Tiêu đề CHUYÊN ĐỀ 10. ANĐEHIT-XETON-AXIT CACBOXYLIC.doc ✅

Trang 1 Chuyên đề 10 ANĐEHIT-XETON-AXIT CACBOXYLIC A. LÍ THUYẾT CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO I. ANĐEHIT VÀ XETON 1. Định nghĩa và cấu tạo a) Định nghĩa • Anđehit là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có chứa nhóm CH=O liên kết với gốc hiđrocacbon hoặc nguyên tử H. Nhóm CHO là nhóm định chức của anđehit được gọi là nhóm cacbanđehit. Ví dụ: HCHO (fomanđehit), 3CHCH (axetandehit), 65CHCHO (benzandehit),.. • Xeton là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm >C = O liên kết trực tiếp với hai nguyên tử cacbon. Ví dụ: 33365CHCOCH,CHCOCH ... b) Cấu tạo • Nhóm C=O được gọi là nhóm cacbonyl • Nguyên tử C mang liên kết đội ở trạng thái lai hóa sp 2 . • Liên kết đôi C=O gồm một liên kết ở và một liên kết π kém bền. Góc giữa các liên kết ở nhóm >C = O giống với góc giữa các liên kết >C=C< tức là ≈ 120℃. Trong khi các liên kết các liên kết C=C hầu như không phân cực, thì liên kết C= bị phân cực mạnh; nguyên tử oxi mang một phần điện tích âm (δ - ), nguyên tử mang một phần điện tích dương (δ + ). Chính vì vậy các phản ứng của nhóm C= có những điểm giống và những điểm khác biệt so với nhóm C=C. 2. Phân loại • Dựa theo cấu tạo của gốc hiđrocacbon, người ta phân biệt 3 loại hợp chất cacbonyl: no, không no và thơm. Ví dụ: CH 3 - CHO; OHC-CH 2 -CHO thuộc anđehit no; CH 2 =CH-CHO thuộc loại anđehit không no, 63CHCHO thuộc loại andehit thơm; 33CHCOCH thuộc loại xeton no, 653CHCOCH thuộc loại xeton thơm, ... • Công thức tổng quát của andehit: R(CHO) x , (x > 0 và xeton: R a (CO) x R ’ b . • Anđehit và xeton là đồng phân của nhau nên công thức tổng quát đều có dạng: 2222nnkxxCHO (x≥1; k ≥ 0; n≥1 (anđehit) và n≥3 (xeton)) 3. Danh pháp a) Andebit: Theo IUPAC Tên thay thế = Tên hiđrocacbon tương ứng theo mạch chính + al (mạch chính chứa nhóm CHO và luôn ở vị trí số 1) Tên thông thường = Có nguồn gốc lịch sử, không theo quy luật
Trang 2 Ví dụ: Công thức Tên thay thế Tên thông thường HCHO metanal anđehit fomic (fomanđehit) 3CHCHO etanal anđehit axetic (axetanđehit) 32CHCHCHO propanal anđehitpropionic (propionanđehit) 32 2CHCHCHO butanal anđehit butiric (butiranđehit) 33CHCHCHCHO 2-metylpropanal anđehit isobutiric (isobutirandehit) 32 3CHCHCHO pentanal andehit valeric (valerandehit) 332CHCHCHCHCHO 3-metylbutanal anđehit isovaleric (isovalerandehit) 32 4CHCHCHO hexanal andehit caproic (caproandehit) 2 53CHCHCHO heptanal anđehit etantoic (etantoanđehit) 2CHCHCHO prop-2-enal anđehit acrylic (acrolein) 3CHCHCHCHO but-2-en-1-al crotonandehit (andehit crotonic) 23CHCCHCHO 2-metylprop-2-enal anđehit metacrylic OHCCHO etan-1,2-đial anđehit oxalic 2OHCCHCHO propan-1,3-đial anđehit malonic 2 2OHCCHCHO butan-1,4-đial anđehit succinic 2 3OHCCHCHO pentan-1,5-đial anđehit glutaric 2 4OHCCHCHO hexan-1,6-đial anđehit ađipic 65CHCHO benzanđehit anđehit benzoic (benzanđehit) 652CHCHCHO 2-phenyletanal anđehit phenylaxetic (phenylaxetanđehit) 3CHCH(OH)CHO 2 - hiđroxyl - propan - 1 -al anđehit lactic Khi nhóm CHO đính trực tiếp vào một vòng hoặc mạch phức tạp, có thể coi nó như nhóm thế của vòng hoặc mạch đó và gọi nhóm fomyl (tiền tố) hoặc cacbanđehit (hậu tố). Ví dụ: fomylxiclohexan fomylbenzen 9-fomylantraxen (xiclohexancacbandchit) (benzencacbazil) (antraxen-9-cacbandehit)
Trang 3 Ngoài ra, nhóm =O của nhóm cacbonyl còn có thể gọi là nhóm oxo, nên có thể gọi tên anđehit theo tên nhóm này, nhất là đối với đianđehit và hợp chất policacbonyl nói chung. Ví dụ: CH 3 - CHO OHC- CHO OHC- CO – CH 2 -CHO 1-oxoetan 1,2-đioxoetan 1,2,4-trioxobutan b) Xeton: Theo IUPAC Tên thay thế = Tên hiđrcacbon tương ứng + on (mạch chính chưa nhóm >C =0 và đánh số thứ tự trên mạch chính sao cho v trị nhóm này là nhỏ nhất ) Tên gốc - chức = Tên R, R' (a, b, c, …) + xeton Ví dụ: Công thức Tên gốc-chức Tên thay thế 33CHCOCH đimetyl xeton propan-2-on 323CHCOCHCH etyl metyl xeton butan-2-on 32CHCOCHCH metyl vinyl xeton but-3-en-2-on 365CHCOCH metylphenyl xeton axetylbenzen 6565CHCOCH điphenyl xeton benzoylbenzen Chú ý: Nhóm 3CHCO : axetyl; 65CHCO -: benzoyl 4. Tính chất vật lí • Fomanđehit và axetanđehit là những chất khí không màu, mùi xốc, tan rất tố trong nước và trong các dung môi hữu cơ. • Axeton là chất lỏng dễ bay hơi, tan vô hạn trong nước và hòa tan được nhiều chất hữu cơ khác nhau. • So với hiđrocacbon có cùng số nguyên tử C trong phân tử, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của anđehit và xeton cao hơn. Nhưng so với ancol có cùng số nguyên tử C thì lại thấp hơn. • Mỗi anđehit hoặc xeton thường có mùi riêng biệt, chẳng hạn xitral có mùi sẽ axeton có mùi thơm nhẹ, menton có mùi bạc hà, andehit xinamic có mùi quế, . 5. Tính chất hóa học 5.1. Phản ứng cộng nucleophin Do sự phân cực của nối đôi C=O mà anđehit và xeton có thể cộng nhiều tá nhân nucleophin: Trong đó HY là H-OH, H-OR", H-CN, H-SO 3 Na, ..., còn XY thường là các hợp chất cơ kim như R"MgBr, R"C  CNa, ... a) Phản ứng cộng nước R
Trang 4 Hợp chất cacbonyl Hợp chất gem-điol HCHO bị hiđrat hóa gần như hoàn toàn (99,99%), xeton và các đồng đăng của fomanđehit cộng với H 2 O khó khăn hơn nhiều vì các nhóm ankyl làm giảm khả năng hiđrat hóa. Trái lại, những nhóm hút electron như 33CCl,CF … vào nhóm >C=O làm tăng khả năng hiđrat hóa. Ví dụ: 222HCHOHOHC(OH)⇄ (99,99%) 3232CHCHOHOCHCH(OH)⇄ (58%) 3232 22CHCOHOCHC(OH)⇄ (≈ 0%) 3232CClCHOHOCClCH(OH)⇄ (100%) Dung dịch fomanđehit 37 - 40% trong nước gọi là fomalin chửa chủ yếu là dạng hidrat H 2 C(OH) 2 (99,9%), có khả năng làm đông tụ Protein nên được dùng để ngâm bảo quản xác ướp động vật, thuộc da, tẩy uế, ... Phản ứng hidrat hóa được xúc tiến bởi axit hoặc bazơ. Vai trò của chất xúc tác axit là hoạt hóa nhóm cacbonyl làm cho điện tích dương ở nguyên tử cacbon-cacbonyl tăng lên và do đó nước dễ tấn công vào. Sự có mặt chất xúc tác bazơ tạo điều kiện thuận lợi cho ion hidroxi cộng vào nguyên tử cacbon- cacbonyl: b) Phản ứng cộng ancol Ancol có thể cộng vào nhóm cacbonyl của anđehit tạo thành semiaxetal. Đó là những hợp chất kém bền. Ví dụ: (78%) Gốc hiđrocacbon trong phân tử anđehit càng lớn thì khả năng phản ứng cộng ancol càng giảm. Khi đun nóng với lượng dự ancol (có mặt HCl) thì semiaxetal sẽ tác dụng với một phân tử ancol nữa tạo thành axetal là loại hợp chất bền vững có tính chất tương tự ete.