BÀI GIẢNG: CHƯƠNG 6. BENZEN

Chia sẻ: Trương Bảo Toàn | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

107
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo dành cho giáo viên, học sinh trung học phổ thông chuyên môn hóa học - Các loại chất, hợp chất vô cơ.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: BÀI GIẢNG: CHƯƠNG 6. BENZEN

Chương VI BENZEN
1. Hợp chất chi phương và hợp chất thơm 1.1 Cơ cấu KEKULÉ có công thức phân tử C6H6.  Benzen
Trong các cơ cấu được đề nghị trên thì cơ cấu  Kekulé phù hợp với tính chất của benzen nhất.  Tuy nhiên, cơ cấu Kekulé không giải thích được: hợp chất 2 lần thế chỉ có 3 đồng phân mà theo công thứ Kekulé lại có 4 đồng phân. Để giải thích hiện tượng này Kekulé cho rằng benzen là hỗn hợp cân bằng của 2 dạng (I) và (II).
Tuy nhiên, 2 công thức này cũng không đủ giải thích  một số kết quả thực nghiệm khác, chẳng hạn không giải thích được tại sao: - Benzen cho phản ứng cộng rất khó khăn mà lại cho phản ứng thế dễ dàng. - Benzen khi nhiễu xạ bằng tia X cho thấy có dạng hình lục giác đều, trong đó 2 carbon kề cận có cùng khoảng cách 1,397A0. Trong khi khoảng cách của 2 liên kết đôi là 1,34A0 và 2 liên kết đơn là 1,54A0. - Benzen bền hơn phân tử ciclohexatrien. Hexatrien rất phản ứng với một số tác chất cho phản ứng cộng vào liên kết đôi (HBr, Cl2, HOCl, H2SO4), trong khi đó benzen trơ đối với tác chất trên.
So sánh phản ứng của benzen và hexatrien Tác chất Hexatrien Benzen KMnO4 (kạnh, loãng) không phản ứng Oxid hóa nhanh Br2, CCl4 (trong bóng tối) Cộng nhanh không phản ứng Cộng nhanh không phản ứng HI Hidrogen hóa nhanh ở Hidrogen H2, Ni hóa chậm ở 25oC 200oC, 200Atm
1.2 Thuyết vân đạo phân tử H H C C H C CH Vân đạo benzen C C 1.3 Sự biểu diễn vòng benzen H H Benzen được biểu diễn bằng một lục giác đều chứa vòng tròn, các nguyên tử hidrogen gắn trên góc của lục giác. III II I I là sự lai hóa các cơ cấu cộng hưởng của cơ cấu Kekulé II và III, các đường thẳng là liên kết σ của nguyên tử C. Vòng tròn là đám mây điện tử bất định xứ.
2. Tính thơm. Qui tắc Huckel (4n + 2) Về lý thuyết, hợp chất thơm là hợp chất chứa đám mây vòng điện tử bất định xứ π nằm trên và dưới mặt phẳng của phân tử. Hơn thế nữa, đám mây điện tử π phải chứa tổng số (4n + 2) điện tử π. Về độ bền, đặc tính cho tính thơm, sự bất định xứ vẫn chưa đủ mà phải có số điện tử π là 2, 6 hoặc 10..., đây là qui tắc Huckel.
Các ion: anion ciclopentadienil và cation cicloheptatrienil  có tính thơm và được biểu diễn như sau:
3. Danh pháp của dẫn xuất benzen Tên của dẫn xuất benzen được gọi bằng  cách đặt tên nhóm thế trước tên benzen N O2 Cl Clorobenzen Nitrobenzen
4. Phản ứng thế thân điện tử trên hợp chất thơm 4.1 Nitro hóa Cơ chế tổng quát của phản ứng nitro hóa với hỗn h ợp acid  nitric và acid sulfuric bao gồm chuổi phản ứng sau:
Giai đoạn (1) sinh ra ion nitronium, NO 2  Trong giai đoạn (2) ion nitronium đến gần đám mây điện t ử π  và tác kích vào một carbon bằng liên kết cộng hóa tr ị t ạo thành carbocation, gọi là ion benzenonium là một sự lai hóa giữa 3 cộng hưởng I, II, III. Giai đoạn 3, Ion base HSO4 loại proton để cho sản phẩm thế, tái sinh lại vòng bền bởi cộng hưởng.
4.2 Phản ứng sulfon hóa  Phảnứng sulfon hóa của hợp chất thơm gồm những giai đoạn sau:
4.3 Phản ứng halogen hóa Sự halogen hóa hợp chất thơm được minh họa bằng  phản ứng clor hóa bao gồm những giai đoạn sau đây:
4.4 Desulfon hóa. Cơ chế proton hóa
4.5 Phản ứng alkil hóa Friedel - Crafts
4.6 Phản ứng acil hóa Friedel - Crafs  Cơchế phản ứng alcil hóa tương tự như cơ chế phản ứng alkil hóa gồm các giai đoạn sau:
Tác chất thân điện tử là ion acilium, chất thân điện tử có thể là phức giữa clorur acid và acid Lewis. O A l Cl 3 RC Cl O C (CH 2)4CH 3 AlCl 3 + CH 3(CH 2)4C Cl O Zn (Hg), HCl hoàûc NHNH 2, OH, 200oC 2 CH 2(CH 2)4CH 3 n-hexilbenzen
5. Độ phản ứng và định hướng phản ứng Nhóm tăng hoạt gắn trên benzen làm cho  5.1 pứ thế thân điện tử xảy ra trên vị trí orto, para đối với nhóm này. CH 3 CH 3 CH 3 SO 3H H 2SO4 + SO 3H
 Ngược lại, nhóm giảm hoạt gắn trên benzen làm phản ứng thế thân điện tử xảy ra ở vị trí meta đối với nhóm này. N O2 N O2 H 2SO4 SO 3H tăng hoạt: thường là nhóm cho điện tử  Nhóm (hiệu ứng cộng hưởng, siêu tiếp cách).  Nhóm giảm hoạt: là nhóm hút điện tử ( hiệu ứng cộng hưởng, hiệu ứng cảm).
5.2 Trường hợp benzen có mang 2 nhóm thế Trường hợp nhân benzen có mang sẵn 2 nhóm thế:  - Nếu cả hai nhóm thế đều là nhóm cho điện tử, thì phản ứng  thế thân điện tử sẽ vào vị trí orto, para đối với nhóm cho đi ện tử mHnh nhứt (thường nhóm cho điện tử bằng hiệu ứng cộng Cạ 3 CH 3 hưởng sẽ mạnh hơn). H 2SO4 - Nếu có nhóm cho e và một nhóm hút e, thì sự định h ướng  đốiO H i phản ứng thế thân3H sẽ tùy thuộc nhóm cho điện t ử, SO e vớ OH nghĩa là sự thế xảy ra ở vị trí orto hay para với nhóm cho. CH 3 CH 3 N O2 HNO 3, H 2SO4 N O2 N O2 H 2SO4 OH OH N O2 N O2 SO 3H