芳烃和结构解析初步(有机化学)

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1、单环芳烃学习要求概述苯的结构单环芳烃的异构和命名芳烃的来源及制法单环芳烃的化学性质苯环上取代反应的定位规则苯环上的亲电取代反应及其反应历程学习要求1．掌握芳香烃及其衍生物的命名。2．理解苯环的结构特征。3．掌握苯及其同系物的化学性质。4．了解苯环上亲电取代反应历程，能熟练应用取代基定位规律。5．了解芳烃的制备和来源。重点与难点亲电取代反应、取代基的定位效应是本章的重点。难点主要体现在对芳香性的理解及对取代基的定位效应的判断和应用。概述芳烃，也叫芳香烃，一般是指分子中含苯环结构的碳氢化合物。芳香二字的来由最初是指从天然树脂（香精油）中提取而得、具有芳香

2、气的物质。现代芳烃的概念是指具有芳香性的一类环状化合物，它们不一定具有香味，也不一定含有苯环结构。芳香烃具有其特征性质——芳香性（易取代，难加成，难氧化）。苯的分子式为：C6H6，其C/H与乙炔类似，为1∶1，可见它具有高度的不饱和性，因而，应发生下面的反应：这就是说，要破坏苯环体系是比较困难的。然而，苯环上的氢原子却容易被取代，如：与脂肪烃和脂环烃相比，芳香烃这种比较容易进行取代，而不容易进行加成和氧化的化学特性，称为芳香性。苯的结构1.价键理论共轭效应的结果：(1)键长完全平均化，六个C—C键等长(0.140nm)，比正常C—C单键(0.154n

3、m)短，比正常C=C双键(0.134nm)长，但也不是单键和双键的平均值(0.144nm)。(2)体系能量降低，其氢化热(208.5kj·mol-1)比环己烯氢化热的三倍低得多(3×119.3－208.5=149.4kj·mol-1)，这149.4kj·mol-1即为苯的共轭能。2.分子轨道理论分子轨道理论认为：苯分子在形成σ键后，每个碳原子都还有一个未参加杂化的p轨道，它们可经线形组合成六个分子轨道，即ψ1、ψ2、ψ3、ψ4、ψ5、ψ6。它们除都有一个共同的界面——碳原子所在的平面外，ψ1没有界面，能量最低；ψ2、ψ3各有一个界面，它们是简并的，能

4、量相等，但能量比ψ1高。ψ1、ψ2、ψ3都是成键轨道。其余的都是反键轨道。3.共振论单环芳烃的异构和命名一、异构现象1．烃基苯有烃基的异构2．二烃基苯有三种位置异构3、三取代苯有三中位置异构1．基的概念芳烃分子去掉一个氢原子所剩下的基团称为芳基（Aryl）用Ar表示。重要的芳基有：二、命名2．一元取代苯的命名a当苯环上连的是烷基（R-），-NO2，-X等基团时，则以苯环为母体，叫做某基苯。b当苯环上连有-COOH，-SO3H，-NH2，-OH，-CHO，-CH=CH2或R较复杂时，则把苯环作为取代基。3．二元取代苯的命名取代基的位置用邻、间、对或1，

5、2；1，3；1，4表示。4、多取代苯的命名a取代基的位置用邻、间、对或2，3，4,……表示b母体选择原则（按以下排列次序，排在后面的为母体，排在前面的作为取代基。）选择母体的顺序如下：-NO2、-X、-OR（烷氧基）、-R（烷基）、-NH2、-OH、-COR、-CHO、-CN、-CONH2（酰胺）、-COX（酰卤）、-COOR（酯）、-SO3H、-COOH、-N+R3等芳烃的来源及制法亲电取代反应1.卤代：2.硝化：3.磺化：4.Friedel–Crafts反应(1)F–C烷基化反应:常用的cat.：无水AlCl3、FeCl3、ZnCl2、BF3、H

6、2SO4等。常用的烷基化试剂：(2)F–C酰基化反应：常用的酰基化试剂：RCOX、(RCO)2O、RCOOH。5.氯甲基化：该反应的应用价值在于：—CH2Cl可以顺利地转变为—CH3、—CH2OH、—CH2CN、—CHO、—CH2COOH、—CH2N(CH3)2等基团。加成反应1.加氢反应:2.加氯反应:氧化反应1.苯环氧化:2.烷基苯的氧化(侧链氧化)：苯环较稳定，不易氧化，故用该法可将苯和烷基苯区别开来。无论烷基侧链的长短，其氧化产物通常都是苯甲酸。没有α-H的烷基苯很难被氧化。脱氢反应脱氢反应从广义上看也属于氧化反应。烷基苯的侧链卤代反应烷基苯

7、的α-卤代反应为自由基反应。苯环上的亲电取代反应及其反应历程苯与亲电试剂E+作用时，首先与离域的π电子作用，生成π-络合物，进而从苯环的π-体系获得两个π电子，与苯环的一个碳原子形成σ-络合物，σ-络合物的能量比苯高，不稳定，容易失去一个质子，结果又形成了六个π电子离域的闭合共轭体系。其反应历程可表述如下：由亲电试剂的进攻而引起的取代反应,称为亲电取代反应。下面列举几个实例加以说明：一、卤代：二、硝化：硝酰正离子三、磺化：所以认为SO3是磺化剂，是因为苯用浓H2SO4磺化，反应很慢，而用发烟H2SO4(含10%的SO3)磺化，反应在室温下即可进行。也

8、有人认为起作用的是+SO3H。实际上，在浓H2SO4中，也能产生SO3。四、F－C烷基化与F－C酰基化1、F