有机化学——04芳香烃教学教材.ppt

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1、有机化学——04芳香烃学习要点1.苯及其同系物的定义、结构、命名和理化性质2.苯环亲电取代反应的定位规律及其应用3.稠环芳香烃的命名和理化性质；休克尔（Hückel）规则第四章芳香烃第一节苯及其同系物第二节稠环芳香烃第三节非苯芳香烃芳香烃简称芳烃，是芳香族化合物的母体，通常用Ar-H表示大多数芳烃含有苯环结构，少数称非芳烃的都具有结构、性质与苯环相似的芳环芳香烃的性质：（1）具有特殊稳定性的环状结构（2）不易发生加成反应（3）不易氧化（4）容易发生取代反应芳香烃苯系芳香烃非苯芳香烃单环芳香烃：分子中只含一个苯环多环芳香烃：分子中含有两个或两个以上独立苯环稠环芳香烃：分子中两个或两个

2、以上的苯环彼此间通过共用两个相邻碳原子结合而成联苯萘蒽薁（蓝烃）苯的分子式：C6H6苯的一元取代物只有一种，说明苯环上的六个碳原子和六个氢原子的地位是等同的1865年凯库勒提出苯的结构是一个对称的六碳环，每个碳原子上都连有一个氢原子第一节苯及其同系物一、苯的结构（一）苯的Kekulé结构式满足碳四价苯的Kekulé结构式简写为：(二)苯分子结构的现代解释杂化轨道理论六个碳原子均为sp2杂化苯的p轨道交盖闭合π-π共轭体系HHHHHH六个离域的电子总能量较低，苯中所有碳碳键都相等，键长也完全相等苯的离域分子轨道大键苯分子是正六边形，所有碳和氢均处于同一平面，电子云均匀地分布在

3、苯环的上下C-C键长平均化，所有C-C键长相等，为0.139nm形成环状大π键时，使六个碳具有同样密度的电子云，环上没有单键和双键之别总的结果造成一个高度对称的分子，其电子具有相当大的离域作用，从而使体系内能降低，苯的结构稳定，不易发生加成和氧化反应，容易发生亲电取代反应苯的分子结构特征：苯的结构仍然用凯库勒结构式表示，或用圆圈代表大π键表示参与结构组成的价键结构式叫共振结构式。苯的结构也可以用两个Kekulé结构式的共振式或共振杂化体表示苯的共振结构共振结构式或共振杂化体二、苯的同系物和命名甲苯乙苯正丙苯异丙苯1.苯的同系物命名是以苯为母体，烷基作取代基，称为“某苯”邻二甲苯（

4、1，2-二甲苯）间二甲苯（1，3-二甲苯）对二甲苯（1，4-二甲苯）2.如果苯环上有两个取代基，编号原则是应使环上取代基的位次较小，用阿拉伯数字表示取代基的位置，也可用“邻、间、对”表示取代基的相对位置1，2，3-三甲苯（连三甲苯）1，2，4-三甲苯（偏三甲苯）1，3，5-三甲苯（均三甲苯）3.如果苯环上有3个相同的取代基，其相对位置同样可用阿拉伯数字表示，也可用“连、偏、均”等表示2-甲基-3-苯基戊烷苯乙烯苯乙炔2-苯基-2-丁烯4.当取代基结构复杂或为不饱和基团，或为多苯基取代芳烃时，可以把链烃作为母体，苯环视为取代基来命名常见的芳基芳烃分子中去掉一个H后剩下的基团称为芳香烃

5、基或芳基，常用“Ar-”表示三、苯及其同系物的物理性质苯及其同系物一般为具有特殊气味的液体，不溶于水，是许多有机物的良好溶剂苯及同系物密度都小于1苯及其同系物的蒸气有毒，对中枢神经和造血器官有损害四、苯及其同系物的化学性质（一）亲电取代反应在上述反应中，和芳烃起作用的试剂都是缺电子或带正电的亲电试剂，因此这些反应都是亲电取代反应硝化反应卤代反应烷基化反应磺化反应酰基化反应烷基化反应酰基化反应1.卤代反应烷基苯的卤代反应条件不同，获得的产物不同在光照或加热的条件下，发生侧链上的氯代和溴代反应2.硝化反应硝基苯进一步硝化较困难，需更高的温度和更浓的混酸，第二个硝基主要进入第一个硝基的间

6、位。烷基苯硝化比苯容易，主要得到邻位和对位的硝化产物3.磺化反应苯磺酸同样条件下可以水解，所以磺化反应是一个可逆反应4.傅-克（Friedel-Crafts）反应苯环上引入烷基或酰基的反应称为傅-克烷基化反应和傅-克酰基化反应在无水三氯化铝催化下，苯与酰卤或酸酐等作用生成酮的反应是酰基化反应5.苯环上的亲电反应机理（2）碳正离子中间体不稳定，很容易失去一个质子，生成取代产物（1）亲电试剂E+进攻富有π电子的苯环，生成碳正离子中间体中间体硝化反应中，浓硫酸的作用是使硝酸变为亲电试剂硝酰正离子；亲电试剂的形成如下：傅-克反应中，亲电试剂是烃基正离子；亲电试剂的形成如下：磺化反应中，亲电

7、试剂是缺电子的中性分子SO3，S带部分正电荷；亲电试剂的形成如下：（二）加成反应1.加氢2.加氯（在紫外线照射下）苯及其同系物性质较稳定，只有在特殊条件下才发生加成反应（三）氧化反应苯甲酸邻苯二甲酸常见的氧化剂：高锰酸钾，重铬酸钾加硫酸，稀硝酸等在过量氧化剂存在下，无论支链长短，最后都氧化成羧基（说明的活泼性）用化学方法区别下列化合物课堂互动五、苯环亲电取代反应的定位规律（一）定位规律当苯环上已有取代基，在进行亲电取代反应时，原有取代基将影响苯环亲电取代的活性并