›
›

Bài giảng Hóa học - Chương VIII: Hợp chất Cacbonyl

pdf 57 trang hapham 2880
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Hóa học - Chương VIII: Hợp chất Cacbonyl", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_hoa_hoc_chuong_viii_hop_chat_cacbonyl.pdf

Nội dung text: Bài giảng Hóa học - Chương VIII: Hợp chất Cacbonyl

  1. Chương VIII: HỢP CHẤT CACBONYL Bao gồ m các phần: 1. Định nghĩa 2. Danh pháp 3. Phương pháp điều chế 4. Tính chất vật lý 5. Tính chất hóa học 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl1
  2. ANDEHIT-XETON Định nghĩa Andehit, xeton là các hợp chất có chứa nhóm –C=O trong phân tử. Chúng còn được gọi là hợp chất cacbonyl hay hợp chất oxo O R-C O R-C-R' R-C R-C-R' H H O andehit O andehit xeton xeton 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl2
  3. ANDEHIT-XETON Tên gọi Tên quốc tế (IUPAC) Đánh số sao cho nhóm –C=O có số thứ tự nhỏ nhất Cách đọc andehit : tên hidrocacbon tương ứng + al xêton : tên hidrocacbon tương ứng + on 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl3
  4. ANDEHIT-XETON Tên gọi Tên thông thường Andehit : gọi theo tên của axit tương ứng Cách 1: tên của axit tương ứng + andehit (thay cho từ axit) Cách 2 : thay đuôi ic trong axit bằng andehit 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl4
  5. ANDEHIT-XETON Tên gọi Xeton Tên gốc hidrocacbon tương ứng + xeton Bài tập 1: gọi tên của các hợp chất Metanal (IUPAC) H-CHO Andehit formic Formandehit 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl5
  6. ANDEHIT-XETON Tên gọi Etanal CH3CHO Andehit axetic Axetandehit Propanal CH3-CH2-CHO Andehit propionic Propionandehit 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl6
  7. ANDEHIT-XETON Tên gọi Propenal Andehit acrylic CH2=CH-CHO Acrolein Butandial-1,4 CHO-CH2-CH2-CHO 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl7
  8. ANDEHIT-XETON Tên gọi CHO Phenylmetanal Andehit benzoic Benzandehit OH CHO o-hidroxi benzandehit 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl8
  9. ANDEHIT-XETON Tên gọi Propanon H3C C CH3 O Dimetyl xeton Butanon H3C C CH2-CH3 O Etyl metyl xeton 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl9
  10. ANDEHIT-XETON Tên gọi 2-pentanon H3C C CH2-CH2-CH3 O Metyl propyl xeton pentandion-2,4 H3C C CH2-C-CH3 O O Axetyl axeton axetophenon C CH3 Metyl phenyl xeton O 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl10
  11. ANDEHIT-XETON Điều chế 1. Từ gem-dihalogenua Bài tập 2: cho biết sản phẩm chính của các phản ứng sau Cl CH -CH -CH H O NaOH 3 2 + 2 CH -CH -CHO+ 2 NaCl Cl 3 2 Cl Cl KKOOHH/ r/���r��� u u CCHH CCHH CCHH CH -C CH KCl H OH O 33 22 C3H3-C CH+ + KC+l + 2 2 ClCl TToCoC 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl11
  12. ANDEHIT-XETON Điều chế Cl CH -C-CH -CH 3 2 3 H O NaOH + 2 CH3-C-CH2-CH3 Cl O Cl KOH/ r��� u CH3-C-CH2-CH3 CH3-C C-CH3 o Cl T C 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl12
  13. ANDEHIT-XETON Điều chế 2. Ozon giải anken R R 1. O C=CH-R' 3 C=O + R'-CHO R'' R'' 2. H2O/Zn Bài tập 3: cho biết sản phẩm chính của phản ứng sau CH3 CH 3 1. O 1. O 3 CH -C-CH -CH -CH -CHO 3 CH -C-C3 H -CH2-CH 2-CHO2 2. H2O/Zn 3 2 2 2 2. H2O/Zn O O 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl13
  14. ANDEHIT-XETON Điều chế 3 Hydrat hóa ankin HgSO 4 CH CHO HC CH + H2O 3 HgSO4 R-C CH + H2O R-C-CH3 O 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl14
  15. ANDEHIT-XETON Điều chế 34 Phản ứng Rosenmund R-C-Cl Pd-BaSO + H 4 R-CHO + HCl O 2 Bài tập 6: cho biết sản phẩm chính của các phản ứng sau CH3-CH2-C-Cl Pd-BaSO4 + H2 CH -CH -CHO+ HCl O 3 2 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl15
  16. ANDEHIT-XETON Điều chế 5. Từ hợp chất cơ magie R-C-Cl R-C-R' Br + R'-Mg-Br + O Mg O Cl R-C-R' R-C N + R'-Mg-Br NH O 3 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl16
  17. ANDEHIT-XETON Điều chế 6. Phản ứng oxi hóa 6.1 Điều chế andehit 6.1.1 Dùng tác nhân CuO R-CH2-OH + CuO R-CHO+ Cu + H2O 6.1.2 Dùng tác nhân CrO3/ (CH3O)2O R Chỉ dùng để oxi hóa metyl aren CH3 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl17
  18. ANDEHIT-XETON Điều chế Để tránh oxi hóa tiếp andehit thành axit cacboxylic, thực hiện phản ứng trên trong anhydrit axetic O H C 3 O H C CH CrO 3 H O 3 + 3 O 2 CH(OAc)2 CHO 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl18
  19. ANDEHIT-XETON Điều chế 6.1.3 Dùng tác nhân CrO3/pyridin pyridin CH2OH + CrO3 CHO 6.1.5 Phản ứng Gattermann-Koth Chỉ dùng để điều chế andehit thơm AlCl H C CO HCl 3 3 + + H3C CHO CuCl 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl19
  20. ANDEHIT-XETON Điều chế 6.2 Điều chế xeton R-CH-R' K2Cr2O7 R-C-R' + OH H O R-CH-R' CuO R-C-R' + Cu + H2O OH O AlCl 3 C CH + CH3COCl 3 O 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl20
  21. ANDEHIT-XETON TÍNH CHẤT HÓA HỌC Hợp chất cacbonyl có cấu tạo –C=O, do oxi có độ âm điện cao nên: - Dễ tham gia phản ứng cộng ái nhân - Dễ cho phản ứng thế Hα (so với nhóm –C=O) - Phản ứng oxi hóa khử - Phản ứng khử hóa nhóm –C=O 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl21
  22. ANDEHIT-XETON 1. Phản ứng cộng ái nhân (AN) δ + 1.1 Cơ chế δ + δδ − − δδ + + δδ − − cham� + cham� C O a)a) CC OO + XX YY C O Y X b) CC OO ++ nhanhnhanh b) ++ XX CC O YY YY X-Y thường là các hợp chất H-OH; H-OR; H-CN, NaHSO3, R-MgX; NH3 và dẫn xuất của NH3 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl22
  23. ANDEHIT-XETON 1. Phản ứng cộng ái nhân (AN) 1.2 Khả năng phản ứng C trong nhóm –C=O càng thiếu điện tử, Yδ - tác dụng càng dễ⇒ phản ứng càng dễ Bài tập 8: so sánh khả năng AN trong andehit formic, andehit và xeton 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl23
  24. ANDEHIT, XETON Phản ứng cộng xianua (HCN) H δ + δ + δ − R-C-H + H CN R-C-CN Oδ − OH 2-hidroxi nitrin (xianohidrin) 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl24
  25. ANDEHIT, XETON Phản ứng cộng xianua (HCN) Cơ chế H δ + δ − H OH H O R-C-C N δ + δ − + H R-C-C ho� bien � R-C-C + H-OH N-H NH2 OH OH OH δ − H O H OH H OH R-C-C δ + δ − NH2 R-C C R-C C O δ + H-OH NH2 + + NH3 OH OH OH OH 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl25
  26. ANDEHIT-XETON Phản ứng cộng natribisunfit Phản ứng dùng cho tất cả andehit, và metyl xeton H3C C R O δ + ONa R A H3C C R N + :S O CH -C-SO Na Oδ − 3 3 OH OH 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl26
  27. ANDEHIT-XETON Phản ứng cộng natribisunfit Ứng dụng - Tách andehit, xeton ra khỏi hỗn hợp các chất hữu cơ khác - Hoàn nguyên các sản phẩm cộng bisunfit bằng axit hoặc bazơ R CH -C-SO Na 3 3 H C C R + HCl 3 + NaCl + SO + H2O OH O 2 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl27
  28. ANDEHIT-XETON Phản ứng với ancol (ROH) Xúc tác cho phản ứng là axit δ + + H δ + δ − + H + H H R-C-H δ +δ + δ − H H + R-C-H+ H-OR' H R-C-OR' H R-C-OR' δ − + H-OR' R-C-OR' R-C-OR' O δ − A A O AN OH NA N OH N ORO' R' hemiaxetal axetal hemiaxetal axetal δ + R-Cδ- + R'' δ + δ − + R'' + R'' H + R'' H + R'' R-C-R''+ Hδ- + OδR − ' H R-C-OR' H R-C-OR' O δ − R-C-OR' R-C-OR' δ − + H-OR' AN A O A OH NA OR' N OH N hemixetal xetalOR' hemixetal xetal 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl28
  29. ANDEHIT-XETON Phản ứng với ancol (ROH) Xúc tác cho phản ứng là bazo Chỉ cho sản phẩm là bán axetal δ + + H + H R-C-H δ + δ − H H + H-OR' R-C-OR' R-C-OR' Oδ − A A N OH N OR' hemiaxetal axetal δ + + R'' + R'' R-C-R'' δ + δ − H 04/01/11 602003 hợp chất cacbonylR-C-O29R' H δ − + H-OR' R-C-OR' O A A N OH N OR' hemixetal xetal
  30. ANDEHIT-XETON Phản ứng với ancol (ROH) Ứng dụng Dùng để bảo vệ nhóm andehit hoặc nhóm xeton O 1. CH MgBr O HOCH2CH2OH O O 3 H + H H O H + OH O 2. H3O 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl30
  31. ANDEHIT-XETON Phản ứng với ancol (ROH) Bài tập 9: cho biết sản phẩm chính của phản ứng sau δ + H A CH -C H N 3 OH-CH -CH -OH H C C O + 2 2 + 3 CH O H 2 δ − O H2C 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl31
  32. ANDEHIT-XETON Với hydroxylamin (NH2-OH) δ + δ − A C O :NH -OH N C OH C N-OH + 2 + H2O NH-OH oxim → Andehit + NH2OH andoxim → Xeton + NH2OH xetoxim 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl32
  33. ANDEHIT-XETON Với hidrazin ( NH2-NH2) δ + δ − A C O :NH -NH N C OH C N-NH + 2 2 2 + H2O NH-NH2 hidrazon Ứng dụng Dùng hợp chất 2,4-dinitro phenyl hidrazin để nhận biết hợp chất cacbonyl (nhận biết andehit, xeton) 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl33
  34. ANDEHIT-XETON Với hidrazin ( NH2-NH2) O N 2 O2N δ + δ − A C O N + :NH2-NH NO2 C N-NH NO 2 + H2O 2,4-dinitro phenyl hidrazin 2,4-dinitro phenyl hidrazon 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl34
  35. ANDEHIT-XETON 2. Phản ứng của Hα 2.1 Phản ứng ngưng tụ andol và ngưng tụ croton Ngưng tụ andol Là phản ứng giữa andehit và andehit, phản ứng giữa xeton và xeton, phản ứng giữa xeton và andehit - trong môi trường bazơ ( OH , Na2CO3 ) tạo nên hợp chất có hai nhóm chức (-C=O; và nhóm –OH) 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl35
  36. ANDEHIT-XETON 2. Phản ứng của Hα 2.1 Phản ứng ngưng tụ andol và ngưng tụ croton Bài tập 10: cho biết sản phẩm của các phản ứng sau - OH 2 CH3-CHO CH3-CH-CH2-CHO OH 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl36
  37. ANDEHIT-XETON Ngưng tụ andol và ngưng tụ croton Các andol không bền với nhiệt, khi đun chúng với các chất hút nước, chúng dễ mất nước tạo hợp chất không no. Phản ứng này gọi là ngưng tụ croton hóa Bài tập 10: cho biết sản phẩm của phản ứng sau CH -CH-CH -CHO 3 2 ToC + CH3-CH=CH-CHO H2O OH 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl37
  38. ANDEHIT-XETON Ngưng tụ andol và ngưng tụ croton Bài tập 11: cho biết sản phẩm của các phản ứng sau CH - 3 CH3-C-CH3 OH 2 CH -C-CH -C-CH O 3 2 3 OH O 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl38
  39. ANDEHIT-XETON Ngưng tụ andol và ngưng tụ croton Bài tập 12: cho biết sản phẩm của các phản ứng sau - OH a) CH3CHO + CH3CH2CHO b) CH -C-CH - CH3CHO + 3 3 OH O 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl39
  40. ANDEHIT-XETON 2.2 Phản ứng ngưng tụ Claisen-Smith Là phản ứng ngưng tụ giữa giữa một andehit thơm (hoặc xeton thơm) với một andehit hoặc một xeton có Hα với xúc tác là bazơ Bài tập 13: cho biết sản phẩm của các phản ứng sau - OH CHO CH -CHO + 3 CH-CH2-CHO OH ToC CH=CH-CHO + H2O 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl40
  41. ANDEHIT-XETON 2.2 Phản ứng ngưng tụ Claisen-Smith Bài tập 14: cho biết sản phẩm của các phản ứng sau H3C CHO + CH3-C-CH3 H3C CH-CH2-C-CH3 O OH O ToC H3C CH=CH-C-CH3 O 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl41
  42. ANDEHIT-XETON 2.3 Phản ứng Cannizzaro - Phản ứng của andehit không có Hα - Phản ứng xảy ra trong môi trường bazơ mạnh - -C=O baz� manh � -COO + -CH2OH H andehit muoi� cua � axit ancol khong� co �Hα Bài tập 15: cho biết sản phẩm của các phản ứng sau 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl42
  43. ANDEHIT-XETON 2.5 Phản ứng halogen hóa Xúc tác axit: chỉ thay thế 1 Hα bằng nguyên tử halogen Xúc tác bazo: thay thế hoàn toàn các Hα bằng nguyên tử halogen Bài tập 16: cho biết sản phẩm của các phản ứng sau 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl43
  44. ANDEHIT-XETON 2.5 Phản ứng haloform Phản ứng này chỉ dùng cho hợp chất cacbonyl có dạng metyl ceton CH -C-R 3 v�� i R la � H; goc � ankyl, goc � aryl O CH3-C-R + X + NaOH CHX + RCOONa O 2 3 Haloform 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl44
  45. ANDEHIT-XETON 3. Phản ứng khử hợp chất cacbonyl 3.1 Khử cacbonyl thành ancol + Tác nhân khử là H2: xúc tác Pt, Ni, Pd : hoàn nguyên nối C=C, C=O, + Tác nhân khử LiAlH4 : không hoàn nguyên nối C=C; chỉ hoàn nguyên nối C=O (trong andehit, xeton, este, axit cacboxylic) Bài tập 17: cho biết sản phẩm của các phản ứng sau đây 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl45
  46. O Ni CH =CH-C O + H CH3-CH2-CH2OH 2 O 2 Ni CH -CH -CH OH CH2=CH-C H + H2 Ni 3 2 2 CH =CH-C O + H CH3-CH2-CH2OH 2 OH 2 Ni CH -CH -CH OH CH2=CH-C H + H2 3 2 2 CH =CH-C O +LiAlH CH2=CH-CH2OH CH2=CH-C OH LiAlH4 CH =CH-CH OH 2 OH + 4 CH2=CH-CH2OH CH2=CH-C H +LiAlH4 +2 2 CH =CH-C H +LiAlH CHH+2=CH-CH2OH CH22=CH-CH2-C-OH 4 CH =CH-CH -CH OH CH =CH-CH H-C-OH + LiAlH4 H+ 2 2 2 2 2 H+ CH =CH-CH -CH OH CH =CH-CH -C-OH + LiAlH4 2 2 2 2 2 O LiAlH CH2=CH-CH2-CH2OH CH =CH-CH -C-OH + 4 H CH =CH-CH -CH OH 2 2 O + LiAlH 2 2 2 CH2=CH-CH2-OC-O-CH3 4 CH =CH-CH -CH OH CH =CH-CH -C-O-CH + LiAlH4 2 2 2 2 2 O 3 LiAlH CH =CH-CH -CH OH CH2=CH-CH2-OC-O-CH3+ 4 CH2=CH-CH2-CH2OH + LiAlH 2 2 2 CH2=CH-CH2-OC-O-CH3 4 CH =CH-CH -CH OH O + LiAlH4 2 2 2 O LiAlH4 CH3-CH2-C-CH2-CH2-COOH CH3-CH2-CHO-CH2-CH2-CH2OH O
  47. ANDEHIT-XETON 3.2 Khử hợp chất cacbonyl thành hidrocacbon R-C-R' Zn-Hg/HCl H O + [H] R-CH2-R' + 2 O 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl47
  48. ANDEHIT-XETON 4. Phản ứng oxi hóa Andehit dễ bị oxi hóa thành axit cacboxylic tương ứng với các tác nhân + 2+ oxi hóa mạnh như K2Cr2O7, và các tác nhân oxi hóa yếu như Ag , Cu Xeton chỉ bị oxi hóa khi đun nóng với các chất oxi hóa mạnh (KMnO4, K2Cr2O7) do đó thường bị đứt mạch hai bên nhóm C=O, tạo hỗn hợp các axit cacboxylic 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl48
  49. ANDEHIT-XETON 4. Phản ứng oxi hóa Bài tập 18: cho biết sản phẩm của các phản ứng sau R-CHO [O] RCOOH R-CHO ++[O] RCOOH CH C(axitOOH axetic)(axit axetic) CH3COOH3 CHH CCHH-C-CHH-C CC-HC-HCH-CH 33 2 2 2 2 2 2 3 3 CH -CH -COOH (axit propionic)(axit propionic) + [O]+ [O] 3 CH2 3-CH2-COOH OO CH3-CH2-CH2-COOH (axit butiric) CH3-CH2-CH2-COOH (axit butiric) R-CHO + [O] RCOOH (axit axetic) CH3COOH CH -CH -CH -C-CH -CH 3 2 2 2 3 (axit propionic) + [O] CH3-CH2-COOH O CH3-CH2-CH2-COOH (axit butiric) 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl49
  50. ANDEHIT-XETON 4. Phản ứng oxi hóa Ứng dụng Để nhận biết andehit trong hỗn hợp của andehit, xeton và các chất hữu cơ khác dùng + Thuốc thử Tollens (là dung dịch của AgNO3 trong NH3, ion Ag tồn tại ở + dạng phức [Ag(NH3)2] ) dùng để nhận biết andehit béo lẫn andehit thơm 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl50
  51. ANDEHIT-XETON 4. Phản ứng oxi hóa Bài tập 19: cho biết sản phẩm của các phản ứng sau + 1. [Ag(NH3)2] + R-CHO 1. [Ag(NH3)2]RCOOH Ag R-CHO + RCOOH+ Ag + + 2. H3O 2. H3O + 1.1. [Ag(NH [Ag(NH3)2]) ]+ R-CHO 3 2 RC+OOH Ag RCOCH3 1. [Ag(NH+ 3)2] + RCOCH32. H O + khong� phan ��� ng 2. H3 O + khong� phan ��� ng 2. H3 O + 1. [Ag(NH3 3)2] RCOCH3 + 1.+ [Ag(NHkhong)�] phan ��� ng 2. H O 3 2 + CHO3 1. [Ag(NH3)2] COOH + Ag CHO Ag 2. H3O + COOH + 1. 2.[Ag(NH H O 3)2] CHO 3 COOH + Ag 2. H3O 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl51
  52. ANDEHIT-XETON 4. Phản ứng oxi hóa Thuốc thử Fehling (là phức của Cu2+) dùng để nhận biết andehit béo Bài tập 20: cho biết sản phẩm của các phản ứng sau (nếu có) CuCu2+Cu2+2+ R-RRC HCCOHHOO + RCROCOROHCO+OHOAg+H AgAg H HO O+ + + 3 H3 3O 2+ 2+ RCOCH CuCuCu2+ RCOC3H3 khongkhong� phan� ���phan ng ��� ng RCOC H 3H O khong� phan ��� ng 3 H3O H3O 2+ CuCu2+ CHCOHO Cukhong2+ khong� phan� ���phan ng ��� ng H3O CHO H3O khong� phan ��� ng H3O 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl52
  53. Câu 1: Chất nào sau đây không phản ứng với natri bisunfit NaHSO3 a) Axeton b) 3-pentanon c) Phenyl axetandehit d) Propanal 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl53
  54. Câu 2: Chất nào sau đây không phản ứng với NaHSO3 Propanal Butanal Dietyl xeton Axeton Axetandehit Acetophenon 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl54
  55. Câu 3 Chất nào sau đây không cho phản ứng iodoform Axetophenon Pentanon-3 Axetandehit Phenyl axetandehit 2-propanol Pentanon-2 Etanol Axeton n-propanol 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl55
  56. Câu 4 Chất (A) C7H14O có tính quang hoạt, không tác dụng với thuốc thử Fehling, không tác dụng với bisunfit nhưng cho phản ứng với phenyl hidrazin. Xác định CTCT của (A) 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl56
  57. Câu 5 Hợp chất (A) C6H14O cho phản ứng iodoform, nhưng không tác dụng với thuốc thử Tollens và phenyl hidrazin, hợp chất có chứa 2 trung tâm bất đối xứng. Xác định CTCT của (A) 04/01/11 602003 hợp chất cacbonyl57