芳香烃的分类和命名

5.芳香烃

H2SO4 (浓) 95℃
CH3
＞
NO2
NO2
＞
30℃
NO2
+ HO-NO2
58%
+
CH3
38%
反应历程
硝鎓离子的生成： HO
NO2+ +
NO2 +2 H2SO4
H NO2 HSO4-
H3O+ + NO2+ + HSO4NO2 + H2SO4
Step 1:硝鎓离子进攻
Step 2: 失去质子
3.磺化：与浓硫酸在一定温度下发生反应。
该类基团为致钝基团，即含有此类定位基团的芳环在进行二元取代时，反应的活性降低。（不容易进行反应）
该类基团及活性次序为：
+ N(CH3)3 ＞ NO2 ＞ CN ＞ SO3H ＞
O CH ＞
O C OH ＞ CCl3
该类基团特征是含有不饱和键或具有吸电子能力。卤素取代基,致钝但属于邻对位定位基
5.6.2. 定位规律的解释
OH
SO3H
CHO
COOH
Cl
NH2
OH
NO2
对氯苯酚
对氨基苯磺酸对羟基苯甲醛对硝基苯甲酸
5.4 单环芳烃的物理性质
1.苯及其同系物一般是无色液体，不溶于水，可溶于乙醇、乙醚等有机溶剂中，比重比水轻，一般在 0.86～0.9之间；
2.在苯的同系物中，每增加一个CH2，沸点平均升高
25～30℃，含同数碳原子的各种异构体，其沸点相差
第五章
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9
芳香烃
芳香烃的分类及命名苯的结构单环芳烃及其衍生物的命名单环芳烃的物理性质单环芳烃的化学性质苯环的亲电取代定位效应稠环芳烃芳香性和休克尔规则几种重要的单环芳烃

芳香烃总论

第八讲：芳香烃
（四）熔点在同分异构体中，结构对称的异构体具有较高的熔点。邻、间、对二甲苯的熔点分别为 -25.5℃、-47.9℃ 和 13.3℃，可用低温结晶的方法
使对二甲苯分离出来。
第八讲：芳香烃
四、苯及同系物的化学性质
总体情况：苯环具有芳香性，它有特殊的稳定性，没有典型的碳碳双键的性质，不易加成和氧化。同时苯环上的π 电子云暴露在苯环平面的
3=358.8KJ/mol，实际上苯的氢化热是208.4KJ/mol，比预计的数值低 150.4KJ/mol。 1，4-加成产物说明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。
1，2-加成反应进程 1，4-加成反应进程 1，2-加成和 1，4-加成反应进程中的位能曲线图
1，2-加成产物 H
第八讲：芳香烃
由于烷基是供电子基团，已取代后芳环上电子云密度增大，
使得亲电取代反应更容易继续进行，最后甚至可以全部取代。
第八讲：芳香烃
四、苯及同系物的化学性质
※傅—克酰基化反应：在路易斯酸（氯化铝）催化下，芳烃与酰基化试剂生成芳酮是傅—克酰基化反应。
酰基化试剂：酰卤、酸酐、羧酸
O
+
O C CH3
（二）Diels-Alder反应（合成环状化合物，获诺贝尔化学奖）二、苯的电子结构
CHO （二）现代苯分子结构的价键理论观点苯 + CHO 100% 100oC 结论：苯分子中，每个碳原子都采用 sp 杂化方式分别与 1个氢原子、 O O 2个碳原子形成σ键。6个碳原子除了通过 6个σ键连接成环外，每个碳原
1-甲基-4-丙基-2-异丙基苯 4-丙基-2-异丙基甲苯
1-甲基-3-乙基苯 3-乙基甲苯

有机化学第七章芳香烃

C H 2 C H 3 +H B r
7 6 %
注意： A、催化剂： a、路易斯酸无水AlCl3 、SbCl5 、
FeCl3 、FeBr3 、ZnCl2 etc b、强酸 HCl 、HF、 H2SO4 、H3PO4 c、中性分子 BF3
芳环上的H原子可以被卤素、硝基、磺酸基、烷基等取代。
1、卤代反响：芳环上的H原子被X原子所取代的反响叫卤代反响。当有催化剂Fe或卤化铁时，苯与X2作用生成卤苯。
+ Cl2 + Br2
Fe 或 FeCl3 55~60℃
Fe 或 FeBr3 55~60℃
+ 2Cl2 Fe 或 FeCl3
Cl
+ HCl
H
120°
H
0.1397nm
H
正六边形结构所有的原子共平面
120°
0.1397nm
C-C 键长均为0.1397nm
H
H
C-H键长均为0.110nm
0.110nmH
所有键角都为120°
上述特征是共轭体系的特征。所以，凯库勒构造式并未真正反映出苯的真实构造，它存在缺陷。随着有机化学理论和技术的开展，对苯的构造提出了许多新的观点，如共振构造式、分子轨道理论、杂化理论等。下面介绍杂化理论对苯构造的解释。
〔2〕按照凯库勒构造式，苯的邻二取代物应有
X
两种异构体，但实际上只
X
X
有一种异构体。
X
〔3〕苯环有单、双键，苯环不是正六边形。
在一般情况下，碳碳双键为0.134nm ，碳碳单键为0.154nm。即单键、双键的键长不相等。但根据现代物理方法测定结果说明：
A、所有碳碳键的键长均为0.139nm，即平均化。 B、碳碳键的键角为120°，即SP2杂化。 C、所有C、H原子位于同一平面。

芳香烃的分类和命名

NHCOCH3 HNO3
SO3H
NHCOCH3 NO2
SO3H
4. 傅-克(Friedel-Crafts)反应 1）傅-克烷基化反应
+ CH3CH2Cl
AlCl3 0~5oC
CH2CH3 + HCl
反应机理
CH3CH2Cl + AlCl3
CH3CH2+ + H
+
CH2CH3 + AlCl4-
CH3CH2+ + AlCl4H
H
H
sp2 Csp2 , C-C键和C-H键; p轨道, 键；
H
H 电子云分布在平面上下；环闭共轭
H
H
体系；能量降低稳定、键长平均化。
2
E
1
2
3
三个成键轨道叠
加; 电子云均匀
分布。碳碳键长
均等。稳定。
苯的离域能= 2(+2)+4(+)-(6+6)= 2
...... 其它贡献小的极限结构
氢化热 kJ/mol
2）间位定位基（ Ⅱ类定位基）
__+NR3 __NO2 __CF3 __CCl3 __CR __COOH __COOR
O
致钝的间位定位基。
__CN
__SO3H
__CHO
• 取代基分类的结构和电子效应
[邻对位定位基]
(1) 含有未共用电子对的原子与芳环成键，形成大键；
(2) 含有电子的基团，例如： C C
HO
2-氨基-5-羟基苯甲醛
SO3H
3-硝基-2-氯苯磺酸
苯基:
C6H5- ph-
2. 多环芳烃

5[2]芳香烃

CH3 C H (70%)
CH3
练习：练习：
+ (CH3)2CHCH2Cl
AlCl3
•醇和烯烃也能作烷基化剂。为什么？醇和烯烃也能作烷基化剂。为什么？醇和烯烃也能作烷基化剂
5.Friedel-Crafts酰基化反应酰基化反应
等作用下，苯与酰卤或酸酐应，在 AlCl3 等作用下，苯与酰卤或酸酐应，在苯环上引入酰基：在苯环上引入酰基：
CH3 CHCH3 H + Cl AlCl3 快 CHCH3 + HCl + AlCl3 CH3
失去质子，生成烷基苯：第三步失去质子，生成烷基苯：
H
+ CH3CH2CH2Cl
AlCl3 0°C
CH(CH3)2 (70%)
+ (30%)
(CH2)2CH3
H CH3 C CH2 H (30%)
重排
甲苯
氯苯联苯
苯系芳烃芳烃
多环芳烃
稠环芳烃
萘蒽
非苯芳烃
二、芳烃的异构当芳环侧链上的C原子为个以上时当芳环侧链上的原子为3个以上时，原子为个以上时，产生构造异构构造异构。产生构造异构。
C H 2C H 2C H 3
C H 3C H C H 3
丙苯
异丙苯
当苯环上连有2个以上的取代基时，当苯环上连有个以上的取代基时，个以上的取代基时则产生位置异构二取代苯有3个异构体位置异构。个异构体。则产生位置异构。二取代苯有个异构体。
不反应或难反应
Ar
NH2 + AlCl3
Ar
NH2 AlCl3
• 芳环上酰基化反应的应用：芳环上酰基化反应的应用：制备直链烷烃: 制备直链烷烃

芳香烃的命名和结构

造式。
HH
苯的凯库勒式结构 H
H 简写
HH
苯的二元取代凯库勒式结构
Cl Cl
Cl
2、苯分子的结构
实验测定：平面分子，完全对称每一个C—C键长：0.140nm 每一个键角：1200
离域使分闭合离域大键
子内能降
低，使体系趋于平
-
均化，更共轭体系
1s
1s
稳定。
C
C
1s C 苯的键 C 1s
C
芳香烃的分类
单环芳烃
–CH3 –CH=CH2
多环芳烃
多苯代脂
-CH2-
联环
稠环
非苯芳烃
-
环戊二烯负离子
一、单环芳烃的命名
1 以苯为母体，支链作取代基，遵循编号原则。
CH3
CH2CH3
CH(CH3)2
甲苯
乙苯
异丙(基)苯
CH2–CH2–CH3 3 2–CH3 1–CH3
1,2-二甲基-3-丙基苯
C
1s
1s
3、苯的稳定性从氢化热看
H2
H=_119.5KJ / mol
3H2
H=_208.5KJ/ mol
H苯理=3x119.5=358.5KJ / mol
H苯实=208.5KJ / mol
苯环的离域能(共振能) 358.5
－208.5＝150.7
kJ·mol-1
凡共轭体系用传统的价键都无法准确表示。
苯乙烯
CCH
苯乙炔
COOH 苯甲酸
CH3 CH3
–CH2–CH2–CH–CH–CH3 1 2 34 5
最先碰面原则
3,4-二甲基-1-苯基戊烷

芳香烃ppt课件

两种办法：
a.加热，将反应温度控制在100℃以上，使生成的水
沸腾离开反应体系，达到降低产物浓度；
b.使用发烟硫酸，使生成的水与发烟硫酸中的三氧
化硫结合形成硫酸，从而降低产物浓度。
亲电取代反应—傅氏反应
烷基化酰基化
烷基化：（卤代烷烃、烯烃、醇作为烷基化试剂）
1)卤代烷为烷基化试剂
无水
CH 3C2H C2H ClAl3C lCH 3C2H C + 2H Al4Cl H
酰基化反应在苯环中引入酰基只能生成一元取代产物
烷基碳原子数大于2的反应中要异构化
酰基的结构不变，不重排
烷基化反应可逆
酰基化反应不可逆
相同点：若苯环上连有强吸电子基团时，傅克反应就不会发生
B、加成反应
+ H2 Ni、加压
加热
Cl + Cl2 50 0C Cl
Cl
Cl Cl
Cl
C、氧化反应（重点）
5 6
4 3
7 8
2 1
SO3H
4-硝基-1-萘磺酸
8 7
6 5
SO 3H
1 2
3
4
α-萘磺酸
CH3
5 6
4 3
7 8
2 OH
1
5-甲基-2-萘酚
四单环芳烃 1）苯的结构
Ph—， Ar—
CH2
苄基
2)单环芳烃的性质 ①休克尔规则从结构上来说，具有芳香性的物质必须有一个环闭的共轭体系，共轭体系中的原子在一个平面上，在这个平面的上下两侧有环状离域的π 电子云，而且组成该π电子云的P电子数必须合乎4n+2 规则，（n为0，1，2，3…整数）。
CH3

芳香烃—芳香烃的分类、命名(有机化学课件)

苯乙烯
1，2－二苯乙烯
2，3－二甲基－1－苯基－1－己烯
芳烃的命名 2.芳烃的命名
（5）苯环上连接的两个取代烷基不同时，以苯为母体，选取最简单烷基碳原子作为1位，然后将其它烷基的位次按尽可能小的方向对苯环编号。例
间甲异丙苯 1－甲基－3－异丙苯
对甲乙苯 1－甲基－4－乙苯
芳烃的命名 3.苯衍生物的命名
芳基：Ar-
苯基 : C6H5-或 Ph-
苄基:
-CH2- 或BzB-Z-
芳烃的命名 2.芳烃的命名
（1）以苯环为母体，称为某烷基苯。例
异丙基苯
叔丁基苯
硝基苯
氯苯
芳烃的命名 2.芳烃的命名
（2）当苯环上连有两个或两个以上取代基时，可用阿拉伯数字或邻、间、对等字样表示。
例
邻二甲苯 1，2-二甲苯
—COOH＞—SO3H＞—COOR＞—CONH2＞—CN＞—CHO＞—COR＞—OH＞—NH2 ＞—R＞—X＞—NO2
芳烃的命名 3.苯衍生物的命名
例
NO2 -CH3
邻硝基甲苯
OH
-NH2 间氨基苯酚
小结
100% 80 % 60 % 40 % 20 %
100%
80 % 60 % 40 % 20 %
首先要选好母体，使母体编号最小。如何选择母体？
-NO2,-X,-R
苯作母体
例
-NO2
-Cl
-NH2,-OH,-CN,-CHO,-COOH,-SO3H
官能团作母体
例
-NH2
ห้องสมุดไป่ตู้
-SO3H
硝基苯
氯苯
苯胺
苯磺磺酸酸
芳烃的命名 3.苯衍生物的命名