有机化学第五章芳烃芳香性

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1、OrganicChemistry有机化学第五章芳烃芳香性内容苯的结构单环芳烃的化学性质（亲电取代及侧链反应）亲电取代反应：定位规则及应用，动力学和热力学控制稠环芳烃芳香性多官能团化合物的命名芳烃的分类(1)单环芳烃(2)多环芳烃(3)稠环芳烃补充内容5.1芳烃的构造异构和命名5.1.1构造异构丙苯异丙苯枯烯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侧链异构侧链位置异构5.1.2命名芳基：芳烃去掉一个氢原子剩下部分。苯基(phenyl)(Ph）苯甲基(苄基)(benzyl,Bn)2–甲苯基邻甲苯基o-tol

2、yl3–甲苯基间甲苯基m-tolyl4–甲苯基对甲苯基p-tolyl苯简单的芳烃的命名简单的芳烃以苯环为母体，烷基等为取代基，称“某苯”。甲苯(toluene)氯苯(chlorobenzene)异丙苯(isopropylbenzene)硝基苯(nitrobenzene)多取代苯的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。以二取代苯为例：1,2–二甲苯邻二甲苯o–二甲苯(o-Xylene)1,3–二甲苯间二甲苯m–二甲苯1,4–二甲苯对二甲苯p–二甲苯o–:ortho-;m–:meta-;p–:para-命名时的

3、编号尽量使各取代基编号最小，若有可能，让较最不优先取代基为1位。2–乙基–1–丙基–4–丁基苯1–乙基–4–丙基苯苯作为取代基当苯环与较长、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–5–苯基己烷2,3–二甲基–1–苯基–1–己烯2–苯基–2–丁烯二苯基甲烷苯环为母体的一部分苯乙烯苯甲醛苯乙酮苯乙炔苯甲酸苯甲醚苯胺苯磺酸其他命名示例5.2苯的结构正六边形、共平面键角120°键长0.140nmC‒C:0.154nmC=C:0.134nm苯具有特殊稳定性5.2.1价键理论6个C－Cσ键:sp2–sp2，6个C

4、－Hσ键:sp2–1s,6个2p轨道侧面交盖形成闭合π体系5.2.2分子轨道理论苯的π分子轨道和能级量子化学计算的苯分子轨道示意图5.2.3共振论对苯分子结构的解释极限结构能量相同极限结构能量相同多个经典结构构成的共振杂化体共振能：3x119.3–208.5=149.4kJ·mol5.3单环芳烃的物理性质芳烃为液体或固体；密度小于1；有特殊气味、有毒；不溶于水，易溶于有机溶剂。在二取代苯之中，对位异构体对称性高、结晶能大，熔点高；因此可以利用结晶方法从邻间位异构体中分离对位异构体。5.4单环芳烃的化学性质5.4.1芳烃苯环上的反应苯的π电子

5、云分别位于环的上下方，相当于电子源（Lewis碱）。当芳环与亲电试剂作用时，发生取代反应：供电体:苯环，Lewis碱亲电体:E+,Lewis酸(一)亲电取代反应electrophilicaromaticsubstitution试剂中的亲电部分从芳环上取代一个H原子。卤化卤化硝化磺化烷基化氯甲基化酰基化(a)卤化halogenationa．催化剂：Fe、FeCl3、FeBr3、AlCl3等b．卤素活性：F>Cl>Br>Ic．芳烃活性：烷基苯>苯>卤代苯卤化反应机理机理：第一步Br2分子的极化Br2与FeBr3的络合，Br2分子的极化。

6、第二步溴进攻苯环p,π–共轭π电子的离域产生共振杂化体.第三步失去质子恢复芳香体系卤化反应位置烷基苯和卤代苯的卤代物主要为邻对位异构体，溴化比氯化更倾向对位。溴化比氯化更倾向对位邻氯甲苯和邻溴甲苯的空间效应比较硝化反应芳烃与混酸作用，芳环上H原子被硝基取代生成硝基取代芳烃。a.硝化剂：浓HNO3+浓H2SO4（简称混酸）b.底物活性：烷基苯>苯>硝基苯硝化反应机理硝化反应(c)磺化反应Sulfonation芳烃与浓H2SO4作用，芳环上H原子被磺(酸)基-SO3H取代生成芳磺酸。a.磺化剂：浓H2SO4或发烟H2SO4b.底物活性

7、：烷基苯>苯>苯磺酸磺化反应机理机理：取代反应的位置磺化反应可逆磺化反应是可逆的：强酸利于磺化，热的稀酸水溶液利于脱磺酸基。(d).Friedel-Crafts反应在催化剂作用下，芳烃中芳环上氢原子被烷基或酰基取代的反应。a.常用催化剂：AlCl3、FeCl3、ZnCl2、(HF、BF3、H2SO4)b.常用烷基化剂：卤代烃、烯烃(醇)c.常用酰基化剂：酰卤、酸酐(酸)Friedel-Crafts反应特点a.芳环上不能连有强吸电基(-NO2、-CN、-COR、-SO2R)b.烷基化对吸电基更敏感c.烷基化时易发生多烷基化、可逆、重排反

8、应。d.烷基化反应可逆，而酰基化反应不可逆。多烷基化反应烷基化过程中的重排Friedel-Crafts反应烷基化过程中重排的机理烯烃和醇作为烷基化试剂烷基化反应可以通过醇或烯烃生