Nội dung:
1. Các khái niệm
2. Các phản ứng điều chế
3. Phản ứng thế ái nhân của dẫn xuất halogen SN1 và SN2
4. Phản ứng tách HX (X: halogen, OH)
5. Tính linh động của H trong nhóm –OH
6. Phản ứng oxi hóa ancol
35 trang |
Chia sẻ: thuyduongbt11 | Ngày: 17/06/2022 | Lượt xem: 571 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Chuyên đề Hóa hữu cơ - Chuyên đề 3: Dẫn xuất halogen và Ancol-Phenol - Nguyễn Thị Hiển, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BÀI GIẢNG CHUYÊN ĐỀ HÓA HỮU CƠ Dùng cho các lớp học hè
Giảng viên : Nguyễn Thị Hiển
Bộ môn Hóa học , khoa Môi trường
1
Chuyên đề 3: DẪN XUẤT HALOGEN VÀ ANCOL-PHENOL
Nội dung:
1 . Các khái niệm
2. Các phản ứng điều chế
3. Phản ứng thế ái nhân của dẫn xuất halogen S N 1 và S N 2
4. Phản ứng tách HX (X: halogen, OH)
5. Tính linh động của H trong nhóm –OH
6. Phản ứng oxi hóa ancol
2
1 . Các khái niệm :
HCHC trong phân tử có 1 hoặc nhiều nguyên tử của 1 hoặc nhiều nguyên tố halogen.
Ví dụ : CH 3 Cl ; CHCl 3 ; CH 2 =CH-Cl ; C 6 H 5 -Br ;
+ Ancol :
HCHC trong phân tử có nhóm chức OH liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon no.
Ví dụ : ancol no: C H 3 -OH , CH 3 - C H 2 -OH,
ancol không no CH 2 =CH- C H 2 -OH ,
ancol thơm: C 6 H 5 - C H 2 -OH
+ Dẫn xuất halogen :
+ Bậc của dx halogen và ancol : Là bậc của nguyên tử cacbon liên kết với nhóm halogen hay nhóm OH đó .
Ancol vinylic
Ancol benzylic
3
HCHC trong phân tử có nhóm chức OH liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon của vòng thơm (điển hình là vòng benzen).
C 6 H 5 -OH, p- CH 3 -C 6 H 4 -OH, p- CH 2 =CH-C 6 H 4 -OH
Nhận dạng phenol và ancol thơm:
+ Phenol:
Ancol
thơm
Phenol
Phenol
Phenol
Phenol
Ancol
thơm
4
+ Phân loại ancol :
Ancol đơn chức : hợp chất có có 1 nhóm OH liên kết với nguyên tử C no.
VD: CH 3 OH; C 6 H 5 CH 2 OH; CH 2 =CH-CH 2 -OH
Ancol đa chức : hợp chất có từ 2 nhóm OH trở lên liên kết với các nguyên tử C no.
VD: HO-CH 2 -CH 2 -OH; HO-CH 2 -CH 2 -CH 2 -OH
Poliancol : ancol đa chức có nhiều nhóm OH liên kết với các nguyên tử C cạnh nhau.
VD: HO-CH 2 -CH 2 -OH
5
2. Các phản ứng điều chế
Hợp chất
Dẫn xuất halogen
Ancol
Phenol
Các pư điều chế
1. Phản ứng S R
2. Phản ứng A E
3. Phản ứng S E
1. Dx Halogen + NaOH
2. Este + NaOH
3. Andehit/xeton + H 2
4. HC cacbonyl + HC cơ magie
5. Hidrat hóa anken
1. Dx halogen + NaOH
2. Oxi hóa cumen .
Ví dụ: hoàn thành các phản ứng sau:
a. CH 4 + Br 2
b. CH 2 =CH-CH 3 + Cl 2
c. CH 2 =CH-CH 3 + Br 2
d. CH 2 =CH-CH 2 -Cl + NaOH
500 o C
e. HCHO + H 2
g. CH 2 =CH-CH 3 + H 2 O
h. C 6 H 5 Br + NaOH đặc
6
2. Các phản ứng điều chế
Ví dụ: hoàn thành các phản ứng sau:
a. CH 4 + Br 2 CH 3 Br + HBr
b. CH 2 =CH-CH 3 + Cl 2 CH 2 =CH-CH 2 Cl + HCl
c. CH 2 =CH-CH 3 + Br 2 CH 2 Br-CHBr-CH 3
d. CH 2 =CH-CH 2 -Cl + NaOH CH 2 =CH-CH 2 -OH + NaCl
500 o C
e. HCHO + H 2 CH 3 OH
g. CH 2 =CH-CH 3 + H 2 O CH 3 -CH(OH)-CH 3
h. C 6 H 5 Br + NaOH đặc C 6 H 5 OH + NaBr
7
PP điều chế ancol từ hợp chất cacbonyl và hợp chất cơ magie
Điều chế ancol bậc 1: Dùng HCHO + RMgCl
Điều chế ancol bậc 2: Dùng RCHO + RMgCl
Điều chế ancol bậc 3: Dùng xeton + RMgCl
Sơ đồ chung:
8
Bài tập áp dụng 1 : tổng hợp các ancol sau bằng pư của hợp chất cacbonyl và hợp chất cơ magie
a. Butanol
b. Butan-2-ol
c. 2-metylbutanol
d. 2-metylpropan-2-ol
9
a. Butanol CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -OH
- Đây là ancol bậc 1 .
Điều chế bằng pu của andehit HCHO và hợp chất RMgCl. Như vậy R là gốc 3 cacbon C 3 H 7 -
Sơ đồ:
10
3. Phản ứng thế ái nhân của dẫn xuất halogen
* Cơ chế S N 1: 2 giai đoạn
* Tổng quát :
Y - thường là các bazo như HO -
* Giai đoạn 1
* Giai đoạn 2
Cacbocation
11
Điều kiện phản ứng S N 1:
+ Dung môi phân cực
+ Dẫn xuất bậc cao phản ứng dễ hơn bậc thấp ( liên kết C-X càng phân cực phản ứng càng dễ)
Sản phẩm
trung gian
Trạng thái
chuyển tiếp
Trạng thái
chuyển tiếp
12
* Cơ chế S N 2: 1 giai đoạn
Rất kém bền
Điều kiện phản ứng S N 2:
+ Dung môi phân cực
+ Dẫn xuất bậc thấp phản ứng dễ hơn bậc cao ( liên kết C-X càng liên kết với ít gốc hidrocacbon thì tác nhân Y - tấn công càng dễ dàng )
13
14
Kết luận: thông thường
+ Dẫn xuất halogen bậc 1: phản ứng theo cơ chế S N 2
+ Dẫn xuất halogen bậc 3: phản ứng theo cơ chế S N 1
+ Dẫn xuất halogen bậc 2: phản ứng theo cả 2 cơ chế nhưng cơ chế S N 1 dễ hơn S N 2
15
Bài tập áp dụng 2
Khi thực hiện phản ứng thủy phân các dẫn xuất halogen dưới đây trong môi trường kiềm . Cho biết cơ chế chi tiết của các phản ứng và tiểu phân trung gian được tạo thành là cacbocation hay trạng thái chuyển tiếp .a. etylclorua b. 2-clopropanc . tert-butylclorua d. vinylclorua e. allylclorua
16
Bài tập áp dụng 2
a. Etylclorua CH 3 -CH 2 -Cl+ Đây là dẫn xuất halogen bậc 1 , khi thủy phân thường xảy ra theo cơ chế S N 2 .+ Phản ứng: CH 3 CH 2 Cl + NaOH CH 3 CH 2 OH + NaCl+ Cơ chế:
17
Bài tập áp dụng 2
b. 2-clopropan + Đây là dẫn xuất halogen bậc 2 , khi thủy phân có thể xảy ra theo cơ chế S N 1 hoặc S N 2 .
+ Cơ chế S N 1 :
+ Cơ chế S N 2:
Giai đoạn 1:
Giai đoạn 2:
+ Phản ứng :
18
d. vinylclorua CH 2 =CH-Cl+ Đây là dẫn xuất halogen bậc 2, nhưng –Cl liên kết với nguyên tử C không no, liên kết C-Cl phân cực kém vì vậy phản ứng thế xảy ra khó theo cả cơ chế S N 1 và S N 2.
+ Phản ứng :
Hiệu ứng –C của liên kết đôi làm giảm tính phân cực của liên kết C-Cl
19
4. Phản ứng tách HX
Dẫn xuất halogen tách HX (X: Br, Cl ) bằng tác nhân kiềm trong ancol . Ancol tách H 2 O bằng tác nhân axit H 2 SO 4 đặc .
Dẫn xuất halogen
Ancol
Quy luật tách : Sản phẩm chính của phản ứng tách tuân theo quy tách Zaixep .
Ancol có thể tách nước ở nhiệt độ thấp hơn tạo thành ete .
20
Bài tập áp dụng 3
Khi thực hiện phản ứng tách HCl ( đối với dẫn xuất clo ) và tách H 2 O ( đối với ancol ) của các hợp chất dưới đây , cho biết sản phẩm chính và viết ptpu ? a. etylclorua b. 2-clopropan c. tert-butylclorua d. butan-2-ol e. 2-metylpropanol g. 2-metylpropan-2-ol h. 2,2-dimetylpropanol
21
Key: Bài tập áp dụng 3
+ Quy tắc Zaixep : Trong phản ứng tách nước của ancol và tách HX của dẫn xuất halogen để tạo liên kết pi, nhóm OH (hay X) sẽ tách ra cùng với nguyên tử H liên kết với nguyên tử C bậc cao hơn. a. etylclorua CH 3 -CH 2 -Cl b . 2-clopropan
22
5. Tính linh động của nguyên tử H trong nhóm OH của ancol , phenol
+ Ancol : nguyên tử H trong nhóm OH thể hiện tính linh động qua các phản ứng: (1). Tác dụng với kim loại kiềm: tạo muối và H 2 Ví dụ: C 2 H 5 OH + Na C 2 H 5 ONa + H 2 (2). Tác dụng với axit tạo esteVD: C 2 H 5 O H + CH 3 COOH CH 3 CO O C 2 H 5 + H 2 O C 2 H 5 OH + HCl C 2 H 5 Cl + H 2 O(3). Ancol không tác dụng với dung dịch kiềm.(4). Poliancol: phản ứng tạo phức với ion kim loại trong môi trường kiềm.
23
5. Tính linh động của nguyên tử H trong nhóm OH của ancol , phenol
+ Phenol : nguyên tử H trong nhóm OH thể hiện tính linh động qua các phản ứng: (1). Tác dụng với dung dịch kiềm: tạo muối và H 2 OVí dụ: C 6 H 5 OH + NaOH C 6 H 5 O - Na + + H 2 O (2). Không tác dụng trực tiếp với axit tạo estePhenol phản ứng với dẫn xuất của axit: halogenua axit RCOCl, anhidrit axit (RCO) 2 O, tạo este. VD: C 6 H 5 O H + CH 3 COCl CH 3 CO O C 6 H 5 + HCl(3). Phenol phản ứng tạo phức với ion Fe 3+ tạo phức màu tím.
24
Bài tập áp dụng 4:
Viết các phương trình phản ứng khi cho etanol, glixerol, phenol lần lượt phản ứng với các tác nhân:
a. Kim loại K
b. Dung dịch NaOH
c. kết tủa Cu(OH) 2 trong dung dich kiềm
d. axit axetic
25
Key: Bài tập áp dụng 4:
+ Etanol phản ứng với: a . Kim loại K C 2 H 5 OH + K C 2 H 5 OK + H 2 b . dung dịch NaOH: Không phản ứng c . kết tủa Cu(OH) 2 trong dung dich kiềm: Không phản ứng d . axit axetic: C 2 H 5 OH + CH 3 COOH CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O
26
Key: Bài tập áp dụng 4:
+ Glyxerol phản ứng với: a . Kim loại K C 3 H 5 (OH) 3 + 3K C 3 H 5 (OK) 3 + 1.5H 2 b . dung dịch NaOH: Không phản ứng c . kết tủa Cu(OH) 2 trong dung dich kiềm: d . axit axetic:
27
Key: Bài tập áp dụng 4:
+ Phenol phản ứng với: a . Kim loại K: khi phenol ở dạng lỏng: C 6 H 5 OH + K C 6 H 5 OK + H 2 b . dung dịch NaOH: C 6 H 5 OH + NaOH C 6 H 5 ONa + H 2 O c . kết tủa Cu(OH) 2 trong dung dich kiềm: Không phản ứng d . axit axetic: Không phản ứng
28
6. Phản ứng oxi hóa ancol , phenol
a . Tác nhân: CuO/t o hoặc O 2 / xúc tác Cu kim loại + Ancol bậc 1: bị oxi hóa thành andehit R-CH 2 -OH + CuO R-CHO + Cu + H 2 O+ Ancol bậc 2: bị oxi hóa thành xeton + Ancol bậc 3 không bị oxi hóa
+ Phenol dễ bị oxi không khí oxi hóa thành hợp chất kiểu quinon, màu hồng.
29
6. Phản ứng oxi hóa ancol , phenol
Bài tập áp dụng 5:
Cho etanol , propan-2-ol và 2-metylpropan-2-ol tác dụng lần lượt với các chất dưới đây , Viết các phương trình phản ứng xảy ra nếu có : a. CuO /t o b. dung dịch KMnO 4 /H 2 SO 4
30
Bài tập áp dụng 5:
a . CuO/t o
Ancol bậc 3 không bị oxi hóa bởi CuO
31
Bài tập áp dụng 5:
b. dung dịch KMnO 4 /H 2 SO 4
32
BÀI TẬP CHUYÊN ĐỀ 3
Bài 1: Hoàn thành các sơ đồ phản ứng sau :
33
KIỂM TRA CHUYÊN ĐỀ 3
Bài 1: Hoàn thành các phương trình phản ứng sau đây ( nếu có ):
Bài 2: Nhận biết các hợp chất sau bằng phương pháp hóa học : (1) etanol ; (2) glixerol ; (3) 2-metylphenol; (4) 2-metylpropan-2-ol
34
Kiểm tra chuyên đề 3
Bài 1: Một dẫn xuất clo bậc 1 có công thức phân tử là C 3 H 5 Cl phản ứng với dung dịch kiềm NaOH theo cơ chế S N 1 và cả cơ chế S N 2 .
Viết Cơ chế của từng phản ứng và cho biết tiểu phân trung gian được tạo ra.
Bài 2: Nêu các phương pháp điều chế ancol có tên sau: 2-etyl-3-metylbutanol
35