CHẤT DỊ VÒNG
A. ANĐEHIT VÀ XETON
Anđehit và xeton là những hợp chất hữu cơ có nhóm chức cacbonyl
Nếu nhóm caconyl liên kết với hai nguyên tử hiđro hoặc với một gốc hiđrocacbon và một nguyên tử hiđro ta gọi hợp chất cacbonyl là anđehit, cịn nếu nhóm cacbonyl liên kết với hai gốc hiđrocacbon ta có xeton.
Fomanđehit Anđehit Xeton
Hợp chất cacbonyl được chia thành nhiều loại khác nhau tùy theo số lượng nhóm cacbonyl và bản chất gốc hiđrocacbon trong phân tử.
- Theo số lượng nhóm cacbonyl trong phân tử ta phân biệt: hợp chất monocacbonyl bao gồm các anđehit và xeton chỉ có một nhóm cacbonyl trong phân tử; hợp chất đicacbonyl và hợp chất policacbonyl có chứa hai hoặc hơn hai nhóm cacbonyl trong phân tử.
- Theo bản chất gốc hiđrocacbon ta có: hợp chất cacbonyl no, trong phân tử có chứa gốc no loại béo hay mạch vịng; hợp chất cacbonyl không no, trong phân tử chứa liên kết đôi C=C hoặc liên kết ba C≡C; hợp chất cacbonyl thơm có nhóm cacbonyl gắn với gốc thơm.
8.1. Danh phápAnđehit Anđehit
Theo cách gọi thông thường: tên của anđehit dựa theo tên của axit cacboxylic có cùng mạch cacbon, nhưng khác ở chỗ: một bên là axit còn bên kia gọi là anđehit.
Theo cách gọi tên IUPAC, tên của anđehit dựa theo tên của hiđrocacbon tương ứng, có thêm đi al và số chỉ mạch cacbon bắt đầu từ nhóm chức CH=O.
Cơng thức Tên thơng thường Tên IUPAC
H-CH=O Anđehit fomic (Foman đehit) Metanal
CH3-CH=O Anđehit axetic (Axetanđehit) Etanal
CH3-CH2-CH=O Anđehit propionic
(Propionanđehit) Propanal
CH3-CH2-CH2-CH=O Anđehit butyric
(Isobutyanđehit)
n-Butanal
(CH3)2CH-CH=O Anđehit isobutyric
(Isobutyanđehit) 2-Metylpropanal CH3-(CH2)3 -CH=O Anđehit valeric (Valeranđehit) n-Pentanal
CH3-(CH2)16 -CH=O Anđehit stearic (Steranđehit) n-Octađecanal
CH2=CH2-CH=O Anđehit acroleic (Acrolein) Propenal
CH3-CH=CH-CH=O Anđehit crotonic
(Crotonanđehit)
But-2-enal CH2=CH-CH2-CH2-
CH=O
Pent-4-enal
C6H5-CH=O Anđehit benzoic
(Benzanđehit)
Phenylmetanal
C6H5-CH2-CH=O Anđehit phenylaxetic
(Phenylaxetanđehit)
2-Phenyletanal
C6H5-CH=CH-CH=O Anđehit xinamic
(Xinamanđehit) 3-Phenylprop-2-enal
Khi nhóm chức anđehit CH=O đính trực tiếp vào một vịng ta có thể coi như nhóm thế của vịng đó và gọi là fomyl, trên cơ sở đó gọi tên của hợp chất.
Fomylxiclohexan (Xiclohexylfomanđehit)
9-Fomylantraxen (9-Antranđehit)
Xeton
Tên thông thường của xeton được gọi theo tên của gốc đính vào nhóm cacbonyl kèm theo từ xeton.
Theo cách gọi IUPAC, tên của xeton dựa theo tên của hiđrocacbon tương ứng có thêm đi on cùng với số chỉ vị trí của nhóm cacbonyl trong mạch. Các xeton
Bảng 8.2. Tên gọi của một số xeton
Công thức Tên thông thường Tên IUPAC
CH3-CO-CH3 Đimetyl xeton (Axeton) Propanon
CH3-CO-CH2-CH3 Metyl etyl xeton Butanon
CH3-CO-CH(CH3)2 Metyl isopropyl xeton 3-Metylbutan-2-on
CH3-CO-C(CH3)3 Metyl tert-butyl xeton (Pinaconon)
3,3-Đimetylbutan-2-on
CH3-CO-CH=CH2 Metyl vinyl xeton But-3-en-2-on
CH3-CO-CH2-CH=CH2 Metyl alyl xeton Pent-4-en-2-on
CH3-CO-C6H5 Metyl phenyl xeton Axetonphenon
C6H5-CO-C6H5 Điphenyl xeton Benzophenon
Nhóm CH3-CO được gọi là nhóm axetyl, nhóm C6H5-CO được gọi là nhóm
benzoyl, khi các nhóm đó đính vào vịng của hiđrocacbon, ta có thể gọi tên xeton
như là dẫn xuất axetyl hay benzoyl của vịng đó.
Axetylbenzen (Axetonphenon)
Benzoylbenzen (Benzophenon)
Benzoylxiclopentan
Ngồi ra, vì nhóm cacbonyl cịn có tên gọi là nhóm oxo, ta có thể gọi tên anđehit và tên xeton theo nhóm này, nhất là đối với các hợp chất policacbonyl.
O=CH-CH=O O=CH-CO-CH2-CH2-CH=O CH3-CO-CO-CH3
1,2-Đioxoetan 1,3,5-Trioxopentan 2,3-Đioxobutan
8.2. Tính chất vật lý
Sự phân cực của nhóm cacbonyl tạo ra lực hút hấp dẫn lưỡng cực – lưỡng cực giữa các phân tử anđehit và các phân tử xeton làm cho anđehit và xeton có nhiệt độ sơi cao hơn hiđrocacbon và ete có khối lượng phân tử tương đương. Anđehit và xeton khơng có liên kết O-H nên giữa chúng không tạo liên kết hiđro và do đó nhiệt độ sơi thấp hơn đáng kể so với các ancol có khối lượng tương đương.
Các anđehit, xeton đầu dãy (C≤5) hịa tan tốt trong nước. Các đồng đẳng có số ngun tử cacbon lớn hơn hịa tan ít hoặc khơng tan trong nước, chúng chỉ tan trong các dung môi hữu cơ thông thường.
Mùi của anđehit và xeton thường khác nhau: anđehit có mùi xốc, xeton có mùi thơm dễ chịu.
Ở điều kiện thường anđehit fomic là chất khí, các đồng đẳng trung bình là chất lỏng.
Các xeton có số ngun tử cacbon nhỏ thường là chất lỏng, các đồng đẳng cao là chất rắn.
8.3. Tính chất hóa học
8.3.1. Đặc điểm của nhóm cacbonyl
Trong phân tử anđehit và xeton nguyên tử cacbon và oxi nối với nhau bằng liên kết đôi gồm một liên kết xichma và một liên kết pi, nói chung liên kết đôi C=O giống liên kết đôi C=C của anken, nhưng kém bền hơn.
Sự phân cực của nhóm cacbonyl có thể mô tả như sau:
Những phản ứng của hợp chất cacbonyl gồm ba loại chính: phản ứng cộng hợp vào nhóm cacbonyl, phản ứng thế ở gốc hiđrocacbon và phản ứng oxi hóa – khử.
8.3.2. Phản ứng cộng hợp
Hợp chất cacbonyl có thể tác dụng với nhiều hợp chất khác nhau tạo thành sản phẩm cộng theo sơ đồ sau:
Trong đó H-Y là H-OH, H-OC2H5, H-CN, H-SO3Na, …
Hợp chất cacbonyl gem-điol
Fomanđehit bị hiđrat hóa gần như hồn tồn. Khi thay thế ngun tử hiđro trong HCHO bằng nhóm ankyl thì khả năng hiđrat hóa giảm đi nhiều. Nói chung, các
gem-điol là những hợp chất không bền, dễ bị tách nước thành hợp chất cacbonyl ban
đầu.
Tương tự nước, hiđro xianua có thể cộng vào nhóm cacbonyl của anđehit và xeton tạo thành xiahiđrin. Thí dụ:
8.3.3. Các phản ứng thế ở gốc hiđrocacbon
Do có sự phân cực của nhóm cacbonyl, nguyên tử hiđro ở vị trí α đối với nhóm đó trở nên linh động và hợp chất cacbonyl (anđehit cũng như xeton) dễ bị clo hóa, brom hóa và cả iot hóa ở vị trí này. Thí dụ:
8.3.4. Phản ứng khử