Tài liệu HÓA HỮU CƠ doc

HÓA HỮU CƠ
Ts. Trần Thượng Quảng
Bộ môn Hóa Hữu Cơ – Khoa Công Nghệ Hóa Học
Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Hợp chất hydrocacbon thơm
2
Benzen và đồng đẳng

Cấu tạo của benzen:

+ Công thức phân tử: C
6
H
6


+ Vòng benzen có cấu tạo phẳng và đối xứng

+ Các liên kết C-C trong vòng benzen có độ
dài nằm giữa độ dài liên kết đơn và liên kết
đôi của C tử đó có thể giải thích được tính
vừa no vừa không no của benzen

+ Các nguyên tử C của benzen giống nhau
về mật độ điện tử
3

Vòng benzen là một hệ bền vững, chứa hệ liên hợp π
khép kín nên có khuynh hướng tham gia phản ứng thế dễ
hơn cộng, tức thể hiện tính no hơn không no
4

Điều chế

1. Phản ứng Wurts – Fitting.

2. Phản ứng Friedel – Craft

3. Trime hóa axetylen và đồng đẳng

4. Decacboxyl hóa axit benzoic
5
Hóa tính

A. Phản ứng thế S
E
electrophil vào vòng benzen:

Vòng benzen rất bền, chứa hệ liên hợp electron π khép
kín nên có khuynh hướng tham gia phản ứng thế dễ hơn
cộng, và phản ứng thế electrophil là phản ứng đặt trưng
nhất của benzen.
6
7
Reaction
Type
Typical Equation
Electrophile
E
(+)
Halogenation: C
6

H
6
+ Cl
2
& heat
FeCl
3
catalyst
——> C
6
H
5
Cl +
HCl
Chlorobenzen
e
Cl
(+)
or Br
(+)
Nitration: C
6
H
6
+ HNO
3
& heat
H
2
SO

4
catalyst
——> C
6
H
5
NO
2
+
H
2
O
Nitrobenzene
NO
2
(+)
Sulfonation: C
6
H
6
+ H
2
SO
4
+ SO
3
& heat
——> C
6
H

5
SO
3
H +
H
2
O
Benzenesulfo
nic acid
SO
3
H
(+)
Alkylation:
Friedel-Crafts
C
6
H
6
+ R-Cl & heat
AlCl
3
catalyst
——> C
6
H
5
-R +
HCl
An Arene

R
(+)
Acylation:
Friedel-Crafts
C
6
H
6
+ RCOCl & heat
AlCl
3
catalyst
——> C
6
H
5
COR +
HCl
An Aryl
Ketone
RCO
(+)
8
Cơ chế phản ứng thế S
E
9
1. Phản ứng halogen hóa.
10

Cơ chế:

11
Clo hóa benzen
12
Iod hóa benzen

Iod bị oxi hóa bởi Cu
+2
hoặc peroxit
13
2. Phản ứng nitro hóa.
14
15

Nitrobenzen dùng để điều chế anilin
16
3. Phản ứng sunfonic hóa
17
4. Phản ứng akyl hóa

Chất xúc tác AlCl
3

18
Cơ chế:

AlCl
3
là axit lewis,
phản ứng với
halogenua ankan

tạo cacbocation.
19
Giới hạn của phản ứng ankyl hóa
20
5. Phản ứng axyl hóa

Xúc tác AlCl
3
, chất phản ứng: CH
3
COCl
21
Cơ chế:

Tương tự như các phản ứng ở trên.
22
Quy luật thế ái điện tử vào vòng
benzen

Phản ứng diễn ra theo 1 quy luật nhất định – quy luật thế
vào vòng benzen.

1. Khi chưa có nhóm thế:

Khi chưa có nhóm thế, phân tử benzen hoàn toàn đối
xứng và mật độ electron ở 6 nguyên tử C là như nhau nên
phản ứng thế xảy ra ở các vị trí cacbon là như nhau
23
2. Khi vòng benzen đã có sẵn một nhóm thế:
A nhóm thế loại một:

+ Là những nhóm thế làm nhân benzen hoạt động hóa (trừ
nhóm halogen), tức là dễ phản ứng hơn so với benzen
chưa có nhóm thế nào, và phản ứng xảy ra ở vị trí octo và
para so với nó.
Tác nhân loại I được sắp xếp từ mạnh đến yếu theo dãy:
-O
-
, NR
2
, NHR, NH
2
, OH, OR, NHCOR, OCOR, R, OC
6
H
5
, X
+ Chú ý: Nhóm Halogen X thuộc nhóm thế thứ 1 nhưng làm
thụ động hóa vòng benzen
- Nhóm thế loại 1 thương có đôi điện tử chưa sử dụng,
hoặc gốc ankyl -R
24
Ví dụ:
25