Hóa Học Hữu Cơ - Chương 11 pot

1 Hóa HọcHữuCơ TS Phan Thanh SơnNam Bộ môn Kỹ ThuậtHữuCơ Khoa Kỹ ThuậtHóaHọc Trường ĐạiHọc Bách Khoa TP. HCM Điệnthoại: 8647256 ext. 5681 Email: ptsnam@hcmut.edu.vn 2 Chương 9: ALDEHYDE-KETONE I. Giớithiệu chung CO • R-CHO Æ aldehyde • RCOR’ Æ ketone 3 • Tùy theo cấutạocủaR, sẽ có hợpchất carbonyl mạch hở (no + không no) & carbonyl thơm CH 3 -CH 2 -CH 2 -CHO CH 2 =CH-CH 2 -CHO C H O CH 3 -CH 2 -C-CH 3 O C CH 3 O 4 II. Danh pháp II.1. Aldehyde *Tên thông thường • Dựa theo tên carboxylic acid tương ứng, thay ‘–ic acid’ bằng ‘aldehyde’ • Aldehyde mạch nhánh Æ xem như là dẫnxuấtcủa mạch thẳng, dùng α, β, γ để chỉ vị trí nhánh • Mộtsố tênthôngthường đượcchấpnhậnlàmtên IUPAC 5 * Tên IUPAC • Mạch chính dài nhất& chứa–CHO • Gọi theo tên hydrocarbon tương ứng thay ne Æ nal HCHO formaldehyde / methanal CH 3 CHO acetaldehyde / ethanal C 6 H 5 CHO benzaldehyde /phenylmethanal C 6 H 5 CH 2 CHO phenylacetaldehyde / phenylethanal CH 3 -CH 2 -CH-CH 2 -CHO CH 3 β-methylvaleraldehyde / 3-methylpentanal 6 II.2. Ketone • Tên thông thường Tên 2 gốc alkyl + ketone Nếu nhóm carbonyl gắntrựctiếp vòng thơm Æ - phenone • Tên IUPAC • Mạch chính dài nhấtchứa nhóm carbonyl • Đánh sốđểnhóm carbonyl có chỉ số nhỏ nhất •Gọi theo tên hydrocarbon, thay ne Æ none 7 H 3 CCCH 3 O acetone / propanone CH 3 -CH 2 -CH 2 -C-CH 3 O methyl n-propyl ketone / 2-pentanone CH 2 C CH 3 O benzyl methyl ketone / 1-phenyl-2-propanone C CH 3 O acetophenone / 1-phenylethanone / methyl phenyl ketone H 3 CC O CH CH 2 methyl vinyl ketone / 3-butane-2-one 8 III. Các phương pháp điềuchế III.1. Oxy hóa hydrocarbon CH 4 H 2 CCH 2 NO CuCl 2 CH 3 -CHO + O 2 600-700 o C HCHO + H 2 O + O 2 50 o C CH 3 Co 2+ CHO + O 2 9 III.2. Đitừ alkyne HC CH HgSO 4 H 2 SO 4 HC CH 2 OH CH 3 CHO+ H 2 O enol CCH HgSO 4 H 2 SO 4 C CH 2 OH + H 2 O enol R R CCH 3 O R CCCH H H C H H CH 3 CCH 3 CCH 2 CH 3 HBR 2 CH 3 COOH BHR 2 CCH 3 CCH 2 CH 3 HOH CH 2 CH 3 CCH 2 CH 3 O CC H H 3 CC 2 H 5 H δ− δ+ H 2 O 2 /OH - 10 III.3. Ozone hóa alkene CC O 3 CC OO O C OO C O CO H 2 O ( H + ) CO CO molozonide ozonide Z n / CH 3 CO O H + H 2 O H 2 /Pt + H 2 O + H 2 O 2 CH 3 -C=CH-CH 2 -CH 3 CH 3 CH 2 -C-CH 3 O CH 3 -CH 2 -CHO 1. O 3 2. H 2 O + + H 2 O 2 • Lưuý:H 2 O 2 dễ dàng oxy hóa aldehyde thành carboxylic acid Æ sảnphẩmcuối là acid!!! [...]... OCH3-CH-CH2-CHO OH CH3-CH-CH2-CHO + H2O OCH3-CH-CH2-CHO proton hóa, tái tạo OHOH CH3-CH-CH2-CHO + OH- + H2O OH- O CH3-CH=CH2-C H 34 Sản phẩm tách nước bền do liên hợp giữa C=C và C=O b Phản ứng giữa aldehyde và ketone • Cơ chế tương tự như trên, trong đó aldehyde đóng vai trò tác nhân carbonyl, ketone đóng vai trò tách Hα tạo carbanion CH3-CHO + H3C C CH3 O -H2O - OH OH CH3-CH-CH2-C-CH3 O CH3-CH=CH-C-CH3... với alcohol O R C H + R'-OH/H OH R C OR' H OR' R C OR' H + R'-OH/H -H2O acetal hemiacetal O R C H + +H -H+ +H+ -H+ + -H + H+ OH R C+ H + OH2 R C OR' H + R'-OH - R'-OH - H2O + H2O OH + R C OR' H H + R C OR' H - H+ + H+ + R'-OH - R'-OH OH R C OR' H hemiacetal H + OR' R C OR' H OR' R C OR' H acetal 27 Acetal bảo vệ nhóm chức O O C O OCH3 O HOCH2CH2OH O C LiAlH4 OCH3 HCl O CH2O- CH2OH H2O / HCl O O O HOCH2CH2OH...III.4 Đi từ alcohol • Dehydro hóa alcohol bậc 1, bậc 2 R-CH2OH R R C H OH Cu 20 0-3 00 oC Cu R C R O o 20 0-3 00 C CH3 CH3-C-CH2-CH3 OH R-CHO + H2 Cu 20 0-3 00 oC + H2 CH3 CH3-C=CH-CH3 + H2O 11 Oxy hóa alcohol: •Tác nhân oxy hóa: KMnO4, K2Cr2O7, CrO3… •Alcohol bậc 1 aldehyde carboxylic acid • Rất khó dừng lại ở giai đoạn aldehyde... 120o • Moment lưỡng cực μ = 2.7 D (CH3CHO) • Độ dài liên kết C-O 1.23Å 18 V.1 Phản ứng cộng hợp ái nhân (AN) δ+ δ− C O δ+ δ− + X -Y C OX Y X-Y có thể là H-OH, H-OR, H-CN, H-SO3Na, Li-R, BrMg-R… 19 a Cơ chế: 2 giai đoạn, lưỡng phân tử • Giai đoạn 1: δ+ C O δ− + Y - chaäm C OY carbanion Giai đoạn chậm: Y- tấn công vào C+ ái nhân • Giai đoạn 2: - C O Y + X+ nhanh C OX Y 20 b Ảnh hưởng của nhóm thế liên kết... H HCl OH R C SO3Na H NaOH R-CHO + SO2 + H2O + NaCl R-CHO + Na2SO3 + H2O 32 V.6 Phản ứng ngưng tụ aldol • Trong môi trường base (NaOH, Ba(OH)2, Na2CO3, CH3COONa…) , aldehyde hay ketone có Hα có thể phản ứng với nhau ngưng tụ aldol a Phản ứng giữa aldehyde và aldehyde CH3-CHO + CH3-CHO to OH- CH3-CH=CH-CHO CH3-CH-CH2-CHO OH + H2O 33 • Cơ chế: Giai đoạn 1 tạo carbanion + OH- O _ CH2 C H Giai đoạn 2 H... đtử (+C, +I, +H) làm giảm khả năng phản ứng • Nhóm thế hút đtử (-C, -I) làm tăng khả năng phản ứng R C R NO2-CH2-CHO > H-CHO > R-CHO > O R C O-R R C NH2 > O O R C NHR > R C O> 21 O O V.2 Phản ứng với tác nhân ái nhân carbon Phản ứng với hợp chất Grignard δ− δ− δ+ O CH3-CH2-MgBr + H C C H 3 δ+ OH H3C C H C2H5 O-MgBr H2O /H+ H3C C H C2H5 + HO-MgBr 22 H O C + H CH3CH2 CH3 O C 1 ether khan O C CH3CH2CH2CH2MgBr... HCl AlCl3 H3C CHO + HCl [H-C-Cl] O 16 • Có thể thay CO bằng HCN khan (phương pháp Gattermann) H3C O + HCN + HCl AlCl3 [H-C-Cl] NH H2O -NH4Cl H3C O H3C O + NH2 ClC H CHO • Thay HCN bằng R-CN để điều chế ketone thơm 17 IV Tính chất vật lý • Không tạo liên kết H như alcohol tương đương to sôi < alcohol • Phân cực mạnh, dễ tan trong nước (C1-C5) δ+ δ− sp2 C O V Tính chất hóa học • Cấu tạo phẳng • Góc liên... C5H5NH+CrO3Cl- (PCC): R-CH2OH C5H5NH+CrO3ClCH2Cl2 RCHO + Cr3+ 12 • Alcohol bậc 2 (H3C)3C OH OH Na2Cr2O7 CH3COOH, H2O to (H3C)3C O O Na2Cr2O7 85% H2SO4 / H2O OH H2C CHCHCH2CH2CH2CH2CH3 ketone PCC CH2Cl2 O H2C CHCCH2CH2CH2CH2CH3 80% 13 III.5 Đi từ dẫn xuất của carboxylic acid O R C Cl + Pd/BaSO4 H2 R-CHO + HCl CHO COCl LiAlH(O-tBu)3 NO2 NO2 (RCOO)2Ca to R C R O + CaCO3 14 δ− δ− δ+ O CH3-CH2-MgBr + H C C Cl 3 δ+ -HCl... ứng với tác nhân ái nhân nitrogen Phản ứng với amine bậc 1 O + R C H NH2-R' O- H R C N R' + H H OHH R C N R' H carbinolamine + H+ H H O H R C N R' H - H2O H R C N R' H -H+ R C N R' H 29 Phản ứng với amine bậc 2 RCH2 O + C H NHR2 RCH2 O- H C N R + H R RCH2 OHR C N R H carbinolamine + H+ H H O R RCH2 C N R H - H2O RCH2 R C N R H -H+ R RCH C N R H 30 Phản ứng hình thành imine + CHO H2NOH CH NOH + H2O... + H C C Cl 3 δ+ -HCl O-MgBr OH H2O /H+ H3C C Cl H3C C Cl C2H5 C2H5 H3C C O C2H5 • Khả năng phản ứng: dẫn xuất acid > ketone khi dư Grignard chỉ phản ứng tiếp với ketone tạo alcohol bậc 3 • Tuy nhiên, thực tế khó tách ketone với hiệu suất cao 15 III.6 Điều chế hợp chất carbonyl của arene R-CO-Cl R C O (R-CO)2O Lewis acid • HCOCl không bền phải dùng CO/HCl/AlCl3 làm tác nhân acyl hóa (Phương pháp GattermannKoch) . bậc2 R-CH 2 OH Cu RCH R OH Cu CH 3 -C-CH 2 -CH 3 CH 3 OH Cu RCR O CH 3 -C=CH-CH 3 CH 3 20 0-3 00 o C R-CHO + H 2 20 0-3 00 o C + H 2 20 0-3 00 o C + H 2 O 12 Oxy hóa alcohol: •Tác nhân oxy hóa: . X δ+ -Y δ− C OX Y CO δ+ δ− X-Y có thể là H-OH, H-OR, H-CN, H-SO 3 Na, Li-R, BrMg-R… 20 a. Cơ chế: 2 giai đoạn, lưỡng phân tử • Giai đoạn1: C δ+ O δ− + Y - chaäm CO - Y carbanion Giai . 1 Hóa HọcHữuCơ TS Phan Thanh SơnNam Bộ môn Kỹ ThuậtHữuCơ Khoa Kỹ ThuậtHóaHọc Trường ĐạiHọc Bách Khoa TP. HCM Điệnthoại: 8647256 ext. 5681 Email: ptsnam@hcmut.edu.vn 2 Chương