大学有机化学芳香烃PPT课件
合集下载
芳香烃PPT课件
-COOH
苯甲酸
-COOH
R- -R 酸性KMnO4溶液 HOOC- -COOH
总结：苯的同系物中侧链和苯环的相互影响
（1）侧链影响苯环，使苯环上的氢原子比苯更易 被取代（一般在邻位和对位上的H）
（2）苯环影响侧链，使侧链能被强氧化剂氧化 （与苯环直接相连的第一个碳被氧化为羧基。）
稠环芳香 烃——由两个或两个以上的苯环共用相
2、下列物质中所有原子都可能在同一平面上
的是 （ B C ）
Cl
CH=CH2
CH3
(A)
(B)
(C)
(D)
（三）、苯的化学性质 1、氧化反应
①空气里燃烧：
2C6H6 +15O2 → 12CO2 + 6H2O 现象：明亮的火焰、伴有黑烟
②不能使酸性KMnO4溶液褪色
2.苯的取代反应：
•Br2 为液溴
5.如何将粗溴苯提纯？
水洗、NaOH溶液、水洗、干燥、蒸馏
(2)苯的硝化反应：
无色、具有苦杏仁味的油状液体，其密 度大于水
注意：
①浓硝酸和浓硫酸的混合酸要冷却到50~60℃以 下，再慢慢滴入苯，边加边振荡，因为反应放热， 温度过高，苯易挥发，且硝酸也会分解，同时苯 和浓硫酸在70~80℃时会产生反应。
①具有可燃性 ②都能产生苯环上取代反应
③能产生加成反应
注意
其它不饱和键优先产生加成
CH=CH-CH=CH2 H2/催
CH=CH-CH2CH3
(2)、苯的同系物含有侧链，性质与苯又有不同 ①侧链影响苯环，使苯环上的氢原子更易被取代
例如：甲苯能产生硝化反应
CH3
浓硫酸
2
+2 HNO3 300C
有机化学芳香烃ppt课件
（1）浓硫酸的作用
亲电试剂： NO2+
+ H2SO4 HONO2
快
+
慢
H2O NO2
H2O +H2SO4
+ +
H2O NO2
HSO4-
NO+ 2 + H2O
H3O++HSO4-
+ H S 2 O 4H O N O 2
N O 2 + + H 2 S O 4 -+ H 3 O
催化剂作用：加促产生亲电试剂NO2+
邻位 40%
对位 20%
间位 40%
O+P＞60% — 邻对位定位基（活化苯环） O+P<60% — 邻对位定位基（钝化苯环） m ＞ 40% — 间位定位基（钝化苯环）
1. 致活的邻对位定位基 kC6H5G/kC6H6＞1
强烈活化： -O-，-NH2，-NHR，-NH2，-OH，-OR 中强： -OCOR，-NHCOR 较弱： -C6H5，-CH3，CR3 注意观察基团的结构特点：
σ络合物： 碳原子杂化态从SP2转化为SP3，大
π键被破坏，四个π电子离域于环上 五个碳原子上，使苯环呈正电荷。
H N O 2
+
H N O 2
H N O 2
+
H N O 2
+
+
极限式
离域式
当σ络合物脱去H+Fra bibliotek碳从SP3转化为SP2 ，又形成大π键。
如何解释思考题②和③
② 从反应条件看几种单环芳烃的硝化活性 ③ 当苯环上有取代基后，继续硝化时的取代位
第四章 芳烃 Arene
《有机化学芳香烃》PPT课件
X
X
X
X
X
不符合实验事实： X
X
① 难与Br2加成； X ② 一种邻二取代物。
编辑ppt
X X
2
凯库勒提出：
苯环上的双键没有固定位置，两种邻二 取代物不能分离（解释②）
X
X
X
X
无法解释①
编辑ppt
3
二、苯分子结构的解释
H σ H
σ
H H
0.1397nm
苯：
H
碳碳键长：0.1397nm
120°
普通C-C 普通C=C
催化剂作用：加促产生亲电试剂NO2+
编辑ppt
23
（2）反应机理—
O快
+N +
O
亲电加成-消除反应历程
+
N O 2
H N O 2
慢
快
+ -H+
N O 2
π络合物
σ络合物
亲电加成
实验： C6H6 C6D6 同等条件下硝化
V1
V2
V1=V2
证明H的离去不是决速步骤
编辑ppt
消除
24
O快
+N +
H N O 2
磺化：
+S O3 或 浓 H2 S O4
NO2 X S O3 H
编辑ppt
18
烷基化：
+RX
AlX3
R
酰基化：
+R C OFeX3
X
O C
R
注意：
① 每类反应的特点； ② 比较苯、甲苯和硝基苯的反应活性； ③ 反应机理。
编辑ppt
19
1. 硝化反应
大学有机化学芳香烃PPT课件
HE HE
+或
+
HE
+
HE
+
.
20
σ络合物的能量比苯高，不稳定，很容易从 sp3
杂化碳原子上失去一个质子，使该碳原子恢复成
sp2 杂化状态，再形成六个 π 电子离域的闭合共轭
体系——苯环，生成取代苯。其反应机理可表示如 下：
+
+E
亲电试剂
HEsp3杂E化sp2杂化
+
E
+
+ -H
+H+
π络合物 σ络合物 取代苯
O
R C
δ
δ
R o rR X A lC l3
.
31
5.2加成反应
苯环易起取代反应而难起加成反应，但并不是绝对的，在特 定条件下，也能发生某些加成反应。
1．加氢
NP i， + 3H 2
180~250℃
2．加氯 + 3Cl2
光 50℃
H Cl
CH l
H Cl
Cl 六 六 六 H 对 人 畜 有 害 ， 世 界 禁 用 ，
.
18
第五节 单环芳烃的化学性质
亲电取代反应及机理
亲电取代反应 苯环上氢的亲电取代反应：苯环上电子云密
度高，易被亲电试剂进攻，引起 C—H 键的氢被 取代，称为亲电取代反应。
.
19
5.1 亲电取代反应机理
苯与亲电试剂 E+ 作用时，生成 π 络合物，接 着亲电试剂从苯环的 π 体系中得到两个电子，生成 σ 络合物。此时，这个碳原子由 sp2 杂化变成 sp3 杂 化状态，苯环中六个碳原子形成的闭合共轭体系被 破坏，变成四个 π 电子离域在五个碳原子上。从共 振论的观点来看，σ 络合物是三个碳正离子的共振 杂化体：
《有机化学-芳香烃》课件
芳香和非芳香物质的比较
比较芳香烃和非芳香物质的特征和性质，探 讨它们之间的区别和联系。
芳香烃的物理性质
外观和气味
描述芳香烃的外观特征和独特的香气，探索 不同芳香烃之间可能存在的差异。
密度，沸点，熔点等物理性质的比较
比较不同芳香烃的物理性质，包括密度、沸 点、熔点等，探讨它们的变化规律和影响因 素。
《有机化学-芳香烃》PPT 课件
这份PPT课件将介绍有机化学中的芳香烃。从概念和特点开始，分析芳香和 非芳香物质的对比，探讨芳香烃的物理性质和结构特点，深入研究芳香烃的 化学性质，以及芳香烃在工业、医药和日用品等方面的应用。
什么是芳香烃
概念与特点
了解芳香烃的定义和特点，包括环状共轭结 构和强烈的香气。
芳香烃的结构特点
分子结构
解析芳香烃的分子结构，包括环状共轭结构 和π电子共轭系统的形成原理。
共价键和非共价键的说明
讨论芳香烃中共价键和非共价键的作用和特 点，应
探究芳香烃的烷基化反应，了解这种反应的反应条件、机理和应用。
卤代反应
研究芳香烃的卤代反应，掌握卤素取代芳香烃的反应条件和反应类型。
结束语
1 总结芳香烃的重要性和应用
总结芳香烃在化学领域的重要性和广泛应用，强调其对人类社会的贡献。
2 展望未来芳香烃领域的发展前景
展望芳香烃领域的未来发展，讨论可能的研究方向和应用领域。
烷基酚基化反应
分析芳香烃的烷基酚基化反应，研究酚类与芳香烃之间的置换反应。
芳香烃的应用
工业应用
探索芳香烃在工业领域的 广泛应用，包括合成材料、 涂料和溶剂等方面。
医药应用
研究芳香烃在医药领域的 应用，包括合成药物和草 药中的成分。
大学有机化学芳香烃课件
大学有机化学芳香烃课件
让我们一起探索大学有机化学芳香烃的奇妙世界！从烷基苯的合成反应到芳 香烃的应用与生产工艺，这里将为你展示一个全方位的课件。
烷基苯的合成反应
1 苯甲烷与烃的反应
通过烷基化反应，将苯甲烷与烃反应，可以合成烷基苯化合物。
2 重氢化反应
利用重氢化反应，可以将苯甲烷中的苯环氢原子替换为重氢原子，得到重氢化烷基苯。
芳香核磁共振（NMR）谱图解释
谱图读法
NMR谱图通过观察能级跃迁的 信号峰来解释芳香烃分子的结 构和化学环境。
芳香性指数
芳香性指数是评估分子芳香性 的重要参数，可以通过芳香核 磁共振谱图中的信号峰位置来 确定。
化学位移
化学位移是芳香烃谱图中的关 键特征，可用于确定分子中芳 香性环的相对位置。
一元芳香烃的取代反应
芳基芳基偶联反应
芳基芳基偶联反应是合成对称二 元芳香烃的重要手段，可以连接 两个芳香环。
杂环芳香烃的合成
通过循环合成反应，可以合成包 含杂原子的二元芳香烃化合物。
苯的氢化反应与重氢化反应
1 苯的氢化反应
通过催化剂的作用，苯环中的双键被还原为单键，实现苯环的氢化。
2 重氢化反应
利用含重氢（氘）的试剂与苯发生反应，替换苯环的氢原子为氘原子，得到重氢化苯。
3 催化烷基化反应
通过催化剂的作用，将苯环中的氢原子替换为烷基，实现烷基苯的合成。
芳香烃的可见光催化氧化反应
可见光激发
通过可见光照射，芳香烃可 以被激发产生高能态，参与 氧化反应。
活性氧物种
在可见光催化氧化反应中形 成的活性氧物种可以与芳香 烃发生反应，产生氧化产物。
催化剂的选择
不同类型的催化剂可以加速 可见光催化氧化反应的速率， 提高反应效率。
让我们一起探索大学有机化学芳香烃的奇妙世界！从烷基苯的合成反应到芳 香烃的应用与生产工艺，这里将为你展示一个全方位的课件。
烷基苯的合成反应
1 苯甲烷与烃的反应
通过烷基化反应，将苯甲烷与烃反应，可以合成烷基苯化合物。
2 重氢化反应
利用重氢化反应，可以将苯甲烷中的苯环氢原子替换为重氢原子，得到重氢化烷基苯。
芳香核磁共振（NMR）谱图解释
谱图读法
NMR谱图通过观察能级跃迁的 信号峰来解释芳香烃分子的结 构和化学环境。
芳香性指数
芳香性指数是评估分子芳香性 的重要参数，可以通过芳香核 磁共振谱图中的信号峰位置来 确定。
化学位移
化学位移是芳香烃谱图中的关 键特征，可用于确定分子中芳 香性环的相对位置。
一元芳香烃的取代反应
芳基芳基偶联反应
芳基芳基偶联反应是合成对称二 元芳香烃的重要手段，可以连接 两个芳香环。
杂环芳香烃的合成
通过循环合成反应，可以合成包 含杂原子的二元芳香烃化合物。
苯的氢化反应与重氢化反应
1 苯的氢化反应
通过催化剂的作用，苯环中的双键被还原为单键，实现苯环的氢化。
2 重氢化反应
利用含重氢（氘）的试剂与苯发生反应，替换苯环的氢原子为氘原子，得到重氢化苯。
3 催化烷基化反应
通过催化剂的作用，将苯环中的氢原子替换为烷基，实现烷基苯的合成。
芳香烃的可见光催化氧化反应
可见光激发
通过可见光照射，芳香烃可 以被激发产生高能态，参与 氧化反应。
活性氧物种
在可见光催化氧化反应中形 成的活性氧物种可以与芳香 烃发生反应，产生氧化产物。
催化剂的选择
不同类型的催化剂可以加速 可见光催化氧化反应的速率， 提高反应效率。
有机化学芳香烃PPT课件
2. 间位定位基
第二类定位基，间位定位基能使苯环钝化
第第3三1十页一页/，共共337页6。页
取代基的定位效应
第第3三2十页二页/，共共337页6。页
NR
+ 3
小结
• 芳香烃的分类 • 芳香烃的结构 • 芳香烃的命名 • 单环芳烃的取代反应加、成反应 • 烷基苯侧链的反应 课后练习P64选择题、命名题
CH3
CH3 CH3
H3C
CH3
CH3
1,3,5-三甲苯 均-三甲苯
1,2,4-三甲苯
偏-三甲苯
第第1十3三页页，/共共373页6。页
当苯环连接较复杂的烃基或不饱和烃基时，常以苯环为取代基进行命名。
6 5 43 21
CH3CH2CHCH2CHCH3 CH3
CH CH2
2-甲基-4-苯基己烷
苯乙烯
第第1十4四页页，/共共373页6。页
α
CH2CH3
KMnO4
COOH
注意：叔丁基苯由于无，在一般情况下不
氧化
第第二2十9九页页/，共共3376页页。
CH3
均有,直接氧化成苯甲酸
CH2CH2CH3
MnO4-/H2O
COOH
第第3三0十页页，/共共373页6。页
六、苯环上取代反应的定位规律
(一) 两类定位基 1. 邻对位定位基
第一类定位基，使苯环活化 (卤素除外)。
第第8八页页，/共共373页6。页
(3) 稠环芳香烃：分子中含有两个或多个苯 环共用两个相邻碳原子的芳香烃，称为稠环芳香烃。
萘37页6。页
三、芳香烃的命名 1．芳基的概念
芳烃分子中，去掉一个氢原子后，剩下的基团称为芳基，用--Ar表示。重要的芳基有：
第二类定位基，间位定位基能使苯环钝化
第第3三1十页一页/，共共337页6。页
取代基的定位效应
第第3三2十页二页/，共共337页6。页
NR
+ 3
小结
• 芳香烃的分类 • 芳香烃的结构 • 芳香烃的命名 • 单环芳烃的取代反应加、成反应 • 烷基苯侧链的反应 课后练习P64选择题、命名题
CH3
CH3 CH3
H3C
CH3
CH3
1,3,5-三甲苯 均-三甲苯
1,2,4-三甲苯
偏-三甲苯
第第1十3三页页，/共共373页6。页
当苯环连接较复杂的烃基或不饱和烃基时，常以苯环为取代基进行命名。
6 5 43 21
CH3CH2CHCH2CHCH3 CH3
CH CH2
2-甲基-4-苯基己烷
苯乙烯
第第1十4四页页，/共共373页6。页
α
CH2CH3
KMnO4
COOH
注意：叔丁基苯由于无，在一般情况下不
氧化
第第二2十9九页页/，共共3376页页。
CH3
均有,直接氧化成苯甲酸
CH2CH2CH3
MnO4-/H2O
COOH
第第3三0十页页，/共共373页6。页
六、苯环上取代反应的定位规律
(一) 两类定位基 1. 邻对位定位基
第一类定位基，使苯环活化 (卤素除外)。
第第8八页页，/共共373页6。页
(3) 稠环芳香烃：分子中含有两个或多个苯 环共用两个相邻碳原子的芳香烃，称为稠环芳香烃。
萘37页6。页
三、芳香烃的命名 1．芳基的概念
芳烃分子中，去掉一个氢原子后，剩下的基团称为芳基，用--Ar表示。重要的芳基有：
有机化学第六章芳香烃ppt课件
浓HSO4 , 70~80℃
SO3H
H2SO4·SO3
或H2SO4·SO3 30~50℃
CH3
+ H2SO4(浓)
220℃
CH3 SO3H + CH3
SO3H SO3H SO3H
–应用
0℃ 100℃
43％ 13％
CH
•
3
1
+ H2SO4 △
CH 3
Br2
Fe
C12H25
SO3H
•2
+ H2SO4 △ C12H25
– 烷基化反应
C2H5
+ C2H5Br
AlCl3
+ HBr
烷基化试剂除卤代烷外还可用烯烃和醇，傅克反应催
化剂常用AlCl3，也有用其他路易斯酸如BF3或FeCl3的反应。
如：
CH3-CH-CH3
+ CH3CH=CH2 AlCl3
+ CH3CH2OH H2SO4
-CH2CH3 + H2O
如果苯环上有侧链，并且在合适长度(3~4个碳)的位置 有卤原子的话，该芳烃还可发生分子内的亲电取代。如：
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第四节 苯环上的亲电取代反应
6.4 Electrophilic substitution on benzene ring
▪ 卤代反应(halogenations)
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
OH
NH 2
COOH
COOH
NH 2
Cl
OC 3 H
NO 2 HO
NO 2
Cl
SO 3H
3-硝 基 -5-羟 基
对 氯 苯 酚对 氨 基 苯 磺 酸间 硝 基 苯 甲 酸 苯 甲 酸
2-甲 氧 基 -6氯 苯 胺
.
8
第三节 苯的结构
一 苯的Kekülé式
(一) 苯结构与性质的某些事实
1 分子式 C6H6 2 一元取代物只有一种
p-二 甲 苯
1， 2-二 甲 苯
1， 3-二 甲 苯
1， 4-二 甲 苯
.
5
三 三取代苯
CH3 CH3
CH3 CH3
CH3
CH3
连三甲苯
CH3
偏三甲苯
H3C
CH3
均三甲苯
四 芳基 芳基 Ar- 苯基 Ph- () 苄基 (PhCH2-) Bz
五 苯衍生物的命名 1 –NO2, -NO, -X, -R 一般只作取代基； 2 取代基为-NH2, -OH, -CHO, -COOR(H), -SO3H等时，各视 作一类化合物。
.
15
第四节单环芳烃的物理性质
一、溶解性
单环芳烃有特殊的气味，蒸气有毒，对呼吸
道、中枢神经和造血器官产生损害。
苯及其同系物多数为液体，不溶于水，易溶于有 机溶剂。
二、相对密度
单环芳烃的相对密度小于 1，但比同碳数的 脂肪烃和脂环烃大，一般在 0.8～0.9。
.
16
三、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。
S3 H O
C HC H 2
苯甲酸
苯甲醛 苯磺酸 苯乙烯
.
7
*多取代苯的命名
a 取代基的位置用邻、间、对或2，3，4,……表示 b 母体选择原则（按以下排列次序，排在后面的为母体，排在前 面的作为取代基。） 选择母体的顺序如下： -NO2、 -X、 -OR（烷氧基）、 -R（烷基）、 -NH2、 -OH、 -COR、 -CHO、 -CN、-CONH2（酰胺）、 -COX（酰卤）、 -COOR（酯）、 -SO3H、 -COOH、 -N+R3等 例如：
HE HE
+或
+
HE
+
HE
+
.
20
σ络合物的能量比苯高，不稳定，很容易从 sp3
杂化碳原子上失去一个质子，使该碳原子恢复成
sp2 杂化状态，再形成六个 π 电子离域的闭合共轭
体系——苯环，生成取代苯。其反应机理可表示如 下：
+
+E
H 120 O H
0.108nm
H
120 O
H
HH
0.140nm
.
12
苯分子模型
.
13
（二）价键理论对苯结构的解释
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 杂化轨道形成两个 C—C σ键以及与一个
氢原子的 s 轨道形成 C—H σ 键，没有杂化的 p
N,R
N,R
N,R
.
10
5 苯的氢化热比预计值低得多
+ H2
H= 120kJ/mol
+ 2H2
H= 232kJ/mol
+ 3H2
H= 208kJ/mol
稳定化能： 120×3-208=152
二 苯结构的现代观点
（一）苯的实际结构
.
11
1 平面正六边形，所有原子均在同一平面内；
2 键角皆120°； 3 C-C键长 0.1397nm, C-H 0.1084nm
石油催化裂解
.
4
第二节 单环芳烃的同分异构和命名
一 单取代苯
CH3
CH(CH3)2
CH3 C CH2 C CH CH3 C CHCH2CH3
CH3
甲苯
异丙苯
苯乙烯
二 二取代苯
CH3 CH3
苯乙炔 CH3
2，3-二甲基-2-苯戊烷 CH3
邻二甲苯
CH3
间二甲苯
CH3
对二甲苯
o-二 甲 苯
m-二 甲 苯
3 二元取代物（C6H4X2 or C6H4XY)有三种
(二）环状结构式的提出
H
H
C
H
C
C
简写作
H
C
C
C
H
H
.
9
上式的邻二取代物应有两种： Br
Br
Br
Br
和
实际上只有一种，解释为：
（三）Kekülé结构式遇到的挑战
4 苯易起取代反应而难起加成反应
KMnO4(冷、稀） Br2/CCl4 HI
R
R
R
.
18
第五节 单环芳烃的化学性质
亲电取代反应及机理
亲电取代反应 苯环上氢的亲电取代反应：苯环上电子云密
度高，易被亲电试剂进攻，引起 C—H 键的氢被 取代，称为亲电取代反应。
.
19
5.1 亲电取代反应机理
苯与亲电试剂 E+ 作用时，生成 π 络合物，接 着亲电试剂从苯环的 π 体系中得到两个电子，生成 σ 络合物。此时，这个碳原子由 sp2 杂化变成 sp3 杂 化状态，苯环中六个碳原子形成的闭合共轭体系被 破坏，变成四个 π 电子离域在五个碳原子上。从共 振论的观点来看，σ 络合物是三个碳正离子的共振 杂化体：
.
6
a 当苯环上连的是烷基（R-），-NO2，-X等基团时，则以苯环 体，叫做某基苯。
例如：
C3H CH
N2OLeabharlann ClC3H异 丙 基 苯 叔 丁 基 苯 硝 基 苯
氯 苯
b 当苯环上连有-COOH，-SO3H，-NH2，-OH，-CHO， -CH=CH2 或R较复杂时，则把苯环作为取代基。例如：
COOH CHO
第六章 芳香烃
.
1
本章内容
一. 芳香的来源 二. 单环芳烃的同分异构和命名 三. 苯的结构 四. 单环芳烃的物理性质和化学性质 五. 亲电取代反应的定位规律 六. 稠环芳烃 七. 非苯芳烃
.
2
芳烃的分类
.
3
第一节 芳烃的来源
从煤焦油和焦炉煤气
石油催化重整
CH3(CH2)4CH3 -H 2
-3H2
一些单环芳烃的物理性质
.
17
四、沸点
苯的同系物中每增加一个 -CH2-单位，沸点 平均增高约25℃。如苯、甲苯、乙苯、正丙苯和 正丁苯的沸点分别为80.1℃，110.6℃，130℃， 159.2℃ 和 183℃。含同碳数的各种异构体的沸 点很接近，如邻、间和对二甲苯的沸点分别为 144.4℃，139.1℃ 和 138.2℃.
轨道相互平行且垂直于 σ 键所在平面，它们侧面
互相重叠形成闭合大 π 键共轭体系。大π键的电
子云像两个轮胎分布在分子平面的上下。
苯分子环状结构及π电子云分布图
.
14
（三）共振论的解释
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
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：
苯的氢化热比假想的 1,3,5-环己三烯的低 150 kJ·mol-1，称作共振能或离域能，体现了苯的稳定性。