芳烃的反应
经典的合成反应
经典的合成反应一、 卤化反应 （一） 卤加成反应 1. 卤素的加成 1）烯烃X 2CC XX 2=Cl 2, Br 2机理c c c c c c ｘ ｘR 1R R 34R 1R 4R 334R R ①ｘ-R 1R 4R 3R 34R R 1②+c c c c δ-加硼烷CH 3-CH=CH 2BH 3(CH 3-CH 2-CH 2)3B23CH 3CH 2CH 2Br反马氏产物C 6H 13C CHBH O 70℃,2hC CC 6H 13HHO B 25℃,2hC CC 6H 13HH2C CC 6H 13HHI90%I 2/NaOH/H 2O 2H 2O3）不饱和羧酸 2. 卤化氢的加成加卤化氢H X C C H X =H C l, H B r, HI机理C R1R3+C R2C R2HH反向同向CH 3CH=CH 2CH 3CHBrCH 3CH 3CH 2CH 2BrMarkovnikov 加成反Markovnikov 加成Ph-CH=CH 2HBrHBr H 2O 2或光照Ph--C-CH 3Ph-CH 2CH 2Br Br反马氏规则3. 次卤酸（酯）、N-卤代酰胺加成C CX 2CCX+H 2OHXX 2=Cl 2, Br 2+（二） 卤代反应 1.烃类 1）脂肪烃芳烃卤代反应 机理+E+Eπ-络合物HEE +H +σ-络合物HX X-H ++-σ-络合物举例：Cl CH 3+CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3BrClBr ++22OHOHBr°0 COH BrBr BrH 2O 2H 2O 2Br 22Br 2/Bu-NH 2-70 COHBrBr OHBrBr °OHOHOH2.羰基化合物羰基化合物的卤代反应机理OR R'δδCC OHB C COBHCOC COC C C等于C OHCOO HC OCHCOCH1）醛、酮酮α-H 卤代反应R- C - CH 3OR- C - CH 2BrO2亲电取代反应C CHCCC COC CH OHOH酸催化机理C C H OH慢C C C C X碱催化机理举例：O 2NC-CH 3O O 2N C-CH 2BrOHBrBr 2+氯霉素的制备溴对酮的加成CH 2CH 2CHH 2C OHC CHCH 2CH 33COHCH 2CH 23BrH 2C OCH 2CH 2CH 3H Br HBr-Br 2C CH 2CH 2CH 32C OCHCH 2CH 3H 3C OBr+(1.5%)(58%)酮自由基反应(饱和烃、苄位和烯丙位的卤取代反应、某些不饱和烃的卤加成反应以及羧基、重碳基的卤置换反应)α-羰基自由基取代OCC O R'H R''R'''+Br2+CC OR'Br R''R'''Br 22Br光O +HBrOHBrO O O OBrBr CHOCHO Br2）羧酸衍生物 3.醇、酚、醚 1）醇 2）酚 3）醚4.羧酸1）羧羟基2）羧酸脱羧5.其他官能团的卤代反应1）卤化物2）磺酸酯3）芳香重氮盐化合物二、烃化反应（一）碳原子的烃化反应1.芳烃的烃化Friedel-Crafts 烷基化反应芳烃与卤代烃、醇类或烯类化合物在Lewis催化剂(如AlCl3，FeCl3, H2SO4, H3PO4, BF3, HF等)存在下，发生芳环的烷基化反应。
芳烃的性质实验报告
芳烃的性质实验报告
芳烃是一类含有苯环结构的碳氢化合物，具有特殊的化学性质。
本实验旨在通
过对芳烃的性质进行实验研究，以期深入了解其化学特性及应用价值。
首先，我们进行了对芳烃的物理性质的实验研究。
实验结果显示，芳烃具有较
高的沸点和熔点，这与其分子结构紧密相关。
此外，我们还测试了芳烃的溶解性，发现芳烃在非极性溶剂中溶解度较高，而在极性溶剂中溶解度较低，这与芳烃的分子极性有关。
接着，我们对芳烃的化学性质展开了实验研究。
在实验中，我们发现芳烃具有
较高的稳定性，不易发生化学反应。
但在适当的条件下，芳烃可以发生亲电取代反应和求核取代反应，这为芳烃的合成和改性提供了重要的理论基础。
此外，我们还对芳烃的燃烧性质进行了实验研究。
实验结果表明，芳烃在氧气
条件下可以发生完全燃烧，生成二氧化碳和水，释放大量的能量。
这为芳烃作为燃料的应用提供了重要的参考依据。
最后，我们对芳烃的环境影响进行了实验研究。
实验结果显示，芳烃在大气中
易发生光化学反应，产生有害的光化学污染物，对环境造成一定的影响。
因此，在芳烃的生产和使用过程中，需要采取相应的环保措施，减少对环境的影响。
综上所述，通过对芳烃的性质进行实验研究，我们深入了解了芳烃的物理性质、化学性质、燃烧性质以及环境影响等方面的特点。
这对于进一步的芳烃的应用和环境保护具有重要的理论和实践意义。
希望本实验能为相关领域的研究和应用提供一定的参考价值。
芳香烃
1.Birch还原反应 碱金属（钠、钾或锂）在液氨与醇（乙醇、异丙醇或二级丁醇）的混合液中，与芳香化合物反应，苯环可被还原成1,4-环己二烯类化合物，这种反应叫做Birch（伯奇）还原。例如，苯可被还原成1,4-环己二烯。 Birch还原反应与苯环的催化氢化不同，它可使芳环部分还原生成环己二烯类化合物，因此Birch还原有它的独到之处，在合成上十分有用。 萘同样可以进行Birch还原。萘发生Birch还原时，可以得到1,4二氢化萘和1,4,5,8-四氢化萘。 2.催化氢化反应 苯在催化氢化( catalytic hydrogenation)反应中一步生成环己烷体系。萘在发生催化加氢反应时，使用不同的催化剂和不同的反应条件，可分别得到不同的加氢产物。蒽和菲的9、10位化学活性较高，与氢气加成反应优先在9、10位发生。 3.用金属还原 用醇和钠也可以还原萘，温度稍低时得1,4-二氢化萘，温度高时得1,2,3,4-四氢化萘。[1]
萘、蒽和菲的亲电取代反应
在正常情况下，萘比苯更易发生典型的芳香亲电取代反应，硝化和卤化反应主要发生在α位上。 由于萘十分活泼，溴化反应不用催化剂就可进行，氯化反应也只需在弱催化剂作用下就能发生。 为什么取代反应主要发生在α位上？共振理论认为：取代基进攻α位形成的碳正离子中间体有两个稳定的含有完整苯环结构的极限式，而进攻卢位形成的碳正离子中间体只有一个稳定的含有完整苯环结构的极限式，所以前者比后者稳定。显然，稳定碳正离子相对应的过渡态势能也相对较低，所以进攻α位，反应活化能较小，反应速率快。 在发生可逆的磺化反应时，进入的位置和外界的条件很有关系。低温时，口氢先被取代，当温度升高后，再转移到较稳定的p位上，这结果表明α-萘磺酸的生成是受动力学控制的，而β-萘磺酸的生成是受热力学控制的。 上述现象表明，与萘的硝化、卤化反应一样，生成α-萘磺酸比生成β-萘磺酸活化能低，低温条件下提供能量较少，所以主要生成α-萘磺酸。但磺化反应是可逆的，由于,α-磺基与异环的α-H处于平行位置，空阻较大，不稳定，随着反应温度升高，α-萘磺酸的增多，α-磺化反应的逆向速率将逐渐增加；另外，温度升高也有利于提供β-磺化反应所需的活化能，使其反应速率也加大，β-磺基与邻近的氢距离较大，稳定性好，其逆向反应速率很慢，所以α-萘磺酸逐渐转变成β-萘磺酸。 萘的酰化反应既可以在α位发生，也可以在β位发生，反应产物与温度和溶剂很有关系。 一取代萘进行亲电反应时，第一取代基(G)也有定位效应，卤素以外的邻对位取代基使环活化，因此取代反应主要在同环发生。 如果第一取代基(G)在β位时，有时6位也能发生取代反应，因为6位也可以被认为是G的对位。 间位取代基使环钝化，因此取代反应主要发生在异环的α位。 但是，磺化和傅一克反应常在6，7位发生，生成热力学稳定产物。 蒽比苯、萘更易发生亲电取代反应，除磺化反应在1位发生外，硝化、卤化、酰化时均得9-取代蒽，取代产物中常伴随有加成产物。 菲的9，10的化学活性很高，取代首先在9，10位发生。 此外菲的1,2,3,4,10和5,6,7,8,9是对应的，所以应有五种一元取代产物
第五节 芳烃的氧化反应2010-11
O R CH
OH Se
S eO 2
R
H C CH R C O
H 2O
S eO 2
硒酸脂
O R C C R O
α,βunsaturated ketone
H
α，β-不饱和酮
O OH Se
α-elimination
R
C C R O
α-diketone
α-二酮
2. 醌 类 作 氢 接 受 体
H 3C O
ONa C
K 2 S 2 O 8 /N aO H
CHCOONa
O CH3CH3 H 3C O ONa C CHCOONa
OCH3 CH3 H 3C O O O
H
HO O CH3CH3
K O 3S O
OCH3 CH3
一般发生在酚羟基的对位，对位有取代基时，则在邻位氧化
N，N-二甲基苯胺，羟基主要引入二甲氨基的邻位
O Cl Cl O Cl Cl Cl O CN
Cl
CN O
(氯 醌 )
(D D Q )
slo w
HO
fast
O
d io x a n e o r b e n ze n e II sta b le 氯醌
d io x a n e o r b en z en e H O
I u n sta b le DDQ
4 ,6 -d ien e -3 -k e to n e
NO
二、仲胺的氧化
氧化剂: 过氧化氢, 过氧酸, 二氧化锰
NH N OH R H 2C N R 1 OH O N O (n itro n e )
硝酮
R C H 2N H R 1 RHC N R1 (a m in e o x id e)
第五节 芳烃的氧化反应2010-11
O R CH
OH Se
S eO 2
R
H C CH R C O
H 2O
S eO 2
硒酸脂
O R C C R O
α,βunsaturated ketone
H
α，β-不饱和酮
O OH Se
α-elimination
R
C C R O
α-diketone
α-二酮
2. 醌 类 作 氢 接 受 体
O
(7 6 .2 % )
氧化反应发生在C上：
NHCH3
羟胺
H N O C H (8 0 % )
氮氧化物
M nO 2
甲酰苯胺 仲胺氧化成醛：芳磺酸过氧化物
( F3C 2) H S O 2 O ) 2 ,K O H
(C 6 H 1 3 ) 2 N H
C 5H 11C H O
三、叔胺的氧化（I）
1. 氧 化 剂 : 二 氧 化 锰 , 过 氧 化 氢 , 过 氧 化 醇 , 过 氧 酸
N
M n O 2 /C H 2 C l 2 20 C , 18h
o
P h H 2C
N CHO
N
C H 2P h
(8 0 % )
CHO
三、叔胺的氧化（II）
O
C 1 2 H 2 5 N (C H 3 ) 2
V O (a ca c) 2 , t-B u O O H 6 5 ~ 7 0 o C , 5 m in , re flu x , 2 5 m in 5 0 % H 2 O 2 /P h C N /M eO H /N a O H p H = 9 , 2 5 ~ 3 0 o C , 3 h (7 9 % )
实验十三 芳烃的性质
实验十三芳烃的性质
一实验目的：
掌握芳烃的化学性质，重点掌握取代反应的条件；了解游离基的存在及化学检验方法；掌握芳烃的鉴别方法
二实验原理：
芳烃在化学限制上表现为相当稳定，不易被氧化，易发生亲电取代反应，如卤代，硝化，磺化和烷基化和酰基化反应。
当苯环上有取代基时，会影响取代反应的反应速率，供电子基团活化苯环使亲电取代反应容易进行，吸电子基团则使反应较难进行。
三实验记录：
（2）催化剂对溴代反应的影响
（3）磺化
（
4）硝化
3、芳烃的显色反应
（1）甲醛——硫酸实验
液体试样1—2滴+1mI非芳烃溶剂滴加大滴点板上。
再加一滴试剂，苯和甲苯变成红色，萘变成蓝绿色。
]（2）无水AICI3—CHCI3试剂
0.1g—0.2g无水AICI3，棉花塞住，加热，取升华的AICI3粉末置点滴板中，滴加2—3滴样品，苯及甲苯产生橙色，萘变成蓝色。
四实验小结：
本次实验中部分实验仪器要干燥，否则现象不明显，例如催化剂对溴代反应的影响的装置，无水AICI3—CHCI3试剂实验，硝化反应；第三，对反应温度的很好控制，第三，本次实验大多数为有毒物质应尽量避免与人体直接接触。
芳烃的特点与结构特征
SO3H
C12H25
SO3Na
合成洗涤剂
阴离子表面活性剂—— 十二烷基苯磺酸钠 LAS
高效去污、润湿、起泡、乳化及分散能力，稳定性好
C12H25 C12H25
SO3Na
H2O
SO3-
4. 苯环上的Friedel-Crafts反应
㈠ Friedel-Crafts 烷基化反应
＋ RX
AlCl3
R
烷基化剂：卤代烃、烯烃、醇等
2 亲电取代反应
环状闭合π电子云
与亲电试剂反应分析:
不易破坏稳定环
Nu
而发E生加成反应
H
E －H+
Nu
H
作为电H 子来源
不利
可发E生亲电（取失代去芳香性）
有利 E （恢复芳香性）
亲电取代反应机理
亲电取代反应遵循一个共同的历程:
a）亲电试剂进攻芳环,生成苯基正离子,这是决定反应速度的一步.
H
H
H
E
1 芳烃的特点与结构特征 2 亲电取代反应 3 氧化反应 4 芳烃侧链上的反应
1 芳烃的特点与结构特征
C6H6
芳香性: 芳香烃易取代、难加成、难氧化的化学特性。
1.芳烃的特点：
Br2 / CCl4
一些能与烯烃 反应的试剂
HBr
与烯烃相比较，
KMnO4
H2 / Pt or Ni 常温常压
不反应! 苯环性质不活泼，
非常稳定:难加成、
难氧化。
与亲电试剂发生取代反应，而不发生加成反应
Br
Br
Br2 / Fe
Br
2. 单环芳烃的结构特征
sp2
H 1s -Csp2
Csp2 -Csp2 (a)苯分子中σ键 (b) p轨道形成封闭的大π键 (c)环平面上下的π电子云
芳香烃的性质
芳⾹烃的性质芳⾹烃的性质物理性质芳⾹烃不溶于⽔，但溶于，如、、等。
⼀般芳⾹烃均⽐⽔轻；沸点随升⾼⽽升⾼；熔点除与相对分⼦质量有关外，还与其结构有关，通常对位异构体由于分⼦对称，熔点较低。
⼀些常见芳⾹烃的物理性质列于下表中：⼀些常见的芳⾹烃的名称及物理性质化学性质加成反应1.苯的加成反应具有特殊的稳定性，⼀般不易发⽣加成反应。
但在特殊情况下，芳烃也能发⽣加成反应，⽽且总是三个双键同时发⽣反应，形成⼀个体系。
如苯和氯在阳光下反应，⽣成六氯代环⼰烷。
只在个别情况下，⼀个双键或两个双键可以单独发⽣反应。
2.萘、蒽和菲的加成反应萘⽐苯容易发⽣加成反应，例如：在不受光的作⽤下，萘和⼀分⼦氯⽓加成得1,4⼆氯化萘，后者可继续加得，反应在这⼀步即停⽌，因为四氯化后的分⼦剩下⼀个完整的苯环，须在催化剂作⽤下才能进⼀步和氯⽓反应。
1,4-⼆氯化萘和1,2,3,4-四氯化萘加热可以失去氯化氢⽽分别得1-氯代萘和1,4-⼆氯代萘。
由于稠环化合物的环⼗分活泼，因此⼀般不发⽣侧链的卤化。
蒽和菲的9、10位化学活性较⾼，与卤素的加成反应优先在9、10位发⽣。
还原反应还原反应（钠、钾或锂）在液氨与醇（⼄醇、异丙醇或⼆级丁醇）的混合液中，与芳⾹化合物反应，苯环可被还原成1,4-环⼰⼆烯类化合物，这种反应叫做Birch（伯奇）还原。
例如，苯可被还原成。
Birch还原反应与苯环的催化氢化不同，它可使芳环部分还原⽣成环⼰⼆烯类化合物，因此Birch还原有它的独到之处，在合成上⼗分有⽤。
萘同样可以进⾏Birch还原。
萘发⽣Birch还原时，可以得到1,4⼆氢化萘和1,4,5,8-四氢化萘。
2.催化氢化反应苯在催化氢化( catalytic hydrogenation)反应中⼀步⽣成环⼰烷体系。
萘在发⽣催化加氢反应时，使⽤不同的催化剂和不同的反应条件，可分别得到不同的加氢产物。
蒽和菲的9、10位化学活性较⾼，与氢⽓加成反应优先在9、10位发⽣。
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O R
R
1．付-克烷基化反应
法国有机化学家费瑞德（C.Friedel）和美国化学家克拉 夫茨（J .M .Crafts）两人共同发现的，叫做费瑞德－ 克拉夫茨烷基化反应，简称费-克烷基化反应。
+ CH3CH2Cl
AlCl3
CH2CH3
路易斯酸催化下，芳烃与卤代烷、醇、烯烃（烷基 化试剂）等反应生成烷基苯的反应
付-克酰基化反应
芳烃在无水三氯化铝等路易斯酸的催化下与酰氯或酸酐反应， 生成酰基苯（芳酮）的反应叫费－克酰基化反应。
+ (CH3CO)2O AlCl3
COCH3 + CH3COOH
+ CH3COCl
AlCl3
COCH3 + HCl
酰卤、酸酐称做酰基化试剂。酰基化反应是制备芳 基烷基酮的重要方法。
氯甲基化反应
+ H2SO4 + ClSO3H
SO3H + H2O
SO3H + HCl
付-克反应
• 付瑞德-克拉夫次（Friedel-Crafts）反应，简称付-克反应，
分为两类：一类是付-克烷基化反应，即在苯环上引入烷基； 另一类是付-克酰基化反应，即在苯环上引入酰基。
• 两种反应都是在Lewis酸（常用无水三氯化铝）作用下进行的C
Cl + HCl
氯苯（90％）
硝化反应
苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物（称为混酸）共热，可 发生硝化反应，生成硝基苯。
浓H2SO4 + HNO3（浓） 50~60 。C
NO2
硝基苯（85％）
磺化反应
有机分子中引入磺酸基（－SO3H）的反应
苯与浓硫酸或发烟硫酸，三氧化硫和氯磺酸（ClSO3H） 作用，可发生磺化反应生成苯磺酸。
光照 CH3 + Cl2
CH2CH3
NBS ROOR
Cl2
CH2Cl 光
Cl2
光
CHCH3 Br
CHCl2 CCl3
氧化反应
芳烃的α-H在氧化剂（如KMnO4、HNO3等）存在下，侧链被氧化 生成羧基
CH3
KMnO4
COOH
在过量的氧化剂存在下，无论侧链长短，只要含有α-H，芳烃最 后都被氧化生成苯甲酸，但没有α-H的侧链不被氧化
苯与甲醛和氯化氢在Lewis酸（如无水氯化锌、 四氯化锡）作用下反应生成苄氯
+ H2CO + HCl
ZnCl2 60oC
CH2OH HCl
CH2Cl + H2O
[H2C OH] Cl
[H2C OH]Cl
(2)芳烃侧链的反应
α-H的取代
H
氧化反应
α-H的取代
烯烃的α-H在高温或过氧化物条件下，可发生卤代反应生成 α-卤代烯烃，反应历程为游离基取代反应
3.芳香烃的反应
(1)芳烃的亲电取代反应 (2)芳烃侧链的反应
(1)苯烃的亲电取代反应
芳烃的亲电取代反应历程可表示如下
快 +E
π络合物
慢 E
H快
E
E
H
σ络合物
产物
卤化反应
苯与氯、溴（氟活性太强，难以控制，碘活性太差，反应不能 发生）在铁或铁盐等催化条件下加热，苯环上的氢卤素被取代，
生成卤化苯，放出卤化氢。