HIDROCACBON THƠM. Nội dung của tiết dạy I. CẤU TRÚC, ĐỒNG ĐẲNG, ĐỒNG PHÂN, DANH PHÁP 1. Cấu trúc phân tử benzen a) Sự hình thành liên kết trong phân tử benzen - Các C đều lai hóa sp 2 - Góc liên kết = 120 0 - 6C và 6H cùng nằm trên một mặt phẳng - Hệ liên kết π liên hợp toàn vòng benzen => LK π bền hơn trong hợp chất không no b) Mô hình phân tử c) Biểu diễn cấu tạo của vòng benzen hoặc 2. Đồng đẳng, đồng phân và danh pháp Ví dụ: C 6 H 6 benzen C 6 H 6 C 6 H 5 -CH 3 metylbenzen ( toluen ) C 7 H 8 C 6 H 5 -CH 2 -CH 3 etylbenzen C 8 H 10 => Dãy đồng đẳng của benzen C n H 2n-6 với (n≥ 6) - Đồng phân : Ankylbenzen có đồng phân mạch cacbon - Danh pháp = STT + tên nhóm ankyl + benzen (1,2-đimetylbenzen) (o-đimetylbenzen ) o-xilen (metylbenzen) II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ 1. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng - tosôi tăng khi khối lượng phân tử tăng - ton/c và KLR giảm khi KLPT tăng 2. Màu sắc, tính tan và mùi - Không màu , hầu như không tan trong nước , tan trong dm hữu cơ Lữ Bảo Khánh 1 1 (4-p) (2-o) (3-m) CH 3 CH 3 CH 3 - Các aren đều có mùi ( Benzen có mùi thơm nhưng có hại cho sức khỏe ) III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC 1. Phản ứng thế a) Phản ứng halogen hóa ( Clo,brom) Ví dụ. C 6 H 6 + Br 2 ( khan) Fe → C 6 H 5 -Br +HBr (brombezen) C 6 H 5 -CH 3 + Br 2 (khan) Fe → 0-Br-C 6 H 4 -CH 3 + HBr Fe → p-Br-C 6 H 4 -CH 3 + HBr => Phản ứng thế vào toluen dễ hơn thế vào benzen do ảnh hưởng của nhóm CH 3 lên vòng benzen C 6 H 5 -CH 3 + Br 2 (khan) as → C 6 H 5 -CH 2 -Br + HBr Benzylbromua => Thế halogen, xúc tác Fe thế ở nhân benzen, xúc tác as thế ở nhánh ( C 6 H 5 -phenyl; C 6 H 5 -CH 2 - benzyl ) b) Phản ứng nitro hóa Ví dụ : +)C 6 H 6 + HO-NO 2 đặc 2 4 , ®ÆcH SO → C 6 H 5 -NO 2 + H 2 O Nitrobenzen C 6 H 5 -NO 2 +HO-NO 2 đậm, đặc 2 4 0 , ®Ëm ®Æc t H SO → m-O 2 N-C 6 H 4 -NO 2 +H 2 O m-đinitrobenzen => Thế vào nitrobenzen khó hơn thế vào benzen ⇒ Các nhóm thế khác nhau ảnh hưởng khác nhau lên vòng benzen c) Quy tắc thế ở vòng benzen C 6 H 5 -X - Nếu X đẩy e vào vòng benzen: Ankyl, -OH,-NH 2 , -OCH 3 , thì phản ứng thế dễ hơn , ưu tiên vào o,p - Nếu X hút e của vong : -NO 2 , -COOH, SO 3 H, thì phản ứng thế khó hơn , ưu tiên vào meta d) Cơ chế thế ở vòng benzen …. 2. Phản ứng cộng - Benzen và ankylbenzen không phản ứng với dd nước brom. Riêng C 6 H 6 + 3Cl 2 as → C 6 H 6 Cl 6 ( thuốc trừ sâu ) - Cộng H 2 ( Ni,t 0 ) → Xicloankan Ví dụ: 3. Phản ứng oxi hóa - Cháy hoàn toàn CO 2 , H 2 O, Q - Với dd KMnO 4 +) Benzen không phản ứng +) Ankylbenzen phản ứng khi đun nóng Ví dụ:C 6 H 5 -CH 3 +2KMnO 4 →C 6 H 5 -COOK +2 MnO 2 +KOH +H 2 O Lữ Bảo Khánh 2 Kết luận : Benzen dễ tham gia phản ứng thế, khó tham gia phản ứng cộng, bền với các chất oxi hóa. Đó cũng là tính chất hóa học đặc trưng chung của hợp chất hidrocacbonthơm , gọi là tính thơm. IV. ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG : SGK 1. Điều chế : - Benzen, toluen, các xilen thường tách được bằng pp chưng cất dầu mỏ và nhựa than đá Được điều chế từ ankan, xicloankan tương ứng - Etylbenzen được điều chế từ benzen và etilen 2. ứng dụng : Sgk V. STIREN 1. Tính chất vật lí và cấu tạo - Stiren: lỏng , không màu, nhẹ hơn nước, không tan trong nước - Công thức phân tử C 8 H 8 ( π + v= 5 ) ⇒ Công thức cấu tạo : C 6 H 5 -CH=CH 2 Stiren ( hay vinylbenzen hay phenyletilen ) 2. Tính chất hóa học : a) Phản ứng cộng : H 2 , Cl 2 , Br 2 , HX (vào nhóm vinyl) Ví dụ : C 6 H 5 -CH=CH 2 + Br 2 → C 6 H 5 -CHBr-CH 2 Br ( 1,2-đibrom-1-phenyletan) C 6 H 5 -CH=CH 2 + HCl → C 6 H 5 -CHCl-CH 3 1-clo-1-phenyletan b) Phản ứng trùng hợp và đồng trùng hợp : - Trùng hợp n C 6 H 5 -CH=CH 2 0 ,t xt → (-CH-CH 2 -) n Stiren C 6 H 5 polistiren ( PS ) - Đồng trùng hợp : Phản ứng trùng hợp đồng thời hai hay nhiều loại mono me gọi là phản ứng đồng trùng hợp Ví dụ : Poli(butadien-stiren ) n C 6 H 5 -CH=CH 2 + n CH 2 =CH-CH=CH 2 0 ,t xt → (- CH-CH 2 -CH 2 -CH=CH-CH 2 -) n C 6 H 5 c) Phản ứng oxi hóa : - Cháy hoàn toàn cho sản phẩm CO 2 , H 2 O , Q - Làm mất màu dung dịch KMnO 4 ở đkt 3C 6 H 5 -CH=CH 2 2KMnO 4 + 4H 2 O → 3C 6 H 5 -CHOH-CH 2 -OH + 2MnO 2 ↓ + 2KOH 3. Ứng dụng - Polistiren ( PS) : Thước kẽ , vỏ bút bi, eke, cốc ,cán bàn chải đánh răng, - Poli(butadien -stiren) làm cao su tổng hợp ( Cao su buna-S) VI. NAPHTALEN 1. Tính chất vật lí và cấu tạo - Rắn, trắng, thăng hoa ở nhiệt độ thường, có mùi đặc trưng, không tan trong nước, tan trong dm hữu cơ - Công thức phân tử C 10 H 8 Lữ Bảo Khánh 3 - Công thức cấu tạo : gồm hai vòng benzen chung một cạnh 2. Tính chất hóa học a) Phản ứng thế : Dễ hơn thế vào benzen, ưu tiên vào vị trí α ( số 1 ) tạo sản phẩm chính - Br 2 ( khan , CH 3 COOH xúc tác ) Br + Br 2 3 CH COOH → + HBr 1-bromnaphtalen( α − bromnaphtalen) Sản phẩm chính - HNO 3 ( nitro hóa ) : có H 2 SO 4 làm xúc tác NO 2 + HNO 3 2 4 H SO → + H 2 O 1-nitronaphtalen( α − nitronaphtalen) : sản phẩm chính b) Phản ứng cộng H 2 ( phản ứng hidro hóa) + 2H 2 0 150 Ni C → 2 0 3 ,200 ,35 H Ni C atm + → Tetralin Đecalin c) Phản ứng oxi hóa - Không bị oxi hóa bởi dd KMnO 4 C=O 2 0 2 5 (kh«ng khÝ) V ,350 450 O O C− → O C=O Anhidritphtalic 3. ứng dụng : Sgk Lữ Bảo Khánh 4