Bài giảng Hóa hữu cơ: Chương 5 - Andehit-Xeton

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PPTX | Số trang:47

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Hóa hữu cơ: Chương 5 - Andehit-Xeton" được biên soạn với các nội dung chính sau: Định nghĩa hợp chất cacbonyl; Danh pháp Anđehit-Xeton; Tính chất vật lý và hóa học của Anđehit-Xeton. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết bài giảng tại đây!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa hữu cơ: Chương 5 - Andehit-Xeton

Chương 5 Andehit-Xeton
5.1 Định nghĩa • Hợp chất cacbonyl là các hợp chất hữu cơ có chứa nhóm cacbonyl (hay oxo) >C=O trong phân tử. Nếu nhóm cacbonyl lk với một gốc hi đrocacbon và một nguyên R tử H: anđehit;R nếu 1 nhóm cacbonyl lk với hai C Ogốc hiđrocacbon, C O ta có xeton. H R2 andehit xeton
5.2 Phân loại, đồng phân (tự 5.3 Danh pháp đọc) 5.3.1 Danh pháp Anđehit Danh pháp thường: tên axit tương ứng, thay [axitHCH=O …ic] bằng […anđehit] Focmanđehit Metanal CH3CH=O Axetanđehit Etanal CH3CH2CH=O Propionanđehit Propanal C6H5CH=O Benzanđehit C6H5CH=CHC Xinamanđehit H=O CH2=CHCH=O Acrilanđehit
Danh pháp thay thế • Tên anđehit= tên hiđrua nền (tính cả C của -CH=O) + al/đial (đánh số từ nhóm CH=O của mạch) CH 3CH=O CH3 (CH2 )4 CH=O O=CH(CH2 )4 CH=O Etanal Hexanal Hexandial O=CHCH2 CHCH2 CH=CHCH=O CH=CH-CH=CH 2 5-(Buta-1,3-dienyl)hept-2-endial
5.3.2 Danh pháp xeton • Danh pháp thường CH3COCH3 axeton O O C6H5COCH3 axetophenon p-benzoquinon • Danh pháp gốc chức • Tên xeton= tên hai gốc hiđrocacbon đính vào nhóm cacbonyl (theo thứ tự ABC), kèm theo từ xeton CH3 CCH 2CH3 O Etyl metyl xeton
• Danh pháp thay thế • Tên xeton= tên hiđrua nền + số chỉ vị trí + hậu tố „on“ (kèm theo độ bội nếu cần) CH3 CCH 2CH3 CH 3CH2 CCH 2CCH3 CH2 =CHCH 2CCH3 O O O O Butan-2-on Hexan-2,4-dion Pent-4-en-2-on
5.4 Tính chất vật lý • HCH=O là chất khí ở đk thường, đồng đẳng trung bình là các chất lỏng; các xeton là lỏng hoặc rắn (xeton cao). • Độ tan trong nước: HCH=O 55% (???), CH3CH=O, (CH3)2C=O tan vô hạn, các đồng đẳng cao hơn chỉ tan ít hoặc không tan. • Đa số các hợp chất cacbonyl có momen lưỡng cực ≈ 2,7 D.
5.5 Tính chất hóa học • Đặc điểm cấu tạo nhóm >C=O Nguyên tử cacbon cacbonyl ở trạng thái lai hóa sp2, ng tử O gần như ở trạng thái sp2, nhóm C=O và hai nguyên tử 2 1 nối với C-cacbonyl đồng phẳng. R1 + C O R2 sp2 sp2 • Lk C=O phân cực mạnh về phía O do độ âm điện của O lớn hơn của C, do đó hợp chất cacbonyl thể hiện một số tính chất đặc trưng sau:
5.5.1 Phản ứng cộng Phản ứng đặc trưng của hợp chất cacbonyl là cộng nucleophin. Các nucleophin • phản ứng của hc này đều đi qua giai đoạn đầu tiên là sự tấn công của tác nhân nucleophin vào nguyên tử cacbon cacbonyl. R1 + R1 OX C O + X Y C R2 R2 Y δ+ δ- δ+ δ- δ+ δ- δ+ δ- δ- δ+ δ- δ+ δ- OH • X-Y: H-OH, H-X, H-OC2H5, H-CN, H-SO3Na, BrMg- CH 3CH=O + H-OH H 3C CH CH3, NaC≡CH, … OH • Ví dụ: OH O + H-CN CN
Cơ chế phản ứng • Phản ứng cộng là lưỡng phân tử và gồm hai giai đoạn chính: cộng phần mang điện âm của tác nhân nucleophin vào ng tử C-cacbonyl (chậm) và giai đoạn trung hòa điện tích sp trung gian (nhanh). + X Y R1 + -X, châm R1 O +X, nhanh R1 OX . C O C C R2 R2 Y R2 Y • Ta gọi phản ứng này là cộng nucleophin do giai đoạn chậm quyết định tốc độ toàn bộ phản ứng là sự tấn công của tác nhân nucleophin. • Phản ứng có thể được xúc tác bằng axit hoặc bazơ (xét
Các yếu tố ảnh hưởng • Vì đây là phản ứng cộng nucleophin lưỡng phân tử nên phản ứng sẽ xảy ra dễ dàng nếu: - điện tích dương phần δ+ trên nguyên tử C- cacbonyl lớn - các nhóm thế R1 và R2 không gây cản trở không gian đối với tác nhân nucleophin (thường có kích thước lớn)
• các nhóm hút e và không gây hiệu ứng không gian sẽ làm tăng knpư • các nhóm đẩy e và gây hiệu ứng không gian làm giảm knpứ. • Sắp xếp khả năng phản ứng cộng nuclepphin H R R1 O O O H H R2 O2NCH2-CH=O Cl-CH2CH=O H-CH2CH=O
O2 NCH 2-CH=O > Cl-CH 2CH=O > H-CH2 CH=O H R R1 O > O > O H H R2
Một số phản ứng cộng vào nhóm • Cộng HCN cacbonyl R1 xt HO R1 OH H 3O R1 OH O + HCN R2 R2 CN R2 COOH xianhidrin -hidroxi axit • Phản ứng được xt bởi bazơ, bazơ làm tăng nồng độ NC- • Xianhiđrin có thể dùng để đc α-hiđroxi axit.
Cộng nước H xt H3O hoac HO H OH O + H-OH C H3C H3C OH gem-diol • Pư thuận nghịch. Các gem-điol thường không bền cân bằng thường chuyển dịch về phía hợp chất cacbonyl tương ứng
Cộng ancol • Pư tạo hemiaxetal (semiaxetal) kém bền. Khi có mặt lượng dư ancol và xt HCl khí (xt và hút nước), hemiaxetal tác dụng thêm với một phân tử ancol tạo axetal bền vững hơn hemiaxetal, chúng bị thủy phân dễ dàng trong dd axit loãng H-OC2 H 5 OH H-OC2 H 5, HCl khí OC 2 H5 CH 3CH=O H3 C CH H 3C CH OC2 H5 OC2 H 5 hemiaxetal axetal
Cộng bisunfit: tách các hc Anđehit và metyl xeton tác dụng với NaHSO3 (dd cacbonyl • đậm đặc trong nước) tạo thành sp cộng ở trạng thái tinh thể, đó là hc cộng bisunfit H3C O H3C ONa H3C OH O S O Na C C H HO H SO2OH H SO2ONa Hc cộng bisunfit là muối của axit α-hiđroxisunfonic. Các hc này kém bền, dễ bị dd axit loãng phân tích thành hc cacbonyl ban đầu và SO2. Phản ứng cộng hc bisunfit được dùng để tách anđehit hoặc xeton ra khỏi hh với các hc khác không tham gia phản ứng này.
Cộng hc cơ magie • Anđehit và xeton phản ứng với hc cơ magie tạo thành ancol các bậc khác nhau (ôn lại phần hợp chất cơ magie, điều chế ancol) H3C H H + + H3O XMg-R C O R C OMgX R C OH H CH3 CH3
5.5.2 Phản ứng ngưng tụ dẫn xuất của NH3 tạo liên kết C=N • Cơ chế phản ứng ngưng tụ (AN – tách nước) trong môi trường axit yếu để proton hóa nhóm oxy của nhóm C=O, ví dụ R3 NH2 R3 H H H2N O OH H C OH H3C H+ H3C CH3 H R3 H R3 N N -H2O H C H C OH2 H C NR3 -H+ CH3 CH3 CH3
Ví dụ • Ngưng tụ với amin bậc một C6H5 CH=O + H 2N-C 6H 5 C 6H5 CH=NC 6H 5 + H2 O • Hiđroxiamin 1 NH2OH R R1 O + H2 N-OH N-OH + H 2O R2 R2 R 1, R2 : H, ankyl, ... • 1 R Với hiđrazin và3 dẫn xuất R1 O + H2 N-NH-R N-NH-R 3 + H 2O R2 R2 -R3 : -H, phenyl, ...