有机化学第八章芳烃汇总

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苯的二元取代物，因取代基在环上的相对位次不同，有三种 (位置)异构体。三元和三元以上的取代苯，因取代基的位次不同和 取代基自身的异构而使异构现象较为复杂。
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8.1.2 命名
①单环芳烃的命名是以苯环为母体，烷基作为取代基，称为某烷 基苯(“基”字常省略)。当苯环上连有两个或多个取代基时，可用 阿拉伯数字标明 其相对位次。若苯环上仅有两个取代基，也常用 邻、间、对或o-(ortho)、m-(meta)、p-(para)等字头表示。例如：
关于苯的结构，采用Kekulé提出的结构式： ，虽然能解 释一些问题，但对苯的二元取代物只有三种，和苯具有特殊的稳 定性等问题，都不能圆满解释。
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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：
苯的真实结构不是其中任何一个，而是它们的共振杂化体。 其中(Ⅲ)、(Ⅳ)、(V)三个极限结构的键长和键角不等，贡献小。
第八章 芳烃 芳香性
一般把苯及其衍生物总称为芳香族化合物。芳烃是芳香族碳 氢化合物的简称，亦称芳香烃(aromatic hydrocarbon)。
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芳烃按其结构可分为三类： 单环芳烃
芳烃 多环芳烃 稠环芳烃
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①单环芳烃:分子中含有一个苯环的芳烃，称为单环芳烃。例如：
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②多环芳烃：分子中含有两个或两个以上独立苯环的芳烃，称为多 环芳烃。例如：
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在芳烃的红外光谱图中，芳环的碳骨架C＝C伸缩振动在 1600～1580cm-l(中)和1500～1450cm-l(强)处有两个吸收峰。芳环 上的C—H伸缩振动在3030 cm-l处(中)有一个吸收峰。如果在上述 区域内出现吸收峰，说明分子内含有芳基。
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1.苯环上C—H伸缩振动 2.苯环的C=C伸缩振动 3.二取代苯C—H面外弯曲振动 （770～735）
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③稠环芳烃：分子中含有由两个或多个苯环彼此间通过共用相邻的 两个碳原子稠合而成的芳烃，称为稠环芳烃。例如：
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8.1芳烃的构造异构和命名
8.1.1构造异构
苯及其同系物的通式为CnH2n-6。 苯和一取代苯(不包括取代基自身的异构)各只有一种；但当苯 环上的取代基(亦称侧链)含有三个或更多碳原子时，与脂肪烃相似， 因碳链构造不同，也可以产生构造异构。例如：
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近代物理方法证明，苯分子的六个碳原子和六个氢原子都在 同一平面上，其中六个碳原子构成平面正六边形，碳碳键键长均 为0.140 nm，比碳碳单键0.154nm短，比碳碳双键0.134 nm长，各 键角都是120°。由此提出了关于苯结构的现代理论。
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1.轨道杂化理论
轨道杂化理论认为，在苯分子中， 每个碳原子以sp2杂化轨道与相邻碳原 子的sp2杂化轨道相互交盖，构成六个 等同的碳碳σ键。同时，每个碳原子以 sp2杂化轨道，分别与一个氢原子的1s 轨道相互交盖，构成六个相同的碳氢σ 键。
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8.3单环芳烃的物理性质
单环芳烃具有ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ殊气味，有毒。
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二甘醇、环丁砜、N-甲基吡咯烷-2-酮、N，N-二甲基甲酰胺 等特殊溶剂，对芳烃有很高的选择性，因此它们常被用来萃取芳烃。
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因苯的六个氢相等，因此NMR谱图仅有一个单峰，其δ=7.27 。 δ=7.27
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δ=7.27
δ=2.32
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8.4单环芳烃的化学性质
苯环平面的上下方有π电子云，与σ 键相比，平行重叠的π电子云结合较 疏松，因此在反应中苯环可充当一个电子源，与缺电子的亲电试剂发生反应， 类似于烯烃中π键的性质。
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但是苯环中π电子又有别于烯烃,π键共振形成的大π键使苯环具有特殊的 稳定性，反应中总是保持苯环的结构。苯的结构特点决定苯的化学行为，它 容易发生亲电取代反应(elcctrophilic substulion reaction)而不是加成反应。
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苯分子是非常对称的，这种结构特点不能用经典的价键结构 式的描绘方法表达出来。通常还是采用Kekulé结构式来表示：
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2.分子轨道理论
分子轨道理论认为，苯分 子形成σ键后，苯的六个碳原 子的六个p轨道将组合成六个 分子轨道，可分别用ψ1，ψ2， ψ3，ψ4，ψ5和ψ6表示。
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3. 共振论对苯分子结构的解释
例如：C6H5—称为苯基，常用Ph―(phenyl的缩写)或ø－表示。
C6H5CH2—称为苄基或苯甲基(benzyl)；两价芳基如
称为
亚苄基或苯亚甲基。
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8.2 苯的结构
苯的分子式为C6H6 苯 的 氢 化 热 ( 2 0 8 . 5 kJ·mol-1) 比 环 己 烯 氢 化 热 的 三 倍 (3×119.3kJ·mol-1=357.9 kJ·mol-1)低很多，表明苯具有较大的稳定 性, 离域能为149.4 kJ·mol-1。
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(Ⅰ)和(Ⅱ)是键长和键角完全相等的等价结构，贡献大，故苯的 极限结构通常用(Ⅰ)和(Ⅱ)式表示。共振使苯的能量比假想的1，3， 5-环己三烯低149.4 kJ·mol-1，此即苯的共振能或离域能，因此苯比 较稳定。
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由于共振的结果，苯分子中的碳碳键，既不是单键也不是双键， 而是介于两者之间，六个碳碳键完全相等，因此苯的二元取代物只 有三种，这与实验完全相符。
o–二甲苯
m –二甲苯
p–二甲苯 8
若苯环上连有三个相同的取代基时，也常用连、偏、均等字头 表示。例如：
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②若苯环上所连接的烃基较长、较复杂，或烃链上有多个苯环，或 是不饱和烃基，命名时，通常以烃链为母体，苯环作为取代基(但例 外情况也是有的)。例如：
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③芳烃从形式上去掉一个氢原子后所剩下的原子团，称为芳基 (Aryl)，常用Ar-表示，去掉两个氢原子后所剩下的原子团，称为 亚基。
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这六个碳原子和六个氢原于 是共平面的。每一个碳原子剩下 的一个p轨道，其对称轴垂直于 这个平面，彼此相互平行，并于 两侧相互交盖，形成一个闭合的 π轨道。
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这样处于该π轨道中的π电子 能够高度离域，使π电子云完全平 均化，构成两个圆形电子云, 分别 处于苯环的上面和下面，从而能量 降低，苯分子得到稳定。
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8.4.1取代反应
1.卤化反应
在三卤化铁等催化剂作用下，苯与卤素作用生成卤(代)苯， 此反应称为卤化反应。例如：