有机化学第四章环烃-芳香烃

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1、芳香烃aromatichydrocarbon大多数芳烃含有苯的六碳环结构,少数称非芳烃的都具有结构,性质与苯环相似的芳环.芳环上芳烃可分为以下三类:(1)不易发生加成反应,(2)不易氧化,(3)而容易起取代反应.(1)单环芳烃(2)多环芳烃(3)非苯芳烃一、芳香烃分类苯甲苯苯乙烯联苯萘(nai)蒽(en)(1)单环芳烃——分子中只含有一个苯环(2)多环芳烃——分子中有两个或以上的苯环——分子中不含苯环,但含有结构性质与苯环相似的芳环,具有芳香族化合物的共同特性环戊二烯负离子环庚三烯正离子奥蓝烃(3)非苯芳烃-+苯比较稳定,只有在加压和催化剂作用下才发生加氢反应:186

2、5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.满足碳四价1、凯库勒结构式二、苯环的结构(1)按凯库勒式:苯分子中有交替的碳碳单键和双键,而单键和双键的键长是不等的.苯应该是一个不规则的六边形结构.(2)实际上:苯分子中碳碳键的键长完全相等,均为0.139nm.即比一般的碳碳单键短,比一般的碳碳双键长一些.所以,凯库勒式的缺陷凯库勒式并不能代表苯分子的真实结构.(1)杂化轨道理论六个碳均为sp2杂化苯的p轨道交盖闭合共轭体系2、苯分子结构的近代概念大键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(0.139nm

3、)苯的离域分子轨道(2)苯的共振结构式共振结构式或共振理论--是鲍林在20世纪30年代提出的.认为:苯的真实结构可以由多种假设的结构,共振(或叠加)而形成的共振杂化体来代表.+苯的主要参与结构式甲苯乙苯正丙苯异丙苯三、单环芳烃的构造和命名1、一元取代物(烷基为取代基)——苯为母体2、苯的二元取代物——加“邻,间或对”字,或用1,2-;1,3-;1,4-表示.或用英文“O-”“m-”“P-”表示.邻二甲苯(1,2-二甲苯)间二甲苯(1,3-二甲苯)对二甲苯(1,4-二甲苯)3、三元取代物——用数字代表取代基的位置或用“连,偏,均”字表示它们的位置.1,2,3-三甲苯(

4、连三甲苯)1,2,4-三甲苯(偏三甲苯)1,3,5-三甲苯(均三甲苯)4、对结构复杂或支链上有官能团的化合物,也可把支链作为母体,苯环当作取代基命名.2-甲基-3-苯基戊烷苯乙烯(乙烯基苯)苯乙炔2-苯基-2-丁烯芳基--芳烃分子的芳环上减去一个H后的基团叫芳基,用“Ar”表示.苯基--苯分子上减去一个H后的基团叫苯基,用“Ph”表示.甲苯基--甲苯分子中苯环上减去一个H所得基团叫甲苯基.苄基--甲苯的甲基上减去一个H,叫苯甲基或苄基.苄氯(氯化苄)苄醇(苯甲醇)5、芳基,苯基,苄(bian)基多元取代基的芳烃衍生物命名规则（1）、某些取代基如硝基（—NO2）、亚硝基

5、（—NO）、卤素（—X）的芳烃衍生物以芳烃为母体。（2）、当取代基为氨基（—NH2）、羟基（—OH）、醛基（—CHO）、羧基（—COOH）、磺酸基（—SO3H）等时，则把它们看作母体。（3）、当环上有多种取代基时，首先选好母体，依次编号，选择母体的顺序如下：—COOH（羧基）、—SO3H（磺酸基）、—COOR（酯基）、—COX（酰卤基）、—CONH2（酰胺基）、—CN（氰基）、—CHO（醛基）、—COR（酰基）、—OH（羟基）、—SH（巯基）、—NH2（氨基）、—R（烃基）、—OR（烃氧基）、—SR（烃硫基）等。在这个序列中排在前面的是母体，排在后面的为取代基。单环芳

6、烃不溶于水,而溶于汽油,乙醚和四氯化碳等有机溶剂.一般单环芳烃都比水轻.沸点随相对分子量增高而升高对位异构体的熔点一般比邻位和间位异构体的高(可能是由于对位异构体分子对称,晶格能较大之故).四、单环芳烃的物理性质五、单环芳烃的化学反应1、取代反应(3)硝化反应(1)卤化反应(4)烷基化反应(2)磺化反应(5)酰基化反应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A、首先亲电试剂E+进攻苯环,并很快和苯环的电子形成.B、络合物中亲电试剂E+进一步与苯环的一个碳原子直接连接,形成.C:sp2sp3芳环亲电取代反应历程:络

7、合物络合物快络合物C、络合物是环状碳正离子中间体,共振结构式:四个电子离域分布在五个碳原子所形成的(缺电子)共轭体系中.络合物放热反应苯亲电取代反应的能量示意图为简化起见:在反应式中,一般常把络合物这一步略去不写.总结——芳烃亲电取代反应历程表示如下:快三卤化铁的作用--促使卤素分子极化而离解X2+FeX3X++FeX4-(1)卤化反应甲苯在三氯化铁存在下,主要生成邻氯甲苯和对氯甲苯(离子型取代反应--苯环上取代反应)邻氯甲苯对氯甲苯注意：催化剂H—O—NO2+H2SO4NO2++H3O++HSO4---苯与混酸(浓HNO3和浓H2SO