syj第六章单环芳烃

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第六章 单环芳烃

第六章  单环芳烃

练习:合成下列化合物
(E) 烷基化反应(Friedel-Crafts烷基化反应)
O R C + 或 O O R C O C Cl AlCl3 O C R R
AlCl3用量:
• 用酰氯时,用量 > 1 eqv. • 用酸酐时,用量 > 2 eqv.
eqv. = equivalent
比较:
•烷基化AlCl3用量为催化量
δδδ +
δδ +
δ+
δ-
CH3
CH2
CH2
Cl
分类
以C-H键为标准
如果X原子电负性小于H原子
给电子诱导效应 +I 效应 如果X原子电负性大于H原子 吸电子诱导效应 C X -I 效应
-O+R2 -OR
C
Y
一般为带负电的基团, 饱和烷基 --NR > -O(CH3)3C - > (CH3)2CH - >
L. Pauling “共振论”
Br Br
Br Br
表达的是同一分子 (苯的1, 2-二溴代产物只有一个)
② 书写

6.3 单环芳烃的物理性质 无色液体,特殊气味 相对密度在0.86~0.93之间 不溶于水,易溶于有机溶剂,本身也是良好的有机溶剂。 具有一定的毒性
6.4 单环芳烃的化学性质
苯甲位/α位
Br Br
1
2
O 2N
3
2 1
5
COOH
Cl
3-硝基苯甲酸 1, 2-二溴苯 4-氯苯甲醛 间硝基苯甲酸 对氯苯甲醛 邻二溴苯 p-氯苯甲醛(para) o-二溴苯(ortho) m-硝基苯甲酸(meta)
简写 p-ClC6H4CHO

Chapter_6单环芳烃

Chapter_6单环芳烃

NO2
COOH
H2N
CH3
HO
C(CH3)3
HOOC
NO2
Br Cl H3C C2H5
SO3H
SO3H
去除
(4) 傅列德尔 克拉夫茨烷基化反应νν 列德尔-克拉夫茨烷基化反应 克拉夫茨烷基化反应νν • Friedel-Crafts反应 制备 烷基苯 和 芳酮 的反应 反应.制备 的反应. 反应 简称傅 克反应. 简称傅-克反应 •芳烃与卤烷在无水三氯化铝催化作用下 芳烃与卤烷在无水三氯化铝催化作用下: 芳烃与卤烷在无水三氯化铝催化作用下
六个碳均为 sp2杂化 π 闭 H H H p π H H 合 共 H 体 系 轭
6.3 单环芳烃的化学反应 单环芳烃的化学反应 6.3.1 取代反应
O R
F-C acylation Halogenation
亲电取代反应
Cl Br I
n
Su
al ky la t io
fo lf o na na
(5) 酰基 化反应
Cl2 日光或热
CH2Cl
需要引发剂
(3) 溴化反应
CH3
NBS/CCl4 引发剂
CH2Br
6.4 苯环上亲电取代反应的定位效应 6.4.1 定位规律 1. 苯、烷基苯的取代反应 例1:
混酸
50~60℃ ℃
CH3 NO2 CH3
NO2
58%
混酸
30℃ ℃
CH3
38% 主要是邻位和 主要是邻位和 邻位 对位取代物 对位取代物
NO2
发烟HNO3+H2SO4 发烟 95℃ ℃
NO2
93.3%
NO2
SO3H
发烟H 发烟 2SO4 200~230℃ ℃

《有机化学》(徐寿昌)第06章 单环芳烃

《有机化学》(徐寿昌)第06章 单环芳烃

C7H6O2 + CaO
C6H6 + CaCO3
但当时一些有影响的化学家认为这个词很容易使人联 想到生物碱(Alkaloid),因为大多数生物碱的名称都 是以“in”或“ine”结尾的,如海洛因(Heroine),吗啡 (Morphine),尼古丁(Nicotine)等。最后,苯在德国被 命 名 为 “ Benzol” 。 在 英 国 和 法 国 , 苯 被 命 名 为 “Benzene”,以免和醇(-ol结尾)相混淆。
50
苯环亲电反应的机理-磺化
H2SO4 SO3 H2O H2SO4 H2O HSO4 H3O
51
苯环亲电反应的机理-烷基化
52
其它烷基化反应
OH
53
烷基化反应的重排-氢负离子迁移
54
烷基化反应的重排-碳正离子迁移
55
苯环亲电反应的机理-酰基的生成和稳定性
56
苯环亲电反应的机理-酰基化
2
芳香族化合物的定义
1845年,德国的霍夫曼(Hofmann,1818-1892)从煤焦 油中也发现了苯。
当时从香树脂,香油料等天然产物中得到了许多化 合物,它们具有和脂肪族化合物不同的性质,并且 具有芳香气味(Aroma),因此就把这一类化合物称为 芳香族化合物(Aromatic compounds)。
苯的发现
1825年,英国的法拉第(Farady,1791-1867)从压 缩的照明气中发现了一种油状凝聚物,并测定该 物质分子中碳和氢原子的数目是等同的。他把这 个化合物命名为“碳化氢”(Carbureted hydrogen)。
法国化学家洛朗(Laurent,1807-1853)建议,由于 该物质发现于照明气体中,因此应该称为Pheno。 该词来自希腊语Phainein,意思是Shine。此词从 未被真正采用过,不过来自该词的Phenyl(苯基)却 保留下来了。

有机化学第六章单环芳烃

有机化学第六章单环芳烃

付氏烷基化反应的特点
•易重排 •反应可逆 •易多取代 •苯环上已有–NO2、-SO3H、-COOH、-COR等取代基时反应 不再发生。
其它产生碳正离子的物质也可作烷基化试剂。
+ CH2 CH2
A lC l 3 /H C l
C H 2C H 3
。 95 C
CH3 CH3
+ C H 3C H
CH2
A lC l 3 /H C l
2
+ 9O 2
V 2O 5 450℃
2
HC
b. 加成反应(了解)
Cl

H Cl H Cl H
+ 3 C l2 50℃
H Cl H Cl
H Cl
3、苯侧链反应
a. 侧链氧化
CH3
K M nO 4
COOH
烃基苯无论链多长 都氧化成苯甲酸
CH3 H 3C C CH3
K M nO 4
叔丁基苯无-H

CH3
H
120
0
1 20
0
H
1 20
0
H
0. 13 96 n m
H H
H
二、苯的结构的近代观点
•每个C都是sp2 杂化,形成平面正六边形结
构。 (碳碳键长都是0.1396nm , C–C–C键 角都是120°) •每个C上未参与杂化的p轨道垂直于苯环平 面, 彼此相互平行, 从侧面互相重叠。
苯 的 分 子 模 型
由于酰基化反应无重排,如把芳酮进一步还原,可得到直 链烷基苯。
O C H3C H 2 C Cl
O
Z n — Hg
C C H 2C H 3
浓 H Cl
C H 2C H 2C H 3

大学化学 之单环芳烃

大学化学 之单环芳烃

H O
+
SO3
SO 3

H SO4
+ H 2S O 4
•常用的磺化剂还有三氧化硫和氯磺酸等.
例1
+ ClS O 3 H SO3H
+
HCl
例2
S O 2 Cl
+
2
ClS O 3 H
+
H 2S O 4 +
HCl
•该反应是在苯环上引入一个氯磺酸基(-SO2Cl),因此 叫做氯磺化反应.
甲苯比苯容易磺化,与浓硫酸在常温下就可以起反应, 主要产物是邻甲苯磺酸和对甲苯磺酸。
• 煤焦油中含有大量的芳香族化合物,分馏煤焦油可得 各种馏分. • 苯及其同系物主要存在于低沸点馏分中(轻油). • 苯和甲苯等一部分轻油馏分未能立即冷凝成液体,仍 以气态被煤气带走,用重油洗涤煤气(吸收苯和甲苯), 再蒸馏取得苯和甲苯.
6.3.2 石油的芳构化
• 主要将轻汽油中含6~8个碳原子得烃类,在催化剂铂 或钯等存在下,于450~500℃进行脱氢,环化和异构化 等一系列复杂反应转变为芳烃(工业上称此过程为 铂重整).
2 苯的结构
价键理论
六个碳原子都是以sp2杂化, 六个碳碳σ键:sp2-sp2,
六个碳氢σ键:sp2-1s, 六个p轨道从侧面互相重叠形成 Π 6。
6
·
· ·
0.110nm
·
Π
6 6
120°
0.1397nm
· ·
苯的大π键 Π 6 。
6
3 苯的结构表示方法
广泛使用的是Kekulè 式。 也有用六边形加一个圆圈来表示,圆圈表示苯环中的π 电子云为一个整体。缺点是无法表示环上的p电子数,有 时甚至能造成误解。

课后答案有机化学chap06单环芳烃

课后答案有机化学chap06单环芳烃
❖ 芳环上 •不易发生加成反应, •不易氧化, •而容易起取代反应.
❖ 芳烃可分为以下三类:
•单环芳烃 •多环芳烃 •非苯芳烃
①单环芳烃——分子中只含有一个苯环
CH3
CH=CH2

甲苯
苯乙烯
②多环芳烃——分子中有两个或以上的苯环
联苯
萘(nai)
蒽(en)
③非苯芳烃——分子中不含苯环,但含有结构、性质与苯环相似 的芳环,具有芳香族化合物的共同特性
共振式
自旋偶合价键理论 (1986年Copper等提出)
苯现在的表达方式
6.2.4 苯具有特殊的稳定性---从氢化热数据看苯的内能
环己烯 环己二烯 环己三烯 苯
氢化热(kJ / mol) 119.5 231.8 358.5 (测定) (测定) (推算) (测定)
208.5
C=C的平均氢化热 (kJ / mol)
119.5 115.9 119.5
69.5
从整体看:
苯比环己三烯的能量低 358.5 - 208.5 = 150 kJ / mol (苯的共振能)
苯比环己二烯的能量低 231.8 - 208.5 = 23.3 kJ / mol
放热反应!
- H2
-23 kJ/mol
6.3 单环芳烃的异构及命名
6.3.1异构
C
HC
CH
C
H 实际上是一种 H
❖ 凯库勒假定:苯的双键是不固定的,而是不停地来回移 动,所以下列两种结构式迅速互变,不能分离.
H
H
C
C
HC
C H 迅速互变 H C
CH
HC
CH
C
HC
CH
C
H

第六章单环芳香烃

第六章单环芳香烃
AlX3
R
+
HX
常用的cat. :无水AlCl3、FeCl3、ZnCl2、BF3、H2SO4等。 常用的烷基化试剂:R
X、 C =C 、 R OH。
CH3 HC + CH 3 CH CH2 AlX3 CH3 +
HX
当所用的卤代烷具有三个碳的直链烷烃时,会得到碳正离子重排的异构化产物。
CH 3 HC + CH 3CH 2 CH 2Cl ACl3 HCl CH 3 +
(2)当苯环上连有复杂烷基或不饱和烷基时,习惯上把苯作取代 基,侧链为母体进行命名。
CH 3 CH 3 CH 2CHCHCH 3 CH CH 2 CH 3C CHCH 3
2-甲基-3-苯基戊烷 苯乙烯 3-phenyl-2-methylpentane phenylethene
2-苯基-2-丁烯 2-phenyl-2-butene
CH 2CH 2 CH 3
70%
30%
(2) F – C 酰基化反应:
O X
AlX 3
=
COR
+
R C
+
HX
常用的酰基化试剂:RCOX、( RCO)2O、RCOOH。 注意:酰基化反应没有重排发生,而卤代烷发生烷基化时会重排。
+ CH3 CH 2CH2COCl
ACl3
COCH2CH2CH3
(二)加成反应
CH 3 CH(CH 3 )2 CH 3CH 2 CH 2CH 2 CH 3CH 2 CH 2 CH 2CH 3 CH(CH 3)2
5-正丁基-2-异丙基甲苯
1-乙基-5-正丙基-2-异丙基苯
4、多取代苯的命名
当苯环上有两个或多个取代基时,首先选母体,然后编号。选择母体的 次序:COOH>-SO3H>-COOR>-COX>-CN>-CHO>>C=O> -OH(醇)>-OH(酚)>-SH>-NH2>-OR>C=C>-C≡C->(-R> -X>-NO2)

6第六章 化学习题与考研指导单环芳烃 答案

6第六章 化学习题与考研指导单环芳烃  答案

第六章 单环芳烃参考答案习题A一、 1. 甲苯 2. 对溴苯酚 3. 邻硝基甲苯 4. 间硝基苯磺酸 5. 3-乙基甲苯 6. 苯胺7. 1,3,5-三甲苯(均三甲苯) 8. 3-苯基丙烯 9. 3-碘苯酚 10. 苯甲醚 二、 1.2.CH CH 23.CH 24.5.CH 2CH 2CH 36.HONO 27.ClCH 2Br8.CH 3NO 2Cl9.OHNO 22O 2N10.H 2N三、1. CH3CH3Cl+2. CH2CH33. COOHCOOH 4.O2N NO25. CH3NO2CH3NO2+6.CH2Cl7. CH2CH33HCH2CH3SO3H+8. C2H5CHCH3H3C9.OC(CH3)3,OC(CH3)3Cl10.,Cl11. CH2CH3,COOH,COOHNO212. ONO2四、1. B2. C3.A4.A5.B五、1.(1)CH 2CH 3CHCH 2CCH_++_(白色沉淀)(2)C 3H7CH CH2_+(褪色)(褪色)_⎽(3)_+(褪色)(褪色)_⎽环己烷环己烯甲苯(4)_+(褪色)(褪色)_+⎽1,3,5-三甲苯叔丁基苯1-苯基丙烯2.在苯和甲苯的混合物中加入浓硫酸,甲苯亲电取代活性比苯强,发生磺化反应生成甲基苯磺酸,溶于浓硫酸中;而苯常温不能用浓硫酸磺化,且与浓硫酸不相容,通过分液将苯分离。

然后再将下层浓硫酸层加水水解,使对应的苯磺酸发生逆磺化反应脱去磺酸基,重新转变成甲苯而分层,最后再分液将甲苯分离。

六、322AlCl3Cl 光Cl2.第一步硝基苯不发生傅克烷基化反应。

NO 2CH 2CH 34NO 2COOH3. 第一步得到硝基苯,第二步不反应。

4. 32AlCl 3Cl COCH3COCH 3CH 2CH 3FeCOCH 3CH 2CH 3ClCOCH 3CH 2CH 3Cl+七、 1. (1)CH 33(2)BrBr2. (1)(2)2(3)(4)3(5)(6)(7)(8)3. (1) A > D > B > C (2) B > C > A4. (1) B > D > E > C > A (2) D > A > B > C1. 甲苯的硝化和硝基苯的硝化都属于苯环上的亲电取代反应,但甲基是供电子基团,使苯环上电子云密度增加有利于亲电取代反应的进行;硝基是强吸电子基团,使苯环上电子云密度下降,不利于反应进行。

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苯的特性
H2 / Ni
~ 200℃, 150atm
具有六元环的结构 + 209.5kJ/mol
C6H6
2020/7/10
KMnO4
Br2 / CCl4
Br2 路易斯酸
不褪色
抗氧化
不褪色
难加成
易取代 褪色, 且有HBr生成
◆芳香性
易取代 难加成 抗氧化 特殊的稳定性
特殊的结构 芳香性
与脂肪烃和脂环烃相比,芳香烃这种 比较容易进行取代,而不容易进行加成
(2) 多环芳烃——分子中有两个或以上的苯环
如:
2020/7/10联苯萘(nai)Fra bibliotek蒽(en)
(3) 非苯芳烃 ——分子中不含苯环,但结构性质与苯环相似,
即具有芳香族化合物的共同特性(芳香性)的环。
如:
+
环戊二烯负离子

环庚三烯正离子
2020/7/10
一、苯的结构
1、苯的Kèkulè结构
1834年 经元素分析、分子量测定 C6H6 C6H6 + Br2F→eCl3C6H5Br + HBr
二.芳香族化合物命名 1、单环芳烃的命名 (1) 苯环上连有多个烷基时,以苯基为母体, 并遵循“最低序列”和“优先基团后列出”的原则命名。
CH2CH3 1 2 CH2CH2CH3
CH3CH2CH2CH2 5 4 3
CH 2CH 2CH 3 3 2 CH 3
1 CH 3
1-乙基-2-正丙基-5-正丁基苯
第六章 单环芳烃
Aromatic Hydrocarbon Compds
2020/7/10
•要求深刻理解和熟练掌握的内容: 苯的结构;单环芳烃的化学性质,苯环上的亲
电取代反应机理及定位规律的理论解释。 •要求一般理解和掌握的内容:
单环芳烃的来源和制法 •难点:
•苯环上亲电取代反应定位规律的理论解释
2020/7/10
CH 3 H3C
CH 3
CH 3
CH 3
CH 3
邻二甲苯
间二甲苯
H3C
对二甲苯
OH
邻甲基苯酚
(1,2-二甲苯) (1,2-二甲苯) (1,2-二甲苯) ( o-二甲苯) ( m-二甲苯) ( p-二甲苯) ( o-甲基苯酚)
CH3 CH3
CH3
1,2,3-三甲苯 (连三甲苯)
2020/7/10
C H3 C H3
sp2杂化,每个碳原子的杂化轨道与碳和氢形成三个σ键,未参与 杂化的p轨道垂直苯环平面,电子云相互重叠,形成一个环闭的共 轭体系。离域大π键,电子云密度完全平均化,无单、双键之分。
6中心6电子的环状共轭大π键
2020/7/10
三个成键轨道电子云叠加的总形象:
没有交替的单双键; 键完全平均化; 键长完全相等。
不与氧化剂反应;
特殊的稳定性: 在化学反应或降解中保持不变;
氧化热和燃烧热低
2020/7/10
Ni + H2
Ni + H2 + H2 Ni
氢化热
理论值 实测值
119.5kJ/mol 119.5kJ/mol 239.0kJ/mol 231.6kJ/mol 358.7kJ/mol - 208.2kJ/mol=150.5kJ/mol
2.苯结构的解释: 价键法(VB)
◆苯的真实结构:
H 120 °
所有的C-C键和C-H键共平面;
H
H 6个C-C键等长(完全平均化);
0.139nm
所有的键角均为120 °
H
H
0.108nm
H
6个碳-碳键等长(139pm)比碳-碳单键(154pm)短, 比碳-碳双键(134pm)长。
2020/7/10
1,2-二甲基-3-丙基苯
2020/7/10 环上C原子的编号从某个基团开始
◆二元、三元取代基位置的表示方法
邻 ( o) (1,2)
ortho
间 ( m) (1,3)
meta
对 ( p) (1,4)
para
连 ( 1, 2, 3) 偏 ( 1, 2, 4)
2020/7/10
均 ( 1, 3, 5)
不发生加成(避免破坏闭合环状大π键) 发生取代—保留稳定环 不易氧化
低氢化能
2020/7/10
3、苯的结构表示法:
历史的原因
仍被采用
现实的—— 越来越多被采用。
无法准确表示环上的p电子数,如 但也有缺点
无法表示电子云的实际分布 + (取代苯,稠环芳烃, 电子云实际上不是完全平均的)
2020/7/10
2020/7/10
Kèkulè用迅速互变异构解释 1.
但无法解释2和3 => 异常现象(芳香性)
归因于环状交替单双键结构
1911年 Willstatter 合成了 使Br2褪色 KMnO4褪色 易 + H2
非芳香性
•所以, 凯库勒式并不能代表苯分子的真实结构.
产生芳香性的真正原因
2020/7/10
第六章 单环芳烃
• 大多数芳烃含有苯的六碳环结构,少数非苯 芳烃的结构和性质与苯环相似,也称芳烃.
• 芳烃的性质特点:
• 芳烃具有独特的性质(芳香性aromatic character) • 高碳氢比,如苯C6H6,而炔烃CnH2n-2。 • 成环碳原子间键长彻底平均化(139pm)
2020/7/10
平放于环平面 上下方的两个轮胎
X-衍射证明:苯是高度对称的,所有原子都在同一平面上, 键角都是120o,C-C键长都相等:
139.7pm
sp3 C-C sp3
sp2 C=C sp2
148pm
134pm
电子云完全平均化
只有一种溴代苯
没有单双键之分 => 只有一种邻二溴代苯
具有特殊的稳定性 电子云可以在整个 苯环上离域
C H3
1,2,4-三甲苯 (偏三甲苯)
CH3
H3C
CH3
1,3,5-三甲苯 (均三甲苯)
(2)当复杂基团或不饱和基团与苯环相连时, 则 以苯环作取代基。
3
21
CH3CH2 CH CHCH3
CH3
2 _ 甲 基 _ 3 _ 苯 基 戊 烷
只得到一种取代苯——苯中的六个H原子完全等价
1865年 Kèkulè提出苯的结构式应为:
H
H
H
H
H
H
H
同期还有许多结构提出: H
H H
H
H
H
2020/7/10
H
H
H
H
H
Kèkulè式是被广泛被接受,但仍面临下列难题:
Br
Br
只有一种邻二溴代苯
(按Kèkulè式应该有两种):
Br
Br
高度不饱和的分子:却而不发发生生取加代成
和氧化的化学特性,称为芳香性。
2020/7/10
•芳烃分类:
按分子所含苯环的数目与结构,可分为三类
(1) 单环芳烃:包括苯及其同系物 (2) 多环芳烃:分子中两个或两个以上苯环 (3) 非苯芳烃:不含苯环
2020/7/10
(1) 单环芳烃——分子中只含有一个苯环
C H3
CH=CH2
如:

甲苯
苯乙烯
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