芳烃
大学芳烃知识点总结
大学芳烃知识点总结一、芳烃的结构芳烃是一类含有苯环结构的碳氢化合物，其分子结构可以使用分子式(CnH2n-6)表示。
若n=6，则为苯，苯是最简单的芳香烃。
芳烃的分子结构稳定，具有特殊的共振结构。
在芳烃分子中，每个碳原子都与邻近的碳原子形成σ键，同时其中的3个sp2杂化碳原子上还存在一个与此共面的π键，形成单独的共轭环结构。
二、芳烃的性质1. 燃烧性能：芳烃在空气中燃烧时，产生的热量非常大，燃烧完全时生成的气体中只有水和二氧化碳。
因此具有高热值和热稳定性。
2. 溶解性：芳烃在非极性溶剂中溶解度较高，但在极性溶剂中溶解度较低。
这是因为芳烃分子中存在苯环结构，是由于共轭结构形成了大量的π键，因此芳烃分子呈现非极性特性。
3. 化学反应：芳烃具有很强的亲电性，与强亲电试剂发生亲电取代反应。
在苯环中存在的共轭结构会进一步增强芳烃的亲电性。
除此之外，芳烃还可以发生加成反应、氢化、氧化、取代、芳香核聚合等化学反应。
三、芳烃的制备1. 从石油中提炼：芳烃是石油加工过程中的重要产品之一。
石油中含有大量的芳烃类物质，通过裂化、裂解、加氢处理等工艺流程，可以从石油中提取得到芳烃。
2. 有机合成：芳烃可以通过有机合成的方法进行制备。
常见的合成方法包括芳基烷基化、芳基取代反应、芳基硝化和还原等。
3. 光照反应：一些有机化合物在光照条件下会发生光敏反应，而芳烃类物质对光敏反应具有一定的敏感性，通过光照反应也可以制备芳烃。
四、芳烃的应用1. 化工生产：芳烃在化工生产中有着广泛的应用。
如苯乙烯，苯甲酸，邻苯二甲酸二丁酯，对苯二甲酸等都是重要的芳烃类化合物。
这些物质广泛用于制备高分子材料、染料、颜料等。
2. 燃料与能源：芳烃具有高燃烧热值和热稳定性，因此在燃料和能源领域有着广泛的应用。
如苯、甲苯等可用于制备合成油、燃油、航空燃料等。
3. 医药领域：芳烃类化合物在医药领域也有着重要的应用。
许多药物的合成过程中都要用到芳烃类原料。
例如，水杨酸、草酸、间苯二酚等。
3.1芳香烃
磺化反应可逆，调节温度得到不同产物
CH3 CH3 CH3 SO3H
+ H2SO4
+
SO3H
反应温度不同 产物比例不同
0℃ 25℃ 100℃
邻甲基苯磺酸 43% 32% 13%
对甲基苯磺酸 53% 62% 79%
30
•
利用磺化的可逆性保护苯环上的某些位置
OH
H2SO4
OH
2molBr2
OH Br Br
•六氯化苯简称六六六, 杀虫剂，已经禁止使用。
44
3.3.2.3 氧化反应
45
46
CH 3
均有,直接 氧化到苯甲酸
CH 2CH 2CH 3
COOH
MnO4-/H2O
47
3.4苯环上亲电取代反应的定位效应
3.4.1 定位基概念
定位基：在进行亲电取代反应时，苯环上原有取代基， 不仅影响着苯环的取代反应活性，同时决定着第二个取代基 进入苯环的位置，即决定取代反应的位置。原有取代基称做 定位基。
54
2.间位定位基定位能力由强到弱的顺序: -NR3 > -NO2 > -CN > -SO3H > -CHO > -COR > -COOH > -COOR > -CONH2
+
55
3.4.3 定位规律的理论解释 (1) 第一类定位基对苯环的影响及其定位效应
3.3.2.1 亲电取代反应—SE
O R
F-C acylation Halogenation
Cl
Br
I
al ky la tio n
na lf o Su
C
(4) b酰基 化反应
第五章 芳烃
（4）多元取代苯: 用数字表明取代基位臵，小基团处于 1号位，取 代基位臵和最小。
CH3 CH3 CH3 CH2CH3 CH(CH3)2 C(CH3)3 CH3 CH2CH3 CH3
CH(CH3)2
1-甲基-3-异丙苯
1-甲基-4-叔丁苯 1,4-二甲基-2-乙苯
1-甲基-4-乙基-3-异丙苯
（5）. 多官能团化合物 的命名
硝化反应机理：
+ H2O + NO 2 NO 2 +
快
HO + H2O H
NO2 + H2SO4Leabharlann NO 2+
HSO 4
NO2
H2O H
+
NO 2
+
+ NO 2
慢
•硝化反应中的亲电试剂是NO2+(硝酰正离子)
（c）磺化反应
苯与浓硫酸或发烟硫酸作用，环上的一个 氢原子被磺（酸）基（-SO3H）取代，生成苯 磺酸的反应。
•当含有不同官能团时，一般按官能团的优先次序确定母 体，排在前面优先考虑。
•除作母体的官能团外，其它官能团均作取代基。 •编号，命名。 官能团先后顺序：
—COOH、—SO3H、COOR、COCl、—CONH2、—CN、—CHO、— COR、—OH、—NH2、 —C=CR、—C=CHR、—OR、—R、—Cl、—NO2
HC C CH2-CH2-C CH
CH2=CH-C
C-CH=CH2 CH
CH2=CH-CH=CH-C
因苯不易进行加成和氧化反应，却较易进行取代反应。
C 6H6
+
Br2
FeBr3
C 6H5Br + HBr
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。
有机化学第6章芳烃2019
SO3H
+H2SO4(SO3)200-230℃
SO3H
• 甲苯比苯容易磺化，它与浓硫酸在室温下就可以起反应，主要产 物是邻甲苯磺酸和对甲苯磺酸：
CH3 + H2SO4
CH3
SO3H +
CH3
SO3H
32%
62%
• 苯磺酸是强酸，在水中的溶解度很大，因此在分子中导入磺基可 以增加化合物的酸性和溶解度。
H
H
H
慢
+E
E
E
E
H快
E
E +H
E+代表亲电试剂，接受苯环一对π电子并与苯环 的一个碳原子结合成σ键，得到活性中间体，碳正 离子，它是由五个碳原子的和四个π电子组成的共 轭体系，但能量比苯高得多，一经生成，立即从 sp3杂化碳原子 失去质子，恢复稳定的苯环结构， 完成取代反应，反应的第一步须经过势能较高的 过渡状态，所以是整个反应的速度决定步骤。
• 单环芳烃的密度小于1，有特殊的气味，有毒，尤其是 苯毒性较大。单环芳烃分子中含碳比例高，因而燃烧 时有浓烟。
• 苯环上取代基位置不同的同数碳原子的异构体沸点相 差不大，而对称性高的异构体具有较高的熔点。例如， 邻、间、对二甲苯的沸点分别为144.4℃、139.1℃ 、 138.2℃ ，用高效分馏塔只能把邻二甲苯分出。由于对 二甲苯的熔点（13.3℃ ）比间二甲苯（-47.9℃ ）高 61.2℃ ，因此可以用冷冻结晶的方法把对二甲苯分离 出来。
一元烷基苯的命名常以苯为母体，烷基为取代基。例如：
甲
CH3
乙 C H 2C H 3
苯
苯
正 C H 2C H 2C H 3 丙 苯
异 C H (C H 3)2 丙 苯
有机化学 第六章 芳香烃
(一) 芳烃的构造异构和命名 (二) 苯的结构 (三) 单环芳烃的来源 (四) 单环芳烃的物理性质 (五) 单环芳烃的化学性质 (六) 苯环上取代反应的定位规则 (七) 稠环芳烃 (八) 芳香性 (九) 富勒烯
第六章 芳烃 芳香性
• 芳烃——芳香族碳氢化合物。含有苯环的一 大类C、H化合物。 “芳香”二字的含义：
1,2，4，5-四甲苯
(2) 命名
命名时，一般以芳环为取代基，也可以芳环为母体。具
体情况，具体对待：
CH=CH2
CH=CH2
苯乙烯
对二乙烯基苯 CH=CH2
CH2Cl
CH2OH
苯氯甲烷 氯苄
苯甲醇 苄醇
• C6H5－ 苯基(Ph－) ；
C6H5CH2－ 苄基 ；
Ar－ 芳基(芳环上去掉一个氢后，所剩下的原子团)；
O
慢
H
SO3-
快 HSO4-
+
σ-络合物
SO3- 快
H3O+
SO3H + H2O
(丁) 烷基化反应机理
苯环烷基化反应中，AlCl3的作用是与卤烷起反应， 加速R+的生成：
RCl + AlCl3
R+ + AlCl4-
亲电试剂
+ R+
R
+H
σ-络合物
AlCl4-
R + HCl + AlCl3
苯环烷基化反应时，产生异构化的原因：
Br
p-二溴苯
注意：第二个卤素原子进入第一个卤素原子的邻、对位。
(乙) 硝化
+ HNO3
浓H2SO。4
50-60 C
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
有机化学第06章 芳烃
第六章芳烃在有机化学发展初期，曾把从天然树脂、香精油中得到的一类性质上和脂肪族化合物明显不同，具有高度的不饱和性(C/H高)，且具有特殊的稳定性和芳香气味的有机化合物称为芳香族化合物，仅由碳氢两种元素组成的芳香族化合物称为芳香烃，简称芳烃。
因当时发现的这些芳香族化合物经递降后最终得到苯，故人们把苯及其衍生物称为芳香族化合物。
随着有机化学的不断发展，又发现了一些非苯构造的环状烃，它们与苯及其衍生物的性质相似，成环原子间的键长也趋于平均化，性质上表现为易发生取代反应，不易发生加成反应，不易被氧化，它们的质子与苯的质子相似，在核磁共振谱中显示相似的化学位移。
这些特性统称为芳香性。
后经研究发现，具有芳香性的化合物在结构上都符合休克尔规则。
所以近代有机化学把结构上符合休克尔规则，性质上具有芳香性的化合物称为芳香族化合物。
芳烃不一定具有“香”味。
根据是否含有以及所含苯环的数目和联结方式不同，芳烃又可分为如下三类：(1)单环芳烃：分子中只含有一个苯环结构，如苯、甲苯、苯乙烯等。
CH3CH CH2(2)多环芳烃：分子中含有两个或两个以上的苯环结构，如联苯、萘、蒽等。
(3)非苯芳烃：分子中不含苯环结构，但含有结构和性质与苯环相似的芳环，并具有芳香族化合物的共同特性。
如环戊二烯负离子，环庚三烯正离子等。
+(一) 单环芳烃最简单的单环芳烃是苯，其分子式为Ｃ６Ｈ６。
现代物理方法测得苯的结构为：苯分子的六个碳原子和六个氢原子都在同一平面上，六个碳原子构成正六边形，C-C键长0.140nm,C-H 键长为0.108nm,键角∠CCH及∠CCC均为120º。
(缺图)图6-1 苯分子环状结构及π电子云分布图（1）价键理论对苯结构的处理杂化轨道理论认为苯环中碳原子为sp2杂化状态，三个sp2杂化轨道分别与另外两个碳原子的sp2杂化轨道形成C-Cσ键以及与一个氢原子的s轨道形成C-Hσ键，而没有杂化的p轨道互相平行且垂直于σ键所在平面，它们侧面互相重叠形成闭合大π键（图6-1）共扼体系。
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芳烃习题
一、命名下列化合物：
1．2COOH
Br
；2．
COOH
Cl ；3．
NH 2
SO 3H
；4．CH CH 2
Br
； 5．
NH 2
COOH
二、、完成下列反应式： 1．
KMnO 4
C 2H 5H 3C
2．
＋(CH 3)3C Cl
CH 3
CH 3
AlCl 3
3．H 2SO 4
Cl
KMnO 4
H 3C
HNO 3 4．Br 2Cl 2hv
H 3C
5．H 2SO 4
＋
60℃
6.
CH 2Cl
CH 3AlCl 3
＋CO Zn-Hg 浓HCl
7．
＋COOH
OH
CH 3CH 3HNO 3
8．
H 2SO 4
NO 2
NH HNO 3C
O
9. H 2SO 4
△
KMnO 4
Br
C 2H 5
HNO 3
10.
△
KMnO 4
(CH 3)3C
11.
H 2SO 4
HNO 3C
O
O
12. Br 2OCH C
O
CH 3O
13.
AlCl 3＋
14．
H 2SO 4
CH 2
HNO 3O 2 N 15.
CH 2Cl
CH 2AlCl 3
CO
16.
CH 2CH 2(CH 3)2
C HF
17．
NO 2
Cl 2OCH 3
Fe
18．
H 2SO 4
NO 2
CH 3O HNO 3
19．
H 2SO 4
Cl NHCOCH 3
HNO 3
20．
O 2
21．H 2SO 4
H +KMnO 4HNO 3,
22．CH 2
Cl
CH 3AlCl 3
＋CO C O
23．AlCl 3
CH 2CH 2CH 2Cl
24．
+ CH 3CH 2CH 2CH 2Cl
AlCl 3100C
KMnO 425．
CH 2COCl
AlCl 3
26．
+
CH 2KMnO 4
CH 2
AlCl 3
四、回答问题：
1．判断下列各化合物或离子中具有芳香性的是（ ）。
(A) (B)
(C) (D)
O
2．下列各化合物中具有芳香性的是（ ）。
(A) (B)
O
(C) CH 2
(D)
3．下列化合物中不具有芳香性的是（ ）。
(A) (B) (C) (D)
4．下列化合物中不具有芳香性的是（ ）。
(A) (B) (C) (D)
S
5．下列各化合物中具有芳香性的是（ ）。
(A) (B) (C) (D)
6．推测下列各化合物是否具有芳香性（ ）。
(A) (B) +
+
(C) (D)
7．指出下列化合物或离子哪些具有芳香性（ ）。
(A) (B)
(C) (D)
8．根据休克尔规则，判断下列化合物哪些具有芳香性（ ）。
(A)
O
(B)
(C)
(D)
N
9．下列化合物发生亲电取代反应由易到难的次序为 。
(A) 乙酰苯胺 (B) 甲苯 (C) 硝基苯 (D) 苯胺
10．下面化合物发生亲电取代反应由易到难顺序为 。
(A) 苯 (B) 氯苯 (C) 苯甲醚 (D) 苯磺酸
11．下列化合物发生亲电取代反应由易到难的次序为 。
(A) 甲苯 (B) 对甲基苯甲酸 (C) 苯胺 (D)苯甲醛
12．下列化合物进行硝化反应时由易到难的顺序为 。
(A) 氯苯 (B) 硝基苯 (C) 乙苯 (D) 苯腈
13．写出下列化合物溴代反应时活性大小顺序为 。
(A) 溴苯 (B) 苯甲醚 (C) 甲苯 (D) 苯甲酸
14．下面化合物进行亲电取代反应时速度顺序为 。
(A) 苯 (B) 甲苯 (C) 苯胺 (D)苯甲醛
15．下列化合物进行芳环一元氯代反应时相对反应速度为 。
(A) 苯甲酸 (B) 溴苯 (C) 硝基苯 (D) 甲苯
16．下列化合物进行硝化反应时的相对反应速度为 。
(A) 间二甲苯 (B) 间甲基苯甲酸基 (C) 间苯二甲酸 (D) 甲苯 17．比较下列各化合物进行硝化反应时由易到难的次序 。
(A) 苯 (B) 1,2,3－三甲苯 (C) 甲苯 (D) 间二甲苯
18．下列化合物按发生芳环亲电取代反应的活性大小排列 。
(A) 溴苯 (B) 三氟甲苯 (C) 甲苯 (D) 苯酚
19．将下列化合物按其硝化反应的由易到难次序排列 。
(A) 甲苯 (B) 氯苯 (C) 苯酚 (D) 乙酰苯胺
20．将下列化合物按其硝化反应的由易到难次序排列 。
(A) 乙酰苯胺 (B) 苯乙酮 (C) 氯苯 (D) 苯磺酸 21. 比较稳定性大小：
(1)
CH
a
b
c
d
..
..
(2)
a
b
c
CH 2
OCH 3
CH 2
N
CH 2
O O
+++
五、按要求写出各反应历程： 1．设计出下列反应的可能历程：
CH 2CH 2Cl
CH 2CH 3AlCl 3
C O
O
2．试写出下列反应机理：
CH 2Cl CH 3
CH CH 2CH 3O
CH 3
AlCl 3＋CO 3O
O
3．用反应机理解释下列反应过程：
CH 2H 2SO 4
CH 3CH OH
CH 2H 3C
CH 3C(CH 3)3
4．对下列反应提出合理的反应机理：
CH 2H
OH
5．提出下列反应的机理：
CH 2
H 3O +
CH 3
H 3C
H 3C CH 3
3
6．对下面反应提出合理的反应机理： CH 2CH 2
Cl CH 2CH 3O
3
＋CO CH 3O
O
7．写出下列反应历程：
CH 3
CH OH
CH 2CH 3＋3)3
8．写出下列反应可能进行的反应过程：
CH H 2SO 4CH 3
H 3C H 3C
CH 3C Ph
9．写出下列反应历程：
CH(CH 3)2
AlBr 3
＋CH 2CH 2CH 3Br
六、鉴别下列各组化合物：
1．甲苯 1－己烯 1,3－环己二烯 2．苯 乙苯 苯基乙炔 3．邻甲苯酚 甲苯 4．环戊基苯 叔丁基苯
5．苯 异丙苯 苯乙烯 七、合成题：
1．以甲苯为原料合成：3－硝基－4－溴苯甲酸。
2．由苯为原料合成：间氯苯甲酸。
3．由苯为原料合成：4－硝基－2,6－二溴乙苯。
4．以甲苯为原料合成：3,5－二硝基苯甲酸。
5．由甲苯为原料合成：邻硝基甲苯
6．用苯和丙稀为主要原料合成：4－硝基－2－溴异丙苯。
7．用甲苯等为原料合成：2,6－溴苯甲酸。
八、推测结构：
1．组成为C 10H 14的芳烃，可以从苯制得，它含有一个手性碳原子。
氧化后生成苯甲酸，请确定其构造式。
2．化合物（A）的分子式为C9H8，在室温下能迅速使Br2-CCl4溶液和稀的KMnO4溶液褪色，在温和条件下氢化时只吸收1mol H2，生成化合物（B），（B）的分子式为C9H10；（A）在强烈的条件下氢化时可吸收4mol H2，强烈氧化时可生成邻苯二甲酸；试写出（A），（B）的构造式。
3．甲，乙，丙三种芳烃分子式同为C9H12，氧化时甲得一元羧酸，乙得二元羧酸，丙得三元羧酸；但硝化时，甲和乙分别得到两种一硝基化合物，而丙只得一种一硝基化合物。
请写出甲，乙，丙三者的构造式。
4．某芳烃分子式为C9H12，用K2Cr2O7硫酸溶液氧化后得一种二元酸，将原来的某芳烃进行硝化所得的一元硝基化合物主要有两种。
请写出该芳烃的构造式及各步反应。
5．某芳烃（A）C10H14，在铁催化下溴代得一溴代物有两种（A）和（B），将（A）在剧烈条件下氧化生成一种酸（D）C8H6O4，（D）硝化只能有一种一硝基产物（E）C8H5O4NO2，试推测出（A），（B），（C），（D），（E）的构造式。