So sánh tính bazo của chất hữu cơ năm 2024
|
Trong chương trình hóa hữu cơ 12 có đề cập đến hai hợp chất hữu cơ chứa Nitơ là amin và amino acid. Trong bài này mình sẽ nói về amin. Tại sao nó có tính bazơ và vấn đề sắp xếp một nhóm các amin theo chiều tăng dần (hay giảm dần) của tính bazơ. Amin có tính bazơ là vì nó xuất phát từ amoniac. Theo định nghĩa, amin được hình thành bằng cách thay thế một, hai, hoặc ba nguyên tử H trong phân tử NH3 bởi các gốc hydrocacbon. Rõ ràng là việc thay thế này không làm xê dịch hay động chạm gì đến cặp e đã ghép đôi, nhưng chưa liên kết của nguyên tử N. Cặp e này chính là nguyên nhân gây ra tính bazơ cho NH3, mình nhớ là đã viết về vấn đề này trong một lần đưa các bạn lên thăm Sapa rồi 😀 (Nếu quên thì vào ĐÂY xem lại nhé). Do đó, cặp e này cũng gây ra tính bazơ cho amin. Tuy nhiên, tính bazơ sẽ “bị ảnh hưởng” dưới tác dụng của gốc R, và amin có thể có tính bazơ mạnh hơn hoặc yếu hơn so với NH3. Để đánh giá điều này, thông thường ta dựa vào 2 yếu tố: thứ nhất, gốc R là gốc đẩy hay hút e; thứ hai, số lượng gốc R là bao nhiêu. Nếu gốc R là đẩy e thì nó sẽ đẩy e vào nguyên tử N, làm tăng mật độ điện tích âm trên N. Do đó, N dễ nhận proton hơn, tính bazơ sẽ tăng. Nếu càng nhiều gốc R đẩy e thì mật độ e trên N lại càng tăng, tính bazơ càng mạnh nữa. Vì vậy, nếu trong phân tử amin toàn là gốc đẩy e thì tính bazơ sẽ như sau: NH3 < amin bậc I < amin bậc II < amin bậc III. Các bạn xem hình vẽ minh họa phía dưới. Mình sẽ nêu ra đây một số gốc nhóm thế có hiệu ứng đẩy và hút e tiêu biểu, không chỉ phục vụ riêng cho bài amin mà còn phục vụ cho nhiều vấn đề khác nữa. Ví dụ, nhờ biết nhóm –OH đẩy e, làm tăng mật độ e trong phân tử phenol ở các vị trí ortho- và para- nên nó mới dễ tham gia phản ứng thế với Br2 và tạo được hợp chất 2,4,6- tribrom phenol (các vị trí 2,4 là ortho- , 6 là para-, chứng tỏ sự đẩy e của nhóm OH làm hoạt hóa vòng benzen rất mạnh). Và cũng nhờ biết nhóm phenyl (C6H5– ) hút e mạnh nên làm liên kết O – H phân cực mạnh, H dễ đứt ra thành H+. Điều đó giúp giải thích tính acid yếu của phenol, nó tác dụng được với NaOH (trong khi ancol thì không mặc dù đều có cấu trúc R – OH). Như vậy là đã giải thích được anh hưởng qua lại giữa gốc và chức trong phân tử phenol. Nhóm đẩy: Những gốc ankyl (gốc hydrocacbon no): CH3-, C2H5-, iso propyl … Các nhóm còn chứa cặp e chưa liên kết: -OH (còn 2 cặp), -NH2 (còn 1 cặp)…. Nhóm hút: tất cả các nhóm có chứa liên kết π, vì liên kết π hút e rất mạnh. Những gốc hydrocacbon không no: CH2=CH- , CH2=CH-CH2– … Những nhóm khác chứa nối đôi như: -COOH (cacboxyl), -CHO (andehyt), -CO- (cacbonyl), -NO2 (nitro), …. Các nguyên tố có độ âm điện mạnh: -Cl, -Br, -F (halogen)… Bây giờ là hai bài thực hành nhỏ để giúp các bạn hình dung rõ hơn. Bài 1: Sắp xếp dãy sau theo chiều tăng dần của tính bazơ: NH3, C6H5-NH2, (CH3)3N, CH3-NH2, C2H5-NH2, (C6H5-)2NH Thứ tự sắp xếp đúng sẽ là: (C6H5-)2NH < C6H5-NH2 < NH3 < CH3-NH2 < C2H5-NH2 < (CH3)2NH < (CH3)3N. Đến đây chắc một số bạn sẽ thắc mắc tại sao C2H5-NH2 lại có tính bazơ yếu hơn (CH3)2NH mặc dù cùng là nhóm đẩy và có 2 cacbon. Các bạn tưởng tượng, trong 2 cacbon của C2H5 – thì chỉ có một C gắn vào N là đẩy e trực tiếp cho N. Nguyên tử C còn lại phải đẩy thông qua C kia, nên sẽ giảm tác dụng. Còn cả 2 e trong (CH3)2NH đều gắn vào N, như vậy cả 2 nguyên tử C này đều đẩy trực tiếp. Do đó tính bazơ của (CH3)2NH phải mạnh hơn. Gói VIP thi online tại VietJack (chỉ 200k/1 năm học), luyện tập hơn 1 triệu câu hỏi có đáp án chi tiết. Nâng cấp VIP SO SÁNH TÍNH ACID Định nghĩa độ linh động của nguyên tử H (hidro): Là khả năng phân ly ra ion H (+) của hợp chất hữu cơ đó. Khả năng tách ion H+ của nhóm -OH càng mạnh thì tính acid cáng cao. So sánh tính acid của các hợp chất hữu cơ cùng nhóm chức. *Tính acid của HCHC giảm dần khi liên kết với các gốc hydrocacbon (HC) như sau Gốc HC có liên kết 3 > gốc HC thơm > gốc HC chứa liên kết đôi > gốc HC no. * HCHC cùng liên kết với các gốc đẩy điện tử (gốc hydrocacbon no) thì gốc acid giảm dần theo thứ tự: gốc càng dài càng phức tạp (càng nhiều nhánh) thì tính acid càng giảm. VD: CH3COOH > CH3CH2COOH \>CH3CH2CH2COOH \> CH3CH(CH3)COOH. *Với các hợp chất hữu cơ cùng liên kết với các gốc đẩy điện tử nhưng trong gốc này lại chứa các nhóm hút điện tử (halogen) thì tính acid tăng giảm theo thứ tự sau + Cùng 1 nguyên tử halogen, càng xa nhóm chức thì thì tính acid càng giảm. VD: CH3CHClCOOH > ClCH2CH2COOH + Cùng 1 vị trí của nguyên tử thì khi liên kết với các halogen sẽ giảm dần theo thứ tự F > Cl > Br > I .................. độ âm điện càng cao hút càng mạnh VD: FCH2COOH > ClCH2COOH > BrCH2COOH . So sánh tính acid của các hợp chất hữu cơ khác nhóm chức * Tính acid giảm dần theo thứ tự Acid hữu cơ > H2CO3 \> Phenol > H2O > Rượu. BÀI TẬP Tính acid của các chất C2H5OH, C6H5OH, H2O, HCOOH, CH3COOH tăng dần theo thứ tự nào? Hướng dẫn: độ mạnh của acid theo thứ tự sau: Acid hữu cơ > H2CO3 \> Phenol > H2O > Rượu. Như vậy + độ acid của C2H5OH < H2O + độ acid của HCOOH, CH3COOH được giải thích như sau: HCOOH liên kết với gôc H (ko đẩy ko hút); CH3COOH liên kết với gốc –CH3(đẩy e) => CH3COOH < HCOOH. Kết luận => C2H5OH < H2O < C6H5OH < CH3COOH < HCOOH Bài tập ứng dụng So sánh và sắp xếp theo thứ tự tính acid tăng dần của các chất sau: |
