chuong 4 hidrocacbon thom

CHƯƠNG 4:

HIDROCACBON THƠM



MỤC TIÊU.
a. Hiểu được cấu trúc của benzen
b. biết viết các đồng phân và danh pháp
c. Tính chất hoá học
- Phản ứng thế electrophin
-Ảnh hưởng của các nhóm thế có sẵn
-phản ứng ở mạch nhánh


Ứng dụng của benzen và dẫn xuất

Thuốc diệt cỏ DDT

Natri salicylat

aspirin

Paracetamol


Lịch sử benzen

1825:Benzen được Michael Faraday  tìm thấy khi ngưng tụ khí
thắp sáng,
1833: Eilhard Mitscherlich điều chế từ kali benzoat (C7H5KO2)

 1845, Charles Mansfield, trợ lý của August Wilhelm Hoffman điều
chế được benzen bằng cách chưng cất nhựa than đá.
 1861, August Kekulé người Đức mới đưa ra công thức cấu tạo
của benzen là vòng 6 cạnh đều có 3 liên kết đôi và 3 liên kết đơn.



Giới thiệu chung
Các dị vòng

pyridin

pyrol

furan

thiophen


1. Đặc điểm cấu trúc vòng benzen
a. Theo kekule

b. Theo quan điểm hiện đại



1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÒNG BENZEN

-Các nguyên tử C đều ở trạng thái lai hoá sp2
-Mỗi ngtử C sử dụng 3 obitan lai hoá sp2 tham gia xen

phủ trục với obitan lai hoá sp2 của hai ngtử C bên cạnh
và ngtử H tạo thành 3 liên kết sichma C-C và C-H
-Mỗi nguyên tử C còn 1 obitan p chưa lai hoá sẽ tham gia
xen phủ bên với nhau tạo thành đám mây e pi phía trên
và phía dứơi mặt phẳng vòng


Giới thiệu chung

Hc thơm là những polien vòng
-Có cấu trúc phẳng
-Có hệ thống liên hợp khép kín
-Có số e pi hoặc cặp đôi p đều với tổng số
k=4n+2 (n=1,2,3…)
Ngoài benzen, các hợp chất khác chứa dị tố cũng thể hiện tính thơm
như trên


Giới thiệu chung


1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÒNG BENZEN

• Theo quan điểm hiện đại cấu trúc của vòng benzen đã giải
thích chính xác được tính chất hóa học của vòng benzen.
• Dễ tham gia phản ứng thế
• Khó tham gia phản ứng cộng


2. Danh pháp và đồng phân

a. Đồng phân
-Đồng phân mạch nhánh
CH2CH2CH2CH3

CH3
H2C HC CH3

H3C HC

CH2CH3

-Đồng phân vị trí tương đối

1,2-dimetylbenzen
o-xylen

1,3-dimetylbenzen
m-xylen

1,4-dimetylbenzen
p-xylen


2. Danh pháp và đồng phân
b. Danh pháp
Vị trí nhánh + tên mạch nhánh + benzen

CH3

Toluen
CH3
CH3

CH2CH2CH3

CH3-CH-CH2-CH3

n-Propylbenzen

sec-butylbenzen

CH3

CH3
C2H5

1,2-Dimethylbenzen 1-methyl-3-ethylbenzen
o-Xylen
m-methylethylbenzen
1,3-dimetylbenzen
1-etyl-3-metylbenzen

CH
H3C CH3
1-methyl-4-isopropylbenzen
p-Xymen
1-isopropyl-4-metylbenzen

2. Danh pháp và đồng phân
Nếu số C trong mạch ankyl nhiều hơn số C trong vòng thì hợp
chất được coi là ankan có nhóm thế là phenyl

CH3
CHCH2CH2CH2CH2CH3

AGốc
phenyl
group
phenyl

2-Phenylheptane
2-phenylheptan

A Gốc
benzyl
group
benzyl


Tên các gốc hydrocarbon thơm thông dụng
CH3

Phenyl

o-Tolyl

CH3

m-Tolyl

CH3

p-Tolyl
CH

o-Phenylen

m-Phenylen

p-Phenylen

Benzyliden
benzal

CH2

Benzyl
C

Benzylidin
benzo


3.* Điều chế
- Trimer hóa
C

3 HC CH

o

600 C
H3 C

C

3CH3-C CH

CH3
Mesitylen

600 oC
CH3

CH3
H3C

O

O
H3C

CH3

H2SO4 (16%)
CH3

CH3 O

H3 C

CH3

CH3

- Phản ứng Wurtz-Fittig
X
+
BrCH2

R-X

2Na

R
+

2NaX

+

2NaBr

CH2Br
2Na


4. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

4.1. Phản ứng thế SE
Cơ chế chung của phản ứng
4.2. Một số phản ứng thế đặc chưng
4.2.1. Phản ứng nitro hoá
4.2.2. Phản ứng sulfo hoá
4.2.3. Phản ứng ankyl hoá
4.2.4. Phản ứng halogen hoá
4.2.5. Phản ứng axyl hoá
4.3. Ảnh hưởng của các nhóm thế có sẵn đến khả
năng phản ứng của vòng.
4.4. Phản ứng ở mạch nhánh
4.5. Phản ứng cộng


4.1. CƠ CHẾ CHUNG CỦA PHẢN ỨNG
H
X

X

X

phức π

phức σ

Phức σ được bền hoá theo hai cách
Cách 1: Cộng anion YΘ
để tạo thành vòng
xiclohexadien

YY-(1)

H
X
H
Y
(I)

H
X

Cách 2: Tách proton để
tạo lại hệ thống electron
π của nhân thơm

X

(2)
-H
(II)


Gim nng lng phn ng cng v th
vo vũng benzen
trạng thái
chuyểnthỏi
tiếp
Trng

chuyn tip

E

H
X

phức xich ma

H
X
H
Y

phm
(I) sảSn
n phẩm
cộng
cng

năng l ợ ng thơmhoá

X

(II) sản phẩmSn
thế
toạ đ
ộ phản ứng
Tc

phn ng

phm th


4.2. MỘT SỐ PHẢN ỨNG THẾ ĐẶC TRƯNG
• 4.2.1. Phản ứng nitro hóa
Phương trình phản ứng
C6H6

H2SO4 ®Æ
c
HNO3®Æ
c

C6H5NO2

H2O

Tác nhân phản ứng
Tác nhân Phản ứng nitro hóa là: HNO3;
hỗn hợp nitro hóa (HNO3/H2SO4).
Nitroaxetat hoặc nitro tetrafloborat.

Ion nitroni
Tác nhân thực sự của pu


• 4.2.1 Phản ứngnitro hóa
Cơ chế phản ứng

H

chậm

O
+

+

+

N

NO 2

sp

+

O

phuc Π

phuc σ

3

NO2

HSO4

-

NO2

nhanh

Nồng độ axit sunphunic còn tùy thuộc vào tốc độ phản ứng ν~[ArH]
[(+)NO2].
Tốc độ phản ứng nitro hóa chỉ mang tính chất tương đối do còn phụ
thuộc vvào độ tan của vòng thơm trong hỗn hợp nitro hóa

+

H2SO4


4.2. MỘT SỐ PHẢN ỨNG THẾ ĐẶC CHƯNG
• 4.2.2. Phản ứngsunfo hóa
Tác nhân phản ứng
2H2SO4

H3O +

SO3

-

HSO 4

Cơ chế phản ứng
H

O

3

+

S
O

+

O

sp

SO3

SO3H

-

Phản ứngsunfo hóa là phản ứng thuận nghịch
benzensunfonic dễ dàng phản ứng với hơi nước tạo
benzen ban đầu
SO3H

0

H2O

180 C

+

H2SO4