CẨM NANG ÔN THI TỐT NGHIỆP
Nội dung bài học
  1. Khái niệm, phân loại và danh pháp

– Hợp chất cabonyl là những hợp chất hữu cơ trong phân tử có chứa nhóm carbonyl (>C=O).

 

Aldehyde

Ketone

Khái niệm

– Aldehyde là hợp chất hữu cơ có nhóm -CHO liên kết trực tiếp với nguyên tử C (của gốc hydrocarbon hoặc nhóm -CHO) hoặc nguyên tử H.

– CT aldehyde đơn chức: R – CHO

     (R là H, gốc HC, nhóm -CHO)

– Ketone là hợp chất hữu cơ có nhóm carbonyl (>C=O) liên kết với hai gốc hydrocarbon.

 

– CT ketone đơn chức: R – CO – R’

                    (R, R’ là gốc HC)

Phân loại

Aldehyde no, đơn chức, mạch hở:

CnH2nO (n  0) hay CmH2m+1CHO (m  0)

Aldehyde không no: CH2=CH-CHO, …

Aldehyde thơm: C6H5CHO, …

Aldehyde đa chức: (CHO)2, …

Ketone no: CH3 – CO – CH3, …

Ketone không no: CH2=CH-CO-CH3

Ketone thơm: CH3 – CO – C6H5

Ketone đa chức:

CH3 – CO – CH2 – CO – CH3

Danh pháp

Tên thay thế aldehyde đơn chức, mạch hở = Tên hydrocarbon (bỏ e cuối) + al

Tên thay thế ketone đơn chức, mạch hở  = Tên hydrocarbon (bỏ e cuối) + VT >C=O + one

Chú ý: + Mạch chính là mạch dài nhất chứa nhóm >C=O.

             + Đánh số carbon trên mạch chính từ phía gần nhóm >C=O nhất.

             + Nếu mạch carbon có nhánh thì cần thêm vị trí nhánh và tên nhánh ở phía trước

MỘT SỐ ALDEHYDE, KETONE THƯỜNG GẶP

ALDEHYDE

Công thức

Tên thay thế

Tên thông thường

HCHO

methanal

formic aldehyde (formaldehyde)

CH3CHO

ethanal

acetic aldehyde (acetaldehyde)

CH3CH2CHO

propanal

propionic aldehyde (propionaldehyde)

CH2=CHCHO

propenal

acrylic aldehyde (acrylaldehyde)

C6H5CHO

phenylmethanal

benzoic aldehyde (benzaldehyde)

C6H5CH=CHCHO

phenylpropenal

cinnamic aldehyde (cinnamaldehyde)

KETONE

Công thức

Tên thay thế

Tên thông thường

CH3COCH3

propanone

acetone

C6H5COCH3

1-phenylethan-1-one

acetophenone

C6H5COC6H5

diphenylmethanone

benzophenone

 

  1. Đặc điểm cấu tạo

– Aldehyde, ketone chứa liên kết đôi C=O phân cực về phía O.

   

Cấu trúc nhóm >CO

Mô hình phân tử

III. Tính chất vật lí

– Ở điều kiện thường, HCHO, CH3CHO ở trạng thái khí, các aldehyde, ketone khác là những chất lỏng hoặc rắn.

– HCHO, CH3CHO, CH3COCH3 tan vô hạn trong nước do tạo được liên kết hydrogen với nước, các aldehyde, ketone mạch C lớn hơn thì độ tan giảm dần.

– Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi cao hơn hydrocarbon có phân tử khối tương đương do aldehyde, ketone phân cực.

  1. Tính chất hóa học
  2. Phản ứng khử aldehyde, ketone

– Aldehyde bị khử bởi NaBH4 hoặc NaAlH4 thành ancol bậc I: R – CHO  R – CH2OH

– Ketone bị khử bởi NaBH4 hoặc NaAlH4 thành ancol bậc II: RCOR’  R – CHOH – R’

  1. Phản ứng oxi hóa aldehyde

– Aldehyde dễ bị oxi hóa bởi Br2/H2O, [Ag(NH3)2]OH, Cu(OH)2/OH, …. Ketone không có phản ứng này.

(a) Phản ứng với nước bromine (Br2/H2O)

TQ: RCHO +  Br2  +  H2O   → RCOOH  +  2HBr

 Aldehyde làm mất màu nước bromine.

(b) Phản ứng với AgNO3/NH3 (thuốc thử Tollens)

TQ: RCHO + 2[Ag(NH3)2]OH  RCOONH4 + 2Ag↓ + 3NH3 + H2O

 Phản ứng tạo thành Ag sáng bóng bám vào ống nghiệm nên còn gọi là phản ứng tráng bạc.

Chú ý: Các aldehyde đơn chức tráng bạc cho 2Ag, riêng HCHO cho 4Ag.

(c) Phản ứng với copper (II) hydroxide
TQ: RCHO + 2Cu(OH)2 + NaOH  RCOONa + Cu2O↓ đỏ gạch + 3H2O

 Nước bromine, thuốc thử Tollens, Cu(OH)2 đều là các thuốc thử nhận biết aldehyde và ketone.

  1. Phản ứng cộng hydrogen cyanide (HCN)

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

TQ: RCHO + H – CN → ;         R – CO – R’ + H – CN →

  1. Phản ứng tạo iodoform

– Hợp chất chứa nhóm methyl ketone (CH3CO -) có phản ứng với I2 trong môi trường kiềm tạo ra kết tủa iodoform (CHI3) màu vàng  PƯ dùng để nhận biết các hợp chất chứa nhóm CH3CO-.

TQ: CH3CO – R + 3I2 + 4NaOH → RCOONa + 3NaI + CHI3↓ vàng  + 3H2O

– Phản ứng trên còn gọi là phản ứng iodoform.

  1. Ứng dụng và điều chế
  2. Ứng dụng
  3. Điều chế

– Acetaldehyde: 2CH2=CH2  +   O2  2CH3-CHO

– Acetone:

CARBOXYLIC ACID

  1. Khái niệm, phân loại, danh pháp
  2. Khái niệm

– Carboxylic acid là những hợp chất hữu cơ trong phân tử chứa nhóm carboxyl (-COOH) liên kết trực tiếp với nguyên tử carbon (của gốc hydrocarbon hoặc -COOH) hoặc nguyên tử hydrogen.

– CT carboxylic acid đơn chức:  hay R-COOH (R là gốc hydrocarbon hoặc -COOH)

  1. Phân loại

Carboxylic acid no, đơn chức, mạch hở: CnH2nO2 (n 1) hay CmH2m+1COOH (m  0)

Carboxylic acid không no: CH2=CH-COOH, …

Carboxylic acid thơm: C6H5COOH, …

Carboxylic acid đa chức: (COOH)2, …

  1. Danh pháp

(a) Tên thay thế carboxylic acid đơn chức = Tên hydrocarbon (bỏ e ở cuối) + oic + acid

– Mạch chính là mạch dài nhất có chứa nhóm -COOH và đánh số carbon bắt đầu từ nhóm -COOH

– Nếu mạch carbon có nhánh thì thêm vị trí nhánh và tên nhánh ở phía trước.

(b) Tên thông thường

– Một số carboxylic acid có tên thông thường xuất phát từ nguồn gốc tìm ra chúng trong tự nhiên.

MỘT SỐ CARBOXYLIC ACID THƯỜNG GẶP

Công thức

Tên thay thế

Tên thông thường

Nguồn gốc

HCOOH

methanoic acid

formic acid

formica: con kiến

CH3COOH

ethanoic acid

acetic acid

acetum: giấm ăn

C2H5COOH

propanoic acid

propionic acid

propion: chất béo đầu tiên

CH2=CH-COOH

Propenoic acid

acrylic acid

 

CH2=C(CH3)-COOH

methylpropenoic acid

methacrylic acid

 

CH3[CH2]14COOH

hexadecanoic acid

palmitic acid

palma: cây cọ

CH3[CH2]16COOH

octadecanoic acid

stearic acid

stear: chất béo dạng rắn

C6H5COOH

phenylmethanoic acid

benzoic acid

benzoin: tên nhựa cây

HOOC – COOH

ethanedioic acid

oxalic acid

oxalis: tên chi thực vật

 

  1. Đặc điểm cấu tạo

– Nhóm carboxyl gồm nhóm hydroxy (-OH) liên kết với nhóm carbonyl (>C=O). Nhóm >C=O hút electron mạnh làm tăng sự phân cực của liên kết O – H về phía O hơn so với trong ancol, phenol.

 Nhóm -COOH dễ phân li ra H+ trong nước nên thể hiện tính acid đặc trưng.

   

Cấu tạo nhóm -COOH

Mô hình phân tử acetic acid

III. Tính chất vật lí

– Ở điều kiện thường, carboxylic acid là những chất lỏng hoặc rắn.

– Giữa các phân tử carboxylic acid có liên kết hydrogen bền vững hơn alcohol nên carboxylic acid có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi cao hơn alcohol, phenol, aldehyde, ketone có khối lượng phân tử tương đương.

Nếu cùng số C thì nhiệt độ sôi: carboxylic acid > alcohol > aldehyde > hydrocarbon.

– Do tạo được liên kết hydrogen với nước nên carboxylic tan tốt trong nước, độ tan trong nước giảm khi số C tăng.

– Mỗi carboxylic có một vị chua riêng biệt: acetic acid (giấm), oxalic acid (me), citric acid (chanh), …

  1. Tính chất hóa học
  2. Tính acid

Carboxylic acid tan trong nước phân li ra H+ thể hiện tính acid: RCOOH  RCOO + H+

♦ Carboxylic acid làm đổi màu quỳ tím → đỏ.

♦ Tác dụng với kim loại trước H → Muối + H2.

♦ Tác dụng với basic oxide/ base → Muối + H2O.

♦ Tác dụng với muối → Muối mới + acid mới

  1. Phản ứng ester hóa

– Phản ứng giữa carboxylic acid và alcohol tạo thành ester gọi là phản ứng ester hóa.

– Phản ứng ester hóa xảy ra thuận nghịch và có H2SO4 đặc làm xúc tác.

           RCOOH     +     R’OH    RCOOR’    +   H2O

     carboxylic acid        alcohol                            ester

  1. Ứng dụng và điều chế
  2. Ứng dụng
  3. Điều chế

– Lên men giấm: C2H5OH  +  O2  CH3COOH  +  H2O

– Oxi hóa alkane: RCH2 – CH2R’ + 2,5O2  RCOOH + R’COOH + H2O

Dạng 1: Bài toán xác định công thức dựa vào hàm lượng nguyên tố

Cách 1: Thông qua công thức đơn giản nhất

Cách 2: Tính trực tiếp số nguyên tử mỗi nguyên tố

– Bước 1: Gọi công thức của X là: CxHyOzNt. Từ tỉ lệ nguyên tử các nguyên tố ⇒ CTĐGN

– Bước 2: Từ CTĐGN và phân tử khối ⇒ hệ số n ⇒ CTPT của X.

Chú ý: %mC + %mH + %mO + %mN = 100%

– Bước 1: Gọi công thức của X là: CxHyOzNt.

– Bước 2: Tính các giá trị x, y, z, t  CTPT

♦ Số sóng hấp thụ đặc trưng trên phổ hồng ngoại của một số nhóm chức cơ bản.

Hợp chất

Liên kết

Số sóng (cm-1)

Alcohol

O – H

3500 – 3200

Amine

N – H

3300 – 3000

Aldehyde

C – H

2830 – 2695

C = O

1740 – 1685

Ketone

C = O

1715 – 1666

Carboxylic acid

C = O

1760 – 1690

O – H

3300 – 2500

Ester

C = O

1750 – 1715

C – O

1300 – 1000

Dạng 2: Bài toán về phản ứng tráng bạc

LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

– TQ: R(CHO)a + 2a[Ag(NH3)2]OH  R(COONH4)a + 2aAg↓ + 3aNH3 + aH2O

– Với aldehyde đơn chức:

               RCHO + 2[Ag(NH3)2]OH  RCOONH4 + 2Ag↓ + 3NH3 + H2O

THĐB: HCHO + 4[Ag(NH3)2]OH  (NH4)2CO3  +  4Ag↓ + 6NH3 + 2H2O

Chú ý: Mỗi nhóm CHO tráng gương cho 2Ag, riêng HCHO tráng gương cho 4Ag.

– Formic acid: HCOOH cũng có nhóm CHO nên có khả năng tráng bạc ⇒ 2Ag.

– Phân tử khối: HCHO = 30; CH3CHO = 44; C2H5CHO = 58; Ag = 108

Dạng 3: Bài toán carboxylic acid tác dụng với base

LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

– Tổng quát: R(COOH)a + aNaOH → R(COONa)a + aH2O  số nhóm COOH =

Với carboxylic acid đơn chức: RCOOH + NaOH → RCOONa + H2O

– Phương pháp: BTKL: macid + mNaOH = mmuối +  ( )

– Giấm ăn là dung dịch acetic acid (CH3COOH) từ 2 – 5%.

– Phân tử khối: HCOOH = 46; CH3COOH = 60; C2H5COOH = 74.

Dạng 4: Bài toán carboxylic acid tác dụng với muối carbonate

LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

– Với muối hydrogencarbonat (HCO3):

TQ:  R(COOH)a + aNaHCO3 → R(COONa)a + aCO2↑ + aH2O ⇒ Số nhóm COOH =

                                                        ⇒

Trường hợp acid đơn chức: RCOOH + NaHCO3 → RCOONa + CO2↑ + H2O

– Với muối carbonat (CO32-):             2RCOOH + Na2CO3 → 2RCOONa + CO2↑ + H2O

                                                           2RCOOH + CaCO3 → (RCOO)2Ca + CO2↑ + H2O