Tuỳ vào điều kiện tiến hành phản ứng mà có hai loại phản ứng thế với hiđrocacbon thơm là phản ứng thế vào nhân thơm và phản ứng thế vào nhánh.
1. Phản ứng thế vào nhân thơm
Trong phản ứng thế vào nhân thơm ta thường gặp hai tác nhân quan trọng là halogen (có xúc tác bột Fe ở nhiệt độ cao) và phản ứng thế nitro (với hỗn hợp HNO3 và H2SO4 đậm đặc nóng).
- Với benzen phản ứng thế vào nhân xảy ra tương đối dễ dàng và thường gặp phản ứng thế mono. Do tính đối xứng của vòng benzen nên phản ứng thế mono vào vòng benzen chỉ tạo một sản phẩm duy nhất:
C6H6 + Br2 → C6H5Br + HBr (Fe, t0)
C6H6 + HNO3 → C6H5NO2 + H2O (H2SO4 đặc, t0)
- Với các hiđrocacbon thơm khác khi tham gia phản ứng thế vào nhân thơm tùy theo cấu tạo của nhánh mà phản ứng ưu tiên thế vào các vị trí khác nhau.
+ Nếu vòng benzen đã có sẵn nhóm thế loại I (là các nhóm chỉ chứa liên kết đơn hoặc có cặp e chưa sử dụng: -OH, ankyl, -X …) thì phản ứng thế xảy ra dễ hơn so với benzen và ưu tiên thế vào vị trí o- và p-.
Ví dụ với toluen:
C6H5CH3 + 3HNO3 → C6H2(NO2)3CH3 + 3H2O (H2SO4 đặc, t0)
(trinitrotoluen - TNT)
+ Nếu vòng benzen đã có sẵn nhóm thế loại II (là những nhóm thế có liên kết p: -COOH, -CHO, -CH=CH2) thì phản ứng thế xảy ra khó hơn so với benzen và ưu tiên thế vào vị trí m-.
Ví dụ với stiren:
C6H5CH=CH2 + HNO3 → C6H5(NO2)CH=CH2 + H2O (H2SO4 đặc, t0)
(m-nitrostiren)
- Vận dụng quy tắc thế vào vòng benzen thường được đưa ra dưới 2 dạng toán:
+ So sánh khả năng tham gia phản ứng thế vào vòng benzen của các hợp chất thơm.
+ Sử dụng thứ tự hóa chất thích hợp để điều chế o - (p -) hoặc m- NO2 - C6H4 - Br…
2. Phản ứng thế vào nhánh
Ngoài phản ứng thế vào nhân thơm các đồng đẳng của benzen còn có nhánh ankyl nên trong điều kiện thích hợp có thể thế H của nhánh ankyl.
C6H5CH3 + Cl2 → C6H5CH2Cl + HCl (as)
Hochoaonline.net mời các bạn tham khảo một số câu hỏi và bài tập sau: