SGK Hóa Học 11 - Bài 44: Anđehit - Xeton

Chương n AMỈEHIT - XETON y AXIT CACBOXI LIC
Anđehỉt, xeton, axit cacboxylic là gì ?
Tính chất hoá học của anđehit, xeton, và axit cacboxylic.
Trái cây có nhiều axit cacboxylic
ANDEHIT - XETON
Biết thế nào là anđehit, xeton.
Biết các tính chất cúa anđehit, xeton.
A - ANĐEHIT
í - OtlNíH NGHĨA, PHẤN'ÌG& DANÒ PHÁP
í. Định nghĩa
Anđehit là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm -CH=O liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon^ hoặc nguyên tử hiđro.
Thí dụ: H-CH = o ; CH3-CH= o ; C6H5-CH=O ; O=CH-CH=O
anđehit fomic anđehit axetic	benzandehit	anđehit oxalic
(metanal)	(etanal)
Nhóm -CH=O là nhóm chức anđehit.
Phản loại
Dựa theo đặc điểm cấu tạo của gốc hiđrocacbon và theo số nhóm -CHO trong phân tử, người ta chia thành anđehit no, không no, thơm ; anđehit đơn chức, đa chức.
Thí dụ : Anđehit no, mạch hở, đơn chức là hợp chất trong phân tử có một nhóm -CHO liên kết với gốc ankyl hoặc nguyên tử hiđro. Các chất H-CH=O, CH3-CH=O, CH3-CHọ-CH=O,... lập thành dãy đồng đằng anđehit no, mạch hở, đơn chức, có công thức cấu tạo thu gọn CxH2x+1-CHO (x > 0) hay công thức phân tử chung CnH2nO (n > 1).
3* Danh pháp
Tên thay thế của các anđehit no, đơn chức, mạch hở được cấu tạo như sau : Tên hiđrocacbon no tương ứng với mạch chính + al.
Mạch chính của phân tử anđehit là mạch cacbon dài nhất bắt đầu từ nhóm -CHO.
4	3	2	1
Thí dụ:	CH3-CH-CH2-CHO
CH3
3-metylbutanal
Một số anđehit có tên thông thường : anđehit + tên axit tương ứng.
Tên của một số anđehit no, đơn chức được trình bày trong bảng 9.1.
(l) Nguyên tử cacbon này có thể của gốc hiđrocacbon hoặc của nhóm -CHO khác.
Công thức cấu tạo
Tên thay thế
Tên thông thường
H-CH=O
metanal
anđehit fomic (tomanđehit)
ch3-ch=o
etanal
anđehit axetic (axetanđehit)
ch3ch2cho
propanal
anđehit propionic (propionanđehit)
CH3[CH2]2CHO
butanal
anđehit butiric (butiranđehit)
CH3[CH2]3CHO
pentanal
anđehit valeric (valeranđehit)
ti - ĐẶC ĐIẾM CẤU TẠO. TÍNH CHẤT VẬT ú
t. Đặc điếm câu tạo
z°
Nhóm -CHO có cấu tạo như sau : - c
H
Trong nhóm -CHO, liên kết đôi c=o gồm một liên kết ơ bền và một liên kết 71 kém bền hơn, tương tự liên kết đôi c=c trong phân tử anken, do đó anđehit có một số tính chất giống anken.
a)	b)
Hình 9.1. Mô hình phân tửHCHO
dạng đặc (a) và dạng rỗng (h)
2. Tính chất vật lí
Ở điều kiện thường, các anđehit đầu dãy đồng đẳng là chất khí (HCHO sôi ở -19 °C, CH3CHO sôi ở 21 °C) và tan rất tốt trong nước. Các anđehit tiếp theo
là chất lỏng hoặc chất rắn, độ tan trong nước của chúng giảm dần theo chiều tăng của phân tử khối.
Dung dịch nước của anđehit fomic được gọi là fomon. Dung dịch bão hoà của anđehit fomic (có nồng độ 37-40%) được gọi là fomalin.
Ill	- TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
Phản úng cộng hiđro
Hiđrõ cộng vào liên kết đôi c=o giống như cộng vấo liên kết đôi c=c :
CH3-CH=O + H2 - - Ni > CH3-CH2-OH anđehit axetic	ancol etylic
Phản ứng tổng quát:
RCHO + H2 t0,Xt > RCH2OH Trong các phản ứng trên, anđehit đóng vai trò chất oxi hoá.
Phản ứng oxi hoá không hoàn toàn
, Thí nghiệm : Cho vào ống nghiệm 1 ml dung dịch AgNO3 1%, sau đó thêm dần từng giọt dung dịch NH3, đồng thời lắc đều đến khi thu được dung dịch trong suốt thì dừng lại. Thêm tiếp vài giọt dung dịch anđehit fomic, đun nhẹ trong vài phút ở 60 -70 °C. Trên thành ống nghiệm thấy có một lớp bạc kim loại màu sáng do đã xảy ra phản ứng :
HCHO + 2AgNO3 + H2O + 3NH3 —HCOONH4 + 2NH4NO3 + 2Agị anđehit fomic	amoni fomat
Phản ứng tổng quát:
R - CH = o + 2 AgNO 3 + H 2O + 3NH 3 —R - COONH 4 + 2NH 4NO 3 + 2 Agị
Trong phản ứng trên, ion Ag+ đã bị khử thành nguyên tử Ag ; anđehit fomic là chất khửO).
Phản ứng trên được gọi là phản ứng tráng bạc do người ta dùng phương pháp này để tráng một lớp Ag trên mặt kính làm gương soi, tráng ruột phích,...
Có thể dùng chất oxi hoá khác để oxi hoá anđehit thành axit(2\
Thí dụ-. 2RCHO + O2	—tO’xt > 2RCOOH
Trong pliản ứng trên, anđehit đóng vai trò chất khử.
Nhận xét:
Anđehit vừa thể hiện tính oxi hoá vừa thể hiện tính khử. Khi bị khử, anđehit chuyển thành ancol bậc I tương ứng. Khi bị oxi hoá, anđehit chuyển thành axit cacboxylic (hoặc muối của axit cacboxylic) tương ứng.
Thực chất, ion Ag+ tồn tại dưới dạng ion phức Ag(NH3)2 .
Có thể dùng chất oxi hóa là nước brom, hiđro peoxit hoặc Cu(OH), trong môi trường kiềm.
- ĐIỀU CHÊ
Từancol
Oxi hoá ancol bậc I thu được anđehit tương ứng :
R-CH2OH + CuO —R-CHO + H2O + Cu
Thí dụ : CH3-CH2OH + CuO —> CH3-CHO + H2O + Cu
Từ hiđrocacbon
Trong công nghiệp, người ta oxi hoá metan có xúc tác, thu được anđehit fomic :
	t°,xt v 	
CH4 + 02 ——, > HCHO + H2O
Oxi hoá không hoàn toàn etilen là phương pháp hiện đại sản xuất anđehit axetic :
2CH2=CH2 + O2 —2CH3-CHO
Anđehit axetic còn được điều chế từ axetilen bằng phản ứng cộng nước (xem trang 142).
- ỨNG DỤNG
Fomandehit được dùng làm nguyên liệu sản xuất nhựa phenolTomanđehit, nhựa ure-fomanđehit.
Dung dịch nước của fomandehit (fomon) được dùng làm chất tẩy uế, ngâm mẫu động vật làm tiêu bản, dùng trong kĩ nghệ da giày do có tính sát trùng.
Anđehit axetic được dùng để sản xuất axit axetic làm nguyên liệu cho nhiều ngành sản xuất.
Nhiều anđehit có nguồn gốc thiên nhiên được dùng làm hương liệu trong công nghiệp thực phẩm, mĩ phẩm như geranial (trong tinh dầu hoa hồng), xitrolenal (trong tinh dầu bạch đàn), vanilin, piperọnal, ...
B-XETON
ỉ - ĐỊNH NGHĨA
Nhóm /C = o liên kết với 2 nguyên tử cacbon khác là nhóm chức xeton.
Xeton là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm /C = o liên kết trụ với hai nguyên tử cacbon(1\
Thí dụ-.	CH3-CO-CH3
CH3 - CO - c6h5	ch3 - CO - CH =
đimetyl xeton
metyl phenyl xeton	metyl vinyl xeton
(axeton)
(ãxetophenon)
II - TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
Giống anđehit, xeton cộng hiđro tạo thành ancol :
R-CO-R' +H2	Ni’{0 > R-CH(OH)-R’
Thí dụ-. CH3-C-CH3 + H2 t0-Ni > CH3-CH-CH3 O	/ OH
Khác với anđehit, xeton không tham gia phản ứng tráng bạc.
Ill	- ĐIỀU CHÊ
1. Từancol
Oxi hoá không hoàn toàn ancol bậc II thu được xeton :
R-CH(OH)-R‘ + CuO —R-CO-R1 + H2O + Cu
Thí dụ : CH3-CH(OH)-CH3 + CuO —CH3-CO-CH3 + H2O + Cu
2. Từ hiđrocacbon
Oxi hoá không hoàn toàn cumen thu được axeton và phenol theo sơ đồ :
cumen
(1) Nguyên tử cacbon của gốc hiđrocacbon hoặc của nhóm chức xeton khác.
- ỨNG DỤNG
Xiclohexanon
Axeton được dùng làm dung môi trong quá trình sản xuất nhiều hợp chất trong công nghiệp mĩ phẩm, làm nguyên liệu tổng hợp clorofom, iodoform ...
được dùng làm nguyên liệu sản xuất một số vật liệu
polime như tơ capron, nilon-6,6.
BÀI TẬP
Thế nào là anđehit ? Viết công thức cấu tạo của các anđehit có công thức phân tử C4H8O và gọi tên chúng.
Viết các phương trình hoá học để chứng tỏ rằng, anđehit vừa có tính oxi hoá vừa có tính khử.
Hoàn thành dãy chuyển hoá sau bằng các phương trình hoá học :
metan -> metyl clorua -> metanol -> metanal -> axit Tomic
4*. Cho 1,0 ml dung dịch íomanđehit 5,0% và 1,0 ml dung dịch NaOH 10,0% vào ống nghiệm, sau đó thêm tiếp từng giọt dung dịch CuSO4 và lắc đều cho đến khi xuất hiện kết tủa. Đun nóng phần dung dịch phía trên, thấy có kết tủa màu đỏ gạch của Cu2O. Giải thích hiện tượng thí nghiệm và viết phương trình hoá học.
Cho 50,0 gam dung dịch anđehit axetic tác dụng với dung dịch AgNOg trong NH3 (đủ) thu được 21,6 gam Ag kết tủa. Tính nồng độ % của anđehit axetic trong dung dịch đã dùng.
Ghi Đ (đúng) hoặc s (sai) vào ô trống bên cạnh các câu sau :
Cho 8,0 gam hỗn hợp hai anđehit kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng của anđehit no, đơn chức, mạch hở tác dụng với bạc nitrat trong dung dịch amoniac (lấy dư) thu được 32,4 gam bạc kết tủa. Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo và gọi tên các anđehit.
Oxi hoá không hoàn toàn etilen (có xúc tác) để điểu chế anđehit axetic thu được hỗn hợp khí X. Dần 2,24 lít khí X (quy về đktc) vào một lượng dư dung dịch bạc nitrat trong NH3 đến khi phản ứng hoàn toàn thấy có 16,2 gam bạc kết tủa.
Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra.
Tính hiệu suất của quá trình oxi hoá etilen.
Hợp chất X no, mạch hở có phần trăm khối lượng c và H lần lượt bằng 66,67% và 11,11%, còn lại là o. Tỉ khối hơi của X so với oxi bằng 2,25.
Tìm công thức phân tử của X.
X không tác dụng với dung dịch AgNOg trong NH3 nhưng khí tác dụng với hiđro sinh ra xr X1 tác dụng được với natri giải phóng hiđro. Viết công thức cấu tạo và gọi tên của hợp chất X.
Các anđehit có khả năng trùng hợp nhờ liên kết đôi c=o của nhóm chức -CHO. Tuỳ thuộc vào điều kiện phản ứng, íomanđehit có thế tạo sán phẩm vòng hoặc poll me.
Khi đun nóng íomanđehit với chất xúc tác bo triílorua BF3 thu được polifomandehit dạng mạch hở:
nH - C\ BV > ... -CH2 -O-CH2 -o-CH2 -O -CH2 -O - - H
hay TCH2-OTn
Polifomandehit là chất rắn, có hệ số ma sát nhó đối với thép nên được dùng đế chế tạo các bánh răng, truyền độrig bánh răng, ổ gối đỡ,... Ngoài ra, nó còn được dùng để chế tạo các màng rất bền.