Hydrocarbon thơm X có công thức phân tử C8H10, khi tác dụng với dung dịch KMnO4 trong môi trường H2SO4 tạo nên họp chất hữu cơ đơn chức Y. X phản ứng với chlorine có chiếu sáng tạo hợp chất hữu cơ Z ch...

Đây là một câu hỏi hóa học hữu cơ về việc xác định cấu trúc của một hydrocarbon thơm. Chúng ta sẽ phân tích từng dữ kiện để tìm ra đáp án chính xác.

Phân tích dữ kiện của bài toán
Công thức phân tử C 
8
​
H 
10
​
: Hydrocarbon thơm X có công thức phân tử là C 
8
​
H 
10
​
. Với công thức này, X có thể là:

Ethylbenzene (C 
6
​
H 
5
​
−CH 
2
​
−CH 
3
​
)

o-xylene (o−CH 
3
​
−C 
6
​
H 
4
​
−CH 
3
​
)

m-xylene (m−CH 
3
​
−C 
6
​
H 
4
​
−CH 
3
​
)

p-xylene (p−CH 
3
​
−C 
6
​
H 
4
​
−CH 
3
​
)

Tác dụng với dung dịch KMnO 
4
​
 trong môi trường H 
2
​
SO 
4
​
 tạo hợp chất hữu cơ đơn chức Y:

Phản ứng này là phản ứng oxi hóa nhóm alkyl đính vào vòng benzene.

Nếu là xylene ($o-, m-, p-$xylene), chúng có hai nhóm −CH 
3
​
 nên sản phẩm sẽ là acid dicarboxylic (có hai nhóm −COOH), không phải là hợp chất đơn chức.

Nếu là ethylbenzene (C 
6
​
H 
5
​
−CH 
2
​
−CH 
3
​
), nhóm ethyl (C 
2
​
H 
5
​
) sẽ bị oxi hóa hoàn toàn thành nhóm carboxyl (−COOH), tạo ra acid benzoic (C 
6
​
H 
5
​
COOH), một hợp chất đơn chức.

Dựa vào dữ kiện này, ta có thể loại trừ các đồng phân xylene và xác định X là ethylbenzene và Y là acid benzoic.

Phản ứng với chlorine có chiếu sáng tạo hợp chất hữu cơ Z chứa một nguyên tử Cl:

Phản ứng với chlorine có chiếu sáng là phản ứng thế vào mạch nhánh.

Với ethylbenzene (C 
6
​
H 
5
​
−CH 
2
​
−CH 
3
​
), vị trí thế Cl ưu tiên nhất là nguyên tử H trên carbon bậc cao hơn, tức là carbon kề với vòng benzene.

Sản phẩm chính của phản ứng là C 
6
​
H 
5
​
CH(Cl)CH 
3
​
.

Kết luận
Dựa trên các phân tích trên, các chất X, Y, Z lần lượt là:

X: Ethylbenzene (C 
6
​
H 
5
​
CH 
2
​
CH 
3
​
)

Y: Acid benzoic (C 
6
​
H 
5
​
COOH)

Z: C 
6
​
H 
5
​
CH(Cl)CH 
3
​
 

Vậy, đáp án đúng là A. C 
6
​
H 
5
​
CH 
2
​
CH 
3
​
;C 
6
​
H 
5
​
COOH;C 
6
​
H 
5
​
CH(Cl)CH 
3
​
.