有机化学课件浙江大学第6章芳香烃及亲电取代反应

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1、第6章芳香烃及亲电取代反应本章内容6.1单环芳烃的同分异构和命名6.2苯的结构6.3单环芳烃的物理性质6.4苯环上的亲电取代反应6.5亲电取代反应的定位规律6.6芳烃侧链的反应6.7多环芳烃6.8非苯芳烃芳香族碳氢化合物简称芳香烃或芳烃苯的六碳环结构不含苯环结构（非苯芳香烃）芳香烃与脂肪烃和脂环烃相比，具有高度的不饱和性，稳定性很强。在化学性质上，表现为容易发生取代反应,不易进行加成和氧化反应，这种性质称为芳香性。芳香性芳烃的分类(1)单环芳烃：分子中只含有一个苯环的芳烃(2)多环芳烃——分子中含

2、有二个或二个以上的苯环联苯,多苯带脂烃,烃稠环芳烃i联苯:两个或多个苯环通过单键相连ii多苯带脂烃：二个或多个苯环连到脂肪族碳上形成的化合物。三苯甲烷iii稠环芳烃：两个或多个苯环共用两个相邻碳原子稠合而成的化合物。萘蒽菲6.1单环芳烃的同分异构和命名单环芳香烃命名：一元取代物苯环上的氢原子被烷基取代而成的一元取代物，命名时是以苯为母体，烷基为取代基,称为“某苯”。甲苯乙苯丙苯异丙苯单环芳香烃命名：二元取代物苯的二元取代物有三种结构，两个取代基在苯环上的相对位置常用邻、间、对来表示，英文分别为or

3、th、meta、para，简写为o-、m-、p-.也可用阿拉伯数字表示取代基的相对位置。（o-二甲苯）邻二甲苯（1,2-二甲苯）苯的三元取代物有三种，取代基的相对位置可用阿拉伯数字标记，也可用“连”、“偏”、“均”表示。单环芳香烃命名：三元取代物1,2,3-三甲苯1（连三甲苯）1,2,4-三甲苯（偏三甲苯）1,3,5-三甲苯（均三甲苯）当苯环上连有不同类别的取代基时，首先选择母体官能团，并将母体官能团的位次定为1位，其它取代基依次编号，并尽可能使取代基的位次为小。4-甲基-3-羟基苯甲酸3-氨基-

4、5-甲氧基苯磺酸烷基（-R）、卤素（-X）、硝基（-NO2）连在苯环上时，一般作为取代基，苯环作为母体1-甲基-2-硝基-4-溴苯当侧链结构比较复杂或侧链上有不饱和键时,可以把苯环作为取代基来命名苯基(Ph)邻甲苯基间甲苯基对甲苯基苄基2-甲基-4-苯基戊烷苯乙烯苯乙炔2-苯基-2-戊烯6.2苯的结构6.2.1价键理论1.凯库勒结构式1865年，德国化学家凯库勒（Keküle）提出了苯的环状结构凯库勒结构式2.苯分子结构的近代概念苯分子的六个碳原子和六个氢原子在同一平面上。六个碳原子构成平面正六边

5、形，碳碳键长均为0.14nm，比碳碳双键键长(0.134nm)长，比碳碳单键键长(0.154nm)短；碳氢键长均为0.108nm；所有的键角都为120°。现代物理方法证明3.苯分子结构的近代概念：杂化轨道理论6C：sp２杂化，2Ｃ－Ｃ键，1Ｃ－Ｈ键，所有键都在同一平面上，每个碳原子都还有一个未参加杂化的P轨道，垂直于键所构成的平面，六个ｐ轨道侧面相互重叠形成一个闭合的大键共轭体系。电子的充分离域，离域能大，体系的势能就低,苯环就特别稳定。6.2.2分子轨道理论分子轨道理论认为，苯分子形

6、成σ键之后，苯环6个碳原子的6个p原子轨道线性组合成6个π分子轨道，分别用ψ1，ψ2，ψ3，ψ4，ψ5，ψ6表示。ψ1没有节面，能级最低ψ2和ψ3各有一个节面，能级相同，称为简并轨道ψ1、ψ2和ψ3的能量都比原子轨道的能量低，故称为成键轨道，ψ4和ψ5有二个节面，能量相同ψ6有三个节面ψ4、ψ5和ψ6反键轨道参加线性组合的6个p原子轨道都带有一个电子，形成分子轨道后，6个电子填充到3个能量较低的成键轨道上.苯的π电子云是由3个成键轨道叠加而成，叠加的结果，π电子云在苯环上的分布是均匀的，形成闭合的

7、环状电子云。6.2.3共振论及其对苯环结构的解释1共振论的基本概念当一个分子、离子或自由基按价键规则可以写出一个以上的经典结构式时，它们的真实结构式就是由这些可能的经典结构式叠加而成的。这样的经典结构式称共振结构式或极限结构。真实的分子、离子或自由基是所有极限结构的共振杂化体。极限结构之间用双箭头↔（共振符号）联系起来。共振论的基本思想：2书写共振结构式的规则(1)书写经典结构时，只允许电子移动，原子核的位置不能变。(2)所有极限结构必须符合价键理论的规则，碳不能超过四价，第二周期元素价电子层的电

8、子数不能超过8个。（3）所有极限结构中的未成对电子数必须相同3共振稳定作用不同的极限结构稳定性不同对真实分子（即共振杂化体）的贡献也不同越稳定的极限结构对真实分子的贡献也越大真实分子体现这些极限结构性质的程度也越大真实分子的能量低于任何一个极限结构的能量极限结构的稳定性及对真实分子贡献的基本规则如下：(1)共价键数目越多的极限结构，稳定性越强，对真实分子贡献也越大。(2)结构相同或相似的极限结构，能量相同，对真实分子的贡献也最大a对真实分子的贡献最大(3)没有电荷分离的极限结构比有