Chương 1: este – lipit a. Công thức tổng quát

 Este được tạo bởi axit cacboxylic no, đơn chức mạch hở và ancol no, đơn chức, mạch hở (este no, đơn chức, mạch hở): C_mH­­_2m+1COOC_m’H_2m’+1 hay C_nH_2nO₂ (m ≥ 0; m’ ≥ 1; n ≥ 2 ).

 Este đa chức được tạo bởi axit cacboxylic đa chức và ancol đơn chức: R(COOR’)_n

 Este đa chức được tạo bởi axit cacboxylic đơn chức và ancol đa chức: (RCOO)_nR’

 Este đa chức được tạo bởi axit cacboxylic đa chức và ancol đa chức (cùng có n nhóm chức): R(COO)_nR’

 Tóm lại, có thể đặt CTTQ của este : C_xH_yO_z (x, z ≥ 2; y là số chẵn, y  2x)

- Trong môi trường axit: Phản ứng xảy ra thuận nghịch

RCOOR’ + HOHRCOOH + R’OH

- Trong môi trường kiềm (phản ứng xà phòng hoá): Phản ứng một chiều, cần đun nóng

RCOOR’ + NaOH RCOOH + R’OH

 Một số nhận xét :

 Nếu n_{NaOH phản ứng} = n_Este  Este đơn chức.

 Nếu RCOOR’ (este đơn chức), trong đó R’ là C₆H₅- hoặc vòng benzen có nhóm thế

 n_{NaOH phản ứng} = 2n_este và sản phẩm cho 2 muối, trong đó có phenolat:

VD: RCOOC₆H₅ + 2NaOH  RCOONa + C₆H₅ONa + H₂O

 Nếu n_{NaOH phản ứng} = .n_este ( > 1 và R’ không phải C₆H₅- hoặc vòng benzen có nhóm thế)  Este đa chức.

 Nếu phản ứng thuỷ phân este cho 1 anđehit (hoặc xeton), ta coi như ancol (đồng phân với andehit) có nhóm –OH gắn trực tiếp vào liên kết C=C vẫn tồn tai để giải và từ đó  CTCT của este.

 Nếu sau khi thủy phân thu được muối (hoặc khi cô cạn thu được chất rắn khan) mà m_muối = m_este + m_NaOH thì este phải có cấu tạo mạch vòng (lacton):

 Nếu ở gốc hidrocacbon của R’, một nguyên tử C gắn với nhiều gốc este hoặc có chứa nguyên tử halogen thì khi thủy phân có thể chuyên hóa thành andehit hoặc xeton hoặc axit cacboxylic

 Bài toán về hỗn hợp các este thì nên sử dụng phương pháp trung bình.

A. C₂H₅COOCH₃ B. CH₃COOC₂H₅ C. C₂H₅COOC₃H₇ D. C₂H₅COOC₂H₅

- Theo đề bài: X đơn chức, tác dụng với NaOH sinh ra muối và ancol  X là este đơn chức: RCOOR’.

Mặt khác: m_X + = +  44.+ 18.= 2,07 + (3,024/22,4).32 = 6,39 gam

Và 44.- 18.= 1,53 gam  = 0,09 mol ; = 0,135 mol

Từ phản ứng đốt cháy Z  == n = 2.

Y có dạng: C_xH_yCOONa  T: C_xH_y+1  M_T = 12x + y + 1 = 1,03.29

  C₂H₅COOC₂H₅  đáp án D

A. CH₃COOCH₂CH₂CH₃ B. CH₃COO-CH(CH₃)₂ C. C₂H₅COOCH₂CH₂CH₃ D. C₂H₅COOCH(CH₃)₂

Chất C tác dụng với Na sinh ra khí H₂  C là ancol. Oxi hóa C ra E không phản ứng với AgNO₃  C không là ancol bậc 1. Các đáp án cho A là este đơn chức. Vậy B là muối của Na.

Nung B với NaOH rắn tạo ra D có M_D = 32.0,5 = 16. Vậy D là CH₄  Gốc R trong D là CH₃-.

Đặt công thức của A là RCOOR’

CH₃COOR’ + NaOH  CH₃COONa + R’OH

R’OH + Na  R’ONa + H₂

Ta có: = 0,1 mol  n_Ancol = 2.0,1 = 0,2 mol

n_NaOH = 0,3 mol > n_Ancol  NaOH dư, este phản ứng hết.

 n_Este = n_Ancol = 0,2 mol  M_este = 20,4/0,2 = 102

 R’ = 102 – 59 = 43  gốc R’ là C₃H₇- và ancol bậc 2  đáp án B đúng

 Bài 3: X là một chất hữu cơ đơn chức có M = 88. Nếu đem đun 2,2 gam X với dung dịch NaOH dư, thu được 2,75 gam muối. Công thức cấu tạo thu gọn của chất nào sau đây phù hợp với X:

A. HCOOCH₂CH₂CH₃. B. CH₃CH₂CH₂COOH. C. C₂H₅COOCH₃. D. HCOOCH(CH₃)₂.

Về nguyên tắc ta có thể giải để tìm ra kết quả (Đáp án B).

Do X đơn chức phản ứng với NaOH dư nên n_muối = n_X. Mà lại có m_muối > m_X nên M_muối > M_X

Vậy R’ < M_Na = 23. Vậy R’ chỉ có thể là H- hoặc CH₃-. Vậy chỉ có đáp án B đúng.

!Lưu ý: + Nếu đề bài cho biết X (có thể là axit hoặc este, có công thức RCOOR’) phản ứng với NaOH, mà m_muối > m_X thì R’ < M_Na = 23. R’ chỉ có thể là H- hoặc CH₃-

+ Nếu cho rõ X là este mà có m_muối > m_este thì nó phải là este của ancol CH₃OH (M_R’ = 15, R’ là CH₃-)

 n_este = n_muối = 0,56/8 = 0,07 (mol)  M_muối = 4,76/0,07 = 68

 R = 68 – 67 = 1 (R là H). Vậy đáp án B đúng.

 Bài 4: ^{X là một este no đơn chức, có tỉ khối hơi đối với CH}₄ ^{là 5,5. Nếu đem đun 2,2 gam este X} với dung dịch NaOH (dư), thu được 2,05 gam muối. Công thức cấu tạo thu gọn của X là: (Đề khối B – 2007)

A. C₂H₅COOCH₃. B. HCOOCH₂CH₂CH₃. ^C. CH₃^COOC₂H₅ ^{D. HCOOCH(}CH₃⁾₂^.

Giải:

M_este = 5,5.16 = 88 → n_este = 2,2/88 = 0,025 mol

 n_Este = n_muối = 0,025 mol  M_muối = 2,05/0,025 = 82

 R=82 – 67 = 15  R là CH₃-  Đáp án C đúng

Từ đề bài: m_este > m_muối  X không thể là este của ancol CH₃OH  đáp án A loại.

Từ phản ứng thủy phân ta chỉ xác định được CTPT của các gốc R và R’ mà không thể xác định được cấu tạo của các gốc do đó B và D không thể đồng thời đúng do đó ta loại trừ tiếp B và D.

Vậy chỉ có đáp án C phù hợp

 Bài 5: Cho 20 gam chất hữu cơ X (chỉ chứa C, H, O và một loại nhóm chức) có tỉ khối hơi so với O₂ bằng 3,125, tác dụng với 0,3 mol NaOH. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 23,2 gam bã rắn. CTCT của X có thể là:

A. CH₃COOCH=CH-CH₃. B. C₂H₅COOCH=CH₂. C. CH₂CH=CHCOOCH₃. D. CH₂=CHCOOC₂H₅.

Giải:

* Nhận xét: Từ các đáp án ta thấy chúng đều là este.

Đặt công thức este là RCOOR’

M_este = 3,125.32 = 100  n_este = 20/100 = 0,2 mol  n_{NaOH pư} = n_este = 0,2 mol

 n_{NaOH dư} = 0,3 – 0,2 = 0,1 mol → m_NaOH = 0,1.40 = 4 g

 m_muối = 23,2 – 4 = 19,2 g  M_muối = 19,2/0,2 = 96  R = 96 – 67 = 29  R là C₂H₅-

RCOOC_xH_y + NaOH → RCOONa + C_xH_y+1O

Áp dụng BTKL: m_este + m_{NaOH (ban đầu)} = m_{bã rắn} + m  m= 20 + 40.0,3 – 23,2 = 8,8 g

n= n_X = 0,2 mol  M = 8,8/0,2 = 44

 12x + y = 27   gốc Hidrocacbon R’: –CH=CH₂  chỉ có đáp án B phù hợp.

 Bài 6: Đun nóng 0,1 mol este no, đơn chức mạch hở X với 30 ml dung dịch 20% (D = 1,2 g/ml) của một hiđroxit kim loại kiềm A. Sau khi kết thúc phản ứng xà phòng hoá, cô cạn dung dịch thì thu được chất rắn Y và 4,6 gam ancol Z, biết rằng Z bị oxi hoá bởi CuO thành sản phẩm có khả năng phản ứng tráng bạc. Đốt cháy chất rắn Y thì thu được 9,54 gam muối cacbonat, 8,26 gam hỗn hợp CO₂ và hơi nước. Công thức cấu tạo của X là:

A. CH₃COOCH₃ B. CH₃COOC₂H₅ C. HCOOCH₃ D. C₂H₅COOCH₃

Giải :

X là este no, đơn chức, mạch hở : C_nH_2n+1COOC_mH_2m+1 ( 0  n; 1  m)

Ta có: n_X = n_AOH (pư) = n_Z = 0,1 mol  M_Z = 14m + 18 = = 46  m = 2

Mặt khác:

n_A = = 2. M_A = 23  A là Na  n_NaOH (ban đầu) =

Y

Vậy: m_Y + =

Hay 0,1(14n+68) + 0,08.40 + = 9,54 + 8,26  n = 1  X : CH₃COOCH₃  đáp án A

 Bài 7: Một hỗn hợp A gồm 2 este đơn chức X, Y (M_X < M_y). Đun nóng 12,5 gam hỗn hợp A với một lượng dung dịch NaOH vừa đủ thu được 7,6 gam hỗn hợp ancol no B, đơn chức có khối lượng phân tử hơn kém nhau 14 đvC và hỗn hợp hai muối Z. Đốt cháy 7,6 gam B thu được 7,84 lít khí CO₂ (đktc) và 9 gam H₂O. Phần trăm khối lượng của X, Y trong hỗn hợp A lần lượt là:

A. 59,2%; 40,8% B. 50%; 50% C. 40,8%; 59,2% C. 66,67%; 33,33%

Bài giải :

Từ đề bài  A chứa 2 este của 2 ancol đồng đẳng kế tiếp

Đặt công thức chung của ancol là

= 7,84/22,4 = 0,35 mol; = 9/18 = 0,5 mol  n_B = -= 0,5 – 0,35 = 0,15 mol

 = = 2,33. Vậy B

Đặt công thức chung của hai este là  n_este = n_NaOH = n_muối = n_Y = 0,15 mol

 m_Z = 12,5 + 0,15.40 – 7,6 = 10,9 g  = + 67 = =72,67  = 5,67

Như vậy trong hai muối có một muối là HCOONa

Hai este X, Y có thể là:

(I) hoặc (II)

- trường hợp (I) 

- trường hợp (II)  12x + y = 8 ( loại)

Vậy A đán án A

+ R(COOR’)_n + nNaOH  R(COONa)_n + nR’OH , n_ancol = n.n_muối

+ (RCOO)_nR’ + nNaOH  nRCOONa + R’(OH)_n , n_muối = n.n_ancol

+ R(COO)_nR’ + nNaOH  R(COONa)_n + R’(OH)_n, n_ancol = n_muối

 Bài 8: Cho 0,01 mol một este X của axit hữu cơ phản ứng vừa đủ với 100 ml dung dịch NaOH 0,2 M, sản phẩm tạo thành chỉ gồm một ancol Y và một muối Z với số mol bằng nhau. Mặt khác, khi xà phòng hoá hoàn toàn 1,29 gam este đó bằng một lượng vừa đủ là 60 ml dung dịch KOH 0,25 M, sau khi phản ứng kết thúc đem cô cạn dung dịch được 1,665 gam muối khan. Công thức của este X là:

A. C₂H₄(COO)₂C₄H₈ B. C₄H₈(COO)₂C₂H₄ C. C₂H₄(COOC₄H₉)₂ D. C₄H₈(COO C₂H₅)₂

Ta có: n_Z = n_Y  X chỉ chứa chức este

Sỗ nhóm chức este là: = = 2  CT của X có dạng: R(COO)₂R^’

Từ phản ứng thủy phân: n_axit = n_muối = n_KOH = .0,06.0,25 = 0,0075 mol

 M _muối = M_R + 83.2 = = 222  M_R = 56  R là: -C₄H₈-

M_este = = 172  R + 2.44 + R’ = 172  R’ = 28 (-C₂H₄-)

Vậy X là: C₄H₈(COO)₂C₂H₄  đáp án B.

 Bài 9: Đun nóng 7,2 gam este X với dung dịch NaOH dư. Phản ứng kết thúc thu được glixerol và 7,9 gam hỗn hợp muối. Cho toàn bộ hỗn hợp muối đó tác dụng với H₂SO₄ loãng thu được 3 axit hữu cơ no, đơn chức, mạch hở Y, Z, T. Trong đó Z, T là đồng phân của nhau, Z là đồng đẳng kế tiếp của Y. Công thức cấu tạo của X là:

A.		B.
C.		D.	A hoặc B

Vì Y, Z là đồng đẳng kế tiếp và Z, T là đồng phân của nhau

 có thể đặt công thức chung của este X: C₃H₅(OCO)₃

(1) C₃H₅(OCO)₃ + 3NaOH  3COONa + C₃H₅(OH)₃

Theo (1), ta có : n_muối = 3n_este 

  CTCT các chất:  đáp án D

Đặc điểm của phản ứng este hoá là thuận nghịch nên có thể gắn với các dạng bài toán:

 Tính hằng số cân bằng K:

 Tính hiệu suất phản ứng este hoá:

 Tính lượng este tạo thành hoặc axit cacboxylic cần dùng, lượng ancol …

 Bài 1: Hỗn hợp A gồm axit axetic và etanol. Chia A thành ba phần bằng nhau.

+ Phần 1 tác dụng với Kali dư thấy có 3,36 lít khí thoát ra.

+ Phần 2 tác dụng với Na₂CO₃ dư thấy có 1,12 lít khí CO₂ thoát ra. Các thể tích khí đo ở đktc.

+ Phần 3 được thêm vào vài giọt dung dịch H₂SO₄, sau đó đun sôi hỗn hợp một thời gian. Biết hiệu suất của phản ứng este hoá bằng 60%. Khối lượng este tạo thành là bao nhiêu?

A. 8,80 gam B. 5,20 gam C. 10,56 gam D. 5,28 gam

Hỗn hợp A  

Vì a < b ( hiệu suất tính theo axit)  số mol este thực tế thu được: n = 0,1.60% =

 Khối lượng este thực tế thu được: m = 0,06.88 = 5,28 gam  đáp án D

 Bài 2: Để đốt cháy hoàn toàn 1 mol axit cacboxylic đơn chức X cần đủ 3,5 mol O₂. Trộn 7,4 gam X với lượng đủ ancol no Y (biết tỉ khối hơi của Y so với O₂ nhỏ hơn 2). Đun nóng hỗn hợp với H₂SO₄ làm xúc tác. Sau khi phản ứng hoàn toàn thu được 8,7 gam este Z (trong Z không còn nhóm chức nào khác). Công thức cấu tạo của Z là:

A. C₂H₅COOCH₂CH₂OCOC₂H₅ B. C₂H₃COOCH₂CH₂OCOC₂H₃

C. CH₃COOCH₂CH₂OCOCH₃ D. HCOOCH₂CH₂OCOH

Bài giải:

Phản ứng cháy: C_XH_yO₂ + (x + -1)O₂  xCO₂ + H₂O (1)

Theo (1), ta có : x + -1= 3,5  x + = 4,5   X : C₂H₅COOH

Ancol no Y : C_nH_2n+2-m (OH)_m (1  m  n)  este Z : (C₂H₅COO)_mC_nH_2n+2-m

 M_este = 73m + 14n + 2 – m = hay 14n + 2 = 15m (2)

Mặt khác < 2 hay 14n + 2 + 16m < 64  30m + 2 < 64 (vì m  n)  m < 2,1

Từ (2)   ancol Y : C₂H₄(OH)₂

 Z : C₂H₅COOCH₂CH₂OCOC₂H₅  đáp án A.