›
›

Bài giảng Hóa hữu cơ - Chương X: Hợp chất Cacbonyl

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

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_hoa_huu_co_chuong_x_hop_chat_cacbonyl.pdf

Nội dung text: Bài giảng Hóa hữu cơ - Chương X: Hợp chất Cacbonyl

  1. Chương X: HỢP CHẤT CACBONYL Bao gồm các phần: 1. Định nghĩa 2. Danh pháp 3. Phương pháp điều chế 4. Tính chất vật lý 5. Tính chất hóa học 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 1
  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-R' R-C H O andehit xeton 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 2
  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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 3
  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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 4
  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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 5
  6. ANDEHIT-XETON Tên gọi CH3CHO Etanal Andehit axetic Axetandehit CH3-CH2-CHO Propanal Andehit propionic Propionandehit 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 6
  7. ANDEHIT-XETON Tên gọi Propenal Andehit acrylic CH2=CH-CHO Acrolein CHO-CH2-CH2-CHO Butandial-1,4 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 7
  8. ANDEHIT-XETON Tên gọi CHO Phenylmetanal Andehit benzoic Benzandehit OH CHO o-hidroxi benzandehit 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 8
  9. ANDEHIT-XETON Tên gọi Propanon H3C C CH3 O Dimetyl xeton Butanon H3C C CH2-CH3 O Etyl metyl xeton 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 9
  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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 10
  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 KOH/ rượu CH -CH -CH 3 2 CH -C CH + KCl + H2O Cl ToC 3 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 11
  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/ rượu CH3-C-CH2-CH3 CH3-C C-CH3 o Cl T C 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 12
  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 -C-CH -CH -CH -CHO 1. O3 3 2 2 2 2. H2O/Zn O 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 13
  14. ANDEHIT-XETON Điều chế 3 Hydrat hóa ankin HgSO 4 CH CHO HCHC + H2O 3 HgSO4 R-C CH + H2O R-C-CH3 O 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 14
  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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 15
  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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 16
  17. ANDEHIT-XETON Điều chế 6. Phản ứng oxi hóa 6.1 Điều chế andehit 6.1.1 Dùng tác nhân K2Cr2O7/ H2SO4 K2Cr2O7 R-CH -OH + R-CHO 2 H 6.1.2 Dùng tác nhân CuO R-CH2-OH + CuO R-CHO+ Cu + H2O 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 17
  18. ANDEHIT-XETON Điều chế 6.2 Điều chế xeton R-CH-R' K2Cr2O7 R-C-R' + OH H O Bài tập 7: cho biết sản phẩm chính của phản ứng sau OH O K2Cr2O7 + H xiclohexanol xiclohexanon 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 18
  19. ANDEHIT-XETON Điều chế R-CH-R' CuO R-C-R' + Cu + H2O OH O AlCl 3 C CH + CH3COCl 3 O 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 19
  20. 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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 20
  21. ANDEHIT-XETON 1. Phản ứng cộng ái nhân (AN) 1.1 Cơ chế δ+ δ− δ+ δ− chậm a) CO+ X - Y CO Y X CO + nhanh b) + X CO Y Y X-Y thường là các hợp chất H-OH; H-OR; H-CN, NaHSO3, R-MgX; NH3 và dẫn xuất của NH3 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 21
  22. 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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 22
  23. ANDEHIT, XETON Phản ứng cộng xianua (HCN) H δ+ R-C-H δ+ δ− + H CN R-C-CN Oδ− OH 2-hidroxi nitrin (xianohidrin) 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 23
  24. 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 hỗ biến R-C-C + H-OH N-H NH2 OH OH OH H δ− O H OH H OH R-C-C δ+ δ− NH2 R-C C NH R-C C O δ+ + H-OH 2 + NH OH 3 OH OH OH 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 24
  25. 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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 25
  26. 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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 26
  27. ANDEHIT-XETON Phản ứng với ancol (ROH) Xúc tác cho phản ứng là axit 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-C-R'' + R'' + R'' δ+ δ− H H + H-OR' R-C-OR' R-C-OR' O δ− A A N OH N OR' hemixetal xetal 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 27
  28. ANDEHIT-XETON Phản ứng với ancol (ROH) Cơ chế H H R-C-OR' + R-C-OR' + + H R-CH=OR' OH +OH2 H + R-CH=OR' δ− R-C-OR' δ+ + H-OR' OR' 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 28
  29. ANDEHIT-XETON Phản ứng với ancol (ROH) Ứng dụng Dùng để bảo vệ nhóm andehit hoặc nhóm xeton 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 29
  30. 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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 30
  31. ANDEHIT-XETON Phản ứng với ancol (ROH) Xúc tác cho phản ứng là bazo Chỉ cho sản phẩm là bán axetal δ+ + H R-C-H δ+ δ− H + H-OR' R-C-OR' Oδ− A N OH hemiaxetal 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 31
  32. ANDEHIT-XETON Với hydroxylamin (NH2-OH) δ+ δ− A CO :NH -OH N COH CN-OH + 2 + H2O NH-OH oxim Andehit + NH2OH → andoxim Xeton + NH2OH → xetoxim 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 32
  33. ANDEHIT-XETON Với hidrazin ( NH2-NH2) δ+ δ− A CO+ :NH -NH N COH CN-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) 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 33
  34. ANDEHIT-XETON Với hidrazin ( NH2-NH2) O N 2 O2N δ+ δ− A CO N + :NH2-NH NO2 CN-NH NO 2 + H2O 2,4-dinitro phenyl hidrazin 2,4-dinitro phenyl hidrazon 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 34
  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) 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 35
  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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 36
  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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 37
  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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 38
  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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 39
  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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 40
  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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 41
  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 bazơ mạnh -COO + -CH2OH H andehit muối của axit ancol không có Hα Bài tập 15: cho biết sản phẩm của các phản ứng sau NaOH 50% HCHO HCOONa + CH3OH 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 42
  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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 43
  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 với R là H; gốc ankyl, gốc aryl O CH3-C-R + X + NaOH CHX + RCOONa O 2 3 Haloform 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 44
  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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 45
  46. O Ni CH -CH -CH OH CH2=CH-C + H2 3 2 2 H O CH2=CH-C +LiAlH4 CH2=CH-CH2OH H + H CH2=CH-CH2-C-OH CH =CH-CH -CH OH + LiAlH4 2 2 2 O CH2=CH-CH2-C-O-CH3 CH =CH-CH -CH OH + 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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 47
  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 ØXeton 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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 48
  49. ANDEHIT-XETON 4. Phản ứng oxi hóa Bài tập 18: cho biết sản phẩm của các phản ứng sau R-CHO + [O] RCOOH CH -CH -CH -C-CH -CH 3 2 2 2 3 + [O] O (axit axetic) CH3COOH (axit propionic) ] CH3-CH2-COOH CH3-CH2-CH2-COOH (axit butiric) 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 49
  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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 50
  51. ANDEHIT-XETON 4. Phản ứng oxi hóa Bài tập 19: cho biết sản phẩm của các phản ứng sau 1. [Ag(NH ) ]+ R-CHO 3 2 RCOOH Ag + + 2. H3O + 1. [Ag(NH3)2] RCOCH3 + không phản ứng 2. H3O + 1. [Ag(NH3)2] CHO COOH + Ag 2. H3O 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 51
  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) Cu2+ R-CHO + H3O Cu2+ RCOCH3 H3O Cu2+ CHO H3O 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 52
  53. Câu 1: Chất nào sau đây không phản ứng với natri bisunfit NaHSO3 a) Axeton b) 3-pentanon c) Phenyl axetandehit d) Propanal 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 53
  54. Câu 2: Chất nào sau đây không phản ứng với NaHSO3 Propanal Butanal Dietyl xeton Axeton Axetandehit Acetophenon 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 54
  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 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 55
  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) 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 56
  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) 12/7/2010 606001 hợp chất cacbonyl 57