Anđehit và axeton (hợp chất cacbonyl) axit cacboxylic và dẫn xuất

Thí dụ: HCH=O fomanđehit, CH3CH=O axetanđehit,...* Xeton: là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm >C=O liên kết trực tiếp với hai nguyên tử cacbon... 5.2 Phản ứng cộng nucleophin Hợp

Trang 3

Nội Dung Thảo Luận

1 Anđehit và axeton (hợp chất

cacbonyl)

2 Axit cacboxylic và dẫn xuất

3 Amin

Trang 4

Thí dụ: HCH=O (fomanđehit), CH3CH=O (axetanđehit),

* Xeton: là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm >C=O liên kết trực tiếp với hai nguyên tử cacbon Thí dụ:

Trang 5

* Nhóm >C=O được gọi là nhóm cacbonyl

Nguyên tử C mang liên kết đôi ở trạng thái lai hoá sp2 Liên kết đôi C=O gồm một liên kết α 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 ≈1200 Trong khi liên kết C=Chầu như không phân cực, thì liên kết >C=O bị phân cực mạnh: Nguyên

tử O mang một phần điện tích âm δ−, nguyên tử C mang một điện tích dương δ+ Chính vì vậy các phản ứng của nhóm >C=O có những điểm giống và những điểm khác biệt so với nhóm >C=C<

Trang 6

Dựa theo cấu tạo của gốc hiđrocacbon, người ta phân chia anđehit và xeton thành ba loại: no, không no và thơm Thí dụ: CH3−CH=O thuộc loại anđehit no, CH2=CH−CH=O thuộc loại

anđehit không no, C6H5CH=O thuộc loại

anđehit thơm, CH3−CO−CH3 thuộc loại xeton

no, CH3−CO−C6H5 thuộc loại xeton thơm,

Trang 7

• * Anđehit : theo IUPAC, tên thay thế của anđehit

gồm tên của hiđrocacbon theo mạch chính ghép với đuôi al, mạch chính chứa nhóm −CH=O,

đánh số 1 từ nhóm đó Một số anđehit đơn giản hay được gọi theo tên thông thường có nguồn

gốc lịch sử Thí dụ:

Trang 8

Andehit.va.axeton.(hop.chat.cacbonyl).axit.cacboxylic.va.dan.xuatAndehit.va.axeton.(hop.chat.cacbonyl).axit.cacboxylic.va.dan.xuatAndehit.va.axeton.(hop.chat.cacbonyl).axit.cacboxylic.va.dan.xuatAndehit.va.axeton.(hop.chat.cacbonyl).axit.cacboxylic.va.dan.xuatAndehit.va.axeton.(hop.chat.cacbonyl).axit.cacboxylic.va.dan.xuatAndehit.va.axeton.(hop.chat.cacbonyl).axit.cacboxylic.va.dan.xuatAndehit.va.axeton.(hop.chat.cacbonyl).axit.cacboxylic.va.dan.xuatAndehit.va.axeton.(hop.chat.cacbonyl).axit.cacboxylic.va.dan.xuat

Trang 9

* Xeton : Theo IUPAC, tên thay thế của xeton gồm tên của hiđrocacbon

tuơng ứng ghép với đuôi on, mạch chính chứa nhóm >C=O đánh

số 1 từ đầu đến gần nhóm đó Tên gốc - chức của xeton gồm tên hai

gốc hiđrocacbon đính với nhóm >C=O và từ xeton Thí dụ:

* Anđehit thơm đầu dãy, C6H5CH=O được gọi là benzanđehit (anđehit benzoic).

* Xeton thơm đầu dãy C6H5COCH3 được gọi là axetonphenon (metyl phenyl xeton)

CH 3 -C-OH CH 3 -C-CH 2 -CH 3 CH 3 -C-CH=CH 2

Tên thay thê

Tên gôc chuc

propan-2-on dimetyl xeton

buan-2-on etyl metyl xeton

but-3-en-2-on metyl vinyl xeton

Trang 10

4 Tính chất vật lí

• Fomanđehit (ts:−190C) và axetanđehit (ts:210C) là những chất khí không màu, mùi xốc, tan rất tốt trong nước và trong các dung môi hữu cơ.

• Axeton là chất lỏng dễ bay hơi (ts:57%), tan vô hạn trong nước và hoà tan được nhiều chất hữu cơ khác.

So với hiđrocacbon có cùng số nguyên tử C trong phân tử, nhiệt độ nóng chảy, 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 sả, axeton có mùi thơm nhẹ, menton có mùi bạc hà, anđehit xinamic có mùi quế,

Trang 11

5: Tính chất hóa học

5.1 Đặc điểm của nhóm cacbonyl

Trong các phân tử anđehit và xeton, nguyên

tử của nhóm cacbonyl ở trạng thái lai hóa

sp 2+ với các góc hóa trị 120 o Hai nguyên

tử cacbon và oxi nối nhau bằng 1 liên kết

và 1 liên kết





H H



 1,22A

120

Trang 12

ở nhóm cacbonyl, phản ứng thế ở gốc hidrocacbon và phản ứng oxh- khử.

H

Trang 13

5.2 Phản ứng cộng nucleophin

Hợp chất cacbonyl có thể phản ứng với nhiều tác nhân nucleophin khác nhau tạo thành sản phẩm cộng

theo sơ đồ tổng quát sau

trong đó HY là H-OH,H-OC 2 H 5 ,H-CN,HSO 3 Na còn XY thường là các hợp chất cơ kim như CH 3 MgBr,

Trang 14

ví dụ

C H

OH

CN H

xuc tac bazo

Trang 16

Anđehit và metylxeton tác dụng với natri

hiđrosunfit tạo thành sản phẩm cộng ở trạng thái

Ví dụ:

Hợp chất cộng hiddrosooosunfit dễ bị d 2 axit phaan tích thành hợp chất cacbonyl ban đầu và SO 2 Vì vậy phản ứng cộng hidrosunfit được dùng để tách các

andehit(xeton) ra khỏi dung h 2 với các chất khác không tham gia phản ứng cộng này.

Trang 17

5.3 Phản ứng thế oxi của nhóm cacbonyl (p/ư cộng có kèm theo tách

dụng tương đối dễ dàng với anđehit tạo ra sản phẩm ngưng tụ có chứa nhóm azometin -CH=N-

R R

Trang 18

CO + H 2 N CH=N + H 2 O

Benzandehit Anilin Benzananilin

Trang 19

Anđehit và xeton phản ứng với phenylhidrazin tạo

thành các phenylhidrazon

CH 3 CH 3 CH=O + H 2 N-NH-C 6 H 5 CH 3 CH 2 CH=N-NH-C 6 H5 + H 2 0 Andehit propionic Phenylhidrazin Phenylhidrazon cua proanandehit

Trang 20

5.4 Phản ứng cộng

• a) Phản ứng cộng hiđro (phản ứng khử )

Khi có xúc tác Ni đun nóng, anđehit cộng với

hiđro tạo ra ancol bậc I, xeton cộng với hiđro tạo thành ancol bậc II

CH 3 OH=O + H 2 Ni,t0 CH 3 CH 2 -OH

CH 3 -CO-CH 3 + H 2 CH 3 -CH-CH 3

OH

Trang 21

b) Phản ứng cộng nước, cộng hiđro

xianua

• * Liên kết đôi C=O ở fomanđehit có phản ứng cộng

nước nhưng sản phẩm tạo ra có hai nhóm OH cùng dính vào một nguyên tử C nên không bền, không tách ra khỏi dung dịch được.

* Hiđro xianua cộng vào nhóm cacbonyl tạo thành sản phẩm bền gọi là xianohiđrin.

Phản ứng cộng hiđro xianua vào nhóm cacbonyl xảy ra qua hai giai đoạn, anion N≡C− phản ứng ở giai đoạn

đầu, ion H+ phản ứng ở giai đoạn sau.

Trang 23

• Sơ đồ chung của các phản ứng oxh là như sau:

R

OH

O H

Trang 25

Phản ứng oxh bằng phức bạc-amoniac còn được dùng để tráng gương ,tráng phích nước.

Anđehit nói chung rất dễ tham gia phản ứng tự oxh khi tiếp xúc với không khí, để chuyển thành axit.Khác với

anđehit,xeton chỉ bị oxh khi đun nóng với các chất oxh mạnh và phân tử bị đứt ra

ở hai bên nhóm cacbonyl tạo thành hỗn hợp các axit cacboxylic

Trang 27

Nguyên tử Hα của xeton cũng dễ bị clo hóa và brom hóa:

b) Phản ứng thế ở vòng thơm

Nhóm cacbonyl là nhóm phản hoạt hóa và định

hướng meta trong phản ứng thế electrophin vào

vòng thơm

CH 3 -CH2-CH 3

O

CH 3 -C-CH 2 Br + Br 2

O

Trang 29

axeton.Phương pháp này cũng có thể được dùng

để điều chế những xeton không đối xứng hoặc

điều chế những anđehit

• sản phẩm phụ là RCOR và R'COR'.

• sản phẩm phụ là R-CO-R

• Trong công nghiệp người ta cho hơi của các axit cacboxylic đi qua chất xúc tác (MnO,TiO 2 )

ở 300 0 c,và tùy theo cấu trúc của các axit mà ta nhận được anđehit hoặc xeton

(RCOO) 2 Ca + (R'COO) 2 Ca 2R-CO-R' + 2CaCO 3

(RCOO) 2 Ca + (HCOO) 2 Ca 2R-CHO + 2CaCO 3

Trang 30

* Oxi hóa không hoàn toàn metan là phương pháp mới sản xuất fomanđehit:

Trang 34

7 Giới thiệu các chất tiêu biểu

• Fomanđehit ,HCHO được tạo thành với lượng rất nhỏ khi đốt cháy không hoàn toàn hợp chất hữu cơ như gỗ,

đường

• Trong công nghiệp ,fomanđehit được điều chế từ

metanol hoặc từ metan.Dung dịch 30-40% fomanđehit trong nước là fomon hay fomalin

• Fomanđehit là chất khí,cóm mùi xốc,fomanđehit

độc,dùng để tẩy uế,sát trùng.Fomanđehit p/ư với

amoniac thành urotropin

6H 2 O + 4HN 3 (CH 2 ) 6 N 4 + 6H 2 0

uroropin

Trang 35

•Benzanđehit , C 6 H 5 CHO cso trong dầu hạnh nhân

và hạt đào dưới dạng glicozit gọi là

amiddalin.Thủy phân amidalin sẽ được

bezanđehit.

Benzanđehit dùng để tổng hợp chất màu và chất thơm.Vanilin là 1 dẫn xuất cuae benzanđehit

Trang 36

Axeton ,CH 3 COCH 3 được điều chế trong công

nghiệp theo nhiều cách # nhau:cất khan gỗ,cất

Axeton là chất lỏng không màu,tan vô hạn trong

nước,dùng làm dung môi trong tổng hợp hữu

cơ,trong sản xuất tơ nhân tạo

Trang 37

•Xinamanđehit , C 6 H 5 -CH-CH-CH=O,là chất lỏng sôi 252 o c là thành phần chính của dầu quế và là chất gây mùi thơm của dầu này.

Xitral , (CH 3 ) 2 C=CH-CH 2 -CH 2

-C(CH 3 )=CHO,có trong nhiều loại

dầu,đặc biệt dầu chanh,và có mùi dễ chịu

Trang 38

3.5.1 Định nghĩa và phân loại:

_ Axit cacboxylic là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm cacboxyl (−COOH liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon hoặc nguyên tử hiđro) Nhóm được gọi là nhóm cacboxyl, viết gọn là −COOH.

_ phân loại :

• Nếu nhóm cacboxyl liên kết trực tiếp với nguyên tử hiđro hoặc gốc ankyl thì tạo thành dãy axit no, mạch hở, đơn chức, công thức chung

là CnH2n+1COOH, gọi là dãy đồng đẳng của axit fomic (HCOOH),

• ví dụ: CH3COOH (axit axetic), CH3CH2COOH (axit propionic),

• * Nếu gốc hiđrocacbon trong phân tử axit có chứa liên kết đôi, liên kết ba thì gọi là axit không no,

• ví dụ :CH2=CHCOOH,CH≡C−COOH,

Trang 39

CH 3 – COOH :axit metan oic

CH 3 – CH 2 –COOH :axit etan oic

CH 2 =CH –COOH :axit propen oic

b, danh pháp thông thường :Tên thông thường của các axit có liên quan

đến nguồn gốc tìm ra chúng nên không có tính hệ thống (bảng1)

Trang 40

Công thức Tên thông thường Tên thay thế

H-COOH axit fomic Axit metanoic

CH 3 -COOH axit axetic Axit etanoic

CH 3 CH 2 -COOH axit propionic Axit propanoic

(CH 3 ) 2 CH-COOH Axit isobutiric Axit

2-metylpropanoic

CH 3 [CH 2 ] 3 -COOH Axit valiric Axit pentanoic

CH 2 =CHCOOH Axit acrylic Axit propenoic

CH 2 =C(CH 3

)-COOH

2-metylpropanoic

HOOC-COOH Axit oxalic Axit etanđioic

Trang 41

• _ khi trọng lượng phân tư tăng, nhiệt độ sôi tăng, nhiệt

độ nóng chảy cũng tăng

Trang 42

suất

2

Trang 43

• 1 Tính axit và ảnh hưởng của nhóm thế

Do mật độ electron ở nhóm OH dịch chuyển về phía nhóm C=O, nguyên

tử H của nhóm OH trở nên linh động nên axit cacboxylic điện li không hoàn toàn trong nước theo cân bằng:

•

+

Trang 44

• Axit cacboxylic là những axit yếu Tuy vậy, chúng có đầy đủ tính chất của một axit như : làm đỏ quỳ tím, tác dụng với kim loại giải phóng hiđro, phản ứng với

bazơ, đẩy được axit yếu hơn ra khỏi muối.

Trang 45

• * Trong các axit no đơn chức, axit fomic (R là H) mạnh hơn

cả Các nhóm ankyl đẩy electron về phía nhóm cacboxyl nên làm giảm lực axit:

• H-COOH CH 3 →COOH CH 3 CH 2 →COOH CH 3 [CH 2 ] 4 →COOH

Trang 46

• a) Phản ứng với ancol (phản ứng este hóa)

* Thực nghiệm: Trong những bình thủy tinh hàn kín chứa hỗn hợp phản ứng, được đun nóng ở 800C Sau phản ứng, chuẩn độ bằng dung dịch NaOH1M ta xác định được lượng axit axetic, từ đó tính được số mol este, nE, ở mỗi bình Kết quả thực nghiệm được biểu diễn trên đồ thị ở hình dưới.

Trang 47

tác axit) đạt tới giới hạn là tạo ra 2/3 mol este, còn dư 1/3 mol axit

axetic và 1/3 mol ancol etylic Khi xuất phát từ 1 mol este, tức là cũng đạt tới giới hạn trên.

* Kết luận: Phản ứng của axit axetic với etanol xúc tác axit là phản ứng thuận nghịch

• CH 3 −CO−OH−C 2 H 5 - O−H CH3−CO− ⇌ OC 2 H 5 +H 2 O

axitaxetic etanol etylaxetat

Trang 48

• b) Phản ứng tách nước liên phân tử

Khi cho tác dụng với P2O5, hai phân tử axit tách đi một phân tử nước tạo thành phân tử anhiđrit axit Thí dụ:

Trang 50

• COOH

• n CH 2 =C-COOCH 3 t,p,xt CH 2 -C

H 2 SO 4,

NO 2 HNO 2

NO 2

Trang 51

• b, trong công nghiệp : Axit axetic được sản xuất theo các phương pháp sau :

Trang 53

Trang 54

• b, các axit khác

• Các axit béo như axit panmitic (C 15 H 31 COOH), axit stearic (C 17

H 35 COOH), được dùng để chế xà phòng Axit benzoic được dùng trong tổng hợp phẩm nhuộm, nông dược, Axit salixylic dùng để chế thuốc cảm, thuốc xoa bóp, giảm đau,

• Các axit đicacboxylic (như axit ađipic, axit phtalic, ) được dùng trong sản xuất poliamit, polieste để chế tơ sợi tổng hợp.

Trang 55

Trang 56

ứng dụng làm tơ sợi.

Trang 57

Chất cầm màu khi nhuộm vải sợi

Trang 58

Dùng điều chế hương liệu

Trang 59

Điều chế dược liệu.

Trang 60

a, Axit fomic : HCOOH

• -Là chất lỏng có mùi sốc gây phồng da như kiến đốt người ta tim ra loại axit này trongloaij kiến rừng đỏ, trong loài sâu róm, ở trong cây gai, cây thông Nó là axit mạnh: (pKa = 3,77) được điều chế như sau:

CO + NaOH 120÷150 H – COONa H+ HCOOH + Na +

-Đây là phan ứng áp dụng trong công nghiệp có giá trị nhất Axit fomic còn có tính khử vì trong phân tử của nó có nhóm -CHO

Ví dụ:

HCOOH +2Ag(NH 3 ) 2 OH → 2Ag + 2H 2 O + CO 2 + 4NH 3

Axit fomic được dùng trong công nghiệp dệt, thuộc da và tổng hợp hữu cơ.

Trang 61

• (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 SO 4 2CH 3 COOH +CaSO 4

• Thủy phân tinh bột, sau đó oxi hóa

• Tinh bột+H 2 O→glucozo men CH 3 -CH 2 -OH [O] CH 3 COOH

• Axit axetic được sử dụng rộng rãi trong đời sống, trong công nghiệp đồ hộp, thuộc da, nhuộm màu in và trong y học.

Trang 62

• Hai axit này có trong este của dầu, mỡ động, thực vật đều là chất rắn không tan trong nước, chúng được dùng làm nến và xà phòng Khi thủy phân este ta thu được các axit trên:

• CH 2 -OCOC 17 H 35 CH 2 -OH C 17 H 35 -COOH

• CH-OCOC 15 H 33 +3H 2 O H+,OH- CH-OH + C 15 H 35 -COOH

• CH 2 -OCOC 17 H 33 CH 3 -OH C 17 H 33 –COOH

• 3.5.5 Dẫn xuất của axit cacboxylic

• 1 Định nghĩa và phân loại

• Khi thay thế OH ở nhóm cacboxyl của axit cacboxylic bằng những mhoms thế khác nhau ta được dẫn xuất ở nhóm chức của axit cacboxylic

axit cacboxylic dan xuat o nhom chuc axit cacboxylic

O O

Trang 63

C-Cl O benzoly clorua

CH 3 -C-O-C-CH 3

O O

C 6 H 5 -C-O-C-C 6 H 5

O O

anhidrit axetic anhidrit bezon ic

Trang 64

etyl axetat etyl benzoat

R-C-NH 2 O

CH 3 -C-CH 3

O

C 6 H 5 -C-NH 2 O

axetamit brnzamit

O VD

VD

Trang 65

• Các dẫn xuất nêu trên đều cá gốc chung là R-CO- gọi là axyl: H-CO-

CH 3 -CO- CH 3 CH 2 -CO- C 6 H 5 -CO-

• Fomyl Axetyl Propionyl Benzoyl

• Dẫn xuất ở nhóm chức của axit cacboxylic còn là những sản phẩm thế nguyên tử oxi tron nhms cacboxyl, thí dụ axit hidroxamic R-C-OH

Trang 66

• Y=Hal, OR, NH 2 , OCOR.

• Khả năng phan ứng của các dẫn xuất của axit cacboxylic giảm theo thứ

tự sau:

•

• Các phản ứng thủy phân đều theo một quy tắc chung, trên cơ sở giải thích

cơ chế phản ứng thủy phân este.

• ⇒ Thủy phân là quá trình nghịch của phản ứng este hóa Quá trình thủy phân có thể được xúc tác bằng axit hoặc bazơ

R-C

Y

O + H 2 O H + , hay OH - R-C

O Y + HY

R-C-Cl > R-C-O-C-R > R-C-OR ' > R-C-NH 2

Trang 67

• b, phản ứng với hợp chất cơ kim

• Các dẫn xuất của axit đều có thể phản ứng với hợp chất cơ kim (Rli, RMgX).

• Y=Cl, OR, RCO 2

• Phản ứng không ngừng ở giai đoạn này mà tiếp tục cho đến khi tạo thành ancol bậc ba:

Trang 68

• Đối với este có thể bị khử bằng natri trong ancol tuyệt đối

• R-COOR’ + 4Na + 4C 2 H 5 OH C2H5OH R-CH 2 OH +R’OH + 4C 2 H 5 ONa

Trang 69

• Axit ankanđicacboxylic có thể được điều chế bằng cách oxi hóa ankanđiol, ankanđial tương ứng, nhưng phổ biến hơn là oxi hóa các xeton vòng no bằng axit nitric hoặc kali pemanganat:

• Xiclopentanon Axit glutaric

• Các axit ddicacbooxxylic thơm được điều chế bằng cách oxi hóa mạch nhánh của hidrocacbon thơm.

Tiêu đề	Anđehit Và Axeton (Hợp Chất Cacbonyl) Axit Cacboxylic Và Dẫn Xuất
Tác giả	Đào Thế Anh, Nguyễn Việt Anh, Nguyễn Thành Công, Nguyên Hùng Cường, Nguyễn Văn Chiến, Đinh Công Chính, Lò Thị Dương, Vũ Tiến Dũng, Nguyễn Thị Dung, Lý A Đức, Trần Thị Giang, Lù Văn Hồng, Đinh Trọng Hiếu, Nguyễn Ngọc Hiếu
Người hướng dẫn	TS Hoàng Kim Vân
Trường học	Môi Trường
Thể loại	thảo luận

Định dạng
Số trang	121
Dung lượng	2,37 MB