บทที่ 7 Aldehydes and Ketones
Carbonyl compounds สารอินทรีย์ที่มีหมู่คาร์โบนิลอยู่ในโมเลกุล “Carbonyl group” 2
The carbonyl group is polar 3
Carbonyl compounds Aldehydes Esters Ketones Amides Carboxylic acids Acyl (acid) chlorides Acid anhydrides 4
Carboxylic acids Esters 5
Acid chlorides Acid anhydrides 6
Amides 7
Aldehydes and Ketones = R, R’, Ar
Aldehydes 9
Ketones Ethyl phenyl ketone 10
Formaldehyde Acetaldehyde Acetone 11
สมบัติทางกายภาพของอัลดีไฮด์และคีโตน Boiling point หมู่คาร์โบนิลมี dipole สูงจึงทำให้อัลดีไฮด์ มี B.P สูงกว่าอัลเคนและอีเทอร์ ที่มีน้ำหนักโมเลกุล เท่ากัน แต่มีค่าน้อยกว่าแอลกอฮอล์ (แอลกอฮอล์มีพันธะไฮโดรเจนยึดเหนี่ยวภายในโมเลกุล) 12
Solubility อัลดีไฮด์ละลายน้ำได้ เนื่องจากออกซิเจนในหมู่คาร์โบนิลสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุลของน้ำ (ขนาดโมเลกุลใหญ่ขึ้นละลายน้ำน้อยลง) 14
H- bond 15
IUPAC Name of Aldehydes and Ketones เลือกสายโซ่ที่ยาวที่สุดซึ่งมีหมู่ C=O อยู่ด้วยเป็นโซ่หลัก และเรียกชื่อลงท้ายด้วยคำว่า – al และ – one ตามลำดับ ระบุตำแหน่งของหมู่ C=O ในคีโตนให้เป็นตัวเลขน้อยๆ ส่วนกรณีของอัลดีไฮด์ หมู่ C=O จะอยู่ปลายสายโซ่เสมอ (C1) 17
3. กรณีที่หมู่ C=O ของคีโตน อยู่ในสายโซ่หลัก ของสารประกอบอื่น ให้เรียกหมู่ C=O ว่า “oxo” 4. เรียกหมู่ที่มาเกาะกับโซ่หลักโดยเรียงตามลำดับ ตัวอักษร และใช้ di- , tri- , tetra- เพื่อบอก จำนวนหมู่ O O C – C – C – C – C – H 3-oxopentanal 18
19
20
4-phenyl-3-isopropylhexanal 6 1 4-phenyl-3-isopropylhexanal 8 1 7-bromo-2-methyl-4-octanone
วิธีเตรียม ; K2Cr2O7 10 22
วิธีเตรียม ; K2Cr2O7 (KMnO4) 20 23
1๐ Alcohol Aldehyde Carboxylic acid K2Cr2O7 KMnO4 K2Cr2O7 1๐ Alcohol Aldehyde Carboxylic acid
KMnO4 10 K2Cr2O7 20 KMnO4 30 25
26
27
Vanillin 28
29
30
31
32
Reaction of Aldehydes & Ketones Nucleophilic addition reaction Oxidation reaction Reduction reaction The Wittig reaction Clemmensen reduction Haloform formation 33
A. Nucleophilic addition reaction 34
(1) (2) (3) (4) (5)
(1) The Grignard Reaction Ethanol (1๐Alcohol) Grignard Reagent (RMgX) Formaldehyde 36
Acetaldehyde 2-Propanol (2๐Alcohol) Acetone t-Butyl alcohol 37
The Grignard Reaction Mechanism 38
CH3CHO + CH3MgBr CH3CH(OH)CH3 CH3COCH3 + CH3MgBr (CH3)2C(OH)CH3 1๐ alcohol CH3CHO + CH3MgBr CH3CH(OH)CH3 2๐ CH3COCH3 + CH3MgBr (CH3)2C(OH)CH3 3๐ 39
(2) Hydration 40
(2) Hydration 41
(3) Addition of Alcohols 42
(3) Addition of Alcohols 43
(3) Addition of Alcohols 44
(3) Addition of Alcohols 45
OCH3 CH3CHO + CH3OH CH3CH OH OCH3 CH3CHO + 2 CH3OH CH3CH OCH3 OCH3 CH3COCH3 + 2 CH3OH CH3 C CH3 OCH3 Examples 46
(4) Cyanohydrin Formation
(5) Addition Reaction with Amine Derivatives 48
B. Oxidation reaction = K2Cr2O7 , KMnO4 50
Tollens’ test of Aldehydes
Silver mirror test 52
C. Reduction reaction Methanol 1๐Alcohol 2๐ Alcohol
Example Butanal 1-Butanol 2-Butanone 2-Butanol 54
Example Cyclohexanone Cyclohexanol 55
D. The Wittig Reaction Aldehyde (Ketone) Ylide Alkene 56
The Wittig Reaction Mechanism 57
HCH + (CH3)2C = P(C6H5)3 H2C = C(CH3)2 O HCH + (CH3)2C = P(C6H5)3 H2C = C(CH3)2 O CH3CH + (CH3)2C = P(C6H5)3 CH3CH = C(CH3)2 O CH3CCH3 + (CH3)2C = P(C6H5)3 (CH3)2C = C(CH3)2 Example
E. Clemmensen Reduction Alkane 59
F. Haloform formation Haloform ปฏิกิริยา Halogenation ของ methyl ketone ได้ผลิตภัณฑ์เป็น “haloform” 60
Iodoform test Iodoform 61
ethanol, sec -alcohol (-CH-CH3) และ methyl ketone จะให้positive test สังเกตผลจากตะกอนสีเหลืองและมีกลิ่น ฉุน ของ“Iodoform” Methyl ketone 62
O O 1 RCCH3 RCONa + CHI3 OH O 2 CH3CH2CHCH3 CH3CH2CCH3 O CH3CH2CONa O I2 , NaOH 1 RCCH3 RCONa + CHI3 OH O I2 , NaOH 2 CH3CH2CHCH3 CH3CH2CCH3 O I2 , NaOH CHI3 + CH3CH2CONa O I2 , NaOH 3 CH3CH2OH CH3CH O I2 , NaOH CHI3 + HCONa 63