第七章 芳烃.ppt

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1、上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容 学习要求：学习要求：1、掌握芳香烃及其衍生物的命名。、掌握芳香烃及其衍生物的命名。2、理解苯环的结构特征，能用价键理论表明苯的结构。、理解苯环的结构特征，能用价键理论表明苯的结构。3、掌握苯及其同系物的化学性质。、掌握苯及其同系物的化学性质。4、熟悉苯环上亲电取代反应历程，能熟练应用取代基、熟悉苯环上亲电取代反应历程，能熟练应用取代基定位规律。定位规律。5、熟悉萘的结构与性质，了解几种多环芳烃。、熟悉萘的结构与性质，了解几种多环芳烃。6、掌握休克尔规则，会判断非苯芳烃。、掌握休克尔规则，会判断非苯芳烃。上一内容上一内容回主目录回主目录返

2、回返回下一内容下一内容 芳烃，也叫芳香烃芳烃，也叫芳香烃，一般是指分子中含苯，一般是指分子中含苯环结构的碳氢化合物。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、具有芳香气的物质。精油）中提取而得、具有芳香气的物质。现代芳烃的概念是指具有芳香性的一类环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，也不一定含状化合物，它们不一定具有香味，也不一定含有苯环结构。有苯环结构。芳香烃具有其特征性质芳香烃具有其特征性质芳香性芳香性（易取（易取代，难加成，难氧化）。代，难加成，难氧化）。上一内容上一内容回主目录回主目录返回

3、返回下一内容下一内容CH2CH3CHCH3CH=CH2CH3CH2苯系芳烃非苯芳烃单环芳烃多环芳烃联苯稠环芳烃多苯代脂烃苯乙苯异丙苯苯乙烯联苯对三联苯萘 蒽二苯甲烷环戊二烯负离子环庚三烯正离子 上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容 一、一、苯的凯库勒式苯的凯库勒式 1865年凯库勒从苯的分子式年凯库勒从苯的分子式C6H6出发出发,根据苯根据苯的一元取代物只有一种（说明六个氢原子是等同的一元取代物只有一种（说明六个氢原子是等同的事实），提出了的事实），提出了苯的环状构造式。苯的环状构造式。苯的凯库勒式结构苯的凯库勒式结构 简写为HHHHHH上一内容上一内容回主目录回主目录返回

4、返回下一内容下一内容历史上苯的表达方式历史上苯的表达方式Kekule式式 双环结构式双环结构式 棱形结构式棱形结构式 杜瓦苯杜瓦苯 棱晶烷棱晶烷向心结构式向心结构式 对位键对位键 余价余价 结构式结构式 结构式结构式上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容价键异构体：价键异构体：由于价键转移产生出来的异构体称为价键异构体。由于价键转移产生出来的异构体称为价键异构体。hh棱晶烷棱晶烷杜瓦苯杜瓦苯苯苯苯苯上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容Kekule式式1825年年 法拉第发现了苯。法拉第发现了苯。1857年年 凯库勒提出碳四价。凯库勒提出碳四价。1858年年

5、 凯库勒提出苯分子具有环状结构。凯库勒提出苯分子具有环状结构。1865年年 提出摆动双键学说。提出摆动双键学说。XYXYCH3CH3CH3CH31 O32 分解分解1 O32 分解分解CH3C-CCH3 +2 OHC-CHOO O2CH3C-CH +OHC-CHOO O上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容苯现在的表达方式苯现在的表达方式价键式价键式分子轨道离域式分子轨道离域式共振式共振式自旋偶合价键理论自旋偶合价键理论（1986年年Copper等提出）等提出）上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容 二、苯分子结构的价键观点苯分子结构的价键观点 现代物理方法

6、（射线法、光谱法、偶极距现代物理方法（射线法、光谱法、偶极距的测定）表明，苯分子是一个平面正六边形构的测定）表明，苯分子是一个平面正六边形构型，键角都是型，键角都是120，碳碳键长都是，碳碳键长都是0.1397nm图示如下：图示如下：HHHHHH所有的原子共平面键长均为键长均为所有键角都为C-CC-H0.1397nm0.110nm1201201200.1397nm0.1397nm0.110nm正六边形结构上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容 1、杂化轨道理论解释杂化轨道理论解释 苯分子中的碳原子都是以苯分子中的碳原子都是以sp2杂化轨道成杂化轨道成键的，故键角均为键的，故键

7、角均为120，所有原子均在同一，所有原子均在同一平面上。平面上。未参与杂化的未参与杂化的P轨道都垂直与碳环平面，轨道都垂直与碳环平面，彼此侧面重叠，形成一个封闭的共轭体系，由彼此侧面重叠，形成一个封闭的共轭体系，由于共轭效应使于共轭效应使电子高度离域，电子云完全平电子高度离域，电子云完全平均化，故无单双键之分。均化，故无单双键之分。上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容 2、分子轨道理论解释分子轨道理论解释 分子轨道理论认为，分子中六个分子轨道理论认为，分子中六个P轨道线轨道线形组合成六个形组合成六个分子轨道，其中三个成键规定，分子轨道，其中三个成键规定，三个反键轨道。在基态

8、时，苯分子的六个三个反键轨道。在基态时，苯分子的六个电电子成对填入三个成键轨道，其能量比原子轨道子成对填入三个成键轨道，其能量比原子轨道低，所以苯分子稳定，体系能量低，所以苯分子稳定，体系能量 较低较低。苯中的P轨道P轨道的重叠上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容E原子轨道反键轨道成键 轨道苯的分子轨道能级示意图上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容E 234561无节面三个节面二个节面一个节面苯的电子分子轨道重叠情况 苯分子的大苯分子的大键是三个成键轨道叠加的结果，由于键是三个成键轨道叠加的结果，由于电子都是离域的，电子都是离域的，所以碳碳键长完全相同。

9、所以碳碳键长完全相同。上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容三、三、从氢化热看苯的稳定性从氢化热看苯的稳定性 苯的稳定化能（离域能或共振能）为：苯的稳定化能（离域能或共振能）为：360-208=152KJ/mol360-208=152KJ/molH22H23H2H=_120KJ/molH=_232KJ/molH=_208KJ/molH苯实=208 KJ/molH苯理=3x120=360KJ/mol上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容四、共振论和分子轨道对苯芳香特性的解释四、共振论和分子轨道对苯芳香特性的解释共振论认为：共振论认为：苯苯的芳香性是由于的芳香性

10、是由于两个等同的极限两个等同的极限结构的共振引起结构的共振引起的。的。分子轨道理论认分子轨道理论认为：为：苯的芳香性苯的芳香性是由于苯存在一是由于苯存在一个封闭的共轭体个封闭的共轭体系引起的。系引起的。上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容 一、一、异构现象异构现象 1、烃基苯有烃基的异构、烃基苯有烃基的异构 例如：例如：2、二烃基苯有三种位置异构、二烃基苯有三种位置异构 例如：例如：CH2CH2CH3CHCH3CH3RRRRRR上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容 3、三取代苯有三种位置异构三取代苯有三种位置异构 例如：例如：RRRRRRRRR上一内容上

11、一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容二、二、命名命名 1、基的概念、基的概念 芳烃分子去掉一个氢原子所剩下的基团称芳烃分子去掉一个氢原子所剩下的基团称为芳基（为芳基（Aryl）用）用Ar表示。重要的芳基有：表示。重要的芳基有：CH2(C6H5CH2-)苄基（苯甲基），用Bz表示苯基，用Ph或 表示上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容 2、一元取代苯的命名、一元取代苯的命名 当苯环上连的是烷基（当苯环上连的是烷基（R-），），-NO2，-X 等基等基团时，团时，则以苯环为母体，叫做某基苯。则以苯环为母体，叫做某基苯。例如：例如：CHCH3CH3NO2Cl异丙基苯叔丁

12、基苯硝基苯氯苯上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容 当苯环上连有当苯环上连有 -COOH、-SO3H、-NH2、-OH、-CHO、-CH=CH2或或R较复杂时，则把苯环作为取代基。例如：较复杂时，则把苯环作为取代基。例如：COOHSO3HCHOOHNH2CH=CH2CH3-CH2-CH-C-CH2-CH3CH3CH3苯甲酸苯磺酸苯甲醛苯酚苯胺苯乙烯3，3-二甲基-4-苯基己烷上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容3、二元取代苯的命名、二元取代苯的命名 取代基的位置用邻、间、对或取代基的位置用邻、间、对或1，2；1，3；1，4表示。表示。例如：例如：CH3C

13、H3CH3H3CCH3CH3OHH3C邻二甲苯间二甲苯对二甲苯邻甲基苯酚（1，2-二甲苯）（1，3-二甲苯）（1，4-二甲苯）上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容 4、多取代苯的命名多取代苯的命名 a 取代基的位置用邻、间、对或取代基的位置用邻、间、对或2，3，4,表示。表示。b 母体选择原则（按以下排列次序，排在后面的为母母体选择原则（按以下排列次序，排在后面的为母体，排在前面的作为取代基）。体，排在前面的作为取代基）。选择母体的顺序如下：选择母体的顺序如下：-NO2、-X、-OR（烷氧基）、（烷氧基）、-R（烷基）、（烷基）、-NH2、-OH、-COR、-CHO、-CN

14、、-CONH2（酰（酰胺）、胺）、-COX（酰卤）、（酰卤）、-COOR（酯）、（酯）、-SO3H、-COOH、-N+R3等等上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容 例如：例如：OHClNH2SO3HCOOHNO2COOHNO2HONH2OCH3Cl对氯苯酚对氨基苯磺酸间硝基苯甲酸3-硝基-5-羟基 苯甲酸2-甲氧基-6-氯苯胺上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容 芳烃的化学性质主要是芳烃的化学性质主要是芳香性芳香性，即易进行取代，即易进行取代反应，而难进行加成和氧化反应。反应，而难进行加成和氧化反应。一、一、亲电取代反应亲电取代反应1 1、硝化反应、硝化

15、反应浓HNO3浓H2SO4NO2硝基苯（98%）5560H2O浅黄色液体，很毒，能与血液中的血红素作用。上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容 浓浓H2SO4的作用的作用促使促使+NO2离子（硝基正离离子（硝基正离子）的生成子）的生成.HNO3水中H2SO4中H+NO3HO +NO2上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容 硝化反应历程：硝化反应历程：HONO2+HOSO2OHH2O+-NO2+SO4H-H2ONO2NO2NO2HNO2NO2-H+H+SO4HH2SO4+络合物络合物上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容硝基苯继续硝化比苯困难

16、：硝基苯继续硝化比苯困难：烷基苯比苯易硝化：烷基苯比苯易硝化：NO2NO2NO2NO2NO2发烟HNO3，H2SO4NO2浓发烟HNO3，H2SO4发烟95110间二硝基苯88%极少量CH3CH3NO2CH3CH3CH3NO2NO2NO2NO2NO2NO2混酸混酸混酸306060110混酸2，4，6-三硝基甲苯（TNT）上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2、卤代反应、卤代反应ClBrClClClCl+Cl2Fe FeCl3或5560+Br2Fe FeBr3或5560+2Cl2Fe FeCl3或+HClHBr2HCl50%45%上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容 反应历程：反应历程：烷基苯的卤代：烷基苯的卤代：Br2FeBr3HBrFeBr4-Br+HClFeBr3Br-Br络合物络合物CH3+Cl2FeCl3光orCH3ClClCH3+HClCH2ClCHCl2CCl3Cl2Cl2光or光or 氯化苄 （苯氯甲烷）苯二氯 甲烷苯三氯 甲烷上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容 反应条件不同，产物也不同。因两者反应历程不同，反