HÓA HỌC HỮU CƠ: andehyd xeton

Bài 8: Andehyd - XetonĐặc điểm: Andehyd và xeton được gọi chung là hợp chất cacbonyl vì cùng chứa nhóm chức >C=O, nhưng khác nhau về số lượng gốc ankyl hoặc aryl liên kết với nhóm cacbon

Môn học: HÓA HỌC HỮU CƠ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

TS ĐẶNG THỊ HÀ

leha1645@yahoo.com

Phần 3: HCHC chứa nhóm chức

Tổng quan về Hydrocarbon

- Là những HCHC ngoài C và H còn chứa các nguyên tố khác

HCHC chứa nhóm chức

Dẫn suất

Halogen

Axit cacboxilic

- Xeton

Dẫn suất

oxy

Amin

Dẫn suất

nito

Cơ kim loại

Nitro

Bài 8: Andehyd - Xeton

Đặc điểm: Andehyd và xeton được gọi chung là hợp chất

cacbonyl vì cùng chứa nhóm chức >C=O, nhưng khác nhau về số lượng gốc ankyl (hoặc aryl) liên kết với nhóm cacbonyl

- Danh pháp

- Phương pháp tổng hợp

- Tính chất vật lý – Tính chất hóa học

1 Phương pháp điều chế

- Oxi hóa hoặc dehydro hóa rượu

- Thủy phân dẫn suất gem-dihalogen

- Nhiệt phân muối canxi của axit cacboxylic

- Nhiệt phân axit cacboxylic

- Hydrat hóa axetilen và đồng đẳng của nó

- Oxi hóa 1,2-glycol

- Oxi hóa olefin….

2 Tính chất vật lý

3 Tính chất hóa học

Đặc điểm: Trong phân tử luôn có sự phân cực liên kết >C=O về phía O và ảnh hưởng đến gốc hydrocacbon, hoạt hóa nguyên tử

Hα  Phản ứng hóa học xảy ra ở trung tâm phản ứng là nhóm cacbonyl và ở Hα

Các phản ứng đặc trưng của andehyd và xeton gồm:

- Phản ứng cộng hợp vào nhóm cacbonyl

- Phản ứng oxy hóa, khử hóa nhóm cacbonyl

- Phản ứng thế Hα, phản ứng ngưng tụ andol ở Hα

1 Phản ứng cộng hợp vào nhóm cacbonyl

- Đặc điểm: Trong phân tử luôn có sự phân cực liên kết đôi >C=O

về phía O làm cho andehyd và xeton có khả năng tham gia phản ứng cộng hợp bởi các tác nhân nuceophyl

-Phản ứng xảy ra theo cơ chế cộng nucleophyl AN

- Cơ chế phản ứng: 2 giai đoạn

- Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng ? khả năng phản ứng của HCHO, RCHO và R2CO????

Ví dụ: + Cộng axit xyanhydric HCN

+ Cộng hợp chất cơ Mg (tác nhân Grignard - RMgX) + Cộng hợp chất bisunfit

+ Cộng hợp dẫn suất của amoniac H2N-G (G = OH, C6H5, NHCONH2)

+ Cộng ancol (xúc tác HCl khan) tạo axetal + Cộng nước

2 Phản ứng Kannizzaro

- Trong môi trường kiềm đặc, andehyd không còn nguyên tử H ở

Cα tham gia phản ứng tự oxy hóa-khử tạo axit và rượu tương ứng

- Ví dụ:

- Cơ chế phản ứng: theo 2 giai đoạn

3 Phản ứng ở nguyên tử Hα

- Đặc điểm: Do ảnh hưởng phân cực của nhóm cacboxyl làm cho nguyên tử H liên kết với Cα thể hiện tính axit: Khi tác dụng với bazo mạnh như OH-, C2H5O-, NH2-…nguyên tử H của liên kết C-H bị tách ra dạng ion H+ tạo ra enolat

- Enolat đóng vai trò là tác nhân nucleophyl trong một số phản

ứng hóa học, cụ thể:

+ Phản ứng ngưng tụ: giữa hai Andehyd hoặc hai xeton có Hα

tham gia p/ư ngưng tụ trong môi trường bazo tạo ra hợp chất

andol (chứa nhóm OH và CHO) hoặc xetol (chứa nhóm C=O và OH)

Cơ chế p/ư – ví dụ:

+ Phản ứng thế halogen: Phản ứng thế halogen xảy ra ở Hα khi

có mặt một bazo mạnh

Cơ chế pư - Ví dụ:

3 Phản ứng ở nguyên tử Hα

+ Phản ứng halofoc: với những hợp chất có chứa nhóm CH3CO, phản ứng halogen hoá trong môi trường kiềm tạo sản phẩm

halofoc CHX3, X=Cl, Br, I

Cơ chế p/ư – ví dụ:

+ Phản ứng với PCl5: cho các hợp chất gem-dihalogen

Ví dụ:

2 Phản ứng khử nhóm cacbonyl

2.1 Khử cacbonyl thành ancol

-Điều kiện: Khử bởi Hydro trong sự có mặt của các xúc tác là kim loại/axit, LiAlH4 hay NaBH4/H+ hoặc chất khử chọn lọc

(CH3)2CHOAl1/3

- Phản ứng: >C=O  >C-OH

2.2 Khử cacbonyl thành hydrocacbon

- Điều kiện: Khử bởi Hydro trong sự có mặt của các xúc tác là hỗn hống Sn-Hg trong HCl đậm đặc (p/ư Clemensen) hay bởi

hydrazin NH2-NH2 và KOH (p/ư Wolf – Kisner)

- Phản ứng: >C=O  >CH2

2.3 Amin hóa

- Điều kiện: tác nhân p/ư là NH3, H2, Ni hoặc NaBH3CN

3 Phản ứng oxy hóa

- Andehyd bị oxi hóa dễ dàng bởi các tác nhân oxy hóa thông

thường nhưng xeton thì rất khó khăn, chỉ bị oxy hóa bởi các tác nhân oxy hóa mạnh

-Tác nhân oxi hóa yếu:

+ Tollen: Ag(NH3)2 oxi hóa andehyd thành axit và giải phóng bạc kim loại

+ Dung dịch Felling (dung dịch kiềm chứa phức của tatrat đồng) oxi hóa andehyd thành axit và giải phóng Cu(I) oxit màu nâu đỏ

-Tác nhân oxy hóa mạnh KMnO4, K2Cr2O7/H+ hay HNO3:

+ Andehyd bị oxy hóa thành axit

+ Xeton bị gẫy mạch cacbon và tạo thành các hợp chất axit

cacboxylic mạch ngắn

1 Nêu đặc điểm cấu tạo của hợp chất hữu cơ có chứa nhóm

cacbonyl (RCOR’) và từ đó cho biết phản ứng hóa học đặc trưng của chúng, chi ví dụ.

2 Viết PTPU và cơ chế khi cho propanal tác dụng với axit HCN.

3 Khi cho dimethyl xeton tác dụng với etanol với sự có mặt của HCl khan thu được hồn hợp sản phẩm gồm axetal và bán axetal Viết PTPU và cơ chế cho từng sản phẩm trên.

4 Viết PTPU và cơ chế ngưng tụ giữa hai phân tử propanal trong môi trường bazo tạo hợp chất andol

5 Viết PTPU và cơ chế ngưng tụ giữa hai phân tử dimethyl xeton

trong môi trường bazo tạo hợp chất xetol

Câu hỏi + Bài tập