tài liệu ôn hóa phần andehit,xeton,axit
Trang 1ANĐEHIT VÀ XETON I- ĐỊNH NGHĨA, CẤU TRÚC, PHÂN LOẠI,
DANH PHÁP VÀ TÍNH CHẤT VẬT LÍ
1 Định nghĩa
Nhóm >C = O được gọi là nhóm cacbonyl
Anđehit là những hợp chất mà phân tử có nhóm
–CH=O lk với nguyên tử C hoặc H
Xeton là những hợp chất mà phân tử có nhóm >C=O
liên kết với 2 nguyên tử cacbon
2 Cấu trúc >C=O C lk đôi lai hoá sp2
LK: C=O gồm 1 bền và 1 kém bền Góc giữa các
liên kết ở nhóm >C=O là 120oC LK >C=O bị phân
cực mạnh,. các phản ứng của nhóm >C=O có những
điểm giống và khác biệt so với nhóm >C=C<
3 Phân loại: no, không no và thơm; đơn, đa chức
-Anđehit no, đơn chức mạch hở:
C n H 2n+1 CHO (n≥0) hay C m H 2m O (m≥1)
-Anđehit k no, mạch hở có 1 lk C=C, đơn chức
C n H 2n-1 CHO (n≥2) hay C m H 2m-2 O (m≥3)
-Anđehit no, 2 chức : C n H 2n (CHO) 2 (n≥0)
-Anđehit chung: C m H 2m+2-2k O z (m,k,z≥1, k≥m)
C n H 2n+2-2k-z (CHO) z (n,k≥0, z≥1) hoặc R(CHO) x
4 Danh pháp
Anđehit : Theo IUPAC= tên hiđrocacbon mạch
chính + al mạch chính chứa nhóm -CH=O, đánh số 1
từ nhóm đó
HCHO
M=30
metanal fomanđehit
(anđehit fomic)
CH 3 CHO
M=44
etanal axetanđehit
(anđehit axetic)
CH 3 CH 2 CHO
M=58
propanal propionanđehit
(anđehit propionic) (CH 3 ) 2 CHCH 2 CHO
M=86
3-metylbutanal isovaleranđehit
(anđehit isovaleric)
CH 3 CH=CHCHO
M=70
but-2-en-1-al crotonanđehit
(anđehit crotonic)
CH 2 = CH - CH O (56) prop-2-en-1-al Anđehit acrylic
C 6 H 5 CHO
M=106
benzanđehit benzanđehit
(anđehit benzoic) OHC-CHO M=58 etanđial anđehit oxalic
Xeton : IUPAC= tên hiđrocacbon-scvt - on,
mạch chính chứa nhóm >C=O, đánh số 1 từ đầu gần
nhóm đó Tên gốc -chức của xeton gồm tên hai gốc
hiđrocacbon đính với nhóm >C=O và từ xeton
||
O
||
O
CH3 C CH CH2
||
O
propan-2-on butan-2-on but-3-en-2-on
đimetyl xeton etyl metyl xeton metyl vinyl xeton
C6H5COCH3 :axetophenol (metyl phenyl xeton)
5 Tính chất vật lí
HCHO, CH3CHO là những chất khí không màu, mùi
xốc, tan rất tốt trong nước Axeton là chất lỏng dễ bay
hơi tan vô hạn trong nước
t 0 sôi hiđrocacbon<t 0 sôi anđehit, xeton < t 0 sôi ancol
Anđehit và xeton ở dạng nguyên chất không có liên kết
hiđro Ở dung dịch, có liên kết hiđro với nước
II - TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
1 Phản ứng cộng
a) Phản ứng cộng hiđro (phản ứng khử)
anđehit + H2 → ancol bậc I CH3CH = O + H2 Ni t,o CH3CH2OH xeton + H2 →ancol bậc II
o
Ni,t
C m H 2m+2-2k O z + kH 2
o
Ni,t
C n H 2n+2 O z
X Y
k = nH2:n anđehit
k =1 → Anđehit no, đơn chức mạch hở
k =2 thì 2 TH ( chỉ xét mạch hở)
no, 2 chức hoặc đơn chức và gốc HC có 1 lk C=C 1<k<2: Có anđ no, đơn chức còn anđ kia no hai chức hoặc đơn chức và gốc HC có 1 lk C=C
* Tính H% anđ đơn chức, no cộng H2 giống anken
b) Phản ứng cộng nước, cộng hiđro xianua
OH
OH
RCH=O + HCN RCH(OH)CN bền
2 Phản ứng oxi hoá
a) Tác dụng với Br 2 và KMnO 4 Anđehit rất dễ bị oxh, làm mất màu Br2, dd KMnO4
ở nhiệt độ thường Còn xeton thì không RCH = O + Br2 + H2O → RCOOH + 2HBr
Chú ý: Brom có thể cộng vào gốc không no R b) Tác dụng AgNO 3 /NH 3 :Phản ứng tráng bạc
HCHO + 4AgNO 3 /NH 3 → (NH 4 ) 2 CO 3 + 4Ag RCHO + 2AgNO 3 /NH 3 →RCOONH 4 + 2Ag
R(CHO)x+2xAgNO 3 /NH 3 → R(COONH 4 ) x + 2xAg
* với Cu(OH) 2 /NaOH đun nóng→Cu 2 O↓đỏ gạch
HCHO + 4Cu(OH) 2 /NaOH → Na 2 CO 3 + 2Cu 2 O ↓
* xeton không có phản ứng tráng bạc
* Anđehit có tính khử và tính oxi hóa
* Anđehit có tính khử mạnh hơn xeton
* anđehit + Ag(NH 3 ) 2OH→dd +H + →CO 2 ↑ Hoặc n Ag : n anđehit > 2 => có HCHO
c) với O 2 RCHO + ½ O2 (xt: Mn2+)→RCOOH d) Phản ứng cháy
Anđ no, đơn chức mạch hở cháy nCO2=nH2O
3 Phản ứng ở gốc hiđrocacbon
Thế hiđro ở bên cạnh nhóm >C=O
CH3-CO-CH3 + Br2 CH3 COOH
CH3-CO-CH2Br
-HBr
III - ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG ( xem SGK)
1 Điều chế
a) Từ ancol: Phương pháp chung ( xem ancol):
2CH3OH + O2
o
Ag, 600 C
2HCH = O + 2H2O
b) Từ hiđrocacbon và hợp chất
CH4 + O2
o
xt, t
HCH = O + H2O 2CH2= CH2 + O2 PdCl , CuCl 2 2 2CH3CH = O CH2=CHCl + NaOH→CH3CHO + NaCl
RCOOCH=CH2+NaOH→RCOONa+CH3CHO CH3CHCl2 + 2NaOH→CH3CHO + 2NaCl+ H2O
Đốt Y cũng như X
m Y =m X +
2
H
m
Trang 2GV: Nguyễn Thanh Phương biên soạn
AXIT CACBOXYLIC
I ĐỊNH NGHĨA-CẤU TRÚC-TC VẬT LÍ-
PHÂN LOẠI-DANH PHÁP
1 Định nghĩa
Axit cacboxylic là hợp chất hữu cơ mà phân tử có
nhóm cacboxyl (-COOH) lk trực tiếp với C hoặc H
Nhóm -COOH được gọi là nhóm cacboxyl
2 Cấu trúc: gồm nhóm C=O và nhóm OH
Nguyên tử H ở nhóm –OH axit trở nên linh động hơn
ở nhóm –OH ancol, phenol
3 Phân loại: no, không no, thơm; đơn, đa chức
-Ax no, mạch hở, đơn chức:
C n H 2n+1 COOH (n≥0) hay C m H 2m O 2 (m≥1)
-Ax không no, mạch hở có 1 lk C=C, đơn chức:
C n H 2n-1 COOH (n≥2) hay C m H 2m-2 O 2 (m≥3)
-Axit no, 2 chức :
C n H 2n (COOH) 2 (n≥0) hay C m H 2m-2 O 4 (m≥2)
-Axit bất kỳ: C n H 2n+2-2k-z (COOH) z (n,k ≥0, z≥1)
C m H 2m+2-2k O z (k ≥ m ≥1, z≥2), R(COOH)x ,CxHyOz
4 Danh pháp
Theo IUPAC, axit cacboxylic mạch hở chứa không
quá 2 nhóm -COOH = axit + tên của hiđrocacbon -oic
mạch chính bắt đầu từ C của nhóm –COOH
thường
Tên thay thế
HCOOH 46 Axit fomic Axit metanoic
CH 3 COOH 60 Axit axetic Axit etanoic
CH 3 CH 2 COOH 74 Axit propionic Axit propanoic
(CH 3 ) 2 CHCOOH Axit isobutiric Axit 2-metylpropanoic
CH 3 (CH 2 ) 3 COOH Axit valeric Axit pentanoic
CH 2 =CHCOOH 72 Axit acrylic Axit propenoic
CH 2 =C(CH 3 )COOH Axit metacrylic Axit 2-metylpropenoic
HOOC COOH 90 Axit oxalic Axit etanđioic
C 6 H 5 COOH 122 Axit benzoic Axit benzoic
HOOCCH 2 COOH axit malonic Axit propan-1,3-đioic
5 Tính chất vật lí
Ở đkt, tất cả các axit CBXL đều là chất lỏng hoặc rắn
t 0
sôi axit > ancol > anđehit, xeton > hidrocacbon
Do sự phân cực ở nhóm cacboxyl và lk hiđro ở axit
Các axit fomic, axetic, propionic tan vô hạn trong
nước Khi số C tăng lên thì độ tan trong nước giảm
II - TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
1 Tính axit và ảnh hưởng của nhóm thế
Axit CBXL là axit yếu, nhưng có đầy đủ tính axit
Lực axit: R-COOH phụ thuộc vào R
R đẩy e: giảm lực axit, R hút e: tăng lực axit
Càng nhiều nhóm hút và gần nhóm –COOH thì lực
axit càng mạnh và ngược lại
H-COOH > CH3COOH >CH3CH2COOH
CH3COOH < Cl-CH2COOH < F-CH2COOH
Cl-CH2COOH < Cl2-CHCOOH
Cl-CH2CH2COOH < CH3CHClCOOH
2 Phản ứng tạo thành dẫn xuất axit
a ) Phản ứng với ancol (phản ứng este hoá)
RCOOH + HOR’ H RCOOR’ + H-OH
b) Phản ứng tách nước liên phân tử
2CH 3 COOHP O 2 5 (CH3CO)2O (anhiđrit axetic)+H 2 O
3 Phản ứng ở gốc hiđrocacbon
a) Phản ứng thế ở gốc no : Cl chỉ thế cho H ở
cacbon bên cạnh nhóm cacboxyl
C2H5CH2COOH +Cl2PC2H5CHClCOOH+HCl
b) Phản ứng thế ở gốc thơm : (Xem benzen) c) Phản ứng cộng vào gốc không no như HC k no
IV- ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG
1 Điều chế
a) Trong phòng thí nghiệm
C6H5CH3
o 4
1)ddKMnO ,t
2)H C6H5COOH R-X KCN R-CN H , t o R-COOH
b) Trong công nghiệp :
CH3CH2OH+O2
0
Men giÊm, 25-30 C
CH3CH=O+ ½ O2
o
xt,t
CH3COOH
CH3OH + CO xt, to CH3COOH
2 Ứng dụng
Axit axetic : chất diệt cỏ, xenlulozơ axetat
Các axit béo: chế xà phòng
Axit benzoic : phẩm nhuộm, nông dược
Axit salixylic: chế thuốc cảm, xoa bóp, giảm đau…
* Một số lưu ý khi giải toán
1 Axit + OH - →Muối + H 2 O
- Bảo toàn khối lượng, hay tăng giảm khối lượng -T= nOH-/axit
+T=1→axit đơn chức +T=2→axit 2 chức + 1<T<2 → gồm axit đơn chức và axit 2 chức
2 Đốt cháy axit:
- Lưu ý bảo toàn C, H, O và bảo toàn KL -nCO2=nH2O →axit no, đơn chức, mạch hở -Đốt cháy axit no, 2 chức, mạch hở ( có 2 lk pi) hoặc axit đơn chức, không no có 1 lk C=C, hoặc hh
→ nCO2>nH2O → số mol axit = nCO2-nH2O
3 Phản ứng với AgNO 3 /NH 3 và Cu(OH) 2 /OH
HCOOH, HCOONa HCOOH + 2AgNO3/NH3 →(NH4)2CO3 + 2Ag
4 Tác dụng với NaHCO 3 / Na 2 CO 3
R(COOH) x +xNaHCO 3 →R(COONa) x + xCO 2 +xH 2 O
Số mol nhóm COOH= số mol CO2
2R(COOH) x + xNa 2 CO 3 →2R(COONa) x + xCO 2 +xH 2 O Sau phản ứng dd chỉ có muối R(COONa) x
5 XĐ CTPT dựa vào việc tính độ bất bão hòa
6 Hợp chất chứa C,H,O tác dụng với Na, NaOH
Có thể là (OH)n – R – (COOH)m
7 Oxi hóa 1 ancol X thu được hh Y: ancol dư,
anđehit, axit, nước Y tác dụng với AgNO3/NH3 Nếu nAg : n(anđehit, axit)>2
=> anđ là HCHO, axit là HCOOH và X là CH3OH Pt: CH3OH + [O]→HCHO + H2O
CH3OH + 2[O]→HCOOH + H2O
Y + Na thì CH3OH, HCOOH, H2O có phản ứng Khối lượng Y tăng là KL của [O]
8 oxi hóa ancol X→hhY: ancol dư, anđehit, H2O
Cho Y + Na dư →H2 cũng như cho X + Na