Bài 45: Axit cacboxylic I. Định nghĩa, phân loại, danh pháp
1. Định nghĩa
- Axit cacboxylic là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm cacboxyl (-COOH) liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon hoặc nguyên tử hiđro.
- Ví dụ: H-COOH, C2H5COOH, HOOC-COOH
- Nhóm cacboxyl (-COOH) là nhóm chức của axit cacboxylic.
2. Phân loại
Dựa theo đặc điểm cấu tạo của gốc hiđrocacbon và số nhóm cacboxyl trong phân tử, các axit được chia thành:
- Axit no, đơn chức mạch hở, tổng quát (thường gặp):
CnH2n+1COOH (n ≥ 0) hay CmH2mO2 (m ≥ 1) Ví dụ: H-COOH, C2H5COOH...
- Axit không no, đơn chức, mạch hở:
Ví dụ: CH2=CH-COOH,....
- Axit thơm, đơn chức:
Ví dụ: C6H5-COOH, CH3-C6H4-COOH,...
- Axit đa chức:
Ví dụ: HOOC-COOH, HOOC-CH2-COOH...
3. Danh pháp a) Tên thường
Một số axit có tên thông thường liên quan đến nguồn gốc tìm ra chúng. Ví dụ:
b) Tên thay thế
Tên thay thế của các axit no, đơn chức, mạch hở được xác định như sau:
+ Mạch chính của phân tử axit là mạch dài nhất, bắt đầu từ nhóm – COOH.
+ Mạch cacbon được đánh số bắt đầu từ nguyên tử cacbon của nhóm – COOH.
+ Tên thay thế =Axit + tên hiđrocacbon no tương ứng với mạch chính + oic.
Ví dụ:
axit 4 – metylpentanoic II. Đặc điểm cấu tạo
- Nhóm -COOH coi như được kết hợp bởi nhóm C = O và nhóm – OH.
- Liên kết O -H trong phân tử axit phân cực hơn liên kết O–H trong phân tử ancol, do đó nguyên tử H của nhóm COOH linh động hơn nguyên tử H của nhóm – OH ancol.
- Liên kết C- OH của nhóm cacboxyl phân cực mạnh hơn liên kết C – OH của ancol, phenol nên nhóm – OH của axit cacboxylic cũng dễ bị thay thế.
III. Tính chất vật lý
-Ở điều kiện thường các axit cacboxylic đều là những chất lỏng hoặc rắn.
- Nhiệt độ sôi tăng theo chiều tăng M và cao hơn các ancol có cùng M: nguyên nhân là do giữa các phân tử axit cacboxylic có liên kết hiđro bền hơn liên kết hidro giữa các phân tử ancol.
- Mỗi axit có vị riêng: axit axetic có vị giấm ăn, axit oxalic có vị chua của me … IV. Tính chất hóa học
1.Tính axit
- Trong dung dịch, axit cacboxylic phân li thuận nghịch:
CH3COOH ⇄ H+ + CH3COO-
Dung dịch axit cacboxylic làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ - Tác dụng với bazơ, oxit bazơ tạo thành muối và nước. Ví dụ:
CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O 2CH3COOH + ZnO → (CH3COO)2Zn + H2O - Tác dụng với muối:
2CH3COOH + CaCO3 → (CH3COO)2Ca + H2O + CO2
- Tác dụng với kim loại trước hiđro:
2CH3COOH + Zn → (CH3COO)2Zn + H2
2. Phản ứng thế nhóm –OH
- Phản ứng giữa axit và ancol tạo thành este và nước được gọi là phản ứng este hóa.
- Tổng quát:
RCOOH + R’OH xt,H
RCOOR’ + H2O
- Đặc điểm: phản ứng thuận nghịch, xúc tác H2SO4 đặc.
- Ví dụ:
CH3COOH + C2H5OH
xt,H
CH3COOC2H5 + H2O
V. Điều chế
1. Phương pháp lên men giấm (phương pháp cổ truyền sản xuất axit axetic) C2H5OH + O2 men CH3COOH + H2O
2. Oxi hóa anđehit axetic:
2CH3CHO + O2
t ,xto
2CH3COOH 3.Oxi hóa ankan:
2R-CH2-CH2-R’ + 5O2 t ,xto 2RCOOH + 2R’COOH + 2H2O 4.Từ metanol:
CH3OH + CO t ,xto CH3COOH
Đây là phương pháp hiện đại để sản xuất axit axetic.
VI. Ứng dụng
Các axit hữu cơ có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: làm nguyên liệu cho công nghiệp mĩ phẩm, công nghiệp dệt, công nghiệp hóa học …
