CHƯƠNG XII. ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ
IX. Một số dạng phản ứng hoá học trong hoá hữu cơ
1. Phản ứng thế. Là phản ứng trong đó nguyên tử (hay nhóm nguyên tử) bị thay thế bởi nguyên tử (hay nhóm nguyên tử) khác.
Ví dụ:
2. Phản ứng cộng hợp. Là phản ứng trong đó phân tử của một chất cộng hợp vào liên kết đôi hoặc liên kết ba trong phân tử của chất khác.
Ví dụ:
Đối với phản ứng cộng hợp bất đối xứng xảy ra theo quy tắc sau Quy tắc Maccônhicôp (hay quy tắc cộng hợp bất đối xứng).
Khi các phân tử chất hữu cơ chứa các nối đôi, nối ba bất đối xứng (tức là các nguyên tử cacbon ở nối đôi, nối ba liên kết với các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác nhau) tham gia phản ứng cộng hợp với các tác nhân cũng có cấu tạo bất đối xứng thì phần dương của tác nhân sẽ liên kết với C âm hơn, nghĩa là C liên kết với nhiều nguyên tử H hơn, còn phần âm của tác nhân sẽ liên kết với C dương hơn, tức là C liên kết với ít nguyên tử H hơn.
Sản phẩm thu được theo quy tắc này là sản phẩm chính, còn sản phẩm thu được ngược quy tắc này là sản phẩm phụ, chiếm một tỷ lệ rất thấp.
Ví dụ
3. Phản ứng tách H2O: Là phản ứng tách một hay nhiều phân tử nước khỏi các phân tử hợp chất hữu cơ.
Ví dụ:
4. Phản ứng oxi hoá
a) Phản ứng cháy với oxi tạo thành CO2, H2O và một số sản phẩm khác.
Ví dụ:
b) Phản ứng với oxi hoá nhóm chức hoặc oxi hoá liên kết kép (oxi hoá không hoàn toàn).
Ví dụ
+ Oxi hoá : rượu → anđehit → axit.
5. Phản ứng khử hợp chất hữu cơ: Khử các nhóm chức để biến loại chất này thành loại chất khác.
Ví dụ:
6. Phản ứng thuỷ phân: Là phản ứng giữa hợp chất hữu cơ và nước tạo thành hai hay nhiều hợp chất mới.
Ví dụ:
7. Phản ứng este hoá. Là phản ứng giữa axit và rượu tạo thành este.
Ví dụ:
Muốn phản ứng este hoá xảy ra hoàn toàn, phải dùng chất hút nước (thường hay dùng H2SO4 đ, Al2O3,…)
8. Phản ứng trùng hợp: Là phản ứng kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) giống nhau thành phân tử lớn (polime)
Phản ứng trùng hợp có thể xảy ra giữa hai loại monome khác nhau, khi đó gọi là phản ứng đồng trùng hợp.
Điều kiện để các monome tham gia phản ứng trùng hợp là phân tử phải có liên kết kép hoặc có vòng không bền.
Ví dụ:
9. Phản ứng trùng ngưng: Là phản ứng tạo thành phân tử polime từ các monome, đồng thời tạo ra nhiều phân tử nhỏ đơn giản như H2O, NH3, HCl,…
Điều kiện để các monome tham gia phản ứng trùng ngưng là phân tử phải có ít nhất 2 nhóm chức hoặc 2 nguyên tử linh động có thể tách khỏi phân tử.
Ví dụ:
10. Phản ứng crackinh: Là quá trình bẻ gãy mạch cacbon của phân tử hiđrocacbon thành các phân tử nhỏ hơn dưới tác dụng của nhiệt hoặc chất xúc tác.
11. Phản ứng refominh: Là quá trình dùng nhiệt và chất xúc tác biến đổi cấu trúc hiđrocacbon từ mạch hở thành mạch vòng, từ mạch ngắn thành mạch dài.
Các hiệu ứng chuyển dịch electron 1. Hiệu ứng cảm ứng.
a) Định nghĩa: Hiệu ứng cảm ứng (ký hiệu là I) là sự dịch chuyển mây e dọc theo mạch C dưới tác dụng hút hoặc đẩy của các nguyên tử thế hay nhóm thế.
Ví dụ:
CH3 → CH2 → CH2 → Cl b) Phân loại
Quy ước: Trong liên kết δ (C − H) nguyên tử H có I = O
+ Nhóm thế có độ âm điện lớn hơn H sẽ hút e gây ra hiệu ứng cảm ứng âm ( − I).
Hiệu ứng −I tăng theo chiều tăng của độ âm điện của nhóm thế.
− F > −Cl > −Br.
− F > −OH > −NH2
+ Nhóm thế có độ âm điện nhỏ hơn H, có +I. Hiệu ứng +I tăng theo bậc của ankyl
− C(CH3)3 > −CH(CH)3 > −C2H5 > −CH3
c) Ứng dụng: Hiệu ứng cảm ứng I dùng để giải thích tính axit - bazơ của hợp chất hữu cơ:
− Nhóm thế gây hiệu ứng − I càng mạnh, làm tính axit của hợp chất càng tăng.
− Nhóm thế gây hiệu ứng +I càng mạnh làm tính bazơ của hợp chất càng tăng.
2. Hiệu ứng liên hợp:
a) Định nghĩa: Hiệu ứng liên hợp (ký hiệu là C) là hiệu ứng dịch chuyển mây electron π trong hệ liên hợp dưới tác dụng hút hoặc đẩy e của các nguyên tử nhóm thế.
b) Phân loại:
− Nhóm thế hút electron π gây ra hiệu ứng -C. Đó là các nhóm thế không no.
Ví dụ:
Hiệu ứng này giải thích sự thay đổi tính axit - bazơ của hợp chất hữu cơ có nhóm thế: Nhóm thế −C làm tăng độ phân cực của liên kết O − H, do đó làm tăng tính axit.
+ Nhóm thế +C (nhóm thế đẩy electron π) làm tăng tính bazơ (tức khả năng kết hợp proton nhờ cặp electron p không phân chia) và làm giảm tính axit.
Ví dụ các nguyên tử H có vị trí ortho và para trong phân tử phenol dễ bị thế do hiệu ứng +C gây ra bởi oxi của nhóm OH làm mật độ e ở các vị trí này cao hơn.
BÀI TẬP
1. Chọn khái niệm đúng nhất về hoá học Hữu cơ.
Hoá học Hữu cơ là ngành khoa học nghiên cứu:
A. các hchất của cacbon.
B. các hchất của cacbon, trừ CO, CO2. C. các hchất của cacbon, trừ CO, CO2, muối cacbonat, các xianua.
D. các hchất chỉ có trong cơ thể sống.
2. Cho hỗn hợp hai chất là etanol (ts = 78,3oC) và axit axetic (ts = 118oC). Để tách riêng từng chất, người ta sử dụng PP nào sau đây:
A. Chiết.
B. Chưng cất thường.
C. Lọc và kết tinh lại.
D. Chưng cất ở áp suất thấp.
3. Để xác định thành phần % của nitơ trong hchất hữu cơ người ta dẫn liên tục một dòng khí CO2 tinh khiết đi qua thiết bị nung chứa hỗn hợp nhỏ (vài miligam) chất hữu cơ với CuO. Sau đó nung hỗn hợp và dẫn sản phẩm oxi hoá lần lượt đi qua bình đựng H2SO4 đặc và bình đựng dd NaOH đặc, dư. Khí còn lại là nitơ (N2) được đo thể tích chính xác, từ đó tính được % của nitơ. Điều khẳng định nào sau đây là sai?
A. Bình đựng H2SO4 đặc có mục đích giữ hơi nước trong sản phẩm.
B. Bình đựng NaOH đặc, dư có mục đích giữ cacbonic trong sản phẩm.
C. Thiết bị này không thể định lượng được nguyên tố cacbon.
D. Thiết bị này không thể định lượng được nguyên tố hiđro.
4. Các công thức cấu tạo sau biểu diễn bao nhiêu chất đồng phân?
C C H
Cl
H Cl
H
H
C C H
H
Cl Cl
H
H
C C Cl
H
H Cl
H
H
C C H
H
H Cl
Cl
H
C C H
H
H Cl
H
Cl
C C H
Cl
H Cl
H
H
a. b. c.
d. e. f.
A. Một chất. B. Hai chất.
C. Ba chất. D. Bốn chất.
5. Có 6 đồng phân X, Y, Z, T, G, H có công thức phtử là C4H8. Trong đó 4 chất đầu X, Y, Z, T làm mất màu dd brom ngay cả trong bóng tối. Khi tác dụng với hiđro, có xúc tác niken, đun nóng thì ba chất đầu X, Y, Z cho một sản phẩm duy nhất. Hai chất X và Y là đồng phân hình học của nhau, nhiệt độ sôi của X nhỏ hơn của Y. Nhiệt độ sôi của G nhỏ hơn của H. Điều khẳng định nào sau đây về cấu tạo hoá học của X, Y, Z, T, G, H là đúng?
A. X, Y, Z, T là các anken, trong đó X, Y, Z có mạch cacbon thẳng, T là anken có mạch cacbon phân nhánh.
B. X là trans- but-2-en, Y là cis - but-2-en.
C. G là xiclobutan, H là metyl xiclopropan.
D. A, B, C đều đúng.
6. Thuộc tính nào sau đây không phải là của các hchất hữu cơ?
A. Không bền ở nhiệt độ cao.
B. Khả năng phản ứng hoá học chậm, theo nhiều hướng khác nhau.
C. Liên kết hoá học trong hchất hữu cơ thường là liên kết ion.
D. Dễ bay hơi và dễ cháy hơn hchất vô cơ.
7. Nguyên nhân của hiện tượng đồng phân trong hoá học hữu cơ là:
A. vì trong hchất hữu cơ cacbon luôn có hoá trị 4.
B. cacbon không những liên kết với ngtử của nguyên tố khác mà còn liên kết với nhau tạo thành mạch (thẳng, nhánh hoặc vòng).
C. sự thay đổi trật tự liên kết giữa các ngtử trong phtử.
D. vì một lí do khác.
8. Cho công thức xác định khối lượng mol phtử: M = 22,4 x D. Trong đó M là khối lượng mol phtử của hchất hữu cơ. D là khối lượng riêng (gam.lit) của chất hữu cơ ở điều kiện tiêu
chuẩn. Công thức trên có thể áp dụng cho các chất hữu cơ nào sau đây:
A. C4H10, C5H12, C6H6.
B. CH3COOH, CH3COONa, C6H5OH.
C. C6H14, C8H18, C2H5ONa.
D. Poli vinylclorua, poli etilen, etyl axetat.
9. Hỗn hợp X gồm một hiđrocacbon trong điều kiện thường ở thể khí và hiđro. Tỷ khối của X so với hiđro bằng 6,7. Cho hỗn hợp đi qua Ni nung nóng, sau khi hiđrocacbon phản ứng hết thu được hỗn hợp Y có tỷ khối với hiđro bằng 16,75. Công thức phtử của hiđrocacbon là:
A. C3H4. B. C3H6
C. C4H8 D. C4H6. 10. Liên kết đôi giữa hai ngtử cacbon là do các liên kết nào sau đây tạo nên?
A. Hai liên kết δ.
B. Hai liên kết π.
C. Một liên kết δ và một liên kết π D. Phương án khác.
11. Liên kết ba giữa hai ngtử cacbon là do các liên kết nào sau đây tạo nên?
A. Hai liên kết δ và một liên kết π.
B. Hai liên kết π và một liên kết δ.
C. Một lkết δ, một liên kết π và một liên kết cho nhận.
D. Phương án khác.
12. Theo thuyết cấu tạo hoá học, trong phtử các chất hữu cơ, các ngtử liên kết hoá học với nhau theo cách nào sau đây:
A. đúng hoá trị.
B. một thứ tự nhất định.
C. đúng số oxi hoá.
D. đúng hoá trị và theo một thứ tự nhất định.
13. Nguyên tắc chung của phép phân tích định tính các hchất hữu cơ là:
A. Chuyển hoá các nguyên tố C, H, N thành các chất vô cơ đơn giản, dễ nhận biết.
B. Đốt cháy chất hữu cơ để tìm cacbon dưới dạng muội đen.
C. Đốt cháy chất hữu cơ để tìm nitơ do có mùi khét tóc cháy.
D. Đốt cháy chất hữu cơ để tìm hiđro dưới dạng hơi nước.
14. Để xác định khối lượng mol phtử của các chất khó bay hơi, hoặc không bay hơi, người ta sử dụng PP nào sau đây?
A. PP nghiệm lạnh. B. PP nghiệm sôi.
C. Dựa vào tỷ khối với hiđro hay không khí.
D. A và B đúng.
15. Cho các chất: CaC2, CO2, HCHO, CH3COOH, C2H5OH, NaCN, CaCO3. Số chất hữu cơ trong số các chất đã cho là:
A. 1. B. 2. C. 3. D. 4.
16. Để tách actemisin, một chất có trong cây thanh hao hoa vàng để chế thuốc chống sốt rét, người ta làm như sau: ngâm lá và thân cây thanh hao hoa vàng đã băm nhỏ trong n-hexan.
Tách phần chất lỏng, đun và ngưng tụ để thu hồi n-hexan. Phần còn lại là chất lỏng sệt được cho qua cột sắc kí và cho các dung môi thích hợp chạy qua để thu từng thành phần của tinh dầu. Kỹ thuật nào sau đây không được sử dụng?
A. Chưng cất.
B. Chưng cất lôi cuốn hơi nước.
C. Chiết xuất.
D. Kết tinh lại.
17. Dầu mỏ là một hỗn hợp nhiều hiđrocacbon.
Để có các sản phẩm như xăng, dầu hoả, mazut... trong nhà máy lọc dầu đã sử dụng PP tách nào?
A. Chưng cất thường.
B. Chưng cất phân đoạn.
C. Chưng cất ở áp suất thấp.
D. Chưng cất lôi cuốn hơi nước.
C.
R
R
H C.
R
R
R
C.
H
R
H
C.
H
H
H
> > >
A.
C.
H R
H C.
R R
R
C.
H R
R
C.
H H
H
> > >
B.
C.
H
H
H C.
R
R
R
C.
H
R
R
C.
H
R
H
> > >
C.
C.
H
H
R C.
H
H
H
C.
H
R
R
C.
R
R
R
> > >
D.
18. Đốt cháy hoàn toàn 1,50 g của mỗi chất hữu cơ X, Y, Z đều thu được 0,90g H2O và 2,20g CO2. Điều khẳng định nào sau đây là đúng nhất?
A. Ba chất X, Y, Z là các đồng phân của nhau.
B. Ba chất X, Y, Z là các đồng đẳng của nhau.
C. Ba chất X, Y, Z có cùng công thức đơn giản nhất. D. Chưa đủ dữ kiện.
19. Các obital trống hay nửa bão hoà p AO được định hướng như thế nào trong không gian so với mặt phẳng liên kết δ để tạo nên đồng phân hình học của phtử?
A. Góc vuông. B. Góc nhọn.
C. Góc bẹt. D. Góc tù.
20. Xét độ bền của các gốc ankyl, thứ tự giảm dần độ bền của các gốc trong trường hợp nào là đúng?
21. Cho n-butan tác dụng với clo có ánh sáng khuếch tán thu được hai dẫn xuất monoclo của butan. Sản phẩm chính của phản ứng clo hoá butan theo tỷ lệ mol 1: 1 là:
C H
Cl
H
C C
H
H
C H
H H
H A. H
C H
H
H
C C H
Cl
C H
H H
H B. H
C H
H
H
C C
H
H
C H
Cl H
H C. H
D. B và C đều là công thức cấu tạo của 2- clo- butan, sản phẩm chính.
22. Liopen, chất màu đỏ trong quả cà chua chín (C4OH56) chỉ chứa liên kết đôi và liên kết đơn trong phtử. Khi hiđro hoá hoàn toàn liopen cho hiđrocacbon no (C4OH82). Hãy xác định số nối đôi trong phtử liopen:
A. 10 B. 11.
C. 12. D. 13.
23. Xét độ bền của các cacbocation, thứ tự giảm dần độ bền nào sau đây là đúng?
24. Để phân tích định tính và định lượng các nguyên tố cacbon và hiđro trong phtử các hchất hữu cơ, người ta dùng chất oxi hoá là CuO, mà không dùng oxi không khí là vì:
A. không khí có nhiều tạp chất làm giảm độ chính xác của phép phân tích.
B. không khí chứa cacbonic và hơi nước làm giảm độ chính xác của phép phân tích.
C. sản phẩm oxi hoá hoàn toàn chất hữu cơ là toàn bộ cacbon chuyển thành cacbonic và toàn bộ hiđro chuyển thành nước.
D. B và C đúng.
C+ H
R
H C+
R
R
R
C+ R
R
H
C+ H
H
H
> > >
B.
C+ R R
H C+
R R
R
C+ H R
H
C+ H H
H
> > >
A.
C+ H
H
H C+
R
R
R
C+ R
R
R
C+ H
H
R
> > >
C.
C+ H
R
H C+
H
H
H
C+ R
R
R
C+ R
R
R
> > >
D.