bài giảng hóa hữu cơ chương VII hợp chất cacbonyl andehit và xeton

Bài giảng: Hoá Hữu Cơ CHƯƠNG VII: HP CHẤT CACBONYL ANĐEHIT VÀ XETON R - C - H ; R - C - R’ O O Anđehit và xeton được gọi chung là hợp chất cacbonyl vì chúng có cùng nhóm đònh chức C = O (nhóm cacbonyl) R, R’ là gốc ankyl hoặc aryl A. ANĐEHIT: - Đònh nghóa: Là những hợp chất hữu cơ mà trong phân tử có chứa nhóm - CHO (- C - H) O VD: CH 3 - CHO ; H - CHO ; ; CH 2 = CH - CHO - Phân loại: Dựa vào bản chất của gốc H - C ta có: + Anđehit no mạch hở. + Anđehit không no mạch hở. + Anđehit thơm. + Anđehit khác. I/ ANĐEHIT NO MẠCH HỞ: 1- Khái niệm: a. Đònh nghóa: Anđehit là hợp chất hữu cơ mà trong phân tử có nhóm - CHO kết hợp với gốc H - C no. CT chung: C n H 2n+1 CHO (no) b. Đồng phân: chỉ xét đồng phân mặt phẳng - Đồng phân mạch C, đồng phân vò trí. - Đồng phân nhóm chức với xeton. c. Đọc tên: Tên thông thường: Anđehit + tên axít tương ứng VD: HCHO : Anđehit fomic CH 3 - CHO : Anđehit axetic. - Tên quốc tế: + Mạch thẳng : tên H - C no tương ứng + al. + Đối với mạch nhánh: Đánh số thứ tự của C theo mạch có chứa nhóm anđehit và đánh số từ phía có nhóm - CHO và đọc tên: Tên H - C tương ứng + al + số thứ tự nhóm - CHO VD: CH 3 - CH - CHO : 2 - metyl propanal - 1 CH 3 Trang 1 Bài giảng: Hoá Hữu Cơ CH 3 - CH 2 - CH - CH - CHO 2,3 - đimetyl pentanal - 1 CH 3 CH 3 CH 3 - CH - CH 2 - CHO 3 - hroxy butanal - 1 OH 2- Phương pháp điều chế: - OXH rượu no đơn chức bậc 1: C n H 2n+1 CH 2 OH + [O] C n H 2n+1 CHO + H 2 O VD: CH 3 OH + [O] HCHO + H 2 O C 2 H 5 OH + [O] kk CH 3 CHO + H 2 O - Thủy phân dẫn xuất gem đihalogen C n H 2n+1 CHX 2 + HOH C n H 2n+1 CHO + 2HX VD: CH 3 - CH 2 - C + 2HOH CH 3 - CH 2 - CH + 2HCl H CH 3 - CH 2 - C - H + H 2 O O - Từ ankan: CH 4 + O 2 HCHO + H 2 O - Từ anken: H 2 C = CH 2 + O 2 CH 3 - CHO - Từ ankin: HC CH + H 2 O CH 3 - CHO 3- Tính chất: a. Lý tính: - Anđehit no có số C thấp thì tồn tại ở dạng lỏng, nhưng những hợp chất có số C từ 16 trở lên tồn tại ở dạng rắn. Nhìn chung tính tan trong nước của các anđehit kém, dễ tan nhất là HCHO cũng chỉ đạt tới 36 -> 40% tạo thành dung dòch có tính sát trùng gọi là foocmol. Phân tử lượng càng tăng thì độ tan cũng giảm, nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy cũng tăng theo chiều tăng của số nguyên tử C. Những anđehit bậc thấp thì có mùi xốc. b. Hóa tính: R - C - H O - Trong nhóm anđehit có liên kết C = O nên anđehit dễ tham gia phản ứng cộng (H 2 , HCN, NaHSO 3 , ) + R - C = O + H 2 R - CH 2 OH H VD: CH 3 - CH = O + H 2 CH 3 - CH 2 - OH ( Rượu no đơn chức) Trang 2 Bài giảng: Hoá Hữu Cơ O + R - C = O + HCN R - C - CN H OH H R - C - C - OH + NH 3 OH H R - CH - COOH + H 2 O (axit tạp chức) + R - C - H + NaHSO 3 R - CH - SO 3 Na sp cộng bisunfit dạng tinh thể O (natri bi sunfit) OH + R - C - H + HX R - CH - X (rượu hỗn tạp) O OH - Phản ứng trùng hợp: các anđêhit no có thể trùng hợp theo 2 xu hướng. *Trùng hợp tạo thành polime mạch thẳng thường xảy ra đối với những anđêhit có số C nhỏ. H VD: n H - C - H (- C - O -) n O H poli focmanđêhit Không bền vững khi có nhiệt độ và trong môi trường axit nó lại trở về R-CHO + Trùng hợp 3,4 phân tử tạo thành mạch vòng (với những vòng cao phân tử khó hình thành). H R O R R - C = O + C - R C C - H H O O O O Trime H - C C R H R H OH R O R R - C = O + CH - R H - C C - H H O O O R - C = O C - R R - C C - R H H O H Tetrame R(CH 3 ) metanđehit - Phản ứng OXH: Các anđehit no oxh tạo thành axít tương ứng (pứ nhận biết anđehit). Trang 3 Bài giảng: Hoá Hữu Cơ H R- C = O + [O] R - C H R - CH = O + Ag 2 O R - C + 2Ag ↓ CH 3 CHO + AgNO 3 + NH 4 OH CH 3 COOH + NH 4 NO 3 +Ag 2 +H 2 O - Phản ứng anđol hóa: một số anđehit trong môi trường kiềm loãng có thể tác dụng với nhau tạo thành sản phẩm anđol. VD : 2CH 3 - CHO CH 3 - CH - CH 2 - CHO OH 3- hroxy butanal -1 - Pứ thế ở gốc R do ảnh hưởng của nhóm - CHO mà nguyên tử H ở vò trí C dễ tham gia pứ thế: CH 3 - CH 2 - CHO + Cl 2 CH 3 - CH- CHO + HCl Cl 2- clo etanal 4- Ứng dụng: - Fomanđehit nồng độ 36-40% trong dung dòch nước người ta gọi là Foocmal hay phomalin dùng để sát trùng, ngâm mẫu. HCHO là hợp chất quan trọng để điều chế ra các hợp chất hữu cơ khác. II/Anđehit không no: 1- Khái niệm: - Đònh nghóa: Là những hợp chất hữu cơ mà trong phân tử chỉ có nhóm - CHO kết hợp với gốc H - C không no. VD: CH 2 = CH - CHO propen - 2 - al -1 CH 3 - C ≡ C - C Butin -2 - al -1 CH 3 - CH - CH = CH - C 4- Metyl penten - 2 - al - 1 CH 3 - Gọi tên: Tên H - C không no tương ứng + al + VT nhóm CHO Chú ý: Đánh số bắt đầu từ vò trí gần nhóm - CHO nhất. 2- Tính chất: Có 2 loại tính chất đặc trưng - Thể hiện tính chất của nhóm - CHO đó là các phản ứng OXH: -CHO -> COOH, phản ứng cộng vào liên kết - C = O (H 2 , HCN, HX, NaHSO 3 ). - Phản ứng ở gốc R không no: phản ứng OXH ở mạch C, cộng hợp mạch C, trùng hợp Trang 4 Bài giảng: Hoá Hữu Cơ 3- Điều chế: - Phản ứng hay dùng nhất là đi từ dẫn xuất halogen của anđêhit no tương ứng bằng phản ứng tách: VD: R - CH - CH - C R - CH = CH - CHO + ZnBr 2 Br Br - Đi từ những anđêhit không no khác nhau thực hiện phản ứng cộng với H 2 (vừa đủ, không dư) VD: CH 3 - C C - CHO + H 2kdư CH 3 - CH = CH - CHO III/ ANĐEHIT THƠM 1- Khái niệm: - Đònh nghóa: là hợp chất hữu cơ có gốc H-C thơm kết hợp với nhóm - CHO, Ar - CHO (Ar: Gốc thơm) VD: ; ; Anđêhit benzôic; Anđêhit o - toluic ; Anđehit fenyl axetic Tên gọi: Tên anđêhit + tên axit tương ứng 2- Điều chế: - OXH hiđro cacbon thơm hoặc rượu thơm: + 2[O] + H 2 O + [O] + H 2 O - Đi từ dẫn xuất gem đihalogen của H-C thơm: + HOH + 2HCl - Đi từ axit tương ứng bằng phương pháp khử bởi H 2 + H 2 + H 2 O + H 2 +H 2 O - Phản ứng gắn mạch đi từ hiđrocacbon thơm và dẫn xuất halogen của anđêhit + Cl - CH 2 - CH = O + HCl 3- Tính chất hóa học: Với anđehit thơm thể hiện 2 loại tính chất cơ bản: - Tính chất của nhóm - CHO: phản ứng cộng hợp (H 2 , HCN, HX, NaHSO 3 ), phản ứng OXH, nhưng không trùng hợp. + H 2 +HCN Trang 5 Bài giảng: Hoá Hữu Cơ + NaHSO 3 + 2Ag NO 3 + 2NH 4 OH + 2Ag + 2NH 4 NO 3 - Tính chất của nhân thơm: phản ứng thế và cộng (chủ yếu thế) - CHO là nhóm thế loại 2 nên tác nhân thế sẽ vào vò trí meta. + Cl 2 + HCl + HO - NO 2 + H 2 O + HO-SO 3 H + H 2 O + Cl 2 - Phản ứng 2 phân tử anđehit phản ứng đặc trưng, quan trọng của anđehít thơm. H 2 C - C OH O B. XETON: R - C - R’ O - Đònh nghóa: Xêtôn là hợp chất hữu cơ mà trong phân tử có 2 gốc H - C kết hợp với nhóm - C = O VD: CH 3 - CH 2 - C - CH 2 - CH 3 ; O CH 3 - C - CH - CH 3 ; CH 2 = CH - C - CH 3 ; O CH 3 O - Phân loại: Dựa vào cấu tạo gốc R ta có: + Xeton no + Xeton không no + Xeton thơm I/ XETON NO MẠCH HỞ: 1- khái niệm: - Đònh nghóa: Là h/c hữu cơ mà trong phân tử có nhóm C=O liên kết với gốc H-C no mạch hở. - Tên gọi: + Tên thông thường: Trang 6 Bài giảng: Hoá Hữu Cơ Tên 2 gốc hiđro cacbon + xeton VD: CH 3 -CH 2 - C - CH 3 Etyl metyl xeton O + Tên quốc tế: tên H-C no tương ứng + on + VT nhóm C = O VD: CH 3 - CH 2 - C - CH 3 Butanon -2 O - Đồng phân: mặt phẳng + Đồng phân do sự thay đổi mạch C + Đồng phân vò trí của nhóm C = O + Đồng phân với anđehit 2- Điều chế: - OXH rượu đơn chức no bậc 2 R 1 - CH - OH + [O ] R 1 - C - R 2 + H 2 O R 2 O VD: CH 3 - CH - CH 3 + 1/2O 2 CH 3 - C - CH 3 + H 2 O OH O - Thủy phân dẫn xuất gemđihalogen ( đihalogen ở giữa mạch). CH 3 - C - CH 3 + H 2 O CH 3 - C - CH 3 + 2HCl Cl Cl O O CH 3 - C - CH 3 +H 2 O - Cộng H 2 O vào đồng đẳng của axetilen R - C ≡ CH + H 2 O R - C - CH 3 O 3- Tính chất: a. Lý tính: - Các xeton bậc thấp ở điều kiện thường là chất lỏng. Những xeton bậc cao tồn tại ở dạng rắn. Độ tan giảm theo chiều tăng của số nguyên tử C. Chỉ có axeton tan vô hạn trong H 2 O. Những xeton bậc cao chỉ tan trong dung môi hữu cơ. Xeton có t 0 s thấp hơn những rượu bậc một, bậc hai tương ứng, nhưng lại cao hơn t 0 s của anđehit tương ứng. VD: C 3 H 7 OH 97,2 0 C CH 3 - C - CH 3 56 0 C (Mùi thơm dễ chòu) O CH 3 - CH 2 - CHO 49 0 C (Mùi xốc) t 0 nc của các xeton tăng theo chiều tăng của số nguyên tử C b- Hóa tính: R 1 - CO - R 2 Trang 7 Bài giảng: Hoá Hữu Cơ Giống R - CHO là trong phân tử có nhóm C=O nhưng sự phân cực của liên kết C = O không lớn như trong anđehit. Và sự phân cực của liên kết C- C trong xeton cũng không lớn như C- C của anđehit. Do đó xeton khá bền vững hơn anđehit, khó tham gia phản ứng OXH. Trong những điều kiện xác đònh thì xeton có một số tính chất giống anđehit (-CHO) - Cộng hợp: H 2 , HX, HCN, NaHSO 3 OH + H 2 R 1 - CH - R 2 CN OH R 1 + HCN R 1 - C - R 2 R 1 - C - COOH + NH 3 C = O R 2 R 2 + HCl R 1 - C - R 2 NaHSO 3 R 1 - C - R 2 (R 1 hoặc R 2 phải là nhóm - CH 3 ) OH - Phản ứng trùng hợp: Xeton bền vững về mặt hóa học, liên kết C = O khó bò phá vỡ không tham gia phản ứng trung hợp. - Xeton không có phản ứng tráng bạc, trong điều kiện với những chất OXH mạnh thì có thể bò OXH đứt mạch tạo 2 axit. Phản ứng cháy tạo CO 2 và H 2 O. - Xeton còn tham gia một số phản ứng với NH 3 hay dẫn xuất của amôniac. VD: R - C - R + H 2 N - OH R - C = N - OH + H 2 O O R Hroxyamin oxim R - C - R + H 2 N - R R - C = N - R + H 2 O R R - Khử bằng H mới sinh: R - C = O + 4H R - CH 2 - R + H 2 O R - Phản ứng của R: dễ xảy ra với H ở C R - CH 2 - C - R ’ + Cl 2 R - CH - C - R ’ + HCl O Cl O II/ XÊTÔN THƠM: 1- Khái niệm: Trang 8 Bài giảng: Hoá Hữu Cơ - Đònh nghóa: Là những xeton mà trong phân tử có nhóm cacbonyl kết hợp trực tiếp với nhân thơm. Ar - C - R ; Ar - C - Ar O O VD: Metyl phenyl xeton ; Vinyl fenylxeton - Đọc tên: Tên thông thường: Tên gốc 1 + gốc 2 + xêtôn (Từ đơn giản đến phức tạp) Với xeton thơm hợp chất quan trọng là 2- Điều chế: - Phương pháp hay dùng nhất là phương pháp gắn mạch:(phiđen crap) + Cl - C - CH 3 + HCl O - Thủy phân dẫn xuất gemđi halogen của hợp chất tương ứng: Cl OH + 2H 2 O Cl OH O - Có thể OXH rượu bậc 2 tương ứng: + [O] + H 2 O 3- Tính chất: a.Lý tính: - Metyl phenyl xêtôn là chất lỏng nóng chảy ở 19,7 0 C, sôi ở 203,2 0 C, nặng hơn H 2 O d 20 = 1,026 g/ml. Không tan trong H 2 O và có mùi thơm dễ chòu. b.Hóa tính: - Tham gia phản ứng cộng thể hiện ở nhóm - C = O + Ar - C - CH 3 + H 2 Ar - CH - CH 3 O OH + HX + HCN +NaHSO 3 - Không tham gia phản ứng trùng hợp - Các phản ứng thể hiện tính chất của nhân thơm. Trang 9 Bài giảng: Hoá Hữu Cơ - C - CH 3 : là nhóm thế loại 2 -> thế ở vò trí mêta O +X 2 (FeCl 3 : xt) +SO 3 H: thế sunphô (+ H 2 SO 4 ) + NO 2 : - Nitro (HNO 3 + H 2 SO 4đ ) -Phản ứng với amin (-NH 2 ) thể hiện ở nhóm C = O + H 2 N - R + H 2 O + H 2 N - OH 4-Ứng dụng: Xêtôn thường dùng để điều chế các loại dầu thơm và để tổng hợp các hợp chất hữu cơ trung gian. Trang 10 . Bài giảng: Hoá Hữu Cơ CHƯƠNG VII: HP CHẤT CACBONYL ANĐEHIT VÀ XETON R - C - H ; R - C - R’ O O Anđehit và xeton được gọi chung là hợp chất cacbonyl vì chúng có cùng. CH 3 - CH 2 - OH ( Rượu no đơn chức) Trang 2 Bài giảng: Hoá Hữu Cơ O + R - C = O + HCN R - C - CN H OH H R - C - C - OH + NH 3 OH H R - CH - COOH + H 2 O (axit tạp chức) + R - C - H +. no. VD: CH 2 = CH - CHO propen - 2 - al -1 CH 3 - C ≡ C - C Butin -2 - al -1 CH 3 - CH - CH = CH - C 4- Metyl penten - 2 - al - 1 CH 3 - Gọi tên: Tên H - C không no tương ứng + al + VT