Hiđrocacbon có thể tham gia phản ứng thế với nhiều loại tác nhân khác nhau. Trong bài này ta chỉ đề cập đến phản ứng thế halogen và thế nitro. Tuỳ thuộc vào từng loại hiđrocacbon mà điều kiện tiến hành phản ứng có sự khác nhau. Bài tập về phản ứng thế halogen và thế nitro thường xoay quanh việc xác định số lượng sản phẩm thế, sản phẩm chính, cách tiến hành phản ứng để được sản phẩm theo yêu cầu của bài...
1. Phản ứng thế vào ankan
- Điều kiện phản ứng: Cl2/as hoặc Br2/t0.
- Phản ứng tổng quát:
CnH2n+2 + xX2 → CnH2n+2-xXx + xHX
- Về nguyên tắc các nguyên tử H trong phân tử ankan có thể bị thay thế lần lượt từ 1 đến hết.
- Khả năng phản ứng: Cl2 > Br2 > I2 và Cbậc 3> Cbậc 2 > Cbậc 1. Sản phẩm chính là sản phẩm ưu tiên thế X vào H của C bậc cao (C có ít H hơn). C bậc a là C liên kết với a nguyên tử C khác.
- Số sản phẩm thế 1 lần (monohalogen) cũng chính là số gốc ankyl mà các đồng phân tạo ra = số loại nguyên tử H tương đương = số loại nguyên tử C tương đương (trừ C bậc 4).
2. Phản ứng thế vào hiđrocacbon không no
- Các phản ứng thế Cl vào anken xảy ra trong điều kiện nhiệt độ cao (từ 450 - 5500C).
- Sản phẩm chính ưu tiên thế vào H của C no gắn với C không no (vị trí alyl).
CH2=CH2 + Cl2 → CH2=CHCl + HCl
CH2=CH-CH3 + Cl2 → CH2=CH-CH2Cl + HCl
3. Phản ứng thế vào hiđrocacbon thơm
- Quy tắc thế vào vòng benzen:
+ 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, …) thì phản ứng thế xảy ra dễ hơn so với benzen và ưu tiên thế vào vị trí o- và p-.
+ 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-.
C6H6 + Br2 → C6H5Br + HBr (Fe, t0)
C6H6 + HNO3 → C6H5NO2 + H2O (H2SO4 đặc, t0)
- Do 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 bài tập sau: