稠环芳烃
主要成分为多环、稠环芳烃及其衍生物
主要成分为多环、稠环芳烃及其衍生物
多环、稠环芳烃及其衍生物是一类化学物质，由多个芳环或稠环结构组成，具有独特的化学性质和广泛的应用领域。
本文将从多环、稠环芳烃的定义、结构特点、合成方法、应用领域等方面进行介绍。
多环、稠环芳烃是指由多个芳环或稠环结构组成的有机化合物。
其主要特点是分子中存在多个芳环或稠环结构，这些环之间通过共用原子或键相连接。
多环、稠环芳烃的结构复杂多样，其中包括许多具有重要生物活性和药用价值的化合物。
多环、稠环芳烃的合成方法多种多样，常见的方法包括芳香烃的环化反应、芳香烃的偶联反应、芳香烃的加氢反应等。
其中，芳香烃的环化反应是最常用的合成方法之一。
该反应通过在适当的条件下，使芳香烃分子内的某些原子或键发生重排或重组，从而形成多环、稠环芳烃。
多环、稠环芳烃在生物医药、材料科学、环境保护等领域具有广泛的应用价值。
在生物医药领域，许多多环、稠环芳烃具有良好的药物活性，可以用于研发新药。
例如，多环芳烃类化合物阿霉素是一种广谱抗肿瘤药物，已被广泛用于临床治疗各种恶性肿瘤。
在材料科学领域，多环、稠环芳烃具有优异的光电性能和导电性能，可用于制备光电材料和导电材料。
在环境保护领域，多环芳烃类化合物苯并[a]芘是一种常见的环境污染物，其存在会对人体健康和生态环境产生不良影响，因此需要加强对其的监测和治理。
多环、稠环芳烃及其衍生物是一类具有特殊结构和重要应用价值的化合物。
通过合理的合成方法和应用研究，可以进一步发掘其潜在的生物活性和应用价值，为人类社会的发展做出更大的贡献。
05-2芳烃稠环化合物
3、脱氢反应 、 （三）苯环的加成反应和氧化反应：了解 苯环的加成反应和氧化反应： 六、苯环上的亲电取代反应的定位规则 邻对位定位基（第一类定位基） 邻对位定位基（第一类定位基） 间位定位基（第二类定位基） 间位定位基（第二类定位基） 二取代苯的定位规律 定位规则的应用
七、稠环芳烃
8 7 6 5 4 1 2 3
Br2/CCl4 Br
Cl2/Fe Cl 95% Cl
+
5%
B: 硝化： 硝化：
NO2 HNO3 H2SO4
Fe HCl NH2
α-萘胺 萘胺 α位比 位活泼的原因 位比β位活泼的原因: 位比 位活泼的原因 α位电子云密度大
C:磺化： 磺化： 磺化 萘与浓硫酸进行磺化反应时， 萘与浓硫酸进行磺化反应时，低温反应主要生成 萘磺酸，高温主要生成β 萘磺酸： α-萘磺酸，高温主要生成β-萘磺酸：
+
可见： 可见： 酰基化是合成萘的β-取代物的又一条途径 取代物的又一条途径。 酰基化是合成萘的 取代物的又一条途径。
O C CH3 Cl2,NaOH 60~70 ℃ COOH
+ CHCl3
E：氯甲基化： ：氯甲基化：
CH2Cl ZnCl2
+ HCHO HCl
α-氯甲基萘 氯甲基萘
2）氧化反应（比苯易被氧化） ）氧化反应（比苯易被氧化）
3，4-苯并芘 ， 苯并芘
1，2，5，6-二苯并蒽 ， ， ， 二苯并蒽
1，2，3，4-二苯并菲 ， ， ， 二苯并菲
八、芳烃的来源：煤、石油 芳烃的来源： 1、从煤焦油中分离 、 煤焦油（煤干馏的副产品）主要成份苯、 煤焦油（煤干馏的副产品）主要成份苯、 甲苯、二甲苯、萘等。 甲苯、二甲苯、萘等。 2、芳构化 、 烷烃、环烷烃在一定温度压力, 烷烃、环烷烃在一定温度压力 催化剂作用下环 铂重整。 化去氢转化为芳烃—铂重整 化去氢转化为芳烃 铂重整。 3 、从石油裂解产品中分离
稠环芳烃
“萘”、“蒽”和“菲”等稠环芳烃的结构和反应稠环芳烃指的是两个或多个苯环共用两个邻位碳原子的化合物。
其中具有代表性的主要有萘、蒽、菲等。
稠环芳烃具有芳香性的，键长与电子云存在平均化，但是并不像苯那么完全，键长仍以长短交替出现。
首先，我们以萘为例来探讨稠环芳烃的结构特点以及它的反映性。
萘由两个苯环共用两个相邻的碳原子组成（如图1所示）,分子式为C10H8，它的碳原子可以分为两种，如图所示。
萘分子的结构与苯环相似，它的所有原子都在同一个平面上，形成一个十中心十电子的大π键。
但是与苯不同的是，前面也已经提到，它的键长并不完全平均化。
萘也是一个共轭体系，但是苯中各个碳原子的P 轨道互相重叠是均等的，而对于萘来说，9、10位上的碳原子的Ｐ轨道电子云除了相互重叠以外，还分别与1、8以及4、5位碳原子的P 轨道相重叠，导致电子云在各个碳原子上分布有所不同。
这样的不完全均匀也导致了9、10位上的碳原子比其他碳原子更加容易起反应。
总的来说，萘也具有芳香性，性质比较稳定。
它主要发生一下几种化学反应。
1、 亲电取代反应 和苯相似，萘也能发生卤代、硝化、磺化和烷基化等各种亲电取代反应。
但是由于萘的9、10位上的碳原子反映性能较为优越，在进行一元取代反应的时候，主要发生在9、10位的碳原子上，生成取代产物。
例如卤代反应：硝化反应：NO 2其中，因为萘的磺化反应是可逆反应，而且在不同的温度下反应生成的主要产物是不同的。
在温和条件下，主要得到的是a-萘磺酸。
在较高的温度下反应，则是主要得到-萘磺酸。
a-萘磺酸在加热条件下也可以转化成B-萘磺酸。
出现这种情况的主要原因是生成a-萘磺酸的活化能比较低，但是B-萘磺酸的稳定性较好。
另外，萘在进行Friedel-Craft 反应时，由于活泼性比苯高，通常生成多种产物。
而且当第一个定位基为活化基，则第二个取代集团一般进入同一个环的a 位；如第一个基团为钝化基，则第二个基团一般进入异环的a 位。
07多环芳烃和稠环芳烃
I + Cu
+
CuI
HNO3 H2SO4 O2N
HNO3 H2SO4 O2N NO2
NO2
Zn NaOH
N N H H
HCl
H2N
NH2
二 二氢 氢氢
联氢 联
7.2 稠环芳烃
7.2.1 萘及其衍生物
主要来源：煤焦油(约6%)。
8 1
(1) 结构、异构、命名 结构、异构、
它的结构与苯类似： 环状共轭体系。 共平面 电子离域 但键长不完全等长。 常用右式表示。 异构、命名(略)。
–
+
[14]轮烯
[16]轮烯
[18]轮烯
＊芳香性阴离子及芳香性阳离子
¨ H
+ H
富勒烯
C60
球体表面π 球体表面 电子离域， 电子离域， 形成球状大 π键。 键
关于芳香性的含义小结： 关于芳香性的含义小结：
环的平面结构，单双键交替， 1、环的平面结构，单双键交替，形成环状大 π -键 。 2、存在离域能。环结构的化学安定性和环氢 存在离域能。 的活泼性。 的活泼性。 3、符合 4n+2 规则。 规则。 4、环电流和环外质子的去屏效应（详见核磁共
第七章 绸环芳烃
目 录
稠环芳烃的分类 7.1 联苯及其衍生物 7.2 稠环芳烃 7.3 非苯芳烃及休克尔规则 芳香性的含义
第七章 多环芳烃和非苯芳烃
分类： 分类：一般是按苯环的联结情况进行分类 1、联苯和联多苯 联苯、对联三苯、 如：联苯、对联三苯、联四苯等 2、多苯代脂肪烃类 二苯甲烷、三苯甲烷、 如：二苯甲烷、三苯甲烷、1,2-二苯乙烯 二苯乙烯 3、稠环芳烃 如：萘、蒽、菲等 其中，在多环芳烃中以稠环芳烃比较重要。 其中，在多环芳烃中以稠环芳烃比较重要。
拓展：稠环芳烃
1
【拓展】 稠环芳烃
两个或两个以上的苯环共用两个邻位碳原子的化合物称稠环芳烃。
稠环化合物一般是固体，且大多为致癌物质。
其中比较重要的是萘、蒽、菲，它们是合成染料、药物等的重要化合物。
（一）萘
1．萘的结构和命名
萘的分子式为C10H8，是最简单的稠环芳烃。
萘的构造式如下：
萘的十个碳原子上的电子云分布不同，在命名时对萘环的碳原子作如下编号：
1-溴萘（α-溴萘） 2-溴萘（β-溴萘）
2．萘的性质
萘是白色片状晶体，熔点80.5℃，沸点218℃，不溶于水，溶于有机溶剂。
有特殊气味，易升华。
萘的化学性质活泼，容易发生亲电取代反应、氧化反应和还原反应。
(1) 取代反应
萘可以进行一般芳香烃的亲电取代反应，由于萘分子的α位电子云密度比β位大，所以取代反应较易发生在α位。
①卤化萘与氯在三氯化铁的催化下可得无色液体α-氯萘。
②硝化
萘和混酸在室温就可发生硝化反应，生成α-硝基萘。
③磺化
萘的磺化反应产物随温度的不同而不同，低温主要生成α-萘磺酸，高温主要生成β-萘磺酸。
稠环芳烃——精选推荐
稠环芳烃2．萘的性质萘是光亮的片状结构，熔点80.2℃，沸点218℃，有特殊气味，易升华，不溶于水，易溶于有机溶剂。
其化学性质与苯相似。
1）亲电取代反应：在萘环上，p电子的离域并不像苯环那样完全平均化，而是在α-碳原子上的电子云密度较高，β—碳原子上次之，中间共用的两个碳原子上更小，因此亲电取代反应一般发生在α 位。
从共振概念来看，亲电试剂E+ 进攻α 位和β 位将形成两种不同共振杂化体的中间体：进攻α 位：进攻β 位：在这两种杂化体中，虽然正电荷都分配在五个极限结构，但这些极限结构的能量是不同的。
在进攻α 位所形成的碳正离子中，前两个极限结构仍保留一个完整的苯环，能量较低，比其余三个极限结构稳定，对共振杂化体的贡献最大。
进攻β 位形成的共振杂化体中，仅仅第一个极限结构具有完整的苯环，因此进攻β 位比进攻α 位所得到的共振杂化体具有较高的能量，反应的活化能较大，反应速率较慢，所以亲电取代反应一般发生在α 位。
①卤化反应在Fe 或FeCl3存在下，将Cl2 通入萘的苯溶液中，主要得到α-氯萘：α-氯萘为无色液体，沸点259℃，可做高沸点溶剂和增塑剂。
次氯酸叔丁脂负载到SiO2上是近年开发的一种新的氯化剂，与芳烃反应条件温和，转化率高，选择性好。
例如：②硝化反应萘用混酸硝化主要生成α-硝基萘，为了控制一取代物，所用混酸的浓度比苯硝化时低。
③磺化反应萘在较低温度（60℃）磺化时，主要生成α-萘磺酸；在较高温度（165℃）磺化时，主要生成β-萘磺酸。
α-萘磺酸与硫酸共热到165℃时，也变成β-萘磺酸：只是因为磺化反应是可逆反应。
在低温下，取代反应发生在电子云密度高的α 位上，但因磺基体积较大，它与相邻的α 位上的氢原子之间距离小于它俩的范德华半径之和，所以α-萘磺酸稳定性较差。
在较高温度时生成稳定的β-萘磺酸。
即低温时，磺化反应是动力学控制，高温时是热力学控制，其反应能量变化如图所示。
璜化反应的进程和能量关系α-萘磺酸β-萘磺酸右图之中，ΔEΔEβ分别为α位、β位取代的α、活化能；ΔHΘΔHΘβ为其反应热。
芳香烃的结构、性质和应用—稠环芳烃
萘
2020.12.20
萘与属性
分子中相邻两个苯环之间彼此通过共用两个碳原子稠合而成的 芳烃叫稠环芳烃。重要的稠环芳烃有萘、蒽、菲。
萘与属性
7.7 萘
萘是最简单的稠环芳烃，分子式为C10H8，是由两个苯环共用 两个相邻碳原子稠合而成的。与苯相似，萘分子中两个苯环在同一 平面内，每个碳原子都是以sp2杂化轨道与相邻的碳原子或氢原子形 成C-Cσ键或C-Hσ键。每个碳原子剩下的一个p轨道都垂直于萘环所 在的平面，且彼此相互平行，从侧面相互重叠，形成一个闭合的共 轭体系。
至165oC时可转变为β-萘磺酸。
60oC
SO3H + H2O
H2SO4
H2SO4 165oC
165oC
SO3H + H2O
萘
② 加成反应 萘比苯容易进行加成反应。用金属钠与乙醇反应 可使萘还原生成1，4-二氢化萘。
Na C2H5OH
1，4-二氢化萘
萘
用镍做催化剂，于一定温度和压力下，萘可加氢生成1,2,3,4-四 氢化萘（简称四氢化萘，也叫萘满）和十氢化萘（也叫萘烷）。
H2SO4 HNO3
NO2 + H2O
－硝基萘
α-硝基萘是黄色针状晶体，熔点61oC，不溶于水，溶于乙醇和 乙醚等有机溶剂，主要用于制造α-萘胺和染料等。
萘
萘的磺化与卤化、硝化不同，磺酸基进入萘环的位置与外界条
件有关。在较低温度（60oC）磺化时，主要生成α-萘磺酸；在较高
温度（165oC）磺化时，主要生成β-萘磺酸。α-萘磺酸与硫酸共热
萘
萘
与苯相似，萘分子中也没有典型的碳碳单键和碳碳双键，但与 苯分子不同的是，萘分子中碳碳键键长不相等。各个碳原子上电子 云的分布也各不相同，α位的电子云密度较大；β位的电子云密度较 小。如下图所示
reach 稠环芳烃 多环芳烃
“reach 稠环芳烃多环芳烃”主题文章1. 简介在化学领域，稠环芳烃和多环芳烃是两个重要的概念。
它们不仅在有机化学中具有重要的地位，也在环境保护和药物研发等领域有着广泛的应用。
本文将深入探讨这两个概念，并从不同角度对其进行评估和解析。
2. 稠环芳烃稠环芳烃指的是由两个或两个以上苯环通过一个或一个以上的辛环相连而成的化合物。
在有机化学中，稠环芳烃通常是多环芳烃的一种特殊形式，其分子结构复杂，性质稳定。
稠环芳烃可以通过不同的合成方法来制备，常见的有煤焦油提取和有机合成等途径。
在环境保护方面，稠环芳烃是一种重要的环境污染物，其存在对环境和人类健康造成潜在危害。
3. 多环芳烃多环芳烃是指由两个或两个以上的苯环构成的多环芳香烃类物质。
多环芳烃在自然界中广泛存在，它们通常是石油、煤炭和天然气等矿物质的组成成分，也是焦化和燃烧等工业过程的副产品。
多环芳烃具有较高的毒性和致癌性，受到环境保护和食品安全等方面的关注。
4. 稠环芳烃与多环芳烃的关系稠环芳烃和多环芳烃在化学结构和性质上有一定的相似性，但又存在着明显的区别。
它们在环境行为和毒理学效应方面也有所不同。
综合分析两者的关系，可以更好地理解其在环境保护和有机化学中的作用和应用。
5. 个人观点通过对稠环芳烃和多环芳烃的研究和了解，我认为这两个概念在当今社会中具有重要的意义。
随着工业化和 urbanization 过程的加快，环境污染和化学物质对人类健康和自然生态系统的影响日益凸显。
加强对稠环芳烃和多环芳烃的研究，对于环境保护和新材料的开发都具有重要的意义。
6. 总结本文从稠环芳烃和多环芳烃的定义、性质、应用等方面进行了全面的评估和解析。
通过深入研究和思考，不仅能更好地了解这两个概念在有机化学和环境科学中的作用，也可以为未来的研究和应用提供有益的参考。
在实际生产生活中，我们应该加强对环境污染物的监测和治理，同时也要注重新技术和新材料的开发，为建设美丽的蓝天碧水作出积极的贡献。
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五、苯环上取代反应的定位规则（一）、两类定位基
NO2
+
+2
2
定位基：苯环上原有的基团，决定第二个取代基进入的位置。
可分为两类：
1.第一类定位基(即邻对位定位基)―O-、―N(CH3)2＞―NH2＞―OH ＞―OCH3＞―NHCOCH3＞―OCOCH3＞―CH3＞―Cl ＞―Br ＞―I 、―C6H5 ┄
这类定位基可使苯环活化(卤素除外)。
其特点为：
a. 带负电荷的离子。
b. 与苯环直接相连的原子大多数都有未共用电子对，且以单键与其它原子相连。
c. 与苯环直接相连的基团可与苯环的大π 键发生σ,π–超共轭效应或具有碳碳重键。
2. 第二类定位基（即间位定位基）―N+(CH3)3＞―NO2＞―CN ＞―SO3H ＞―CHO ＞―COOH ＞―COOR ＞―CONH2＞―+NH3等.
这类定位基它们使苯环钝化。
其特点是：
a. 带正电荷的正离子。
b.与苯环直接相连的原子以重键与其它原子相连,且重键末端通常为电负性较强的原子。
（二）、定位规律的理论解释
1. 第一类定位基(即邻对位定位基)
(1)表现为+I、+C效应的基团，但这里的+C效应是通过σ,π–超共轭效应使苯环致活的。
如：
―CH3、―CH2X (X＝F、Cl、Br、I)。
以甲苯为例:
2
(2)具有–I 和+C 效应的基团，它又可分为：
A.：+C ＞–I 的基团：如：―OH 、―OR 、―NR 2、―OCOR ┄ 等。
以苯酚为例
:
+ C ＞I
B ：+
C ＜–I 的基团：
+ C
＞I
2. 第二类定位基（即间位定位基）这类基团除正离子外，均属表现为–I 、–C 效应的基 团。
如：―NO 2、―COR 、―COOH 等。
（三）影响定位效应的空间因素
1. 芳环上原有基团的空间效应：芳环上原有基团的体积增大，对位产物增多。
2. 新引入基团的空间效应：对位产物随新引入基团体积的增大而增多。
如果芳环上原有基团与新引入基团的空间位阻都很大时，对位产物几乎为100%。
（四）、定位规律的应用 1. 预测反应产物：
(1) 环上原有两个取代基对引入第三个取代基定位作用一致，仍由上述定位规律决定。
(2) 环上原有两个取代基对引入第三个取代基定位作用不一致，有两种情况：A. 原有两个取代基为同一类定位基：由定位能力强的定位基决定。
B. 原有两个取代基为不同类定位基：由第一类定位基决定。
2. 指导多取代苯的合成——正确选择合成路线：
H
2CH
3H
CH 3
23
第二节 稠环芳烃
多环芳烃是指分子中含有多个苯环的烃。
这里包括：多苯代脂烃、联苯和联多苯、稠环芳烃，以至富勒烯也可归到多环芳烃中。
本节的重点是稠环芳烃。
稠环芳烃是指多个苯环共用两个或两个以上碳原子的芳烃。
1
23
4
5
6
78910
1
23
4
56
78
9
1012
3
4
5
6
7
8
9
10
123
4
56
7
8
9
10
萘蒽
菲
或
α
βγ
α
β一、
一、萘的结构：
0.139
芳香性：苯 ＞ 萘 ＞ 菲 ＞ 蒽。
二、萘的化学性质： （一）亲电取代反应
硝 化：
+ HNO 3
H 2SO 4。
2
卤 代：
+ Cl 2
Fe
磺 化：
+ H 2SO 4
3H。
（二）加成反应
或1,2,3,4 -四氢化萘
十氢化萘
（三）氧化反应
+ O2
V2O5 - K2SO4。
O
=
=
O
O
第三节非苯芳烃及芳香性的判据
稠环化合物的芳香性顺序是：苯＞萘＞菲＞蒽。
休克尔规则：若成环的化合物具有平面的离域体系，而且π电子为4n + 2(n=0,1,2,3……)时，均具有芳香性。
具有芳香性化合物的特点是：(1)必须是环状的共轭体系；
(2)具有平面结构——共平面或接近共平面(平面扭转＜0.01nm)；(3)环上的每个原子均采用SP2杂化(在某些情况下也可是SP杂化)；
(4)环上的π电子能发生电子离域，且符合4n + 2 的Hückel规则。
SP2
+
π=3
π=4
π=2
无
有
无
+
π=6
π=4
有
无。