HYDRO CACBON THƠM (AREN)

HYDRO CACBON THƠM (AREN)
HC thơm : benzen, đồng đẳng của benzen và tất cả các hợp chất
khác có một hay nhiều nhân benzen.
+ Trong điều kiện bình thường, chúng không cho phản ứng
cộng hợp (không làm mất màu brom như olefin)
Xu hướng chính của các HC thơm là dễ cho phản ứng thế ái
điện tử hydro ở nhân benzen
+ Nhân benzen rất bền với các chất oxy hóa. Các mạch
nhánh, không kể là ngắn hay dài đều bò oxy hóa thành nhóm
carboxyl – COOH
+ Các hợp chất Ar – OH, Ar - NH
2
có tính axit mạnh hơn so
với các ancol và amin béo
I. TÊN GỌI :
* Khi thay thế một hay nhiều nguyên tử hidro của vòng benzen
bằng các gốc hidrocarbon ta được nhiều hợp chất khác nhau :
CH
3
Metyl benzen
Toluen
C
2
H
5
Etyl benzen
CH(CH
3
)
2
i-propyl benzen

(Cumen)
CH = CH
2
Vinyl benzen
Styren
Cl
NO
2
* Vòng benzen có hai hoặc nhiều nhóm thế thì sẽ xuất hiện các
đồng phân vò trí :
CH
3
1,2 dimetylbenzen
( o - xilen )
CH
3
1,3 dimetylbenzen
( m - xilen )
CH
3
CH
3
1,4 - dimetylbenzen
( p - xilen )
CH
3
CH
3
Antraxen
Naphthalen

CH = CH
1,2 – diphenyl etylen
(C
6
H
5
)
3
CH
Triphenyl metan
Biphenyl
Tên gọi chung của các hidrocarbon thơm có vòng benzen là
aren, nếu tách một hidro ra khỏi các aren ta có các gốc aryl :
CH
2
Phenyl
Benzyl
_
CH
3
CH
3
o - Tolyl
m - Tolyl
CH
3
p - Tolyl
II. ĐIỀU CHẾ :
Khi chưng cất than đá ở nhiệt độ cao, không có không khí ta
được than cốc, khí than đá và nhựa than đá. Nhựa than đá chủ

yếu chứa các hydro carbon thơm : benzen, toluen, các xilen, …
1. Từ than đá hay từ dầu mỏ :
Ngày nay một lượng lớn aren được sản xuất từ dầu mỏ
2. Phương pháp Wurtz – Fittig :
C
6
H
5
CH
3
+ 2NaBr
khan
Eter
CH
3
Br + 2NaC
6
H
5
Br +
3. Phương pháp Friedel – Crafts :
+ HX
R
AlCl
3
+ RX
4. Moọt soỏ phửụng phaựp khaực :
a. Tửứ parafin :
CH
3

- (CH
2
)
4
- CH
3
Pt
300
o
C
C
6
H
6
CH
3
Pt
CH
3
- CH - CH
2
- CH
2
- CH - CH
3
CH
3
CH
CH
C

HC
HC
C
CH
3
CH
3
b. Tửứ axetylen :
C
6
H
6
3 CH
CH
C
c. Từ cycloankan : phản ứng Zelin
300
o
C
Pt
III. TÍNH CHẤT VẬT LÝ :
Phần lớn các aren là chất lỏng có mùi đặc trưng, một số chất
có mùi thơm. Nhiệt độ sôi của aren thường cao hơn ankan
Một số chất như benzen, toluen, xilen là những dung môi tốt
hòa tan mỡ, cao su, . . .
IV. TÍNH CHẤT HÓA HỌC :
Các aren vừa có tính chất của HC no và tính chất của HC
không no
Aren có khả năng tham gia phản ứng cộng và phản ứng thế,
tuy nhiên chúng có xu hướng dễ cho phản ứng thế hơn. Đặc

biệt, phản ứng thế hydro ở nhân thơm dễ thực hiện.
Phản ứng oxy hóa nhân benzen khó hơn rất nhiều so với phản
ứng oxy hóa ankan và anken
1 – Phản ứng thế ái điện tử
2 – Phản ứng cộng của benzen
3 – Phản ứng của mạch nhánh ankyl
1 – Phản ứng thế ái điện tử :
Phức π Phức σ
+ X
+
X
+
+
H
X
+
X
+
+
H
X
H
1.1. Phản ứng nitro hóa
1.2. Phản ứng sunfo hóa
1.3. Phản ứng halogen hóa
1.4. Phản ứng ankyl hóa
1.5. Phản ứng axyl hóa
1 – Phản ứng thế ái điện tử :
1.1. Phản ứng nitro hóa :
Phản ứng nitro hóa benzen được thực hiện với một hỗn hợp axit

nitric và axit sunfuric đậm đặc ( hỗn hợp axit nitro hoá ).
HNO
3
+ 2H
2
SO
4
NO
2
+
+ H
3
O
+
+ 2HSO
4
_
Nitrobenzen
+
+ H
NO
2
NO
2
+
+ NO
2
H
+
+ HNO

3
H
2
SO
4
NO
2
1 – Phản ứng thế ái điện tử :
1.2. Sunfon hóa :
+ H
2
SO
4
+ H
2
O
SO
3
H
Axit benzensunfonic
C
6
H
5
SO
3
H + NaOH
280 – 300
o
C

C
6
H
5
ONa + Na
2
SO
3
+ H
2
O
C
6
H
5
ONa + HCl → C
6
H
5
OH + NaCl
1 – Phản ứng thế ái điện tử :
+ Nhóm sunfo cũng có thể bò thay bằng nhóm khác :
C
6
H
5
SO
3
Na + NaCN → C
6

H
5
CN + Na
2
SO
3
C
6
H
5
CN + H
2
O → C
6
H
5
COOH + NH
3
+ Nhóm sunfo rất dễ bò thủy phân bởi hơi nước nóng trong
môi trường axit :
C
6
H
5
SO
3
H + H
2
O → C
6

H
6
+ H
2
SO
4

1.2. Sunfon hóa :
1 – Phản ứng thế ái điện tử :
+ Ứng dụng của hợp chất aryl sulfonic :
Để tổng hợp các dẫn xuất hydro cacbon thơm khác
Các axit aryl sulfonic và muối của chúng dùng để tổng
hợp chất màu dễ tan trong nước
Các aryl ankyl sulfonat là chất tẩy rửa rất tốt. Khả
năng tẩy rửa tốt là các aryl ankyl sulfonat có gốc ankyl
thẳng và có C
11
– C
14
1.2. Sunfon hóa :
1 – Phản ứng thế ái điện tử :
1.3. Phản ứng halogen hóa :
Phản ứng được thực hiện với halogen có mặt xúc tác là các
axit Lewis : FeCl
3
, FeBr
3
, AlCl
3
, …

o
t
FeCl
3
HCl+
Cl
+
Cl
2
1 – Phản ứng thế ái điện tử :
Cơ chế :
AlCl
3
+ Cl
2
Cl - Cl : AlCl
3
(+) (-)
AlCl
4
+ Cl
(-)
(+)
Cl - Cl : AlCl
3
(+) (-)
AlCl
3
+ Cl
2

+
H
+ HCl + AlCl
3
+
Cl
AlCl
4
Cl
1.3. Phản ứng halogen hóa :
1 – Phản ứng thế ái điện tử :
1.4. Phản ứng ankyl hóa : phản ứng ankyl hóa Friedel - Craft
+ RX
R
+ HX
AlX
3
có thể dùng ancol hoặc anken với xúc tác H
2
SO
4
:
+
CH
3
- CH = CH
2
H
2
SO

4
CH
CH
3
CH
3
Phản ứng ankyl hóa thường khó ngừng lại ở giai đoạn thế một
lần mà có khuynh hướng cho sản phẩm thế nhiều lần do các
ankyl benzen tạo thành lại có hoạt tính mạnh hơn benzen
1 – Phản ứng thế ái điện tử :
VD :
AlCl
3
+
C
2
H
5
Cl
CH
2
CH
3
CH
2
CH
3
AlCl
3
+

C
2
H
5
Cl
CH
2
CH
3
CH
2
CH
3
1.5. Phản ứng axyl hóa :
Tác nhân axyl hóa là axyl halogenua RCOCl hoặc anhydrit
axit (RCO)
2
O với xúc tác axit Lewis.
phản ứng axyl hóa Friedel – Crafts
+
+ HCl
RCOCl
AlCl
3
C - R
O
+
+ RCOOH
(RCO)
2

O
AlCl
3
C - R
O
1 – Phản ứng thế ái điện tử :
1.6. Quy luật thế :
Khi trong vòng benzen đã có sẵn một nhóm thế thì nó sẽ ảnh
hưởng đến các phản ứng tiếp theo trên 2 phương diện :
+ khả năng phản ứng ( dễ hay khó hơn )
+ trên vò trí của nhóm vào sau ( sự đònh hướng )
1 – Phản ứng thế ái điện tử :
a. Các nhóm đẩy electron :
Các nhóm đẩy electron làm tăng hoạt tính của nhân thơm
Nhóm đẩy e (nhóm thế loại 1) :
- OH, - OR, - NH
2
, - NHR, - NR
2
, - NHCOCH
3
, các
gốc ankyl R - , …
1.6. Quy luật thế :
1 – Phản ứng thế ái điện tử :
→ phản ứng xảy ra dễ dàng hơn đồng thời đònh hướng
các nhóm thế mới vào vò trí octo và para so với nó.
VD :
Cho biết sản phẩm thế một lần của phản ứng sau:
AlCl

3
Cl
2
+
CH
3
+
CH
3
Cl
Cl
CH
3
b. Các nhóm hút electron
Các nhóm hút electron làm giảm hoạt tính của nhân thơm
→ phản ứng xảy ra khó khăn hơn đồng thời đònh hướng
các nhóm thế mới vào vò trí meta so với nó
Nhóm thế hút e (nhóm thế loại 2) :
- NO
2
, -
+
NH
3
, -
+
NR
3
, - COOH, - COOR, - CONH
2

, -
CN, - CHO, - COR, - SO
3
H, …
c. Các halogen là trường hợp đặc biệt :
Các halogen làm giảm hoạt tính của nhân thơm nhưng
lại đònh hướng các nhóm thế mới vào vò trí octo và para.
1.6. Quy luật thế :
1 – Phản ứng thế ái điện tử :
2 – Phản ứng cộng của benzen :
2.1. Cộng hydro :
Xyclohexan
C
6
H
12
o
Ni, t
3H
2
+
C
6
H
6
2.2. Cộng halogen :
Ánh sáng
Hexacloxiclohexan
C
6

H
6
Cl
6
3Cl
2
+
C
6
H
6
Benzen không làm mất màu nước brôm