[理学]苯和芳香烃

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1、第八章苯和芳香烃芳香烃：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、具有芳香气味的物质。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。芳香性——是指这类化合物具有的特殊稳定性。表现在化学性质上——易取代，难加成，难氧化。§8.1芳烃的分类及单环芳烃的命名8.1.1分类芳香烃苯型芳烃非苯型芳烃单环芳烃多环芳烃多苯代脂肪烃联苯稠环芳烃萘呋喃①一取代苯命名命名时,一是将苯作为母体；二是将苯作为取代基。甲苯-COOH-SO3H-COOR-CO

2、X-CONH2-CN-CHO-COR-OH-NH2-OR-R-X-NO2-NO氯苯苯甲酸苯甲醚甲氧基苯8.1.2单环芳烃的命名可按下列顺序，以排在前面的基团（主官能团）为母体。②二取代苯命名根据取代基的相对位置，分别用邻(o),间(m),对(p)或数字表示。邻氯甲苯o-氯甲苯2-氯甲苯-COOH-SO3H-COOR-COX-CONH2-CN-CHO-COR-OH-NH2-OR-R-X-NO2-NO对甲基苯磺酸p-甲基苯磺酸4-甲基苯磺酸间硝基苯甲酸m-硝基苯甲酸3-硝基苯甲酸③多取代苯命名3-甲基-5-氨基苯磺酸4-甲基-

3、2-硝基苯甲酸1351242-甲基-3-苯基戊烷2-硝基-4-羟基苯甲醛-COOH-SO3H-COOR-COX-CONH2-CN-CHO-COR-OH-NH2-OR-R-X-NO2-NO§8.2苯的结构8.2.1苯的Kèkulè结构1834年经元素分析、分子量测定C6H6苯的一元取代物只有一种，说明苯分子中六个H原子完全等同。1865年Kèkulè提出了苯的环状结构式：Kèkulè式被广泛接受，但无法解释下列问题：1.只有一种邻二溴代苯（按Kèkulè式应该有两种）2.高度不饱和的分子：不发生亲电加成，而发生亲电取代。3

4、.正六边形，键长、键角相等。4.特殊的稳定性：不易与氧化剂反应；在化学反应中苯环保持不变；8.2.2苯的分子结构苯分子中的碳原子都是以sp2杂化，平面构型。每个碳原子上未参与杂化的P轨道彼此侧面重叠，形成一个封闭的共轭体系。杂化轨道理论解释由于π电子高度离域，使分子体系能量降低约150kJ/mol,电子云完全平均化，故无单双键之分（分子为正六边形）。易受什么试剂进攻？§8.3苯环上的亲电取代反应8.3.1亲电取代反应机理恢复苯环结构,生成取代产物。破坏苯环结构,生成加成产物。常见的反应有：卤化、硝化、磺化、烷基化和酰基化等

5、。慢快8.3.2卤代反应催化剂机理X2反应活性：F2>Cl2>Br2>I2氟苯可用间接法制备；碘苯可用氧化法制备（参见p199）。8.3.3硝化反应机理8.3.4磺化反应机理发烟磺化是可逆反应，加热酸性水解可脱去磺酸基。苯磺酸是强酸，且水溶性较好。8.3.5付瑞德-克莱福茨反应（Friedel-Crafts）机理芳烃在(AlCl3FeX3)存在下，发生烃基化和酰基化反应。烷基化特点：反应可逆，有二烷基化产物生成三碳以上的伯卤代烷易发生重排苯环上有强吸电基团-NO2时，不易发生F-C反应例苄基例例该反应需用过量的AlCl3酰

6、基化该反应不可逆，不发生重排，为一取代产物。特点：该反应可用来间接制备直链一取代烷基苯。苯环上有强吸电基团-NO2时，不易发生F-C反应。8.3.6氯甲基化反应机理应用苯环上有吸电基团时，不易发生反应。取代基对反应有两方面影响——反应活性和反应取向8.4.1定位规律R反应温度邻位取代对位取代间位取代反应速度H55~60oC1CH330oC58%38%4%25Cl60~70oC30%70%微量0.03NO295oC6%1%93%10－4§8.4亲电取代的定位规律及解释定位基第一类邻对位定位基—O-—N(CH3)2—NH2—O

7、H—OCH3—NHCOR—OCOR—R—CH=CH2—C6H5—F—Cl—Br—I强活化基团中等活化基团弱活化基团结构特点：与苯环相连的原子一般带有孤电子对(给电子效应)，或C=C双键。弱钝化基团第二类间位定位基（钝化基）—NR3—NO2—CF3—CCl3—CN—SO3H—CHO—COR—CO2H—CO2R—CONH2强弱结构特点：与苯环相连的原子都有正电荷或不饱和键(吸电子效应)。一取代苯的亲电取代机理与苯相似。8.4.2定位规律解释邻间对碳正离子越稳定，反应所需活化能越低，反应速度越快，产率越高。举例分析G为给电基团，

8、邻对位是主要产物；G为吸电基团，间位是主要产物例：分析：主要产物苯的反应－CH3(致活基团)使得邻、对、间三个位置都活化(程度不同)。分析例：例：主要产物(满足八隅体)四个共振式分析：(满足八隅体)四个共振式三个共振式苯的反应－OR使得邻、对位活化（共轭效应）－OR使得间位钝化（诱导吸电子效应）例：主要