有机化学 第六章 芳烃.ppt

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1、王鹏山东科技大学化学与材料工程学院第六章芳烃与芳香性含大π键的共轭环烃王鹏概述一、芳香族化合物：①含有苯环的化合物；②特殊的不含苯环但具有4n+2个π电子的环烃，称为非苯芳香化合物它们的共性是具有较低的碳氢比和环状共轭，其中最简单的化合物是苯苯：Benzene，苯基：-Ph，不饱和度为4。不存在其他官能团时以苯为母体C6H6Benzene芳烃的分类：单环芳烃:多环芳烃:稠环芳烃:王鹏概述联苯二苯基甲烷甲苯氯苯丙(基)苯邻二甲苯萘蒽菲王鹏6.1芳烃的构造异构和命名一、构造异构：苯环不同取代位置的异构当苯环上连有2个以上的取代基时产生位置异构，如二取代苯有3个异构体，分别用邻、间、对加

2、以区分苯环上取代基的构造异构：当苯环侧链上的C原子为3个以上时，产生构造异构：丙苯异丙苯(枯烯)邻二甲苯间二甲苯对二甲苯王鹏6.1芳烃的构造异构和命名二、芳烃的命名芳基：芳烃去掉一个H原子后所剩余的部分，如苯基（phenyl）：-C6H5,-Ph；芳基（aryl）：-Ar芳烃：简单芳烃以苯环为母体，烷基作为取代基，称“某苯”甲苯氯苯异丙苯硝基苯王鹏6.1芳烃的构造异构和命名当苯环上连有两个以上取代基时，需标明取代基位次或取代基间的相对位置，如：特殊的取代苯英文名称：甲苯：toluene，tol；二甲苯：xylene，邻间对取代：邻：o-，ortho-;间：m-，meta-;对：p-

3、，para-。邻二甲苯间二甲苯对二甲苯1，2-二甲苯1，3-二甲苯1，4-二甲苯王鹏6.1芳烃的构造异构和命名复杂多取代苯：系统命名选取最简单的取代基为1位，将其它取代基位号按尽可能小的方向循苯环编号当苯环与较长、较复杂烃基相连或烃基连有多个苯环，或是与不饱和基相连时，苯环作取代基。2–甲基–3–苯基戊烷2–苯基–2–丁烯苯乙炔二苯基甲烷苄基氯王鹏6.2苯的结构实验事实：分子中碳氢比1﹕1，但不易加成，容易取代苯的氢化热：208.5kJ•mol-1，比环己烯氢化热的3倍（357.9kJ•mol-1）低得多这些证明：苯环结构具有较大的稳定性一、价键理论解释：苯分子中所有的C原子都是s

4、p2杂化，6个C-Cσ键均为sp2–sp2交盖，所有C、H原子共平面，6个2p轨道彼此相互平行，进行侧面交盖，形成闭合的π轨道王鹏6.2苯的结构共振论对价键理论的修正：环状的共轭体系导致苯分子具有相当高的稳定性，两个或多个经典结构的共振杂化体，如下图所示：其共振能为：149.4kJ·mol-1，降低了体系能量Kekulé结构式：为表现大π键的存在，也用下面的式子表示苯环：王鹏6.2苯的结构二、分子轨道理论：6个相互交盖的2p轨道组合成6个分子轨道王鹏6.3单环芳烃的物理性质一、毒性：单环芳烃均有毒，毒性随取代基增多而降低二、取代异构体的物理性质差异：二取代苯的三种异构体物理性质存在

5、较大差异，熔沸点对位最高，溶解性对位最差三、物理性质：具有特殊气味，密度小于水的无色液体王鹏6.4单环芳烃的化学性质一、芳环上的反应：1.亲电取代反应概述：磺/硝化烷基化酰基化卤化氯甲基化王鹏6.4单环芳烃的化学性质a.卤代反应：氢被卤原子取代的反应与烯烃发生加成反应条件不同，卤代反应通常需要催化剂（常用Lewis酸，如FeCl3、FeBr3和AlCl3或加入单质铁）存在才能反应反应活性：F2>Cl2>Br2>I2在剧烈条件下产物可进一步反应可生成邻或对位二卤代苯烷基苯反应较苯容易，主要得到邻或对位产物王鹏6.4单环芳烃的化学性质b.硝化苯与浓硝酸-浓硫酸（称为混酸）反应，氢被硝基

6、取代生成硝基苯的反应较高的温度下产物可进一步反应主要得间二硝基苯烷基苯硝化反应较苯容易，产物以邻对位为主主产物王鹏6.4单环芳烃的化学性质c.磺化苯与浓硫酸或发烟硫酸作用，氢原子被磺酸基取代的反应：进一步反应也可以得到间位的二磺化产物烷基苯磺化反应较苯容易，得邻对位的磺化产物磺化反应是可逆反应王鹏6.4单环芳烃的化学性质d.Friedel–Crafts反应，包含烷基化和酰基化两类：F-C烷基化反应：在AlCl3等催化下，苯与卤代烷或烯烃等反应，生成烷基苯的反应：不同卤代物的活性顺序：RF>RCl>RBr>RI，相同卤代物的活性顺序：R3CX>R2CHX>RCH2X，与大多数反应是相

7、反的反应可能发生异构化：AlCl3王鹏6.4单环芳烃的化学性质F-C酰基化反应：在AlCl3等作用下，苯与酰卤反应，生成醛酮，即在苯环上引入酰基：酰基化试剂反应活性：酰氯>酸酐>羧酸，常用的是酰氯和酸酐酰基化反应不发生重排，反应得到酮，可将其还原生成长链苯，代替F-C烷基化反应王鹏6.4单环芳烃的化学性质Friedel–Crafts反应最早是由Friedel和Crafts两人研究并发展的一类制备取代苯的反应，简称F-C反应。F-C烷基化和F-C酰基化存在相同点：催化剂