3 . Axit hữu cơ (axit cacboxylic)

I. Định nghĩa Axít cacboxylic: Là một loại axit hữu cơ chứa nhóm chức cacboxyl, có công thức tổng quát là R-C(=O)-OH, đôi khi được viết thành R-COOH hoặc R-CO₂H trong đó R- là gốc hydrocarbon no hoặc không no.Loại axít cacboxylic đơn giản nhất là no, đơn chức, ký hiệu R-COOH trong đó R- là gốc hydrocarbon thậm chí chỉ là 1 nguyên tử hydro.

 

 Đồng đẳng và danh pháp

1 . Đồng đẳng

Axit cacboxylic no đơn chức là những hợp chất hữu cơ mà phân tử gồm một nhóm - COOH liên kết với gốc alkyl.

Công thức tổng quát C_nH_2n+1COOH  (n ³ 0)  Hay  CmH_2mO₂ (m ³ 1)

Công thức tổng quát của ãit mạch hở là : C_nH_{2n +2 – 2k –x}  (COOH) _x

2. Tên gọi

Số nguyên tử Carbon	Tên thông dụng	Danh pháp IUPAC	Công thức cấu tạo	Thường có trong
1	Axít formic	Axít metanoic	HCOOH	Nọc của côn trùng
2	Axít axetic	Axít etanoic	CH3COOH	Giấm ăn
3	Axít propionic	Axít propanoic	CH3CH2COOH
4	Axít butyric	Axít butanoic	CH3(CH2)2COOH	Bơ ôi
5	Axít valeric	Axít pentanoic	CH3(CH2)3COOH
6	Axít caproic	Axít hexanoic	CH3(CH2)4COOH
7	Axít enantoic	Axít heptanoic	CH3(CH2)5COOH
8	Axít caprylic	Axít octanoic	CH3(CH2)6COOH
9	Axít pelargonic	Axít nonanoic	CH3(CH2)7COOH
10	Axít capric	Axít decanoic	CH3(CH2)8COOH
12	Axít lauric	Axít dodecanoic	CH3(CH2)10COOH	Có nhiều trong dầu dừa
18	Axít stearic	Axít octadecanoic	CH3(CH2)16COOH

Tên thay thế = tên ankan +oic

Nếu axit không no: CH₂ = CH - COOH             (axit acrylic)

CH₂ = C - COOH                        (axit metacrylic)

	CH3

 

 

CH₃ - (CH₂)₇ - CH = CH - (CH₂)₇ - COOH

                                                   (Cis-axit oleic)

 

 

II. Tính chất vật lí

- Các axit tan trong H₂O vì tạo liên kết hiđro với H₂O

- Các axit có nhiệt độ soi cao hơn hẳn so với ancol có cùng số nguyên tử C do giữa hai phân tử axit tạo được 2 liên hết hiđro.

 

-Axit cacboxylic là  những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm cacboxyl ( -COOH) liên kết trực tiếp với nguyện tử cacbon hoặc nguyên tử hiđro.

III. Tính chất hóa học

1. Tính axit:

-      Axit cacboxylic điện li không hoàn toàn trong nước theo cân bằng:

R –COOH +H₂O  H₃O⁺ + R –COO^-  ;   

 (K_a là mức đo lực axit, K_a càng lớn thì axit càng mạnh và ngược lại)

-          Axit cacboxylic là một axit yếu. Tuy vậy, chúng có đủ tính chất của 1 axit: làm quỳ tím hóa đỏ, tác dụng được với kim loại giải phóng hiđro, với oxit kim loại, với bazơ, với muối và rượu.

HCOOH +Na à HCOONa +1/2 H₂

2CH₃COOH +MgO à (CH₃COO)₂Mg +H₂O

2CH₂=CH –COOH +Na₂CO_3­ à2CH₂CH –COONa +CO₂+H₂O

HOOC –COOH +Ca(OH)₂ à

-          Trong các axit no đơn chức, axit fomic (HCOOH) mạnh hơn cả. Các nhóm ankyl đẩy electron về phía nhóm cacboxyl nên làm giảm lực axit. Các nguyên tử có độ âm điện lớn ở gốc R hút electron của nhóm cacboxyl .

 

2 Phản ứng với ancol ( phản ứng este hóa )

 

3. Phản ứng tách nước liên phân tử:

Khi cho tác dụng với P₂O₅. hai phân tử axit tách đi một phân tử nước tạo thành phân tử anhiđrit axit:

4. Phản ứng thế ở gốc no.

Khi dùng photpho xúc tác, Cl chỉ thế cho H ở cacbon bên cạnh nhóm cacboxyl

CH₃CH₂ CH₂COOH +Cl₂ 

 

      5. Phản ứng thế ở Cacbon

Cl

CH₃ - CH­₂ - COOH + Cl₂ CH₃ - CH - COOH + HCl

     

6. Phản ứng thế ở gốc thơm.

Nhóm cacboxyl ở vòng benzen định hướng cho phản ứng thế tiếp theo vào vị trí meta làm cho phản ứng khó khăn hơn so với thế vào benzen.

 

            7. Phản ứng đặc biệt của gốc R:

 + Nếu HOOH có khả năng tham gia tráng bạc:

  HOOH +2AgNO₃ + 4NH₃  →( NH₄ )₂CO₃ + 2Ag  + 2NH₄NO₃

  +R  có nối đôi , thì có phản ứng tham gia trùng hợp, cộng, oxi hóa

     Axit chưa no còn cho phản ứng cộng, trùng hợp.

CH₂=CH –COOH +H₂O à HO –CH₂ –CH₂ –COOH

nCH₂=CH –COOH

 

  +Ngoài ra axit có khả năng tham gia phản ứng trùng ngưng:

 

IV. Điều chế

                                                                                

1.      Oxi hóa anđêhit tương ứng Oxi hóa hiđrocacbon, ancol, andehyt tương ứng:

C₆H₅ –CH₃ C6H5COOK C₆H₅ –COOH

+Oxi hóa rượu bậc I tương ứng:

5CH₂ –CH₂OH + 4KMnO₄ + 6H₂SO₄ à 5CH₃COOH + 2K₂SO₄+4MnSO₄+11H₂O

+Oxi hóa hiđrocacbon chưa no:

5CH₃ –CH = CH –CH₃ +8KMnO₄+12H₂SO₄à 10CH₃COOH + 4K₂SO₄+8MnSO₄ +12H₂O

+Oxi hóa ankan thích hợp:

R –CH₃ RCOOH +H₂O

 

CH₃ - CH₂ - CHO + O₂  CH₃ - CH₂ - COOH

2. Riêng CH₃COOH còn thêm các phương pháp điều chế khác như sau:

a. Lên men giấm

C₂H₅OH + O₂ CH₃COOH + H₂O

b. Tổng hợp từ C₂H₂

C₂H₂ + H₂O  CH₃CHO

CH₃CHO + O₂ CH₃COOH

    CH₂OH +CO CH₃COOH

 

3 . R -C≡N + 2H₂O →RCOOH + NH₃