Bài giảng Chương 1: Đại cương về hóa học hữu cơ

ân cực mạnh nên ankin tham gia một số
phản ứng biểu hiện tính axit.
a. Phản ứng cộng hợp AE.
X 	Y 	X 	Y
C 	C
1- Cộng hợp hyđrô.
+ XY 	C 	C 	XY 	 	CX 	CY
R	R
R	C	C	R
H2/Ni
C	C	sản phẩm cis
H	H R	H
C	C	sản phẩm trans
2- Cộng halogen (X2 = Cl2, Br2).
H2/NH3 H	R
X C	C 	X2 	 	C
X	X	X C 	X2 	C	C
X	X
CH3 	C	C	Br2 	CH3 	CBr	CHBr	Br2 	CH3 	CBr2 	CHBr2
3- Cộng hợp hyđrôhalogenua (HX = HCl, HBr, HI).
C	C 	HX	CH	CX 	HX	 	CH2 	CX2
CH3 	C	CH	HCl	CH3 	CCl	CH2 HCl	CH3 	CCl2 	CH3
4- Phản ứng hyđrat hoá.
C	C	+
H2SO4/HgSO4 	
H2O	CH
H	C	C	H + H2O H2SO4/HgSO4 CH2
H2SO4/HgSO4

C
OH
CH2
C
O
CH
OH
CH3CHO
Axêtanđehyt
CH3	C	CH +
H2O
CH3	C
OH
CH2	CH3	C
O
CH3
b. Các phản ứng thể hiện tính axit.
C	H +

Baz¬

C	C-
Axeton
1- Tạo thành axêtylua các kim loại nặng hoá trị 1.
C 	CH + M+
C 	C- M+ + H+
HC 	CH + 2Ag+
+

Ag 	C 	C 	Ag + 2 H+
+
CH3	 C 	CH +
Cu(NH3)2
CH3	 C 	C 	Cu + NH4
+ NH3
Các muối axêtylua là những chất tan trong nước và thường có màu đặc trưng nên được sử dụng để phân biệt các ankin đầu mạch.
2- Phản ứng với kim loại kiềm.
C	C + Na

NH3 	 	C	C- Na+ + H2
(CH3)2CH	 C	CH +

NaNH2
ete
(CH3)2CH	 C	C- Na+ +

NH3
Một trong những ứng dụng của loại phản ứng này là dùng để tổng hợp những hợp chất ankin cao hơn.
R1 	C	C	H + Na
NH3
R1 	C	C- Na+ 	R2X
R1 	C	C	R
CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 4
4.1. Danh pháp thông thường và danh pháp IUPAC đối với ankin.
4.2. Các phương pháp điều chế ankin.
4.3. Các tính chất hóa học quan trọng của ankin.
4.4. a. Tại sao ankin không có đồng phân hình học. Viết đồng phân hình học của ankin có 5
cacbon có nối đôi.
b. Tại sao xiclohexin không tồn tại. Viết đồng phân hình học của ankin có 6 cacbon với vòng 3 cạnh.
4.5. Gọi tên những hợp chất sau đây theo danh pháp IUPAC:
a. CH3 	CH CH3

C CH
b. CH3 	CH2 	CH C2H5

C C 	CH 	CH3
CH3

c. Br 	C C 	CH2 	CH3
d.(CH3)3C 	C C 	C(CH3)3

e.Cl CH2 	CH2 	C C 	CH3
4.6. Hãy dùng phương pháp hóa học để phân biệt: butan, buten-1, butin-1 và butin-2.
4.7. Từ axetilen và những hóa chất cần thiết điều chế các ankin sau:
a. CH3 	C CH

b. CH3 	CH2 	C C 	CH2 	CH3

c. HC C 	CH2 	CH2 	CH2Cl
4.8. Viết công thức cấu tạo của các hiđrocacbon có công thức phân tử C5H8. Gọi tên các đồng phân loại ankadien.
4.9. Từ buten-1 và các hóa chất cần thiết điều chế butadien-1,3.
4.10. Hoàn thành sơ đồ phản ứng sau:
Br2 	HBr
a. CH2 	CH 	CH 	CH2
A + B
X + Y
Buten-1 	HBr 	KOH/ancol
Br2

KOH/ancol
b. 	+
A 	-HBr 	B
X 	-2HBr 	Y
4.11. Một ankadien có công thức phân tử C5H8, sau khi ôzôn hóa đem thuỷ phân ôzônit tạo thành đã thu được một trong các sản phẩm là:
CH3 	C 	CH 	O O
Hãy cho biết công thức cấu tạo của ankadien ban đầu.
4.12. Viết công thức cấu tạo của những dien có công thức phân tử C5H8. Gọi tên các đồng phân và chỉ rõ cacbon lai hóa sp.
4.13. Hai hiđrocacbon đồng phân A và B có công thức phân tử C6H10 đều làm mất màu nước brom và có khả năng tác dụng với ozon. Khi thuỷ phân ozonit tạo thành từ A cho cho một phân tử OHCCH2CH2CHO và hai phân tử CH2O. Khi thuỷ phân ozonit tạo thành từ B cho 3 sản phẩm: CH3CO-CHO, CH2O và CH3CHO. Xác định công thức cấu tạo của A và B.
TÀI LIỆU THAM KHẢO CỦA BÀI TẬP CHƯƠNG 4
[1]. Chu Phạm Ngọc Sơn, Nguyễn Hữu Tính, Nguyễn Huy Ngọc, Lê Khắc Tích, Bài tập hóa học hữu cơ.
[2]. Ngô thị Thuận, Bài tập hóa học hữu cơ (2008), Nxb. Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
[3]. Thái Doãn Tĩnh, Bài tập cơ sở lí thuyết hóa hữu cơ (2005), Nxb. Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
[4]. Thái Doãn Tĩnh, Bài tập cơ sở hóa học hữu cơ (2005), Nxb. Khoa học và Kỹ thuật, Hà
Nội.
[5]. Nguyễn thị Bích Tuyết (1995), Giáo trình hóa hữu cơ, Huế.
Chương 5
 HYĐRÔCACBON THƠM
A. HYDROCACBON THƠM MỘT NHÂN
I. Định nghĩa, đồng đẳng, đồng phân, danh pháp
1. Cách gọi tên các hợp chất của benzen.
Để gọi một số lớn hợp chất của benzen, người ta gọi bằng cách thêm tên gọi của nhóm
thế vào từ benzen.
Cl 	Br 	NO2
Clobenzen 	Brombenzen 	Nitrobenzen
Một số hợp chất có tên gọi riêng không liên quan đến nhóm thế.
H3C 	H2N	HO HOOC SO3H
Toluen 	Anilin	Phenol	Axit benzoic Axit benzosunfonic
Nếu trong vòng benzen có một số nhóm thế thì khi gọi cần phải gọi tên các vị trí nhóm thế. Để gọi tên các dẫn xuất thế 2 lần của benzen thì dùng 3 tiếp đầu ngữ p- (para), m-(mêta), o-
(octô):
Br
Br 	Br
Br 	Br 	Br
o-dibrombenzen 	m-dibrombenzen 	p-Dibrombenzen
Nếu 2 nhóm thế khác nhau thì gọi:
NO2
I
CH3

OH NO2
Br	Cl	Br
p-bromiodbenzen m-clonitrobenzen	o-nitrotoluen	p-bromphenol
Nếu trong vòng benzen có hơn 2 nhóm thế thì phải đánh số:
- Nếu cả 3 nhóm thế như nhau thì đánh số sao cho tổng của các chỉ số là nhỏ nhất
Br
1 	Br
6 	2
5 	3
 BrBr
6
1 	Br
2
3 	5
4
 Br
Gọi: 1,2,4-tribrômbenzen Không gọi: 1,4,6-tribrombenzen
Nếu các nhóm thế khác nhau thì chọn một nhóm thế đánh số 1 và tiếp theo là các nhóm thế khác, khi gọi tên nhóm số 1 không gọi chỉ số. Trường hợp có nhóm thế nào đó phù hợp với tên gọi riêng thì xem như nó ở vị trí số 1.
Ví dụ:
 OH
 NO2
	 NO2 NO2
 Br Cl
3-clo-5-bromnitrobenzen 	2,6-dinitrotouen	
2. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÒNG BENZEN.
Trong tất cả các hợp chất hữu cơ, benzen được nghiên cứu kĩ nhất. Benzen được phát hiện từ năm 1825 nhưng mãi dến năm 1931 người ta mới đề nghị được một công thức cấu tạo phù hợp và phải 10-15 năm sau công thức đó mới được các nhà hoá học chấp nhận.
a. Công thức phân tử, số lượng đồng phân và cấu tạo của Kêkulê
1- Benzen có công thức phân tử C6H6. Các phương pháp phân tích nguyên tố đã xác định rằng điều đó hoàn toàn đúng. Với công thức C6H6, benzen có thể có các công thức cấu tạo sau
đây:	
H
C
H	C	C	H
H
C
H	C	C	H
H
H	C	C
C

CH2
H	C	C	H C
H
H	C	C	H C
H
H	C	C H
Công thức Kkule
Công thức fioa
(I)	(II)	(III)
CH3	C	C	C	C	CH3	CH2	CH	C	C	CH	CH2
(IV)	(V)
Vậy công thức nào trên đây sẽ phù hợp với benzen?
2- Benzen chỉ cho một sản phẩm thế một lần duy nhất là C6H5X. Tức là nếu brôm háo benzen thì nó sẽ cho sản phẩm thế một lần duy nhất là C6H5Br, tương tự như vậy cũng chỉ thu được sản phẩm thế một lần duy nhất là C6H5Cl, 	C6H5NO2Điều đó chứng tỏ rằng, trong cấu tạo của benzen, 6 nguyên tử hyđrô hoàn toàn tương đương như nhau, do đó khi thay thế một nguyên tử hyđrô nào thì cũng chỉ cho một và chỉ một sản phẩm duy nhất mà thôi. Công thức cấu tạo V có 2 loại hyđrô nên sản phẩm thế một lần có thể là 2 sản phẩm, do đó V không thể là cấu tạo của benzen. Tương tự như vậy các công thức cấu tạo II và III cũng không phù hợp và do đó công thức cấu tạo của benzen chỉ có thể là I hoặc là IV.
b. Benzen cho 3 sản phẩm thế đồng phân 2 lần C6H4X2 hoặc C6H4XY, tức là chỉ thu
được 3 sản phẩm đồng phân brôm hoá 2 lần C6H4Br2 hoặc 3 sản phẩm C6H4NO2Cl.
Br
C
H 	C 	C 	Br
H 	C 	C 	H C
H
Br
C
H 	C 	C 	H
H 	C 	C 	Br
C
H
Br
C
H 	C 	C 	H
H 	C 	C 	H C
Br
1,2-dibrombenzen 1,3-dibrombenzen 1,4-dibrombenzen
Điều này chứng tỏ rằng, công thức cấu tạo của benzen không thể là IV mà chỉ có thể là I vì như vậy mới có thể phù hợp với kết quả thực nghiệm trên đây. Tiếp tục nghiên cứu cấu tạo I, người ta nhận thấy rằng 1,2-đibrômbenzen có 2 công thức cấu tạo VI và VII chỉ khác nhau bởi
vị trí của brôm so với nối đôi.
Br
C
H	C	C	Br
H	C	C	H C
H
Br
C
Br	C	C	H
H	C	C	H C
H
IX.
VI	VII
Vì vậy Kêkulê đã cho rằng công thức cấu tạo thật của benzen nằm giữa công thức VIII và
H
C
H 	C 	C 	H
H
C
H 	C 	C 	H
H 	C 	C 	H C
H

H 	C 	C 	H C
H
VIII 	IX
Điều đó có nghĩa là benzen chẳng phải là công thức VIII mà cũng chẳng phải là công thức IX mà là một công thức cấu tạo trung gian giữa VIII và IX. Cũng không có nghĩa là benzen được cấu tạo từ các phân tử mà trong đó một nửa tương ứng với VIII còn nửa kia tương ứng với IX hoặc là mỗi phân tử cứ chuyển hoá từ VIII qua IX và ngược lại. Ở đây chỉ có nghĩa là tất cả các phân tử hoàn toàn như nhau và mỗi một phân tử có cấu tạo trung gian giữa VIII và IX.
Một công thức phân tử có thể biểu diễn bằng nhiều công thức cấu tạo mà trong đó chỉ có sự khác nhau bởi sự phân bố điện tử (các hạt nhân nguyên tử sắp xếp như nhau) thì người ta nói phân tử đó có khả năng cộng hưởng. Công thức cấu tạo đó là công thức cộng hưởng.
b. Độ bền của vòng benzen.
Công thức cấu tạo của Kêkulê trên đây phù hợp với các điểm a, b, c nhưng nhiều yếu tố
khác công thức đó chưa đề cập đến, đặc biệt là độ bền vững của vòng benzen. Ví dụ thực
nghiệm cho thấy rằng, phản ứng đặc trưng của benzen là phản ứng thế chứ không phải là phản ứng cộng, mà đáng lẽ ra benzen theo công thức cấu tạo của Kêkulê thì có thể xem như là xyclôhecxatrien nên nó phải dễ dàng tham gia các phản ứng cộng hợp.
Để so sánh, người ta nghiên cứu phản ứng cộng hợp của xyclôhecxen và benzen với một số tác nhân sau đây:
Tác nhân 	xyclôhecxen 	benzen KMnO4(lạnh, loãng) 	Bị oxy hoá rất nhanh 	Không phản ứng Br2/CCl4 (bóng tối) 	 Kết hợp rất nhanh 	Không phản ứng
HI 	Kết hợp nhanh 	Không phản ứng
H2/Ni 	Kết hợp nhanh ở 250C và áp suất 1,4 at.

Hyđrô hoá chậm ở 100-
2000C, 105at.
Trong khi đó, benzen tham gia tốt một số phản ứng thế sau đây:
HONO2/H2SO4

C6H5NO2

+ H2O 	Nitro hóa
HOSO3H/SO3

C6H5SO3H +

H2O 	Sunfonic hóa
C6H6
X2/Fe

C H X

+ HX 	Hal«gen hãa
6 5
RCl/AlCl3
ROCl/AlCl3
C6H5R C6H5COR

+ HCl 	Ankyl hóa
+ HCl 	Axyl hóa
Các kết quả định tính trên đây cho phép kết luận rằng benzen bền hơn rất nhiều so với xyclôhecxen.
Bằng phương pháp định lượng nhiệt hyđrô hoá và nhiệt phân huỷ, người ta cũng đã thu được kết quả tương tự.Ví dụ nhiệt hyđrô hóa thu được bằng thực nghiệm ít hơn so với tính toán bằng lý thuyết là 36 Kcal/mol. Điều đó có nghĩa là benzen bền hơn 36 Kcal/mol so với sự tính toán cho xyclôhecxatrien. Người ta gọi năng lượng này là năng lượng cộng hưởng.
c. Độ dài liên kết của cacbon-cacbon trong phân tử benzen.
Độ dài liên kết cacbon-cacbon của benzen như nhau và có giá trị ở vào khoảng giữa độ dài liên kết và nối đôi. Phương pháp nhiễu xạ Rơngen đã xác định được độ dài liên kết cacbon- cacbon trong benzen là 1,39A0.
d. Cấu tạo của benzen d