Bài giảng Cơ sở hóa học hữu cơ 1: Chương 4 - ThS. Nguyễn Văn Hiểu

Bài giảng Cơ sở hóa học hữu cơ 1: Chương 4 Hiđrocacbon thơm, cung cấp cho người học những kiến thức như: ben zen và các chất đồng đẳng; hợp chất thơm không chứa vòng benzen. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chương 4 : HIĐROCACBON THƠM

§4-1 BEN ZEN VÀ CÁC CHẤT ĐỒNG ĐẲNG

§4-3 HỢP CHẤT THƠM KHÔNG CHỨA

VÒNG BENZEN

§4-2 CÁC AREN KHÁC

§4-1 BEN ZEN VÀ CÁC CHẤT

ĐỒNG ĐẲNG 4.1.1 Cấu trúc phân tử bezen

H H

viết gọn

4.1.1.2 Tính chất không bình thường của Benzen

a Tính chất hóa học

- Thể hiện tính chất rất không no, khó tham gia phản ứng cộng và oxi hóa, dễ tham gia phản

ứng thế

c Năng lượng bền vũng hóa (năng lượng ỗn định).

119,5kJ/mol +H2

+3H 2 208,1kJ/mol

-

-

-

-H = -208 kJ/mol

H = -358,5 kJ/mol

H

liên hợp thơm hay năng lượng liên hợp thơm hay năng lượng cộng hưởng của benzen.

2 Thuyết obitan về cấu trúc phân tử benzen

ở trạng

thái lai hóa sp 2 mỗi nguyên tử C ở trang thái lai

Cách biểu diễn vòng benzen trên mặt phẳng giấy

H H

H

H H

H

H H

CH2CH2CH2CH3

CH3

4-Butyl-1-etyl-3-metylbenzen p-Butyl,etyl-m-metylbenzen

4.1-3 Tính chất vật lí

- Benzen và đồng đẳng là những chất lỏng (hoặc

phụ thuộc vào tính đối xứng của phân tử (xem

bảng IV-1 trang 206 gt).

- Phổ tử ngoại của C 6 H 6 có các cực đại ở 180nm ,

đường phổ Các gốc ankyl liên kết với nhân

benzen làm tăng các cực đại hấp thụ.

- Phổ hồng ngoại của benzen và đồng đẳng có

Dao động hóa trị đặc trưng cho C-H thơm 3000cm -1 và > C=C < ở ~1600cm -1 , ~1500cm -1 và

3070-~1450cm -1

H 2 SO 4 ,60 0 C

Fe/FeX 3

+ Phản ứng ankyl hóa (hay phản ứng Friđen-Crap)

- Cation tấn công trước vào trung tâm tích điện âm

tạo thành sản phẩm trung gian kém bền mang điện

AlCl 3

H 2 SO 4

AlCl 3 AlCl 3

H 2 SO 4

t 0 C

tích dương gọi là phức  giai đoạn chậm quyết

+ E(+)

E H

+

E

E H

+

E H



1 3



chậm nhanh

hoặc

Cơ chế chi tiết một số phản ứng cụ thể

Br–Br + FeBr 3 → Br(+) ….Br-FeBr 3(-) hoặc

- Cơ chế phản ứng nitro hóa

HO-NO 2 + H 2 SO 4 H 2 O (+) -NO 2 + HSO 4 (-)

H 2 O (+) NO 2 + H 2 SO 4 H 3 O + + HSO 4 (-) + NO 2 (-)

+ NO 2 (+)

NO 2 H

SO 3 H

nhanh chậm

- Cơ chế phản ứng Friđen-Crap

RCH=CH 2 + H 2 SO 4 → RCH (+) CH 3 + HSO 4 (-)

+ RCH(+)CH3

CH(CH3)R H

+

CH(CH3)R

+ H(+)

H 2 SO 4

(+) (-)

+ RCO (+)

COR H

+

COR

+ H (+) AlCl 3

c Ảnh hưởng của nhóm thế Qui luật thế ở vòng benzen.

- Khi nhân benzen có sẵn nhóm thế -CH 3 , -OH,

d Giải thích qui luất thế ở dẫn xuất một lần thế

HO

NO 2 H

NO 2 H

e Qui luật thế ở dẫn xuất hai lần thế

Benzen không tác dụng với dung dịch KMnO 4

loãng, tuy nhiên ở nhiệt độ caocó mạt của xúc

O

O O

O

O

Zn/CH 3 COOH

3 CH=O CH=O

H 3 O +

K 2 Cr 2 O 7 + H 2 O

Đối với C bậc rất khó xảy ra

b Đồng phân hóa và đề hiđrohóa

c Đề metyl hóa toluen

§4-2 CÁC AREN KHÁC 4.2-1 Hiđrocacbon thơm mach nhánh không no

Có hai nhóm chính ankenylbenzen (arylanken)

a Cộng các nhâu khác

C 6 H 5 –CH=CH 2 + HA C 6 H 5 CH(A)CH 3 (HA: H 2 O, HHal, H 2 SO 4 , )

C 6 H 5 –CH=CH 2 + HBr C 6 H 5 CHX-CH 2 X (X 2 : Br 2 , Cl 2 ).

4.2 Điều chế stiren

- Tách từ nhựa chưng than đá, tổng hợp từ các

dẫn xuất halogen.

- Điều chế từ dẫn xuất halogen.

4.2-2 Hiđrocacbon thơm chứa nhiều vòng benzen riêng rẽ

1

4 5 6

1'

2' 3'

CH H

CH H

Fluoren Diphenylmetan

CH H

Điphenylmetan được điều chế từ benzen và benzyl clorua bàng phản ứng Friđen-Crap

C 6 H 6 + C 6 H 5 -CH 2 Cl

3 Triphenylmetan

(C 6 H 5 ) 3 C-H + NaNH 2 (C 6 H 5 ) 3 C-Na + NH 3 (C 6 H 5 ) 3 C-Cl (C 6 H 5 ) 3 C-H (C 6 H 5 ) 3 C-OH

2

3 4

5 6

7

2 3 4

5 6

3-3 Hợp chất thơm có hệ vòng 6 cạnh

3-4 Hợp chất thơm hệ có vòng 7 cạnh

3-5 Hợp chất chứa vòng 7 cạnh và vòng 5 cạnh ngưng tụ

3-6 Hợp chất thơm chứa vòng lớn

§4-3 HỢP CHẤT THƠM KHÔNG CHỨA VÒNG BENZEN

3-1 Tính thơm và những đặc điềm cấu trúc

của vòng thơm

3-2 Hợp chất thơm hệ có vòng 5 cạnh