Phản ứng của Benzen với các chất nào sau đây gọi là phản ứng Nitro hóa?
A. HNO3đ/H2SO4đ
B. HNO2đ/ H2SO4đ
C. HNO3loãng/ H2SO4đ
D. HNO3đ/ bột Fe
Đáp án đúng: A
Phản ứng của Benzen với HNO3đ/H2SO4đ gọi là phản ứng Nitro hóa
Phản ứng của benzen với HNO3 dư/H2SO4 đặc được gọi là phản ứng nitro hóa vì trong quá trình này, một nhóm nitro (-NO2) được đính vào vị trí ortho hoặc para của hạt benzen.
Đây là quá trình chính để tạo ra các dẫn xuất nitro của benzen, một lớp các hợp chất hữu cơ quan trọng được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp và hóa học hữu cơ khác.
Bài viết này được đăng lần đầu tiên trên website Bảng tuần hoàn hóa học. Mọi trang web khác sử dụng nội dung này đều là copy!
Phản ứng Nito hóa là gì?
Phản ứng nitro hóa của benzen là quá trình hoá học trong đó benzen (C₆H₆) tác dụng với axit nitric (HNO₃) và axit sulfuric (H₂SO₄) đặc và nóng để tạo thành dẫn xuất nitro của benzen. Nitrobenzen là sản phẩm chính trong phản ứng này, vì vậy nó còn được gọi là phản ứng nitration.
Cơ chế của phản ứng nitro hóa benzen bao gồm các bước sau:
Quá trình phản ứng chủ yếu diễn ra theo cơ chế elecrophilic aromatic substitution (thế nhóm hoạt hóa vòng thơm). Trong điều kiện axit mạnh, axit sunfuric đặc, HNO3 phản ứng với axit sunfuric để tạo thành nitronium ion (NO2+), một chất elecrophilic mạnh. Nitronium ion này sau đó tấn công vào vòng benzen, thay thế một nguyên tử hydro làm tạo ra sản phẩm nitrobenzen.
Quá trình này quan trọng trong tổng hợp hóa học hữu cơ, bởi vì nitrobenzen có thể được chuyển hóa thành nhiều hợp chất quan trọng khác, như các amin và phenol, thông qua các phản ứng hóa học tiếp theo.
Phản ứng nitro hóa benzen có ứng dụng quan trọng trong tổng hợp hữu cơ, ví dụ như sản xuất các hợp chất dẫn xuất nitro như anilin và các chất thuốc nhuộm
Tại sao phản ứng nitro hóa xảy ra trong môi trường axit mạnh?
Phản ứng nitro hóa, trong đó benzen phản ứng với HNO3 dư trong môi trường axit mạnh (thường là axit sunfuric đặc), xảy ra trong môi trường axit mạnh vì các lý do sau đây:
Tạo điều kiện cho tạo ra chất tác nhân elecrophilic: Môi trường axit mạnh có thể tạo ra các điều kiện phù hợp để tạo ra các tác nhân elecrophilic cần thiết cho phản ứng nitro hóa. Trong trường hợp này, axit nitric (HNO3) phản ứng với axit sulfuric để tạo thành nitronium ion (NO2+), một tác nhân elecrophilic mạnh.
Ổn định carbocation trung gian: Cơ chế phản ứng nitro hóa là một cơ chế elecrophilic aromatic substitution, trong đó benzen phản ứng với nitronium ion để tạo ra sản phẩm nitrobenzen. Trong quá trình này, một carbocation tạm thời được tạo ra. Môi trường axit mạnh có thể giúp ổn định carbocation này thông qua cung cấp proton, giúp hình thành các tác nhân elecrophilic.
Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình proton hóa: Môi trường axit mạnh cũng giúp tăng cường quá trình protonation của vòng benzen, tạo điều kiện cho việc tạo ra tác nhân elecrophilic và tăng cường tốc độ phản ứng.
Như vậy, môi trường axit mạnh cung cấp các điều kiện lý tưởng cho quá trình nitro hóa để diễn ra hiệu quả và có hiệu suất cao.