Arenes và phản ứng của chúng
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| arene/ˈæren/ | arene (hợp chất thơm) |
| electrophilic substitution/ɪˌlektrəʊˈfɪlɪk ˌsʌbstɪˈtjuːʃn/ | thay thế electrophilic |
| halogenation/həˌlɒdʒəˈneɪʃn/ | halogen hóa |
| nitration/naɪˈtreɪʃn/ | nitrat hóa |
| Friedel–Crafts/ˈfriːdl kræfts/ | phản ứng Friedel–Crafts |
Hóa học của vòng
- Arene là hydrocarbon thơm, được xây dựng trên vòng benzene.
- Vòng ổn định, giàu electron chủ yếu phản ứng bằng thay thế điện tử dương.
- Điều này giữ cho vòng nguyên vẹn, thay vì phá hủy nó bằng phản ứng cộng.
Lộ trình thế Arenes
Làm theo phản ứng thế điện tử dương trên benzene.
Benzene phản ứng chủ yếu qua thế điện tử dương vì:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Thế bảo toàn sự ổn định thơm; cộng sẽ phá vỡ hệ thống liên hợp.
Các arenes như benzene thường phản ứng bằng cách:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Thế giữ nguyên vòng ổn định.
Phản ứng của benzene
| Phản ứng | Tác chất | Sản phẩm |
|---|---|---|
| halogen hóa | $\text{Cl}_2$/$\text{Br}_2$ + $\text{AlCl}_3$ | một halogenoarene |
| nitrat hóa | conc. $\text{HNO}_3$ + conc. $\text{H}_2\text{SO}_4$ | nitrobenzene |
| Friedel–Crafts- | $\text{RCl}$ hoặc $\text{RCOCl}$ + $\text{AlCl}_3$ | thêm nhóm alkyl/acyl |
| oxy hóa nhánh bên | dung dịch kiềm nóng $\text{KMnO}_4$ | acid benzoic |
| hiđrô hóa | $\text{H}_2$, Pt/Ni | cyclohexane |
Các phản ứng chính của benzene
Nitrat hóa benzene sử dụng:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Hỗn hợp axit đặc tạo ra electrophile NO₂⁺, cho nitrobenzene.
Phản ứng Friedel–Crafts (với AlCl₃) được dùng để:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Alkylation/acylation Friedel-Crafts thêm một nhóm dựa trên carbon vào benzene.
Nối mỗi thuật ngữ với ý nghĩa của nó.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Mỗi mục nối thuật ngữ với ý nghĩa đúng của nó.
Benzene phản ứng chủ yếu qua thế điện tử dương, không phải cộng, vì điều đó giữ nguyên vòng liên hợp ổn định của nó.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Cộng sẽ phá vỡ vòng liên hợp và mất ổn định, nên thế (thay thế một H) được ưu tiên.
Cơ chế (nitrat hóa)
- Hỗn hợp axit tạo ra electrophile $\text{NO}_2^+$.
- các electron liên hợp của vòng liên kết với electrophile → tạo trung gian không ổn định.
- một $\text{H}^+$ bị mất đi, phục hồi vòng ổn định.
- Thay thế thắng lợi vì nó giữ nguyên sự liên hợp; cộng sẽ phá hủy nó.
Naphthalene, được dùng trong viên chống côn trùng, là một arene đơn giản gồm hai vòng benzene fused.
Trong thế điện tử dương, sau khi vòng liên kết với electrophile:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Mất H⁺ từ carbon đó tái lập vòng liên hợp, hoàn tất phản ứng thế.
Tại sao là thay thế, không phải cộng
- Benzene phản ứng bằng thay thế để bảo vệ vòng liên hợp ổn định của nó.
- Cộng sẽ phá hủy độ ổn định thêm, do đó nó không được ưu tiên.
Friedel-Crafts: alkylation thêm nhóm alkyl, acylation thêm nhóm acyl
Bạn đã nắm vững
- arene phản ứng bằng thay thế điện tử dương (giữ nguyên vòng)
- các phản ứng quan trọng: halogen hóa, nitrat hóa, Friedel–Crafts (thêm alkyl/acyl), oxy hóa nhánh bên (→ acid benzoic), hiđrô hóa
- cơ chế: vòng tấn công electrophile → trung gian → mất H⁺ để phục hồi vòng