18稠环芳烃、芳烃的工业来源
有机化学--第八章芳烃
8.4.1取代反应
1.卤化
在三卤化铁等催化剂作用下，苯与卤素作用生成 卤(代)苯，此反应称为卤化反应。例如：
对于不同的卤素，与苯环发生取代反应的活性次序 是：氟>氯>溴>碘。其中氟化反应很猛烈；碘化反应不 仅较慢，同时生成的碘化氢是还原剂，从而使反应成为 可逆反应，且以逆反应为主。因此氟化物和碘化物通常 不用此法制备。
Br+ + FeBr4-
Br+
3.磺化反应的机理
苯用浓硫酸磺化，反应很慢。若用发烟硫酸磺化， 在室温即可进行。故认为磺化试剂很可能是三氧化硫(也 有人认为是+SO3H)。在硫酸中也能产生三氧化硫：
SO3因为极化使硫原子显正性，通过硫原子进攻苯环。磺 化反应是可逆的。在浓硫酸中，磺化反应机理可能如下：
苯的二元取代物，因取代基在环上的相对位次不同， 有三种(位置)异构体。三元和三元以上的取代苯，因取 代基的位次不同和取代基自身的异构而使异构现象较为 复杂。
8.1.2 命名
①单环芳烃的命名是以苯环为母体，烷基作为取代基，称为某烷 基苯(“基”字常省略)。当苯环上连有两个或多个取代基时，可 用阿拉伯数字标明 其相对位次。若苯环上仅有两个取代基，也常 用邻、间、对或o-(ortho)、m-(meta)、p-(para)等字头表示。例 如：
1
2
3
1.苯环上C—H伸缩振动 2.苯环的C=C伸缩振动 3.二取代苯C—H面外弯曲振动 （770～735）
8.4单环芳烃的化学性质
苯环平面的上下方有π电子云，与σ 键相比，平行重叠的π电子云结合较 疏松，因此在反应中苯环可充当一个电子源，与缺电子的亲电试剂发生反应， 类似于烯烃中π键的性质。但是苯环中π电子又有别于烯烃,π键共振形成的大 π键使苯环具有特殊的稳定性，反应中总是保持苯环的结构。苯的结构特点 决 定 苯 的 化 学 行 为 ， 它 容 易 发 生 亲 电 取 代 反 应 ( elcctrophilic substulion reaction)而不是加成反应。
芳香烃的来源与应用
23;Cl2 条件一 CH3 +Cl2 条件二
Cl
CH2Cl CH3
条件一：光照 条件二：FeCl3
请问：条件一和条件二分别指的是什么条件？
㈢加成反应
苯的同系物也和氢气可以发生加成反应
请写出甲苯与氢气加成的化学方程式：
C H 3+ 3 H 2催 化 剂
精品
C H 3
乙苯的制备与用途：
芳香烃的
来源与应用
精品
历史回顾
十九世纪初，由于冶金工业的发展，需要大量 焦碳，生产焦碳的主要方法是煤的干馏，即对 煤隔绝空气加强热。
煤的干馏除得到焦碳外还能获得有用的煤气，但同时却生
成一种黑糊糊，粘乎乎有特殊臭味的油状液体！人们把它
称作煤焦油。
精品
历史回顾
当时，煤焦油被当作废物扔掉，污染环 境，造成公害。随着炼焦工业的发展， 煤焦油的堆积也愈来愈严重，煤焦油的 利用就成为当时生产中迫切需要解决的 一个重要的环境和社会问题。
C |
× —C—C | C
试着写一下产物
CH3 | CH3—CH—
C| H3
CH3 |
—C—CH3 |
HOOC
KMnO4/H+
|
| CH3 CH2—R
HOOC— |
CH3 | —C—CH3 | CH3
COOH
精品
试一试
下列物质中可以使酸性高锰酸钾溶液 褪色的是( AD )
A.
CH —CH3
CH3
萘(C10H8)
精品
蒽(C14H10)
芳香烃对健康的危害
是黏合剂、油性涂料、油墨等的常用有机溶剂
苯
操作车间空气中苯的浓度≤40mg·m-3 居室内空气中苯含量平均每小时≤0.09mg·m-3
稠环芳烃和芳烃含量 -回复
稠环芳烃和芳烃含量-回复稠环芳烃和芳烃是石油和煤炭的主要组成部分之一，它们在燃烧和环境中都具有重要的影响。
稠环芳烃和芳烃含量的测定对于评估石油和煤炭的质量、判断空气和水体的污染程度以及环境保护都具有重要意义。
本文将详细介绍稠环芳烃和芳烃的特性、分析方法以及对环境的影响。
首先，我们先介绍一下稠环芳烃和芳烃的概念和特性。
稠环芳烃是指芳环上含有两个或两个以上苯环的化合物，其分子结构比一般的芳烃更加复杂。
芳烃则是一类只含有苯环的化合物，是由苯环和其他碳氢化合物组成的。
接下来，我们将介绍稠环芳烃和芳烃的分析方法。
对于稠环芳烃的分析，常用的方法有气相色谱-质谱联用（GC-MS）和高效液相色谱-荧光检测器（HPLC-FLD）等。
这些方法能够对样品中的稠环芳烃进行定量分析。
而对于芳烃的分析，常用的方法有紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）和荧光光谱等。
这些方法能够对样品中的芳烃进行定性和定量分析。
稠环芳烃和芳烃的含量可以通过以上的分析方法进行测定。
测定结果能够反映出石油和煤炭的质量，有助于判断其在燃烧过程中产生的污染物的种类和含量，为环境保护提供数据支持。
同时，稠环芳烃和芳烃的含量还可以用于评估空气和水体的污染程度。
在大气中燃烧排放物和工业废水中都存在这些化合物，其含量高低能够反映出污染源的严重程度。
因此，对于稠环芳烃和芳烃含量的准确测定对于环境监测和保护具有重要意义。
此外，稠环芳烃和芳烃的存在还会对环境和生物产生不良影响。
研究表明，这些化合物对人体健康有潜在的风险。
一些稠环芳烃和芳烃被认为是致癌物质，其存在会增加癌症发生的风险。
同时，一些稠环芳烃还会对生物多样性产生负面影响，破坏生态平衡。
综上所述，稠环芳烃和芳烃的含量是评估石油和煤炭质量、判断空气和水体污染程度以及进行环境保护的重要指标。
测定稠环芳烃和芳烃的含量可以采用气相色谱-质谱联用、高效液相色谱-荧光检测器、紫外-可见吸收光谱和荧光光谱等分析方法。
此外，稠环芳烃和芳烃对环境和生物多样性产生不良影响，需要引起重视。
芳香烃的来源和应用
×
试着写一下产物
CH3 CH3 | | CH3 HOOC CH3 — C — CH | 3 KMnO /H+ | | 4 | CH3—CH— —C—CH3 CH 3 | | HOOC — CH2—R CH3 | COOH
试一试
下列物质中可以使酸性高锰酸钾溶液 褪色的是( AD )
CH3
A.
CH —CH3
1.你观察到了什么现象？完成下表。 现象 苯+酸性 高锰酸钾
酸性高锰酸 钾溶液不褪色 酸性高锰酸钾溶液 褪色（较慢）
结论
苯不能被酸性高锰酸 钾氧化
甲苯+酸性 高锰酸钾
？ ？
二甲苯+酸 酸性高锰酸钾溶液 性高锰酸钾 褪色（较快）
现象探究
2.苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但是甲苯和二甲苯却可 以使酸性高锰酸钾溶液褪色且二甲苯快。对比苯、甲苯、二 甲苯的结构特点，思考：可能是什么原因导致了以上现象？
稠环 芳烃
脂肪烃与芳香烃的比较
烃
烷烃 烯烃
碳碳键结 构特点
碳碳单键
碳碳双键
化学性质
氧化、取代、热分解
氧化、加成、加聚
炔烃 芳香烃
氧化、加成、加聚 碳碳叁键 介于单双键间 氧化、取代、加成 的碳碳键
作业
P56 1、（3）、（4） 3、4、5、6
用数学方法确定苯（C6H6）的同系物 （相差（CH2）x）的通式的过程：
—
联苯(C12H10)
稠环芳烃：苯环之间通过共用苯环的若干条环边而形成 并接
萘(C10H8) 蒽(C14H10)
芳香烃对健康的危害
是黏合剂、油性涂料、油墨等的常用有机溶剂
苯
操作车间空气中苯的浓度≤40mg· m-3 居室内空气中苯含量平均每小时≤0.09mg· m-3 制鞋、皮革、箱包、家具、喷漆、油漆等工作 引起急性中毒或慢性中毒，诱发白血病 致癌物质 萘——过去卫生球的主要成分 秸秆、树叶等不完全燃烧形成的烟雾中 香烟的烟雾中
稠环芳烃指标 -回复
稠环芳烃指标-回复什么是稠环芳烃？稠环芳烃是一类化合物，其分子结构中含有两个或多个相连的芳香环，这些芳香环通常由碳和氢原子组成。
稠环芳烃可以分为不饱和和饱和两种类别，最常见的稠环芳烃是苯并[a]芘、苯并[b]芘、苯并[c]芘等。
稠环芳烃存在于各种自然和人工产生的环境中，包括煤矿废弃物、石油和煤炭的提炼过程中以及汽车尾气中。
它们也可以由燃烧过程和化学合成过程中的温度和压力变化等因素产生。
稠环芳烃的来源和危害性稠环芳烃主要来自石油、煤炭和天然气的提炼及燃烧过程，也可以通过工业过程和人类活动的产物进入环境中。
其中，汽车尾气是稠环芳烃的重要来源之一。
燃烧烟草和木材也会产生稠环芳烃。
稠环芳烃具有潜在的危害性，因为它们具有强烈的毒性和致癌性。
许多稠环芳烃已被世界卫生组织（WHO）和国际癌症研究机构（IARC）列为一级或二级致癌物质。
它们可以通过吸入、皮肤接触和食物摄入进入人体内部，并累积在肺、肝、脾等器官中。
长期暴露于稠环芳烃可能导致癌症、变异和突变等健康问题。
如何测量和监测稠环芳烃？为了确定环境中的稠环芳烃水平以及其潜在危害，研究人员使用各种方法进行测量和监测。
以下是一些常用的方法：1. 气相色谱-质谱联用（GC-MS）：这是一种常用的技术，可以分离和鉴定稠环芳烃的化合物。
样品首先经过处理，然后通过气相色谱分离，最后通过质谱进行定性和定量分析。
2. 液相色谱-质谱联用（LC-MS）：这种技术也可以用于稠环芳烃的分析。
不同于气相色谱，液相色谱使用液体作为分离介质，并使用质谱进行鉴定和分析。
3. 环境采样和监测：为了获得真实的环境数据，研究人员在特定区域进行现场采样，并使用适当的仪器进行分析。
这些数据可以用来评估稠环芳烃的浓度和分布情况，以及它们对环境和人体健康的潜在影响。
应对稠环芳烃的挑战和保护环境的方法面对稠环芳烃带来的挑战，保护环境和人类健康的方法包括以下几个方面：1. 控制和减少源头排放：通过合理管理和控制石油、煤炭和天然气的提炼过程、工业生产过程以及交通运输等活动，减少稠环芳烃的释放量。
什么是“芳烃”
什么是“芳烃”
定义：
“ 芳烃”是含苯环结构的碳氢化合物的总称，是有机化工的重要原料，包括单环芳烃、多环芳烃及稠环芳烃。
方烃的来源：
芳烃来源于煤和石油，煤干馏过程中能生成多种芳烃。
19世纪初叶至中叶，从煤干馏所得煤焦油中陆续分离出苯、甲苯、萘、蒽等芳烃。
此后，工业用芳烃主要来自煤炼焦副产焦炉煤气及煤焦油。
石油中含多种芳烃,但含量不多,且其组分与含量也因产地而异。
20世纪40年代后实现石脑油的催化重整，将石脑油中的非芳烃转化为芳烃。
从烃类裂解所得的裂解汽油中也可分离出芳烃。
芳烃主要来源已从煤转化为石油。
现在，世界总产量中90％以上的芳烃来自石油。
不同来源含芳烃馏分的组成不同。
用途：
芳烃是有机化工重要基础原料，其中单环芳烃更为突出。
苯、二甲苯是制造多种合成树脂、合成橡胶、合成纤维的原料。
甲苯可转化为二甲苯和苯。
高级烷基苯是制造表面活性剂的重要原料。
多环芳烃中联苯用作化工过程的热载体。
稠环芳烃中萘是制造染料和增塑剂的重要原料。
多种含氧、含氯、含氮、含硫的芳烃衍生物用于生产多种精细化工产品。
某些芳烃或其混合物如苯、二甲苯、甲苯等可作溶剂，芳烃(如异丙苯等)辛烷值较高，用重整等方法增加轻质馏分油中的芳烃含量，对提高汽油质量有重要意义。
70年代世界芳烃的化工年利用量已超过30Mt。
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
有机化学第七章 芳烃
1
一、教学目的和要求 通过对本章的学习，掌握芳烃的定义、分类、苯的结构、 闭合共轭体系、芳香性及苯的同系物的命名，掌握苯环上 的亲电取代反应及定位规则，侧链卤代和氧化反应，掌握 萘的结构及命名，萘的亲电取代反应、氧化反应；熟悉休 克尔规则及非苯芳烃的芳香性判断；了解联苯、蒽、菲的 结构及命名以及苯及其同系物的主要物理性质（易燃性）。 二、教学重点内容 芳烃的结构、闭合共轭体系、命名、亲电取代反应及其定 位规律、侧链氧化、萘的结构、命名及亲电取代反应、非 苯芳烃芳香性的判断是本章的重点。
CH3 CH3 CH3
（1）单环芳烃
苯 甲苯 间二甲苯
（2）多环芳烃
连 苯 三
C H 苯 甲
烷
（3）稠环芳烃
萘 蒽 菲
4
5.1
芳烃的构造异构和命名
5.1.1 构造异构
苯及其同系物的通式为：CnH2n-6。 例如苯有六个碳和六个氢，其六个碳和六个氢是等同的； 结构异构： 一元取代：只有一种
CH3 CH CH2 H3C CH CH3
(a)
(b) (c) (d) (e)
卤化
硝化 磺化 Friedel-Crafts反应 氯甲基化
17
（1）亲电取代反应
(a) 卤化
苯环上和卤代反应较困难，常用FeX3(Lewis酸）作催化剂。
+ Cl2
FeCl3,25oC 90%
Cl + HCl
控制苯过量，不要太激烈，避免二卤代。 因是亲电反应，所以苯的同系物（甲苯）比苯更易反应。 Cl 卤代活性： F2>Cl2>Br2>ICH CH3 CH3 CH3 2。 3
14
5.3
单环芳烃的物理性质
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②硝化反应在室温下，萘与混酸反应，生成α—硝基萘。
α—硝基萘(90%—95%)
（2）加成反应萘与苯容易发生加成反应。在催化剂作用下，萘可以发生加氢反应，反应条件不同，分别生成四氢化萘和十氢化萘。他们都是重要的溶剂。
1、2、3、4—四氢化萘十氢化萘
（3）氧化反应萘比苯容易氧化，将萘的蒸气与空气混合，以五氧化二钒为催化剂，在400—500℃下，萘被氧化成邻苯二甲酸酐。工业上就是用此法制取邻苯二甲酸酐。
第八节芳烃的工业来源
在工业上，煤和石油是芳烃的两大重要来源。
一、煤的干馏
二、石油的芳构）——芳烃的工业来源，举例
（难点）——
教具
拟留作业
P58
学情分析
本节内容较直观，学生较易理解，教学中注意举例。
课后小记
教学环节
教学内容
备注
复习
重要的单环芳烃
新课
第七节稠环芳烃
稠环芳烃是由两个或两个以上苯环共用相邻的两个碳原子而成的芳烃。其中萘是最简单也是最重要的稠环芳烃。
1、萘
1、萘的结构
邻苯二甲酸酸酐
邻苯二甲酸酐是重要的化工原料，用于合成树脂、增塑剂和燃料等。
二、其他稠环芳烃
常见的稠环芳烃还有蒽、菲、芘等，它们的构造式如下：
蒽菲芘
在稠环芳烃中，有的具有致癌性。例如：
1,2,5,6—二苯并蒽3,4—苯并芘3—甲基胆蒽
现已发现在香烟的烟雾中，烧焦的食物中如鱼、肉等，汽车排出的废气中，在煤、石油燃烧、木材和烟草等不完全燃烧时都能够产生。
课程名称
有机化学
课型
讲授
审批签字
课次
18
主要教学内容（任务与案例）
1、稠环芳烃
2、芳烃的工业来源
授课时数
2
授课时间
2013.11.6
授课班级
化工1201、1202
分析1201
教材对应范围
章
节
页次
四
七、八
54-57
教学目标
知识点：稠环芳烃、芳烃的工业来源
技能目标：
价值观：
教学重点
（突破方法）与
教学难点
2、萘的性质和用途
萘是无色，易挥发并有特殊气味的晶体。相对密度为1.162，熔点80.5℃，沸点217.9℃,不溶于水，溶于乙醇和乙醚等，溶于乙醇后，将其滴入水中，会出现白色浑浊。
（1）取代反应发生取代反应时，萘分子中α位比β位活泼，反应较易发生在α位。
①卤代反应萘与溴在四氯化碳溶液中反应，生成α—溴萘。