Ôn tập kiến thức hóa học 11 cánh diều bài 18: Hợp chất carbonyl

[toc:ul]

I. KHÁI NIỆM VÀ DANH PHÁP

1. Khái niệm

Nhóm >C=O  trong phân tử hợp chất hữu cơ được gọi là nhóm carbonyl  

Aldehyde là hợp chất hữu cơ trong phân tử có nhóm -CHO liên kết trực tiếp với nguyên tử carbon hoặc nguyên tử hydrogen

Công thức chung của aldehyde no, đơn chức, mạch hở: C_nH_2n+1CH=O (n ≥ 0)

Ketone là hợp chất hữu cơ có nhóm carbonyl liên kết trực tiếp với hai nguyên tử carbon

2. Danh pháp

a) Tên thay thế

Tên aldehyde = Tên hydrocarbon (bỏ e) al

Ví dụ:

• HCHO: methanal
• CH₃CHO: ethanal
• CH₃CH(CH₃)CHO: 2-methylpropanal

Tên ketone = Tên hydrocarbon (bỏ e) – vị trí nhóm carbonyl - one

Ví dụ:

• CH₃COCH₃: propanone
• CH₃CH₂COCH₃: butanone
• CH₃CH₂CH₂COCH₃: pentan-2-one

b) Tên thông thường

Tên thông thường của aldehyde

• HCHO: formic aldehyde (formaldehyde)
• CH₃CHO: acetic aldehyde (acetaldehyde)
• C₆H₅CHO: benzoic aldehyde (benzaldehyde)
• CH₂=CH-CHO: acrylic aldehyde (acrylaldehyde)
• C₆H₅CH=CH-CHO: cinnamic aldehyde (cinnamaldehyde)

Tên thông thường của ketone

• CH₃COCH₃: acetone
• C₆H₅COCH₃: acetophenone

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

• Hai aldehyde đơn giản nhất (formic aldehyde và acetic aldehyde) là những chất khí ở nhiệt độ thường. Các hợp chất carbonyl khác là những chất lỏng hoặc chất rắn
• Các hợp chất carbonyl có nhiệt độ sôi thấp hơn các alcohol có cùng số nguyên tử carbon và cao hơn các hydrocarbon có phân tử khối tương đương
• Các hợp chất carbonyl mạch ngắn (chứa không quá ba nguyên tử carbon trong phân tử) tan tốt trong nước, còn các hợp chất carbonyl mạch dài hơn không tan hoặc ít tan trong nước.

III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

1. Phản ứng khử hợp chất carbonyl

Aldehyde bị khử bằng NaBH₄ hoặc LiAlH₄ sinh ra alcohol bậc một; ketone bị khử bằng NaBH₄ hoặc LiAlH₄ sinh ra alcohol bậc hai

Ví dụ:

CH₃-CH=O $\overset{LiAlH_{4}}{\rightarrow}$ CH₃-CH₂-OH

CH₃-CO-CH₃ $\overset{NaBH_{4}}{\rightarrow}$ CH₃-CHOH-CH₃

2. Phản ứng oxi hóa aldehyde

a) Phản ứng với nước bromine

Khi nhỏ nước bromine vào dung dịch ethanal thì thấy nước bromine mất màu:

CH₃-CH=O + Br₂ + H₂O → CH₃COOH + 2HBr

PTHH tổng quát khi cho aldehyde phản ứng với nước bromine:

R-CH=O + Br₂ + H₂O → R-COOH + 2HBr

b) Phản ứng với thuốc thử Tollens

Thuốc thử Tollens là dung dịch AgNO₃ trong NH₃ dư

AgNO₃ + 3NH₃ + H₂O → [Ag(NH₃)₂]OH + NH₄NO₃

Phản ứng tổng quát giữa thuốc thử Tollens với aldehyde:

R-CH=O + 2[Ag(NH₃)₂]OH $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ R-COONH₄ + 2Ag + 3NH₃ + H₂O

=> Phản ứng tráng bạc

c) Phản ứng với Cu(OH)₂

Trong môi trường kiềm, Cu(OH)₂ oxi hóa hầu hết các aldehyde thành muối carboxylate và sinh ra kết tủa Cu₂O có màu đỏ gạch

HCHO + 2Cu(OH)₂ + NaOH $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ HCOONa + Cu₂O + 3H₂O

Dùng thuốc thử Tollens hoặc Cu(OH)₂ để phân biệt aldehyde với ketone

Thí nghiệm 1. Phản ứng oxi hóa aldehyde bằng thuốc thử Tollens

Nhỏ dung dịch ammonia vào ống nghiệm chứa silver nitrate thì xuất hiện kết tủa xám, sau đó kết tủa tan dần trong ammonia dư, tạo thành dung dịch trong suốt do tạo phức chất tan:

2AgNO₃ + 2NaOH → Ag₂O + 2NaNO₃ + H₂O

Ag₂O + 4NH₃ + H₂O → 2[Ag(NH₃)₂]OH

Sau khi dung dịch acetaldehyde vào xuất hiện kết tủa nâu đen trong dung dịch. Sau một thời gian xung quanh thành ống nghiệm xuất hiện lớp bạc mỏng sáng như gương

CH₃CHO + 2[Ag(NH₃)₂]OH $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ CH₃COOH + 2Ag↓ + 3NH₃ + H₂O

Thí nghiệm 2. Phản ứng oxi hóa aldehyde bằng Cu(OH)₂

Lúc đầu, ống nghiệm có kết tủa màu xanh da trời của Cu(OH)₂

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

Khi thêm tiếp CH₃CHO rồi đun nóng hỗn hợp thấy xuất hiện kết tủa đỏ gạch

CH₃CHO + 2Cu(OH)₂ + NaOH $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ CH₃COONa + Cu₂O_{(đỏ gạch)} + 3H₂O

3. Phản ứng với hydrogen cyanide

Hydrogen cyanide (HCN) phản ứng được với aldehyde hoặc ketone tạo thành sản phẩm là các cyanohydrin

4. Phản ứng tạo iodoform

Khi cho hợp chất chứa nhóm methyl ketone (CH₃CO-R) phản ứng với iodine trong môi trường kiềm tạo ra kết tủa iodoform màu vàng

Ví dụ: CH₃CO-CH₃ + 3I₂ + 4NaOH → CH₃-COONa + 3NaI + CHI₃ + 3H₂O

Thí nghiệm 3. Phản ứng tạo iodoform

Hiện tượng thí nghiệm: Thu được kết tủa màu vàng nhạt của CHI₃

PTHH: CH₃CHO + 3I + NaOH → CHI₃↓ + H-COONa + 3NaI + 3H₂O

V. ỨNG DỤNG VÀ ĐIỀU CHẾ

1. Ứng dụng

• Formaldehyde: được dùng chủ yếu để sản xuất nhựa; sản xuất phẩm nhuộm, chất nổ và dược phẩm; formalin dùng để ngâm xác động vật, tẩy uế, tiệt trùng
• Acetaldehyde: được dùng nhiều trong tổng hợp hữu cơ để điều chế nhiều dược phẩm hoặc các chất có ứng dụng trong thực tiễn
• Acetone: được dùng làm dung môi trong sản xuất tơ nhân tạo, thuốc súng không khói, tổng hợp hữu cơ,….

2. Điều chế

a) Điều chế acetaldehyde

2CH₂=CH₂ + O₂ $\overset{xt,t^{o}}{\rightarrow}$ 2CH₃-CH=O

b) Điều chế acetone