Title Bài 10-Phản ứng thế electrophin vào vòng thơm ✅

Bài 10-Phản ứng thế electrophin vào vòng thơm Yêu cầu cần đạt: 1. Viết được phương trình hóa học (Vẽ cơ chế nếu có thể) và sản phẩm chính của các phản ứng thế thơm ái điện tử (bao gồm phản ứng halogen hóa, nitrat hóa, sulfo hóa, phản ứng alkyl hóa Friedel-Crafts và phản ứng acyl hóa Friedel-Crafts). 2. Xác định xem các nhóm thế trong các hợp chất thơm là hướng ortho/para hay hướng meta. 3. Xác định xem các nhóm thế trên các hợp chất thơm đang kích hoạt hay khử hoạt tính để thay thế thơm electrophlie tiếp theo. Sử dụng thông tin này để so sánh và đối chiếu độ mạnh tương đối của các nhóm kích hoạt/hủy kích hoạt và (các) tác động của điều này đối với tốc độ phản ứng hóa học. 4. Thiết kế tổng hợp ngắn các hợp chất thơm có kích thước nhỏ đáp ứng các yếu tố trên.
Bài 10-Phản ứng thế electrophin vào vòng thơm 10.1. Tóm tắt những kiến thức cơ bản Hãy nhớ lại rằng các liên kết π cacbon-cacbon như liên kết trong anken đều có tính ái nhân (xem bài 8). Ví dụ, chúng có thể tấn công các chất ái điện tử để tạo ra các chất trung gian carbocation, sau đó chúng trở thành chất ái điện tử và bị một chất ái nhân khác tấn công (Sơ đồ 10.1). Sơ đồ 10.1 – Ví dụ chung về tấn công Nucleophilic từ Alkene. Điều này (và các cơ chế liên quan) là cơ sở cho các phản ứng như halogen hóa anken. Hãy nhớ lại rằng những phản ứng này hoạt động tốt với anken, nhưng không hoạt động với liên kết π của vòng thơm (xem Sơ đồ 9.1) vì điều này sẽ loại bỏ chất thơm và loại bỏ năng lượng ổn định chất thơm mà phân tử thu được từ nó. 10.2. Thuật ngữ: Thế electrophillic trên vòng thơm (Electrophilic Aromatic Substitution:EAS// SEAr Thay vì thêm hai nhóm qua liên kết π, các vòng thơm thích thêm một nhóm và sau đó trở lại thơm. Những loại phản ứng này được gọi là sự thế electrophillic trên vòng thơm vì chúng thay thế hydro trên vòng thơm bằng cách sử dụng chất electrophiles. Chúng thường được viết tắt là SEAr (“substitution electrophilic aromatic: thế electrophillic trên vòng thơm”), mặc dù một số nguồn khác sử dụng từ viết tắt EAS.
10.3. Hình thức và cơ chế chung Tất cả các phản ứng thế electrophillic trên vòng thơm đều tuân theo cùng một dạng tổng thể, trong đó hydro trên vòng thơm được thay thế bằng một nhóm mới (Sơ đồ 10.2). Các vòng dị vòng có thể trải qua các phản ứng S E Ar, nhưng những phản ứng này có xu hướng phức tạp hơn và thường không được giới thiệu trong tài liệu này. Sơ đồ 10.2 – Phương trình phản ứng tổng quát cho sự thay thế chất thơm ái điện tử. Cơ chế phản ứng chính xác thay đổi một chút tùy thuộc vào loại chất electrophile được sử dụng (Sơ đồ 10.3). Đầu tiên, electrophile được kích hoạt theo một cách nào đó (không biễu diễn). Cách chính xác được thực hiện phụ thuộc vào chất electrophile . Sau đó, liên kết π từ vòng thơm (nucleophile) tấn công electrophile đã hoạt hóa. Điều này tạo ra một liên kết mới và một cacbocation. Cuối cùng, thay vì tấn công carbocation, một nucleophile/bazơ bổ sung sẽ loại bỏ hydro ban đầu, tái tạo lại vòng thơm. Electrophile được kích hoạt có thể có hoặc không có cation. Cơ sở có thể có hoặc không. Những thay đổi này tùy thuộc vào phản ứng cụ thể, với phản ứng tổng quát được mô tả.
Sơ đồ 10.3 – Cơ chế phản ứng tổng quát thế electrophillic trên vòng thơm. 10.4. Các bước phản ứng và xác định tốc độ Bước đầu tiên là hình thành carbocation, đòi hỏi một lượng năng lượng lớn và là bước quyết định tốc độ (Hình 10.1). Phản ứng tổng thể là tỏa nhiệt. Hình 10.1 – Đồ thị phản ứng tổng quát cho các phản ứng thế electrophillic trên vòng thơm..