脂肪烃及芳香烃课件

1、脂肪烃及芳香烃课件 第五章第五章 芳香烃芳香烃 Aromatic compounds 脂肪烃及芳香烃课件 CHCOHCH3CHCH2 CH3 CH3O F CHCOOH CH3 NH CH2COONa Cl Cl OCCH3 COOH O Ibuprofen FlurbiprofenAspirin Diclofenac Sodium 概述概述 脂肪烃及芳香烃课件 1.脂肪烃及芳香烃脂肪烃及芳香烃 nAliphatic and aromatic compounds n芳香性芳香性 Aromaticity 脂肪烃及芳香烃课件 Br +Br2/CCl4 +Br2/ FeBr3 KMnO4 Aroma

2、ticity 芳香性芳香性 稳定的环，易取代，难加成，难氧化稳定的环，易取代，难加成，难氧化 ？ 脂肪烃及芳香烃课件 2.烷基苯工业来源（烷基苯工业来源（ Industrial source of alkylbenzenes ） nCoal nPetroleum n（见书（见书第四节第四节） 脂肪烃及芳香烃课件 Coal （no air) Coke(焦炭）焦炭） Coal tar(煤焦油煤焦油)+ Coal gas Benzene,toluene,xylenes,phenol cycloalkanes Aromatic hydrocarbon Catalytic reforming 催化重整催

3、化重整 脂肪烃及芳香烃课件 馏分名称馏分名称 沸点范围沸点范围/ 主要成分主要成分 轻油轻油 360 沥青、游离碳沥青、游离碳 脂肪烃及芳香烃课件 3.3.分类分类 n单环芳烃单环芳烃 n多环芳烃多环芳烃 n非苯芳烃非苯芳烃 脂肪烃及芳香烃课件 第一节第一节 单环芳烃单环芳烃 n苯及同系物苯及同系物 （ benzene and homolog ） 脂肪烃及芳香烃课件 一一.苯的结构苯的结构 （structure of benzene） n1.开库勒结构式（开库勒结构式（ Kekule structure） nIn 1825 M.Faraday nIn 1834 E.Mitscherlich n

4、In 1865 August Kekule 脂肪烃及芳香烃课件 August Kekule nI was sitting writing at my textbook,but the work did not progress;my thoughts were elsewhere. I turned my chair to the fire,and dozed.Again the atoms were gamboling before my eyes.This time the smaller groups kept modestly in the beckground.My mental e

5、ye,rendered more acute by repeated visions of this 脂肪烃及芳香烃课件 nkind,could now distinguish larger structures of manifold conformations;long rows,sometimes more closely fitted together;all twisting and turning in snake- like motion.But look!What was that?One of the snakes had seized hold of its own tai

6、l,and the form whirled mockingly before my eyes.As if by a flash of lightning I woke;I spent the rest of the night working out the consequences of the hypothesis. Let us learn to dream,gentlemen,and then perhaps we shall learn the truth. 脂肪烃及芳香烃课件 August Kekule n苯环结构的诞生是有机化苯环结构的诞生是有机化 学发展史上的一块里程碑学发展

7、史上的一块里程碑 脂肪烃及芳香烃课件 Kekule formula H H H H H H Br Br Br Br 脂肪烃及芳香烃课件 Dewar formula 脂肪烃及芳香烃课件 2.轨道理论轨道理论Theory of orbit nC SP2 脂肪烃及芳香烃课件 脂肪烃及芳香烃课件 （1） C sp2 hybridized （2） Particularly stable （3）电子离域电子离域 Electron Delocalization 脂肪烃及芳香烃课件 CH3CH3 Csp3-Csp3 154 pm CH2=CHCH3 Csp2-Csp3 150 pm CH2=CHCH=CH2

8、Csp2-Csp2 146 pm C6H6 Csp2-Csp2 139 pm 脂肪烃及芳香烃课件 3.分子轨道理论分子轨道理论 Theory of molecular orbit 脂肪烃及芳香烃课件 4.共振共振（ Resonance structure of benzene ） Resonance Contributors 脂肪烃及芳香烃课件 + + Linus pauling 脂肪烃及芳香烃课件 电子离域与共振电子离域与共振 Electron Delocalization and Resonance n 上述非经典结构式较好地表示了电子的离域，但是上述非经典结构式较好地表示了电子的离域，但

9、是 却无法告诉我们该结构中含有多少双键。因此化学家却无法告诉我们该结构中含有多少双键。因此化学家 常用常用共振结构共振结构（共振极限结构）共振极限结构）来表示。来表示。 np-electrons in conjugated dienes and benzene are delocalized n定域电子：定域电子：被限制在两个原子核区域内运动的电子被限制在两个原子核区域内运动的电子 n离域电子：离域电子：不局限于两个原子核区域内运动的电子不局限于两个原子核区域内运动的电子 n这种电子的离域作用我们也称之为这种电子的离域作用我们也称之为共轭作用共轭作用 H2C H C H CCH2 脂肪烃及芳香

10、烃课件 How to drow resonance contributors Rules for Drawing Resonance Contributors Only electrons move. The nuclei of the atoms never move The only electrons that can move are electrons and nonbonding electrons The total number of electrons in the molecule does not change, neither do the numbers of pai

11、red and unpaired electrons In order to draw contributors, the electrons in one resonance contributor are moved to generate the next contributor. 脂肪烃及芳香烃课件 The electrons can be moved in one of the following ways （1） Move electrons toward a positive charge CH2 CH2CH2 CH2 CH2 CH2 + + + + 脂肪烃及芳香烃课件 （2）

12、Move electrons toward a bond 脂肪烃及芳香烃课件 （3） Move a nonbonding pair of electrons toward a bond 脂肪烃及芳香烃课件 （4） Move a single nonbonding electron toward a bond CH2 CH2 CH2CH2 CH2 123 45 CH2 脂肪烃及芳香烃课件 共振杂化体共振杂化体比它的任何一个比它的任何一个共振式共振式都要稳定都要稳定 共价键数目越多的共价键数目越多的共振式共振式越稳定越稳定 共振式共振式中的电荷越分散就越稳定中的电荷越分散就越稳定 越稳定的越稳定的

13、共振式共振式对对共振杂化体共振杂化体的贡献越大的贡献越大 CHH2CCH CH2 CH2CH CH CH2 CH2CH CH CH2 CH2CH CH CH2 CHH2CCH CH2CHH2CCH CH2 CH2CH2CH CH 1, 3-butadiene 脂肪烃及芳香烃课件 （5）相对稳定的共振式的数目越多，）相对稳定的共振式的数目越多，共共 振杂化体振杂化体越稳定越稳定 脂肪烃及芳香烃课件 （6）共振式越接近等价，）共振式越接近等价， 共振杂化体共振杂化体越稳定越稳定 脂肪烃及芳香烃课件 二二.命名命名 Nomenclature 1. 简单简单 苯苯 （ benzene） ClNO2 C

14、hlorobenzene Nitrobenzene 脂肪烃及芳香烃课件 Special names CH3NH2 Toluene Aniline 脂肪烃及芳香烃课件 2. 相对复杂相对复杂 CH=CH2 CH3CHCH2CH2CH3 2-苯基戊烷苯基戊烷 2phenylpentane 苯乙烯苯乙烯 Styrene phenylethylene 脂肪烃及芳香烃课件 3.多取代基多取代基 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 O-Dibromobenzene ortho m-Dibromobenzene meta p-Dibromobenzene para 脂肪烃及芳香烃课件 Cl SO

15、3H NO2 2-氯氯-3-硝基苯磺酸硝基苯磺酸 2-chloro-3-nitrobenzene-sulfonicacid 优先次序：优先次序： -COOH ， -SO3H ， -CN ， -CHO， C=O，-OH，-NH2，-R，- X ， NO2 脂肪烃及芳香烃课件 三、物理性质三、物理性质 n苯：苯：无色透明无色透明,易燃液体。易燃液体。 n不溶于水。遇热、明火易燃烧、爆炸。不溶于水。遇热、明火易燃烧、爆炸。 n能与氧化剂能与氧化剂, 发生剧烈反应。发生剧烈反应。 n蜡、树脂、油的溶剂蜡、树脂、油的溶剂; n合成化学制品和制药的中间体。汽油一种成份合成化学制品和制药的中间体。汽油一种成

16、份, 含量含量2% n急性苯中毒：麻醉作用急性苯中毒：麻醉作用 n慢性中毒慢性中毒 脂肪烃及芳香烃课件 四、化学性质四、化学性质 （一）（一）芳香芳香亲电取代反应亲电取代反应 （electrophilic aromatic substitution reactions） 脂肪烃及芳香烃课件 Br +Br2/ FeBr3 脂肪烃及芳香烃课件 HE+ E Nu +- + H Nu Step 1: H E H E H E H + + E + + E H E + Nu + H-Nu Step 2: ： E H E+ 快 H+ 机理机理 Mechanism: Step 1: 脂肪烃及芳香烃课件 Reac

17、tion coordinate diagrams: 脂肪烃及芳香烃课件 Br + Br2 FeBr3 +HBr 或Fe粉 1.卤代卤代 Halogenation Catalyst:FeCl3, AlCl3, CuCl2, SbCl5 Bromobenzene 脂肪烃及芳香烃课件 FeBr3 + Br2 FeBr4- + Br+ 脂肪烃及芳香烃课件 diazepam N N Cl O CH3 脂肪烃及芳香烃课件 + NO2 + H2O H2SO4 5060 浓 HNO3 2.硝化硝化 Nitration NO2 NO2 NO2 H2SO4 + （发烟）HNO3 95 （发烟） Nitrobenz

18、ene 脂肪烃及芳香烃课件 H H HO NO2 HOSO3HHSO4 _ H O NO2 + H O NO2 + H2SO4 NO2 + H3O+HSO4 _ + + + 脂肪烃及芳香烃课件 硝基苯硝基苯 n硝基苯硝基苯; 密斑油密斑油; 苦杏仁油苦杏仁油 n相对密度相对密度1.205。难溶于水。难溶于水 n硝基苯的主要毒作用硝基苯的主要毒作用 脂肪烃及芳香烃课件 3.磺化磺化 Sulfonation reversible reaction SO3H SO3H H2SO4 H2O H2SO4SO3 H2SO4 室 温 + + + + 苯磺酸苯磺酸 Benzenesulfonic acid 脂

19、肪烃及芳香烃课件 脂肪烃及芳香烃课件 SO3H SO2Cl ClSO3H HCl 2ClSO3H + + + 脂肪烃及芳香烃课件 SO2NH2 NH2 sulfanilimide NH2N=N NH2 SO2NH2 prontosil 脂肪烃及芳香烃课件 磺胺甲磺胺甲噁噁唑（唑（sulfamethoxazole， sinomin，SMZ）又名新诺明）又名新诺明 NH2SO2NH N OCH3 N O N O 噁唑噁唑 异噁唑异噁唑 脂肪烃及芳香烃课件 4.傅傅-克烷基化反应克烷基化反应 (Friedel-Crafts Alkylation ) 脂肪烃及芳香烃课件 傅瑞尔克拉夫茨傅瑞尔克拉夫茨

20、nCFriedel 1832-1899 nJ.A.Crafts 1839-1917 脂肪烃及芳香烃课件 Note: n催化剂催化剂 Catalyst:Lewis acids, AlCl3, FeCl3, ZnCl2, SnCl4, BF3 n 重排重排Rearrangement may occur in alkylation 脂肪烃及芳香烃课件 10 10 脂肪烃及芳香烃课件 多元取代物多元取代物 polysubstitutionLimitation + 无水 AlCl3 CH3Cl CH3 无水 AlCl3 CH3H3C 脂肪烃及芳香烃课件 Aromatic rings containing the group do not undergo F-C Alkylation NO2、 COOH 、SO3H 、 C O R 、 CN 、 NH2 、NHR 、 NR2 脂肪烃及芳香烃课件