TRƯỜNG ĐẠI HỌC VÕ TRƯỜNG TOẢN KHOA DƯỢC  BÀI GIẢNG MƠN HỌC HĨA HỮU CƠ Giảng viên biên soạn: NGUYỄN HOÀNG SƠN Đơn vị: KHOA DƯỢC Hậu Giang – Năm 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VÕ TRƯỜNG TOẢN BÀI GIẢNG MƠN HỌC Tên mơn học: Hóa hữu Tên tiếng Anh: Organic chemistry Trình độ: Đại học Số đơn vị học trình: Giờ lý thuyết: 30 Giờ thực hành: Thơng tin Giảng viên:     Tên Giảng viên: Nguyễn Hồng Sơn Đơn vị: Bộ mơn Hóa Dược- Dược lý- Dược lâm sàng- Hóa sinh Điện thoại: 01214728545 E-mail: nhson@vttu.edu.vn NỘI DUNG BÀI GIẢNG Điều kiện tiên Mục tiêu môn học: Sau học xong học phần hóa hữu sinh viên có khả năng: - Trình bày các loại hiệu ứng chế của các loại phản ứng hóa hữu - Trình bày các loại đờng phân cấu dạng hóa hữu - Trình bày tính chất hóa học ứng dụng của các nhóm hợp chất: alkan, alken, ankyl,alkadien, aren, dẫn xuất halogen, hợp chất kim, alcol, phenol, aldehyd, ceton, acid carboxylic, este, ete, amin - Định tính các loại hợp chất hữu đơn chức tạp chức - Tổng hợp số hợp chất hữu thường dùng ngành dược Phương pháp giảng dạy: giáo viên giảng bài, học sinh ghi chép làm tập ứng dụng từ lý thuyết học Đánh giá môn học: - Giữa kỳ: + Hình thức: tự luận + Điểm: - Kết thúc học phần: + Hình thức: tự luận + Điểm: Tài liệu tham khảo: - Trương Thế Kỷ, 2006, Hóa hữu tập - Trương Thế Kỷ, 2006, Hóa hữu tập - Trần Quốc Sơn, 1979, Cơ sở lý thuyết hóa hữu - Bài tập Hóa hữu – Đại học Y dược Hờ Chí Minh - Hóa hữu – GS.TS.Trương Thế Kỷ môn - năm 2011 Đề cương môn học: Kế hoạch giảng dạy học tập cụ thể Số Nội dung giảng dạy Nội dung học tập Số tiết buổi sinh viên Khái niệm acid, bazo Hiệu ứng điện tử Đông phân Ghi chép, lắng nghe làm tập Cơ chế phản ứng Alkan Alken,alkadien, alkin, cycloankan, Ghi chép, lắng nghe làm tập Aren, alcol, dẫn xuất magie, Phenol Ghi chép, lắng nghe làm tập Ghi chép, lắng nghe làm tập 5 Ghi chép, lắng nghe làm tập Ghi chép, lắng nghe làm tập Nội dung giảng chi tiết: MỤC LỤC CHƯƠNG 1: Cấu trúc điện tử nguyên tử carbon tạo thành liên kết hợp chất hữu Cấu trúc điện tử (electron) của nguyên tử carbon Sự tạo thành liên kết 1 CHƯƠNG 2: Các hiệu ứn g điện tử hóa hữu Hiệu ứng cảm ứng Hiệu ứng liên hợp (cộng hưởng) 12 12 15 CHƯƠNG 3: Cấu trúc phân tử c hất hữu Đồng phân cấu dạng Đồng phân phẳng Đồng phân lập thể - đồng phân không gian 17 17 19 CHƯƠNG 4: Kh niệm acid -base hóa hữu Khái niệm acid -base theo Bronsted-Lowry (1923) Khái niệm acid -base theo Lewis (1923) Yếu tố ảnh hưởng đến tính acid -base của chất hữu 33 33 35 35 CHƯƠNG 5: C c loại phản ứng hóa hữu khái niệm chế phản ứng Các loại phản ứng hóa hữu Khái niệm chế phản ứng 36 36 38 CHƯƠNG 6: Alkan - Hydrocarbon no Nguồn gốc thiên nhiên - Cấu tạo, đồng phân, cấu dạng 48 Danh pháp 50 Phương pháp điều chế alkan 51 Tính chất lý học Tính chất hóa học Chất điển hình 53 54 85 CHƯƠNG 7: Cycloalk58 Monocycloalkan Hợp chất đa vòng 60 65 CHƯƠNG 8: Alken - Hydrocarbon etylenic Cấu tạo của alken Đồng phân Danh pháp Phương pháp điều chế Tính chất lý học Tính chất hóa học Chất điển hình 67 67 67 69 70 74 75 83 CHƯƠNG 9: Alkyn - Hydrocarbon acetylenic Cấu trúc điện tử Danh pháp đồng phân Phương pháp điều chế 85 85 86 86 Tính chất lý học Tính chất hóa học Chất điển hình 88 88 92 CHƯƠNG 10: Aren - Hydrocarbon thơm Benzen nhân thơm Danh pháp đờng phân Phương pháp điều chế Tính chất lý học Tính chất hóa học 94 94 95 96 97 98 CHƯƠNG 11: Hydrocarbon đa nhân thơm Cấu tạo danh pháp Biphenyl Biphenylmetan triphenylmetan Naphtalen Anthracen Phenanthren CHƯƠNG 12: Hệ thống liên hợp alkadien Hệ thống allylic Dien Hệ thống liên hợp bậc cao Phản ứng Diels –Alder 111 111 112 114 115 117 118 120 120 123 126 127 CHƯƠNG 13: Dẫn xuất halogen Danh pháp Đồng phân Phương pháp điều chế Tính chất lý học Tính chất hóa học 130 130 131 131 135 135 CHƯƠNG 14: Hợp chất kim Cấu tạo Danh pháp 3.Tính chất lý học Phương pháp điều chế hợp chất kim Các phản ứng của hợp chất kim 142 142 142 143 143 145 CHƯƠNG 15: Alcol Monoalcol 150 150 CHƯƠNG 16: Phenol Monophenol Polyphenol 162 162 170 CHƯƠNG 17: Ether Ether mạch hở Ether mạch vòng 174 174 178 C hương CẤU TRÚC ĐIỆN TỬ CỦA NGUYÊN TỬ CARBON VÀ SỰ TẠO THÀNH CÁC LIÊN KẾT TRONG HỢP CHẤT HỮU CƠ MỤC TIÊU Trình bày cấu tạo điện tử carbon trạng thái lai hóa sp3, sp2 sp Giải thích cách hình thành loại liên kết: − Cộng hóa trị − Liên kết phối trí − Liên kết hydro NỘI DUNG CẤU TRÚC ĐIỆN TỬ (ELECTRON) CỦA NGUYÊN TỬ CARBON 1.1 Thuyết carbon tứ diện (Vant Hoff- Le Bel 1874) Nguyên tử carbon có hóa trị Bốn hóa trị của carbon hướng bốn đỉnh của tứ diện Tâm của tứ diện nguyên tử carbon Các góc hóa trị ở tâm 109°28' Khi nguyên tử carbon liên kết với nguyên tử nhóm đờng nhất ta tứ diện 1.2 C ấ u t rú c đ i ệ n t c ủ a n g u y ê n t carbon 1.2.1 Carbon trạng thái 1 Carbon có có cấu hình điện tử C 1s 2s 2px2py 1s2 2s2 2p2 điện tử đơn độc px py Cịn có orbital 2pz trống khơng có điện tử 1.2.2 Carbon trạng thái kích thích C * 1s2 2s1 2s ≡ 1s2 2s2 2px12py12pz1 Carbon hấp thu lượng 60-70 kcal/mol, điện tử 2s2 chuyển lên trạng thái 2p (orbital 2pz) Carbon có cấu hình điện tử 1s 2s 2p carbon kích thích (1s 2s 2px2py2pz) Kết carbon có điện tử đơn độc tạo liên kết Carbon có hóa trị Bốn điện tử của carbon kích thích có lượng khác liên kết của carbon phải khác Thực tế phân tử metan có liên kết C - H hồn tồn giống 1.2.3 Carbon trạng thái lai hóa Khi tạo thành liên kết, orbital 2s số orbital 2p tở hợp lại tạo thành orbital có dạng khác orbital ban đầu có khả xen phủ cao liên kết hình thành bền Sự tở hợp gọi lai hóa • Lai hóa sp Kiểu lai hóa thứ nhất gọi lai hố sp (cịn gọi lai hóa tứ diện) Một orbital 2s orbital p tổ hợp với tạo thành orbital lai hóa sp Các kết tính tốn cho thấy xem khả xen phủ của orbital s của orbital p của orbital sp3 Lai hóa sp2 Sự tở hợp orbital 2s với orbital 2p (2px, 2py) tạo thành orbital lai hóa sp hay cịn gọi lai hóa tam giác Trục đối xứng của orbital sp nằm mặt phẳng tạo nên góc 120° Khả xen phủ tương đối của orbital sp2 1,99 2 Như carbon lai hóa sp cịn có điện tử orbital 2pz khơng lai hóa Orbital có dạng hình khối số nởi • Lai hóa sp Tở hợp orbital s orbital 2px tạo thành orbital lai hóa sp với khả xen phủ tương đối 1, 93 góc tạo bởi trục đối xứng của orbital 180o hay cịn gọi lai hóa đường thẳng Trên carbon lai hóa sp cịn có điện tử p khơng tham gia lai hóa 2py 2pz Sự lai hóa orbital s p xảy nguyên tử oxy, nitơ SỰ TẠO THÀNH CÁC LIÊN KẾT 2.1 Sự tạo thành liên kết cộng hóa trị - Liên kết ᴨ liên kết δ Liên kết tạo thành xen phủ cực đại của orbital nguyên tử thành orbital phân tử Khi vùng xen phủ của orbital nguyên tử lớn liên kết (orbital phân tử) tạo thành bền lượng hình thành liên kết lớn Khuynh hướng của xen phủ tiến tới cực đại, nội dung của nguyên lý xen phủ cực đại Các orbital nguyên tử tương tác có hiệu v ới thành orbital phân tử c hú ng phải thỏa mãn điều kiện: • Năng lượng của chúng gần • Sự xen phủ ở mức độ lớn • Chúng phải có kiểu đối xứng trục nối hai hạt nhân nguyên tử Như orbital s, orbital s orbital p có trục đối xứng trùng với trục nối hạt nhân tham gia xen phủ thành orbital phân tử Tùy theo đặc điểm đối xứng của orbital nguyên tử, xen phủ của chúng theo trục hay ở bên trục nối nguyên tử Sự xen phủ theo trục orbital tạo liên kết δ Sự xen phủ bên xảy tạo thành liên kết π • Xen phủ trục - Tạo liên kết ᴨ Liên kết δ Orbital s Orbital s Liên kết δ Orbital p Orbital p Liên kết δ Orbital p • Xen phủ bên - Tạo liên kết π + Orbital p Orbital p Liên kết π 2.2 Liên kết ᴨ liên kết δ hợp chất hữu 2.2.1 Trong h ợ p chất hữu liên kết δ tạo thành xen phủ • Orbital s của nguyên tử hydro với orbital lai hóa của carbon sp3, sp2, sp • Orbital lai hóa của carbon xen phủ với • Orbital lai hóa s p của nguyên tử oxy của nitơ với orbital s của hydro với orbital lai hóa của carbon sp3, sp2, sp hợp chất có liên kết O-H C-O hợp chất có liên kết N-H C-N 2.2.2 Liên kết π tạo thành xen phủ • Orbital Py Pz của nguyên tử carbon xen phủ với đôi để tạo thành liên kết π C=C C ≡C • Orbital p của nguyên tử oxy, nitơ xen phủ với orbital p của nguyên tử carbon tạo thành liên kết ð C=O C =N, C≡N Ví dụ: • Sự tạo thành liên kết π hợp chất etan, ethylen, acetylen, alcol ethylic minh họa sau: Phản ứng thể tính acid của phenol: ONa OH + Na ONa OH + NaOH + [ H] ; + H2O Phenol có tính acid yếu acid carbonic Phenolat tác dụng với acid carbonic: OH ONa + NaHCO3 + CO2 + H2O Phenolat có tính base: Tính base tính nhân của phenolat yếu tính base tính nhân của alcolat RO - cặp điện tử oxy của phenolat liên hợp với nhân benzen làm giảm mật độ điện tử oxy Phenolat natri tan nước, phân ly thành ion: → C6H5ONa C6H5O- + Na+ Ion phenolat tồn trạng thái trung gian cộng hưởng: -O O O O - - Tính acid của phenol tăng nhân benzen có nhóm hút electron Cl, NO2, COOH (có hiệu ứng -I,-C) Các nhóm đẩy electron CH3 làm giảm tính acid của phenol 1.4.2 Phản ứng ester hóa phenol Phenol tác dụng trực tiếp với acid hữu tạo ester với hiệu suất thấp Phản ứng xảy khó khăn ester hóa của alcol Phản ứng ester hóa của phenol phản ứng thu nhiệt: CH3COOH + C6H5OH CH3COOC6H5 + H2O ฀Ho = + 1,5 kcal.mol-1 CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O ฀Ho = - 4.6 kcal.mol-1 Phản ứng tạo ester của phenol dễ xảy phenol tác dụng với clorid acid anhydrid acid có xúc tác base acid: OCOR OH + RCOCl Base + HCl 165 COOH OH Acid salicylic COOH H3PO OCOCH + CH 3COOH + ( CH 3CO ) 2O Aspirin Ester của phenol tham gia phản ứng chuyển vị Fries tạo ceton thơm có xúc tác AlCl3: OH C R O t = 160o OCOR AlCl3 o- Oxyphenylceton OH t = 60o p- Oxyphenylceton O C CH3 1.4.3 Phản ứng tạo ether phenol Các phenolat tác dụng với alkyl halogenid tạo ether (Phản ứng Williamson): ArO- + RX → ArOR + X- Dưới tác dụng của nhiệt độ, ether chưa no allylphenylether tham gia chuyển vị Claisen OCH2CH=CH2 OH 200oC CH2CH=CH2 Chuyển vị Claisen o- Allylphenol Eter allylphenyl Cơ chế chuyển vị Claisen: O .2 CH O # CH CH2 CH2 CH CH2 O CH2 CH CH2 H CH OH CH CH2 1.4.4 Phản ứng thay nhóm OH Nhóm OH phenol bị thay thể bởi Cl NH2 tác dụng với PCl5 NH3 với xúc tác AlCl3: OH Cl PCl5 ; -POCl3,-HCl Phenol Clorobenzen 166 OH NH2 NH3 ( AlCl3) , t o + H2O α- Naphtol α - Naphtylamin 1.4.5 Phản ứng v i aldehyd Phenol tác dụng với aldehyd formic môi trường base tạo hỗn hợp alcol ortho parahydroxybenzylic: OCH2OH OH O- O+ HO - + H2O O- + HCHO ; CH2OH Phản ứng xảy khó điểu khiển tốc độ Các alcol tạo thành tương tác với tương tự phản ứng trùng ngưng tạo thành polymer gọi bakelit Phản ứng xảy mơi trường acid Alcol o-hydroxy benzylic tạo thành (alcol salicylic) Phenol tác dụng với formaldehyd amin bậc tạo hợp chất o -aminomethylphenol OH + CH2OH HCHO + H+ + OH + CH2OH ; OH CH2OH H CH2OH - H+ OH OH HCHO + R2NH CH2NR2 - H2O 1.4.6 Phản ứng tổng h ợp Kolbe Tổng h ợp acid salicylic Phenolat natri tác dụng với CO2 có áp suất nhiệt độ, tạo natri salicylat ONa OH + CO2 p, to OH COONa COONa ; OH COOH + H+ Cơ chế phản ứng: : O: O C O O - O O C O H OH COO - OH COOH Thường áp dụng phản ứng để sản xuất acid salicylic quy mô công nghiệp 167 1.4.7 Phản ứng Reimer -Tieman Phenol tác dụng với cloroform môi trường kiềm mạnh tạo thành hydroxybenzaldehyd Sản phẩm phản ứng hỗn hợp đờng phân ortho para OH OH CHO + 3KCl + 2H2O + CHCl3 + 3KOH Aldehyd salicylic Phản ứng xảy theo chế tạo diclorocarben cloroform tác dụng với KOH Cl HOH :C Cl Cl K KCl + H2O + + : CCl2 Diclorocarben (CCl2) tác nhân điện tử tấn cơng vào phenol ở vị trí ortho para sau xảy thủy phân : O: O + + :CCl2 H O- - CCl O CHCl2 + 2KOH - CHO + H2O -HO - -2KCl,-H2O OH CHO Tùy theo cấu tạo, diclorocarben tác nhân điện tử (cả electron xếp orbital có orbital khơng có electron Có điện tích dương (+) carbon) lưỡng gốc (trên orbital có electron): Cl Cl + : CCl2 ; Cl Cl Lưỡng gốc Tác nhân điện tử 1.4.8 Phản ứng ghép đôi v i h ợ p chất diazoni Phenol tác dụng với muối diazoni môi trường kiềm tạo hợp chất arylazophenol Đây phản ứng điện tử vào nhân thơm hoạt động với tác nhân điện tử bền muối diazoni: HO + + N N Muoái diazoni Base HO N N Phenylazophenol 1.4.9 Các loại phản ứng i điện tử khác Phenol tham gia phản ứng điện tử khác nitro hoá tạo hợp chất nitrophenol; phản ứng halogen hóa tạo hợp chất halogenophenol; phản ứng sulfon hóa tạo acid hydroxybenzensulfonic: 168 Nitro hóa OH HNO3 O2N OH H2SO4 O2N HNO3 HNO3 H2SO4 OH O2N NO2 H2SO4 NO2 NO2 2,4 Dinitrophenol 2-Nitrophenol Halogen hóa OH 2,4,6-Trinitrophenol OH OH + Br2 CS2 + HBr Br OH + 3Br2 H2O OH Br Br + 3HBr Br Sulfon hóa OH OH HO3S + 2H2O + H2SO4 o-Nitrophenol có liên kết hydro nội phân tử p -Nitrophenol có liên kết hydro phân tử với 1.4.10 Phản ứng tạo màu dung dịch FeCl3 Với dung dịch FeCl3 phenol tạo hợp chất C6H5OFeCl2 có dung dịch màu tím đỏ; Cresol tạo dung dịch màu xanh phenol khác tạo dung dịch màu vàng 1.4.11 Phản ứng oxy hóa phenol Phenol dễ bị hóa nâu bởi oxy khơng khí Nhiều phản ứng oxy hóa của phenol xảy rất phức tạp Tính chất của sản phẩm phụ thuộc vào chất của nhóm Trong q trình oxy hóa, hydro của nhóm O−H bị phân cắt tạo − thành gốc phenoxy−ArO O OH [O] - H O O O Cromoxyd CrO3 oxy hóa phenol tạo p -benzoquinon Phản ứng xảy qua giai đoạn tạo acid phenylcromic 169 OH + CrO3 O O_CrO3H - H2CrO3 O CrO3H ; H H OH O H2CrO4 O H H OH O O OH H p- Hydroquinon p- Benzoquinon α-Naphtol bị oxy hóa tạo sản phẩm 4,4'-dihydroxy-1,1'-dinaphtyl Phản ứng xảy theo chế: O OH -H OH O O H H OH 4,4'-Dihydroxy-1,1'-dinaphtyl Trong trường hợp 2,4,6-tri-tert-butylphenol, gốc tự 2,4,6-tri-tertbutylphenoxy có màu xanh sinh có độ bền cao Chúng tác dụng với oxy tạo hợp chất màu vàng: (CH3)3C OH C(CH3)3 (CH3)3C -e -H+ C(CH3)3 (CH3)3C O2 O (CH3)3C O C(CH3)3 (CH3)3C O O Maøu vaøng C(CH3)3 (CH3)3C O C(CH3)3 C(CH3)3 C(CH3)3 Bu Bu O C(CH3)3 C(CH3)3 O C(CH3)3 Bu (CH3)3C POLYPHENOL Polyphenol hợp chất có hai hay nhiều nhóm OH gắn trực tiếp vịng benzen Các polyphenol chất rắn OH OH Catechol (tc = 104o) 1,2 -Dihydroxybenzen OH OH Resorcinol (tc = 114o) 1,3 -Dihydroxybenzen OH OH Hydroquinon (tc = 169o) 1,4 -Dihydroxybenzen 170 HO OH OH OH OH OH OH Hydroxyhydroquinon (tc = 140o) 1,2,4 -Trihydroxybenzen HO Pyrogalol (tc = 132o) OH Phloroglucinol (tc = 218o) 1,2,3 -Trihydroxybenzen 1,3,5 -Trihydroxybenzen Polyphenol điều chế theo phương pháp điều chế monophenol: Cl Cl OH NaOH , H2O H+ OH CuII, 200oC SO3H SO3H OH NaOH OH H+,H2O Nóng chảy NH2 O 2[H] Na2Cr2O7 H2SO4 HO OH OH O OH Ñun noùng OH HO OH OH - CO2 COOH Acid Galic O2N COOH NO2 H2N COOH NH2 Sn,HCl NO2 NH2 OH HO H2O , 100oC OH Polyphenol tự không tồn thiên nhiên Chúng tồn ở dạng ether ester Có thể chưng cất polyphenol Chúng dễ thăng hoa dễ tan nước, alcol ; không tan hydrocarbon Các phản ứng của polyphenol giống phản ứng của monophenol Khả phản ứng của polyphenol cao monophenol Các chất catechol, hydroquinon, pyrogallol dễ bị oxy hóa mơi trường kiềm Khó phân riêng sản phẩm oxy hóa Hydroquinon sử dụng làm chất hình kỹ nghệ ảnh: 171 OH OH OH O Ag2O Na2Cr2O7 ; MgSO4,ether Catechol O O OH Hydroquinon o-Benzoquinon H2SO4 O p-Benzoquinon Resorcinol khó bị oxy hóa Khi bị oxy hóa khơng tạo thành m -quinon Sản phẩm oxy hoá resorcinol hỗn hợp phức tạp Resorcinol có khả hỗ biến di chuyển hydro của nhóm O−H resorcinol dễ bị hydro hóa bởi hỗn hống natri tạo thành 1,3-cyclohexandion: OH O O +2 H OH O O 1,3 -Cyclohexandion Resorcinol Phloroglucinol có khả hỗ biến tạo ceton: OH HO O O OH Phloroglucinol O 1,3,5 -Cyclohexantrion Polyphenol tạo dung dịch có màu với FeCl3 Catechol cho màu xanh Resorcinol cho màu tím Pyrogallol cho màu đỏ BÀI TẬP Hãy viết công thức cấu tạo chất sau đây: a m-Cresol; b p-Ethylphenol; c 2,4- Dinitrophenol; d o-Nitrophenol; e Acid picric; f Acid 2,4-Phenoldisulfonic g Pyrogalol; h Phloroglucinol; i Acid galic Hãy gọi tên chất sau đây: a- CH3 OH ; b- OH ; c- Cl OH ; d- H5C2 e- CH3 OH Cl HO OH ; fH5C2 OH HO OH ; g - Cl OH ; h - HO OH Cl 172 Viết phương trình điều chế phenol: a p-Bromophenol, Tribromophenol từ benzen b Acid picric từ clorobenzen; từ acid 2,4-phenoldisulfonic c o-Cresol từ o -clotoluen Hãy xếp chất sau theo thứ tự tăng dần tính acid: OH NO2 OH ; NO2 OH OH ; ; NO2 CH2OH OH ; NO2 Cl ; OCH3 Viết phương trình phản ứng trường hợp sau: a Các chất methyliodid, isoamylbromid, allylbromid tác dụng với kaliphenolat b o-Cresol tác dụng với hỗn hợp KOH CHCl3 c p-Cresol tác dụng với aldehyd formic môi trường acid d Thực chuyển vị Fries của chất ester p -hydroxyphenylacetat, m-metoxyphenylacetat Bở túc hồn thành phản ứng theo sơ đờ: Benzen H2SO4 A NaOH Nung chảy B H2 O H+ C (CH3)2SO4 NaOH D HNO3 E 173 Chương 17 ETHER MỤC TIÊU HỌC TẬP Đọc tên loại ether Trình bày tính chất hóa học ether mạch thẳng, ether vịng NỘI DUNG Khi H của OH ROH, ArOH gốc R, Ar, ta ether R O_H → R O_R' R O_H → R_O_Ar Ar_O_H → Ar_O_Ar’ Phân loại ether: − Ether mạch hở − Ether mạch vòng ETHER MẠCH HỞ 1.1 Cấu tạo Oxy của ether liên kết trực tiếp với gốc R, Ar giống khác CH3-CH2-O-CH2-CH3 CH3-CH2-O-CH3 CH2=CH-O-CH3 Diethyl ether Ethylmethyl ether Methylvinyl ether Diethyl oxyd Ethylmethyl oxyd Methylvinyl oxyd O CH2CH3 Cyclohexylethyl ether Cyclohexylethyl oxyd CH2 O CH3 O- CH3 O CH3 O Benzylmethyl ether Methylphenyl ether Methyl , ฀naphtyl ether Diphenyl ether Benzylmethyl oxyd Methylphenyl oxyd Methyl , ฀naphtyl oxyd Diphenyl oxyd 1.2 Danh pháp Gọi tên gốc alkyl thêm từ ether oxyd Tên g ố c hydrocarbon tương ứng + ether (hoặc oxyd) 174 Cũng xem ether dẫn xuất của hydrocarbon mà hydro thay nhóm alkoxy RO − , aroxy ArO−: (CH3)2O Dimethyl ether Dimethyl oxyd Metoxymetan CH3OCH2CH2CH3 Methylpropyl ether Methylpropyl oxyd Metoxypropan CH3OCH(CH3)2 Methylisopropyl ether Methylisopropyl oxyd 2-Metoxypropan C6H5OCH3 Methylphenyl ether Methylphenyl oxyd Metoxybenzen p-CH3C5H4OC2H5 Ethyl,p-tolyl ether Ethyl,p-tolyl oxyd, p- Etoxytoluen 1.3 Phương pháp đ i ều ch ế ether 1.3.1 Điều chế ether theo phản ứng Williamson Phương pháp phở biến hay dùng để điều chế ether có gốc hydrocarbon khác cho natri alkoxyd tác dụng với dẫn xuất halogen (Williamson,1850): C2H5ONa + ICH3 C2H5OCH3 + NaI CH2=CHCH2OC2H5 + NaI CH2=CHCH2ONa + IC2H5 Phương pháp Williamson rất thuận lợi để điều chế ether có gốc aryl Các tác nhân alkyl hóa dẫn xuất halogen, alkylsulfat, ester alkyl-p-toluensulfonat (alkyl tosylat): C6H5ONa + ICH3 C6H5OCH3 + NaI C6H5ONa + SO2 (OCH3)2 C6H5OCH3 + CH3OSO2ONa C6H5OCH3 + p-CH3C6H4_O_SO2_ONa C6H5ONa + p-CH3C6H4_O_SO2_OCH3 Anisol Ester Methyl-p- toluensulfonat C6H5ONa + BrC6H5 Natri p- toluensulfonat C6H5OC6H5 + NaBr 1.3.2 Điều chế ether từ alcol 2ROH ROR + H2O Phản ứng xảy có xúc tác H2SO4 đậm đặc (140°C) Al2O3 ở nhiệt độ 200-300°C Phương pháp có hiệu suất cao alcol khó tạo alken 1.4 Tính chất lý học Ether khơng có khả tạo liên kết hydro nên nhiệt độ sôi của ether thấp nhiệt độ sôi của alcol tương ứng không tan nước, tan dung môi hữu Các ether thường có mùi thơm - ''Mùi ether'' 175 ฀ Căn vào phổ hồng ngoại phân biệt loại ether: Dialkylether có vạch đặc trưng quang phổ hồng ngoại IR của liên kết ether ở vùng 1060 - 1150 cm-1 Vạch đặc trưng IR của liên kết ether alkylarylether ở vùng 12301270cm-1 1.5 Tính chất hóa học Ether có khả phản ứng alcol liên kết C-O-C liên kết phân cực khó bị tách Ether thường dùng để làm dung môi tổng hợp hữu Khác với alcol, ether khơng có tính acid khơng có phản ứng với base 1.5.1 Phản ứng tạo muối oxoni Ether có tính base yếu Khi tác dụng với acid mạnh (H2SO4, HClO4, HBr) ether tạo thành muối oxoni không bền: Ether tác dụng với acid Lewis (BF3, RMgX) tạo phức phối trí tương đối bền: Botriflorid etherat Ion dialkyloxoni nhạy cảm với phản ứng nhân phản ứng tách loại phân tử ether trung hịa Vì mơi trường acid mạnh ether xảy phản ứng cho sản phẩm phản ứng tách loại tạo olefin: 176 HHSO4 -O-C(CH (CH3)3C + 3)3 E1 Di-tert-butyloxoni (CH3)3C-O-C(CH3)3 + H+ Di-tert-butyl ether (CH3)2C=CH2 + HO-C(CH3)3+H2SO4 (CH3)2C=CH2 + H2O 1.5.2 Phản ứng oxy hóa ether Ether mạch hở chất tự oxy hóa Ether ethylic tiếp xúc lâu ngày với khơng khí (đặc biệt có ánh sáng) tạo hydroperoxyd peroxyd: CH3-CH2-O-CH2-CH3 + O2 CH3-CH-O-CH2-CH3 OOH Hydroperoxyd Hydroperoxyd bị loại phân tử alcol etylic chuyển thành hợp chất peroxyd polymer, ethyliden peroxyd (-CH(CH3)-O-O-)n với n = 4-8 số hợp chất chứa oxy khác Peroxyd polymer chất lỏng sánh dầu, dễ gây nở có va chạm chưng cất Khi sử dụng ether phải kiểm tra peroxyd phản ứng với muối sắt (II), titan sulfat (IV) Peroxyd bị phá vỡ tinh chế ether với natri kim loại, muối sắt (II), muối mangan (II) Ether rất nhạy cảm với tấn công của gốc tự Vì ether khơng phải dung mơi tốt cho phản ứng có chế gốc tự Các ether thông dụng ether ethylic, dioxan, tetrahydrofuran thường bị nhiễm peroxyd • Các ether chưa no có gốc aryl dễ tham gia chuyển vị Claisen: Trong thiên nhiên tờn nhiều hợp chất ether có ứng dụng y dược OCH3 OH Gaiacol OCH3 OCH3 Veratrol OH OH OCH3 CH2 CH CH2 OCH3 CH CH CH3 Isoeugenol Eugenol 2-Metoxyphenol 1,2-Dimetoxyphenol 4-Allyl-2-metoxyphenol 4-Propenyl-2-metoxyphenol OCH3 CH2=CHCH2 CH=CHCH3 Anetol O CH2 CH3CH=CH O Safrol O CH2 O Isosafrol 177 ETHER VÒNG O O O Epoxy Ethylen oxyd Tetrahydrofuran O Tetrahydropyran O 1,4-Dioxan Tetramethylen oxyd Pentamethylen oxyd Ethylen oxyd ether vòng đơn giản nhất Vòng ethylen oxyd dễ bị phá vỡ Ethylen oxyd nguyên liệu tạo nhiều chất hữu có nhiều ứng dụng quan trọng ethylen glycol, diethylen glycol, clohydrin, xelozol chất cao phân tử carbowax: 178 179