Ôn tập kiến thức hóa học 11 KNTT bài 23: Hợp chất carbonyl

[toc:ul]

I. KHÁI NIỆM, DANH PHÁP

1. Khái niệm

Hợp chất carbony: hợp chất trong phân tử có nhóm >C=O

Aldehyde: hợp chất hữu cơ có nhóm -CHO liên kết trực tiếp với nguyên tử carbon (trong gốc hydrocarbon hoặc -CHO) hoặc nguyên tử hydrogen.

Ketone: hợp chất hữu cơ có nhóm >C=O liên kết với hai nhóm hydrocarbon .

2. Danh pháp

a) Tên thay thế

• Aldehyde đơn chức: Tên hydrocarbon tương ứng (bỏ “e” ở cuối) + al
• Ketone đơn chức Tên hydrocarbon tương ứng (bỏ “e” ở cuối) + số chỉ vị trí nhóm C=O + one.

VD: 

• HCHO: methanal

• CH₃CHO: ethanal
• CH₃CH(CH₃)CH₂CHO: 3-methylbutanal.
• CH₃COCH₃: propanone.
• CH₃COCH₂CH_3: butan-2-one.
• CH₃CH₂COCH₂CH₃: pentan-3-one

b) Tên thông thường

Một số aldehyde và ketone đơn giản được gọi theo tên thông thường có nguồn gốc lịch sử 

Tên gọi thông thường của aldehyde có nguồn gốc từ tên acid tương ứng 

• HCHO: aldehyde formic.
• CH₃CHO: aldehyde acetic.
• C₆H₅CHO: aldehyde benzoic
• CH₃COCH₃: acetone

II. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO

Trong nhóm carbonyl liên kết >C=O phân cực về phía nguyên tử oxygen.

III. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

• Ở điều kiện thường HCHO, CH$_{3}$CHO là chất khí, các hợp chất carbonyl thông dụng khác tồn tại ở trạng thái lỏng hoặc rắn.
• Nhiệt độ sôi cao hơn hydrocarbon nhưng thấp hơn alcohol có phân tử khối tương đương. 
• Tính tan: mạch ngắn dễ tan, mạch dài ít tan hoặc không tan trong nước. 
• Các aldehyde và ketone thơm hầu như không tan trong nước.
• Có mùi đặc trưng.

IV. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

1. Phản ứng khử

Các hợp chất carbonyl bị khử bởi các chất khử: LiAlH$_{4}$, NaBH$_{4}$...thành alcohol.

VD:

Kết luận:

R-CHO $\overset{LiAlH_{4}}{\rightarrow}$ R-CH$_{2}$-OH

Aldehyde             (Alcohol bậc I) 

RCOR' $\overset{LiAlH_{4}}{\rightarrow}$ R-CH(OH)-R'

Ketone               (Alcohol bậc II)

2. Phản ứng oxi hóa aldehyde

Aldehyde dễ bị oxi hóa bởi các tác nhân oxi hóa thông thường như: Br$_{2}$/H$_{2}$O, [Ag(NH$_{3}$)$_{2}$]OH, Cu(OH)$_{2}$/OH,…

a) Oxi hóa aldehyde bởi nước bromine

Aldehyde bị oxi hóa bởi nước bromine tạo thành carboxylic acid.

Ví dụ: CH₃CHO + Br₂ + H₂O → CH₃COOH + 2HBr

b) Oxi hóa aldehyde bởi thuốc thử Tollens, copper (II) hydroxide

Thí nghiệm Aldehyde với thuốc thử Tollens AgNO$_{3}$/NH$_{3}$:

Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa đen Ag2O sau đó chất này bị hòa tan bởi ammonia tạo phức

2AgNO₃  +  2NaOH  → Ag₂O + 2NaNO₃ +  H₂O

Ag₂O + 4NH₃ + H₂O → 2[Ag(NH₃)₂] + OH^-

Nhỏ vài giọt dung dịch CH₃CHO 5% vào ống nghiệm, lắc đều. Đặt ống nghiệm vào cốc chứa nước nóng (khoảng 70 – 80 °C), để yên khoảng 5 phút tạo kết tủa màu trắng xám của kim loại bạc, bám vào thành ống nghiệm, có thể soi gương được.

CH₃CHO + 2[Ag(NH₃)₂]OH → CH₃COONH₄ + 2Ag + 3NH₃ + H₂O

Thí nghiệm phản ứng oxi hoá aldehyde bằng copper(II) hydroxide

Hiện tượng: Khi cho dung dịch CuSO₄ vào dung dịch NaOH, hỗn hợp tạo kết tủa màu xanh lam, kết tủa đó là Cu(OH)2 (copper(II) hydroxide).

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

Khi thêm dung dịch CH₃CHO 5% vào ống nghiệm, lắc đều, đun nóng, kết quả chuyển từ màu xanh lam sang màu đỏ gạch do hình thành kết tủa Cu₂O

CH₃CHO + 2Cu(OH)₂ → CH₃COONa + Cu₂O + 3H₂O

Kết luận: Aldehyde bị oxi hóa bởi nước bromine =>  carboxylic acid.

Oxi hóa aldehyde bằng thuốc thử Tollens

RCHO + 2[Ag(NH₃)₂]OH → RCOONH₄ + 2NH₃ + 2Ag + H₂O

Phản ứng với Cu(OH)₂/OH^-

RCHO + 2Cu(OH)₂ $\overset{t^{o}}{\rightarrow }$ RCOONa + Cu₂O + 3H₂O

VD: Phản ứng của HCHO với các tác nhân sau:

a) Thuốc thử Tollens:

HCHO + 2[Ag(NH₃)₂]OH → (NH₄)₂CO₃ + 4Ag + 2H₂O + 6NH₃

b) Cu(OH)₂/NaOH.

HCHO + 4Cu(OH)₂ + 2NaOH → 2Cu₂O + Na2CO₃ + 6H₂O

3. Phản ứng cộng 

Hợp chất carbonyl có thể tham gia phản ứng cộng với HCN vào liên kết đôi C=O

4. Phản ứng tạo iodoform

Hiện tượng: xuất hiện kết tủa màu vàng.

PTHH:

CH₃COCH₃ + 3I₂ + 4NaOH ⟶ CH₃COONa + CHI₃ + 3NaI + 3H₂O 

Kết luận: Các aldehyde, ketone có nhóm methyl cạnh nhóm carbonyl (CH₃CO-) tham gia được phản ứng tạo iodoform

V. ỨNG DỤNG

Aldehyde, ketone có nhiều ứng dụng trong sản xuất và đời sống hằng ngày:

• Keo phenolformadehyde dùng trong công nghiệp gỗ dán.
• Formol dùng bảo quản các mẫu sinh vật.
• Các sản phẩm sử dụng Melamine như bát đũa, tô, chén, khay, ly, đĩa nhựa,...

VI. ĐIỀU CHẾ

1. Acetaldehyde từ ethylene

2. Acetone từ cumene

Phương pháp cumene được sử dụng phổ biến nhất vì có thể đồng thời tạo ra 2 hợp chất hữu cơ có tính ứng dụng cao là Acetone và Phenol.