Chương 5 Hiđrocacbon thơm (aren) 5.1. Khái niệm Aren là các hidrocacbon không no, mạch vòng , có nối đôi liên hợp, được đặc trưng bởi sự có mặt của một hay vài nhân benzen trong phân tử và có tính chất đặc biệt đó là tính thơm 5.2. Cấu trúc phân tử - Khái niệm về tính thơm 5.2.1 Cấu trúc của benzen 5.1.2 Cấu trúc chung của hệ thơm Khái niệm về tính thơm 1.Cấu trúc + Có vòng liên hợp vòng kín + Có cấu trúc phẳng + Thỏa mãn qui tắc Huckel:số electron π của hệ liên hợp là 4n+2 (n = 0,1,2…) 2. Tính thơm là tính chất của những hệ vòng chưa no, bền vững, khi mở vòng năng lượng của hệ tăng lên. Hệ này dễ tham gia phản ứng thế, khó tham gia phản ứng cộng và khó bị oxi hóa. Các nhóm thế có sẵn có ảnh hưởng rõ rệt và đặc trưng đối với tính chất của vòng. 5.3 Danh pháp, đồng phân 5.3.1. Danh pháp a) Tên thường Những hợp chất thơm, một số lớn gọi tên không theo danh pháp hệ thống, mà thường dùng tên thông thường, Một số tên thông thường của các hợp chất thơm. Ví dụ : Toluen (metyl benzen), Xylen (đimetyl benzen: gồm orto, meta và para- xylen khi các nhóm thế ở vị trí 1,2; 1,3; và 1,4); cumen (isopropylbenzen) b) Tên IUPAC • Chúng có tên chung là aren. Tuy nhiên các alkyl benzen, một số thường được xem là dẫn xuất aren, nhưng một số khác thì thường gọi theo tên của ankan: phụ thuộc vào kích thước của nhóm ankyl thế: • Nếu ankyl thế có 6 hoặc ít hơn 6C, tên là: ankyl benzen. • Nếu ankyl thế có lớn hơn 6C, thì thường đọc là:phenyl ankan. Tên phenyl, thường viết tắc lại là Ph được sử dụng cho nhóm – C 6 H 5 , khi đó vòng benzen được xem là nhóm thế. • Khi gọi tên các đồng đẳng của benzen (có nhánh) người ta dùng phương pháp đánh số để chỉ vị trí của các nhóm thế ( nếu chỉ 1 nhóm thế thì nhóm thế đó coi như là C số 1), Nếu có nhiều nhóm thế thì đánh số sao cho tổng chỉ số của nhóm thế là nhỏ nhất, khi gọi tên nhóm thế cũng theo thứ tự a,b,c… • Vị trí nhóm thê + tên nhóm thế + tên của hidrocacbon thơm nền (benzen, naphtalen…) CH CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 1 2 3 4 5 6 7 CH 2 Nhoùm phenyl 2-Phenylheptan Nhoùm benzyl Tên một số gốc aryl thường gặp phenyl benzyl o-tolyl m-tolyl p-tolyl -styryl -styryl CH 2 CH 2 - CHCH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 - 3 C- trityl βα 5.3.2. Đồng phân • Có hai loại đồng phân + Đồng phân về vị trí của nhóm thế ( như o, m, p) + Đồng phân về cấu tạo mạch C của nhóm thế Ví dụ C 6 H 5 -CH 2 -CH 2 -CH 3 và C 6 H 5 -CH(CH 3 ) 2 propylbenzen isopropylbenzen 5.4 Lý tính. • Benzen và phần lớn các đồng đẳng là chất lỏng, không màu, có mùi đặc biệt. • Nhẹ và không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ. • Nhiệt độ sôi của aren cao hơn ankan tương ứng. Nhiệt độ sôi của các đồng phân cũng rất khác nhau, đồng phân nhiều gốc hơn sôi ở nhiệt độ cao hơn đồng phân ít gốc hơn; đồng phân octo sôi cao hơn đồng phân para… [...]... ứng oxi hóa nhân thơm • Phản ứng xãy ra rất khó khăn, và chỉ xãy ra trong một số điều kiện nhất định Nếu có gốc ankyl ở nhánh thì ln ln oxi hóa ở nhánh còn nhân thơm khơng bị oxi hóa + KMnO4 H lỗng OH OH H + KMnO4 O V2O5 V2 O5 450 -50 00C 450 -50 00C O HC-COOH HC-COOH 5. 6 .5 Phản ứng cộng ở nhân thơm a) Khử hợp chất thơm (cộng hidro) • Khử bằng hydro phân tử có xúc tác CH3 CH3 P= 2000 psi, 25oC o-Xylen CH3... -CO-CH3 + H2 → C6H5 -CH2-CH3 (Xúc tác Pt) b) Phản ứng Witz-Fitig (1964) • Cho aryl halogenua và ankyl halogenua tác dụng với natri C6H5 -Br + Br-CH2-CH3 + 2 Na → C6H5 -CH2-CH3 + 2 NaBr ( sản phẩm phụ là biphenyl C6H5-C6H5 và n-butan C2H5-C2H5) 5. 6 Hóa tính của aren 5. 6.1 Phản ứng thế ái điện tử(thế electrophin, SE) a) Cơ chế phản ứng: δ δ + X-Y δ δ X-Y nhanh phuc π 1 X H -Y cham X phuc σ nhanh X nhanh.. .5. 5 Phương pháp điều chế 6 .5. 1 Điều chế benzen a-Từ axetylen: Khi có mặt của than hoạt tính ở 6000C (phản ứng Zelin) hay (C6H5)3PNi(CO)2 ở 60-700C (Phản ứng Repe) 3 H-C ≡ C H → C6H6 b-Từ ankan, xicloankan Khi có mặt của chất xúc tác Pt, Pd, oxit crom…ở nhiệt độ cao , + Từ n-hexan thu được benzen CH3-(CH2)4-CH3 → C6H6 (xt: Cr2O3/Al2O3, 450 -55 00C), + Xiclohexan (C6H12) →... chế một số aren khác 5. 5.2 Điều chế đồng đẳng của benzen a) Ankyl hóa benzen bằng ankylhalogenua, anken,…khi có mặt của chất xúc tác là các axit Lewis như AlCl 3… CH3 Cl CH3 CH CH3 2-Cloropropan Benzen AlCl3 CH CH3 + HCl Cumen ( 85% ) (Isopropylbenzen) + Hoặc axyl hóa benzen sau đó khử thành ankylbenzen C6H6 + CH3-CO- Cl → C6H5 -CO-CH3 + HCl (Xúc tác AlCl3) C6H5 -CO-CH3 + H2 → C6H5 -CH2-CH3 (Xúc tác Pt)... CHCl2 CCl3 Cl2 ν,to h CHCl-CH3 91% CH2CH2Cl 9% 5. 6.4 Ơxy hố hợp chất thơm a Ơxy hố mạch nhánh của ankylbenzen CH3 Phản ứng này xãy ra dễ COOH KMnO4 H2O, 95oC NO2 p-Nitrotoluen • NO2 Acid p-Nitrobenzoic (88%) Đối với gốc ankyl mạch dài:Thu được axit thơm và axit mạch thẳng, sự cắt mạch ở vị trí α,β CH2CH2CH2CH3 Butylbenzen KMnO4 H2O COOH Acid benzoic ( 85% ) • Nhưng t-Butylbenzen khơng bị ơxy hố, do khơng... dài b5) Axyl hố vòng thơm Phản ứng axyl hóa Friedel –Crafts: khi một hợp chất thơm phản ứng với một clorua axit, anhydrit axit, (RCOCl, R-CO-O-CO-R) có xúc tác là O O AlCl3 CH3 C C Cl CH3 o AlCl3, 80 C + HCl Acetophenon ( 95% ) Cơ chế của phản ứng axyl hố F.C tương tự như ankyl hố F.C, O R C AlCl3 Cl R C R O O + AlCl4 Cation acyl O + R C C O C O R C H Cl + HCl R C) Qui tắc thế electrophin vào nhân thơm. .. H3O Nitrobenzen b4) Ankyl hố vòng thơm Cl CH3 CH CH3 2-Cloropropan CH3 CH CH3 AlCl3 + HCl Cumen ( 85% ) (Isopropylbenzen) Benzen Khi ankyl hóa aren, phản ứng thường có sự sắp xếp (chuyển vị) của nhóm ankyl trong q trình phản ứng, đặc biệt khi halogenua ankyl là bậc 1 CH3 CH3CH2CH2CH2Cl AlCl3 Benzen 1-Clorobutan CH CH2 CH3 CH2CH2CH2CH3 + sec-Butylbenzen ( 65% ) Butylbenzen ( 35% ) Lưu ý: + Phản ứng này thường... vào nhân CH3 CH3 CH3 HNO3 NO2 H2SO4,25oC Toluen o-Nitrotoluen (63%) + CH3 + NO2 p-Nitrotoluen (34%) NO2 m-Nitrotoluen (3%) 5. 6.2 Phản ứng thế nucleophin (SN).vào nhân thơm Phản ứng loại này chỉ xãy ra khi trong nhân có nhóm hút electron mạnh (-C) ở vị trí para và octo OH Cl NaOH, 1600C NO2 NO2 OH Cl NO2 NO2 Na2CO3, 1300C NO2 NO2 O2N OH Cl NO2 NO2 H2O am O2N NO2 NO2 5. 6.3 Phản ứng thế mạch nhánh của ankylbenzen... 1,2-Dimetylcyclohexan (100%) H2, Rh/C, etanol P = 1 atm, 25oC CH3 HO C CH3 CH3 4-tert-Butylcyclohexanol b) Cộng halogen • Phản ứng cộng halogen vào nhân thơm xãy ra theo cơ chế gốc khi cho benzen tác dụng với clo có chiếu sáng và đun nóng C6H6 + 3 Cl2 → C6H6Cl6 • Nếu có mạch nhánh thì phản ứng thế theo cơ chế gốc xãy ra ở mạch nhánh, còn nhân thơm được bảo tồn ... nhân benzene có sẵn nhóm thế thì các nhóm thế này ảnh hưởng lớn đến khả năng phản ứng của hợp chất thơm và ưu tiên định hướng nhóm thế mới vào một số vị trí nhất định Người ta chia nhóm thế thành 3 loại chính: + Nhóm thế loại 1: đó là các nhóm có hiệu ứng +I, +C, +H, hầu hết các nhóm thế này hoạt hóa nhân thơm và ưu tiên định hướng nhóm thế mới vào vị trí orto và para Ví dụ NH2, OH, ankyl…là nhóm thế . tính chất đặc biệt đó là tính thơm 5. 2. Cấu trúc phân tử - Khái niệm về tính thơm 5. 2.1 Cấu trúc của benzen 5. 1.2 Cấu trúc chung của hệ thơm Khái niệm về tính thơm 1.Cấu trúc + Có vòng liên. Chương 5 Hiđrocacbon thơm (aren) 5. 1. Khái niệm Aren là các hidrocacbon không no, mạch vòng , có nối đôi liên. C 6 H 5 -CH 2 -CH 3 + 2 NaBr ( sản phẩm phụ là biphenyl C 6 H 5 -C 6 H 5 và n-butan C 2 H 5 -C 2 H 5 ) 5. 6 Hóa tính của aren. 5. 6.1 Phản ứng thế ái điện tử(thế electrophin, S E ) a) Cơ chế