有机化学第五版 第七章 芳烃.ppt

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1、第七章芳烃1.芳烃的定义：芳香族碳氢化合物（aromatichydrocarbon）常简称为芳烃，也叫芳香烃。2.分类单环芳烃芳烃联苯多环芳烃多苯化脂肪烃稠环烃第一节苯的结构一、苯的凯库勒式（KeKülú）1.克库勒在1865年提出环状结构的概念2.克库勒式存在的缺点:（1）克库勒式是环己三烯，但为什么苯不容易加成，不容易氧化，而容易发生取代反应？环己三烯容易发生：氧化反应加成反应3.摆环学说（2）根据克库勒式，苯的邻二取代物应该有两种异构体，但实际上只有一种。二、近代物理方法对苯的结构的研究X射线衍射法证明了苯

2、分子是一个平面正六边形的构型，所有原子都在一个平面上，六个C-C键等长（0.1397nm)，键角都是120º。三、苯分子结构的价键观点按照轨道杂化理论，苯分子中六个碳原子都以sp2杂化轨道互相沿对称轴的方向重叠形成6个C—Cσ键，组成一个正六边形，每个碳原子各以一个sp2杂化轨道分别与氢原子1s轨道沿对称轴的方向重叠形成6个C—Hσ键。所有键角都是120°，所有碳原子和氢原子都在同一平面上。每个碳原子还有一个垂直于σ键平面的p轨道，每个p轨道上有一个p电子，六个p轨道组成了大π键。三、苯的分子轨道模型分子轨道法认

3、为：六个p轨道线性组合成六个π分子轨道，其中三个成键轨道ψ1、ψ2、ψ3和三个反键轨道ψ4、ψ5、ψ6。在基态时，苯分子的6个p电子成对地填入三个成键轨道，这时所有能量低的成键轨道全部充满了电子，所以苯分子是稳定的，体系的能量最低。四、从氢化热看苯的稳定性共轭能（离域能）：共轭体系的内能与具有相同双键数目的孤立烯烃的内能之差，这部分能量称为共轭能（离域能）。苯的共轭能:152kJ/mol共振论的基本要点：（一）当一个分子、离子或自由基按照价键理论可以写出两个以上的经典结构式时，这些结构式构成一个共振杂化体，只有共

4、振杂化体才能反映分子的真实结构。五、苯的共振式和共振论的简介鲍林（PaulingL）在1931—1933年间提出的为共振符号（二）书写极限式时有一定的规则，不能随意书写。1.必须遵守价键理论，氢原子的外层电子数不能超过2个，第二周期的元素最外层电子数不能超过8个，碳为四价。2.原子核的相对位置不能改变，只允许电子的排布不同。但不能写成:3.所有极限式中，未共用电子数必须相等。（三）极限式对共振杂化体的贡献大小1.共价键较多的极限式比共价键少的极限式稳定，稳定的极限式对共振杂化体的贡献更大2.没有正负电荷分离的极限

5、式贡献大。有正负电荷分离的极限式贡献很小，可忽略不计。3.等同的经典结构式贡献相等。4.极限式中所有的原子均有完整的价电子层是较稳定的。5.负电荷处在较强电负性原子上的极限式比处在弱电负性原子上的极限式来得稳定。（三）共振能分子的稳定性可用共振能表示。苯的共振能是152kJ/mol。一般地讲，参加共振的经典结构式越多，分子越稳定。就是说，共振使体系能量降低。六、苯的构造式的表示方法苯环结构的两种表示方法第二节芳烃的异构现象和命名一、异构1.芳香基：芳香烃分子中去掉一个氢原子剩下来的原子团叫做芳基。二、命名苯基苄基

6、对甲苯基2.简单的烃基苯：以苯环作母体，烷基作取代基。甲苯乙苯异丙苯邻二甲苯1,2−二甲苯间二甲苯1,3−二甲苯对二甲苯1,4−二甲苯3.复杂的苯的同系物：把烷基作母体，苯环作取代基。3−甲基−4−苯基己烷苯乙烯苯乙炔连三甲苯偏三甲苯均三甲苯4.苯代不饱和脂肪烃：把不饱和碳链作母体，把苯环作取代基。2,5−二甲基−1−苯基己烯5.取代基为硝基、卤素时，只作取代基，芳烃作母体。溴苯硝基苯邻硝基甲苯6.取代基为氨基、羟基、醛基、羧基等时，则把它们当作母体，芳烃作取代基。苯胺苯酚苯甲醛苯甲酸苯磺酸7.当环上有两种作母体

7、的取代基时，选择母体的顺序如下：―NH2―OH―CHO―SO3H―COOH对溴苯酚对硝基苯甲酸对氨基苯磺酸排在前面的为取代基，排在后面的做母体第三节单环芳烃的物理性质1.苯的同系物多数为液体，和苯一样具有香味。2.不溶于水，比水轻。3.易燃。4.液态芳烃是一种良好的溶剂。第四节单环芳烃的化学性质芳烃的化学性质主要是芳香性:即易进行取代反应，而难进行加成和氧化反应。一、亲电取代反应1.卤代反应2.硝化反应3.磺化反应4.付瑞德—克拉夫茨（Fridel-Crafts）反应常见的几类苯环上的亲电取代反应卤代反应硝化反应

8、磺化反应烷基化反应酰基化反应Friedel-Crafts反应（傅－克反应）苯环的亲电取代反应历程中间体正离子首先亲电试剂E⊕进攻苯环，生成π络合物。E⊕从苯环中获得两个电子，与苯环碳原子形成σ键，生成σ络合物σ络合物从SP3杂化碳原子上失去一个质子，从而恢复苯环的结构，形成取代产物σ络合物的生成是苯环亲电取代反应的关键一步。1．硝化反应浅黄色液体，很毒，能与血液中的血红素