Hóa học – Bài 55 -Thế ái điện tử – Các loại phản ứng hữu cơ

Phản Ứng Thế Ái Điện Tử ( – Đặc Trưng Của Vòng Thơm

Phản ứng Thế Ái Điện Tử là phản ứng đặc trưng nhất của hợp chất thơm (vòng benzene).

1. Cơ Chế Cơ Bản

Vòng thơm (nhân benzene) có mật độ electron cao do sự delocalize của các electron π. Vì thế, nó dễ dàng bị tấn công bởi các tác nhân thiếu electron, được gọi là Ái Điện Tử (Electrophile, E+).

Tác nhân ái điện tử thường là:

• Các ion mang điện tích dương (ví dụ: NO2+​).
• Phần mang điện dương của một lưỡng cực.

2. Các Phản Ứng SESE​ Điển Hình

Loại Phản Ứng	Tác Chất	Xúc Tác	Sản Phẩm Chính
Halogen hóa	Br2 (hoặc Cl2​)	Bột Fe hoặc FeBr3	Bromobenzene
Nitro hóa	HNO3HNO3​ đặc	H2SO4 đặc (Hỗn hợp Sulfo-Nitro)	Nitrobenzene
Sulfon hóa	H2SO4H2​SO4​ đặc (đun nóng)		Benzenesulfonic acid
Alkyl hóa Friedel-Crafts	Alkyl halide (R-Cl)	AlCl3	Alkylbenzene (ví dụ: Toluene)
Acyl hóa Friedel-Crafts	Chloride acid (RCOCl)	AlCl3	Acylbenzene (ví dụ: Acetophenon)

3. Quy Tắc Định Hướng Nhóm Thế (Khi Đã Có Nhóm Thế)

Khi trên vòng benzene đã có sẵn một nhóm thế (-X), mật độ electron tại các vị trí ortho (O), meta (mm), para (p) sẽ khác nhau, dẫn đến khả năng phản ứng và sản phẩm ưu tiên cũng khác nhau.

Phản ứng định hướng được phân thành hai nhóm chính:

Nhóm Thế Loại 1: Định Hướng o/p(Hoạt Hóa Vòng Thơm)

• Đặc điểm: Gây ra hiệu ứng đẩy electron (hiệu ứng +R, +H).
• Chức năng: Làm tăng mật độ electron, hoạt hóa vòng thơm, giúp phản ứng SEdễ xảy ra hơn so với benzene.
• Ví dụ:−NH2,−OH,−OR,−Alkyl (nhóm CH3), −Halogen (F,Cl,Br,IF,Cl,Br,I).
  • (Lưu ý: Halogen định hướng o/pnhưng lại giảm hoạt tính do hiệu ứng cảm ứng −I mạnh).

Nhóm Thế Loại 2: Định Hướng m (Khử Hoạt Vòng Thơm)

• Đặc điểm: Gây ra hiệu ứng hút electron (hiệu ứng −R).
• Chức năng: Làm giảm mật độ electron, khử hoạt vòng thơm, khiến phản ứng SE​ khó xảy ra hơn.
• Ví dụ: −NO2,−SO3H,−CHO,−COOH,−CN,−COCH3,−NH3+

Khả năng phản ứng (SE)

Nhóm Thế Loại 1 (Hoạt hóa) > Nhóm Thế Loại 2 (Khử hoạt)