HYDRO CACBON THƠM (AREN)

HYDRO CACBON THƠM ARENHC 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 k

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 bị 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

* Vòng benzen có hai hoặc nhiều nhóm thế thì sẽ xuất hiện các đồng phân vị trí :

CH3

CH3

1,4 - dimetylbenzen ( p - xilen )

CH3

CH3

Antraxen Naphthalen

(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 :

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 :

C6H5CH3 + 2NaBr khan

+ RX

4 Một số phương pháp khác :

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 :

H X

+

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 )

+ Nhóm sunfo cũng có thể bị thay bằng nhóm khác :

+ 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 C11 – C14

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 : FeCl3, FeBr3, AlCl3, …

o

t

FeCl3

HCl +

Cl

1 – Phản ứng thế ái điện tử :

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

1 – Phản ứng thế ái điện tử :

1.5 Phản ứng axyl hóa :

Tác nhân axyl hóa là axyl halogenua RCOCl hoặc anhydrit

axit (RCO)2O với xúc tác axit Lewis.

phản ứng axyl hóa Friedel – Crafts

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 vị trí của nhóm vào sau ( sự định 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, - NH2, - NHR, - NR2, - NHCOCH3, 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 định hướng các nhóm thế mới vào vị trí octo và para so với nó

VD : Cho biết sản phẩm thế một lần của phản ứng sau:

AlCl 3

Cl 2 +

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 định hướng các nhóm thế mới vào vị trí meta so với nó

Nhóm thế hút e (nhóm thế loại 2) :

- NO2, - +NH3, - +NR3, - COOH, - COOR, - CONH2, -

CN, - CHO, - COR, - SO3H, …

c Các halogen là trường hợp đặc biệt :

Các halogen làm giảm hoạt tính của nhân thơm nhưng lại định hướng các nhóm thế mới vào vị trí octo và para .

1.6 Quy luật thế :

1 – Phản ứng thế ái điện tử :

2 – Phản ứng cộng của benzen :

+

C6H6

Benzen không làm mất màu nước brôm

3 – Phản ứng của mạch nhánh ankyl :

3.1 Oxi hóa :

Các ankyl benzen có thể bị oxi hóa bởi KMnO4 hoặc HNO3

CH3

KMnO4[ O ]

COOH

+ H2O Axit benzoic

COOH [ O ]

KMnO4

CH2 - CH2 - CH3

Ứng dụng của hydrocacbon thơm :

- Các hợp chất nitro thơm : tổng hợp các amin thơm Các amin thơm dùng để điều chế thuốc hạ nhiệt và kháng sinh, chế tạo màu azo và chất cảm quang diazoni

- Trinitro benzen, trinitro toluen là chất nổ mạnh Một số chất nổ khác : nitroglyxerin, nitroamit, nitrocellulose, …

- Clo benzen chủ yếu dùng để sản xuất phenol, anilin, thuốc trừ sâu DDT ; để tổng hợp các ancol thơm sử dụng trong lĩnh vực hương liệu

VD : Clo hóa toluen bằng Cl2 với xúc tác Fe có thể cho chất nào

VD2 : Sunfo hóa anilin bằng H 2 SO 4 nhận được sản phẩm chính nào

VD 3 : Nitro hóa axit benzoic bằng HNO 3 /H 2 SO 4 nhận được sản phẩm nào là chủ yếu

VD 4 : Nhóm thế nào sau đây sẽ định hướng nhóm thế lần thứ hai vào vị trí ortho và para của vòng thơm

VD 6 : Phương pháp nào dưới đây có thể nhận được

p-nitrobenzoic (A) từ benzen