Chương 5 Hiđrocacbon thơm (aren)

Chia sẻ: Nguyen Thuy Anh | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:30

Thêm vào BST

Báo xấu

575
lượt xem 61
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

.5.1. Khái niệm Aren là các hidrocacbon không no, mạch vòng , có nối đôi liên hợp, được đặc trưng bởi sự có mặt của một hay vài nhân benzen trong phân tử và có tính

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 5 Hiđrocacbon thơm (aren)

Chương 5 Hiđrocacbon thơm (aren)
5.1. Khái niệm Aren là các hidrocacbon không no, mạch vòng , có nối đôi liên hợp, được đặc trưng bởi sự có mặt của một hay vài nhân benzen trong phân tử và có tính chất đặc biệt đó là tính thơm
5.2. Cấu trúc phân tử - Khái niệm về tính thơm 5.2.1 Cấu trúc của benzen
5.1.2 Cấu trúc chung của hệ thơm Khái niệm về tính thơm 1.Cấu trúc + Có vòng liên hợp vòng kín + Có cấu trúc phẳng + Thỏa mãn qui tắc Huckel:số electron π của hệ liên hợp là 4n+2 (n = 0,1,2…) 2. Tính thơm là tính chất của những hệ vòng chưa no, bền vững, khi mở vòng năng lượng của hệ tăng lên. Hệ này dễ tham gia phản ứng thế, khó tham gia phản ứng cộng và khó bị oxi hóa. Các nhóm thế có sẵn có ảnh hưởng rõ rệt và đặc trưng đối với tính chất của vòng.
5.3 Danh pháp, đồng phân 5.3.1. Danh pháp a) Tên thường Những hợp chất thơm, một số lớn gọi tên không theo danh pháp hệ thống, mà thường dùng tên thông thường, Một số tên thông thường của các hợp chất thơm. Ví dụ : Toluen (metyl benzen), Xylen (đimetyl benzen: gồm orto, meta và para- xylen khi các nhóm thế ở vị trí 1,2; 1,3; và 1,4); cumen (isopropylbenzen)
b) Tên IUPAC • Chúng có tên chung là aren. Tuy nhiên các alkyl benzen, m ột số thường được xem là dẫn xuất aren, nhưng một số khác thì thường gọi theo tên của ankan: phụ thuộc vào kích th ước của nhóm ankyl thế: • Nếu ankyl thế có 6 hoặc ít hơn 6C, tên là: ankyl benzen. • Nếu ankyl thế có lớn hơn 6C, thì thường đọc là:phenyl ankan. Tên phenyl, thường viết tắc lại là Ph được sử dụng cho nhóm – C6H5, khi đó vòng benzen được xem là nhóm thế. • Khi gọi tên các đồng đẳng của benzen (có nhánh) người ta dùng phương pháp đánh số để chỉ vị trí của các nhóm th ế ( nếu chỉ 1 nhóm thế thì nhóm thế đó coi như là C số 1), Nếu có nhiều nhóm thế thì đánh số sao cho tổng ch ỉ số của nhóm thế là nhỏ nhất, khi gọi tên nhóm thế cũng theo th ứ t ự a,b,c…
• Vị trí nhóm thê + tên nhóm thế + tên của hidrocacbon thơm nền (benzen, naphtalen…) 1 CH 3 CH2 CH CH2CH2CH2CH2CH3 2 3 4 5 6 7 Nhoù phenyl m 2-Phenylheptan Nhoù benzyl m
Tên một số gốc aryl thường gặp CH 3 CH 2 - CH3 m-tolyl o-tolyl p he ny l benzyl CH3 CH2CH2- CHC H3 C- 3 p-tolyl trityl α -styryl β -styryl
5.3.2. Đồng phân • Có hai loại đồng phân + Đồng phân về vị trí của nhóm thế ( như o, m, p) + Đồng phân về cấu tạo mạch C của nhóm thế Ví dụ C6H5-CH2-CH2-CH3 và C6H5-CH(CH3)2 propylbenzen isopropylbenzen
5.4 Lý tính. • Benzen và phần lớn các đồng đẳng là chất lỏng, không màu, có mùi đặc biệt. • Nhẹ và không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ. • Nhiệt độ sôi của aren cao hơn ankan tương ứng. Nhiệt độ sôi của các đồng phân cũng rất khác nhau, đồng phân nhiều gốc hơn sôi ở nhiệt độ cao hơn đồng phân ít gốc hơn; đồng phân octo sôi cao hơn đồng phân para…
5.5 Phương pháp điều chế 6.5.1 Điều chế benzen a-Từ axetylen: Khi có mặt của than hoạt tính ở 600 0C (phản ứng Zelin) hay (C6H5)3PNi(CO)2 ở 60-700C (Phản ứng Repe) 3 H-C ≡ C H → C6H6 b-Từ ankan, xicloankan Khi có mặt của chất xúc tác Pt, Pd, oxit crom…ở nhiệt độ cao , + Từ n-hexan thu được benzen CH3-(CH2)4-CH3 → C6H6 (xt: Cr2O3/Al2O3, 450-5500C), + Xiclohexan (C6H12) → C6H6( Xúc tác Pt, 3000C) • Các phương pháp này có thể dùng để điều chế một số aren khác
5.5.2 Điều chế đồng đẳng của benzen a) Ankyl hóa benzen bằng ankylhalogenua, anken,…khi có mặt của chất xúc tác là các axit Lewis như AlCl3… CH3 CH CH3 Cl AlCl 3 +HCl CH3 CH CH3 2-Cloropropan Cumen (85%) Benzen (I sopropylbenzen) + Hoặc axyl hóa benzen sau đó khử thành ankylbenzen C6H6 + CH3-CO- Cl → C6H5 -CO-CH3 + HCl (Xúc tác AlCl3) C6H5 -CO-CH3 + H2 → C6H5 -CH2-CH3 (Xúc tác Pt)
b) Phản ứng Witz-Fitig (1964) • Cho aryl halogenua và ankyl halogenua tác dụng với natri → C6H5 -Br + Br-CH2-CH3 + 2 Na C6H5 -CH2-CH3 + 2 NaBr ( sản phẩm phụ là biphenyl C6H5-C6H5 và n-butan C2H5-C2H5)
5.6 Hóa tính của aren. 5.6.1 Phản ứng thế ái điện tử(thế electrophin, SE) a) Cơ chế phản ứng: H δδ δδ -Y X + X -Y X -Y cham n h an h phuc π phuc σ 1 n h an h X n h an h X H+ - H+ phuc π 2
b) Một số phản ứng cụ thể Br Br2 b1) Halogen hóa. +HBr FeCl3 Bromobenzen (80%) b2) Sunfo hóa.Tác nhân H2SO4 hay oleum SO3H SO3H H + SO3H A cid benzensulfonic b3) Nitro hóa. Nitro hoá bằng HNO3 đặc hoặc hỗn hợp của hai axit HNO3 và H2SO4 đậm đặc, tác nhân nitro hoá là cation NO2+. NO2 NO2 OH2 +H3O H NO2 Nitrobenzen
b4) Ankyl hoá vòng thơm. CH3 CH CH3 Cl AlCl 3 +HCl CH3 CH CH3 2-Cloropropan Cumen (85%) Benzen (I sopropylbenzen) Khi ankyl hóa aren, phản ứng thường có sự sắp xếp (chuyển vị) của nhóm ankyl trong quá trình phản ứng, đặc biệt khi halogenua ankyl là bậc 1 CH3 CH2CH2CH2CH3 CH CH2 CH3 CH3CH2CH2CH2Cl + AlCl 3 1-Clorobutan se c-Butylbenzen (65%) Butylbenzen (35%) Benzen Lưu ý: + Phản ứng này thường cho dẫn xuất nhiều lần th ế + Khi ankyl hóa thương xãy ra sự đồng phân hóa mạch nhánh nhất là đi từ ankyl halogenua bậc 1, mạch dài
b5) Axyl hoá vòng thơm Phản ứng axyl hóa Friedel –Crafts: khi một hợp chất thơm phản ứng với một clorua axit, anhydrit axit, (RCOCl, R-CO-O-CO-R) có xúc tác là O AlCl3. O C CH3 C Cl CH3 +HCl o AlCl3, 80 C A cetophenon (95%) Cơ chế của phản ứng axyl hoá F.C tương tự như ankyl hoá F.C, O AlCl 3 +A lCl4 R CO R C O C R Cl Cation acyl O O R C C R H +R C O Cl +HCl
C) Qui tắc thế electrophin vào nhân thơm Đối với benzene do 6 nguyên tử cacbon như •C1) nhau, nếu phản ứng thế 1 lần thì cho ta một sản ph ẩm duy nhất • C2) Nếu trong nhân benzene có sẵn nhóm thế thì các nhóm thế này ảnh hưởng lớn đến kh ả năng ph ản ứng của hợp chất thơm và ưu tiên định hướng nhóm thế mới vào một số vị trí nhất định. Người ta chia nhóm th ế thành 3 loại chính: + Nhóm thế loại 1: đó là các nhóm có hiệu ứng +I, +C, +H, hầu hết các nhóm thế này hoạt hóa nhân th ơm và ưu tiên định hướng nhóm thế mới vào vị trí orto và para. Ví dụ NH2, OH, ankyl…là nhóm thế loại 1
+ Nhóm thế loại 2: Đó là các nhóm thế có hiệu ứng –I, -C, các nhóm thế này phản hoạt hóa nhân thơm và ưu tiên định hướng nhóm thế mới vào vị trí meta. Ví dụ -NO 2, -CN, -CH=O; -COOH, -COOR. + Nhóm thế hỗn tạp: Không ưu tiên định hướng nhóm th ế mới vào một vị trí nào mà cho hỗn hợp th ế vào o,m,p v ới t ỉ lệ không khác nhau nhiều . Ví dụ -N=O, -CH2F, -CH2-NO2 Lưu ý : Đối với nhóm thế là halogen, do hiệu ứng cảm ứng âm (-I) lớn hơn hiệu ứng liên hợp dương (+C), nên chúng là những nhóm thế giảm hoạt tính, nhưng do có +C nên phức σ tạo thành khi tác nhân tán công vào vị trí o và p b ền h ơn ở vị trí m, do đó nó ưu tiên định hướng nhóm thế mới vào vị trí o và p và chúng là nhóm thế loại 1