《化妆品化学》6001单环芳烃的结构异构和命名
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单环芳烃的分类命名
复杂结构，以苯为取代基命名。 CH CH
3 3
CH3 COOH
OH
CH3 CH3CHCH2CHCH3 CH3 C6H5 CH3 CH3
CH3 CHCH CH2 H3C CH3
CH3
1，2，3– 2–甲基–4–苯基戊烷 1，2，4– 1 –丁烯 3–苯基– 或连三甲苯 偏三甲苯
1，3，5– 邻羟基苯甲酸 均三甲苯
三、单环芳烃的异构现象和命名
CH3 CH2CH3
简单结构，以烷基为取代基，苯为母体命名。
二元烷基苯：用邻、间和对表示取代基的相对位置。
一元烷基苯： CH3
CH3
CH3
CH3
甲苯
CH3
乙苯
CH3
1，2– 或邻二甲苯
1，3– 间二甲苯
1பைடு நூலகம்4– 对二甲苯
三元烷基苯： 3个相同取代基，用连、偏和均 表示其相对位置。
讨 （1）写出符合分子式C9H12的各种异构体，并命名。 论
芳香烃
(aromatic hydrocarbons )
“芳香”即“芳香性”指比较稳定，难加成 和氧化，易取代的特性。芳香烃简称芳烃 , 具有芳香性。
单环芳烃 如苯、甲苯、苯乙烯 苯系芳烃 芳烃 多环芳烃 如联苯 稠环芳烃 如萘、蒽、菲
薁 非苯系芳烃 如环戊二烯负离子、
苯 的 结 构
sp2杂化 H 0.109nm 0.140nm C 0.140nm H C C H 120 。 H C C H C H
3 3
CH3 COOH
OH
CH3 CH3CHCH2CHCH3 CH3 C6H5 CH3 CH3
CH3 CHCH CH2 H3C CH3
CH3
1，2，3– 2–甲基–4–苯基戊烷 1，2，4– 1 –丁烯 3–苯基– 或连三甲苯 偏三甲苯
1，3，5– 邻羟基苯甲酸 均三甲苯
三、单环芳烃的异构现象和命名
CH3 CH2CH3
简单结构，以烷基为取代基，苯为母体命名。
二元烷基苯：用邻、间和对表示取代基的相对位置。
一元烷基苯： CH3
CH3
CH3
CH3
甲苯
CH3
乙苯
CH3
1，2– 或邻二甲苯
1，3– 间二甲苯
1பைடு நூலகம்4– 对二甲苯
三元烷基苯： 3个相同取代基，用连、偏和均 表示其相对位置。
讨 （1）写出符合分子式C9H12的各种异构体，并命名。 论
芳香烃
(aromatic hydrocarbons )
“芳香”即“芳香性”指比较稳定，难加成 和氧化，易取代的特性。芳香烃简称芳烃 , 具有芳香性。
单环芳烃 如苯、甲苯、苯乙烯 苯系芳烃 芳烃 多环芳烃 如联苯 稠环芳烃 如萘、蒽、菲
薁 非苯系芳烃 如环戊二烯负离子、
苯 的 结 构
sp2杂化 H 0.109nm 0.140nm C 0.140nm H C C H 120 。 H C C H C H
芳香烃的结构与命名
【知识拓展】
芳香烃的结构与命名
一、苯的结构
1、凯库勒构造式
2、芳香烃：含有苯环的烃，通式：CnH2n-6
二、单环芳烃的构造异构和命名
根据分子中所含苯环的数目和连接方式，芳香烃可分为如下几类：
单环芳烃例如：（苯）
芳香烃多环芳烃例如：（联苯）
稠环芳烃例如：（萘）
（一）单环芳烃的构造异构
1．苯环上的支链不同，产生的构造异构
当苯环上连有不同的支链时，产生异构现象。
如：
当苯环支链有三个以上碳原子时，可能出现碳链排列方式不同，产生异构现象。
如：
正丙苯异丙苯
2．支链在环上的位置不同，产生的位置异构。
单环芳烃
2. 分子轨道理论 分子轨道理论认为：苯分子在形成 键后 键后， 分子轨道理论认为：苯分子在形成σ键后，每个碳原子 轨道， 都还有一个未参加杂化的 p 轨道，它们可经线形组合成六 个分子轨道，即ψ1、ψ2、ψ3、ψ4、ψ5、ψ6。它们除都有一 个分子轨道， 碳原子所在的平面外， 没有界面， 个共同的界面 —— 碳原子所在的平面外，ψ1没有界面，能 量最低； 各有一个界面，它们是简并的，能量相等， 量最低； ψ2、ψ3各有一个界面，它们是简并的，能量相等， 但能量比ψ 都是成键轨道。 但能量比 1高。 ψ1、ψ2、ψ3都是成键轨道。其余的都是反 键轨道。 键轨道。
苯环上的亲电取代反应及其反应历程
作用时，首先与离域的π电子作用 电子作用， 苯与亲电试剂 E+作用时，首先与离域的 电子作用， 生成π- 络合物，进而从苯环的π- 体系获得两个π电子 电子， 生成 络合物，进而从苯环的 体系获得两个 电子， 与苯环的一个碳原子形成σ- 络合物， 与苯环的一个碳原子形成 络合物，σ- 络合物的能量 比苯高，不稳定，容易失去一个质子， 比苯高，不稳定，容易失去一个质子，结果又形成了六 电子离域的闭合共轭体系。 个π电子离域的闭合共轭体系。 电子离域的闭合共轭体系 其反应历程可表述如下： 其反应历程可表述如下：
=
O X + R C
AlX3
COR
+
HX
常用的酰基化试剂： 常用的酰基化试剂：RCOX、( RCO)2O、RCOOH。 、 、 。
5. 氯甲基化： 氯甲基化：
+ (HCHO)3 + 3 HCl
无水 ZnCl2
CH2Cl 3 + H2O
该反应的应用价值在于： 可以顺利地转变为—CH3、—CH2OH、 该反应的应用价值在于：—CH2Cl可以顺利地转变为 可以顺利地转变为 、 —CH2CN、—CHO、—CH2COOH、—CH2N( CH3)2等基团。 等基团。 、 、 、
单环芳烃的命名
三、苯及其同系物的物理性质
Physical Properties of Benzene and Homologous Compounds
1.常见单环芳烃为无色液体，具有特殊气味。 2.不溶于水,易溶于汽油、乙醚和CCl4等有机溶剂。 3.密度比水小（一般在0.86－0.93之间）。 4.燃烧时火焰带浓烟。 5.沸点随相对分子质量的增大而升高。
C l2
Fe 或
F e C l3
Cl
+
Cl
50%
45%
甲苯在Fe或FeCl3 催化下卤代，也得到邻、对位产物。
CH3 + C l2 F e或 F e C l3
CH3 Cl + 58% Cl 42% CH3
实验事实证明，甲苯卤代比苯的卤代更容易。说明CH3－
活化苯环，而且它是一个邻、对位定位基。
（2）硝化反应
7 0 -8 0 ℃ + 浓 H 2S O 4 S O 3H + H 2O
反应可逆，生成的水是硫酸变稀，磺化速度变慢， 水解速度加快，故常用发烟硫酸进行磺化，以减少逆反 应的发生。 磺化反应历程：
2 H 2S O 4 O
+ δ δ SO3 + H 3O + + HSO 4
H O SO3
H+
S O 3H
H2 H = 120K J / m ol
_
2H2
H = 232K J / m ol
_
3H 2
H =_208K J / m o l
H 苯 理 =3x120=360K J / m ol
H 苯 实 =208 K J / m ol
（四）苯的构造式的表示法
自从1825年英国的法拉第(Faraday)首先发现苯之 后，有机化学家对它的结构和性质做了大量研究工作， 直到今日还有人把它作为主要研究课题之一。在此期间 也有不少人提出过各种苯的构造式的表示方法，但都不 能圆满的表达苯的结构。 目前一般仍采用凯库勒式，但在使用时不能把它误作 为单双键之分。也有用一个带有圆圈的正六角形来表示 苯环，在六角形的每个角上都表示每个碳连有一个氢原 子，直线表示σ键，圆圈表示大π键。
芳烃的构造异构和命名58页文档
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
芳烃的构造异构和命名
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
—培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
芳烃的构造异构和命名
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
—培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
(完整版)单环芳烃的命名
（二）苯分子结构的价键观点
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型，键角都是 120°，碳碳键长都是0.139nm。图示如下：
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六个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轨道沿对称轴方向重叠形成六个C-Hσ键。由于是 sp2杂化，所以键角都是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。
萘
蒽
第一节 单环芳烃
Single Ring Aromatic Hydrocarbon
异构现象
1．烃基苯有烃基的异构
CH2CH2CH3
CH3 CH
CH3
2．二烃基苯有三种位置异构
例如：
R
R'
R
R'代苯有三种位置异构
例如：
R R''
R
对
R
R' R''
R''
R'
R'
一、命名
1．芳基的命名 芳基：从芳烃分子的芳环上去掉一个或几个氢原
目前一般仍采用凯库勒式，但在使用时不能把它误作 为单双键之分。也有用一个带有圆圈的正六角形来表示 苯环，在六角形的每个角上都表示每个碳连有一个氢原 子，直线表示σ键，圆圈表示大π键。
三、苯及其同系物的物理性质
Physical Properties of Benzene and Homologous Compounds
π络合物
σ络合物
第04章芳烃
四. 萘
分子式： 分子式：C10H8
α 8 β 7 β 6 9 α 1 2β 3 β 0.139nm
0.139 nm
0.142nm 0.132nm 0.140nm
5 10 4 α α
共平面、 杂化、 共平面、sp2杂化、闭合共轭体系 α: 1、4、5、8 — 电子云密度最高 电子云密度最高 、 、 、 β: 2、3、6、7 — 电子云密度次之 电子云密度次之 、 、 、 9、10 — 电子云密度最低 、 电子云密度最低
苯酚 OH
1 2 3 4
苯胺 NH2
1
苯甲酸
苯磺酸 COOH
苯甲醛 OH 1
-NO2
2 4
2
-Cl
3
-Cl
间氯苯酚 m-氯苯酚 氯苯酚 3-氯苯酚 氯苯酚
邻硝基苯胺 O-硝基苯胺 硝基苯胺 2-硝基苯胺 硝基苯胺
NO2 对溴 苯甲酸 2-氯-4-硝基苯酚 氯 硝基苯酚 P-溴苯甲酸 O-氯-P-硝基苯酚 溴苯甲酸 氯 硝基苯酚 4-溴苯甲酸 溴苯甲酸
第二类定位基一般符合以下条件之一： 第二类定位基一般符合以下条件之一： ① 与苯环直接相连的原子带正电荷的， 与苯环直接相连的原子带正电荷的 ， 如-N(CH3)3+； ② 与苯环直接相连的原子至少与一个原 子以不饱和键连接的， CN、 子以不饱和键连接的，如-CN、-NO2、-COCH3； 例外情况： 例外情况：-CH=CH2、-C6H5等。
2. 硝化反应
NO2 + HNO3
H2SO4 55~60℃ ℃ 98%
+ H2O
混酸——浓H2SO4与浓HNO3混合物 浓 混酸
3. 磺化反应
浓HSO4 , 70~80℃ ℃ 或H2SO4·SO3 30~50℃ ℃
芳烃的分类、命名和异构
H2SO4 SO3
30-50℃
SO3H 180℃ H2O
该性质被广泛用于有机合成及有机物的分离和提纯。
4.5.2.3 磺化反应
常用的磺化试剂除浓硫酸，发烟硫酸外，还有三氧化硫和氯磺酸(ClSO3H)等。
SO3H + ClSO3H + HCl
如果氯磺酸过量，产物为苯磺酰氯：
SO2Cl + 2 ClSO3H + HCl + H2SO4
4.2.1.2 离域结构
H H H H H H
理论基础：分子轨道理论（20世纪30年代） 没有孤立双键；六个p轨道形成了一个包含六个碳原子在内的闭 合共轭体系；六个碳原子和六个H原子等同；六个碳碳键等同；所 有碳和H原子在一个平面上。 该结构能解释以上所有现象。
4.2.1.2 离域结构
π 6* π 5* π 4*
NO2
4.1.2.3 稠环类化合物的命名
稠环类化合物以萘或蒽或菲为母体来命名。
8 7 6 5
1 2 3 4 1，4，5，8位又称α 位； 2，3，6，7位又称为β 位。
萘
例如：
NO2
NO2
α -硝基萘
NO2 1，5-二硝基萘
8 7 6 5
9
1 2 3
1，4，5，8位为α 位 2，3，6，7位为β 位 9，10位为γ 位 7
Cl hv + Cl2 Cl Cl Cl
六六六
Cl Cl
4.4.2 芳烃的氧化反应
CH3 KMnO4 COOH
C(CH3)3
C(CH3)3
当苄基碳原子上没有H原子时，一般不能被氧化；苄基碳原子上只要有一个H 原子，无论碳链多长，氧化最终产物总是苯甲酸衍生物。 但如果控制反应条件，可以氧化烷基苯制备醛或者酮。
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），常
用ph-表示。甲苯分子中去掉甲基上的一个氢原子所剩下的基团称
为苯甲基
CH2－
（
），也叫芐基。
《化妆品化学》
➢ 单环芳烃的结构与命名
二、芳烃衍生物的命名
➢ 芳烃中苯环上的氢原子被其它原子或基团取代后生成的化合物称 为芳烃衍生物，芳烃衍生物有以下几种命名情况： ➢ 1、苯环上连有作取代基的基团。 ➢ 2、苯环上连有可作母体的基团。 ➢ 3、苯环上连有多个官能团
《化妆品化学》
➢ 单环芳烃的结构与命名
《化妆品化学》
➢ 单环芳烃的结构与命名
《化妆品化学》
➢ 单环芳烃的结构与命名
《化妆品化学》
➢ 单环芳烃的结构与命名
➢ 分子中只含碳和氢两种元素的芳香族化合物称为芳香烃，简 称芳烃。其中只含一个苯环的芳烃称为单环芳烃。
《化妆品化学》
➢ 单环芳烃的结构与命名
➢ 有些基团，—OH（羟基）、—NH2（氨基）、—CHO（醛基）、 —COOH（羧基）、—SO3H（磺基）等，它们连在苯环上时，苯作 为取代基。如：
OH
NH2
CHO
COOH
SO3H
苯酚
苯胺 苯甲醛 苯甲酸 苯磺酸
《化妆品化学》
➢ 单环芳烃的结构与命名
3、苯环上连有多个官能团
➢ 当苯环上连有二个或二个以上不同官能团时，按下面的优先次序 来确定哪个官能团可作母体，哪个官能团作取代基： -SO3H > -COOH > -CN > -CHO > -COCH3 > -OH > -NH2 > -R > -X > -NO2 ➢ 排在前面的官能团优待于后面官能团，优先官能团作母体，如：
《化妆品化学》
➢ 单环芳烃的结构与命名
CH CH2
(1)
Cl
NH2
(4)
Br
习题三： 给下列化合物命名
SO3H
OH
(2)
(3)
CH3 CH3
(5)
NO2 (6) O2N
NO2
CH3 NO2
NO2
NO2
对二甲苯
(1,4-二甲苯)
《化妆品化学》 ➢ 又如，三甲苯的三种异构体的命名：
➢ 单环芳烃的结构与命名
CH3
CH3 CH3
1,2,3-三甲苯
（ 邻三甲苯）
CH3
CH3
CH3
1,3,5-三甲苯
（均三甲苯）
CH3 CH3
CH3 1,2,4-三甲苯
（偏三甲苯）
《化妆品化学》
➢ 单环芳烃的结构与命名
➢ 当苯环上的侧链为不饱和烃基或构造较为复杂的烷基时，也可将 苯环作为取代基，以侧链为母体来命名，如：
CH CH2
C CH
CH3 CH3－ CH2－CH－CH－CH3
苯乙烯
苯乙炔
2－甲基－3－苯基戊烷
《化妆品化学》
➢ 单环芳烃的结构与命名
➢ 如果侧链有二个及二个以上不饱和烃基，则仍然以苯环作为母体 来命名。如：
CH CH2
CH CH2 对二乙烯苯
《化妆品化学》
➢ 单环芳烃的结构与命名
➢ 苯环上去掉一个氢原子剩下的基团称为苯基 （
COOH
NH2
OH
Cl
NO2 间硝基苯甲酸
Br 对溴苯胺
邻氯苯酚
（1）
CH2CH3
CH2CH3
《化妆品化学》
➢ 单环芳烃的结构与命名
习题二： 给下列化合物命名
（2）
CH3
CH＝CH2
（3）
CH3
CH(CH3)2
（4）
CH3—CH—CH—CH3 CH3
对 二 乙 苯 对甲苯乙烯 对甲异丙苯 2－甲基－3－苯基－丁烷
一、单环芳烃的结构
➢ 苯的分子式C6H6，碳氢原子的比例为1:1也不被高锰酸钾氧化、但是在一定条件下， H
环上的氢原子被取代而苯环不被破坏。
H
➢ 不易加成、不易氧化、容易取代和碳环异常稳
定的特性称为“芳香性”。
H C C CH
C CH C H
➢ 1865年德国化学家凯库勒提出了苯的构造式。 （简称为
《化妆品化学》
➢ 单环芳烃的结构与命名
习题一：写出分子式为C8H10的芳烃所有构造异构体，并命名
CH3 CH3
邻二甲苯
CH3 CH3
间二甲苯
CH3 CH2CH3
CH3 对二甲苯
乙苯
《化妆品化学》
➢ 单环芳烃的结构与命名
《化妆品化学》
➢ 单环芳烃的结构与命名
一、单环芳烃的命名方法
➢ 烷基苯的命名是把苯环作为母体，烷基作为取代基，称为某烷基 苯。可省“基” 。如：
《化妆品化学》
➢ 单环芳烃的结构与命名
1、苯环上连有作取代基的基团
➢ 有些原子或基团，如—X（卤原子），—NO2（硝基）以及结构 简单的烷基等，它们连接在苯环上时，苯作为母体，如：
Br Cl
CH3 NO2
氯苯
Br 对二溴苯
NO2 硝基苯 对硝基甲苯
《化妆品化学》
➢ 单环芳烃的结构与命名
2、苯环上连有可作母体的基团
）
《化妆品化学》
➢ 单环芳烃的结构与命名
《化妆品化学》
二、单环芳烃的构造异构
➢ 单环芳烃的结构与命名
➢ 单环芳烃的构造异构有二种情况：一种是侧链构造异构，另一种 是侧链在苯环上的位置构造异构。
《化妆品化学》
➢ 单环芳烃的结构与命名
1、侧链构造异构
➢ 苯环上的氢原子被烃基取代后生成的化合物称作烃基苯，连在苯 环上的烃基又叫侧链，侧链为甲基和乙基时，没有异构，当侧链有 三个或三个以上碳原子时，才有可能因碳链排列方式不同而产生异 构体。如，正丙苯和异丙苯互为同分异构体。
CH2CH2CH3 CH2CH2CH3
正丙苯
异丙苯
《化妆品化学》
➢ 单环芳烃的结构与命名
2、侧链在苯环上的位置异构
➢ 当苯环上连有二个或二个以上侧链时，可因侧链在环上的相对位
置不同而产生异构体。如，当苯环上有二个甲基时，可以产生三种
异构体：
CH3
CH3
CH3
CH3 邻二甲苯
CH3 间二甲苯
CH3 对二甲苯
CH3
CH2CH3
甲苯
乙苯
《化妆品化学》
➢ 单环芳烃的结构与命名
➢ 当苯环上连有二个或二个以上的侧链时，可用阿拉伯数字标明侧
链位置，也可以用“邻”、“间”、“对”或“连”、“偏”、“
均”等表示侧链的相对位置。如：
CH3
CH3
CH3
CH3
邻二甲苯
(1,2-二甲苯)
CH3
间二甲苯
(1,3-二甲苯)
CH3