BÀI GIẢNG hóa đại CƯƠNG b2 CHƯƠNG IV hợp CHẤT CARBONYL

10/7/2012 602003 - Chuong IV
1
HÓA ĐẠI CƯƠNG B2
CHƯƠNG IV : HỢP CHẤT CARBONYL
10/7/2012 602003 - Chuong IV
2
CHƯƠNG IV : HỢP CHẤT CARBONYL
I. TÊN GỌI
II. ĐIỀU CHẾ
III. TÍNH CHẤT VẬT LÝ
IV. TÍNH CHẤT HÓA HỌC
10/7/2012 602003 - Chuong IV
3
Hợp chất carbonyl (hợp chất oxo) là những hợp chất
hữu cơ trong phân tử có chứa nhóm carbonyl = C = O.
R
C = O
H
aldehyt
R
C = O
R'
xeton
1. Tên quốc tế của andehit và xeton là tên của hidrocarbon
tương ứng ghép với vần cuối AL cho andehit và ON cho xeton.
Đánh số mạch carbon sao cho nhóm >CO có số nhỏ.
I. TÊN GỌI :
2. Tên thông thường của andehit được hình thành từ tên axit
tương ứng bằng cách thay từ axit bằng andehit hoặc thay
đuôi ic trong tên axit bằng andehit.
Tên thông thường của xeton gồm tên 2 gốc HC và từ xeton

Andehyt + tên axit tương ứng Tên HC + AL
Tên gốc HC + xeton Tên HC + ON
10/7/2012 602003 - Chuong IV
4
HCH = O metanal Andehit formic ( Formandehit )
CH
3
CH = O etanal Andehit axetic ( Axetandehit )
CH
3
CH
2
CH = O
propanal Andehit propionic
( propionandehit )
CH
3
CH(CH
3
)CH = O
2 – metyl propanal
Andehit i – butyric ( izo butynandehit )
CH
2
= CH – CH = O
propenal Andehit acrylic
C
6
H
5

CH = O
phenyl metanal Andehit benzoic
( Benzandehit )
C
6
H
5
CH
2
CH = O
Phenyletanal Andehit phenyl axetic
(andehit bezylic)
1-oxometylbenzen
10/7/2012 602003 - Chuong IV
5
CH
3
– CO – CH
3

propanon dimetyl xeton ( axeton )
CH
3
– CO – CH
2
CH
3
butanon metyl etyl xeton
CH
3

– CO – C
6
H
5
Axetophenon metyl phenyl xeton
1 – oxo etylbenzen
CH
3
CH
2
CHCH
2
COCH
2
CH
3
CH
3
5-metyl-3-heptanon
C
6
H
5
CHOH CO C
5
H
5
benzoin
C
6

H
5
CO CO C
5
H
5
bibenzoyl
10/7/2012 602003 - Chuong IV
6
II. ĐIỀU CHẾ HP CHẤT CARBONYL :
1. Oxy hóa hữu hạn rượu
2. Thủy phân gem – dihalogenua
3. Ozon giải anken
4. Hidrat hóa ankin
5. Khử Rosenmund để điều chế andehit
10/7/2012 602003 - Chuong IV
7
1. Oxi hoùa höõu haïn röôïu :
t
o
+ H
2
O
RCH
2
OH + CuO
RCH = O + Cu
t
o
+ H

2
O
O
OH
R - CH - R' + CuO
R - C - R' + Cu
10/7/2012 602003 - Chuong IV
8
2. Thuûy phaân gem – dihalogenua :
+ H
2
OR - CHCl
2
+ 2NaOH R CH = O + 2NaCl
+ H
2
OR - CCl
2
- R' + 2NaOH R -CO- R' + 2NaCl
10/7/2012 602003 - Chuong IV
9
3. Ozon giaûi anken :
R
C = O
R'
+ R'' - CH = O
R
C = CH - R''
R'
1 - O

3
2 - H
2
O/ Zn
10/7/2012 602003 - Chuong IV
10
4. Hidrat hoùa ankin :
R - C CH + H
2
O
HgSO
4
80 C
o
R - COCH
3
CH CH = O
HC CH +
3
o
80 C
HgSO
4
H
2
O
10/7/2012 602003 - Chuong IV
11
5. Khử Rosenmund để điều chế andehit :
Phương pháp này dùng để điều chế andehyt thơm và không

thơm
Pd - BaSO
4
R - CO - Cl + H
2
RCH = O + HCl
10/7/2012 602003 - Chuong IV
12
III. TÍNH CHẤT VẬT LÝ :
Andehit formic là chất khí ở điều kiện thường, các đồng đẳng trung
bình là những chất lỏng, những đồng đẩng cao hơn là chất rắn.
Aceton là chất lỏng tan nhiều trong nước. Các xeton cũng là những
chất lỏng hoặc rắn ( xeton cao ).
Andehyt và xeton sôi ở nhiệt độ thấp hơn ancol tương ứng
Các andehit, xeton có từ 5C trở xuống tan trong nước, còn các đồng
đẳng cao hơn tan ít hoặc không tan.
Một số andehit và xeton có mùi thơm được tìm thấy trong các tinh
dầu và được sử dụng trong kỹ nghệ nước hoa.
10/7/2012 602003 - Chuong IV
13
IV. TÍNH CHẤT HÓA HỌC :
Liên kết C = O trong nhóm carbonyl bò phân cực về phía
oxi do oxi có độ âm điện lớn : làm C của nhóm >CO thiếu điện
tử,
C O

δ
+

δ

-
Mặt khác, do sự phân cực của nhóm >CO, những nguyên
tử H
α
( so với nhóm >CO ) cũng trở nên linh động dễ cho các
phản ứng thế.
⇒ những tác nhân ái nhân như ROH, RNH
2
, …. dễ tác dụng trên
C này.
10/7/2012 602003 - Chuong IV
14
Những phản ứng của hợp chất carbonyl rất phong phú, chúng
bao gồm 3 loại chính :
C. phản ứng oxi hóa khử.
B. phản ứng thế H
α
A. phản ứng cộng vào nhóm carbonyl C = O
10/7/2012 602003 - Chuong IV
15
A. Phản ứng cộng vào nhóm = C = O :
1. Phản ứng với HCN : xianhidrin
2. Phản ứng với Natri bisunfit : hợp chất cộng bisunfit
3. Phản ứng với hợp chất Grinard :
4. Phản ứng với ancol : axetal hoặc xetal
5. Phản ứng với NH
3
và các dẫn xuất :
5a – Với NH
3

và amin bậc 1 :
5b – Với hidroxylamin NH
2
– OH
5c – Với các hidrazin :
10/7/2012 602003 - Chuong IV
16
A. Phản ứng cộng vào nhóm Carbonyl C = O :
Hợp chất carbonyl có thể tác dụng với nhiều tác nhân ái nhân khác
nhau theo sơ đồ tổng quát sau :
HY = HOH , HOR , HCN , HSO
3
Na , …;
C = O
R
R'
+
H Y
(X Y)
C
OH
Y
R
R'
(X)
XY thường là hợp chất Grinard RMgX.
10/7/2012 602003 - Chuong IV
17
Phản ứng xảy ra qua hai giai đoạn :
* giai đoạn proton hóa sản phẩm trung gian (nhanh)

* giai đoạn cộng phần mang điện âm của tác nhân vào
nguyên tử carbon mang điện dương của nhóm >CO
( chậm )
C = O
R
R'
+
C
Y
R
R'
chậm
- H
+
O
-
H Y
(X Y)
OH
+H
+
nhanh
C
Y
R
R'
10/7/2012 602003 - Chuong IV
18
⇒ phản ứng phản ứng cộng ái nhân hay cộng nucleophin.
10/7/2012 602003 - Chuong IV

19
H C H
O
>
R C H
O
>
R C R'
O
C của nhóm >C = O càng thiếu điện tử, hoạt tính của hợp chất
carbonyl càng mạnh.
Thứ tự hoạt tính giảm dần như sau :
C = O
R
R'
+
C
Y
R
R'
chậm
- H
+
O
-
H Y
(X Y)
OH
+H
+

nhanh
C
Y
R
R'
1. Phản ứng với HCN :
HCN tác dụng với tất cả andehit và nhiều xeton ⇒ sản
phẩm cộng 2 – hidroxinitrin hay xianhidrin :
HCN
R - C - H
OH
O
+
R - CH - CN
Phản ứng được xúc tác bằng bazơ vì bazơ làm tăng nồng độ ion
CN
-

Xianhydrin được dùng để điều chế axit α - hidroxi carboxylic.
HCN +
-
OH → CN
-
+ H
2
O
A. Phản ứng cộng vào nhóm = C = O :
10/7/2012 602003 - Chuong IV
20
Ví dụ :

10/7/2012 602003 - Chuong IV
21
HCN
CH
3
- C - H
OHO
+
CH
3
- CH - CN
CH
3
- C - CH
3
O
HCN+
OH
CH
3
- C - CN
CH
3
axit α - hidroxi propionic
3H
2
O
+
OH
+

CH
3
- CH - CN NH
3
+
OH
CH
3
- CH - C(OH)
3
OH
CH
3
- CH - COOH
H
2
O
Các xianitrin không bền, dễ bò thủy phân cho axit :
2. Phản ứng với Natri bisunfit :
Tất cả andehit, các metyl xeton tác dụng với dung dòch bão hòa natri
bisunfit tạo thành sản phẩm cộng ở trạng thái tinh thể (hợp chất cộng
bisunfit )
10/7/2012 602003 - Chuong IV
22
R - C
O
H
+ NaHSO
3
R - CH

OH
SO
3
Na
R - C
O
H
R - CH
OH
SO
3
Na
+ HCl + SO
2
+ NaCl + H
2
O
Hợp chất cộng bisunfit tan trong nước nhưng không tan trong dung
dòch NaHSO
3
Khi tác dụng với dung dòch axit, hợp chất cộng bisunfit cho trở
lại hợp chất carbonyl ban đầu
A. Phản ứng cộng vào nhóm = C = O :
3. Phản ứng với hợp chất Grinard :
δ
+
δ
-
δ
+

δ
-
R - MgX
+
R' - C = O
R''
R - C - O - Mg
R'
R''
H
3
O
+
R - C - OH
R'
R''
δ
+
δ
-
δ
+
δ
-
R - MgX
+
R' - CH = O
R - CH - O - Mg
R'
H

3
O
+
R - CH - OH
R'
A. Phản ứng cộng vào nhóm = C = O :
10/7/2012 602003 - Chuong IV
23
4. Phản ứng với ancol :
Phản ứng được thực hiện trong môi trường axit. Với 2 phân tử
rượu, 1 phân tử andehit hoặc xeton cho hợp chất axetal hoặc xetal
+
+ R'OH
H
+
R - CH
OR'
OR'
OR'
OH
R - CH
H
2
O
axetal
R - CH = O + R'OH
H
+
R - CH
OH

OR'
bán axetal ( hemi axetal )
10/7/2012 602003 - Chuong IV
24
Hemiaxetal không bền, tiếp tục tác dụng cho axetal bền hơn
A. Phản ứng cộng vào nhóm = C = O :
Khi thủy phân axetal hoặc xetal trong môi trường axit ta lại thu
được trở lại andehit hoặc xeton ban đầu.
bán axetal
CH
3
- C - H
+
OH
OH - C
2
H
5
O
+
CH
3
- CH
O C
2
H
5
2OH - C
2
H

5
OC
2
H
5
CH
3
- CH
O C
2
H
5
CH
3
- C - H
O
axetal
10/7/2012 602003 - Chuong IV
25