HALOGEN CỦA CHÚNG
Hiđrocacbon thơm không thể xếp vào loại hợp chất chứa liên kết đôi và ba. Tên “thơm” xuất phát từ chỗ những hợp chất đầu tiên tìm được thuộc loại đó có nhiều mùi thơm khác nhau. Tên thơm vẫn được giữ đến ngày nay, mặc dù hóa học của các hiđrocacbon thơm bao gồm cả những hợp chất khơng có mùi thơm là loại hiđrocacbon mạch vịng có tính thơm mà benzen là điển hình và quan trọng nhất.
Hiđrocacbon thơm đầu tiên là benzen đã được Faraday tách ra từ chất lỏng dùng để thắp sáng (năm 1825). Ông đã xác lập công thức thực nghiệm là CnHn. Năm 1833 Micherlik đã tổng hợp được benzen tinh khiết từ natri benzoat nóng chảy với NaOH và xác nhận công thức phân tử của benzen là C6H6.
5.1. Công thức cấu trúc của benzen. Công thức Kekule
Năm 1866 Kekule đề nghị cơng thức vịng sáu cạnh của benzen là xiclohexa- 1,3,5-trien.
Khi benzen có từ 2 nhóm thế trở nên sẽ có các đồng phân vị trí tương đối giữa các nhóm thế với nhau.
Thí dụ: Điclobenzen có các đồng phân ortho-(1,2), meta-(1,3), para-(1,4):
o-Điclobenzen (1,2-điclobenzen) m-Điclobenzen (1,3-điclobenzen) p-Điclobenzen (1,4-điclobenzen)
5.1.1. Phản ứng đặc trưng của benzen
Về hình thức, benzen là trien vịng, liên hợp, nghĩa là nó có tác dụng phản ứng điển hình của polien. Thực tế thì các phản ứng của benzen hồn tồn khơng bình thường. Thí dụ anken làm mất màu dung dịch kali pemanganat nhờ phản ứng hình thành glicol nhưng benzen không phản ứng.
Đa số các anken làm mất màu dung dịch nước brom trong cacbon tetraclorua, nhưng khi thêm brom vào benzen, màu đỏ của brom vẫn tồn tại.
Nếu thêm xúc tác sắt bromua vào hỗn hợp brom và benzen thì brom dần dần mất màu. Khí HBr thốt ra như là sản phẩm phụ, nhưng không phải brom cộng vào liên kết đôi. Sản phẩm hữu cơ là kết quả của sự thế nguyên tử brom cho hiđro và ba liên kết đơi vẫn tồn tại như cũ.
5.1.2. Tính bền đặc biệt của benzen
Benzen khơng có các phản ứng điển hình của anken, điều đó có nghĩa là benzen phải có tính bền đặc biệt. Bằng sự so sánh nhiệt hiđro hóa chúng ta có thể định lượng hóa tính bền của benzen. Khi hiđro hóa benzen, xiclohexen và xiclohexađien thấy rằng với benzen phản ứng xảy ra khó khăn hơn, áp suất của hiđro cao hơn, chất xúc tác hoạt động mạnh hơn và phản ứng tỏa ra ít nhiệt lượng hơn. Điều đó chỉ được giải thích do sự liên hợp của ba nối đơi đãn đến tính bền đặc biệt của vòng benzen.
5.2. Dẫn xuất thế của benzen và cách gọi tên
Tất cả các hợp chất chứa vòng benzen là hợp chất thơm, dẫn xuất thế của benzen làm cho lớp chất thơm tăng lên gấp bội. Nhiều hợp chất như thế được gọi tên bằng cách thêm tên của nhóm thế vào benzen.
Brombenzen Metylbenzen Nitrobenzen
Bảng 5.1. Tên gọi một số dẫn xuất của benzen
Hợp chất Tên thay thế Tên thường
C6H5-CH3 Metyl benzen Toluene
C6H5-C2H5 Etyl benzen
C6H5-CH(CH3)2 Isopropyl benzen Cumen
C6H5-CH=CH2 Etenylbenzen hay vinyl benzen Stiren
Dẫn xuất đimetyl của benzen được gọi là xilen. Có ba đồng phân của xilen là orto (o), meta (m) và para (p) xilen.
o-Xilen (1,2-đimetylbenzen) m-Xilen (1,3-đimetylbenzen) p-Xilen (1,4-đimetylbenzen)
Các tiền tố o-, m- và p- cũng được dùng cho các hợp chất khác. o-Điclobenzen (1,2-điclobenzen) m-Nitrotoluen (3-Nitrotoluen) p-Floaxetonphenon (4-Floaxetonphenon) Nếu benzen có ba nhóm thế trở lên thì khơng dùng tiền tố o, m và p, khi ấy chỉ dùng các con số vị trí.
4-Etyl-2-floanisol 2,4,6-Trinitrotoluen 3-Etyl-2-etylanilin
5.3. Tính chất vật lý
Benzen và các đồng đẳng có nhóm thế nhỏ thường ở trạng thái lỏng, khơng màu, có mùi thơm dễ chịu, gây độc cho cơ thể. Các aren dễ bay hơi là các chất dễ bắt lửa và cháy với ngọn lửa sáng, khói đen có nhiều muội than.
5.4. Tính chất hóa học
Các phản ứng chính xảy ra ở nhân thơm là phản ứng thế, phản ứng cộng và phản ứng oxi hóa.
5.4.1. Phản ứng thế