Bài giảng về Acid carboxylic môn Hóa học hữu cơ | Trường Đại học Y khoa Phạm Ngọc Thạch

ACID CARBOXYLIC GVGD: Dương Thị Kim Yến. Email: yendtk@pnt.edu.vn NỘI DUNG. AICD CARBOXYLIC • ACID HALOGENUR • ESTER DẪN XUẤT • ACID ANHYDRID • AMIDE I. Giới thiệu
❖ Phân chia acid carboxylic thành 2 loại: acid aliphatic có nhóm alkyl và acid thơm
có nhóm aryl liên kết với nhóm carboxyl. Acid carboxylic
- Các acid carboxylic có trong tự nhiên rất phổ biến, thường được kết hợp với rượu
hoặc các chất có nhóm chức, như trong chất béo, dầu và sáp. Chúng có trong
thành phần của nhiều loại thực phẩm, thuốc và các sản phẩm khác.
Ví dụ như: giấm chứa acid axetic, aspirin là acid acetylsalicylic, vitamin C là acid
ascobic, chanh có chứa acid citric và rau bina chứa acid oxalic.
- Acid carboxylic đơn giản nhất: acid formic (HCOOH), đầu tiên thu được bởi chưng
cất kiến (tiếng Latin formica, nghĩa là kiến). Vết cắn của một số con kiến có chứa
acid formic, và vết chích của ong có chứa acid formic (cũng như các loại chất độc khác).
II. Cấu tạo của nhóm carboxyl và danh pháp.
1) Cấu tạo của nhóm carboxyl.
▪ C trong nhóm carbonyl có lai hóa sp2 vì thế nhóm –OH đồng phẳng với nhóm
carbonyl, do đó nhóm chức carboxyl có cấu tạo phẳng.
Các công thức cộng hưởng của nhóm carboxyl.
• Nếu R là gốc bão hòa gọi: acid carboxylic bão hòa
hay acid alkanoic : CnH2n+1COOH (n ≥ 0)
• Nếu R là gốc bất bão hòa, ta có acid bất bão hóa
như: acid acrylic ( CH2=CH-COOH)
Acid metacrylic CH2=C(CH3)-COOH, acid
cis-oleic CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
• Trong trường hợp Ar-COOH ta có nhóm acid
hương phương: acid benzoic: C6H5COOH
Tùy theo số lượng nhóm –COOH trong phân tử:
acid đơn chức ( acid monocarboxylic)
acid đa chức ( aid policarboxylic). 2) Danh pháp. Tên thông thường Tên theo IUPAC
Hydrocarbon chi phương + -oic • Acid acetic Aicd ethanoic • Acid isovaleric Acid 3-metylbutanoic • Acid benzoic Aicd phenylmetanoic HO H R = C H H 6H5CH2- Penicillin G. R N R = C Ampicillin 6H5 CH O H O N NH O 2 N COOH R = C HO 6H5OCH2- Penicillin V morphine
Kháng sinh Penicil in được chiết xuất
Thuốc giảm đau được chiết xuất từ cây thuốc phiện từ nấm Penicil in. ( Papaver somniferum)
❖ Tên acid chi hoàn ( acid vòng no):
Acid + cycloalkane + carboxylic
Acid cyclopropancarboxylic
Acid cyclohexancarboxylic
Acid 2-clorocyclopentancarboxylic
Acid 2-hydroxycyclohexancarboxylic
Acid 4-hydroxycyclohexancarboxylic
Dùng tên alken và thêm oic để gọi tên acid chưa no.
Acid ( E)-4-metyl-3-hexenoic 2-cyclohexylpropanoic
3-metylcyclohexancarboxylic • CH3─ CH2 ─ COOH CH2=CH ─ COOH
CH3 ─CH2 ─CH2 ─COOH Acid propionic Acid acrylic Acid butyric Acid propanoic Acid propenoic Acid butanoic.
Acid carboxylic có 2 nhóm chức acid gọi tên bằng cách thêm dioic vào tên gốc.
HOOC ─ CH2 ─ COOH HOOC ─COOH
HOOC ─CH2CH2 ─COOH Acid malonic Acid oxalic Acid succinic Propandioic Etandioic Butandioic
❖ Nhóm carboxyl có ưu tiên hơn so với các nhóm chức khác. Thứ tự ưu tiên:
acid carboxylic > ester > amid > nitril > aldehyde > ceton > alcol > amin > alken > alkyl.
Acid thơm được xem là dẫn xuất của acid benzoic theo các vị trí ortho, meta,
para chỉ vị trí của nhóm thế tương quan với chức acid. Acid benzoic
Acid o-clorobenzoic Benzen carboxylic
Acid p-aminobenzoic ᵞ α ᵋ β ᵟ Acid 2-propylpetanoic
Acid 5-hydroxyl-4,4-dimetylpetanoic
Acid 3,3,4,4-tetrametylhexanoic
Acid 2-cyclohexanpropanoic
Acid 3-oxo-2,n-propylbutanoic Acid 3-phenylpetanoic Acid 4-metylpetanoic
Acid (E)-4-metylhex-3-enoic
Acid (E)-3-phenylbut-2-enoic OH N COOMe N N H MeO OH N COOMe H COOMe OHC Vincristine
Hình ảnh cây dừa cạn (Vinca rosea )
Thuốc điều trị ung thư được chiết xuất
từ cây dừa cạn( Vinca rosea )
Hình ảnh của bọt biển (Dysidea avara) HO O H O O OH H O H O Artemisinine Avarol Avarone
Hình ảnh cây thanh hao hoa vàng
Thuốc điều trị sốt rét được cô lập từ cây
Các hợp chất kháng virus được cô lập (Artemisia annua )
thanh hao hoa vàng ( Artemisia annua )
từ bọt biển (Dysidea avara). H H H H2N N S COOH N OAc O COOH Cephalosporine C
Thuốc kháng sinh được cô lập từ các sinh vật biển
Hình ảnh của streptomyces ở dạng bào tử, sự phát triển thành sợi nấm
(Cephalosporium acremonium và nấm Streptomyces) O O OH O O Ph O H Ph N O H H OH O O OH O Ph O Taxol
Thuốc điều trị ung thư được cô lập từ
cây thông đỏ ( Taxus brevifolia)
Hình ảnh cây thông đỏ và lá.
III. Tính chất vật lý.
- Do cấu tạo của nhóm carboxyl nên acid có khả năng tạo thành liên kết hydro bền vững hơn
cả alcohol, nhiệt độ sôi của các acid carboxylic cao hơn của alcohol tương ứng.
- Trong cùng dãy đồng đẳng nhiệt độ sôi tăng khi khối lượng phân tử tăng.
Dạng polimer và dạng dimer.
- Giữa các phân tử acid carboxylic có liên kết hydro (hai dạng) bền hơn liên kết hydro của alcohol.
- Đối với các acid carboxylic thấp (C1 – C4) là chất lỏng linh động, hòa tan vô hạn trong nước.
- Các acid trung bình (C5 – C9) là chất lỏng sánh như dầu, hòa tan kém trong nước.
- Acid cao (từ C10 trở lên) là chất rắn, không mùi, không tan trong nước, dễ tan trong dung môi hữu cơ.
- Giữa các phân tử acid carboxylic có liên kết hydro (hai dạng) bền hơn liên kết hydro của alcohol. STT Tên thông dụng Danh pháp IUPAC Công thức cấu tạo Thường có trong
Nọc của côn trùng (đặc biệt là kiến - 1 Acid formic Acid methanoic HCOOH formica) 2 Acid acetic Acid ethanoic CH3COOH Giấm ăn 3 Acid propionic Acid propanoic CH3CH2COOH
Các sản phẩm phân hủy của đường 4 Acid butyric Acid butanoic CH3(CH2)2COOH Bơ ôi 5 Acid valeric Acid pentanoic CH3(CH2)3COOH
Cây nữ lang (Valeriana officinalis) 6 Acid caproic Acid hexanoic CH3(CH2)4COOH Mỡ động vật, Vani 7 Acid enantoic Acid heptanoic CH3(CH2)5COOH 8 Acid caprylic Acid octanoic CH3(CH2)6COOH 9 Acid pelargonic Acid nonanoic CH3(CH2)7COOH 10 Acid capric Acid decanoic CH3(CH2)8COOH 12 Acid lauric Acid dodecanoic CH3(CH2)10COOH Có nhiều trong dầu dừa 13 Acid stearic Acid octadecanoic CH3(CH2)16COOH Có nhiều trong mỡ bò IV. Tính acid
• Tính acid của acid carboxylic yếu hơn acid vô cơ như HCl, HNO3, H2SO4…
nhưng mạnh hơn alcohol tương ứng.
VD: CH3COOH có pKa= 5 và C2H5OH có pKa=15,9
• Tác dụng với base như NaOH và NaHCO3 để tạo muối. O H2O O C +. NaOH C +. H2O R OH R ONa Acid carboxylic (R > 6C) Muối kiềm của acid ít tan trong nước carboxylic (R > 6C) tan trong nước