Bài 40: Ancol

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 ...

1.2. Phân loại

a) Phân loại Ancol

+ Theo gốc hidrocacbon

+ Theo số nhóm -OH

+ Theo bậc ancol

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,...,C_nH_2n - 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 - CH_­2 - 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:  xiclohexanol

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

VD: (Etilen glicol);      (glixerol)

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

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

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"

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...

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.

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.

Hình 2: Mô hình phân tử etanol

a) Dạng đặc b) Dạng rỗng

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

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.

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)

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

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:

C_nH_2n+1-OH + 3n/2O₂ ​nCO₂ + (n+1)H₂O 

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

5.2. Phương pháp sinh hóa

(C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O  nC₆H₁₂O₆

C₆H₁₂O₆  2C₂H₅OH + 2CO₂

Hình 4: Ứng dụng của Ancol

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: 

\(\begin{array}{l}
\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}
{{n_{{C_2}{H_5}OH}} = \frac{9}{{35}}.\frac{{20,8}}{{23,4}} = \frac{8}{{35}}\;(mol)}\\
{{n_{{C_3}{H_7}OH}} = \frac{6}{{35}}\;(mol)\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;}
\end{array}} \right.\\
{m_{ete}} = {m_{ancol}} - \frac{1}{2}{n_{ancol}}.18\\
 = 20,8 - \frac{1}{2}(\frac{8}{{35}} + \frac{6}{{35}}) = 17,2\;gam
\end{array}\)

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

⇒ n_ancol + n_axit = 0,23 mol và 4n_ancol + 5n_axit = \(n_{CO_{2}}\) = 1,02 mol

⇒ n_ancol = 0,13; n_axit = 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

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 ...

1.2. Phân loại

a) Phân loại Ancol

+ Theo gốc hidrocacbon

+ Theo số nhóm -OH

+ Theo bậc ancol

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,...,C_nH_2n - 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 - CH_­2 - 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:  xiclohexanol

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

VD: (Etilen glicol);      (glixerol)

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

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

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"

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...

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.

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.

Hình 2: Mô hình phân tử etanol

a) Dạng đặc b) Dạng rỗng

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

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.

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)

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

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:

C_nH_2n+1-OH + 3n/2O₂ ​nCO₂ + (n+1)H₂O 

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

5.2. Phương pháp sinh hóa

(C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O  nC₆H₁₂O₆

C₆H₁₂O₆  2C₂H₅OH + 2CO₂

Hình 4: Ứng dụng của Ancol

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: 

\(\begin{array}{l}
\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}
{{n_{{C_2}{H_5}OH}} = \frac{9}{{35}}.\frac{{20,8}}{{23,4}} = \frac{8}{{35}}\;(mol)}\\
{{n_{{C_3}{H_7}OH}} = \frac{6}{{35}}\;(mol)\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;}
\end{array}} \right.\\
{m_{ete}} = {m_{ancol}} - \frac{1}{2}{n_{ancol}}.18\\
 = 20,8 - \frac{1}{2}(\frac{8}{{35}} + \frac{6}{{35}}) = 17,2\;gam
\end{array}\)

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

⇒ n_ancol + n_axit = 0,23 mol và 4n_ancol + 5n_axit = \(n_{CO_{2}}\) = 1,02 mol

⇒ n_ancol = 0,13; n_axit = 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