quy luật thế vòng benzen

QUY LUẬT THẾ VÀO VÒNG BENZEN

Biên soạn: Hiền Pharmacist
ĐẠI CƯƠNG:
Nhân benzen là một nhân bền vững nhờ có sự liên hợp của các electron π, tạo nên một hệ liên hợp
kín, có năng lượng thấp gọi là năng lượng thơm. Do đó tính chất của nhân benzen là dễ thế, khó cộng và
bền với các tác nhân oxi hóa, nhân benzen chỉ bị oxi hóa khi ở pha khí.
Vòng benzen là một hệ giàu điện tử với 6 điện tử µ tham gia liên hợp. Do đó các tác nhân dương sẽ
tấn công vào nhân thơm. Vậy các yếu tố làm tăng mật độ electron trên nhân benzen sẽ làm cho phản ứng
thế (S
E
) xảy ra dễ dàng hơn
Phản ứng thế ở nhân benzen xảy ra theo cơ chế thế electrophile vì các tác nhân tấn công vào vòng
benzen đều là các tác nhân dương như: Br
+
, NO
2
+
, CH
3
+
,.v v
Ở phân tử benzen, mật độ ectron trên 6 đỉnh cacbon đều như nhau, nhưng khi trên nhân có một nhóm thế
hút hoặc đẩy điện tử thì sẽ làm thay đổi mật độ electron trên các đỉnh của nhân benzen, có thể tăng hoặc
có thể giảm tùy thuộc vào bản chất nhóm thế.

QUY LUẬT THẾ:
+ Đối với các nhóm thế no (không chứa liên kết π) đẩy electron như: Các nhóm ankyl ( -CH
3

, -
C
2
H
5
, v v ) , hoặc các nhóm như: -OH (hidroxy), -O-CH
3
(metoxy), -NH
2
, -N(CH
3
)
2
thì phản ứng thế
vào nhân sẽ dễ dàng hơn so với benzen do các nhóm thế này đẩy electron vào nhân thơm, làm tăng mật
độ electron trên tất cả các đỉnh của vòng thơm, nhưng cao hơn là ở các vị trí ortho và para. Và sản phẩm
thế sẽ định hướng vào vị trí ortho hoặc para. Trên nhân càng nhiều nhóm thế đẩy electron thì càng dễ
thế.Ta gọi những nhóm thế này là các nhóm định hướng ortho, para.
+ Đối với các nhóm thế chưa no(chứa liên kết µ) hút electron như: -NO
2
, -CHO, -COOH, -CO-
CH
3
(acetyl),v v Thì phản ứng thế vào nhân xảy ra khó hơn benzen và định hướng thế vào vị trí meta
là sản phẩm chính. Do các nhóm này hút electron, làm giảm mật độ electron trên nhân benzen, do đó sẽ
thế khó khăn hơn benzen. Trên nhân càng nhiều nhóm hút electron thì thế càng khó. Ta gọi các nhóm
thế này là các nhóm định hướng meta.
Đặc biệt chú ý:
Đối với các nhóm thế là halogen: -Cl, -Br,.v v. Thì phản ứng thế vào nhân sẽ khó hơn so với
benzen nhưng vẫn định hướng vào vị trí ortho, para.

Đối với nhóm vinyl: -CH=CH
2
, nó sẽ định hướng thế vào vị trí ortho – para mặc dù nó là nhóm thế
chưa no (Do hiệu ứng liên hợp +C)
Mở rộng: Khi trên nhân chứa đồng thời 2 nhóm thế đẩy electron, thì nhóm quyết định vị trí thế là nhóm
thế còn đôi electron chưa liên kết như: -NH
2
, -OH, -O-CH
3
, v v (Thế vào ortho – para)
Khi trên nhân chứa đồng thời 2 nhóm thế trong đó có một nhóm hút, một nhóm đẩy thì nhóm đẩy sẽ
quyết định vị trí thế.
Các nhóm thế có đôi electron chưa liên kết khi nằm trên nhân thì sẽ làm mất màu Br
2
/H
2
O như: Anilin
(C
6
H
5
-NH
2
), C
6
H
5
-OH
,
C

6
H
5
-O-CH
3
, v v.
Một số tác nhân thế vào nhân benzen: Br
2
/Fe , Br
2
/FeBr
3
, R-X (X là halogen) thế R- vào nhân.
Ví dụ:
C
6
H
6
+ Br
2
/Fe → C
6
H
5
-Br + HBr ( Fe không phải là chất xúc tác)
C
6
H
6
+ C

2
H
5
Cl/ AlCl
3
→ C
6
H
5
-C
2
H
5
+ HCl
C
6
H
6
+ H
2
SO
4 đậm đặc, nóng
→ C
6
H
5
-SO
3
H + H
2

O
C
6
H
6
+ HNO
3 đặc
/H
2
SO
4 đặc
→ C
6
H
5
-NO
2
+ H
2
O
C
6
H
6
+ CH
3
-COCl /AlCl
3
→ C
6

H
5
-CO-CH
3
+ HCl

P/S: Tài liệu này được biên soạn nhằm chuẩn bị cho thi ĐH sắp tới, kiến thức chỉ nằm ở phổ thông, tác
giả không viết chuyên sâu hơn về vấn đề này vì chuyên sâu vào khá rộng, chi tiết và liên quan tới phần
hiệu ứng , cơ chế hữu cơ. Các em chỉ cần nắm chắc những kiến thức trên đây là có thể xử lý được những
dạng câu hỏi liên quan tới vấn đề này.