7章芳香性全解
芳香性
苯等一些化合物的结构及芳香性苯的结构一、凯库勒（Kekule）式1865年凯库勒从苯的分子式出发，根据苯的一元取代物只有一种，说明六个氢原子是等同的事实，提出了苯的环状构造式。
因为碳原子是四价的，故再把它写成简写为称为：这个式子虽然可以说明苯分子的组成以及原子间连接的次序，但这个式子仍存在着缺点，它不能说明下列问题第一、既然含有三个双键，为什么苯不起类似烯烃的加成反应？第二、根据上式，苯的邻二元取代物应当有两种，然而实际上只有一种。
凯库勒曾用两个式子来表示苯的结构，并且设想这两个式子之间的摆动代表着苯的真实结构：由此可见，凯库勒式并不能确切地反映苯的真实情况。
二、苯的稳定性氢化热是衡量分子内能大小尺度。
氢化热越大分子内能越高，越不稳定；氢化热越低，分子内能越低，分子越稳定。
1、的氢化热为119.6kj/mol2、如果苯的构造式用凯库勒式表示的话，苯的氢化热为环己烯氢化热的三倍。
119.6＊3=358.8KJ/mol3、实际上苯的氢化热是208.4KJ/mol,比预计的数值低150.4KJ/mol.这是由于苯环中存在共轭体系，π电子高度离域的结果，这部分能量为苯的共轭能或离域能。
从上所述，我们可以认识到苯分子具有较低的内能，分子稳定，是一种具有特殊稳定性的物质。
三、苯分子结构的价键观点根据现代物理方法（如X射线法，光谱法等）证明了苯分子是一个平面正六边形构型，键角都是120o ,碳碳键的键长都是0.1397nm。
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-C σ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-H σ键。
由于是sp2杂化，所以键角都是120o,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。
四、苯的分子轨道模型分子轨道法认为六个p 轨道线性组合成六个π分子轨道，其中三个成键轨ψ1ψ2ψ3 和三个反键轨道ψ4ψ5ψ6 。
有机化学基础知识点整理芳香性的定义与判断
有机化学基础知识点整理芳香性的定义与判断芳香性的定义与判断有机化学是研究碳元素化合物的化学性质和反应机理的学科。
在有机化学中，芳香性是一个重要的概念，指的是具有芳香性质的化合物。
芳香性的定义与判断是有机化学基础知识点中的一部分。
本文将从芳香性的定义、芳香性的判断以及具有芳香性的常见化合物等方面进行整理。
一、芳香性的定义芳香性是指具有芳香环结构的化合物所具有的一种特殊性质。
芳香环是由6个碳原子构成的六元环结构，其中的每个碳原子通过σ键相连，同时具有3个π电子。
芳香性是由芳香环上的π电子形成的共轭体系所决定的。
具有芳香性的化合物通常表现出稳定性高、反应性低的特点。
二、芳香性的判断判断一个化合物是否具有芳香性，需要考虑以下几个方面：1. 符合芳香环结构：化合物中存在由6个碳原子构成的六元环结构，其中的每个碳原子通过σ键相连，同时具有3个π电子。
这个结构通常被称为芳香环或芳香骨架。
2. 共轭体系存在：对于具有芳香性的化合物，芳香环上的π电子会形成一个共轭体系，即π电子在整个芳香环内进行共享。
这种共轭体系的存在是芳香性的重要特征。
3. Huckel规则的满足：Huckel规则是判断一个分子体系是否具有芳香性的经验规则。
根据Huckel规则，化合物中的π电子数必须满足4n+2的形式，其中n为任意正整数。
根据以上条件进行判断，如果化合物符合芳香性的定义，即具有芳香环结构、共轭体系存在以及满足Huckel规则，则可以判定该化合物具有芳香性质。
三、具有芳香性的常见化合物1. 苯：苯是最简单的芳香化合物，化学式为C6H6。
苯的芳香环结构由6个碳原子组成，每个碳原子上还连接有一个氢原子。
苯是一种无色液体，具有特殊的香味。
2. 甲苯：甲苯是另一种常见的芳香化合物，化学式为C7H8。
甲苯的芳香环结构由一个苯环和一个甲基基团组成。
甲苯是一种无色液体，具有特殊的香气。
3. 香兰素：香兰素是一种常见的天然芳香化合物，化学式为C8H6O3。
有机化学课后习题答案7第七章答案
4.
V2O5, O2
一. 命名或写出结构式
1.
2. C2H5
NO2
Br2 Fe
NO2 Br
O
O
O
O
浓H2SO4
AlCl3 O
COOH
O
习题 B 答案
CH3 3.
OH 4.
SO3H
H3C
5.
6.
7. 2-乙基-9,10-蒽醌 8. 2-环丙基萘
9. 1,4-二甲基萘 10. 邻苯二甲酸酐
二.用休克尔规则判断下列化合物是否有芳香性
CHO
CHO
CH3 NBS
O2, V2O5 400-500℃
CH2MgBr 无水乙醚
CH2Br Mg 无水乙醚
CH2MgBr
O
O AlCl3
O
O Zn-Hg HCl
HOOC
H2SO4 HOOC
H3O+
H2/Ni HO CH2
H2SO4 HO CH2
O CH2
5.
O
O
Zn-Hg
浓H2SO4
O AlCl3
第七章 稠环芳香烃
一.写出下列化合物的结构式
习题 A 答案
NO2
Cl
Br
OH
1.
2.
3. NO2
4.
5.
6.
7.
8.
CH3 H3C
9.
10.
二.用系统命名法命名下列化合物 1、8-溴-1-萘甲醚 2、1-萘甲醛（α-萘甲醛） 3、8-氯-1-萘甲酸 4、2-氯-6ˊ-溴联苯 5、9-硝基菲 6、2-甲基蒽 7、2,6-二甲基萘 8、2-萘酚（β-萘酚） 三、选择题 1、C 2、A 3、B 4、AD 5、C 6、D 四.下列化合物有无芳香性，为什么？ 解：（1）的π电子数为 4 个，不符合 4n+2 规则，没有芳香性。
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碱性溶液，257，E=715； 氯仿， 278，与对照品一致； 磷酸缓冲液, 310, 与对照品一致 水, max=280nm;
无水乙醇, max=256, 284nm C=O1692, C-O1200, N+-H2585; N+-H2645, N-H1550, C-N1280,
酰胺I带, 酰胺II带
NH2
CONHCH2CH2N(C2H5)2 + H2O2
3 NH2
CON(OH)CH2CH2N(C2H5)2 + FeCl3
NH2
CONOCH2CH2N(C2H5)2 Fe + 3HCl
3
羟肟酸铁
4. 水解产物反应
• 具有酯键结构的药物易在碱性溶液中 水解，可利用其水解产物进行鉴别。
苯佐卡因
NH2
间接：对乙酰氨基酚、非那西丁、 醋氨苯砜、贝诺酯
对乙酰氨基酚 ChP（2005） [鉴别] （2）取本品约0.1g，加稀盐酸 5m1，置水浴中加热40分钟，放冷； 取0.5m1，滴加亚硝酸钠试液5滴，摇 匀，用水3ml稀释后，加碱性β-萘酚试 液2m1，振摇，即显红色。
对乙酰 氨 H C 、 基 l 对 酚氨基酚
盐酸利多卡因在酸性溶液中与氯化钴 反应，生成亮绿色细小钴盐沉淀。
盐酸利多卡因在硝酸性溶液中与硝酸 汞反应，显黄色。
CH3
C 2H 5
N a2C O 3
2
N H C O C H 2N
+ C O C H 2N
CH3 CH3
Cu
C 2H 5 C 2H 5
N C O C H 2N CH3
C 2H 5 C 2H 5
•与其他有关药物的区别
在同样条件下，盐酸普鲁卡因、丁卡 因、苯佐卡因等不显Cu2+反应。
有机化学第7章,ppt课件
7.4.1 反应类型及反应机理
1. 亲电取代反应概述
+
+ E
HEsp3杂E化sp2杂化
+
E
+
+ -H
+H+
亲电试剂 π络合物 σ络合物 取代苯
+H E H E+
讨论：1.当过渡态 + 比 + 稳定时，中间体 σ
络合物较难形成，一旦形成后很快转化成产物。
+H E
H E+
2.当过渡态 + 比 + 能量相近时，
ψ3
无节面
ψ1 苯的π 电子分子轨道重叠情况
7.3 单环芳香烃的物理性质
物理性质 苯和其同系物的芳烃一般都溶剂，如 乙醚、CCl4 、石油醚等非极性溶剂。具有一定 的毒性，吸入过量苯蒸气，急性中毒引起神经性 头昏，并可发生再生障碍性贫血，急性白血病； 慢性中毒造成肝损伤。
4. 6电子体系有中性分子、碳正离子和碳负离子。 —
苯
环 戊 二 烯 负 离 子
3. 10 π电子体系（ n=2）
环辛四烯双负离子
126°46 ' 0.1334nm2K, THF
K
=
= 2K+
0.1462nm
K
成环C不在同一平面 无
π 电子=8
芳
不能形成环状共轭体系 性
成环C在同一平面 有芳 π 电子=10 n=2 性
三苯甲烷
萘
7.1.2 按4n+2规则的n分类
1. 2 π电子体系（ n=0）
2.
具两个电子的环状结构是稳定的，有芳香
Ph性。
Ph
Ph Ph
+
基础有机化学(邢其毅、第三版)第七章PPT
邻对位致 钝定位基
特点：
a. 都是邻对位定位基；
b.含有氧、氮原子，虽然电负性较大,产 生吸电 子的诱导效应,但是孤对电子可 以通过共轭效应共轭到环上，环上电子 云密度加大，亲电反应活性提高；
c.卤素等电负性太大，使环上电子云密度 下降，亲电反应活性下降, 但在反应过 程中可以通过共轭效应将孤对电子共轭 到环上而稳定中间体,仍是邻对位定位基
AlCl3
CH2
2
+ CH2Cl2
AlCl3
CH
3
+ CHCl3
AlCl3
C
4
+ CCl4
Cl
e. 质子酸可以催化烯烃或醇 进行付氏烷基化反应 H2SO4 + CH3CH=CH2
O O + CH3CH2CH2OHH2SO4
CHCH3 CH3
f. 如果苯环上有比卤素更强的吸电子基团，不反应
COCH3
CH2CH2CH2CH3
CH3
CHCH2CH3
CH3 C - CH3 CH3
c. 易发生多烷基化，反应不易停留在一取代 在强催化剂条件下可以发生歧化反应;
CH3
CH3
AlCl3 + CH3Br
0C
AlCl3, 0 C
CH3
2 CH3Br
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
2
AlCl3
CH3
+ CH3
d.多芳基化：—与多卤代烷的反应；
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
b.p. 144 C
139 C
138 C 偶极矩μo>μm>μp
第七章 芳香烃(2)
定位效应包括两方面：（1）基团所进入的位置； （2）反应的速度快慢。
42
CH3
H2SO4+ HNO3
30 ℃
CH3 NO2
( O + P = 96.5 ％)
56.5 ％
CH3
NO2
40 ％
NO2
H2SO4+ HNO3
90~100 ℃
（O + P = 6.7%）
NO2
NO2
93.2%
NO2 NO2
6.4%
结构特点：与苯环直接相连的原子多数含有未共用 电子对。
44
2. 间位定位基—第二类定位基（钝化 苯环）
强致钝基：-N+R3, -NO2, -CX3 中等致钝基: -CN, -SO3H, -COR(H), -CO2H, -CCl3 弱致钝基:-COOR，-CONHCH3, -CONH2, -NH3, etc.
H
O
X
CR
卤代反应 NO2
SO3H
R 酰基化 反应
硝化反应
20
磺化反应 烷基化反应
反应机理： 亲电取代反应
sp2 + E+
E+ 慢
sp3
H -H+
+
E
sp2 E
亲电试剂 络合物
络合物
产物
用极限式表示中间体 络合物 ：
H
H
E
E
+
+
21
+H E
1.卤代反应
卤 素：Cl2 、Br2 催化剂：FeX3 AlCl3 ZnCl2或 Fe
具有三个相同烃基的取代苯也有三种异构体。如:
CH3 CH3
有机化学第七章
Br
+
HBr
Cl
Cl
+ 2Cl2
+
Cl Cl
+ 2HCl 45%
反应历程：
Br 2 Br-Br FeBr3 π 络合物
H Br
[FeBr4]-
Br
HCl + FeBr3
σ 络合物
烷基苯的卤代
CH 3
FeCl3
CH 3
Cl
+
CH 2Cl
Cl CHCl 2
CH 3
+
HCl
CCl 3
+ Cl2 光 or Δ
+ CH3CH2CH2Cl AlCl3
CH CH 3 CH 3
+
CH 2CH 2CH 3
） 正丙苯（35~31% 异丙苯（65~69% ）
原因：反应中的活性中间体碳正离子发生重排，产生更 稳定的碳正离子后，再进攻苯环形成产物。
3°烷基化反应不易停留在一元阶段，通常在反应中有 多烷基苯生成。 4°苯环上已有–NO2、-SO3H、-COOH、-COR等取代 基时，烷基化反应不在发生。因这些取代基都是强 吸电子基，降低了苯环上的电子云密度，使亲电取 代不易发生。例如，硝基苯就不能起付—克反应， 且可用硝基苯作溶剂来进行烷基化反应。 5°烷基化试剂也可是烯烃或醇。
第七章 芳 香 烃
第一节 苯的结构
芳烃，也叫芳香烃，一般是指分子中含苯环 结构的碳氢化合物。 芳香二字的来由最初是指从天然树脂（香精 油）中提取而得、具有芳香气的物质。 现代芳烃的概念是指具有芳香性的一类环状化 合物，它们不一定具有香味，也不一定含有苯 环结构。 芳香烃具有其特征性质——芳香性（易取代， 难加成，难氧化）。 芳烃按其结构可分类如下：
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第七章 芳香性和芳香取代反应
7.1. 引 言
“芳香”一词是历史习惯造成的，当时人们得到的含苯环 的化合物大多是从天然植物中提取的具有香味的物质，
如，从茴香中提取的茴香醚、从肉桂中提取的肉桂酸等有 一种浓郁的香味，这一类有机物就以“芳香”一词来命名。 现代“芳香”则不再是指其味道，相反的苯、甲苯、萘等 大多数的芳烃的气味十分难闻。 “芳香”是指芳烃具有的不同于脂肪烃的独特的性质 ——芳香性。
S
苯并噻吩 Thionaphene
N H 吲哚（苯并吡咯） Indole
N O
苯并噁唑 Benzoxazole
N S
苯并噻唑 Benzothiazole
N N H 苯并咪唑 Benzoimidazole
5 6 7 8
4 3
N
N
N2
1
吡啶 Pyridine
N
喹啉 Quinoline
N
异喹啉 Isoquinoline
结构特点
① 中间是空的碳笼：内可形成内包物，外可形成各 种 衍生物 ② 分子中的单-双键形成了闭合的近似笼状的大-共 轭体系，具有三维芳香性特点
1994年，全国性的一次有关C60学术讨论会 议上，中国著名教授唐敖庆在大会上发表
了热情洋益的讲话，他说：C60的发现和发
展以来，对十大科学领域产生了巨大影响：
5,10,15,20-tetraphenyl porphyrin
7 8 9 10 11 12 13
6 NH
5 N
7,8,12,13,17,18八乙基卟啉
N 14 15
NH 16
2,3,78,12,13,17,18-eightethyl-porphyrin
O H N N O H
O
N H
N
三聚氰胺
三聚氰酸
三聚氰胺和三聚氰酸间的氢键结构示意图
地沟油中的有害物质之一 苯并芘
芘
pyrene
benzopyrene
苯并芘
10
地沟油中的有害物质之二 黄曲霉素
黄曲霉素 aflatoxin
11
3. 其它具有芳香性的化合物及其相关质体
族化合物（读“雷”音） 四个吡咯环的-位碳原子和四个次甲基交替组成的大 共轭体 系，18个 电子，符合4n + 2规则（双键修正后），所有的原 子在一个平面上。
N N
N 哒嗪 Pyridazine
N
嘧啶 Pyrimidine
吡嗪 Pyrazine
吡咯 呋喃或噻吩
吡啶
H N H N N H H N N
H N H
H N H O H N N H O H N H N N H H O N H N N H N H O N H N O H N H O H N H H N N H N H O H N N H N O H N H N N H N N H N H O H
数、理、化、天、地、生、材料、医学、
建筑及教育学带来了巨大影响，与会者认 为，C60的研究意义和价值与超分子化学， 团族化学相比毫不逊色。
1996年的诺贝尔化学奖
为表彰在富勒烯研究中作出贡献的专家，英美三位化学
家分享了当年的诺贝尔化学奖：
1.美国休斯顿Rich 大学化学与物理学教授
R.E.Smalley, 1943年生.
族化合物广泛存在于自然界中，如
N
N
Fe Cl
氯化血红素
N
N
HOOC
COOH
R N Mg H3C H H O C O HOOC CH3 CH3 O CH3 CH3 CH3 N N N
叶绿素：a = CH3 b = CHO
类似卟啉化合物
归于卟啉类化合物具有的独特大环结构引起的特殊 的物理性质和性能的各异
7 5 6 4 3
8 9 10 11 12 19
NH
N
2 1 20
卟吩 (porphine)
N
13 14 15
NH
18 16
17
8 10
7
5
1 15 17 18 20
3 2 1 20 24
4 21 NH
5
β - Positions (2, 3, 7, 8, 12, 13, 17, 18)
N
22 10
中位（meso-） b-位
L N N L N M N
富勒烯（Fullerene）的介绍
富勒烯
富勒烯是C60、C50、C70等一类 化合物的总称。
C60是除石墨、金刚石以外碳的另一种同素异形体， 分子式为C60，由12个五边形和20个六边形组成 。
每个碳原子均以sp2杂化轨道与相邻碳原子形成三个s键， 它们不在一个平面内。每个碳原子剩下的p轨道彼此构 成离域大π键，具有芳香性。
N N Zn N N N N Me O N(PMB)2 CO2Me
CONR2 NH O NR2
OMe R2 N O HN R2NOC O Me N N N N Zn N O N H
N N
Zn N N
N
J.-L. Hou (侯军利), H.-P. Yi, X.-B. Shao, C. Li, Z.-Q. Wu, L.-Z. Wu, C.-H. Tung, X.-K. Jiang, Z.-T. Li, Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 796.
一. 芳香性化合物
1.单环芳烃──苯
Sp2杂化
2. 具有芳香性的杂环化合物
O
S
呋喃 Furan
噻吩 Thiophene
N H 吡咯 Pyrrole
N N H 吡唑 Pyrazole N N H 咪唑 Idmiazole O
N S
N
噁唑 Oxazole
噻唑 Thiazole
O
苯并呋喃 Benzofuran
2.美国休斯顿Rich 大学化学教授R.F.Curl Jr, 1933年生
3.英国布来顿 Sussex大学化学教授 Hurold Kroto, 1939生。
从这个实例说明，新的发现是不断地出现，学科是交叉
的，知识面要宽。
Supramolecular chiral amplification (超分子手性放大)
α - Positions (1, 4, 6, 9, 11, 14, 16, 19) meso-Positions (5, 10, 15, 20)
N
HN
23
15
C6H5 7 8 9 C6H5 11 12 13 N 14 NH 19 18 NH N 1 C6H5 6 4 3 2
16 17 C6H5
5,10,15,20-四苯基卟啉