第5章 芳烃 芳香性

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1、第五章芳烃芳香性第五章芳烃芳香性5.1芳烃的构造和命名5.2苯的结构5.3单环芳烃的物理性质5.4单环芳烃的化学性质5.5苯环上亲电取代的定位规则5.6芳香族亲电取代中的动力学和热力学控制5.7稠环芳烃5.8芳香性5.9富勒烯5.10烃的工业来源5.11多官能化合物的命名芳香性的概念和芳香化合物的定义第一阶段：从植物胶中取得的具有芳香气味的物质称为芳香化合物。第二阶段：将苯和含有苯环的化合物称为芳香化合物。第三阶段：将具有芳香特性的化合物称为芳香化合物。芳香性的概念1.C/H的比例高，即不饱和度比较高；2.具有平面和接近平面的环状结构；CH3.键长接近平均化；664.在

2、核磁共振谱中，环外氢的化学位移明显移向低场，环内氢的化学位移明显移向高场；5.化学性质稳定，易发生亲电取代，不易发生加成、氧化。芳烃的分类(1)单环芳烃——分子中只含有一个苯环CH3CHCH2苯甲苯苯乙烯(2)多环芳烃——分子中有两个或以上的苯环联苯萘菲(3)非苯芳烃——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5.1芳烃的构造异构和命名构造异构和命名(1)一元取代物(烷基为取代基)——苯为母体CH3CH25甲苯乙苯HCCH33CHCHCHCH223正丙苯异丙苯(2)苯的二元取代物——加“邻,间或对”字,或

3、用1,2-;1,3-;1,4-表示.或用英文“O-”“m-”“P-”表示.CHCHCH333CH3CH3CH3邻二甲苯间二甲苯对二甲苯(1,2-二甲苯)(1,3-二甲苯)(1,4-二甲苯)Cl1-硝基-2-氯苯NO2(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.CHCH3CH33CHCH33CHH3CCH33CH31,2,3-三甲苯1,2,4-三甲苯1,3,5-三甲苯(连三甲苯)(偏三甲苯)(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-苯基戊烷苯乙烯苯乙炔2-苯基-2-丁烯(乙

4、烯基苯)(5)芳基、苯基、苄基*苯基：Ph-，CH-65芳基：Ar-CH2苄基：PhCH2-，C6H5CH2-(6)苯环上含有两个不同的官能团时，先确定母官能团，其余的为取代基。(优先官能团)-COOH、-SOH、-COOR、-COX、-CONH、32-CN、-CHO、-CO-、-OH、-NH、-OR(较次官能团)2HONO2COOHCl3-硝基-2-氯苯磺酸3-羟基苯甲酸SO3HBrHOHOCHO3-氨基-5-溴苯酚2-氨基-3-羟基苯甲醛NH2NH25.2苯的结构•苯的分子式：(CH)66•苯比较稳定，只有在加压和催化剂作用下才发生加氢反应。苯不易发生加成，不易氧化

5、，但容易发生取代反应。5.2苯的结构5.2.1价键理论1825年法拉第发现了苯;1857年凯库勒提出碳四价;1858年凯库勒提出苯分子具有环状结构;MichaelFaraday1865年提出摆动双键学说。1791-1867Kekulé1829-18965.2苯的结构历史上苯的表达方式凯库勒式双环结构式棱形结构式杜瓦苯棱晶烷向心结构式对位键结构式余价结构式5.2苯的结构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。实际上：苯分子中C－C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

6、长一些。却不发生加成；2.高度不饱和的分子：而发生取代。不与氧化剂反应；3.特殊的稳定性：在化学反应或降解中保持不变；氧化热和燃烧热低。凯库勒式并不能代表苯分子的真实结构.从氢化热看苯的稳定性5.2苯的结构HHHHHHP轨道5.2苯的结构苯环的其它表示方式5.2苯的结构苯的共振结构式共振结构式共振结构式不代表真实结构；共振杂化体不是其简单的混合物；5.3单环芳烃的物理性质1)单环芳烃不溶于水，而溶于汽油，乙醚和四氯化碳等有机溶剂；2)一般单环芳烃都比水轻；3)沸点随相对分子量增高而升高；4)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

7、格能较大之故).5.3单环芳烃的物理性质单环芳烃的IR谱图特征：①νC－H吸收大于3000cm－1(3100～3010cm-1)；②1600、1500、1580、1450cm-1处苯环呼吸振动；③900～650cm-1处(指纹区)一系列γC－H面外弯曲振动可提供苯环上的取代信息。例：邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯的IR谱图。单环芳烃的NMR谱图特征：δ苯氢≈7.25例：甲苯、异丙苯的NMR谱图。5.4单环芳烃的化学性质5.4.1芳烃苯环上的反应(1)亲电取代反应X2X+HXFeX3HNO3NO2+H2OH2SO4HNO3SO3H+H2O