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

Định nghĩa: Anđehit là hợp chất hữu cơ mà trong phân tử có nhóm - CHO kết hợp với gốc H - C no.. Lý tính: - Anđehit no có số C thấp thì tồn tại ở dạng lỏng, nhưng những hợp chất có số C

CHƯƠNG VII: HỢP 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 định chức C = O (nhóm cacbonyl)

R, R’ là gốc ankyl hoặc aryl

A ANĐEHIT:

- Định nghĩa: Là những hợp chất hữu cơ mà trong phân tử có chứa nhóm - CHO (- C - H)

O

VD: CH3 - CHO ; H - CHO ; ;

CH2 = 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 Định nghĩa: Anđehit là hợp chất hữu cơ mà trong phân tử có nhóm - CHO kết

hợp với gốc H - C no

CT chung: CnH2n+1CHO (n³o)

b Đồng phân: chỉ xét đồng phân mặt phẳng

- Đồng phân mạch C, đồng phân vị trí

- Đồng phân nhóm chức với xeton

c Đọc tên:

Tên thông thường:

Anđehit + tên axít tương ứng

VD: HCHO : Anđehit fomic

CH3 - 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: CH3 - CH - CHO : 2 - metyl propanal - 1

O

CHO CHO

O

CHO

Bài giảng: Hoá Hữu Cơ

CH3 - CH2 - CH - CH - CHO 2,3 - đimetyl pentanal - 1

CH3 CH3

CH3 - CH - CH2 - CHO 3 - hyđroxy butanal - 1

OH

2- Phương pháp điều chế:

- OXH rượu no đơn chức bậc 1:

CnH2n+1CH2OH + [O] CnH2n+1CHO + H2O

VD: CH3OH + [O] HCHO + H2O

C2H5OH + [O]kk CH3CHO + H2O

- Thủy phân dẫn xuất gem đihalogen

CnH2n+1CHX2 + HOH CnH2n+1CHO + 2HX

VD: CH3 - CH2 - C + 2HOH CH3 - CH2 - CH + 2HCl

H CH3 - CH2 - C - H + H2O

O

- Từ ankan:

CH4 + O2 HCHO + H2O

- Từ anken:

H2C = CH2 + O2 CH3 - CHO

- Từ ankin:

HC º CH + H2O CH3 - 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 dịch 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 (H2, HCN, NaHSO3, )

+ R - C = O + H2 R - CH2OH

H

VD: CH3 - CH = O + H2 CH3 - CH2 - OH ( Rượu no đơn chức)

4

t 0

xt

Ag 250

Ag, 250 0

Cl

Cl

OH OH

NaOH

NaOH

600 - 700 0 c xt: NO

CuCl2 + PdCL4

500 0 c

Hg SO4

80 0 c

Ni, t 0

Ni, t 0

O

+ R - C = O + HCN R - C - CN

H OH H

R - C - C - OH + NH3 OH

H R - CH - COOH + H2O (axit tạp chức)

+ R - C - H + NaHSO3 R - CH - SO3Na 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(CH3) metanđehit

- Phản ứng OXH: Các anđehit no oxh tạo thành axít tương ứng (pứ nhận biết anđehit)

+ 3 H2O

OH OH

BF3

t 0 (vừa)

H2SO4

Bài giảng: Hoá Hữu Cơ

H

R- C = O + [O] R - C

H

R - CH = O + Ag2O R - C + 2Ag ↓

CH3CHO + AgNO3 + NH4OH CH3COOH + NH4NO3 +Ag2 +H2O

- Phản ứng anđol hóa: một số anđehit trong môi trường kiềm loãng có thể tác dụng với nhau tạo thành sản phẩm anđol

VD : 2CH3 - CHO CH3 - CH - CH2 - CHO

OH

3- hyđroxy butanal -1

- Pứ thế ở gốc R do ảnh hưởng của nhóm - CHO mà nguyên tử H ở vị trí Ca dễ tham gia pứ thế:

CH3 - CH2 - CHO + Cl2 CH3 - CH- CHO + HCl

Cl 2- clo etanal

4- Ứng dụng:

- Fomanđehit nồng độ 36-40% trong dung dịch 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:

- Định nghĩa: Là những hợp chất hữu cơ mà trong phân tử chỉ có nhóm - CHO kết hợp với gốc H - C không no

VD: CH2 = CH - CHO propen - 2 - al -1

CH3 - C ¿ C - C Butin -2 - al -1

CH3 - CH - CH = CH - C 4- Metyl penten - 2 - al - 1

CH3

- Gọi tên:

Tên H - C không no tương ứng + al + VT nhóm CHO

Chú ý: Đánh số bắt đầu từ vị 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 (H2, HCN, HX, NaHSO3)

- Phản ứng ở gốc R không no: phản ứng OXH ở mạch C, cộng hợp mạch C, trùng hợp

Ag2O KMnO4

NH3 O

OH

O OH

NaOHLoãng

4 5

O

H O H

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 + ZnBr2

Br Br

- Đi từ những anđêhit không no khác nhau thực hiện phản ứng cộng với H2 (vừa đủ, không dư)

VD: CH3 - C º C - CHO + H2kdư CH3 - CH = CH - CHO

III/ ANĐEHIT THƠM

1- Khái niệm:

- Định nghĩa: 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] + H2O

+ [O] + H2O

- Đi từ dẫn xuất gem đihalogen của H-C thơm:

+ HOH + 2HCl

- Đi từ axit tương ứng bằng phương pháp khử bởi H2

+ H2 + H2O

+ H2 +H2O

- Phản ứng gắn mạch đi từ hiđrocacbon thơm và dẫn xuất halogen của anđêhit + Cl - CH2 - 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 (H2, HCN, HX, NaHSO3), phản ứng OXH, nhưng không trùng hợp

+ H2

+HCN

O H

Zn Nung đỏ

Pd, t 0

O

CHO CHO

O

CH3

O

CH2 - CHO

O

CH3

O

CHO KMnO4 KMnO4

O

CH2OH

O

CHO

O

C-Cl2 H

O

O C-Cl

O

CHO NaOH

O

CHO

Ni, t 0

O

CH2-COOH

Ni, t 0

O

CH2-CHO

O

CH2-CHO

O

t o

Ni O

CHO’

O

CH2-OH

O

CHO

CN

O

CH-OH

Bài giảng: Hoá Hữu Cơ

+ NaHSO3

+ 2Ag NO3 + 2NH4OH + 2Ag + 2NH4NO3

- 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 vị trí meta

+ Cl2 + HCl

+ HO - NO2 + H2O

+ HO-SO3H + H2O

+ Cl2

- 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

- Định nghĩa:

Xêtôn là hợp chất hữu cơ mà trong phân tử có 2 gốc H - C kết hợp với nhóm - C = O VD: CH3 - CH2 - C - CH2 - CH3 ;

O

CH3 - C - CH - CH3; CH2 = CH - C - CH3 ;

O CH3 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:

- Định nghĩa: 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:

O

CHO

OH

O

CH-SO3Na

O

CHO

O

COOH

AS

O

CHO

FeCl3

Cl

O

CHO

O

CHO

H2SO4đ, t 0

NO2

O

CHO

O

CHO

SO3H

O

CHO

O

CHO CHO

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

O

CHO AS

O

O

C O

O

Tên 2 gốc hiđro cacbon + xeton

VD: CH3-CH2 - C - CH3 Etyl metyl xeton

O

+ Tên quốc tế: tên H-C no tương ứng + on + VT nhóm C = O

VD: CH3 - CH2 - C - CH3 Butanon -2

O

- Đồng phân: mặt phẳng

+ Đồng phân do sự thay đổi mạch C

+ Đồng phân vị trí của nhóm C = O

+ Đồng phân với anđehit

2- Điều chế:

- OXH rượu đơn chức no bậc 2

R1 - CH - OH + [O ] R1 - C - R2 + H2O

R2 O

VD: CH3 - CH - CH3 + 1/2O2 CH3 - C - CH3 + H2O

OH O

- Thủy phân dẫn xuất gemđihalogen ( đihalogen ở giữa mạch)

CH3 - C - CH3+ H2O CH3 - C - CH3+ 2HCl

Cl Cl O O

CH3 - C - CH3 +H2O

- Cộng H2O vào đồng đẳng của axetilen

R - C ¿ CH + H2O R - C - CH3

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

H2O Những xeton bậc cao chỉ tan trong dung môi hữu cơ

Xeton có t0

s thấp hơn những rượu bậc một, bậc hai tương ứng, nhưng lại cao hơn

t0

s của anđehit tương ứng

VD: C3H7OH 97,20C

CH3 - C - CH3 560C (Mùi thơm dễ chịu)

O

CH3 - CH2 - CHO 490C (Mùi xốc)

t0

nc của các xeton tăng theo chiều tăng của số nguyên tử C

b- Hóa tính: R1 - CO - R2

Cu,t Cu,t OH 0 - 0

HgSO4

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 định thì xeton có một số tính chất giống anđehit

(-CHO)

- Cộng hợp: H2, HX, HCN, NaHSO3

OH

+ H2 R1 - CH - R2

CN OH

R1 + HCN R1 - C - R2 R1 - C - COOH + NH3

C = O R2

R2 + HCl R1 - C - R2

NaHSO3 R1 - C - R2 (R1 hoặc R2 phải là nhóm - CH3)

OH

- Phản ứng trùng hợp: Xeton bền vững về mặt hóa học, liên kết C = O khó bị 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 bị OXH đứt mạch tạo 2 axit Phản ứng cháy tạo CO2 và H2O

- Xeton còn tham gia một số phản ứng với NH3 hay dẫn xuất của amôniac

VD: R - C - R + H2N - OH R - C = N - OH + H2O

O R

Hyđroxyamin oxim

R - C - R + H2N - R R - C = N - R + H2O

R R

- Khử bằng H mới sinh:

R - C = O + 4[H] R - CH2 - R + H2O

R

- Phản ứng của R: dễ xảy ra với H ở Ca

R - CH2 - C - R’ + Cl2 R - CH - C - R’ + HCl

O Cl O

Cl

OH

OH

SO3Na

+2H2O

Zn + HCl

II/ XÊTÔN THƠM:

1- Khái niệm:

- Định nghĩa: 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 - CH3 + HCl

O

- Thủy phân dẫn xuất gemđi halogen của hợp chất tương ứng:

Cl OH

+ 2H2O

Cl OH O

- Có thể OXH rượu bậc 2 tương ứng:

+ [O] + H2O

3- Tính chất:

a.Lý tính:

- Metyl phenyl xêtôn là chất lỏng nóng chảy ở 19,70C, sôi ở 203,20C, nặng hơn

H2O d20 = 1,026 g/ml Không tan trong H2O và có mùi thơm dễ chịu

b.Hóa tính:

- Tham gia phản ứng cộng thể hiện ở nhóm - C = O

+ Ar - C - CH3 + H2 Ar - CH - CH3

O OH

+ HX

+ HCN

+NaHSO3

CH3

CH2 = O

0

C - CH2 - CH = CH2 O

00

C - CH = CH2 O

0

C O

CH3

0 C - CH3 O

0 H

0

FeCl3

C - CHC - CH3 3

O

O OH - - H2- O HCl

0

H

C - CH3 OH

C - CH3 O

0

Cu, t 0

Ni,t 0

C - CH3 O

0

0

X

C - CH3 OH

C - CH3 O

0

0

CN

C - CH3 OH

C - CH3 O

0

0

SO3Na

C - CH3 OH

Bài giảng: Hoá Hữu Cơ

- Không tham gia phản ứng trùng hợp

- Các phản ứng thể hiện tính chất của nhân thơm

- C - CH3 : là nhóm thế loại 2 -> thế ở vị trí mêta

O

+X2 (FeCl3 : xt)

+SO3H: thế sunphô (+ H2SO4)

+ NO2 : - Nitro (HNO3 + H2SO4đ)

-Phản ứng với amin (-NH2) thể hiện ở nhóm C = O

+ H2N - R + H2O

+ H2N - 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

C = N - OH

CH3

0

CH3

C = O

0

C = N - R

CH3

0

CH3

C = O 0