhóm R xuất hiện, chúng ta kí hiệu R, R’, R”, và cứ tăng lên như thế, để biểu thị rằng những nhóm này có thể khác nhau.)
ÁN
-L
The three classes of organic reactions we discuss here can be identified by comparing the number of bonds to C in reactants and products.
R CH CH
R
+
X
Y
R
X
Y
C
C
R
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
1. An addition reaction occurrs when an unsaturated reactant becomes a saturated product:
Note the C atoms are bonded to more atoms in the product than in the reactant. The C=C and C≡C bonds and the C=O bond commodity undergo addition reactions. In each case, the π bond breaks, leaving the σ bond intact. In the product, the two C atoms (or C and O) form two additional σ bonds. A good example is the addition reaction in which H and Cl from HCl add to the double bond in ethylene:
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
CH2 +
H
CH2
CH2
H
Cl
Cl
U Y
N
H
Ơ
N
CH2
CH CH R
R
R + X
CH CH
Y
Đ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
R
Y
ẠO
X
TP
.Q
2. An elimination reaction is the opposite of an addition reaction. It occurs when a saturated reactant becomes an unsaturated product:
OH
H Ư
N
G
Note that the C atoms are bonded to fewer atoms in the product than in the reactant. A pair of halogen atoms, an H atom and a halogen atom, or an H atom and an –OH group are typically eliminated, but C atoms are not: H
TR ẦN
H2SO4
CH3
CH CH2
+
H OH
H
Ó
A
10 00
B
CH 3 CH CH 2
ÁN
-L
Í-
3. A substitution reaction occurs when an atom (or group) from an added reactant substitutes for one in the organic reactant: C
X
+
Y
R
C
Y
+
X
TO
R
D
IỄ N
Đ
ÀN
Note that the C atom is bonded to the same number of atoms in the product as in the reactant. The C atom may be saturated or unsaturated, and X and Y can be many different atoms, but generally not C. The main flavor ingredient in banana oil, for instance, forms through a substitution reaction; note that the O substitutes for the Cl: O CH3
C Cl
CH3 + HO CH CH CH CH 2 2 3
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
O HO
C
CH3 O
CH2 CH2 CH CH3
+
H Cl
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
N
H
Ơ
N
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
Í-
H
Ó
A
10 00
B
TR ẦN
H Ư
N
G
Đ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
ẠO
TP
.Q
U Y
Ba loại phản ứng hóa học hữu cơ xảy ra mà chúng ta thảo luận ở đây có thể được xác định bằng việc so sánh số liên kết với C trong các chất phản ứng và chất sản phẩm. 1.Phản ứng cộng xảy ra khi một chất phản ứng không bão hòa (chất phản ứng không no) trở thành một chất mới bão hòa (no). Chú ý rằng các nguyên tử C được liên kết với những nguyên tử thừa trong chất sản phẩm mạnh hơn cả chất phản ứng. Liên kết C=C, C≡C và liên kết C=O thường trải qua phản ứng cộng. Trong mỗi trường hợp, liên kết ߨ bị phá vỡ và giữ nguyên liên kết ߪ. Ở chất mới, hai nguyên tử C (hoặc C và O) hình thành hai liên kết ߪ cộng. Một ví dụ dễ hiểu đó là phản ứng cộng H và Cl tạo thành HCl thêm vào liên kết đôi trong etylen 2.Phản ứng tách ngược lại với phản ứng cộng. Nó xảy ra khi một chất phản ứng no trở thành một chất mới không no. Chú ý rằng các nguyên tử C được liên kết với các nguyên tử thiếu trong chất sản phẩm mạnh hơn chất phản ứng. Một cặp các nguyên tử halogen, một nguyên tử H và một nguyên tử halogen, hoặc một nguyên tử và một nhóm –OH thường được tách ra, nhưng đối vơi nguyên tử C thì không: 3. Phản ứng thế xảy ra khi một nguyên tử (hoặc nhóm) từ một phản ứng cộng thay thế cho một nguyên tử (hoặc nhóm) trong chất phản ứng hữu cơ: Chú ý rằng nguyên tử C được liên kết với cùng số lượng nguyên tử trong chất mới như ở chất phản ứng. Nguyên tử C có thể no hặc không no, còn X và Y có thể là nhiều nguyên tử khác nhau, nhưng thông thường thì đó không thể là C. Ví dụ, thành phần hương vị chính trong dầu chuối, các hình thành thông qua một phản ứng thế; lưu ý rằng O thay thế cho Cl:
-L
Sample Problem 15.3
Recognizing the Type of Organic Reaction
ÁN
ProblemState whether each reaction is an addition, elimination, or substitution:
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
(a) CH3 CH2 CH2 Br
(b)
CH3 CH CH2 + H Br
+ H2
O
(c) CH3 C Br + CH3CH2OH
O CH 3
C
OCH2CH3 + HBr
Plan We determine the type of reaction by looking for any change in the number of atoms bonded to C.
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
• More atoms bonded to C indicates an addition. • Fewer atoms bonded to C indicates an elimination.
N
H
Ơ
N
• Same number of atoms bonded to C indicates a substitution. Solution (a) Elimination: two bonds in the reactant, C—H and C—Br, are absent in the product, so fewer atoms are bonded to C.
TP
.Q
U Y
(b) Addition: two more C—H bonds have formed in the product, so more atoms are bonded to C. (c) Substitution: the reactant C—Br bond becomes a C—O bond in the product, so the same number of atoms are bonded to C. FOLLOW –UP PROBLEMWrite a balanced equation for each of the following:
G
Đ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
ẠO
(a) An addition reaction between 2-butene and Cl2 (b) A substitution reaction between CH3—CH2—CH2—Br and OH(c) The elimination of H2O from (CH3)3C—OH
TR ẦN
H Ư
N
Bài tập mẫu 15.3Xác định dạng phản ứng hóa học hữu cơ Vấn đề Xác định xem phản ứng nào là phản ứng thế, phản ứng cộng, hay là phản ứng tách: (a), (b), (c) Cách làm Chúng ta xác định loại phản ứng bằng cách tìm bất kì sự thay đổi số lượng các nguyên tử được liên kết với C:
10 00
B
• Các nguyên tử thừa liên kết với C suy ra đó là một phản ứng cộng. • Các nguyên tử thiếu liên kết với C suy ra đó là một phản ứng tách. • Các nguyên tử có cùng số lượng liên kết với C suy ra đó là một phản ứng thế.
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
Giải (a) Phản ứng tách: Hai liên kết trong chất phản ứng là C-H và C-Br bị thiếu trong chất phản ứng, vậy nên các nguyên tử thiếu liên kết với C. (b) Phản ứng cộng: Hơn hai liên kết C-H hình thành trong chất mới, vì vậy các nguyên tử dư được liên kết với C. (c) Phản ứng thế: Liên kết chất phản ứng C-Br trở thành một liên kết C-O trong chất mới, thế nên nguyên tử có cùng số lượng được liên kết với C. BÀI TẬP TƯƠNG TỰ 15.3 Viết phương trình cân bằng cho mỗi câu bên dưới: (a) Phản ứng cộng giữa 2-buten và Cl2 (b) Phản ứng thế giữa CH3-CH2-CH2-Br và OH – (c) Phản ứng tách của H2O từ (CH3)3C-OH
D
IỄ N
Đ
ÀN
Summary of Section 15.3 • In addition reaction, a π bond breaks, and the two C atoms (or one C and one O) are bonded to more atoms in the products. • In an elimination reaction, a π bond forms, with the two C atoms bonded to fewer atoms in the product. • In a substitution reaction, one atom bonded to C is replaced by another, but the total number of atoms bonded to the C does not change.
Tóm lược phần 15.3
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10 00
B
TR ẦN
H Ư
N
G
Đ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
ẠO
TP
.Q
U Y
N
H
Ơ
N
• Trong phản ứng cộng, một liên kết ߨ vị phá vỡ, và hai nguyên tử C (hay là một C, một O) được liên kết với các nguyên tử trong chất mới. • Trong phản ứng tách, một liên kết ߨ hình thành, với hai nguyên tử C được liên kết với các nguyên tử thiếu. • Trong phản ứng thế, một nguyên tử liên kết với C bị thay thế bởi một nguyên tử khác, nhưng tổng số lượng liên kết với C không thay đổi.
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Ơ H
TP
.Q
U Y
N
The central organizing principle of organic chemistry is the functional group. The distribution of electron density in a functional group is the key to the reactivity of the compound. The electron density can be high, as in the C=C and C≡C bonds, or it can be low at one end of a bond and high at the other, as in the C-Cl and C-O bonds. Such electron-rich or polar bonds enhance the oppositely charged pole in the other reactant. As a result, the reactants attract each other and begin a sequence of bond-forming and bond-breaking steps that lead to a product. Thus, the intermolecular forces that affect physical properties and solubility also affect reactivity. Table 15.5 lists some of the important functional groups in organic compounds.
N
15.4. PROPERIES AND REACTIVITIES OF COMMON FUNCTIONAL GROUPS.
Đ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
ẠO
When we classify functional groups by bond order, they follow certain patterns of reactivity.
H Ư
N
G
• Functional groups with only single bonds undergo elimination or substitution. • Functional groups with double or triple bonds undergo addition. • Functional groups with both single and double bonds undergo substitution.
Í-
H
Ó
A
10 00
B
TR ẦN
15.4 HOẠT TÍNH VÀ TÍNH CHẤT CỦA CÁC NHÓM CHỨC THƯỜNG GẶP Yếu tố cấu tạo cơ bản cốt yếu của hóa học hữu cơ là nhóm chức. Sự phân bố mật độ electron trong một nhóm chức là mấu chốt cho phản ứng của các hợp chất. Mật độ electron có thể cao, như trong liên kết C=C và C≡C, hoặc nó có thể thấp ở một đầu này của liên kết và cao ở đầu kia, như trong liên kết C-Cl và C-O. Giống như giàu electron và liên kết phẳng tăng cường cực tích điện trái dấu trong các chất phản ứng khác. Kết quả là, các chất phản ứng tấn công nhau và bắt đầu một chuỗi các bước hình thành liên kết và phá vỡ liên kết tạo ra sản phẩm. Do đó, lực giữa các phân tử có ảnh hưởng đến tính chất vật lý còn độ tan thì ảnh hưởng đến vệc phản ứng. Bảng 15.5 liệt kê một số các nhóm chức quan trọng trong các hợp chất hữu cơ. Khi phân loại các nhóm chức bằng thứ tự liên kết, việc phân loại chúng đều dựa trên các dạng nhất định của phản ứng:
TO
ÁN
-L
• Các nhóm chức có liên kết đơn duy nhất thì có phản ứng tách hoặc phản ứng thế. • Các nhóm chức có liên kết đôi hoặc liên kết ba thì có phản ứng cộng. • Các nhóm chức có chứa cả liên kết đơn và liên kết đôi thì có phản ứng thế.
ÀN
Functional Groups with Only Single Bonds.
Table 15.5
Important Functional Groups in Organic Compounds
D
IỄ N
Đ
The most common functional groups with only single bonds are alcohols, haloalkanes, and amines.
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10 00
B
TR ẦN
H Ư
N
G
Đ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
ẠO
TP
.Q
U Y
N
H
Ơ
N
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
Các nhóm chức có chứa liên kết đơn duy nhất Các nhóm chức chỉ chứa liên kết đơn thường gặp nhất đó là alcohol, haloankan, và amin.
Alcohols The alcohol functional group consist of an carbon bonded to an –OH group, -C-O-H, and the general formula of an alcohol is R-OH. Alcohols are named by dropping the final –e from the parent hydrocarbon name and adding the suffix –ol.
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
Ơ
TR ẦN
H Ư
N
G
Đ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
ẠO
TP
.Q
U Y
N
Thus, the two-carbon is ethanol (ethan- + -ol). The common name is the hydrocarbon root- + -yl, followed by “alcohol”; thus, the common name of ethanol is ethyl alcohol. (This substance, obtained from fermented grain, has been consumed by people as an intoxicant in beverages since ancient times; today, it is recognized as the most abused drug in the world.) Alcohols are common organic reactants, and the functional group occurs in many biomolecules, including carbohydrates, sterols, and some amino acids. Figure 15.10 shows the names, structures, and uses of some important compounds that contain the alcohol group.
N
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
H
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
10 00
B
The physical properties of the smaller alcohols are similar to those of water. They have high melting and boiling points as a result of hydrogen bonding, and they dissolve polar molecules and some salts. Alcohols undergo elimination and substitution reactions.
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
Alcohols Nhóm chức ancol bao gồm một cacbon liên kết với một nhóm -OH, ... , công thức tổng quát của một alcohol là R-OH. Alcohol được gọi tên bằng cách bỏ đuôi -e từ tên của hydrocacbon gốc và thêm các hậu tố -ol. Như vậy, alcohol haicacbon là etanol (etan- + -ol). Tên gọi thường là tên mạch chính hydrocarbon + -yl, gọi theo "alcohol"; do đó, tên gọi thường của etanol là alcohol ethyl. (Chất này thu được từ ngũ cốc lên men, đã từng được tiêu thụ bởi con người như là một loại đồ uống làm say vào thời cổ đại. Ngày nay, Nó được công nhận là chất bị lạm dụng nhiều nhất trên thế giới). Alcohol là chất phản ứng hữu cơ phổ biến, và là nhóm chức xuất hiện nhiều trong các phân tử sinh học, bao gồm cacbohydrat, sterol và một số axit amin. Hình 15.10 trình bày các danh pháp, cấu tạo và ứng dụng của một số hợp chất quan trọng có chứa nhóm alcohol. Tính chất vật lý của các nhóm alcohol nhỏ hơn tương tự với tính chất vật lí của nước. Chúng có nhiệt độ nóng chảy cao và và nhiệt độ sôi giống như kết quả liên kết của hydrogen, và chúng không thể hòa tan các phân tử phân cực và một số loại muối. Alcohol có phản ứng tách và phản ứng thế. • Elimination of H and OH, called dehydration, requires acid and forms an alkene:
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
OH H+
Ơ
N
+ H 2O
cyclohexene
N
H
cyclohexanol
CH
CH 3
K 2Cr2O 7
CH 3
CH 2
H2SO4
OH
CH 3
O
O
OH
H Ư
N
G
Đ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
C
TP
CH 2
ẠO
CH 3
.Q
U Y
Elimination of two H atoms is an oxidation which typically requires an inorganic oxidizing agent, such as potassium dichromate (K2Cr2O7) in aqueous H2SO4. The product has a C=O group:
butan-2-one
TR ẦN
butan-2-ol
B
Alcohols with an OH group at the end of the chain (R-CH2-OH) can be oxidized further to acids. (This is not an elimination reaction.) Wine turns sour, for example, when the ethanol in contact with air is oxidized to acetic acid (vinegar):
10 00
OH CH 2
- H2O
CH 3
1/2 O2 CH
CH 3
C
OH
A
CH 3
O
O
1/2 O2
H
Ó
• Phản ứng tách của H và OH được gọi là phản ứng khử nước, đòi hỏi phải có axit và tạo ra một anken: ...
ÁN
-L
Í-
Phản ứng tách của hai nguyên tử H là quá trình oxy hóa thường đòi hỏi phải có một chất oxy hóa vô cơ trung gian, như là kali dicromat (K2Cr2O7) trong dung dịch nước H2SO4. Chất sản phẩm có một nhóm C=O: ...
ÀN
TO
Alcohol với một nhóm OH ở cuối chuỗi (R-CH2-OH) có thể bị oxy hóa dễ hơn với axit. (Đây không phải là một phản ứng tách.) Ví dụ, rượu lên men khi etanol tiếp xúc với không khí được oxi hóa với axit acetic (giấm): ...
D
IỄ N
Đ
• Substitution yields products with other single-bonded functional groups. Reactions of hydrohalic acids with many alcohols give haloalkanes:
R2CH-OH + Br → R2CH=Br + HOH As you’ll see shortly, the C atom undergoing the change in a substitution is bonded to a more electronegative element, which makes it partially positive and, thus, a target for a negatively charged or electron-rich group of an incoming reactant.
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Ơ
TP
.Q
U Y
N
Haloalkanes A halogen atom (X) bonded to a carbon gives the haloalkane functional group C-X, and compounds with the general formula R-X. Haloalkanes (common name, alkyl halides) are named by identifying the halogen with a prefix on the hydrocarbon name and numbering the C atom to which the halogen is attached, as in bromomethane, 2-chloropropane, or 1,3-diiodohexane.
H
Như các bạn nhận thấy, các nguyên tử C trải qua sự thay đổi trong một phản ứng thế được liên kết với một phân tử có độ âm điện lớn hơn, khiến cho nó dương không hoàn toàn, và do đó nó trở thành mục tiêu đối với một phân tử mang điện tích âm hoặc một nhóm giàu-electron của chất phản ứng mới.
N
• Các chất sản phẩm tạo ra từ phản ứng thế phản ứng với các nhóm chức liên kết đơn khác. Các phản ứng của axit halôgen với nhiều alcohol cho ra haloankan: ...
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
ẠO
Like alcohols, haloalkanes undergo substitution and elimination reactions.
CH 3 CH2 CH2 CH2
H Ư
N
G
Đ
• Just as many alcohols undergo substitution to form alkyl halides when treated with halide icons in acid, many halides undergo substitution to form alcohols in base. For example, OH- attacks the positive C end of the C-X bond and displaces X-: + OH-
Br
OH
+ Br-
butan-1-ol
TR ẦN
1-bromobutane
CH 3 CH2 CH2 CH2
B
Substitutions by groups such as –CN, -SH, -OR, and =NH2 allow chemists to convert alkyl halides to a host of the other families of compounds.
A
10 00
• Just as addition of HX to an alkene produces haloalkanes, elimination of HX from a haloalkane by reaction with a strong base, such as potassium ethoxide, produces an alkene:
H
CH 3
+ CH 3 CH 2
OK
H 3C
C
CH 2
+ KCl + CH 3 CH 2
OH
Cl
-L
Í-
H 3C
CH 3
Ó
CH 3
TO
ÁN
Haloalkanes have many important uses, but many are carcinogenic in mammals, have severe neurological effects in humans, and, to make matters worse, are very stable and accumulate in the environment.
D
IỄ N
Đ
ÀN
Haloankan Một nguyên tử halogen (X) được liên kết với một cacbon cho ra nhóm chức haloankan, ... , và các hợp chất có công thức tổng quát R-X. Haloankan (tên gọi chung là halogenua alkyl) được đặt tên bằng cách xác định các halogen có một tiền tố nằm trong tên hydrocarbon và đánh số thứ tự nguyên tử C mà halogen được đính kết, như trong metyl bromide, 2-chloropropan, hoặc 1,3-diiodohexan. Giống với alcohol, haloankan có các phản ứng cộng, phản ứng tách và phản ứng thế. • Cũng giống như nhiều alcohol phải trải qua phản ứng thế để tạo thành halogenua ankin khi xử lý bằng các ion halogenua trong axit, nhiều halogenua trải qua
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
Ơ
U Y
N
phản ứng thế để tạo ra alcohol trong môi trường bazơ. Ví dụ nhóm OH- tấn công đầu C dương của liên kết C-X và thay thế X-: Phản ứng thế bởi các nhóm như là –CN, -SH, -OR và –NH2 tạo điều kiện để cho các nhà khoa học chuyển đổi halogenua ankin thành một phân tử gốc của những hệ thống khác trong hợp chất. • Giống như phản ứng cộng của HX với một anken tạo ra haloalkan, phản ứng tách từ một haloalkan xảy ra bằng việc phản ứng với một cực gốc mạnh như là kali etoxit, tạo ra một anken:
N
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
H
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
TP
.Q
Haloalkanes có nhiều ứng dụng quan trọng, nhưng cũng nhiều nguy cơ gây ung thư ở động vật có vú, có ảnh hưởng thần kinh nghiêm trọng đối với người, và còn tệ hơn nữa là chúng khó phân hủy và tồn tại bền vững trong môi trường.
N
G
Đ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
ẠO
Amines The amine functional group is –C-N-. Chemist classify amines as derivatives of ammonia, with R groups in place of one or more of the H atoms in NH3. Primary (10) amines are RNH2, secondary (20) amines are R2NH, and tertiary (30) amines are R3N. Like ammonia, amines have trigonal pyramidal shapes, and the lone pair of electrons results in a partially negative N atom (Figure 15.11)
10 00
B
TR ẦN
H Ư
Figure 15.11General structures of amines.
Í-
H
Ó
A
Systematic names drop the final –e of the alkane and add the suffix –amine, as in ethanamine. However, there is still wide usage of common names, in which the suffix –amine follows the name of the alkyl group; thus, methylamine has one methyl group attached to N, diethylamine has two ethyl groups attached, and so forth. Figure 15.12 shows that the amine functional group occurs in many biomolecules.
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Figure 15.12 Some biomolecules with the amine functional group
Amines undergo substitution reactions in which the lone pair of N attacks the partially positive C in an alkyl halide to displace X- and form a larger amine:
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
2 CH 3 CH 2 NH 2
+
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
CH 3
ethylamine
CH 2
CH 3
Cl
chloroethane
+
CH 2
NH
CH 3
CH 2
CH 3
CH 2 NH 3Cl
ethylammonium chloride
Ơ H
N
(The molecules of amine are needed: one attacks the chloroethane, and the other binds the released H+ to prevent it from remaining on the diethylamine product.)
N
diethylamine
10 00
B
TR ẦN
H Ư
N
G
Đ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
ẠO
TP
.Q
U Y
Amin Nhóm chức amin có công thức tổng quát ... Các nhà hóa học phân loại amin như dẫn xuất của amoniac, với các nhóm R trong không gian của một hay nhiều nguyên tử H trong NH3. Amin bậc 1 (primary amine) RNH2, amin bậc 2 (secondary amine) R2NH và amin bậc 3 (tertiary amine) R3N. Giống như amoniac, amin có hình dạng chóp tam giác, và cặp các electron đơn lẻ tạo thành một nguyên tử N mang điện tích âm không hoàn toàn. (Hình 15.11) Tên hệ thống chúng ta bỏ đuôi -e của ankan và thêm hậu tố -amin, như là etan amin. Tuy nhiên, nhiều tên gọi thông thường vẫn còn được sử dụng rộng rãi, hậu tố -amin có kèm theo tên của nhóm ankin; do đó metylamin có một nhóm metyl liên kết với N, dietylamin có hai nhóm etyl liên kết... Hình 15.12 cho thấy rằng nhóm chức amin thường xuất hiện trong nhiều phân tử sinh học. Các amin trải qua phản ứng thế, một cặp đơn lẻ N tấn công C mang điện tích dương không hoàn toàn trong một alkyl halogenua để thay thế X- và hình thành một amin lớn hơn: (Hai phân tử amin cần thiết: một phân tử tấn công etyl clorua , còn phân tử kia liên kết với H được giải phóng để ngăn cho nó khỏi bị các phản ứng còn lại trong sản phẩm dietylamin tấn công.).
A
Sample Problem 15.4Predicting the Reactions of Alcohols, Alkl Halides, and Amines
Ó
Problem:Determine the reaction type and predict the product(s) for each reaction:
Í-
H
(a) CH3 CH2 CH2 I + NaOH
-L
(b) CH3 CH2 CH2 Br + 2 CH3 CH2 CH2 NH2
ÁN
(c) CH3 CH CH3
Cr 2O 72H2 SO4
TO
Plan:We first determineOH the functional group(s) of the reactant(s) and then examine
Đ
ÀN
any inorganic reagent(s) to decide on the reaction type. Keep in mind that, in general, these functional groups undergo substitution or elimination.
D
IỄ N
Solution: (a) Substiution: The products are
CH3 CH2 CH2 OH + NaI
(a) Substiution: The products are CH3
+
CH2 CH2 NH
CH 3 CH2 CH 2 NH2Br
CH2CH3
(a) Elimination (oxidation): The products is
CH3
C
CH 3
O
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
CheckThe only changes should be at functional group. FOLLOW-UP PROBLEM 15.4 Fill in the blank in each reaction. (Hint: Examine any inorganic compounds and the organic product to determine the organic reactant.) C
CH3
+ CH 3OH
OH
TP
.Q
CH3 CH2 C
H 2SO4
+ NaCl
U Y
O Cr2O 72-
(b)
Ơ
CH3 CH
H
+ CH 3ONa
N
(a)
N
CH3
Ó
A
10 00
B
TR ẦN
H Ư
N
G
Đ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
ẠO
Bài tập mẫu 15.4Cho biết phản ứng nào là của alcohol, ankin halogenua, và amin Vấn đề Xác định loại phản ứng và đoán trước (các) chất sản phẩm cho mỗi phản ứng: Cách làm Trước tiên chúng ta xác định nhóm chức của các chất phản ứng hữu cơ và quan sát chất phản ứng vô cơ bất kì để quyết định xem loại phản ứng nào, nhớ rằng, thông thường các nhóm chức này trải qua phản ứng thế và phản ứng tách. (a) Chất phản ứng là một ankin halogenua, vậy chất bazơ vô cơ NaOH thay thế cho I-. (b) Các chất phản ứng là một amin và một ankin halogenua, vậy N của một amin thay thế cho Br. (c) Chất phản ứng hữu cơ là một alcohol, các chất phản ứng vô cơ chứa một chất oxy hóa mạnh mẽ, và các nhóm alcohol trải qua phản ứng tách để hình thành một C=O. Giải (a) Phản ứng thế: Sản phẩm là CH3-CH2-CH2-OH + Nal (b) Phản ứng thế: Sản phẩm là ... (c) Phản ứng tách (oxi hóa): sản phẩm là ... Kiểm tra lại Chỉ có các nhóm chức thay đổi BÀI TẬP TƯƠNG TỰ 15.4 Điền vào chổ trống trong mỗi phản ứng. (Gợi ý: Kiểm tra hợp chất vô cơ bất kỳ và chất sản phẩm hữu cơ để xác định chất phản ứng hữu cơ.)
Í-
H
Functional Groups with Double Bonds
ÁN
-L
The most important functional groups with double bonds are the C=C group of alkenes and the C=O group of aldehydes and ketones. Both appear in many organic and biological molecules. Their most common reaction type is addition.
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
Alkenes Although the C=C functional group in an alkene can undergo elimination to C C form the group of an alkyne, alkenes typically undergo addition. The electron-rich double bond is readily attracted to the partially positive H atoms of hydronium ions and hydrohalic acids, yielding alcohols and alkyl halides, respectively:
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
CH 3
CH 3 H 3C
+
CH 2
C
H3O+
H 3C
+ H+
CH 3
Ơ
N
OH
H
2-methylprop-1-ene
N
OH
U Y
2-methylpropan-2-ol
CH
CH 2
+ HCl
CH 3
CH
CH 3
TP
CH 3
.Q
Cl
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
prop-1-ene
Đ
2-chloropropane
10 00
B
TR ẦN
H Ư
N
G
Các nhóm chức có liên kết đôi Nhóm chức quan trọng nhất có liên kết đôi đó là nhóm C=C của anken và nhóm C=O của andehit và xeton. Cả hai đều xuất hiện trong nhiều phân tử hữu cơ và phân tử sinh học. Phản ứng chung nhất của chúng đó là phản ứng cộng. Anken Mặc dù nhóm chức có công thức tổng quát ... trong một anken có thể trải qua phản ứng tách để hình thành nhóm C≡C của một ankin, thông thường anken trải qua phản ứng cộng. Liên kết đôi giàu electron được đính một cách dễ dàng với các nguyên tử H dương không hoàn toàn của ion hydronium và axit halôgen, alcohol và ankin halogen, các phương trình phản ứng hóa học tương ứng
A
Aldehydes and Ketones The C=O bond, or carbonyl group, is one of the most chemically versatile. H
Í-
H
Ó
• In the aldehyde functional group, the carbonyl C is bonded to H (and often to
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
another C), so it occurs at the end of chain, R C O . Aldehyde names drop the final –e from the alkane name and add –al; thus, the three-C aldehyde is propanal. • In the ketone functional group, the carbonyl C is bonded to two other C atoms,
IỄ N D
ẠO
Cl
C
O C
O
C
so it occurs within the chain. Ketones,
R
C
R' ,
are
named by
numbering the carbonyl C, dropping the final –e form the alkane name, and adding one. For example, the unbranched, five-C ketone with the carbonyl C as C-2 in the chain is named 2-pentanone. Figure 15.13 shows some common carbonyl compounds.
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
10 00
B
TR ẦN
H Ư
N
G
Đ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
ẠO
TP
.Q
U Y
N
H
Ơ
N
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
H
Ó
A
Anđêhit và xeton Liên kết C=O, hay còn gọi là nhóm carbonyl, là một trong nhóm có tính hóa học linh hoạt nhất.
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
• Trong nhóm chức anđêhit, C carbonyl được liên kết với H (và thường với một C khác), vậy nên nó xuất hiện tại cuối của một chuỗi. Các danh pháp của anđehit bỏ -e ở cuối tên ankan và thêm –an; do đó, ba anđehit 3-C là propan. • Trong nhóm chức xeton, C cacbonyl được liên kết với hai nguyên tử C, ... , vậy nên nó xảy ra ngay trong chuỗi. Xeton, R-C-R’, được đặt tên bằng việc đánh số thứ tự C cacbonyl, bỏ -e cuối tên của ankan, rồi sau đó thêm –on. Ví dụ, xeton có 5-C không phân nhánh đi cùng với một C carbonyl liên kết hai trong một mạch được gọi tên là 2pentanon. Hình 15.13 trình bày một vài hợp chất carbonyl thường gặp.
Anđehit và xeton được hình thành bằng cách oxi hóa các alcohol: Ngược lại, cũng giống như nguyên nhân dẫn đến sự không bão hòa của chúng, những hợp chất cacbonyl có thể trải qua phản ứng cộng được chuyển về alcohol: Giống với liên kết C=C, liên kết C=O giàu electron; nhưng khác với liên kết C=C đó là nó có độ phẳng cao (∆EN = 1.0). Hình 15.14 trình bày sơ đồ liên kết dạng bao quanh orbital (Hình 15.14A) và mô tả cực tính này theo hình thức cộng hưởng (Hình 15.14B).
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Functional Groups with Both Single and Double Bonds A family of three functional groups contains C double boned to O (a carbonyl group) and single bonded to O or N. the parent of the family is the carboxylic acid group, OH
N
also called the carboxyl group and written –COOH. The most important reaction type of this family is substitution from one member to another. Substitution
O
.Q
ẠO
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
O
C
of an amine gives the amide group,
substitution by the
C
R
;
TP
N
U Y
O
for the –OH by the –OR of an alcohol gives the ester group,
H
C
Ơ
N
O
N
TR ẦN
H Ư
N
G
Đ
Các nhóm chức có chứa cả liên kết đôi và liên kết đơn Dãy ba nhóm chức chứa cặp C được liên kết với O (một nhóm cacbonyl) và liên kết đơn với O hoặc C. Phần tử gốc của tập hợp là nhóm axit cacbonxylic, ... , còn được gọi là nhóm cacboxyl và được viết –COOH. Loại phản ứng hóa học quan trọng nhất của dãy này là phản ứng thế từ một phần tử này sang phẩn tử khác. Phản ứng thế của nhóm –OH bằng nhóm –OR của một alcohol cho ra nhóm este, ...; phản ứng thế bởi ... của một amin cho ra nhóm amit,....
B
O
-L
Í-
H
Ó
A
10 00
C OH , are named bt dropping the –e Carboxylic Acids Carboxylic acids, R form the alkane name and adding –oic acid; however, many common names are used. For example, the systematic name of the four-C acid butanoic acid (the carboxyl C is counted when choosing the root); its common name is butyric acid. Figure 15.315 shows some important carboxylic acids. The carboxyl C already has three bonds, so it forms only one other. In formic acid (methanoic aicd), the carboxyl C is bonded to an H, but in all other carboxylic acids it is bonded to a chain or ring.
Carboxylic acids are weak acids in water:
ÁN
O
TO
O
H 3C
C
OH
+ H 2O (l)
H 3C
C
O (aq)
+ H3O+ (aq)
D
IỄ N
Đ
ÀN
acetic acid ethanoic acid
At equilibrium in a solution of typical concentration, more than 99% of the acid molecules are undissociated at any given moment. In strong base, however, a carboxylic acid reacts completely to form a salt and water:
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
O H3C
OH + NaOH (aq)
C
O (aq)
+ Na+ (aq)
+ H 2O (l)
N
The anion of the salt is the carboxylate icon, named by dropping –oic acid and adding –oate; the sodium salt of butanoic acid, for instance, is sodium butanoate.
N
C
Ơ
H3C
H
O
H Ư
N
G
Đ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
ẠO
TP
.Q
U Y
Axit Cacbonxylic Axit cacbonxylic, ..., được gọi tên bằng cách bỏ -e của tên ankan và thêm axit –oic; tuy nhiên, nhiều danh pháp thường hay được sử dụng tới. Ví dụ, tên hệ thống của axit 4-C là axit butanoic (C cacboxyl được tính khi chọn mạch chính); danh pháp thường của chúng là axit butyric. Hình 15.15 trình bày một vài axit cacboxylic quan trọng. C cacboxyl được liên kết với một H, nhưng trong tất cả các axit cacboxylic khác thì nó được liên kết với một mạch nhánh hoặc một mạch vòng. Các axit cacboxylic là những axit yếu trong môi trường nước: Ở trạng thái cân bằng trong một dung dịch có nồng độ chuẩn, thì có hơn 99% các phân tử axit bị phân tán ở bất kỳ thời điểm nào. Tuy nhiên, trong môi trường bazow mạnh thì một axit caboxylic phản ứng hoàn toàn để hình thành một muối và nước: ... Các ion âm của muối là ion cacboxylate, được gọi tên bằng cách bỏ -oic và thêm – oate; ví dụ, các muối natri của axit butanoic được gọi là sodium butanoate.
A
10 00
B
TR ẦN
Carboxylic acids with long hydrocarbon chains (usually with an even number of C atoms) are fatty acids, an essential group of compounds found in cells. Animal fatty acids have saturated chains (see stearic acid, Figure 15.15, bottom), whereas many from plants are unsaturated. Fatty acid salts, usually having a cation from Group 1A(1) or 2A(2), are soaps. When clothes with greasy spots are immersed in soapy water, the nonpolar “tails” of the soap molecules interact with the grease, while the ionic “heads” interact with the water. Agitation of the water rinses the grease away.
-L
Í-
H
Ó
Substitution of carboxylic acids occurs through a two-step sequence: addition plus elimination equals substitution. Addition to the trigonal planar C atom gives an unstable tetrahedral intermediate, which immediately undergoes elimination to revert to a trigonal planar product (in this case, A is OH):
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
Strong heating of a carboxylic acid forms an acid anhydride through a type of substitution called a dehydration-condensation reaction (Section 14.6), in which two molecules condense into one with loss of water:
Methanoic acid (formic acid) An irritating component of ant and bee stings
Benzoic acid Calorimetric standard; used in preserving food, dyeing fabric, curing tobacco
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
Butanoic acid (butyric acid) Odor of rancid butter; suspected component of monkey sex attractant
Octadecanoic acid (stearic acid) www.facebook.com/daykemquynhonofficial Found in animal fats; used in making candles and soaps www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
N
H
Ơ
N
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
10 00
B
TR ẦN
H Ư
N
G
Đ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
ẠO
TP
.Q
U Y
Axit cacboxylic có các chuỗi hydrocacbon no (với một số chẳn của nguyên tử C) là axitbéo, một nhóm các hợp chất thiết yếu hình thành trong tất cả tế bào. Chất béo từ động vật có các chuỗi hydrocacbon no (xem axit stearic, Hình 15.15, ở trên cùng), trong khi nhiều chất béo từ động vật là chuỗi không no. Các muối chất béo thường có một ion dương từ Nhóm 1A(1) hoặc 2A(2), chính là xà phòng. Khi có các vệt dính dầu mỡ trên quân áo được nhúng vào xà phòng, “các đuôi” phân tử xà phòng tác động tới vệt dầu mỡ, trong khi “các đầu” phân tử dung hòa với nước. Sự khuấy động của nước đẩy các chất dầu mỡ ra ngoài. Phản ứng thế của axit cacboxylic xảy ra thông qua quá trình gồm hai bước: phản ứng cộng + phản ứng tách = phản ứng thế. Thêm vào một nguyên tử C có liên kết hình tam giác phẳng cho ra một liên kết hình bán tứ diện không bền, ngay lập tức trải qua phản ứng tách để chuyển hóa thành một sản phẩm liên kết hình tam giác phẳng (trong trường hợp này X chính là OH): Nhiệt tăng lên mạnh của một acid cacboxylic hình thành một anhiđrit axit thông qua một loại phản ứng thế có tên là phản ứng trùng ngưng – khử nước (Phần 14.6), phản ứng mà có hai phân tử ngưng tụ lại thành một với nước bị mất đi:
Í-
H
Ó
A
Esters The eater group, (công thức), is forms from an alcohol and a carboxylic acid. The first part of an eater name designates the alcohol portion and the second the acid portion (named in the same way as the carboxylate ion). For example, the ester formed between ethanol and ethanoic acid is ethyl ethanoate (common name, ethyl acetate), a solvent for nail polish and model glue.
TO
ÁN
-L
The ester group occurs commonly in liquids, a large group of fatty biological substance. Most dietary fats are triglycerides, esters that are composed of three fatty acids linked to the alcohol 1,2,3-trihydroxypropane (common name, glycerol) and that function as energy stores. Some important liquids are shown in Figure 15.16; lecithin is one of several phospholipids that make up the liquid bilayer in all cell membranes.
D
IỄ N
Đ
ÀN
Esters, like acid anhydrides, form through a dehydration-condensation reaction; in this case, it is called an esterification:
O CH3 C
O OH + H
ethanoic acid
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
O
CH3
methanol
CH3 C
O
CH3
+ HOH
methyl ethanoate
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
N
Note that the esterification reaction is reversible. The opposite of dehydrationcondensation is hydrolysis, in which the O atom of water is attracted to the partially positive C atom of the ester, cleaving (lysing) the ester molecule into two parts. One part bonds to water’s –OH, and the other part to water’s other H.
N
H
Ơ
Figure 15.16 Some lipid molecules with the ester functional group.
TR ẦN
H Ư
N
G
Đ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
ẠO
TP
.Q
U Y
Cetyl palmitate The most common lipid in whale blubber
10 00
B
Lecithin Phospholipid found in all cell membranes
Tristearin Typical dietary fat used as an energy store in animals
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
Este Nhóm este công thức cấu tạo ..., được hình thành từ một alcohol và một axit carboxylic. Phần đầu của tên este là tên của alcohol và phần hai là axit (đặt tên theo cách giống như ion cacboxylate). Ví dụ, este hình thành từ etanol và axit etanoic thì gọi là etl atanoeic (danh pháp thường, etyl axetat), một chất dung môi cho sơn móng tay và keo dán. Nhóm este thường xuất hiện trong hợp chất béo (lipid). Hầu hết những chất béo trong chế độ ăn hằng ngày đó là triglycerit, Những este mà bao gồm ba axit béo thường liên kết với alcohol 1,2,3-trihydroxypropan (danh pháp thường là glycerol) và có chức năng như những nguồn dự trữ năng lượng. Một vài lipid quan trọng được trình bày trong Hình 15.16; lecithin là một trong số nhiều phốt pho lipit tạo ra lớp lipit kép trong toàn bộ màng tế bào. Các este cũng giống như anhidrit, được hình thông qua một phản ứng ngưng tụ dehit hóa; trong trường hợp này nó được gọi là phản ứng este hóa: Lưu ý rằng phản ứng este hóa là phản ứng thuận nghịch. Ngược chiều với phản ứng ngưng tụ đêhit hóa là phản ứng thủy phân, đó là phản ứng mà nguyên tử O của nước bị hút vào một phần nguyên tử C của este, tách (phân giải) phân tử este thành hai phần. Một phần liên kết với nhóm –OH của nước, phần còn lại liên kết với nguyên tử H khác của nước.
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
O
+
CH3
NH
methyl acetate
CH3 C
N
CH 2 CH3 + CH3OH
N -ethylacetamide
ethanamine
.Q
H
CH2 CH3
N
C
H
U Y
H 3C
O
H
O
Ơ
N
Amides The product of a substitution between an amine (or NH3) and an ester is an amide with the functional group (công thức). The partially negative N of the amine is attracted to the partially positive C of the ester, an alcohol (ROH) is lost, and an amide forms:
G
Đ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
ẠO
TP
Amides are named by denoting the amine portion with N- and replacing –oic acid form the parent carboxylic acid with –amide. In the amide produced in the preceding reaction, the ethyl group comes from the amine, and the acid portion comes from ethanoic acid (acetic acid). Some amides are shown in Figure 15.17 on the next page. The most important example of the amide group is the peptide bond (discussed in Section 15.6), which links amino acids in a protein.
H
C
OH
R
+
N
R'
R
O
H
C
N
R'
+ HOH
10 00
R
B
O
TR ẦN
H Ư
N
An amide is hydrolyzed in hot water (or base) to a carboxylic acid (or carboxylate ion) and an amine. Thus, even though amides are not normally formed in the following way, they can be viewed as the result of the reversible dehydrationcondensation:
Í-
H
Ó
A
Figure 15.17 Some lipid molecules with the amide functional group.
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Acetaminophen Active ingredient in nonaspirin pain relievers; used to make dyes and photographic chemicals
N,N-Dimethylmethanamide (dimethylformamide) Major organic solvent; used in production of synthetic fibers
Lysergic acid diethylamide (LSD-25) A potent hallucinogen
Amit Sản phẩm của phản ứng thế giữa một amin (hay NH3) và một este chính là amit với nhóm chức ... N âm không hoàn toàn của amin bị hút và C dương không hoàn toàn của este, một alcohol (ROH) bị mất đi và hình thành một amit mới:
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
Ơ
.Q
U Y
N
Amit được gọi tên bằng cách ký hiệu phần amin bằng N- và thay thế axit –oic từ phân tử gốc axit cacboylic bằng –amit. Trong quá trình chế tạo amit từ các phản ứng trên thì nhóm etyl có từ amin, và phần axit có từ etanoic (axit acetic). Một số amit được trình bày trong Hình 15.17 ở trang tiếp theo. Sơ đồ phản ứng hóa học quan trọng nhất của nhóm amit chính là liên kết peptit (thảo luận trong phần 15.16), liên kết mà nối các axit amin trong protein lại với nhau. Amit bị thủy phân trong nước nóng (hoặc bazơ) với một axit cacboxylix (hay ion cacboxylic) và một amin. Do vậy, ngay cả các amit mà thường không bị thủy phân, thì chúng cũng được xem như là kết quả của phản ứng trùng ngưng – khử nước đảo ngược:...
N
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
H
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
Predicting the Reactions of the Carboxylic Acid Family
TP
Sample Problem 15.5
OH
Đ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
O
ẠO
Problem:Predict the product(s) of the following reactions:
H+
CH3
O
NH
TR ẦN
(b) CH3 CH CH2 CH2 C
H Ư
N
G
(a) CH3 CH2 CH2 C OH + CH3 CH CH3
NaOH
CH2CH3
H 2O
10 00
B
Plan:We identify the functional groups in the reactant(s) and see how they change. In (a), a carboxylic acid reacts with an alcohol, so the reaction must be a substitution to form an ester. In (b), an amide reacts with aqueous base, so hydrolysis occurs.
O
A
Solution:
OH
CH3 CH2 CH2 C
H
Ó
(a) CH3 CH2 CH2 C OH + CH3 CH CH3
O
H+
Í-L
O
CH CH3
+ H2O
O
ÁN
CH 3
CH3
H 2O
CH 3
O
CH 3 CH CH2 CH2 C
O - Na+
+
TO
(b) CH3 CH CH2 CH2 C NH CH2CH3
NaOH
ÀN
NH2 CH2CH3
D
IỄ N
Đ
CheckNote that in part (b), the carcoxylic ion forms, rather than the acid, because the aqueous NaOH present reacts with any carboxylic acid as it forms. FOLLOW-UP PROBLEM 15.4 Fill in the blank in each reaction. O (a)
H+ + CH3OH
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
CH2 C
CH3
+ H 2O
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
H
CH3 CH2 CH2 C
N
CH2 CH3 + CH3OH
H Ư
N
G
Đ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
ẠO
TP
.Q
U Y
N
Bài tập mẫu 15.5 Xác định phản ứng nào thuộc dãy axit cacboxylic Vấn đề Đoán (các) chất sản phẩm của các phản ứng dưới: Cách làm Chúng ta đã học về các phản ứng thế (bao gồm phản ứng cộng-tách và phản ứng trùng ngưng – khử nước) và phản ứng thủy phân. (a) Một axit cacboxylic và một alcohol phản ứng được với nhau, vì thế phản ứng chắc chắn phải là một phản ứng thế tạo ra một este và nước. (b) Một amin phản ứng với nhóm OH-, nên nó bị thủy phân với một amin và một cacboxylate natri. Giải (a) Phản ứng hình thành một este: ... (b) Phản ứng thủy phân bazơ của một amit: ... Kiểm tra lại Lưu ý trong câu (b), ion cacboxylate có khả năng hình thành hơn một axit, bởi vì dung dịch NaOH tham gia phản ứng với axit cacboxylic bất kì như cách nó hình thành. BÀI TẬP TƯƠNG TỰ15.5 Điền vào chổ trống trong các phản ứng hóa học sau:
N
+
O
Ơ
(b)
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
H
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
TR ẦN
Functional Groups with Triple Bonds
Alkynes and nitriles are the only two important functional groups with triple bonds.
C
H2
CH
CH3 CH
CH2
H2
propene
CH3 CH2 CH3 propane
H
Ó
A
propyne
10 00
CH3
B
Alkynes Alkynes, with an electron-rich -C≡C- group, undergo addition (by H2O, H2, HX,X2, and so forth) to form double-bonded or saturated compounds:
-L
Í-
Nitriles Nitriles (R-C≡N) contain the nitrile group (-C≡N:) and are made by substituting a CN- (cyanide) ion for X- in a reaction with an alkyl halide:
CH3 CH2 C
N + NaCl
TO
ÁN
CH3 CH2 Cl + NaCN
D
IỄ N
Đ
ÀN
This reaction is useful because it increases the chain by one C atom. Nitriles are versatile because one they are formed, they can be reduced to amines or hydrolyzed to carboxylic acids:
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
B
TR ẦN
H Ư
N
G
Đ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
ẠO
TP
.Q
U Y
N
H
Ơ
N
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10 00
Các nhóm chức có chứa liên kết ba Ankin và nitrile là hai nhóm chức điển hình duy nhất có liên kết ba. Ankin Các ankin với một nhóm -C≡C- giàu-electron, trải qua phản ứng cộng (bằng H2O, H2, HX, X2...) để hình thành liên kết đôi hoặc các hợp chất no: ... Nitrile Các nitrile (R-C≡N) chứa nhóm nitrile (-C≡N:) và được tạo ra bằng cách thay thế một ion CN- (xyanua) với X- trong một phản ứng với halogen ankin: Phản ứng này rất hữu dụng bởi vì nó làm tăng chuỗi liên kết bằng một nguyên tử C. Nitrile là hợp chất đa năng do mỗi lần chúng được hình thành, thì chúng có thể bị đẩy đến amin hoặc bị thủy phân với axit cacboxylic:
TO
Summary of Section 15.4
D
IỄ N
Đ
ÀN
• Organic reactions are initiated when regions of high and low electron density in reactant molecules attract each other. • Functional groups containing only single bonds-alcohols, amines, and alkyl halides-take part in substitution and elimination reactions. • Functional groups with double or triple bonds-alkenes, aldehydes, ketones, alkynes, and nitriles-generally take part in addition reactions. • Functional groups with both double and single bonds-carboxylic acids, esters, and amines-generally take part in substitution reactions. • Many reactions change one functional group to another, but some, such as those involving the cyanide ion, change the carbon skeleton.
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Ơ H
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10 00
B
TR ẦN
H Ư
N
G
Đ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com
ẠO
TP
.Q
U Y
N
• Các phản ứng hữu cơ được hình thành khi những nơi có mật độ electron cao và thấp trong phân tử chất tham gia phản ứng hút nhau. • Các nhóm chức chứa các liên kết đơn duy nhất – alcohol, amin, và halogen ankin – tham gia vào phản ứng thế và phản ứng tách. • Các nhóm chức chứa liên kết đôi và liên kết ba – aken, anđêhit, xeton, ankin và nitriles – thường tham gia vào phản ứng thế. • Các nhóm chức chứa cả liên kết đôi và liên kết đơn – axit cacboxylic, este, và amin – thường tham gia vào phản ứng thế. • Nhiều phản ứng hóa học biến đổi nhóm chức này thành một nhóm chức khác, nhưng một vài phản ứng này liên quan ddeens ion xyanua, biến đổi mạch cacbon thu gọn nhất.
N
Tóm lược phần 15.4
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial