Bài giảng Hóa học - Benzen và ankylbenzen

CẤU TẠOCH2 = CH2Sáu obital p còn lại của 6 nguyên tử C xen phủ bên với nhau tạo thành hệ liên hợp pi, tương đối bền vững hơn so với liên kết pi ở các anken hay hiđrôcacbon không no khácAromaticityDefinitionBenzene is a cyclic compound which has a planar structure with a delocalized cloud of p-electrons above and below the plane of the ring:I- CẤU TRÚC- ĐỒNG ĐẲNG - ĐỒNG PHÂN - DANH PHÁPBenzen 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 hóa học đặc trưng chung của các hiđrôcacbon thơm nên được gọi là tính thơmVào thời kỳ này hầu hết các nhà hóa học nghĩ rằng không thể biết cấu trúc của các phân tử, Nhưng theo KEKULÉ :-Nguyên tử cacbon có thể kết hợp với nhau để tạo thành chuỗi dài và phức tạp; -Hoá trị các nguyên tử cacbon luôn luôn là bốn; -Nghiên cứu các sản phẩm phản ứng có thể cho biết thông tin về cấu trúc. Cấu trúc benzen là tác phẩm nổi tiếng nhất của Kekulé (1865)Ý tưởng về cấu tạo benzen đã đến với ông trong một giấc mơ.Một trong những nhà hóa học nổi bật nhất tại Châu Âu từ những năm 1850 cho đến khi ông qua đời, đặc biệt là trong lĩnh vực lý thuyết, ông là người sáng lập chính của lý thuyết cơ cấu hóa chất .1829-1896"cha đẻ của nghành công nghiệp phân bón”Người đã làm cho sinh viên AUGUST KEKULÉ bỏ kiến trúc theo nghiên cứu hoá họcCTTQ	: k= 3( pi) + 1 (vòng) =4	CnH2n - 6 	n > 6Lấy (n- 6) C làm nhánh, di chuyển nhánh, bẻ nhánh TD C8H10CH2-CH3│CH3│—CH3CH3│—CH3CH3││CH3CH3│C6H5 - CH3MetylbenzenPhenylmetanTOLUENCH2-CH3│C6H5 – CH2-CH3EtylbenzenphenyletanC6H5 – CH – CH3 	│ CH3isopropylbenzen2-phenylpropanKUMENC6H5 – CH2 – CH2 –CH3propylbenzen1-phenylpropan-mạch có hai nhánh trở lên: đánh số C trên nhân sao cho:tổng số số vị trí nhánh là nhỏ nhất-chọn mach chính là nhân benzen hoặc mạch C hở dài nhấtCH3│—CH3CH3│—CH3CH3││CH3C6H4 (CH3)21,2-đimetylbenzen1,3-đimetylbenzen1,4-đimetylbenzenmạch có hai nhánh trên nhân -hai nhóm thế ở 2C kề nhau: số vị trí 1,2= o (ortho)-hai nhóm thế ở cách nhau 1 C : số vị trí 1,3= m (meta)-hai nhóm thế ở cách nhau 2C : số vị trí 1,4= p (paraCH3│—CH3CH3│—CH3CH3││CH3C6H4 (CH3)21,2-đimetylbenzeno-đimetylbenzeno-xilen1,3-đimetylbenzenm-đimetylbenzenm-xilen1,4-đimetylbenzenp-đimetylbenzenp-xilenC9H12CH2-CH2-CH3│CH3│CH-CH3│—CH3CH2-CH3│—CH3CH2-CH3│CH2-CH3││CH3—CH3CH3│—CH3—CH3CH3││CH3—CH3CH3│CH3—Propylbenzenisopropylbenzen1-etyl-2-metylbenzeno-etyletylbenzen1-etyl-3-metylbenzenm-etyletylbenzen1-etyl-4-metylbenzenp-etyletylbenzen1,2,3-tri-metylbenzen1,2,4-tri-metylbenzen1,3,5-tri-metylbenzenBenzen là một dầu lỏng, không màu, dễ bay hơi và dễ cháy, có mùi thơm ngọt, độc hại.không hòa tan trong nước, hòa tan trong ethanol, ethyl ete, cloroform và các dung môi hữu cơ. sôi điểm 80,1 độ C điểm nóng chảy của 5,533 độ Ctự đánh lửa điểm 580 độ Celsius+ Br2—Br+ HBrFe+ HNO3—NO2+ H2OH2SO4 đC6H5-BrBrombenzenphenylbromuaC6H5-NO2nitrô benzenNitration of BenzeneCơ chế HNO3+ C6H6HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4HNO3+ H2SO4Cơ chế HNO3+ C6H6Quy luật thế trên vòng benzenR│R│Tính chất nhóm thế Rảnh hưởng mật độ e trên nhânkhả năng phản ứng thế so với benzenĐịnh hướng vị trí thế trên nhânĐẩy e-CxHy, amin: –NH2 , Ancol –OH , Ete –OR , –X Hút eAxit -COOH,Este -COOR, Anđêhit -CHO,-NO2 Quy luật thế trên vòng benzenR│Tính chất nhóm thế RĐẩy e-CxHy, amin: –NH2 , Ancol –O–H , Ete –O–R , –X Hút eAxit - C - OH, ║ OEste -COOR, Anđêhit –CH=O,-O=NOO O N │ Quy luật thế trên vòng benzenR│R│Tính chất nhóm thế Rảnh hưởng mật độ e trên nhânkhả năng phản ứng thế so với benzenĐịnh hướng vị trí thế trên nhânĐẩy e-CxHy, amin: –NH2 , Ancol –OH , Ete –OR , –X Làm tăngdễ hơno,pLàm giảmkhó hơnmHút eAxit -COOH,Este -COOR, Anđêhit -CHO,-NO2+ Br2—Br+ HBrFe1:1+ HBro-CH3-C6H4-Br2-Bromtolueno-BromtoluenCH3│CH3│ │BrCH3│p-CH3-C6H4-Br4-Bromtoluenp-BromtoluenFe1:1+ H2O+ HNO3+ H2OH2SO4 đ1:1o-CH3-C6H4-NO22-nitrôtolueno-nitrôtoluenp-CH3-C6H4-NO24-nitrô toluenp-nitrô toluenCH3│—NO2CH3│CH3││NO2CH3│H2SO4 đ1:1+ HNO3+ 3H2OCH3-C6H2(NO2) 32,4,6-trinitrôtoluenT.N.TCH3│—NO2CH3│NO2—│NO2H2SO4 đ1:3+ 3HNO3+ 3H2OH2SO4 đ1:3+ 3HNO3NO2│C6H3(NO2) 31,3,5-trinitrôtoluenT.N.B—NO2O2N—+ Cl2+ HClánh sáng1:1C6H5-CH2-ClBenzyl cloruaCH3│CH2  Cl│CH2-CH3+ Cl2as1:1—CH2-CH2  Cl Cl │CH-CH3+ HCl+ HCl1-clo-2-phenyletan1-clo-1-phenyletan+ 3H2Ni, toC6H11CH3metylxiclohexanCH3│CH3│+ 3 H2Ni,toC6H12xiclohexan+ 3Cl2Ánh sángC6H6Cl6HexacloxiclohexanThuốc trừ sâu 6.6.6 Cl ClCl││ClClClBenzen và ankylbenzen không làm mất màu nước brôm+ [O]KMnO4 toC6H5COOHAxít benzoicCH3│Benzen không tác dụng KMnO4Ankylbenzen khác , khi đun nóng, làm mất màu dd KMnO4 COOH│+ H2O C6H5—CH3 + KMnO4  C6H5—COOK + KOH + MnO2+ H2O -3 3+1 -2 -2 +3 +7 +4 C  C + 6e Mn + 3e  Mn-3 +3 +7 +4 2+1 2+ [O]KMnO4 toAxít benzoicCH2—CH2-R│COOH│+ R-COOH + H2O C6H5—CH2 — CH2-CH3 + KMnO4  C6H5—COOK + CH3-COOK + KOH + MnO2+ H2O -2 5 +1 -2 -2 +3 +7 +4 2C  2C + 10e Mn + 3e  Mn-2 +3 +7 +4 3+1 10-2 +1 +1 -2 -2 +3 331044+ [O]KMnO4 toAxít benzoicCH2—CH2-R│COOH│+ R-COOH + H2O C6H5—CH2 — CH2-CH3 + KMnO4  C6H5—COOK + CH3-COOK + KOH + MnO2+ H2O -2 5 +1 -2 -2 +3 +7 +4 3+1 10-2 +1 +1 -2 -2 +3 331044 C6H5—CH2 — CH2-CH3 + KMnO4 + H2SO4 C6H5—COOH + CH3-COOH + K2SO4 + MnSO4+ H2O +2 +7 2C  2C + 10e Mn + 5e  Mn-2 +3 +7 +2 2234-2 +3 +3 -2 Benzen được tìm thấy trong không khí, nước và đất. Một lượng nhỏ benzen ngoài trời: từ khói thuốc lá, các trạm dịch vụ ô tô, khí thải xe, và lượng khí thải công nghiệp. Benzen trong nhà ở: không khí có thể chứa benzen cao hơn so với không khí ngoài trời từ các sản phẩm như keo, sơn, sáp đồ nội thất, và chất tẩy rửa.Một lượng lớn benzen ở gần các trạm khí đốt, chất thải nguy hại hoặc các cơ sở công nghiệp.Benzen là một hóa chất nguyên liệu quan trọng, chủ yếu dùng để sản xuất styren , Cyclohexan, phenol, cumene, anilin, nitrobenzen và benzyl clorua .Là nguyên liệu chính để sản xuất thuốc trừ sâu, nhựa tổng hợp, tổng hợp chất tẩy rửa, thuốc nhuộm Là dung môi cho sơn và thuốc trừ sâu.Benzen cao hơn mức bình thường tại cơ sở sử dụng benzen, bao gồm nhà máy lọc dầu, nhà máy dược phẩm, các cơ sở sản xuất hóa dầu, các cơ sở sản xuất lốp cao su, hoặc trạm xăng.Các công nhân thép, máy in, thợ giày, kỹ thuật viên phòng thí nghiệm, hoặc cứu hỏa thường phải tiếp xúc benzen.benzen có thể ảnh hưởng thế nào đến sức khỏe?Thở mức rất cao của benzen có thể dẫn đến cái chết, trong khi mức độ cao có thể gây buồn ngủ, chóng mặt, nhịp tim nhanh, nhức đầu, chấn động, hoang mang, và bất tỉnh. Ăn hoặc uống thực phẩm có chứa các cấp cao của benzen có thể gây nôn mửa, kích ứng của dạ dày, chóng mặt, buồn ngủ, co giật, nhịp tim nhanh, và chết.Tác dụng chính của việc tiếp xúc benzen dài hạn Benzen gây tác hại về tủy xương và có thể gây ra sự giảm tế bào máu dẫn đến thiếu máu. Nó cũng có thể gây chảy máu quá nhiều và có thể ảnh hưởng đến hệ thống miễn dịch, tăng cơ hội nhiễm trùng, gây ra bệnh bạch cầu, đặc biệt là bệnh bạch cầu cấp tính gọi là AML. Đây là một bệnh ung thư-chưng cất dầu mỏ và nhựa than đá-đề hiđrô ankan, xicloankanCH3[CH2]4CH3	 	C6H6 + 4H2CH3[CH2]5CH3	 	C6H5CH3 + 4H2-từ benzenC6H6 + CH2=CH2	 	C6H5CH2-CH3 C6H6 + R-Cl 		C6H5-R + HClXt, toXt, toXt, toAlCl3