有机化学环烃芳香烃学时PPT学习教案

1、会计学1 有机化学环烃芳香烃学时有机化学环烃芳香烃学时 CH2 R 一、芳香烃的分类和命名一、芳香烃的分类和命名 1.芳香烃分类芳香烃分类 第1页/共55页 二、苯同系物的异构现象和命名二、苯同系物的异构现象和命名 苯的同系物：指苯分子中的氢原子被烃苯的同系物：指苯分子中的氢原子被烃 基取代的衍生物。基取代的衍生物。 可分为：可分为： 一烃基苯一烃基苯 二烃基苯二烃基苯 三烃基苯三烃基苯 第2页/共55页 一烷基苯的命名：一烷基苯的命名：以苯环为母体，烷基为取代基。以苯环为母体，烷基为取代基。 苯与复杂烷基或不饱和烃相连，则苯为取代基。苯与复杂烷基或不饱和烃相连，则苯为取代基。 甲苯甲苯 to

2、luene 异丙苯异丙苯 isopropylbenzene 苯乙烯苯乙烯 phenylethene3苯基丙烯苯基丙烯 3-phenylpropene 第3页/共55页 2-苯基丁烷苯基丁烷 2-phenylbutane 二烷基苯有三种位置异构体：二烷基苯有三种位置异构体： 邻二甲苯邻二甲苯 间二甲苯间二甲苯 对二甲苯对二甲苯 ,二甲苯二甲苯 ,二甲苯二甲苯 ,二甲苯二甲苯 二甲苯二甲苯 二甲苯二甲苯 二甲苯二甲苯 o-xylene m-xylene p-xylene 第4页/共55页 若苯环上连接不同的烷基时，烷基名称的排列若苯环上连接不同的烷基时，烷基名称的排列 顺序按顺序按“优先基团优先基

3、团”后列出后列出的原则，其位置的编号的原则，其位置的编号 应将应将简单的烷基所连的碳原子定为简单的烷基所连的碳原子定为1-位，并以位号位，并以位号 总和最小为原则来命名。总和最小为原则来命名。 1-乙基乙基-5-丙基丙基-2-异丙基苯异丙基苯 1-ethyl-2-isopropyl-5propylbenzene 第5页/共55页 三烷基苯也有三种异构体：三烷基苯也有三种异构体： 连三甲苯连三甲苯 1,2,3三甲苯三甲苯 1,2,3- trimethylbenzene 偏三甲苯偏三甲苯 1,2,4三甲苯三甲苯 1,2,4- trimethylbenzene 均三甲苯均三甲苯 1,3,5三甲苯三甲

4、苯 1,3,5- trimethylbenzene 第6页/共55页 芳香烃分子中去掉一个氢原子后，所剩下的一芳香烃分子中去掉一个氢原子后，所剩下的一 价基团称为芳基（价基团称为芳基（aryl），用），用“Ar”表示。表示。 或或C6H5或或C6H5CH2 苯基苯基 phenyl或或Ph 苄基或苯甲基苄基或苯甲基 benzyl 第7页/共55页 H H H H H H 符合苯的一元取代物符合苯的一元取代物 只有一种和苯加氢生成环只有一种和苯加氢生成环 己烷的事实。说明苯分子己烷的事实。说明苯分子 中的中的6个氢原子是完全相等个氢原子是完全相等 的。的。 第8页/共55页 H H H H H H

5、 H H H H H H XH H H H X H H H H X X 第9页/共55页 H H H H H 第10页/共55页 H H H H H H 第11页/共55页 这样形成的这样形成的电子云高度离域，电子云密度完全电子云高度离域，电子云密度完全 平均化，由此导致苯分子中六个碳平均化，由此导致苯分子中六个碳-碳键完全相等，碳键完全相等， 没有单、双键之分，没有单、双键之分，所以苯环的结所以苯环的结 构可用构可用 表示。表示。 由于用由于用Kekul式来研究取代反应机理，表示反式来研究取代反应机理，表示反 应中间体的结构更直观，所以用应中间体的结构更直观，所以用 来表示苯的结构仍然采用。

6、来表示苯的结构仍然采用。 第12页/共55页 毒性、熔点、沸点、密度、溶解度 第13页/共55页 第14页/共55页 ENuE+Nu_ + E+ E+ E+ H E H E 慢 H E +Nu_ E + HNu 配合物配合物 配合物配合物 第15页/共55页 + Br2 FeBr3 or Fe Br HBr+ + Cl2 FeCl3 or Fe 55 60 C C l HCl+ （2 2）亲电取代反应）亲电取代反应 第16页/共55页 H Cl + H Cl + H Cl + Cl2 + FeCl3 Cl+ FeCl4- + H Cl+ + C l + 慢 FeCl4- + C l 快 HCl

7、FeCl3+ H C l + 第17页/共55页 CH3 CH2CH3 CH3CH2CH3 CH3CHCH3 CH3 CH2. . . CH3 + Cl2 ( Br2 ) 高温或光照 CH2Cl ( Br ) + HCl ( HBr ) 第18页/共55页 + N HNO3 H2SO4 O2 52 C NO2 HNO3 + N NO2 O2 (NO2) HNO3 + N N CH3 N O2 O2 (NO2) CH3 O2 TNT 第19页/共55页 HNO3H2SO4+2H3O+HSO4-NO2+ + NO2+ 慢 O2 + HN + HNO2 快 HSO4- + H2SO4 NO2 第20

8、页/共55页 +H2SO4 SO3H +H2O （浓） +H2SO4 SO3H +H2O（蒸汽） 第21页/共55页 HSO4-+ H + SO3- 快快 SO3 - H2SO4 H3O+H2O+ 快快 - SO3- SO3H +SO 3 H + SO 3 - 慢慢 H2SO4 H3O+HSO4- SO32+ 第22页/共55页 + CH3CH2Cl 无水无水AlCl3CH2CH3 直链的卤代烃的碳原子数多于三个时，可直链的卤代烃的碳原子数多于三个时，可 发生发生重排重排生成多支链的芳香烃。生成多支链的芳香烃。 + CH3CH2CH2Cl 无水无水AlCl3CHCH3 CH3 乙苯乙苯 异丙苯

9、异丙苯 + HCl 第23页/共55页 苯在无水三氯化铝催化下与酰卤作用，生成酰基苯。苯在无水三氯化铝催化下与酰卤作用，生成酰基苯。 + R-C-Cl 无水无水AlCl3CR 加热加热 O O + HCl 酰基酰基: RC O 酰基苯酰基苯 aromatic ketone 注：酰基化反应中，不会有重排产物。注：酰基化反应中，不会有重排产物。 第24页/共55页 + + 慢 E+ H + E 快 E H+ 第25页/共55页 （2 2）加氯）加氯 + Cl2 50 Cl Cl Cl Cl Cl Cl + 3H2 Ni,200,加压 或Pt,175 第26页/共55页 CH3 + Cl2 ( Br

10、2 ) 高温或光照 CH2Cl ( Br ) + HCl ( HBr ) 芳环上的卤代如前所述为亲电取代机理，而芳环上的卤代如前所述为亲电取代机理，而 侧链上的卤代如同烷烃卤代，为自由基机理。侧链上的卤代如同烷烃卤代，为自由基机理。 CH3 CH2CH3 CH3CH2CH3 CH3CHCH3 ，所以性质表现为：，所以性质表现为： （1）萘的键长平均化程度没有苯高，稳）萘的键长平均化程度没有苯高，稳 定性比苯低，萘比苯易取代、定性比苯低，萘比苯易取代、 加成和氧化加成和氧化 。 （2）取代多发生在）取代多发生在位。位。 卤代卤代 +Cl2 Fe FeCl3 Cl 第43页/共55页 硝化硝化 +

11、 NO 2 60 %HNO 3 80 %H 2 SO 4 磺化磺化 Oc + SO3H 浓H2SO4 160 + SO3H 浓H 2SO4 60 O c O c 第44页/共55页 H2/PtH2/Pt 四氢化萘四氢化萘 十氢化萘十氢化萘 二环二环4.4.0癸烷癸烷 第45页/共55页 葸和菲分子式都为葸和菲分子式都为C14H10，二者互为同分异，二者互为同分异 构体，存在于煤焦油中。葸为无色片状晶体，构体，存在于煤焦油中。葸为无色片状晶体， 熔点：熔点：101，沸点：，沸点：340。 二、蒽和菲二、蒽和菲 anthracene and phenanthrene 1 10 98 7 6 54

12、3 2 () () () () () () () () () () 葸葸 4 3 2 110 9 5 6 7 8 菲菲 蒽、菲互为同分异构体，、位易取代。蒽、菲互为同分异构体，、位易取代。 第46页/共55页 生物体内许多重要化合物分子结构中都含有生物体内许多重要化合物分子结构中都含有 菲的骨架。例如，由一个完全氢化的菲与环戊烷菲的骨架。例如，由一个完全氢化的菲与环戊烷 稠合在一起的结构，称为稠合在一起的结构，称为。它以。它以 衍生物的形式存在于动植物体内，具有重要的生衍生物的形式存在于动植物体内，具有重要的生 理功能。例如，胆固醇、胆酸、性激素等。理功能。例如，胆固醇、胆酸、性激素等。 环戊

13、烷并氢化菲环戊烷并氢化菲 胆固醇胆固醇 第47页/共55页 三、致癌烃三、致癌烃 已知的许多致癌烃是稠环芳香烃。它们多已知的许多致癌烃是稠环芳香烃。它们多 存在于煤焦油、沥青和烟草的焦油中，其中下存在于煤焦油、沥青和烟草的焦油中，其中下 列三种化合物是最强的致癌烃。列三种化合物是最强的致癌烃。 1,2-苯并蒽苯并蒽 1,2,5,6-二苯并蒽二苯并蒽 3,4-苯并芘苯并芘 第48页/共55页 致癌烃的一些共同结构特征是：都包含致癌烃的一些共同结构特征是：都包含 四个或四个以上的稠环，并且都有一个四个或四个以上的稠环，并且都有一个“角角” ，这些，这些“角角”的结构特征与致癌作用正在研究的结构特征

14、与致癌作用正在研究 之中。之中。 糖、油脂和蛋白质等食品加热时，若烧糖、油脂和蛋白质等食品加热时，若烧 焦会产生焦会产生 3, 4-苯并芘；汽车尾气和烟等的烟苯并芘；汽车尾气和烟等的烟 气中都含有气中都含有3, 4-苯并芘。苯并芘。3, 4-苯并芘容易诱发苯并芘容易诱发 肺癌和唇癌。肺癌和唇癌。 第49页/共55页 六、非苯型芳香烃六、非苯型芳香烃 休克尔提出了判断环状化合物是否具有芳香性的休克尔提出了判断环状化合物是否具有芳香性的 规则：在具有规则：在具有平面的环状共轭体系平面的环状共轭体系中，当中，当电子电子 数为（、数为（、.）时均时均 具有芳香性。即必须同时符合以下三个条件：具有芳香性

15、。即必须同时符合以下三个条件： 环状共轭体系环状共轭体系 环共平面性环共平面性 环内有环内有+个个电子。电子。 （1） Huckel 规则规则 第50页/共55页 几个例子几个例子 电子数电子数 41+2=6 虽为平面性的共轭体系，虽为平面性的共轭体系， 但但电子数电子数 （不符合（不符合+），不具），不具 芳香性芳香性 第51页/共55页 HHH + 环丙烯正碳离子环丙烯正碳离子 空的轨道空的轨道电子数，电子数， 环丙烯正离子具有芳香性。环丙烯正离子具有芳香性。 _ 环戊二烯负离子，环戊二烯负离子，电子数，电子数，有芳香性。有芳香性。 第52页/共55页 1 2 10 4 5 6 7 8 9 3 奥奥(azulene)又称蓝烃，是一个天蓝色的稳定化合又称蓝烃，是一个