UNED 4.2 AROMATIGEDD
Cemeg Lefel A
Cynnwys
Bensen (Benzene) = C6H6
Dyn o’r enw Kekule oedd wedi dechrau ymchwilio i mewn i strwythur Bensen.
Y Cylch Bensen
Mae bensen, C6H6, yn foleciwl planar sy'n cynnwys cylch o chwe atom carbon, pob un ag atom hydrogen ynghlwm.
Mae'r chwe atom carbon yn ffurfio hecsagon hollol reolaidd. Mae gan yr holl fondiau carbon-carbon yr un hyd yn union - rhywle rhwng bondiau sengl a dwbl.
Y bond dwbl rhwng yr atomau carbon, wrth gwrs, yw dau bâr o electronau a rennir. Yr hyn nad yw'r diagram yn ei ddangos yw nad yw'r ddau bâr yr un peth â'i gilydd.
Mae un o'r parau o electronau yn cael eu dal ar y llinell rhwng y ddau niwclews carbon fel y byddech chi'n ei ddisgwyl, ond mae'r llall yn cael ei ddal mewn orbital moleciwlaidd uwchben ac o dan blân y moleciwl. Mae orbital moleciwlaidd yn ardal o ofod o fewn y moleciwl lle mae tebygolrwydd uchel o ddarganfod pâr penodol o electronau.
Yn y diagram hwn, mae'r llinell rhwng y ddau atom carbon yn cynrychioli bond arferol - mae'r pâr o electronau a rennir yn gorwedd mewn orbital moleciwlaidd ar y llinell rhwng y ddau niwclews lle byddech chi'n disgwyl iddyn nhw fod. Gelwir y math hwn o fond yn fond sigma.
Mae'r pâr arall o electronau i’w cael rhywle yn y rhan sydd wedi'i lliwio uwchben ac o dan blân y moleciwl. Gelwir y bond hwn yn fond pi. Mae'r electronau yn y bond pi yn rhydd i symud o gwmpas unrhyw le yn y rhanbarth cysgodol hwn a gallant symud yn rhydd o un hanner i'r llall. Dwedir eu bod yn electronau “dadleoledig”.
Bondio mewn Bensen
Mae electronau dadleoledig uwchben ac o dan blân y cylch.
Nid yw'r electronau pi mor llawn o dan reolaeth y niwclysau carbon â'r electronau yn y bond sigma ac, oherwydd eu bod yn gorwedd yn agored uwchben ac o dan weddill y moleciwl, maent yn gymharol agored i ymosodiad gan bethau eraill.
Enwi Hydrocarbonau Aromatig
Grŵp Ffenyl
CYFANSODDION AROMATIG ÂG UN GRŴP WEDI CYSYLLTU I’R CYLCH BENSEN
Achosion lle mae’r enw yn seiliedig ar bensen
Clorobensen
Nitrobensen
Methylbensen
(Cloromethyl)bensen
Asid Bensencarbocsylig (neu Asid Bensoig)�
Achosion lle mae’r enw yn seiliedig ar ffenyl�
Ffenylamin
Ffenylethen
Ffenylethanon
Ffenyl Ethanoad
Ffenol
Cyfansoddion aromatig sydd â mwy nag un grŵp wedi cysylltu i’r cylch bensen�
Mae’r tri cyfansoddyn uchod wedi eu seilio ar methylbensen ac felly rydym yn rhoi safle rhif 1 i’r grŵp methyl. Gall 2-cloromethylbensen hefyd gael ei enwi yn 6-cloromethylbensen, yn dibynnu ar pa gyfeiriad rydych yn rhifo’r cylch (clocwedd neu gwrth-glocwedd). Gan fod 2 yn rif llai na 6 rydym yn rhifo’n glocwedd yn yr achos yma.
2-hydrocsi-asid-bensoig�
2, 4, 6-tricloroffenol�
ENWI CYFANSODDION AROMATIG
methylbensen
(toluene)
clorobensen
nitrobensen
Asid bensenecarbocsylig/
Asid Bensoig
ENWI CYFANSODDION AROMATIG
1,3-deumethylbensen
4-methyl-1-chlorobenzene
Asid 2-hydrocsybensenecarboxylig
Asid
3,5-deunitrobensenecarbocsylig
1
2
3
4
ENWI CYFANSODDION AROMATIG
Ffenylamin
(aniline)
2-ffenylbwtan
ffenylethen
ffenylethanon
1
3
2
4
ENWI CYFANSODDION AROMATIG
ffenylethanoad
methyl bensoad
ffenylethanamid
ENWI CYFANSODDION AROMATIG
ffenol
bensen-1,2-deuol
2,4,6-tricloroffenol
2-nitroffenol
1
3
2
4
NITRADIAD BENSEN
Yr adwaith amnewid electroffilig rhwng bensen ac asid nitrig
Nitradiad Bensen
Mae bensen yn cael ei drin â chymysgedd o asid nitrig crynodedig ac asid sylffwrig crynodedig ar dymheredd nad yw'n uwch na 50°C. Wrth i'r tymheredd gynyddu mae'n fwy tebygol y bydd mwy nag un grŵp nitro, -NO2, yn cael ei amnewid ar y cylch.
Mae nitrobensen yn cael ei ffurfio.
Mae’r asid sylffwrig crynodedig yn ymddwyn fel catalydd.
Ffurfiant yr Electroffil
Y mecanwaith amnewid electroffilig
Cam 1
Cam 2
Cwestiwn o gyn-bapur arholiad
Amnewid Electroffilig
ALCYLEIDDIAD FRIEDEL-CRAFTS
Yr adwaith amnewid electroffilig rhwng bensen a cloromethan
Adwaith Friedel-Crafts�
Mae’r adwaith Friedel-Crafts yn ddull pwysig o ffurfio bondiau C-C. Fe’i defnyddir i adeiladu’r ysgerbwd carbon trwy adio cadwyn ochr aren. Canfyddwyd a datblygwyd yr adwaith hwn ar y cyd gan y cemegydd organig o Ffrainc, Charles Friedel a’r Americanwr, James Crafts. Defnyddir yr adwaith ar raddfa labordy ac hefyd ar raddfa ddiwydiannol.
Mewn adwaith Friedel-Crafts bydd halogenoalcan neu asyl clorid yn cymryd rhan mewn adwaith amnewid gydag arên. Bydd yr adwaith yn digwydd ym mhresenoldeb catalydd alwminiwm clorid.
Yr adwaith amnewid electroffilig rhwng bensen a chloromethan
Ffurfiant yr electroffil
Y mecanwaith amnewid electroffilig – Cam 1
Y mecanwaith amnewid electroffilig – Cam 2
ASYLEIDDIAD FRIEDEL-CRAFTS
Yr adwaith amnewid electroffilig rhwng bensen ac ethanoyl clorid
Beth yw asyleiddiad?
Ffurfiant yr Electroffil
Y Fecanwaith – Cam 1
Y Fecanwaith – Cam 2
ASYLEIDDIAD FRIEDEL-CRAFTS
Peidiwch cymysgu’r ddau
Asyleiddiad Friedel-Crafts & Asyleiddiad arall
(angen AlCl3)
Amnewid H ar y cylch bensen am grŵp alcyl
Amnewid H ar O/N
am grŵp alcyl
Ydy rhain yn enghreifftiau o Fridel-Crafts?
Ceton aromatig
Ydyn
Ydy hwn yn enghreifftiau o Fridel-Crafts?
Nac ydy
Ydy hwn yn enghraifft o Fridel-Crafts?
ydy
HALOGENEIDDIAD BENSEN
Yr adwaith amnewid electroffilig rhwng bensen a chlorin neu bromin
Yr adwaith gyda Chlorin
Yr adwaith gyda Bromin
Ffurfiant yr electroffil
Moleciwl clorin yn polareiddio
Electronau bondio’n cael eu gwrthyrru gan yr electronau dadleoledig mewn bensen
Y mecanwaith amnewid electroffilig – Cam 1
Y mecanwaith amnewid electroffilig – Cam 2
Math o adwaith | Ychwanegu / Amodau | Catalydd | Yr electroffil | Ffurfio |
Nitradiad | bensen + cymysgedd o asid nitrig crynodedig ac asid sylffwrig crynodedig. Tymheredd is na 50°C. | Asid Sylffwrig crynodedig | Yr ion nitroniwm, NO2+ | Nitrobensen |
Alcyleiddiad Friedel-Crafts | bensen yn cael ei drin â chloroalcan (e.e. Cloromethan) | Alwminiwm Clorid | ïon CH3+ | Grŵp alcyl wedi gysylltu’n uniongyrchol i’r cylch bensen e.e. Methylbensen |
Asyleiddiad Friedel-Crafts | Bensen + asyl clorid e.e. ethanoyl clorid | Alwminiwm Clorid | R-CO+ e.e. CH3CO+ | Bensen + grŵp asyl e.e. C6H6COCH3 |
Halogeniad | Bensen + halogen e.e. Clorid/bromid | Haearn neu Alwminiwm Clorid | Ochr δ+ o’r moleciwl clorin/bromin | Cloro/bromo-bensen |
Un o’r prif ffyrdd mae alcenau yn adweithio yw trwy adweithio adio.
Er enghraifft:
CH3CH=CH2 + H2 🡪 CH3CH2CH3
CH2=CH2 + HCl 🡪 CH3CH2Cl
Mae’r moleciwl bensen sydd yn annirlawn yn gwrthsefyll yr adweithiau adiad yma sydd yn gyffredin iawn i alcenau. Mae hyn oherwydd fod ychwanegu ar draws y bondiau carbon – carbon yn eu gwneud yn ddirlawn ac mae hyn yn dinistrio y cwmwl π dadleoledig. Mae’r strwythur dadleoledig mewn bensen yn sefydlog iawn. Mae bensen yn tueddi i adweithio trwy amnewid yr atomau hydrogen gan fod hyn yn cadw adeiledd dadleoledig y moleciwl. Amnewid electroffilig yw’r adweithiau mwyaf cyffredin. Mae hyn yn darparu mwy o dystiolaeth taw nid bondiau sengl a dwbl sydd mewn moleciwl o bensen.
Er i bensen fod yn foleciwl annirlawn, nid yw’n dadliwio dŵr bromin sef y prawf cyffredin i brofi am foleciwl annirlawn am y rheswm yma.
Mae amnewid niwclioffilig ar gyfer cynhyrchu bwtan-1-ôl o 1-corobwtan. Mae hyn yn digwydd wrth i sodiwm hydrocsid gael ei adlifo (reflux).
CH3CH2CH2CH2Cl + NaOH 🡪 CH3CH2CH2OH + NaCl
Nid yw’r adwaith yma yn digwydd gyda bensen gan fod y cylch sefydlog o electronau π yn golygu ni fyddai’n adweithio gyda niwclioffil fel gwelir uchod. Adweithiau yn ymwneud ag electroffiliau mae bensen yn tueddi i wneud yn y rhan fwyaf o achosion.
Cryfder y bond Carbon-Clorin
Bond | Egni bond (kJ mol-1) |
C-Cl aliffatig | 346 |
C-Cl aromatig | 399 |
Y rheswm fod y bond C-Cl yn clorobensen yn gryfach yw fod y parau unig sydd ddim yn bondio yn gorgyffwrdd (overlap) gyda’r cylch o electronau π. Mae hyn yn golygu fod angen mwy o egni i dorri’r bond C-Cl.
Mae hi yn bosib i gynhyrchu ffenol o clorobensen ond mae’n llawer mwy anodd na chynhyrchu alcohol o alcan. Mae’r amodau yn llym o ran tymheredd gwasgedd, nid dim ond adlifo ar tua 100oC fel sydd angen gyda'r alcan. Rhaid defnyddio tymheredd o 300oC ac mae rhaid cael gwasgedd uwch.
Nid yw hi’n economaidd i gynhyrchu ffenol dwy’r dull yma gan fod yr amodau mor eithafol.