芳香族化合物的合成法33页PPT
有机化学基础知识点芳香族化合物的性质与合成
有机化学基础知识点芳香族化合物的性质与合成有机化学基础知识点芳香族化合物的性质与合成有机化学是研究碳原子及其化合物的科学，而芳香族化合物是有机化学中的一个重要分支。
本文将介绍芳香族化合物的性质和合成方法。
一、芳香族化合物的性质1. 六元环结构：芳香族化合物的特征是具有由六个碳原子组成的芳香环结构。
这些环上的碳原子交替单双键排列，形成了一个稳定的共轭体系。
芳香环带有稳定的π电子系统，使得芳香族化合物具有独特的性质。
2. 稳定性和低反应性：芳香族化合物由于共轭体系的存在，具有较高的稳定性和低活性。
这使得它们在常温下不易发生化学反应，相对较稳定。
3. 强吸光性和颜色：芳香族化合物通常显示出强吸光性，能够吸收紫外线和可见光的较长波长部分。
这些化合物吸收特定波长的光，对应于它们的分子结构，因此表现出不同的颜色。
4. 臭味和香味：芳香族化合物中的某些物质常具有特殊的臭味和香味。
例如，苯环化合物具有独特的芳香气味，而芳香酮则具有香味。
5. 不饱和性：由于芳香族化合物中存在共轭体系，使得它们具有一定的不饱和性。
这意味着它们可以参与一些特定的反应，如亲电取代反应和电子亲和性反应等。
二、芳香族化合物的合成方法芳香族化合物可以通过多种合成方法制备。
以下是其中一些常见的合成方法：1. 烷基苯的烷基化：通过将烷基卤化物和苯反应，可以在苯环上引入烷基基团。
2. 醛酮的芳烃化：通过将醛酮与氨或其它含氮化合物反应，可以得到芳香族酮类化合物。
3. 吲哚合成：通过吲哚合成反应可以合成吲哚类化合物。
4. 醚类化合物的芳烃化：通过醚类化合物与强碱反应可得到芳香族化合物。
5. 芳香烃的重排和脱氢：通过烷基苯的重排反应和脱氢反应来合成芳香族化合物。
三、实例：苯的合成苯是最简单的芳香族化合物，具有六个碳原子和六个氢原子构成的芳香环结构。
苯的合成方法有许多种，以下以Friedel-Crafts反应为例。
Friedel-Crafts反应是一种通过芳基烷化合成苯的方法，它是典型的电子亲和性取代反应。
芳香族烃类化合物
H
H
0.108nm
H
2.苯结构的解释: 价键法(VB) 6中心6电子的环状共轭大π键
2.1.3 单环芳烃的性质
1．物理性质 苯及同系物：无色液体，不溶于水 （非极性溶剂） 单环芳烃：比重＜1，具有特殊芳香气味 单环芳烃有毒：损坏造血器官与神经系统 碳氢比较高,1:1,燃烧有黑烟。
CH3 CH3 2 , 3 _ 二甲基 _ 1 _ 苯基 _ 1 _ 己烯
苯乙烯
苯乙炔
2．多环芳烃
联苯类： 多苯代脂肪烃类：
2 CH3
1 1'
4' CH3
2 , 4' _ 二甲基联苯
(
)
3
CH
三苯甲烷
CH4 甲烷
CH=CH 1，2-二苯乙烯
3.稠环类：
α
891
7
2β
6
3
10
5
4
萘
CH3
1
5
CH3
+ 3 H2
N。i 180 ~ 210 C, 18MPa
2. 加氯反应:
+ 3 Cl2
紫外光
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
六氯化苯
三、 亲电取代反应： （Electrophilic Substitutional RXn）
卤代（-Cl，-Br）、 硝化（-NO2） 磺化（-SO3H） 付氏反应（烷基化或酰基化） 氯甲基化(-CH2Cl)
CH+ CH3
+ CH3CH2CH2Cl AlCl3
AlCl3
+
CH3CH2CH2
10
重排
+
芳香族化合物生物合成途径解析
芳香族化合物生物合成途径解析芳香族化合物是一类具有芳香性质的有机化合物，其分子结构中含有一个或多个苯环。
芳香族化合物广泛存在于自然界中，包括植物、动物和微生物体内。
生物合成途径是芳香族化合物在生物体内合成的过程，其中涉及多种酶催化的反应步骤。
本文将以芳香族化合物的生物合成途径为主题，详细解析其中的关键步骤和酶催化反应。
一、芳香族化合物的生物合成途径概述芳香族化合物的生物合成途径是一系列复杂的化学反应，通过酶催化的过程将简单的原料转化为复杂的芳香化合物。
这一过程在细胞内进行，需要多种酶的参与。
芳香族化合物的生物合成途径主要包括以下几个步骤：1. 原料的进入：芳香族化合物的生物合成途径通常以简单的原料开始，如葡萄糖、酪氨酸等。
这些原料在细胞内被转运蛋白运输到相应的代谢途径中。
2. 原料的代谢：原料进入代谢途径后，经过一系列的酶催化反应，逐步转化为中间产物。
这些中间产物可能是芳香环的前体，也可能是其他有机物。
3. 芳香环的形成：在芳香族化合物的生物合成途径中，芳香环的形成是一个关键步骤。
这一步骤通常由芳香酶催化，将中间产物转化为含芳香环的化合物。
4. 后续反应：芳香环形成后，还可能经历一系列的后续反应，包括氧化、脱羧、脱氨等反应，从而生成不同的芳香族化合物。
二、芳香族化合物生物合成途径的关键步骤与酶催化反应1. 芳香族酮的合成：芳香族酮是一类含有芳香环的酮化合物。
其合成通常由酪氨酸代谢途径中的酪氨酸酮酸酶催化，将酪氨酸转化为芳香族酮。
2. 芳香族醇的合成：芳香族醇是芳香族化合物的一类重要中间产物。
其合成过程通常由芳香族醇合成酶催化，将相应的芳香族酮转化为芳香族醇。
3. 芳香族醛的合成：芳香族醛是芳香族化合物的另一类重要中间产物。
其合成过程通常由芳香族醛合成酶催化，将相应的芳香族醇转化为芳香族醛。
4. 芳香族羧酸的合成：芳香族羧酸是芳香族化合物的最终产物之一。
其合成过程通常由芳香族羧酸合成酶催化，将相应的芳香族醛转化为芳香族羧酸。
生物芳香族化合物的合成及应用研究
生物芳香族化合物的合成及应用研究生物芳香族化合物是一类具有芳香性质的有机化合物，在生物学和化学领域具有很大的研究价值和应用潜力。
这些化合物可以通过天然的生物合成途径或人工合成的方法得到，并广泛应用于医药、食品、香料等领域。
一、生物芳香族化合物的合成方法生物芳香族化合物的合成方法主要可以分为生物法合成和化学法合成两种。
1.生物法合成：生物法合成是利用生物体内的酶促反应来合成目标分子。
其中，植物是最常见的生物源。
许多植物具有芳香挥发性物质，如薄荷中的薄荷醇、玫瑰中的玫瑰酮等。
这些芳香物质可以通过蒸馏提取和纯化等方法获取。
此外，微生物也能够合成部分芳香族化合物，如酵母菌合成的香蕉胆甾酮。
2.化学法合成：化学法合成是利用化学反应来合成目标分子。
通过选择适当的起始原料和反应条件，可以实现复杂的芳香族化合物的合成。
例如，苯酚可以通过碳氧化反应和醚化反应来合成对甲酚。
二、生物芳香族化合物的应用研究1.医药应用：生物芳香族化合物在医药领域具有重要的应用价值。
许多植物芳香物质具有抗菌、抗氧化、抗炎等生物活性，被用于制备药物。
例如，茶树油中的茶树醇具有抗菌作用，可以用于治疗皮肤感染；天然植物中的香薷醛能够缓解头痛和咳嗽。
2.食品应用：生物芳香族化合物也被广泛应用于食品行业。
许多植物香料成分被用于增添食品的香味、味道和口感。
例如，香蕉中的异戊醛是一种具有香味的化合物，被用于香蕉味零食的调味。
3.香精应用：生物芳香族化合物被广泛用于香水和香皂等日用品的制造。
许多花卉中的芳香物质能够赋予人们强烈的香气感受。
而这些香水和香皂的制造离不开对生物芳香族化合物的研究和应用。
三、生物芳香族化合物研究的挑战与展望生物芳香族化合物的研究在实践中也面临着一些挑战。
首先，某些芳香物质的获取不易。
有些植物产量低、种植环境特殊，导致其芳香物质的获取难度较大。
其次，一些复杂和高效的芳香族化合物的合成方法尚需进一步研究和改进。
此外，芳香族化合物的活性与结构之间的关系也需要深入探索。
10第十章 芳香族化合物
O
H3C
CH3 + 2 CHO
CHO
O
O
2 H3C
H+
O
CHO CHO
6
1865年 提出摆动双键学说
CH3
CH3
CH3
CH3
7
4、芳香性的解释
（1）杂化轨道理论的解释：
H
H
H
H
H
H
组成苯环的六个碳分别是SP2杂化，共平面，六个P轨道垂直于
六个碳组成的平面，形成π66，其离域能为152KJ/mol，体系稳
48
COOH
Na/NH3(l), C2H5OH
COOH
CH3
CH3
Na/NH3(l), C2H5OH
环上取代基对反应的影响
49
经伯奇还原，制备，不饱和酮
OCH3
Li, NH3(L), C2H5OH
OCH3
HCl, H2O
OH
O
50
5、苯环侧链烃基的反应
（1）卤代反应
活性：α-H > β-H β-H与普通烃基上的H相似
定，能量低，不易开环(即不易发生加成、氧化反应)
8
（2）分子轨道理论的解释 苯的芳香性是由于苯存在一个封闭的共
轭体系引起的。 P448-449
9
（3）共振论对苯分子结构的解释
共振论认为苯的结构是两个或多个经典结构 的共振杂化体：
贡贡贡贡
+ + -
-
10
（4）从氢化热数据解释
环己烯 环己二烯 环己三烯 苯
CH3
Br2/ Fe
C2H5
CH3
C2H5
+
CH3
CH3 Br
芳香烃
H || —C—C— || H
C
| —C—C
× |
C
思考：产物是什么？
CH3 | CH3—CH—
C| H3
CH3 |
—C—CH3 |
KMnO4/H+
| CH3
CH2—R
思考：产物是什么？
CH3 | CH3—CH—
C| H3
CH3 |
—C—CH3 |
HOOC
KMnO4/H+
|
| CH3 CH2—R
稠环芳烃：苯环之间通过共用苯环的若干环边
而形成
萘(C10H8)
蒽(C14H10)
三、芳香烃的来源及其应用 1、芳香烃主要来源：
煤高温干馏后得到焦炭、煤焦油、粗氨水、粗苯和焦炉气。将煤焦油 分馏，便可获得芳香烃。现代工业生产，芳香烃主要来源于石油化学工业 中的催化重整和裂化
2、芳香烃的应用：
在芳香烃中，作为基本有机原料应用最多的是苯、乙苯和对二甲苯等 苯是生产本分、硝基苯、苯胺、环己烷、二氯苯、氯苯、苯乙烯等重 要有机化合物的原料。通过这些有机化合物又可生产多种合成树脂、合成 纤维、染料、医药、洗涤剂、合成橡胶、炸药等
❖ 2、通式：CnH2n-6(n≥6)
❖ 3、特点：
❖ (1):苯环上的取代基必须是烷基(CnH2n+1 )。(2):分子中只含 有一个苯环,
❖ (3):分子组成相差n个CH2
二、苯的同系物
苯的几种同系物的结构简式
C| H3
甲苯(C7H8)
C| H2CH3
C| H3
H3C C| H3 CH3
乙苯( C8H10)
第二课时
❖苯的同系物
芳香族化合物
历史含义：具有香味的物质
芳香族化合物的合成法
Br
Br
Br
NH2 Br Br
NH2
NO2
1
（2）还有另一种合成方法。我们可以从苯甲酸 开始，但仍需引入一个NH2来将三个溴引到 COOH的邻对位：
COOH HNO3 H2SO4 COOH Fe/HCl NO2 NH2 COOH
Cl O2N HNO3 H2SO4 Cl NO2 HOTM(17) (n-C3H7)2NH
24
CF3
CF3
再如2,4-二硝基苯肼（18）的合成：
NHNH2 NO2 NO2 TM(18) Cl NO2
NO2
这种有两个吸电子基在邻对位的情形对于亲核 取代十分容易。合成如下：
Cl HNO3(c) H2SO4(c) Cl NO2 NH2NH2 EtOH/
O O +
其它五元杂环一般不发生双烯合成。
30
三、芳香杂环的合成 五元杂环的合成采用的主要是Paal-Knorr合成， 分为两种情况：对称的和不对称的五元杂环， 前者合成时相对简单些，例如2,5-二甲基呋喃 的合成：
EtONa CH3COCH2CO2Et I2 EtO2C OO CO2Et i. HOii. H+
i. HOii. H+
NH3 O O Ph N H
Ph
32
Fischer吲哚合成：它是由苯肼和醛或酮在酸 催化下，经过[3,3]-σ-迁移转变为产物。机理 过程如下：
i. HNO3/H2SO4 ii. Fe/HCl iii. HNO2 iv. NaHSO3
~H
3
R RCOR'/H+ N H
R R'
芳香杂环化合物
抗菌活性
抗菌活性
部分芳香杂环化合物具有抗菌活性，如喹啉、异喹啉等。这些化合物主要通过抑制细菌生 长、破坏细菌细胞壁或影响细菌基因表达等方式发挥抗菌作用。
抑制细菌生长
芳香杂环化合物能够抑制细菌生长，通过干扰细菌代谢和/或抑制细菌酶的活性来达到抗 菌效果。
破坏细菌细胞壁
一些芳香杂环化合物能够破坏细菌细胞壁，导致细菌细胞内容物外泄，从而达到杀菌效果 。
其他应用
高分子材料
芳香杂环化合物在合成高分子材料中也有应用，如聚酰亚胺、聚醚醚酮等，这 些高分子材料具有优良的耐高温、绝缘、耐腐蚀等性能。
电子化学品
芳香杂环化合物在电子化学品如液晶材料、光电材料等的合成中也有应用，这 些材料在显示技术、光电子器件等领域有广泛应用。
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芳香杂环化合物的生物活性
抗癌活性
抗炎活性
抗炎活性
部分芳香杂环化合物具有抗炎活性，如吲哚、呋喃等。这些化合物 主要通过抑制炎症介质产生、降低炎症反应等方式发挥抗炎作用。
抑制炎症介质产生
芳香杂环化合物能够抑制炎症介质的产生，通过干扰炎症信号传导 和/或抑制炎症基因表达来减轻炎症反应。
降低炎症反应
一些芳香杂环化合物能够降低炎症反应，通过抑制炎症细胞的活化和 /或减少炎症细胞的募集来减轻炎症症状。
杀菌剂
含芳香杂环化合物的杀菌剂如三 唑酮、戊唑醇等，通过抑制病原 菌的生长或干扰其代谢来发挥杀 菌作用。
染料合成
偶氮染料
芳香杂环化合物在偶氮染料的合成中扮演重要角色，如苯胺 、苯酚等，这些染料广泛应用于纺织、皮革、纸张等行业的 染色。
荧光染料
一些荧光染料也含有芳香杂环化合物结构，如荧光素、荧光 黄等，这些染料在生物医学、化学和物理等领域有广泛应用 。