Bài 35. Benzen và đồng đẳng. Một số hiđrocacbon thơm khác

Bài Giảng
Benzen và các chất đồng đẳng


Chương trình hoá học hữu cơ lớp 11
Người soạn : Nguyễn Thị Nga
Mục đích yêu cầu của bài

Nắm được các khái niệm hiđrocacbon thơm với các đặc điểm cấu tạo và tính chất của vòng benzen
Làm quen với một số hiđrocacbon thơm có nhánh và một số hiđrocacbon thơm có hai vòng
Bước đầu hình thành khái niệm về sự ảnh hưởng qua lại giữa các nguyên tử trong phân tử
Viết công thức và gọi tên các đồng phân vị trí trong vòng benzen có hai nhomd thế
Viết được các phương trình phản ứng thế, cộng, đối với benzen và toluen
Nội dung
Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp
Tính chất vật lý
Đặc điểm cấutạo
Tính chất hoá học
ứng dụng và điều chế


I.Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp
1.Dãy đồng đẳng của benzen

C6H6 ,C6H6CH3, C6H6CH2-CH3...
CTTQ: CnH2n-6 (n 6) Gọi chung là Aren
Đặc điểm : Aren là hiđrocacbon có chứa một vòng benzen trong phân tử.
Câu hỏi phần I
1.Cho biết công thức một vài đồng đẳng của benzen ? Tìm công thức tổng quát của dãy đồng đẳng ?
2.Nhận xét về tỉ lệ số nguyên tử H và C trong aren?

2.Đồng phân và danh pháp
Hai loại đồng phân :
Đồng phân về vị trí ở mạch cacbon no của nhánh





Đồng phân về vị trí của nhóm ankyl trong vòng benzen
Các đồng đẳng của benzen thường được gọi tên như dẫn xuất của benzen :alkyl+benzen
Chú ý về danh pháp
Chú ý: khi chỉ có hai nhóm thế thì
Hai nhóm thế ở vị trí 1-2 hoặc1- 6gọi là ortho
Hai nhóm thế ở vị trí 1-3 hay 1-5 gọi là vị trí meta
Hai nhóm thế ở vin trí 1-4 gọi là vị trí para
Với đồng đẳng có nhiều nhóm:Đánh số nguyên tử các bon của vòng bắt đầu từ một nguyên tử cacbon có nhóm thế
1,2-Đi metyl benzen
Ortho- Xilen

1,2-Đi metyl benzen
Para- Xilen
1,2-Đi metyl benzen
meta -Xilen
Gọi tên các aren sau:
Một số hiđrocacbon thơm khác
II-Cấu trúc phân tử benzen

1.Một số chứng minh về đặc điểm cấu tạo của benzen

C6H6 + 2H2 C6H12
3C2H2 C6H6
Thực tế benzen rất bền vững ,dễ dàng cộng H2 tạo ra xiclohexan nhưng lại có tính chất của hợp chất no như : không phản ứng với KMnO4 ,dễ phản ứng với Br2,HNO3.Đặc tính dễ thế, khó cộng này gọi là tính thơm.
2.Đặc điểm cấu tạo benzen
Các dữ kiện trên cho thấy benzen là hợp chất vòng 6 cạnh đặc biệt ,vừa biểu hiện tính chất không no vừa biểu hiện tính chất no
Cấu tạo theo đề nghị của Kêkulê
Vòng phẳng
Liên kết đơn và liên kết đôi xen kẽ
Góc liên kết bằng 120o
C lai hoá Sp3
3. Mô hình phân tử benzen


Theo quan niệm ngày nay các liên kết có độ dài bằng nhau như vậy bậc liên kết phải bằng nhau do đó liên kết đôi phải ở trạng thái không định chỗ.
Do đó dùng công thức phân tử sau hợp lý hơn
Quan niệm hiện đại
Tính chất hoá học
1. Phản ứng thế
a. Phản ứng brom hoá
b.Phản ứng nitro hoá
2.Phản ứng cộng
a. Cộng hiđro
b.Cộng clo
3.Phản ứng oxi hoá
Bài tập củng cố tiết 1
1. Viết công thức cấu tạo và gọi tên các hiđrocacbon thơm có công thức phân tử sau
a.C8H10 b.C9H12 c.C10H14
2. Viết công thức cấu tạo của các hiđrocacbon sau
a. m-Đietyl benzen
b.1,3,5-trimetyl Benzen
c. 2-phenylhexan
1.a. Phản ứng brom hoá
Chú ý : +Benzen không tác dụng với nước brom
+Benzen chỉ tác dụng với brom khan khi có bột sắt làm xúc tác
Với benzen
Với đồng đẳng của benzen
1.b. Phản ứng nitro hoá
Với benzen
Với các chất đồng đẳng
Câu hỏi phần II.1.a
1. Vai trò của axit sunfuric trong phản ứng nitro hoá ?
2. Tại sao toluen có thể cho hỗn hợp sản phẩm ? Yếu tố nào ảnh hưởng đến sự tạo thành sản phẩm phản ứng ?
3.So sánh điều kiện của phản ứng nitro hoá khi vòng benzen có sẵn nhóm -NO2 và nhóm -CH3 ?
4.Khi vòng benzen đã có sẵn nhóm thế -NO2 và -CH3 phản ứng thế sẽ xảy ra ỏ vị trí nào? dễ hơn hay khó hơn với khi không óc nhóm thế ?
Nhận xét :
Phải sử dụng hỗn hợp hai axit đặc.
Vai trò chủ yếu của axit sunfuric là xúc tác.
Toluen tham gia phản ứng nitro hoá dễ dàng hơn benzen cho hỗn hợp các sản phẩm .
Các nhóm thế trong vòng benzen có ảnh hưởng đến sự định hướng nhóm thế tiếp theo vào vòng benzen
Quy luật thế vào vòng benzen
Khi vòng benzen đã có sẵn nhóm - CH3 (ankyl)- OH, - NH2.) phản ứng sẽ dễ dàng hơn và ưu tiên xảy ra ở các vị trí ortho và para.
Trái lại, nếu vòng benzen đã có sẵn nhóm - NO2
- COOH, - CHO, Hal. Phản ứng thế sẽ khó khăn hơn và ưu tiên xảy ra ở vị trí meta.
Như vậy, các nhóm thế - CH3, - NO2 . đã có ảnh hưởng đến vòng benzen, và ngược lại vòng benzen cũng có ảnh hưởng đến nhóm - CH3 (nhóm - CH3 dễ tham gia phản ứng thế khi chiếu sáng). Đó là ảnh hưởng qua lại giữa các nguyên tử trong phân tử.
Tóm tắt quy luật thế vào vòng benzen
2. Phản ứng cộng
a.Cộng hiđro :
C6H6 + 3H2 ? C6H12
b.Cộng Clo:
C6H6 + 3Cl2 ? C6H6Cl6
Thuốc trừ sâu 666
*C6H6CH3 + Cl2 ? C6H6CH2 - Cl
Câu hỏi phần II. 3
1.Viết phương trình phản ứng cháy tổng quát của benzen ? Cho nhận xét về tỉ lệ CO2và H2O và so sánh với các hiđrocacbon đã học?
2.Tính hàm lượng cacbon trong benzen và so sánh với các hiđrocacbon đã học ?
3. Dự đoán về khả năng làm mất màu thuốc tím của benzen và các chất đồng đẳng ?
3. Phản ứng oxi hoá
a. Phản ứng cháy
CnH2n-6+ O2 ? nCO2+(n-3)H2O

C6H6 + O2 ? 6CO2+ 3H2O

Nhận xét : Benzen và các đồng đẳng của nó cháy trong không khí sinh nhiều muội thando hàm lượng cacbon trong phân tử lớn
b. Phản ứng oxi hoá không hoàn toàn
Benzen không làm mất màu thuốc tím
Với đồng đẳng của benzen : Bị oxi hóa ở mạch nhánh ưu tiên vị trí cacbon ?

C6H5CH2CH2CH3

C6H5CH3 + 2KMnO4 C6H5COOK + 2MnO4? + KOH
+H2O
C6H5COOH + K++H2O
V.ứng dụng và điều chế
Benzen là nguyên liệu rất quan trong trong công nghiệp hoá học : điều chế nitrobenzen, và anilin, tổng hợp phẩm nhuộm,dược phẩm, dung môi .
Clobenzen : làm dung môi, tổng hợp DDT..
Hexacloran : thuốc trừ sâu
Stiren : tổng hợp chất dẻo
VI. Điều chế
Chưng cất nhựa than đá và công nghiệp dầu mỏ
Đehidro hoá xiclohexan, n- hexan
Trùng hợp axetilen