   TIỂU LUẬN MÔN : HÓA HỮU CƠ TÊN ĐỀ TÀI:   Giảng viên hướng dẫn: T.s Nguyễn Văn Bời Sinh viên : Trần Anh Hải Mã số sinh viên : 09212211 Lớp học phần : 210405002  !"#$%& '()*#'+' , /01121   34 1567   Giảng viên hướng dẫn: T.s Nguyễn Văn Bời Sinh viên : Trần Anh Hải Mã số sinh viên : 09212211 Lớp học phần : 210405002 2  !"#$%& '()*#'+' 868 A. LỜI MỞ ĐẦU………………………….………………………………………………3 B. NỘI DUNG 1. Các thuyết axít bazơ………………………………………………………………… 4 1.1 Thuyết axít – bazơ theo Bronsted……………………………………………… 4 1.2 Thuyết axít – bazơ theo Lewis………………………………………………… .5 1.3 Thuyết axít – bazơ theo SvanteArhrnius…………………………………………5 2. Ảnh hưởng của các yếu tố đến tính bazơ của hợp chất hữu cơ…………………………6 2.1 Hiệu ứng cảm ứng……………………………………………………………… 6 2.2 Hiệu ứng cộng hưởng…………………………………………………………….7 2.3 Hiệu ứng không gian……………………………………………………….…….7 2.4 Phản ứng tạo phức……………………………………………………….……….8 3. So sánh tính bazơ của các hợp chất hữu cơ…………………………………………… 8 3.1 Nguyên tắc so sánh tính bazơ…………………………………………………….8 3.2 So Sánh tính bazơ của amin…………………………………………… ………9 4. Tính bazơ của các hợp chất hữu cơ tiêu biểu…… …… …………………………….11 4.1 Tính bazơ của amin……………………… ………………………………… 11 4.2 Tính bazơ của hợp chất dị vòng thơm thường gặp……………………………13 4.2.1 Tính bazơ của priđin……………………………… …………………….13 4.2.2 Tính bazơ của điazin………………………………………………………14 4.2.3 Tính bazơ của purin……………………………………………………….15 4.2.4 Tính bazơ của imiđazole………………………………………………… 16 4.2.5 Tinh bazơ của pirole………………………………………………………18 4.2.6 Tính bazơ của quinolin và isoquinolin……………………… ………….18 C. LỜI KẾT………………………………………………………………………………19 3 A. 6.19/: ; <=>%!?@=4 Hóa học nghiên cứu về tính chất của các nguyên tố và hợp chất, về các biến đổi có thể có từ một chất này sang một chất khác, cung cấp phương pháp đo lường hay phân tích để tìm các thành phần hóa học trong những mẫu thử nghiệm. Hóa học hữu cơ là ngành hóa học nghiên cứu những hợp chất của cacbon, mặc dù các chất hóa hữu cơ chỉ chỉ hình thành từ vài nguyên tố như Cacbon, Hidro, Nitrơ nhưng sự kết hợp và sắp xếp khác nhau của các nguyên tố đã hình thành nên rất nhiều hợp chất khác nhau và những hợp chất này có những tính chất hóa học khác nhau trong đó có tính axít, bazơ của các hợp chất hữu cơ. Nghiên cứu tính axít, bazơ của hợp chất hữu cơ là một trong những đề tài nghiên cứu được nhiều người quan tâm hiện nay. Nghiên cứu đề tài này sinh viên không những tìm hiểu được nhiều nguồn tri thức mới mà còn hiểu sâu hơn, rõ hơn về tính bazơ của các hợp chất hữu cơ, một khái niệm cơ bản của bộ môn hóa học và được biết đến ngay từ những ngày đầu làm quen với bộ môn hóa học. AB C&C DEF=4 Để thực hiện đề tài này, tôi đã dựa trên nền tảng nghiên cứu cũng như các tài liệu có liên quan đến tính bazơ của các nhà hóa học đi trước công nhận và các kiến thức trong các giáo trình, sách giáo khoa và các tài liệu có liên quan đến tính bazơ của các hợp chất hữu cơ, ngoài ra còn có các tài liệu trên mạng internet… GEHEI J> DEF=4 Các nhà khoa học đã nghiên cứu và đưa ra rất nhiều khái niệm về tính Bazơ nhưng với đề tài này chúng ta chỉ giới hạn nó trong những khái niệm bazơ hữu cơ cơ bản và tìm hiểu tính Bazơ của các hợp chất hữu cơ tiêu biểu, qua đó nghiên cứu sâu hơn về tính bazơ của các hợp chất hữu cơ tiêu biểu, phổ biến.Qua những nghiên cứu đó nhằm cho chúng ta hiểu rõ hơn về tính bazơ của các hợp chất trong hóa học hữu cơ từ đó chúng ta có thể đánh giá được khách quan, sơ lược về hóa học hữu cơ cũng như vận dụng được những kiến thức tìm hiểu được để từng bước đi sâu vào con đường hóa học. 4 31K +LMNOP Khái niệm về axít –bazơ có khá nhiều luận điểm khác nhau như thuyết Arrhenius, thuyết Bronsted, thuyết Lewis…Trong hóa học hữu cơ, thuyết Bronsted và thuyết Lewis được quan tâm nhiều nhất. ++="Q%>R%ST>UB%VWXWY%VZ Theo thuyết axít bazơ theo Bronsted (Bronsted Lowry, 1923) thì acid là những phân tử hoặc ion có khả năng cho proton H + , bazơ là những phân tử hoặc ion có khả năng nhận proton H + . Khi cho proton ,acid tạo thành bazơ liên hợp với nó. Khi nhận proton bazơ tạo. Thành acid liên hợp với nó. axít + bazơ bazơ liên hợp + axít liên hợp. VD: H-Cl + H 2 O H 3 O + + Cl - R%T>UBR% T>UB NH 3 + H 2 O NH 4 + + HO - R% >UB R T>UB Bazơ liên hợp là phân tử hoặc ion còn lại sau khi axít đã nhường đi một proton, và axít liên hợp là chất được tạo khi bazơ đã nhận proton. Phản ứng có thể xảy ra theo chiều thuận hoặc nghịch; trong từng trường hợp axít nhường một proton cho bazơ. Bronsted Lowry khi một cặp electron có thể nhường đến một proton. Có nghĩa là thuyết Bronsted Lowry không chỉ giới hạn trong các dung dịch nước. Bất kỳ dung môi nào, như S, có thể hoạt động như chất nhận proton. AH + S: A - + SH + Các dung môi nhường thường gặp trong hóa axít-bazơ, như dimethyl sulphoxide hoặc dung dịch ammoniac có một nguyên tử ôxy hoặc nitơ còn một cặp electron chưa sử dụng có thể liên kết với một proton. 5 +#="Q%>R%ST>UB%VW6V[Y Trong năm 1923 G.N.Lewis đưa ra định nghĩa mới về axít và bazơ. Một axít là những dạng nhận 1 cặp electron và bazơ là dạng mà cho 1 cặp electron. Tất cả những axít mà cho proton phù hợp với định nghĩa của Lewis bởi vì tất cả axít mà cho proton thì mất 1 proton và proton nhận 1 cặp electron từ bazơ. NH 3 : + H –OH NH 4 + + OH - \ZG: các anion (Cl - ,OH - ,I - ,CO 3 2- , NO 3 - … ) các phân tử trung hòa hoặc Ion trong thành phần có các nguyên tử còn cặp e chưa liên kết như : NH 3 , SO 3 , C 2 H 5 OH ]+#4^=%_WC`%aEb> c d c  c +c="Q%>R%ST>UB%VWd\>%VXX=Y Một định nghĩa phổ biến Eb>T>UB theo Svante Arrhenius là một hợp chất hóa học hoặc là cung cấp các ion hiđrôxít hoặc là hấp thụ các ion hiđrô khi hòa tan trong nước. Các bazơ và các axít được nói đến như là các chất ngược nhau vì hiệu ứng của axít là tăng nồng độ ion hidronic H 3 O + trong nước, còn bazơ thì làm giảm nồng độ của ion này. Các bazơ theo Arrhenius là những chất hòa tan trong nước và có pH lớn hơn 7. 6 Độ pH của nước (không nguyên chất) được đo bởi độ axít của nó. Trong nước nguyên chất, khoảng 1/10 000 000 các phân tử phân ly thành các ion hiđro (H + ) hay (H 3 O + và các ion hiddroxit (OH - ), tuân theo phương trình sau: Chính xác hơn thì là: Nồng độ (tính theo mol/lít) của các ion được biểu diễn như là [H + ] và [OH − ]; tích của chúng là hằng số điện li của nước và có giá trị 10 −14 mol 2 l −2 . Độ pH được định nghĩa như là −log [H + ]; vì thế nước nguyên chất có pH bằng 7. (Các giá trị này đúng ở nhiệt độ 23 °C và sai khác một chút ở các nhiệt độ khác. Bazơ nhận (loại bỏ) các ion hiđrôni (H 3 O + ) từ dung dịch, hoặc là cung cấp các ion hidroxit (OH - ) trong dung dịch. Cả hai hoạt động này đều làm giảm nộng độ (H + ) và vì thế làm tăng pH.Ngược lại, một axít cung cấp thêm các ion (H + ) cho dung dịch hay nhận các ion (OH - ), vì thế làm giảm pH. #e-9LMNf/N #+@=F Eg*F 4 Sự phân cực lan truyền dọc các liên kết σ được gây ra bởi sự phân phối không đồng đều các cặp e liên kết σ ,do sự khác nhau về đô âm điện của nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử được gọi là sự phân cực hay hiệu ứng cảm ứng .Hiệu ứng cảm ứng ảnh hưởng đến tính bazơ của hợp chất hữu cơ. VD: tính bazơ tăng dần C 6 H 5 -NH 2 < NH 3 < CH 3 NH 2 < (CH 3 ) 2 NH Pk b 9.42 4.75 3.38 3.23 7 Nguyên nhân: Do tác dụng hút e giảm , tác dụng đậy e tăng dần từ gốc C6H5 + lớn hơn (CH3) 2 - ##@=F ?DhCEi Aj : Là sự tác dụng tương hỗ giữa các nguyên tử hay nhóm nguyên tử trong hệ liên hợp làm dịch chuyển các điện tử liên kết π gây ra sự phân cực phân tử. Ví d ụ: Xét CH 2 = CH-Cl Vì Cl là nhóm gây hiệu ứng liên hợp dương nên ta có chiều cho điện tử như sau: (-) (+) (-) (+) CH 2 = CH-Cl CH 2 - CH- Cl CH 2 -CH=Cl Hiệu ứng này giảm dần từ Cl tới I nên mật độ điện tích dương tăng dần trên gốc CH 2 = CH- dẫn đến tính axít tăng dần,tính bazơ giảm dần. Kết luận: Hiệu ứng liên hợp yếu dần → tính bazơ giảm dần. #c@=F kl  >4 Là hiệu ứng gây nên bởi nhóm có kích thước lớn và có tác dụng cản trở hoặc thúc đẩy phản ứng Nguyên nhân gây ra hiệu ứng không gian là do kích thước nhóm thế lớn ảnh hưởng nhau . Kích thước các nhóm, ion lớn cồng kềnh cản trở các tác nhân tiếp cận nhau ,khó tạo thành trạng thái chuyển tiếp trong phản ứng . Độ mạnh tính base tăng theo dãy: 2- < 3- < 4-metyl anilin. Do sự cản trở của nhóm CH 3 đến nhóm NH 2 giảm dần. 8 #S*V%"?S>? cS*V%"?S>? mS*V%"?S>? ]#c4&E*V%"?>? #mgF %_WCFE4 Do catrion kim loại M n+ còn AO trống (do mất e hóa trị ) nên có khả năng nhận cặp e của các phần tử có tính bazơ Lewis tạo liên kêt cộng hóa trị M n+ + L ↔ M n+ ←L Ion trung tâm Phối tử Phức chất Hằng số đặc trưng cho độ bền của phức chất . K càng lớn thì phức tạo thành càng bề .Nếu Mn+ có thể phản ứng nhiều bậc để tạo phức với L→ MLmn+ thì ứng với từng bậc phản ứng ta sẽ có hệ số bền từng bậc . M n+ + mL ↔ ML m n+ Hằng số bền tổng βm = K1K2…Kn Nếu Mn+ là axít càng mạnh và M là bazơ càng mạnh thì phức càng bền hay βm và K càng lớn. cddLL c+ ="D%nEYWY&%T>UB Một trong những loại bazơ hữu cơ thường gặp trong thực tế là các hợp chất amin va dẫn xuất của chúng.Nguyên tử nitrogen trong amin còn một đôi điện tử tự do và có khả 9 năng nhận thêm proton,hay cũng có thể nói các amin có khả năng chuyển đổi điện tử tự do đó. Thực nghiệm cho thấy tính bazơ của các amin phụ thuộc vào cấu tạo của phân tử, tức là phụ thuộc vào bản chất các nhóm thế liên kết với nguyên tử nitrogen. Thông thường các nhóm thế đâỷ điện tử theo hiệu ứng +I sẽ làm tăng mật độ điện tử trên nguyên tử nitrogen, do đó làm tăng tính bazơ của các amin tương ứng. Ngược lại các nhóm thế hút điện tử theo hiệu ứng –I và –C sẽ làm giảm mật độ điện tử có mặt trên nguyên tử nitrogen, do đó sẽ làm giảm tính bazơ của các amin tương ứng. Tuy nhiên, trong dung dịch nước, tính bazơ của các amin còn phụ thuộc tính ổn định của các cation ammonium hợp với amin, chứ không chỉ đơn thuần phụ thuộc vào mật độ điện tử trên nguyên tử nitrogen. Vấn đề này sẽ được minh họa như sau. Tính bazơ : CH 3 CH 2 - > H 2 C=CH 2 > H 2 N - > HO - > F - Cần lưu ý với các bazơ hữu cơ không phải là amin có thể so sánh tính bazơ của chúng bằng cách sử dụng nguyên tắc axít cangd mạnh thì bazơ càng yếu. Trong ví dụ trên đây, CH 3 CH 3 có tính axít yếu nhất (pK a = 50) và thực tế hợp chất không thể hiện tính axít. Do đó bazơ liên hợp hình thành sau khi phân li một proton tương ứng là CH 3 CH 2 - sẽ có tính bazơ mạnh . Ngược lại HF có tính axít mạnh nhất (pK a = 3,2) do đó sẽ hình thành bazơ liên hợp F - có tính bazơ yếu nhất. c#dWY&%T>UBEb>E&E>* CHCH 2 -NH 2 > CH 3 -NH 2 > CH 3 OCH 2 CH 2 -NH 2 > H-NH 2 pK a = 10,63 10,62 9,45 9,25 C 2 H 5 OCOCH 2 CH 2 -NH 2 > CH 3 -NH 2 > CHCO-NH 2 9,13 7,66 -0,5 Đối với các amin cùng bậc, tính bazơ chủ yếu thuộc vào mật độ điện tử có mặt trên nguyên tử nitrogen. Kết quả thực nghiệm cho thấy các amin no mạch hở trong dung dịch nước đều có tính bazơ mạnh hơn so với amin bậc một và bậc ba. Điều này được giải thích dựa trên độ bền của cation ammonium liên hợp. Số lượng proton ở cation ammonium 10 [...]... hưởng đến tính bazơ của hợp chất hữu cơ và khái quát tính bazơ của một số chất hữu cơ tiêu biểu Nói chung, đề tài là tập hợp những tìm hiểu, nghiên cứu và những vấn đề sơ bộ về tính bazơ của các hợp chất hữu cơ trong hóa học Triển vọng và hướng nghiên cứu tiếp: Qua nghiên cứu và đánh giá, tôi cho rẳng đây là một đề tài nghiên cứu những kiến thức cơ bản của nền hóa học nói chung và của hóa học hữu cơ nói... 4.2 Tính bazơ của hợp chất dị vòng thơm thường gặp 4.2. 1Tính bazơ của piriđin Hình 4.2.1: Các công thức cấu tạo của piriđin Phân tử Piridin ở trạng thái liên hợp kín, các orbital p của các nguyên tử N và C xen phủ bên với nhau Từ đó, tính bazơ của Pyridin khá nhỏ (lớn hơn anilin nhưng không đáng kể) - Piriđin có tính bazơ vì còn cặp electron n trên dị tố N, nhưng là bazơ yếu vì thành phần s cao của. .. + N - - O NH2 O - N+ NH2 - O - O N+ - + NH2 O O N+ - + NH2 O 4.TÍNH BAZƠ CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ TIÊU BIỂU 4.1 .Tính bazơ của amin Amin có tính bazơ yếu.Triphenylamin, (CH3)3N, là một amin bậc ba mạch hở, tuy có 3 nhóm metyl, CH3-, đẩyđiện tử về N, nhưng lại có tính bazơ yếu hơn amin bậc hai, thậm chí yếu hơn cả amin bật một Nguyên nhân của sự kiện này là do hiệu ứng lập thể, tuy N được tập trung điện... pirole có thể phản ứng với KOH và hợp chất cơ- magie Pirole-1-kali Pirole-1-magie bromua 4.2.6 .Tính bazơ của quinolin và isoquinolin: Quinolin isoquinolin Hình 4.2.6 Quinolin và isoquinolin - Nhìn chung, quinolin và isoquinolin thể hiện tính chất của một bazơ, nhưng là những bazơ yếu tương đương với piriđin, pKa của quinolin là 4,82; của isoquinolin là 5,14, trong khi của piriđin là 5,2 - Quinolin có... của cặp electron tự do trong nguyên tử nitơ sẽ làm tăng tính bazơ của Amin và ngược lại Nếu R là gốc đẩy e sẽ làm tăng mật độ e trên nguyên tử Nitơ .Tính Bazơ tăng Nếu R là gốc hút e sẽ làm giảm mật độ e trên nguyên tử Nitơ .Tính Bazơ giảm  Amin bậc ba khó kết hợp với proton H+ là do sự án ngữ không gian của nhiều nhóm R đã cản trở sự tấn công của H+ vào nguyên tử Nitơ  Nhóm Ankyl có ảnh hưởng làm... proton axít ( N-H ) dễ được thay thế bằng ion kim loại tạo ra muối 4.2.5 .Tính bazơ của pirole: Tính bazơ của pirole rất yếu ( Kb = 10-14 ) Trong nước chúng tạo ra các ion kém ổn định so với dạng phân tử Pirole proton hóa ( pKa = 0,4 ) 18 Khi tác dụng với axít vô cơ mạnh, chúng sẽ bị polime hóa: Pirole có tính axít rõ rệt so với các hợp chất dị vòng cùng loại Pirole ( K a = 10-15 ) là axít mạnh hơn nước... được hoạt hóa bởi các nhóm thế có sẵn trong vòng 16 4.2.3 .Tính bazơ của purin: Hình 4.2.3:Purin Sự tính toán mật độ electron cho thấy: trong phân tử purin thì vòng pirimiđin “thiếu hụt” electron, còn vòng imiđazole “dư thừa” electron Điều này quyết địnht tính chất electrophin ở vòng imiđazole và tính chất nucleophin ở vòng pirimiđin Purin là một bazơ yếu, tác dụng với axít mạnh cho muối nhưng chưa rõ... aniline, có tính bazơ yếu hơn NH 3 và các amin no mạch hở bậc một khoảng 106 lần (6 đơn vị pKa) Nguyên nhân của điều này là do đôi điện tử tự do trên nguyên tử nitrogen đã tham gia vào hệ liên hợp của vòng thơm Mật độ điện tử trên nguyên tử nitrogen do đó sẽ giảm đi đáng kể so với các amin no mạch hở Đối với các amin bậc một là dẫn xuất của anilin chứa các nhóm thế có tính chất điện tử khác nhau, bản chất. ..càng nhiều thì khả năng solvat hóa của cation càng lớn, tức là càng bền hơn Do đó cation ammonium của amin bậc hai bền hơn cation mamonium của amin bậc ba.Sự liên hợp ảnh hưởng của độ bền cation ammonium với khả năng đẩy điện tử của cấc nhóm ankyl làm cho tính bazơ của các amin no mạch hở được sắp xếp như sau: (CH3)2NH > CH3NH2 > (CH3)3N > NH3 R R N+... yếu vì thành phần s cao của cặp electron n này Độ bazơ của piriđin (K b = 2,3.10-9, pKa = 5,2 ) nhỏ hơn của amin, amoniac (K b 14 4.10-5 , pKa 9 ) và lớn hơn của pirole ( K b = 2,5.10- , pKa = -4,4) - Độ bazơ của piriđin thay đổi khi có các nhóm thế ở trong vòng Nói chung, các nhóm thế hút electron làm giảm độ bazơ của nhóm đẩy electron làm tăng độ bazơ Do nguyên tử Nitơ là nhóm hút electron nên phản . rất nhiều hợp chất khác nhau và những hợp chất này có những tính chất hóa học khác nhau trong đó có tính axít, bazơ của các hợp chất hữu cơ. Nghiên cứu tính axít, bazơ của hợp chất hữu cơ là một. sánh tính bazơ của các hợp chất hữu cơ ………………………………………… 8 3.1 Nguyên tắc so sánh tính bazơ ………………………………………………….8 3.2 So Sánh tính bazơ của amin…………………………………………… ………9 4. Tính bazơ của các hợp chất. về tính Bazơ nhưng với đề tài này chúng ta chỉ giới hạn nó trong những khái niệm bazơ hữu cơ cơ bản và tìm hiểu tính Bazơ của các hợp chất hữu cơ tiêu biểu, qua đó nghiên cứu sâu hơn về tính bazơ của