bài giảng hóa hữu cơ aren

10/2/14 1 Môn học: HÓA HỌC HỮU CƠ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TS. ĐẶNG THỊ HÀ leha1645@yahoo.com Phần 2: Hydrocarbon Tổng quan về Hydrocarbon - Là những HCHC chỉ chứa C và H với Công thức chung là CnHm Hydrocarbon Mạch hở (aliphatic, axyclic) Mạch vòng (Cyclic) Ankan No Anken Ankyn không no Thơm 10/2/14 2 1. Benzen 2. Dẫn suất của benzen 3. Tính chất vật lý của aren 4. Tính chất hóa học của aren Bài 5. Aren 1.1. Đặc điểm của Benzen -  Về mặt hóa học, benzen là hợp chất tương đối bền: nó không có phản ứng gốc tự do dễ dàng như của ankan, cũng không có phản ứng cộng electrophin như ở anken và trơ với các tác nhân oxi hóa như dung dịch KMnO4. -  Benzen là hình 6 cạnh, đều, phẳng, có sự xen phủ của obitan pi tạo nên một hệ liên hợp vòng. 6 liên kết C-C trong benzen đều bằng nhau, mật độ electron ở cả 6 C đều bằng nhau. 1.2. Phương pháp tổng hợp Benzen - Từ nguồn thiên nhiên: dầu mỏ, quá trình chưng cất nhựa than đá; -  Đề hydro hóa cycloankan -  Đề hydro hóa và vòng hóa ankan 10/2/14 3 1.3. Tính chất hóa học của benzen – Phản ứng thế S E -  Cơ chế chung: Tất cả các phản ứng thế electrophin vào nhân benzen dễ xảy ra bằng cách tân công của tác nhân electrophin vào hệ electron pi thơm để tạo thành sản phẩm cuối cùng qua nhiều giai đoạn -  Phản ứng halogen hóa: Điều kiện phản ứng: có mặt xúc tác là các axit lewis; khả năng phản ứng: F2>Cl2>Br2>I2 Cơ chế phản ứng - Ví dụ -  Phản ứng nitro hóa: Axit nitric đặc phản ứng rất chậm với benzen nhưng rất nhanh khi thêm axit sunfuric đặc để tạo thành hợp chất nitro. Cơ chế phản ứng – ví dụ - Phản ứng sunfo hóa: Benzen phản ứng với H2SO4 khói (dư SO3) Cơ chế phản ứng : -  Phản ứng ankyl hóa: Benzen tác dụng với ankyl halogenua dưới sự có mặt của các axit Lewis tạo thành các alkyl benzen Cơ chế phản ứng: -  Phản ứng acyl hóa: Benzen phản ứng với tác nhân axyl halogenua RCOX trong sự có mặt của các axit Lewis cho sản phẩm là các aryl alkyl xeton Cơ chế phản ứng: 10/2/14 4 2. Dẫn suất của Benzen 2.1 Danh pháp 2.2 Tính chất vật lý 2.3 Tính chất hóa học 1- Phản ứng thế S E : cơ chế xảy ra tương tự benzen * Khả năng thế: - phản ứng thế S E tăng lên khi mật độ electron trong nhân benzen tăng lên; -  tốc độ thế phụ thuộc vào độ bền của phức trung gian (phức δ) nên những nhân tố nào làm tăng tính ổn định của phức sẽ làm tăng tốc độ phản ứng; -  Ví dụ: 1- Phản ứng thế S E : cơ chế xảy ra tương tự benzen * Sự định hướng của nhóm thế hay nhóm định hướng: Vị trí định hướng Nhóm thế có sẵn trong nhân benzen Định hướng ortho – para (hoạt hoá nhân - đẩy e) -OH, -OR, -NH2, -NHR, -NR2, -R, -Ar, -NHCOR Định hướng meta (Bị động hoá nhân - hút e) -CN, -COOH, -COOR, -CHO, - COR, -NO2, -NR3, -SO3H, - SO2OR Định hướng ortho – para (Bị động hoá nhân - hút e) - Halogen,- CH2Cl, -CHCl2, CCl3 Ví dụ: 10/2/14 5 1- Phản ứng thế S E : cơ chế xảy ra tương tự benzen * Định hướng của dẫn suất hai hay nhiều lần thế: Khi nhân benzen đã có 2 hay nhiều nhóm thế, sự định hướng của lần thế tiếp theo phụ thuộc vào sự định hướng của cả hai nhóm thế có sẵn trong nhân. - Nếu hai nhóm thế cùng định hướng ưu tiên vào một vị trí thì vị trí đó sẽ ưu tiên hơn  Ví dụ: 1- Phản ứng thế S E : cơ chế xảy ra tương tự benzen * Định hướng của dẫn suất hai hay nhiều lần thế: - Nếu hai nhóm thế định hướng vào các vị trí khác nhau thì: + Nếu cả hai nhóm thế đều đẩy e (hoạt hoá nhân) thì nhóm đẩy mạnh hơn sẽ định hướng nhóm thứ 3 + Nếu một nhóm hoạt hoá nhân (đẩy e), một nhóm bị động hoá nhân (hút e) thì nhóm hoạt hoá quyết định hướng thế của nhóm thứ 3  Ví dụ: 10/2/14 6 1- Phản ứng thế S E : cơ chế xảy ra tương tự benzen * Định hướng của dẫn suất hai hay nhiều lần thế: + Phương pháp tuyệt đối Korner cho 2 nhóm thế giống nhau: - Nếu hai nhóm thế giống nhau ở vị trí para, cho ra một sản phẩm duy nhất vì 4 H là tương đương nhau - Nếu hai nhóm thế giống nhau ở vị trí ortho, có 2 loại H nên cho 2 đồng phân khác nhau - Nếu hai nhóm thế giống nhau ở vị trí meta, có 3 H khác nhau nên cho sản phẩm là 3 đồng phân  Ví dụ: 2- Phản ứng thế gốc S R : - phản ứng thế gốc ở Benzen xảy ra rất khó khăn, ở nhiệt độ cao và thu nhiệt nhưng phản ứng thế gốc lại rất dễ dàng ở các gốc alkyl trong các alkylbenzen và dễ dàng hơn cả ankan. - Phản ứng xảy ra qua sự hình thành các gốc trung gian benzyl là các gốc bên do sự giải toả electron trên nhân benzen - Cơ chế phản ứng giống ở ankan -  Ví dụ: 10/2/14 7 4 - Phản ứng khử : - Vòng benzen có thế bị khử bởi kim loại kiềm trong amoniac lỏng và alcol cho sản phẩm là xyclohexadien 3- Phản ứng oxi hóa : - Ở điều kiện thường với các tác nhân oxy hoá thông thường dùng cho anken không oxi hoá được benzen. Benzen có thể bị oxi hoá phá vỡ vòng ở nhiệt độ cao - Các alkylbenzen lại bị oxy hoá dễ dàng tạo thành axit cacboxilic Ví dụ: 5- Phản ứng cộng: - Benzen và dẫn suất của Benzen cộng H2 ở nhiệt độ cao và xúc tác Ni cho vòng no - Benzen có khả năng cộng clo trong điều kiện có ánh sáng và cho sản phẩm là Hexacloxiclohexan Lưu ý: Benzen không phản ứng với Brom trong điều kiện chiếu sáng nhưng Toluen cho phản ứng thế rất nhanh ở nhánh. . para (hoạt hoá nhân - đẩy e) -OH, -OR, -NH2, -NHR, -NR2, -R, -Ar, -NHCOR Định hướng meta (Bị động hoá nhân - hút e) -CN, -COOH, -COOR, -CHO, - COR, -NO2, -NR3, -SO3H, - SO2OR Định hướng. tổng hợp Benzen - Từ nguồn thiên nhiên: dầu mỏ, quá trình chưng cất nhựa than đá; - Đề hydro hóa cycloankan - Đề hydro hóa và vòng hóa ankan 10/2/14 3 1.3. Tính chất hóa học của benzen. 1. Benzen 2. Dẫn suất của benzen 3. Tính chất vật lý của aren 4. Tính chất hóa học của aren Bài 5. Aren 1.1. Đặc điểm của Benzen - Về mặt hóa học, benzen là hợp chất tương đối bền: nó không có