บทที่ 4 Aromatic Hydrocarbons

.. **Huckel 4n+2 Rule** สมบัติของสารประกอบ “Aromatic”  โมเลกุลแบนราบ (Planar)  โครงสร้างเป็นวง (Cyclic)  ในโมเลกุลมีพันธะคู่สลับกับพันธะเดี่ยว ตลอดทั้งโมเลกุล (Fully conjugated)  มีจำนวน pi electrons = 4n+2 เมื่อ n เป็น 0,1,2,3,…. (pi electrons = จำนวน e- ของพันธะคู่) 2

4 pi e- (No) 8 pi e- (No) 6 pi e- (Yes) 3

Benzene Anisole Benzaldehyde Aspirin 4

Vanillin Naphthalene 5

“Polycyclic aromatic hydrocarbon” Benzopyrene Carcinogen “Polycyclic aromatic hydrocarbon” 6

Benzene C6H6 7

Benzene 8

ปฏิกิริยาของอัลคีนและเบนซีน 9

ปฏิกิริยาของอัลคีนและเบนซีน 10

 จากการศึกษาเกี่ยวกับ ความยาวพันธะและพลังงาน พันธะ รวมทั้ง ความแตกต่างในการเกิดปฏิกิริยากับ สารอื่นๆของอัลคีนและเบนซีน สรุปได้ว่า “พันธะที่พบในโครงสร้างของเบนซีนไม่ใช่พันธะคู่ และพันธะเดี่ยวที่แท้จริง แต่เป็นพันธะก้ำกึ่งระหว่าง พันธะทั้งสองชนิด” 11

Resonance structure ของเบนซีน Resonance หมายถึง การเคลื่อนที่ (delocalised) ของ pi-electrons ในวงแหวนของเบนซีน ซึ่งทำให้คาร์บอนทุกอะตอมภายในโมเลกุลสามารถใช้อิเลคตรอนร่วมกันได้ พันธะคู่ของเบนซีนจึงไม่ว่องไวต่อปฏิกิริยา (low reactivity) เหมือนพันธะคู่ของอัลคีน 12

13

การเรียกชื่อของเบนซีน เบนซีนที่มีหมู่แทนที่ 1 หมู่  เรียกชื่อหมู่แทนที่แล้วลงท้ายว่า benzene 14

Common name ที่ยอมรับในระบบ IUPAC 15

2. เบนซีนที่มีหมู่แทนที่ 2 หมู่  ใช้ ortho (o-) meta (m-) และ para (p-) ในการระบุตำแหน่งหมู่แทนที่ ในตำแหน่ง 1,2 1,3 และ 1,4 ตามลำดับ 1 3 2 4 1 1 16

3. เบนซีนที่มีหมู่แทนที่มากกว่า 2 หมู่  ใช้ตัวเลขในการระบุตำแหน่งหมู่แทนที่ ให้หมู่แทนที่ในชื่อหลักอยู่ตำแหน่งที่ 1  ระบุหมู่แทนที่อื่นๆให้มีตำแหน่งน้อยที่สุด  เรียกชื่อหมู่แทนที่เรียงตามลำดับตัวอักษร 17

1 1 1 18

Trinitrotoluene,TNT 19

กรณีที่เบนซีนเป็นหมู่แทนที่ในสารอินทรีย์ชนิดอื่นๆ ให้เรียกเบนซีนว่าหมู่ phenyl 20

ปฏิกิริยาของเบนซีน  เบนซีนเกิดปฏิกิริยาชนิด Electrophilic aromatic substitution โดย H ในวงแหวน ถูกแทนที่ด้วย electrophile (E+) ซึ่งได้แก่ หมู่อะตอมที่มีประจุบวก หรือ ชอบอิเลคตรอน เช่น Br+ 21

1. Halogenation  X+ 2. Alkylation  R+ 3. Acylation  R-C=O 4. Nitration  NO2 5. Sulfonation  SO3H + + + 22

1. Halogenation FeBr3 23

กลไกของปฏิกิริยา 24

2. Friedel-Crafts alkylation 25

AlCl3 CH3 + HCl + CH3Cl  26

27

3. Friedel-Crafts acylation 28

กลไกของปฏิกิริยา 29

HNO3 + 2H2SO4  NO2+ + H3O+ + 2HSO4- 4. Nitration HNO3 + 2H2SO4  NO2+ + H3O+ + 2HSO4- 30

กลไกของปฏิกิริยา 31

5. Sulfonation SO3 32

Benezenesulfonic acid กลไกของปฏิกิริยา 33

Oxidation of benzene 34