Bài 44: Anđehit - Xeton

A. ANĐEHIT

I. ĐỊNH NGHĨA, PHÂN LOẠI, DANH PHÁP

1. 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 hidro.
• Nhóm -CH=O là nhóm chức andehit.

Ví dụ: H-CH=O anđehit fomic;     CH₃-CH=O  anđehit axetic;        anđehit oxalic.

2. Phân loại

Dựa vào đặc điểm của gốc hidrocacbon mà nhóm chức -CH=O gắn vào và theo số lượng nhóm chức -CH=O trong phân tử, người ta chia andehit thành các loại sau:

Ví dụ: Anđehit no, đơn chức, mạch hở là hợp chất trong phân tử gồm 1 nhóm -CH=O liên kết với gốc ankyl hoặc nguyên tử hidro. Dãy đồng đẳng của chúng có công thức cấu tạo thu gọn là C_nH_2n+1CHO (n≥0) hay công thức phân tử là C_nH_2nO (n≥1).

3. Danh pháp

Tên thay thế của các anđehit no, đơn chức, mạch hở có cấu tạo như sau:

Lưu ý: 

• Mạch chính của phân tử anđehit là mạch cacbon dài nhất bao gồm cả nhóm -CH=O.
• Khi đánh số thứ tự mạch chính, luôn bắt đầu từ nguyên tử cacbon của nhóm -CH=O.

Ví dụ: Tên thay thế của một số anđehit no, đơn chức.

Ngoài ra, một số anđehit phổ biến còn được gọi bằng tên thông thường như:

II. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, TÍNH CHẤT VẬT LÝ

1. Đặc điểm cấu tạo

Nhóm -CHO có cấu tạo như sau:   

Trong nhóm -CH=O, liên kết đôi C=O bao gồm 1 liên kết π kém bền và 1 liên kết σ bền hơn tương tự như liên kết đôi C=C trong phân tử anken, do đó andehit có một số tính chất giống anken.

Tuy nhiên, liên kết đôi C=O có sự phân cực, còn liên kết đôi C=C thì không vì oxi có độ âm điện lớn hơn cacbon, cho nên ngoài ra anđehit cũng có những tính chất riêng mà anken không có.

2. Tính chất vật lý

• Hai anđehit đầu dãy đồng đẳng là HCHO, CH₃CHO là chất khí ở điều kiện thường và tan tốt trong nước, các anđehit kế tiếp là chất lỏng hoặc rắn, độ tan trong nước giảm dần theo chiều tăng của phân tử khối.

• Dung dịch nước của anđehit gọi là fomon. Dung dịch bão hòa của anđehit fomic (có nồng độ 37-40%) gọi là fomalin.
• Do không tạo được liên kết hidro liên phân tử nên các anđehit có nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy thấp hơn tương đối nhiều so với các ancol tương ứng có cùng số nguyên tử cacbon.

III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1. Phản ứng cộng hidro

Hidro cộng vào liên kết đôi C=O tương tự như cộng vào liên kết đôi C=C.

Ví dụ:                                               CH₃-CH=O  +   H₂    CH₃CH₂-OH

Tổng quát:

Trong các phản ứng trên, anđehit đóng vai trò là chất oxi hóa.

2. Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn

Thí nghiệm: Cho vào ống nghiệm 1 ml dung dich 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 anđehit axetic rồi đun nóng nhẹ. Sau một thời gian ngắn, thấy có một lớp bạc bám xung quanh thành ông nghiệm.

Phương trình phản ứng:

CH₃-CHO  +  2AgNO₃  + 3NH₃  + H₂O     CH₃-COONH₄  +   2Ag↓  + NH₄NO₃ 

Trong phản ứng trên, ion Ag⁺ đã bị khử thành nguyên tử Ag, anđehit axetic là chất khử.

Phản ứng trên cũng được gọi là phản ứng tráng bạc vì người ta dùng phương pháp này để tráng một lớp Ag trên mặt kính làm gương soi, tráng ruột phích,...

Dung dịch AgNO₃/NH₃ cũng là thuốc thử để nhận biết anđehit.

Phương trình tổng quát:

R-(CHO)_n   +  2nAgNO₃  +   3nNH₃   +  nH₂O     R-(COONH₄)_n  +  2nAg ↓  +  2nNH₄NO₃

Ta có: \(\dfrac{nAg}{nAnđehit}\) = 2n với n là số nhóm chức -CH=O của anđehit.

Lưu ý: Anđehit fomic là anđehit đơn chức duy nhất khi tham gia phản ứng tráng gương cho tỉ lệ \(\dfrac{nAg}{nAnđehit}\) = 4 do anđehit fomic tham gia phản ứng tráng gương theo phương trình sau:

HCHO  +  2AgNO₃  + 3NH₃  + H₂O    HCOONH₄  + 2Ag  + 2NH₄NO₃  (1)

Muối HCOONH₄ vừa sinh ra do vẫn còn nhóm -CHO nên có thể tiếp tục tham gia phản ứng tráng bạc:

HCOONH₄  +  2AgNO₃  + 3NH₃  + H₂O   NH₄(CO₃)₂  + 2Ag  + 2NH₄NO₃  (2)

(1) + (2)  =>         HCHO  +  4AgNO₃  + 6NH₃  +   2H₂O    NH₄(CO₃)₂  + 4Ag  +  4NH₄NO₃  

Anđehit có thể bị oxi hóa bởi nhiều tác nhân khác như dung dịch Br₂, O₂, dung dịch KMnO₄...

Ví dụ:

2RCHO  +  O₂     2RCOOH 

RCHO  +  Br₂  +  H₂O  → RCOOH  + 2HBr

Trong các phản ứng trên, anđehit đóng vai trò là chất khử.

Anđehit vừa thể hiện tính oxi hóa vừa thể hiện tính khử trong các phản ứng hóa học.

IV. ĐIỀU CHẾ

1. Từ ancol

Oxi hóa ancol bậc I thu được andehit tương ứng:

R-CH₂OH  +  CuO   R-CHO  +  Cu  + H₂O

2. Từ hidrocacbon

Trong công nghiệp, anđehit fomic được điều chế từ metan:

CH₄  +  O₂    HCHO  +  H₂O

Phương pháp hiện đại hiện nay để sản xuất anđehit axetic là oxi hóa không hoàn toàn etilen:

2CH₂=CH₂  +  O₂   2CH₃-CHO

Anđehit axetic cũng được điều chế từ axetilen bằng phản ứng cộng nước:

CHΞCH  +  H₂O     CH₃CHO

V. ỨNG DỤNG

• Fomanđehit dùng làm nhiên liệu để sản xuất nhựa phenol-fomanđehit, nhựa ure-fomanđehit.
• Dung dịch fomon được dùng làm chất tẩy uế, ngâm tẩm bảo quản mẫu động vật, dùng trong kĩ nghệ da giày.

• Anđehit có nguồn gốc thiên nhiên được dùng làm hương liệu trong công nghiệp thực phẩm, mĩ phẩm.

B. XETON

I. ĐỊNH NGHĨA 

Xeton là những hợp cơ mà phân tử có nhóm  liên kết trực tiếp với hai nguyên tử cacbon.

Ví dụ: 

CH₃-CO-CH₃ (đimetyl xeton)             CH₃-CO-C₆H₅ (metyl phenyl xeton)       CH₃-CO-CH=CH₂ (metyl vinyl xeton)

II. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Tượng tự anđehit, xeton cộng hidro tạo thành ancol:

R-CO-R₁  +  H₂       R-CH(OH)-R₁  

Do không có nhóm -CH=O nên xeton không có phản ứng tráng bạc như anđehit.

III. ĐIỀU CHẾ

• Từ ancol

Oxi hóa không hoàn toàn ancol bậc II thu được xeton:

R-CH(OH)-R₁  +  CuO      R-CO-R₁  +  Cu  + H₂O

CH₃-CH(OH)-CH₃  + CuO   CH₃-CO-CH₃ +  H₂O  + Cu  

• Từ hidrocacbon

Oxi hóa không hoàn toàn cumen thu được axeton và phenol theo sơ đồ:

VI. ỨNG DỤNG

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, iodofom,...

Xiclohexanon   được dùng làm nguyên liệu sản xuất một số vật liệu polime như tơ capron , nilon-6,6.

Trong quá trình học tập, nếu có bất kỳ thắc mắc nào, các em hãy để lại câu hỏi ở mục hỏi đáp để cộng đồng Hoc24.vn cùng thảo luận và trả lời nhé. Chúc các em học tốt!