有机化学第4章芳香烃课件.ppt

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1、第四章芳香烃AromaticHydrocarbons本章学习要求理解芳香烃的命名和结构特征，掌握芳香性判断依据——休克尔规则；掌握芳香烃的化学性质，尤其是亲电取代反应，了解亲电取代反应机理；掌握定位规律及其在有机合成中的应用。第一节单环芳香烃Mononucleararomatics甲苯一、单环芳香烃构造异构与命名乙苯异丙苯邻二甲苯(1,2-二甲苯）间二甲苯(1,3-二甲苯）对二甲苯(1,4-二甲苯）IUPAC规定：甲苯、乙苯、异丙苯、苯乙烯、二甲苯等可作母体4-叔丁基甲苯苯甲基或苄基苯基（C6H5-）不叫1-甲基-4-叔丁基苯4-苯基-2-戊烯结构复杂的化合物：苯作取代基2-甲基-3-

2、苯基戊烷Z-3-甲基-2-苯基-2-戊烯苯乙烯根据官能团的优先次序确定类别，即优先官能团作母体，其余基团则作取代基含官能团芳香族化合物的命名:羧磺腈醛酮羟胺间磺酸基苯甲酸或(3-磺酸基苯甲酸)邻氯苯酚或(2-氯苯酚)2-氨基-5-羟基苯甲醛2-氯-3-硝基苯磺酸萘蒽菲稠环(condensedring)萘蒽菲碳原子有固定编号单取代编号：多取代编号：β-萘磺酸（2-萘磺酸）5-羟基-2-萘甲酸1,8-二甲基萘1,3-二硝基萘4-硝基-2-萘酚8-甲基-2-萘甲酸凯库勒(kekule)结构式：二、苯的分子结构C6H6：高度不饱和，但不能使溴水褪色、不能被氧化。缺陷1：不能解释苯为何不起类似烯

3、烃的加成反应。缺陷2：不能解释与性质完全相同，是同种物质。可见：苯中的6个H原子处于同等地位，是等效H。苯的一取代和邻位二取代只有一种。根据X-射线和光谱实验证明，苯分子是一个平面正六边形碳环，六个碳原子和六个氢原子都在同一平面上，键角都是120°,C-C键长都是1.39Å,实际无单双键之分。π-π共轭体系∏661.亲电取代反应(electrophilicsubstitutionreaction)(1)卤代反应(halogenation)三、化学性质(chemicalproperties)(2)硝化(nitration)黄色油状物℃(3)磺化(sulfonation)(4)烷基化和酰基

4、化反应(Friedel-Craftsalkylationandacylation)不发生异构化当苯环上连有强吸电子基时一般不发生付-克反应。不发生付-克反应酰化（酰卤、酸酐）亲电取代反应历程(属芳烃正离子历程):亲电试剂：X+,NO2,SO3,R+,RC=O++以卤代为例:亲电取代反应历程可解释烷基化产物的异构化++苯环亲电取代定位规律（1）定位规律(orientationrule)第一类定位基：邻、对位定位基与苯环直接相连的原子或原子团一般是单键或带负电荷(富电荷）,使苯环致活，取代反应变得容易。第二类定位基：间位定位基与苯环直接相连的原子或原子团一般是双键、叁键或带正电荷,使苯环钝

5、化，取代反应变得困难。(2)定位规律的解释吸电子基-Ip-π共轭效应+C+C>-I1.001.121.02吸电子基-Ip-π共轭效应+C-I>+C0.970.880.96诱导效应-Iπ-π共轭效应-C（3）定位规律的应用a.推测主要产物单取代：二元取代：两个取代基定位作用一致两个取代基定位作用矛盾以邻对位定位基，尤其以强活化基为主二元取代中的空间效应：b.选择合成路线例:2.氧化反应(oxidation)注意：没有α-H时，不发生氧化反应3.侧链卤代（halogenationofsidechain）属自由基反应历程举例：[讨论]选择：(a)1.硝化2.氧化3.溴代(b)1.氧化2.硝化

6、3.溴代(c)1.氧化2.溴代3.硝化注意：基团引入的先后顺序√练习：完成下列目标产物的合成（1）参考答案第二节稠环芳香烃Condensedaromatics一、萘(naphthalene)一元取代物有两种位置异构体0.1421nm0.1363nm0.1415nm0.1418nm0.3620.3620.3620.3620.1380.1380.1380.138二、萘的化学性质1.取代反应热力学控制动力学控制2.氧化反应1,4－萘醌邻苯二甲酸酐3.加成反应1,2,3,4-四氢萘十氢萘三、蒽和菲(Anthraceneandhenanthrene)蒽菲四、其它稠环芳香烃3,4-苯并芘神奇的全碳

7、分子——富勒烯C60C70第三节非苯芳香性及休克尔规则休克尔规则：1.分子是平面环状的闭合共轭体系；2.环上电子数为4n+2(n=0,1,2,3,4……)。非苯芳香烃：根据休克尔规则，一些不含苯核结构的化合物，也有芳香性，这类化合物称非苯芳香烃。环丙烯正离子:环戊二烯负离子:sp3sp2环庚三烯正离子:sp3sp2轮烯：n≥10的环多烯[10]轮烯虽符合4n+2规则，但轮内跨环氢原子具有排斥作用，使分子中的原子不在同一平面,故无芳香性。[14