Tieu luan hợp chất hydrocarbon thơm nhom 2

Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh Hóa Học Dầu Mỏ GVHD: TS Lê Thị Thanh Thanh Lớp: DH10H1 Trang Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh Các hợp chất HYDROCACBON THƠM I.Nguồn gốc: Hydrocarbon thơm hay gọi aren, bao gồm benzen đồng đẳng nó: CnH2n-6 (n 6) Stiren ( vinylbenzene), naphtalene: CnH2n+2-2k (k: tổng số liên kết số vòng) Hydrocacbon thơm nhiều nhân , hợp chất thơm không chứa vòng benzen Tên gọi thơm xuất phát từ chỗ hợp chất tìm loại có mùi thơm khác nhau, giữ nguyên đến ngày bao gồm chất mùi thơm Chúng thể tính chất tương tự benzen Hydrocacbon thơm loại hydrocacbon mạch vòng có tính chất thơm mà benzen điển hình quan trọng II.Cấu trúc: Trong phân tử benzen, sáu nguyên tử C trạng thái lai hóa sp (lai hóa tam giác) Mỗi nguyên tử C sử dụng obitan lai hóa để tạo liên kết với nguyên tử C bên cạnh nguyên tử H Sáu obitan p lại nguyên tử C xen phủ bên với tạo thành hệ liên hợp chung cho vòng benzen Nhờ mà liên kết benzen tương đối bền vững so với liên kết anken hydrocacbon không no khác Sự hình thành liên kết benzen III.Mô hình phân tử: Trang Sự hình thành liên kết benzen Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh Sáu nguyên tử C phân tử benzen tạo thành lục giác Cả nguyên tử C sáu nguyên tử H nằm mặt phẳng ( gọi mặt phẳng phân tử) Các góc liên kết 1200 Mô hình rỗng Mô hình đặc IV.Danh pháp: Hầu hết arene có tên thông thường, số tên thông thường đươc chấp nhận làm tên IUPAC Tên IUPAC: benzene chọn làm tên gốc, tên nhóm đặt trước, nhóm đánh số theo nguyên tắc tổng số nhỏ nhất, xếp theo alphabetical Bảng danh pháp số hydrocacbon thơm thường gặp Cấu trúc CH3 CH3 CH Tên thông thường Tên IUPAC Toluene Methylbenzene Cumene Isopropylbenzene o-xylene 1,2-dimethylbenzene CH3 CH3 CH3 Trang Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh CH Styrene Vinylbenzene OCH Anisole Methoxybenzene OH Phenol Benzenol NH2 Aniline Benzenamine Benzoic acid Benzenecarboxylic aciid Benzaldehyde Benzenecarbaldehyde Acetophenone Methyl phenyl ketone o-cresol 2-methylphenol CH2 O C OH O C H O C CH3 OH CH3 V.Các phương pháp điều chế: Đi từ nguồn thiên nhiên Thông thường hydrocacbon thơm tổng hợp phong thí nghiệm thu lượng lớn hợp chất từ trình chưng cất dầu mỏ nhựa than đá Khi chưng cất nhựa than đá thu phân đoạn chứa hydrocacbon thơm với thành phần sau: Trang Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh Phân đoạn 801700C: phần dầu nhẹ, chủ yếu o-, m-, p-xylene Ngoài có mặt phần nhỏ alkylbenzene mạch ngắn ethylbenzene hay hợp chất dị vòng có nitrogen - Phân đoạn 1702400C: phần dầu trung bình, chủ yếu phenol Ngoải có mặt o-, m-, p-cresol naphthalene - Phân đoạn 2402700C: phần dầu nặng có chứa naphthalene - Phân đoạn 2703600C: phần dầu anthracene - Phần cặn: chủ yếu than hydrocacbon ngưng tụ có trọng lượng phân tử lớn Đóng vòng dehydro hóa alkane - Phân đoạn dầu mỏ C6-C8 tham gia phản ứng đóng vòng dehydro hóa tạo thành hydrocacbon thơm nhiệt độ cao (4505500C) có mặt xúc tác Cr 2O3 hay kim loại chuyển tiếp palladium hay platinum CH 3(CH 2)4CH C r O /A l2 O -5 0 C Dehydro hóa cycloalkane Các cycloalkane bị dehydro hóa nhiệt độ cao với có mặt xúc tác kim loại chuyển tiếp palladium hay platinum tạo thành benzen hay dẫn xuất benzene P d (P t) 0 0C Đi từ acetylene Đun acetylene có mặt xúc tác than hoạt tính hay phức nickel Ni(CO)2[(C6H5)3P]2 thu benzen 3HC CH N i( C O ) [ ( C H ) P ] t° Đi từ ketone Trang Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh Đun acetone hay RCOCH3 C6H5COCH3 với có mặt xúc tác sulfuric acid xảy phản ứng tách nước tạo dẫn xuất benzen CH3 H 2S O 3CH 3COCH t° H3C CH3 Nhiệt phân muối benzoic acid Đây phương pháp điều chế benzen Eilhardt Mitscherlich sử dụng lần vào năm 1834, năm sau Michael Faraday lần phát benzene( vào năm 1825) COONa + t° NaOH + Na 2CO Điều chế alkylbenzene phản ứng Friedel-Crafts Phản ứng alkyl hóa benzene dẫn xuất alkyl halide (alkyl halogenua) với có mặt xúc tác AlCl3 khan Charles Friedel James M Crafts tìm vào năm 1877 Đây phản ứng quan trọng để gắn hay nhiều gốc alkyl vào nhân thơm Ngoài AlCl khan, acid lewis hay Bronsted khác sử dụng FeCl 3, BF3, H3PO4… Ngoài dẫn xuất alkyl halide, dùng alkene hay alcohol làm tác nhân alkyl hóa phản ứng R + _ R Cl A lC l3 + VI.TÍNH CHẤT VẬT LÝ: Trang HCl Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh Phần lớn hợp chất hydrocacbon thơm chất lỏng có mùi đặc trưng Ngoài ra, số hydrocacbon thơm trọng lượng phân tử lớn tồn trạng thái rắn nhiệt độ phòng, có mùi đặc trưng Hầu hết hydrocacbon thơm thông thường nhẹ nước Các hydrocacbon thơm phần lớn không phân cực phân cực kém, tan tốt dung môi hữu không phân cực tan nước Mặt khác, hydrocacbon thơm hòa tan số hợp chất phân cực mà hòa tan dung môi không phân cực thông thường Bảng nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tỷ trọng số hydrocacbon thơm Tên Công thức Nhiệt độ Nhiệt độ Tỷ trọng nóng chảy sôi (200C) (0C) (0C) Benzene C6H6 5,5 80 0,879 Toluene C6H5CH3 -95 111 0,866 o-xylene 1,2-C6H4(CH3)2 -25 144 0,880 m-xylene 1,3-C6H4(CH3)2 -48 139 0,864 p-xylene 1,4-C6H4(CH3)2 13 138 0,861 Hemimellitene 1,2,3-C6H3(CH3)3 -25 176 0,895 Pseudocumene 1,2,4-C6H3(CH3)3 -44 169 0,876 Mesitylene 1,3,5-C6H3(CH3)3 -45 165 0,864 Prehnitene 1,2,3,4-C6H2(CH3)4 -6,5 205 0,902 Isodurene 1,2,3,5-C6H2(CH3)4 -2,4 197 - Durene 1,2,4,5-C6H2(CH3)4 80 195 - VII.TÍNH CHẤT HÓA HỌC: 1.PHẢN ỨNG THẾ ÁI ĐIỆN TỬ Phần lớn phản ứng hợp chất hydrocacbon mạch thẳng phản ứng nhân (Nucleophilic Substitution- SN) Tuy nhiên, hợp chất hydrocacbon thơm có phản ứng đặc trưng phản ứng điện tử (Electrophilic Substitution- SE) mật độ điện tử nhân thơm thường cao Các phản ứng điện tử vào nhân thơm thường Trang Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh gặp phản ứng nitro hóa, phản ứng sulfo hóa, phản ứng halogen hóa, phản ứng alkyl hóa Cơ chế phản ứng Các phản ứng tuân theo chế chung, gồm có hai giai đoạn lưỡng phân tử: Giai đoạn 1: tạo phức (benzonium cation) Tác nhân điện tử công vào nhân thơm trước hết hình thành phức không bền Trong phức , hệ điện tử nhân thơm bảo toàn chưa có liên kết cộng hóa trị tác nhân điện tử nguyên tử cacbon nhân thơm Quá trình tạo thành phân hủy phức xảy nhanh nhiều so với giai đoạn khác nên ảnh hưởng nhiều lên tốc độ phản ứng chất sản phẩm hình thành Phức chuyển hóa thành phức hay gọi benzonium cation Phức sản phẩm trung gian không bền phản ứng điện tử Trong phức hình thành liên kết thực tác nhân điện tử nguyên tử cacbon nhân thơm Giai đoạn tạo phức giai đoạn định tốc độ phản ứng điện tử xt + - Phức nhanh X châm X H X (+) H (+) X H H Phức + + Giai đoạn 2: tách proton Y - X X H nhanh + Trang + HY Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh Trong giai đoạn này, tác dụng tác nhân nhân, proton H + tách tạo thành sản phẩm phản ứng Giai đoạn tạo phức có phá hủy tính thơm vòng benzene Ngược lại giai đoạn tách proton H+ tái tạo tính thơm vòng benzene, tức nguyên tử C tham gia liên kết với tác nhân điện tử chuyển từ trạng thái lai hóa sp3 phức sang trạng thái sp2 nhân thơm Giai đoạn tách proton H+ xảy nhanh không ảnh hưởng nhiều đến tốc độ chung phản ứng điện tử Khả phản ứng Tốc độ hướng phản ứng điện tử vào nhân thơm phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác cấu tạo hợp chất thơm hay nói cách khác, phụ thuộc vào chất nhóm có mặt nhân thơm, phụ thuộc vào cấu tạo tác nhân điện tử phụ thuộc vào điều kiện phản ứng xúc tác, nhiệt độ, dung môi… Các nhóm có mặt vòng benzene có ảnh hưởng lên phân bố điện tử nhân thơm, ảnh hưởng lên tốc độ phản ứng hướng công tác nhân điện tử vào nhân thơm Trong phản ứng điện tử, có công cation hay phần dương phân tử phân cực vào nhân thơm, mật độ điện tử nhân thơm tăng lên tốc độ phản ứng tăng lên Ngược lại, mật độ điện tử vòng benzene giảm xuống tốc độ phản ứng giảm xuống so với vòng benzene Quy luật nhân thơm chứa hai nhóm Nếu hai nhóm định hướng ưu tiên vào vị trí vòng benzen, nghĩa ảnh hưởng nhóm trợ giúp cho nhóm kia, nhóm điện tử thứ vào vị trí ưu tiên Ví dụ, phản ứng brom hóa p-nitrotoluene, tác nhân điện tử vào vị trí ortho- so với nhóm tăng hoạt methyl vị trí meta- so với nhóm giảm hoạt nitro CH3 CH3 Br B r2 Fe NO NO Trang Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh Phần lớn trường hợp, hai nhóm có sẵn nhân thơm định hướng nhóm thứ vào vị trí khác hoàn toàn, phản ứng có khả cho nhiều sản phẩm khác Trong trường hợp dự đoán sản phẩm phản ứng dựa nguyên tắc: Những nhóm tăng mạnh hoạt mạnh có ảnh hưởng định so với nhóm tăng hoạt yếu hay nhóm giảm hoạt OH OH H N O H 2S O NO CH3 CH3 Trong trường hợp hai nhóm có sẵn nhân thơm nhóm tăng hoạt mức độ không khác nhiều , định hướng nhóm thứ vào vị trí khác nhau, yếu tố không gian thường định Nhóm thứ vào vị trí bị cản trở măt không gian Ví dụ, phản ứng nitro hóa p-tert-butyltoluene xảy vị trí ortho- so với nhóm methyl CH3 CH3 H N O H 2S O NO C(CH 3)3 C(CH 3)3 Khi nhóm giảm hoạt vị trí meta- so với nhóm tăng hoạt, nhóm thứ vào vị trí ortho- so với nhóm giảm hoạt nhiều vào vị trí para- Hiệu ứng xem hiệu ứng ortho- trường hợp CHO CHO B r2 OH Br F eB r3 OH Quy luật hợp chất chứa hai nhân benzene Trang 10 Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh Đối với hợp chất chứa hai nhân benzene liên kết trực tiếp với dạng biphenyl không mang nhóm thế, phản ứng với tác nhân điện tử tỷ lệ mol 1:1 hình thành hỗn hợp hai sản phẩm vị trí ortho para C l2 Cl F e C l3 Cl Quy luật vào nhân thơm trường hợp giải thích dựa chế phản ứng điện tử thông thường Phản ứng qua giai đoạn hình thành carbocation trung gian ( phức ) Sản phẩm phản ứng theo hướng tạo cation trung gian bền Xét cation hình thành phản ứng vào vị trí orth, para meta nhân thơm, xác định cation bền tương ứng với phản ứng vào vị trí khác nhân thơm 2.PHẢN ỨNG NITRO HÓA Trong phản ứng nitro hóa, nguyên tử hydrogen vòng benzen thay nhóm -NO2 Nitrobenzene thường điều chế phản ứng nitro hóa benzene hỗn hợp acid nitric acid sulfuric đậm đặc nhiệt độ 5060 0C Phản ứng tỏa nhiều nhiệt sinh nước Phản ứng nitro hóa benzene acid nitric đậm đặc xảy chậm Tốc độ phản ứng tăng lên nhanh có mặt thêm acid sulfuric đậm đặc NO + HO_NO H 2S O + H 2O Nitrobenzene tác dụng với hỗn hợp acid HNO3 bốc khói H2SO4 đậm đặc đồng thời đun nóng tạo thành m-đinitrobenzene Trang 11 Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh NO NO + HO_NO H S O ,t° -H 2O NO Toluene tham gia phản ứng nitro hóa dễ dàng benzene ( cần HNO đặc, không cần HNO3 bốc khói) tạo thành sản phẩm vào vị trí ortho para O 2N o-nitrotoluene (58%) H3C + H3C H 2S O HO_NO -H 2O H3C NO p-nitrotoluene(42%) 3.PHẢN ỨNG SULFO HÓA Trong phản ứng sulfo hóa, nguyên tử hydrogen vòng benzene thay nhóm –SO3H Tác nhân sulfo hóa thường sử dụng acid sulfuric đậm đặc hoăc oleum (H2SO4 dư SO3) Sản phẩm thu phản ứng sulfo hóa benzene sulfonic acid + 2H 2SO4 SO 2H 2SO HOSO + HSO + - + HSO - H 3O + + H2 O SO 3H + + H2SO4 H 2O Phản ứng sulfo hóa hydrocacbon thơm khác với phản ứng điện tử chỗ sulfo hóa nhân thơm trình thuận nghịch sinh nước Do đó, lượng tác nhân sulfo hóa thường lấy dư nhiều để hút nước sinh để trì nồng độ cao cho tác nhân điện tử Trang 12 Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh Nếu đun nóng chảy sulfonic acid với NaOH rắn nhóm –SO 3H bị thay nhóm –ONa, sau thủy phân môi trường acid thu phenol Đây phương pháp điều chế phenol quan trọng, gọi phương pháp kiềm chảy SO 3H ONa + 0 °C NaOHr?n + H Na 2SO3 + OH 4.PHẢN ỨNG HALOGEN HÓA Phản ứng nguyên tử halogen vào nhân thơm, thường tiến hành phản ứng chlor hóa brom hóa Trong dung môi phân cực hay dung môi có tính acid, phản ứng xảy mà không cần thêm xúc tác, nhiên tốc độ phản ứng chậm Khi có mặt xúc tác, ví dụ bột Fe, tốc độ phản ứng tăng lên nhiều lần Thật Fe xúc tác cho phản ứng này, mà muối FeCl hay FeBr3 sinh phản ứng chlorine hay bromine với Fe, xúc tác thật cho phản ứng Br + Br2 Fe + t° HBr Toluene phản ứng nhanh benzene tạo hỗn hợp hai đồng phân ortho para Trang 13 Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh CH3 Br CH3 o-bromtoluene(41%) + Br2 Fe -H B r CH3 p-bromtoluene(59%) Br Nếu không dùng Fe mà chiếu sáng (as) Br cho H nhánh Nhóm C 6H5CH2 gọi nhóm benzyl, nhóm C6H5 gọi nhóm phenyl H2C H H2C + Br2 Br as + HBr 5.PHẢN ỨNG ALKYL HÓA FRIEDEL-CRAFTS Phản ứng alkyl hóa hydrocacbon thơm dẫn xuất alkyl halide( alkyl halogenua) ,với có mặt xúc tác acid lewis khan xem phản ứng quan trọng để gắn gốc alkyl vào nhân thơm Cần lưu ý dẫn xuất alkyl halide phenyl halide vinyl halide không tham gia phản ứng R + R- Cl A lC l3 + HCl 6.PHẢN ỨNG ACYL HÓA FRIEDEL-CRAFTS Phản ứng acyl hóa vào nhân thơm phản ứng hydrocacbon thơm với acid chloride ( acid chlorua) anhydride với có mặt xúc tác acid lewis Sản phẩm phản ứng hợp chất ketone thơm Trang 14 Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh R CH O R -C O -C l / ( R -C O ) O L e w is a c id PHẢN ỨNG THẾ ÁI NHÂN VÀO NHÂN THƠM Phản ứng nhân vào nhân thơm thường khó xảy không xảy điều kiện thường Ví dụ phản ứng điều chế phenol từ chlorobenzene cần phải thực điều kiện khắc nghiệt 3000C áp suất cao 280 atm Các phản ứng phản ứng đặc trưng cho hợp chất này, nhiên lại có tầm quan trọng công nghệ, ví dụ sản xuất phenol từ chlorobenzene kiềm Cl OH + KOH 0 °C a tm + KCl Trong trường hợp nhân thơm có nhóm hút điện tử mạnh vị trí ortho, para so với nhóm bị thế, phản ứng nhân vào nhân thơm xảy dễ dàng Trang 15 Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh OH Cl N aO H °C NO NO OH Cl NO N a2C O NO 3 °C NO NO Cl OH NO O 2N H 2O âm NO O 2N NO NO 8.PHẢN ỨNG THẾ VÀO GỐC ALKYL CỦA DẪN XUẤT ALKYLBENZE Rõ ràng phản ứng halogen hóa vào dẫn xuất alkylnbenzene xảy theo hai chiều hướng khác nhau, tùy vào điều kiện thực phản ứng Nếu thực nhiệt độ cao ánh sáng tử ngoại xảy phản ứng vào gốc alkyl theo chế gốc tự tương tự phản ứng halogen hóa alkane CH 2Cl CH3 CCl CHCl C l2 C l2 C l2 h v t° h v t° h v t° Vì phản ứng halogen vào gốc alkyl xảy theo chế gốc tự do, nên gốc tự sinh bền phản ứng xảy dễ dàng Trang 16 Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh CHBrCH CH 2CH B r2 CH 2CHBr h v t° CHClCH CH 2CH 90% C l2 h v t° CH 2CHCl 9% 9.PHẢN ỨNG OXY HÓA Ở điều kiện bình thường, nhân benzene trơ tác nhân oxy hóa Ví dụ phản ứng oxy hóa benzene với dung dịch KMnO loãng nhiệt độ thấp không xảy alkene tương ứng H K M nO OH lo ã n g H 2O OH H K M nO lo ã n g H 2O Trong điều kiện nghiêm ngặt, ví dụ oxy hóa benzene oxy với có mặt xúc tác V2O5 450-500oC, benzene bị oxy hóa cắt mạch Trang 17 Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh O O /V O O /V 2O 5 -5 ° C -5 ° C HC- COOH HC- COOH O Mặc dù nhân benzene khó tham phản ứng oxy hóa, gốc alkyl cúa dẫn xuất alkylbenzene lại tham gia phản ứng oxy hóa Khi đó, gốc alkyl bị oxy hóa thành nhóm carboxyl –COOH, với tác nhân thường sử dụng KMnO 4, Na2Cr2O7 hay nitric acid loãng Phản ứng oxy hóa vào mạch nhánh alkylbenzene thường khó phản ứng oxy hóa vào alkene, thời gian phản ứng thường kéo dài CH3 COOH K M nO H O ,t° NO NO CH 2CH 2CH 2CH K M nO COOH H O ,t° Cơ chế phản ứng oxy hóa mạch nhánh alkylbenzene phức tạp, cho xảy liên kết C-H nguyên tử carbon liên kết trực tiếp với nhân benzene Phản ứng qua giai đoạn trung gian tạo thành gốc tự benzyl, trước hình thành benzoic acid Do dẫn xuất alkylbenzene nguyên tử hidrogen benzyl không tham gia phản ứng oxy hóa H3C CH3 C CH3 K M nO H O ,t° 10.PHẢN ỨNG THẾ ÁI ĐIỆN TỬ CỦA HYDROCACBON THƠM ĐA VÒNG Trang 18 Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh Các hợp chất hidrocarbon thơm đa vòng quan trọng thường gặp naphthalene, anthracene, Các hợp chất thu từ trình chưng cất than đá.tương tự benzene, hợp chất thơm đa vòng tham gia phản ứng điện tử đặc trưng cho hơp chất thơm Do phân bố mật độ điện tử naphthalene không giống vòng benzene, vị trí α β (tức vị trí 2) thường tham gia phản ứng, vị trí α thường hoạt đọng vị trí β nên có khả phản ứng cao Điều giải thích dựa vào đọ bền phức σ Trong trường hợp tác nhân điên tử công vào vị trí α, phức σ bền hóa hiệu ứng nhóm allyl mà hệ liên hợp thơm nhóm thơm thứ hai bảo toàn Ngược lại, tác nhân điện tử công vào vị trí β, để phức σ bền hóa nhóm allyl, tính thơm vòng benzene thứ hai bảo toàn, bền Ví dụ, phản ứng nitro hóa naphthalene hỗn hợp HNO H2SO4 đậm đặc cho sản phẩm sản phẩm vào vị trí Phản ứng halogen hóa vào naphthalene cho sản phẩm vào vị trí , phản ứng xảy dễ so với trường hợp benzene không cần phải dùng xúc tác NO H N O + H 2S O Br B r2 Trang 19 Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh SO3H H 2S O °C > °C - °C SO3H Trong trường hợp phản ứng sulfo hóa vào napthalene, thực hiên phản ứng 80 C sản phẩm sản phẩm vào vị trí α Nếu phản ứng 170 oC thu sản phẩm vị trí β o Khi vòng napthalene có sẵn nhóm thế, định hướng nhóm thứ hai trở nên phức tạp nhiều so với trường hợp benzene Từ thực nghiệm rút số cách sau: NO NO H N O + H 2S O NO NO SO3H H N O NO + H 2S O NO SO 3H SO3H NO Nhân naphthalene có chứa nhóm hút điện tử định hướng meta- nhóm thứ hai vào vòng thơm thứ hai Các nhóm hút điện tử dù vị trí α β (hay vị trí 2) nhóm thứ hai vào vị trí vá Nếu nhân naphthalene có chứa nhóm đẩy điện tử định hướng vào vị trí ortho- para- nhóm hai vào vòng thơm thứ Nếu nhóm đẩy điện tử vị trí α nhóm thứ hai vào vị trí ortho- para- so với nhóm đó, tức Trang 20 Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh vị trí vòng naphthalene Nếu vị trí β nhóm thứ hai chủ yếu vào vị trí α vòng naphthalene Trừ trường hợp sulfo hóa, nhóm vị trí β thu sản phẩm vị trí thứ vòng naphthalene NHCOCH NHCOCH3 H N O NHCOCH NO + C H 3C O O H NO Br CH3 CH3 B r2 C C l4 CH3 H 2S O t° CH3 HO 3S 11 Hydro hóa benzene C 6H + 3H N i,t° C6H12 Khi đun nóng, có xúc tác Ni Pt, benzen alkylbenzene cộng với hydro tạo thành Xicloalkane VIII LÀM SẠCH HYDROCACBON THƠM TRONG NHIÊN LIỆU: Dùng phương pháp sau: 1.Dùng H2SO4 98% oleum, để tách Aren ( 50-850C) 2.Làm kiềm 3.Làm chất hấp phụ ( Aluminosilicat, đất sét thiên nhiên…) Trang 21 Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh 4.Dùng dung môi chọn lọc để tách aren : tetraetylen glycol, sunfolan, propylen cacbamat… Xử lý hydro (370-4000C, 8,2-10,3 mpa) H CH3 H CH3 H n- C7H14 iso- C7H14 C 4H H H C2 H5 C2 H5 IX.Một số ứng dụng hợp chất hidrocarbon thơm: Benzene nói riêng hợp chất hydrocarbon thơm nói chung có nhiều ưng dụng quan trọng công nghệ hóa học Benzene, toluene, xylene,… có khả hòa tan nhiều hợp chất hữu nên thương sử dụng rộng rãi làm dung môi Do benzene độc thể nên ngày người ta tìm cách thay benzene dung môi thích hợp Tuy nhiên, ngày benzene dung môi quan trọng công nghệ hóa học Phản ứng nitro hóa hợp chất hydrocarbon thơm tạo thành hợp chất trung gian quan trọng Từ hợp chất nitro điều chế dược phẩm thuốc hạ nhiệt hay kháng sinh, điều chế hợp chất màu nhiều loại thuốc nhuộn tổng hợp Nhóm nitro nhóm trợ màu quan trọng, hợp chất hydrocarbon thơm chứa nhiều nhóm nitro mang màu bền với sang Ngoài ra, phản ứng nitro hóa toluene dùng để tổng hợp thuốc nổ TNT (2,4,6-trinitroluene) Trang 22 Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh Nhiều loại thuốc nổ khác tổng hợp nhờ vào phản ứng nitro hóa hợp chất hydrocarbon thơm Tương tự, phản ứng sulfo hóa hợp chất hydrocarbon thơm sử dụng để tổng hợp nhiều hợp chất trung gian quan trọng, ví dụ số sản phảm dùng công nghệ nhuộm in chứa nhóm sulfonate Phản ứng sulfo hóa alkyl benzene có mạch nhánh chứa 10-14 nguyên tử carbon sử dụng để tổng hợp chất hoạt động bề mặt quan trọng ngành sản xuất sản phẩm tẩy rửa, nhiều ngành công nghiệp khác Từ benzene tổng hợp styrene nhờ vào phản ứng tách hydrogen Styrenee monomer quan trọng, sử dụng rộng rãi cho ngành công nghiệp sản xuất chất dẻo Ngoài ra, benzene nguyên liệu để sản xuất nhiều loại tơ tổng hợp quan trọng khác Ứng dụng hợp chất hydrocarbon thơm hóa học dầu mỏ: hợp chất hydrocarbon thơm cấu tử làm tăng khả chống kích nổ xăng Các hydrocarbon thơm thường có xăng Khác với nhiên liệu xăng, nhiên liệu phản lực điêzen, hàm lượng aromat nhiều chúng làm giảm chất lượng loại nhiên liệu khó tự bốc cháy tạo cốc, tạo tàn động Cũng hydrocarbon naphtenic, cấu tử aromat vòng co nhánh phụ dài nguyên liệu quý để sản xuất dầu nhờn có độ nhớt số nhớt cao «««««««««« Thank You »»»»»»»»»» Trang 23 [...]... Aluminosilicat, đất sét thiên nhiên…) Trang 21 Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh 4.Dùng dung môi chọn lọc để tách aren : tetraetylen glycol, sunfolan, propylen cacbamat… 5 Xử lý bằng hydro (370-4000C, 8 ,2- 10,3 mpa) H CH3 2 H CH3 H 2 n- C7H14 2 iso- C7H14 C 4H 9 H 2 H 2 C2 H5 C2 H5 IX.Một số ứng dụng của hợp chất hidrocarbon thơm: Benzene nói riêng và các hợp chất hydrocarbon thơm nói chung có nhiều ưng dụng quan... đậm đặc NO 2 + HO_NO 2 H 2S O 4 + H 2O Nitrobenzene tác dụng với hỗn hợp acid HNO3 bốc khói và H2SO4 đậm đặc đồng thời đun nóng thì tạo thành m-đinitrobenzene Trang 11 Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh NO 2 NO 2 + HO_NO 2 H 2 S O 4 ,t° -H 2O NO 2 Toluene tham gia phản ứng nitro hóa dễ dàng hơn benzene ( chỉ cần HNO 3 đặc, không cần HNO3 bốc khói) tạo thành sản phẩm thế vào vị trí ortho và para O 2N o-nitrotoluene... tổng hợp nhờ vào phản ứng nitro hóa các hợp chất hydrocarbon thơm Tương tự, phản ứng sulfo hóa các hợp chất hydrocarbon thơm được sử dụng để tổng hợp nhiều hợp chất trung gian quan trọng, ví dụ một số sản phảm dùng trong công nghệ nhuộm in chứa nhóm sulfonate Phản ứng sulfo hóa các alkyl benzene có mạch nhánh chứa 10-14 nguyên tử carbon được sử dụng để tổng hợp các chất hoạt động bề mặt quan trọng trong... + H3C H 2S O HO_NO 2 4 -H 2O H3C NO 2 p-nitrotoluene( 42% ) 3.PHẢN ỨNG SULFO HÓA Trong phản ứng sulfo hóa, một nguyên tử hydrogen của vòng benzene được thay thế bằng nhóm –SO3H Tác nhân sulfo hóa thường được sử dụng là acid sulfuric đậm đặc hoăc oleum (H2SO4 dư SO3) Sản phẩm thu được của phản ứng sulfo hóa benzene là sulfonic acid + 2H 2SO4 SO 3 2H 2SO 4 HOSO 2 + HSO 4 + - + HSO 4 - H 3O + + H2 O SO 3H... sinh, điều chế các hợp chất màu cũng như nhiều loại thuốc nhuộn tổng hợp Nhóm nitro là một trong những nhóm trợ màu quan trọng, các hợp chất hydrocarbon thơm chứa nhiều nhóm nitro sẽ mang màu và bền với áng sang Ngoài ra, phản ứng nitro hóa toluene được dùng để tổng hợp thuốc nổ TNT (2, 4,6-trinitroluene) Trang 22 Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh Nhiều loại thuốc nổ khác cũng được tổng hợp nhờ vào phản... C CH3 K M nO 4 H 2 O ,t° 10.PHẢN ỨNG THẾ ÁI ĐIỆN TỬ CỦA HYDROCACBON THƠM ĐA VÒNG Trang 18 Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh Các hợp chất hidrocarbon thơm đa vòng quan trọng thường gặp là naphthalene, anthracene, Các hợp chất này đều thu được từ quá trình chưng cất than đá.tương tự như benzene, các hợp chất thơm đa vòng này vẫn tham gia phản ứng thế ái điện tử đặc trưng cho hơp chất thơm Do sự phân bố... tổng hợp styrene nhờ vào phản ứng thế và tách hydrogen Styrenee là một trong những monomer quan trọng, được sử dụng rộng rãi cho ngành công nghiệp sản xuất chất dẻo Ngoài ra, benzene còn là nguyên liệu để sản xuất nhiều loại tơ tổng hợp quan trọng khác Ứng dụng của các hợp chất hydrocarbon thơm trong hóa học dầu mỏ: các hợp chất hydrocarbon thơm là cấu tử làm tăng khả năng chống kích nổ của xăng Các hydrocarbon. .. hợp benzene Từ thực nghiệm rút ra được một số cách thế như sau: NO 2 NO 2 H N O 3 + H 2S O NO 2 4 NO 2 SO3H H N O 3 NO 2 + H 2S O NO 2 SO 3H SO3H 4 NO 2 Nhân naphthalene có chứa một nhóm thế hút điện tử và định hướng meta- thì nhóm thế thứ hai được thế vào vòng thơm thứ hai Các nhóm hút điện tử này dù ở vị trí α và β (hay là vị trí 1 và 2) thì nhóm thế thứ hai vẫn vào vị trí 5 vá 8 Nếu nhân naphthalene... tự do tương tự như phản ứng halogen hóa alkane CH 2Cl CH3 CCl 3 CHCl 2 C l2 C l2 C l2 h v t° h v t° h v t° Vì phản ứng halogen vào gốc alkyl xảy ra theo cơ chế gốc tự do, nên gốc tự do sinh ra càng bền thì phản ứng xảy ra càng dễ dàng Trang 16 Giảng Viên: T.S Lê Thanh Thanh CHBrCH 3 CH 2CH 3 B r2 CH 2CHBr h v t° CHClCH 3 CH 2CH 3 90% C l2 h v t° CH 2CHCl 9% 9.PHẢN ỨNG OXY HÓA Ở điều kiện bình thường,... tan nhiều hợp chất hữu cơ nên thương được sử dụng rộng rãi làm dung môi Do benzene rất độc đối với cơ thể nên ngày nay người ta đang tìm cách thay thế benzene bằng các dung môi thích hợp Tuy nhiên, cho đến ngày nay benzene vẫn là một trong những dung môi quan trọng của công nghệ hóa học Phản ứng nitro hóa các hợp chất hydrocarbon thơm tạo thành những hợp chất trung gian quan trọng Từ các hợp chất nitro