Tiêu đề DẠY THÊM HÓA 11 - CHƯƠNG 7. Hidrocacbon Thơm.doc ✅

1Nhóm tài liệu Word Hóa: https://www.facebook.com/groups/399486444159944/ CHUYÊN ĐỀ 4 : HIĐROCACBON THƠM BÀI 1 : BENZEN VÀ ANKYLBENZEN (AREN) A. LÝ THUYẾT I. CẤU TRÚC, ĐỒNG ĐẲNG, ĐỒNG PHÂN VÀ DANH PHÁP 1. Cấu trúc của phân tử benzen a. Sự hình thành liên kết trong phân tử benzen Sáu nguyên tử C trong phân tử benzen ở trạng thái lai hoá sp 2 (lai hoá tam giác). Mỗi nguyên tử C sử dụng 3 obitan lai hoá để tạo liên kết  với 2 nguyên tử C bên cạnh nó và 1 nguyên tử H. Sáu obitan p còn lại của 6 nguyên tử C xen phủ bên với nhau tạo thành hệ liên hợp  chung cho cả vòng benzen. Nhờ vậy mà liên kết  ở benzen tương đối bền vững hơn so với liên kết  ở anken cũng như ở những hiđrocacbon không no khác. Sáu nguyên tử C trong phân tử benzen tạo thành một lục giác đều. Cả 6 nguyên tử C và 6 nguyên tử H cùng nằm trên 1 mặt phẳng (gọi là mặt phẳng phân tử). Các góc hoá trị đều bằng 120 o . b. Biểu diễn cấu tạo của benzen Có hai cách biểu diễn cấu tạo của benzen : 2. Đồng đẳng, đồng phân và danh pháp Khi thay các nguyên tử hiđro trong phân tử benzen (C 6 H 6 ) bằng các nhóm ankyl, ta được các ankylbenzen. Ví dụ : C 6 H 5 –CH 3 C 6 H 5 –CH 2 –CH 3 C 6 H 5 –CH 2 –CH 2 -CH 3 … Metylbenzen (toluen) etylbenzen propylbenzen … Các ankylbenzen họp thành dãy đồng đẳng của benzen có công thức chung là C n H 2n-6 với n  6. Khi coi vòng benzen là mạch chính thì các nhóm ankyl đính với nó là mạch nhánh (còn gọi là nhóm thế). Ankylbenzen có đồng phân mạch cacbon. Để gọi tên chúng, phải chỉ rõ vị trí các nguyên tử C của vòng bằng các chữ số hoặc các chữ cái o, m, p (đọc là ortho, meta, para).
2Nhóm tài liệu Word Hóa: https://www.facebook.com/groups/399486444159944/ II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ Benzen và ankylbenzen là những chất không màu, hầu như không tan trong nước nhưng tan trong nhiều dung môi hữu cơ, đồng thời chính chúng cũng là dung môi hoà tan nhiều chất khác. Chẳng hạn benzen hoà tan brom, iot, lưu huỳnh, cao su, chất béo… Các aren (benzen và ankylbenzen) đều là những chất có mùi. Chẳng hạn như benzen và toluen có mùi thơm nhẹ, nhưng có hại cho sức khoẻ, nhất là benzen. III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC 1. Phản ứng thế a. Phản ứng halogen hoá Khi có bột sắt, benzen tác dụng với brom khan tạo thành brombenzen và khí hiđro bromua. Toluen phản ứng nhanh hơn benzen và tạo ra hỗn hợp hai đồng phân ortho và para. Nếu không dùng Fe mà chiếu sáng (as) thì Br thế cho H ở nhánh. Nhóm C 6 H 5 CH 2 gọi là nhóm benzyl, nhóm C 6 H 5 gọi là nhóm phenyl. (41% ) (59% )
3Nhóm tài liệu Word Hóa: https://www.facebook.com/groups/399486444159944/ b. Phản ứng nitro hoá Benzen tác dụng với hỗn hợp HNO 3 đặc và H 2 SO 4 đậm đặc tạo thành nitrobenzen : Nitrobenzen tác dụng với hỗn hợp axit HNO 3 bốc khói và H 2 SO 4 đậm đặc đồng thời đun nóng thì tạo thành m-đinitrobenzen. Toluen tham gia phản ứng nitro hoá dễ dàng hơn benzen và tạo thành sản phẩm thế vào vị trí ortho và para : c. Quy luật thế ở vòng benzen Khi ở vòng benzen đã có sẵn nhóm ankyl (hay các nhóm –OH, –NH 2 , –OCH 3 …), phản ứng thế vào vòng sẽ dễ dàng hơn và ưu tiên xảy ra ở vị trí ortho và para. Ngược lại, nếu ở vòng benzen đã có sẵn nhóm –NO 2 (hoặc các nhóm –COOH, –SO 3 H, –CHO …) phản ứng thế vào vòng sẽ khó hơn và ưu tiên xảy ra ở vị trí meta. 2. Phản ứng cộng Benzen và ankylbenzen không làm mất màu dung dịch brom (không cộng với brom) như các hiđrocacbon không no. Khi chiếu sáng, benzen cộng với clo thành C 6 H 6 Cl 6 . Khi đun nóng, có xúc tác Ni hoặc Pt, benzen và ankylbenzen cộng với hiđro tạo thành xicloankan, ví dụ : o Ni,t 662612CH3HCH 24 2 HSO 2 HOHONO  (58%) (42%)
4Nhóm tài liệu Word Hóa: https://www.facebook.com/groups/399486444159944/ 3. Phản ứng oxi hoá Benzen không tác dụng với KMnO 4 (không làm mất màu dung dịch KMnO 4 ). Các ankylbenzen khi đun nóng với dung dịch KMnO 4 thì chỉ có nhóm ankyl bị oxi hoá. Ví dụ : Toluen bị KMnO 4 oxi hoá thành kali benzoat, sau đó tiếp tục cho tác dụng với axit clohiđric thì thu được axit benzoic. C 6 H 5 CH 3 42 0 KMnO, HO 80-100C  65 || CHCOK O  HCl  65 || CHCOH O  Các aren khi cháy trong không khí thường tạo ra nhiều muội than. Khi aren cháy hoàn toàn thì tạo ra CO 2 , H 2 O và toả nhiều nhiệt. Thí dụ : C 6 H 6 + 15 2 O 2  6CO 2 + 3H 2 O H = -3273kJ ● Nhận xét chung : Benzen tương đối dễ tham gia phản ứng thế, khó tham gia phản ứng cộng và bền vững với các chất oxi hoá. Đó cũng là tính chất hoá học đặc trưng chung của các hiđrocacbon thơm nên được gọi là tính thơm. IV. ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG 1. Điều chế Benzen, toluen, xilen… thường tách được bằng cách chưng cất dầu mỏ và nhựa than đá. Chúng còn được điều chế từ ankan, hoặc xicloankan : Etylbenzen được điều chế từ benzen và etilen : CH 3 [CH 2 ] 4 CH 3 0 2 xt,t 4H C 6 H 6 CH 3 [CH 2 ] 5 CH 3 0 2 xt,t 4H C 6 H 5 CH 3 C 6 H 6 + CH 2 =CH 2 0xt,t C 6 H 5 CH 2 CH 3 2. Ứng dụng Benzen là một trong những nguyên liệu quan trọng nhất của công nghiệp hoá hữu cơ. Nó được dùng nhiều nhất để tổng hợp các monome trong sản xuất polime làm chất dẻo, cao su, tơ sợi (chẳng hạn polistiren, cao su buna - stiren, tơ capron). Từ benzen người ta điều chế ra nitrobenzen, anilin, phenol dùng để tổng hợp phẩm nhuộm, dược phẩm, thuốc trừ dịch hại,... Toluen được dùng để sản xuất thuốc nổ TNT (trinitrotoluen). Benzen, toluen và các xilen còn được dùng nhiều làm dung môi.