Bài 40: Ancol

Tóm tắt lý thuyết

1.1. Định nghĩa, phân loại

1.1.1. Định nghĩa

  • Ancol là hợp chất hữu cơ mà trong phân tử có nhóm hiđroxyl (-OH) liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon no của gốc hiđrocacbon.
  • Ví dụ: CH3OH, C2H5OH, CH3CH2CH2OH, CH2=CHCH2OH, C6H5CH2OH …

1.1.2. Phân loại

a) Phân loại Ancol

Cơ sở phân loại Phân loại Ví dụ
Theo gốc hidrocacbon Ancol no CH3OH, C2H5OH
Ancol không no CH2=CH-CH2-OH
Ancol thơm C6H5OH, C6H5CH2OH
Theo số nhóm -OH Ancol đơn chức CH3OH, CH2=CH-CH2-OH
Ancol đa chức (CH2)2(OH)2
Theo bậc ancol Ancol bậc I CH3-CH2-OH
Ancol bậc II
Ancol bậc III

b) Một số loại ancol tiêu biểu

  • Ancol no mạch hở, đơn chức: có nhóm -OH liên kết trực tiếp với gốc ankyl

VD: CH3OH, C2H5OH,…,CnH2n – OH

  • Ancol không no, mạch hở, đơn chức: có nhóm -OH liên kết với nguyên tử cacbon của gốc hiđrocacbon không no

VD: CH2 = CH – CH­2 – OH

  • Ancol thơm đơn chức: có nhóm -OH liên kết với nguyên tử cacbon no thuộc mạch nhánh của vòng Benzen

VD: C6H5 – CH2 – OH: ancolbenzylic

  • Ancol vòng no, đơn chức: có nhóm -OH liên kết với nguyên tử cacbon no thuộc hiđrocacbon vòng no

VD: ​xiclohexanolxiclohexanol

  • Ancol đa chức: phân tử có hai hay nhiều nhóm -OH

VD: (Etilen glicol); (glixerol)

1.2. Đồng phân danh pháp

1.2.1. Đồng phân

  • Có 2 loại:
    • Đồng phân về vị trí nhóm chức
    • Đồng phân về mạch cacbon
  • VD: Viết các đồng phân ancol có công thức: C4H9OH

1.2.2. Danh pháp

a) Tên thông thường (gốc – chức)

  • Ví dụ:

CH3 – OH (Ancol metylic)

CH3 – CH2 – OH (ancol etilic)

CH3 – CH2 – CH2 – OH (ancol propylic)

  • Nguyên tắc: Ancol + tên gốc ankyl + ic

b) Tên thay thế

  • Ví dụ:

CH3-OH: metanol

CH3-CH2-OH: Etanol

CH3-CH2-CH2-CH2-OH: butan-1-ol

2-metylpropan-1-ol: 2-metylpropan-1-ol

  • Chú ý:
    • Mạch chính được quy định là mạch cacbon dài nhất chứa nhóm OH.
    • Số chỉ vị trí được bắt đầu từ phía gần nhóm -OH hơn.
  • Nguyên tắc: Tên hidrocacbon tương ứng mạch chính + số chỉ vị trí nhóm OH (nếu có) + “ol”

1.3. Tính chất vật lí

  • Ancol là chất lỏng hoặc rắn, tan được trong nước
  • Độ tan tỉ lệ nghịch với phân tử khối
  • Nhiệt độ sôi tỉ lệ thuận với phân tử khối.
  • Liên kết hiđro: Nguyên tử H mang một phần điện tích dương \({\delta ^ + }\) của nhóm -OH này khi ở gần nguyên tử O mang một phần điện tích \({\delta ^ – }\) của nhóm -OH kia thì tạo thành một liên kết yếu gọi là liên kết hiđro, biểu diễn bằng dấu…

Liên kết Hidro

Hình 1: Liên kết Hidro

a) Giữa các phân tử ancol với nhau

b) Giữa các phân tử ancol với các phân tử nước

  • Ảnh hưởng của liên kết hiđro đến tính chất vật lí: liên kết hidro làm cho ancol có nhiệt độ sôi cao hơn, tan nhiều trong nước hơn.

1.4. Tính chất hóa học

Trong phân tử, liên kết C OH đặc biệt liên kết O H phân cực mạnh nên nhóm -OH, nhất là nguyên tử H dễ bị thay thế hoặc tách ra trong phản ứng hóa học.

Mô hình phân tử etanol

Hình 2: Mô hình phân tử etanol

a) Dạng đặc b) Dạng rỗng

1.4.1. Phản ứng thế H của nhóm -OH

a. Tính chất chung của ancol

  • Tác dụng với kim loại kiềm:
  • Phương trình tổng quát: R-OH+ Na(K)→R-ONa + 1/2H2

Video 1: Phản ứng của etanol với Natri

Natri phản ứng với etanol tạo khí hidro: 2C2H5-OH +2Na →2C2H5-ONa + H2

Đốt khí thoát ra ở đầu vuốt nhọn, hidro cháy với ngọn lửa xanh mờ: 2H2 + O2 H2O

b. Tính chất đặc trưng của glixerol

  • Phản ứng này cần sử dụng Cu(OH)2 mới sinh, do đó khi cần tiến hành thí nghiệm người ta mới điều chế Cu(OH)2
  • Phương trình phản ứng:

CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4

Hòa tan Cu(OH)2 tạo dd màu xanh lam.

2C3H5(OH)3 + Cu(OH)2 → [C3H5(OH)2O]2Cu +2H2O.

Đồng (II)glixerat

thí nghiệm Cu(OH)2 với glixerol

Hình 3: Glixerol hòa tan Đồng (II) hidroxit thành dung dịch màu xanh lam (2)

Etanol không có tính chất này (1)

Video 2: Glixerol tác dụng với Cu(OH)2

⇒ Phản ứng này được dùng để phân biệt ancol đơn chức với ancol đa chức có các nhóm -OH cạnh nhau trong phân tử.

1.4.2. Phản ứng thế nhóm -OH

a. Phản ứng với axit vô cơ

C2H5-OH + HBr C2H5-Br + H2O

b. Phản ứng với ancol

C2H5-OH + H-OC2H5 C2H5-O-C2H5 + H2O

đietyl ete (ete etylic)

1.4.3. Phản ứng tách nước

CH3-CH2-OH CH2=CH2 + H2O

⇒ Tính chất này được ứng dụng để điều chế anken từ các ankanol

1.4.4. Phản ứng oxi hóa

a. Oxi hóa không hoàn toàn

  • Ancol bậc 1→ andehit (-CH→O)

VD: C2H5OH + CuO CH3-CHO + H2O.

  • Ancol bậc 2: → xetôn (>C→O)

VD: CH3-CH(OH)-CH3 + CuO CH3-CO-CH3 + H2O

  • Trong điều kiện như trên các ancol bậc 3 không bị oxi hóa.

b. Oxi hóa hoàn toàn

  • Cháy tỏa nhiều nhiệt
  • Phương trình tổng quát: CnH2n+1-OH + 3n/2O2 ​nCO2 + (n+1)H2O

1.5. Điều chế

1.5.1. Phương pháp tổng hợp

  • Etanol tổng hợp từ etylen: C2H4 + H2O C2H5-OH
  • Tổng hợp ancol bằng cách thủy phân dẫn xuất halogen:

C2H5-Br + NaOH C2H5-OH+ NaBr

  • Glixerol tổng hợp từ propilen

1.5.2. Phương pháp sinh hóa

(C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2

1.6. Ứng dụng

Ứng dụng của Ancol

Hình 4: Ứng dụng của Ancol

Bài tập minh họa



Bài 1:

Cho các hợp chất sau:
(a) HOCH2-CH2OH (b) HOCH2-CH2-CH2OH

(c) HOCH2-CH(OH)-CH2OH (d) CH3-CH(OH)-CH2OH

(e) CH3-CH2OH (f) CH3-O-CH2CH3

Các chất đều tác dụng được với Na, Cu(OH)2 là:

Hướng dẫn:

Ancol đa (nhiều nhóm OH liền kề) tác dụng được với Cu(OH)2

(a) HOCH2-CH2OH

(c) HOCH2-CH(OH)-CH2OH

(d) CH3-CH(OH)-CH2OH

(a), (c), (d) đều tác dụng được với Na, Cu(OH)2

Bài 2:

Cho 23,4 gam hỗn hợp X gồm hai ancol đơn chức kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng tác dụng hết với 13,8 gam Na thu được 36,75 gam chất rắn. Nếu cho 20,8 gam X tách nước tạo ete (với hiệu suất 100%) thì khối lượng ete thu được là:

Hướng dẫn:

Ancol + Na → C.rắn + H2
Bảo toàn khối lượng ⇒ \(m_{H_{{2}}} = 23,4 + 13,8 – 36,75 = 0,45 \ gam\)
Do ancol đơn chức
\(\\ \Rightarrow n_{H_{{2}}} = \frac{1}{2}n_{{ancol}} = \frac{0,45}{2} \ mol \\ \Rightarrow n_{ancol}= 0,45 \ mol\)
\(\\ \Rightarrow \overline{M}_{{ancol}} = 23,4 : 0,45 = 52\)
Vì 2 ancol đơn chức kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng ⇒ chúng là C2H5OH và C3H7OH

\(\\ \Rightarrow n_{C_{2}H_{5}OH} = 3 : 35 \ (mol); \ n_{C_{3}H_{7}OH} = 27 : 140 \ (mol)\)
⇒ Trong 20,8 gam hỗn hợp:
\(\\ \left\{\begin{matrix} n_{C_{2}H_{5}OH} = \dfrac{9}{35}.\dfrac{20,8}{23,4} = \dfrac{8}{35} \ (mol) \\ n_{C_{3}H_{7}OH} = \dfrac{6}{35} \ (mol) \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \end{matrix}\right. \\ m_{ete} = m_{ ancol} – \frac{1}{2} n_{ ancol}. 18 = 20,8 – \frac{1}{2}( \frac{8}{35}+ \frac{6}{35} ) = 17,2 \ gam\)

Bài 3:

Chất X là một ancol, khi đun X với H2SO4 đặc ở nhiệt độ thích hợp thu được ba anken đồng phân. Đốt cháy hoàn toàn 0,23 mol hỗn hợp X và axit pentanoic cần a mol O2. Cho toàn bộ sản phẩm cháy hấp thụ hết vào dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 200,94 gam kết tủa. Biết khối lượng dung dịch bazo giảm b gam. Gía trị của a và b lần lượt là?

Hướng dẫn:

\(n_{BaCO_{3}} = 1,02 \ mol = n_{CO_{2}}\)
⇒ Số C trung bình = 4,4
⇒ Số C trong ancol < 5
Vì ancol tạo 3 anken đồng phân ⇒ X chỉ có thể là CH3–CH(OH)–CH2–CH3
⇒ nancol + naxit = 0,23 mol và 4nancol + 5naxit = \(n_{CO_{2}}\) = 1,02 mol
⇒ nancol = 0,13; naxit = 0,1 mol
C4H10O + 6O2 → 4CO2 + 5H2O
C5H10O2 + 6,5O2 → 5CO2 + 5H2O
⇒ Khi đốt cháy cần \(n_{O_{2}}\) = 1,43 mol = a
mdd giảm = \(m_{BaCO_{3}} – (m_{CO_{2}} + m_{H_{2}O})\) = b = 135,36g