Bài giảng Hóa hữu cơ
CHƯƠNG IV: HRO CACBON MẠCH VÒNG
A.HP CHẤT ĐỒNG VÒNG:
*Đònh nghóa: là những hro cacbon mà trong phân tử các nguyên tử C liên kết
với nhau tạo thành mạch khép kín.
VD: C
3
H
6
CH
2
C
6
H
12
Xiclo hexan
CH
2
CH
2
xiclopropan
Benzen (C
6
H
6
) Naphtalen
Etyl bengen
* Phân loại: Dựa vào cấu tạo vòng chia làm 2 loại:
- Vòng no: Là những H-C mạch vòng mà trong phân tử chỉ có liên kết đơn.
- Vòng không no: Là những H-C mà trong vòng đó có liên kết
π

1
CH
3
2
Trang 1
Bài giảng Hóa hữu cơ
CH
3
2- Tính chất:
a.Lý tính:
- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao hơn nhiều so với các ankan tương ứng.
VD: Pentan: Ở 35
0
c sôi.
Xyclo pentan 49,3
0
c sôi.
- Tính tan: Tất cả đều không tan trong H
2
O chỉ tan trong dung môi hữu cơ.
b.Hóa tính:
Cấu tạo của H-C mạch vòng có liên kết đơn giống H-C mạch hở nhưng khác tạo
thành vòng, do đó H-C mạch vòng tham gia phản ứng thế giống H-C mạch hở và khác là
tham gia phản ứng cộng để phá vỡ vòng.
Do ảnh hưởng của những tác nhân khác nhau mà mạch vòng có những tính chất
khác, có thể tham gia phản ứng thế và phản ứng cộng. Nhưng phản ứng thế và phản ứng
cộng của H-C mạch vòng không tuân theo quy luật nhất đònh nào.
* Các phản ứng:
- Với brom: Xyclo Propan phản ứng mãnh liệt hơn n- Propan
CH

thế
CH
2
- CH
2
CH
2
- CH
2
CH
2
- CH
2
+ Br
2
CH
2
- CH
2
- Br + HBr
Mono brom xyclo butan
CH
3
- CH
2
- CH
2
- CH
3
+ Br

2
: Xyclo propan tham gia phản ứng cộng
+ H
2
CH
3
- CH
2
- CH
3

Ở điều kiện xác đònh, nhiệt độ lớn hơn 100
0
c, p:10atm, xt: Ni xyclobutan cũng
có thể tham gia phản ứng cộng, còn xyclopentan tuyệt đối không tham gia phản ứng.
* Nhận xét: kém bền nhất, vòng dễ bò phá vỡ kết quả việc phá vỡ liên kết
C-C tương tự như việc phá vỡ liên kết trong propylen.
Bền vững hơn một ít nên ở điều kiện xác đònh chỉ tham gia phản ứng
cộng với H
2
mà thôi.
, có tính chất tương tự H-C no.
Qua các tính chất trên, người ta đề ra một học thuyết để giải thích tính bền của
các H-C mạch vòng: Thuyết Baye.
* Thuyết Baye:
Baye cho rằng hầu hết các mạch vòng no đều có cấu tạo phẳng, do vậy góc liên
kết giữa các nguyên tử các bon trong vòng đó phải chênh lệch với góc tứ diện bình
thường ở H-C no. Và người ta nói rằng khi sự chênh lệch đó ít ( Sự biến đổi dạng của góc
trong vòng đó ít ) thì tính chất của nó gần với H-C mạch hở hơn.
Baye nói rằng: độ chênh lệch của góc đó là sức căng Baye ở vòng của nó (sự

3
H
6
: = 1/2 (109
0
28’ - 60
0
) = 24
0
44’
C
4
H
8
: = 1/2 (109
0
28’- 90
0
) = 9
0
44’
C
5
H
10
: = 1/2 (109
0
28’- 108
0
) = 44’

- Br
CH
2
+ Zn + ZnBr
2
Trang 3
Bài giảng Hóa hữu cơ
CH
2
- Br
- Từ hợp chất vòng không no.
+ 3H
2
c
Ni
0
150 - 100
+ H
2

0
t
Ni
Đây là 2 phương pháp chính để người ta dùng chưng cất phân đoạn dầu mỏ.
Cũng có thể đi từ Hiđro Cacbon no, thông thường từ Hexan.
C
6
H
14
0

0
C. Benzen độc hại đối với cơ thể.
2- Hóa tính:
- Khi nghiên cứu tính chất của benzen ta thấy có lúc C
6
H
6
thể hiện tính no và
cũng có lúc không no. Để giải thích điều này có nhiều dạng công thức được đưa ra và
thông dụng hơn cả là công thức của kekule (1865). Ông cho rằng C
6
H
6
là một H-C mạch
vòng có 3 liên kết đôi liên hợp cho nên mật độ điện tử phân đều ở các nguyên tử C ( Sự
lai hóa sp
2
của các điện tử p giải tỏa đều trên vòng: gọi là nhân benzen)
CH = CH
CH CH
CH - CH
Trang 4
Bài giảng Hóa hữu cơ
Qua cấu tạo trên thì C
6
H
6
mang tính

chất của H-C no và cung mang tính chất

+
+ FeCl
4
-

Cl
+
+ +H
+

FeCl
4
-
+ H
+
HCl + FeCl
3
* Thế -NO
2
(pư nitro hóa):
HNO
3
/H
2
SO
4 đặc
hoặc HNO
3 đặc
HO-NO
2

2
+ H
2
SO
4
-

+ NO
2
+
+ H
+
* Phản ứng Sunfo hóa:
+ H
2
SO
4
+ H
2
O
b. Phản ứng cộng: (X
2
, H
2
)
+ H
2

+ Cl
2

6
H
6
O bò oxy hóa.
+ OXH Không hoàn toàn O
C
+ 9/2 O
2
+ 2CO
2
+ 2H
2
O
Anhric malôic
+ Oxy hóa hoàn toàn O
C
6
H

+15/2 O
2
6CO
2
+ 3H
2
O
-> C
6
H
6

2,6: Vò trí octô (o)
Trang 6
Bài giảng Hóa hữu cơ
3,5: Vò trí mêta (m)
4: Vò trí para (p)
- A: chia làm 2 loại loại 1 và loại 2
+ Loại 1: các nhóm đẩy e
-
(có hiệu ứng (+C, +I )
-CH
3
, - C
2
H
2
, -OH, -OR, - NH
2
, -X
+ Loại 2: các nhóm thế có khả năng hút e
-
(-C, -I)
-NO
2
, -C N, - C-H, -C-OH
* Quy luật: Khi trong nhân bezen có sẵn nhóm thế rồi thì vò trí của nhóm thế tiếp
theo sẽ phụ thuộc vào bản chất của nhóm thế có sẵn trong nhân bezen đó.
- Nếu nhóm thế có sẵn là loại 1 thì vò trí của nhóm thế tiếp theo sẽ là vò trí octo
hay para (2, 4, 6).
VD: + C + HCl hay
- Nếu nhóm thế có sẵn trong nhân bezen là loại 2 thì vò trí của nhóm thế tiếp sẽ

mỏ bằng cách gia công dầu mỏ.
- Phương pháp tổng hợp:
+ Đóng vòng:
CH
3
- CH
2
- CH
2
- CH
2
- CH
2
- CH
2
- CH
3
+H
2
+Từ dẫn xuất halogen (gắn mạch)
+ 2Na + X-R + 2NaX
+ Phản ứng gắn mạch Priđen - Crap (xúc tác AlCl
3
)
+ Cl - CH
3
+ HCl

Cơ chế: CH
3

0
nc
= -95
0
c, t
0
sôi
= 110,6
0
c, d
20C
=0.867, chỉ tan trong dung môi hữu cơ.
b. Hóa tính:
-Toluen khác với bezen là có nhóm thế loại 1 nên mật độ e
-
của toluen không
đều
So với bezen thì vòng của nó kém bền và nó có khả năng tham gia phản ứng oxy
hóa. Toluen có liên kết đôi liên hợp nên giống bezen cùng tham gia phản ứng thế nhưng
mức độ thế khác nhau, chỉ tập trung ở (o) và (p)
- Phản ứng thế: (X
2
, HNO
3
, H
2
SO
4
)
+ X

SO
4
+ H
2
O
o - Sunfo toluen
- Phản ứng cộng: (X
2
, H
2
): tương tự C
6
H
6
nghóa là có sự phá vỡ liên kết .
- Phản ứng OXH: có khả năng mất màu thuốc tím
+OXH không hoàn toàn:
+ [O] + H
2
O
axit benzôic
+ OXH hoàn toàn:
+ 9O
2
7CO
2
+ 4H
2
O
3- Ứng dụng:

3
và t
0
= 400 - 450
0
c.
H
* FURAL: C
4
H
4
O 2,5: VT
3,4: VT
- Điều chế nhiệt phân axit Pycric
COOH + CO
2
- Tính chất lý học: Fural là chất lỏng không màu, khó tan trong nước, t
0
s
= 34
0
c.
- Tính chất hóa học: giống benzen có khả năng tham gia phản ứng thế, cộng,
oxy hóa nhưng kém bền hơn benzen.
+ Phản ứng thế:
* + Br
2
Br + HBr
- brom Fural
Đioxan: ; brom thế 1vò trí

- Điều chế:
+ Đi từ axêtylen:
CH CH
CH + CH + H
2
S + H
2
- Tính chất lý học: là chất lỏng không màu, không tan trong nước, t
0
s
= 81
0
c.
- Tính chất hóa học: giống benzen ở mọi phản ứng (thế, cộng, OXH) nhưng phản
ứng cộng khó xảy ra hơn.
Thiôphen bền hơn fural nên có thể phản ứng trực tiếp với HNO
3
, H
2
SO
4
.
+ HNO
3
NO
2
+ H
2
O
- Nitro thiôphen

s
= 131
0
c.
Trang 11
Bài giảng Hóa hữu cơ
- Tính chất hóa học: so với thiôphen thì nó hoạt tính hơn, kém bền, có phản ứng
thế, cộng hợp, OXH, ngoài ra còn tác dụng với K, Na (KOH).
+ Phản ứng thế:
NO
2
H H
+ Phản ứng cộng (khử):
+ H
2
Piroliđin
H H
+ Phản ứng thể hiện tính axit của Pirol
+ K (Na) + 1/ 2 H
2
H (KOH) K
(Pirolat kali) Kali pirolat
2- Hợp chất dò vòng 6 cạnh: Piriđin C
5
H
5
N
- Điều chế: từ nhựa than đá
Trong phân đoạn dầu nhẹ người ta dùng axit tách nó ra và dùng kiềm tái tạo lại.
- Tính chất:

4
SO
3
H + H
2
O
2 - Sunfo piriđin
+ Phản ứng thể hiện tính bazơ yếu
+ HCl Cl
-
+ H
2
O (muối phức piriđin clorua)
H
Cl
-
+ NaOH + NaCl + H
2
O
H
- Ứng dụng: Thường được dùng để điều chế phẩm nhuộm hữu cơ .
Trang 13