HÓA HỮU CƠ

Ts. Trần Thượng QuảngBộ môn Hóa Hữu Cơ – Khoa Công Nghệ Hóa HọcTrường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Hợp chất hydrocacbon thơm

2

Benzen và đồng đẳng

Cấu tạo của benzen: + Công thức phân tử: C6H6 + 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 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 SE electrophil vào vòng benzen:

Vòng benzen rất bền, chứa hệ liên hợp electron 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 EquationElectrophile   E(+)

Halogenation: C6H6 +   Cl2 & heat    FeCl3 catalyst

  ——>  C6H5Cl   +   HClChlorobenzene

Cl(+) or Br(+)

Nitration: C6H6 +   HNO3 & heat    H2SO4 catalyst

  ——>  C6H5NO2   +   H2ONitrobenzene

NO2(+)

Sulfonation: C6H6 +   H2SO4 + SO3

    & heat   ——>  C6H5SO3H   +

  H2OBenzenesulfonic acid

SO3H(+)

Alkylation:Friedel-Crafts

C6H6 +   R-Cl & heat    AlCl3 catalyst

  ——>  C6H5-R   +   HClAn Arene

R(+)

Acylation:Friedel-Crafts

C6H6 +   RCOCl & heat    AlCl3 catalyst

  ——>  C6H5COR   +   HClAn Aryl Ketone

RCO(+)

8

Cơ chế phản ứng thế SE

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 AlCl3

18

Cơ chế:

AlCl3 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 AlCl3 , chất phản ứng: CH3COCl

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- , NR2, NHR, NH2, OH, OR, NHCOR, OCOR, R, OC6H5, 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

Giải thích:

26

B. Nhóm thế loại hai:

Là các nhóm thế làm thụ động hóa vòng benzen và cho sản phẩm ở vị trí meta

Sắp xếp từ yếu đến mạnh: N+R3, NO2, CN, SO3H, CF3, CCl3, CHO, COR, COOH,

COOR Ví dụ:

27

Giải thích:

28

3. Khi vòng benzen có 2 nhóm thế

2 nhóm thế này có thể: + cùng loại + khác loại

A. Nếu 2 nhóm thế cùng loại: thì nhóm thế thứ 3 được định hướng theo nhóm thế mạnh nhất:

29

B. Nếu 2 nhóm thế khác loại:

Nhóm thế loại 1 quyết định định hướng nhóm thế tiếp theo:

30