《芳烃药学专升本》ppt课件

1、一、分类二、苯的构造三、苯同系物的异构景象及命名四、单环芳香烃的性质五、苯环上亲电取代反响的定位规律六、稠环芳香烃七、芳香性判据：4n+2规那么第八章第八章 芳香烃芳香烃具有“芳香性的碳氢化合物称芳香烃。一、分类一、分类 单环芳烃:分子中只含一个苯环 苯型芳烃多苯代脂烃 多环芳烃联苯和联多苯稠环芳烃 非苯型芳烃：芳烃CH3CH2第一节第一节 分类和命名分类和命名二、苯同系物的异构景象和命名二、苯同系物的异构景象和命名 苯的同系物指苯分子中的氢原子被烃基取代的衍生物。 可分为： 一烃基苯 二烃基苯 三烃基苯等一烃基苯只需一种，没有异构体(侧链异构除外)。甲苯(toluene)CH3CH3CHCH

2、3异丙苯isopropylbenzene间-二甲苯1,3-二甲苯m-二甲苯对-二甲苯1,4-二甲苯p-二甲苯 二烃基苯有三种异构体，用邻或1,2-；间或1,3-；对或 1,4- 表示；邻-二甲苯1,2-二甲苯o-二甲苯CH3CH3CH3CH3CH3H3C三烃基苯也有三种异构体:连-三甲苯1,2,3-三甲苯偏-三甲苯1,2,4-三甲苯均-三甲苯1,3,5-三甲苯 命名时，普通以苯作母体，将其它烃基作为取代基，称“某苯。 编号从最简基开场，编号从最简基开场，并使位置数目总和最小。并使位置数目总和最小。“较优基团后列出。较优基团后列出。1-甲基-5-丁基-2-异丙基苯 另外，IUPAC还规定，保管俗

3、名的芳烃如甲苯、苯胺、苯酚、二甲苯、苯乙烯等作为母体来命名：CH3C(CH3)3对叔丁基甲苯1235或: 5-丁基-2-异丙基甲苯 芳烃分子去掉一个氢原子剩下来的原子团叫芳基，可用Ar代表。苯基C6H5(Ph)苄基，苯甲基C6H5CH2CH22,4-二甲基-2-苯基己烷 苯环上连有官能团, 或较复杂的苯衍生物, 那么把侧链当作母体, 苯环当作取代基，称作“苯某。CH=CH2CH2CH=CH2CHCH2CCCH3HCH3H3C(E)-5-甲基-2-苯基-2-己烯苯乙烯3-苯丙烯母体官能团的选择性顺序P221碳为四价第二节、苯的构造 1825年初次分别出来。1865年Kekul提出苯的环状构造式：

4、简写为：缺陷：它不能解释苯的邻位二元取代物只需一种；也解释不了苯分子中有双键，为什么难加成，难氧化。 构造特征构造特征:苯构造的现代解释HHHHHH120o120o120o键键pm4.环稳定、难加成、易取代1. 六个碳原子都是SP2杂化，一切原子共平面，组成正六边形。2.每个碳原子的一个未杂化的p轨道相互重叠构成环状大 p 键。3.碳碳键长完全平均。 苯的环状闭合共轭体系。大苯的环状闭合共轭体系。大p 键的电子云对称键的电子云对称分布于环平面的上、下两侧。分布于环平面的上、下两侧。 6个个p 电子在环上电子在环上离域。电子云密度完全平均化，苯环上没有单键离域。电子云密度完全平均化，苯环上没有单

5、键和双键的区别。和双键的区别。 虽然苯的构造在今天已得到完全阐明,但苯的构造式依然采用当初Kekul提出的式子.或用圆圈代表环闭大p键的苯构造式.第三节、单环芳香烃的性质第三节、单环芳香烃的性质 由于苯环具有环闭大p键构造，故其化学性质与饱和烃和不饱和烃都有显著不同，具有特殊的性质。 苯环相当稳定，不易氧化，不易加成，但易发生取代反响。这些都是芳香族化合物的特性，称之为芳香性。一一. 亲电取代反响亲电取代反响 1.卤代反响(halogenation) 2.硝化反响(nitration) 3.磺化反响(solfonation) 4.烷基化和酰基化反响 苯环的亲电取代反响历程归纳起来，普通分为两步

6、： 1. 亲电试剂带正电部分进攻苯环，生成碳正离子活性中间体。中心碳由sp2转为sp3，芳香构造被破坏。(1) + E+E Hs配合物催化剂慢 苯环向亲电试剂提供的这对电子是离域于整个苯环的苯环向亲电试剂提供的这对电子是离域于整个苯环的,所以该步骤的反响比烯烃难的多所以该步骤的反响比烯烃难的多,需求有强的路易斯酸需求有强的路易斯酸(如如AlCl3或或FeBr3等等)作催化剂作催化剂,借以产生活性足够大的借以产生活性足够大的亲电试剂来进攻苯环才干完成这个步骤。亲电试剂来进攻苯环才干完成这个步骤。 2. H+离去, 构成取代产物，这时中心碳由sp3又转为sp2，恢复芳香构造。E HE+ H+催化剂

7、快(2) 活性次序：氟 氯 溴 碘 烷基苯比苯易卤代，主要生成邻位和对位取代物。(1) 卤代卤代+ Cl2 FeCl3 +CH3CH3ClCH3ClBr+ Br2+ HBrFe或FeBr3邻氯甲苯 对氯甲苯二常见的亲电取代反响ClCl：+ FeCl3 ClClFeCl3 Cl+ + FeCl4-苯 s配合物ClH+ Cl+ ClFeCl4-+ H+H+ + FeCl4- HCl + FeCl3 在决速步中，由缺电子的 Cl+ 进攻富电子的苯环，发生取代反响，因此属于亲电取代反响。氯苯催化剂催化剂FeCl3FeCl3的作用是产生更强的亲电试剂。的作用是产生更强的亲电试剂。正碳原子中间体正碳原子中

8、间体反响历程：反响历程：(2) 硝化反响：硝化反响：反响历程如下：2 H2SO4 + HONO2 NO2+ + 2 HSO4- + H3O+NO2NO2 HNO2+苯 s 配合物 硝基苯- H+NO2H2SO4 , 5560 HNO3 H2O硝基苯 (3) 磺化磺化80+ 浓H2SO4SO3H + H2O历程：历程：2H2SO4 SO3 + H3O+ + HSO4- SO3- H O+ d+ S=Od- O碳正离子中间体SO3-HSO4-(+ H2SO4)苯磺酸SO3H+ H2OH3O+ 磺化反响是可逆反响，苯磺酸与稀酸一磺化反响是可逆反响，苯磺酸与稀酸一同加热前往苯和硫酸。故可以用于鉴别和同

9、加热前往苯和硫酸。故可以用于鉴别和分别苯和烷烃。分别苯和烷烃。SO3H+H2OH+ H2SO4 磺酸的钠盐与碱共熔，可以转化为酚的钠盐，酸化后得到磺酸的钠盐与碱共熔，可以转化为酚的钠盐，酸化后得到酚。可以在苯环上引入羟基。酚。可以在苯环上引入羟基。SO3NaNaOHONaOHH+ (4) 付-克烷基化反响+ RCl AlCl3 /25 R + HCl+ CH3CH2-ClAlCl325 CH2CH3+ HClRCl + AlCl3 R+ + AlCl -4+ R+ R HR- H+还可以是Fecl3、Sncl4等催化剂的作用是使卤代烃转变成烷基碳正离子亲电试剂。烯和醇在酸催化下也可以发生烷基化

10、反响。ROH+H+ROHHR+H2O+ROHRH2SO4H2SO4RCHCH2+H+RCHCH3+RCHCH2CHCH3R+ CH3CH2CH2Cl AlCl3 CH-CH3 + CH2CH2CH3 CH3 CH3CH3CCH2CH3CH3 CCH2Cl + AlCl3 + HClCH3CH3主产物主产物 付-克烷基化反响往往难以停留在一烷基化阶段，易得到多烷基化产物。有时还易得到重排产物。主产物主产物对于苯环上有对于苯环上有-NO2、-SO3H、-CN和羰基等的和羰基等的芳烃，由于这些取代基的吸电子性，使芳环活芳烃，由于这些取代基的吸电子性，使芳环活性降低，傅性降低，傅-克烷基化反响不能发生

11、。克烷基化反响不能发生。5付克酰基化反响付克酰基化反响 酰基化反响不发生重排。 较难发生再次酰基化反响苯环上含有钝化基团，使活性降低，不能发生F-C烷基化和酰基化。 可在芳环上引入酰基的试剂除了酰卤外，还可用酸酐。 O+ CH3CH2-C-ClAlCl305C-CH2CH3O + HCl丙酰氯1-苯基-1-丙酮 酰基化不会发生重排，故而可以用于在苯环上引入直链的烷基。利用锌汞齐和盐酸 复原羰基，即克莱门森复原。+OOOAlCl3OCOOHZnHgHClCOOHSOCl2COClAlCl3O二、苯环亲电取代的定位效应二、苯环亲电取代的定位效应 当苯环上已有一个取代基时，假设再发生亲电取代，第二个

12、取代基进入苯环的位置有三种能够：邻、间、对。如原有基对新进入基的位置无影响，不同的位置被取代的时机均等，那么邻、间、对位异构体的相对含量应为40%：40%：20%。但实践上，苯环上原有的取代基对新进入的基团有定位作用或称定位效应；把苯环上原有的取代基叫做定位基Director。一 取代基对反响速率的影响CH3CH3 NO3+H2SO4NO2CH3NO2CH3NO2NO2 NO3+H2SO4NO2NO2NO2NO2NO2NO258% 38% 4%6.4% 0.3% 93.3%活性比苯大24倍活性为苯的1/107 原有定位基不但有定位效应，还能影响反响的相对活性。即有活化或钝化苯环的作用。CH3C

13、H3SO3H 浓H2SO4常温+CH3SO3H+CH3SO3H32% 62% 6%发烟 H2SO43050SO3H发烟 H2SO4200230SO3HSO3HSO3H90%1、邻、对位定位基，又称第一类定位基，“指挥新进基主要进入它的邻位和对位,同时活化苯环(X 除外)。属于第一类基的有按定位才干由大到小排：构造特点：与苯环直接相连的原子是饱和的，多数构造特点：与苯环直接相连的原子是饱和的，多数具有孤对电子；除卤素外具有孤对电子；除卤素外, 均为供电基均为供电基, 活化苯环。活化苯环。-NH2(R), -OH， -OR, -NH-CO-R, -OCOR,-CH2COOH, -R, -Ar, -

14、CH=CH2， -CH2Cl, -X 强致活基 中等致活基 弱致活基 致钝基二二 一取代苯的亲电取代反响的定位规律一取代苯的亲电取代反响的定位规律 2、间位定位基，又称第二类定位基，“指挥新进基主要进入它的间位，同时钝化苯环。属于第二类基的有按钝化才干由大到小排：特点特点: 与苯环直接相连的原子带正电荷或有重键极与苯环直接相连的原子带正电荷或有重键极性不饱和键性不饱和键;是吸电子基，钝是吸电子基，钝 化苯环。化苯环。-NR3，-NO2，-CCl3， -CN，-SO3H，-CHO，-COR，-COOH，-COOR，-CONH2 等等强致钝基 中等致钝基弱致钝基 邻邻-对位定位基普通为供电子基，使

15、苯环邻对位定位基普通为供电子基，使苯环邻位和对位电子密度添加，亲电取代主要在邻位位和对位电子密度添加，亲电取代主要在邻位和对位发生，且反响比苯容易。和对位发生，且反响比苯容易。三定位规律的解释三定位规律的解释 卤苯中卤原子是致钝基卤苯中卤原子是致钝基, 但却是第一类定位基但却是第一类定位基d d (-0.017) (-0.017)d dd d(-0.011)(-0.011)d+ (+0.001)d+ (+0.001)d d (-0.003) (-0.003)d dd d(-0.002)(-0.002) (0.00) 间位定位基普通为吸电子基，使苯环的电子密度降低，尤其使邻位和对位电子密度降低更

16、多，间位降低的相对较少，亲电取代主要在间位进展，且反响比苯要难。d+ (+0.058)d+ (+0.058)d+d+d+ (+0.052)d+ (+0.052)d d (-0.001) (-0.001)四苯的二元取代物的定位效应四苯的二元取代物的定位效应 (1) 两个基定位效应一致时，第三基进入符合定位规那么的位置；NO2SO3HNO2CH2CO2HCH3OCH3位阻大 (2) 两个基定位效应不一致时，第三基进入位置主要由强定位基决议。OHCCl3NH2CH3COCH3SO3HNO2COOH BrOCOCH31活化基团的作用超越钝化基团活化基团的作用超越钝化基团;2取代基的作器具有加和性取代基

17、的作器具有加和性;3新基团普通不进入新基团普通不进入1,3-取代苯的取代苯的2位。位。 (3) 当两个基属于不同类型时，第三基进入位置普通由邻对位基决议。SO3HNHCOR苯的多元取代物的定位效应：苯的多元取代物的定位效应：五、五、 定位规律的运用定位规律的运用 (1) 预期亲电取代主要产物。预期亲电取代主要产物。 R OH CO2CH3 CCl3CH3 NO2NH-CO-CH3BrCH3BrCH3CH3COOHCOOHCH3NO2CH3NO2(2) 指点有机合成指点有机合成例1：由苯合成邻-硝基苯甲酸例2：由苯合成间-硝基苯甲酸: 主要得到邻位和 对位硝基甲苯CH3-Cl/AlCl3HNO3

18、/H2SO4OHNO3/H2SO4OHNO3/H2SO4CH3-Cl/AlCl3CH3-Cl/AlCl3HNO3/H2SO4CO2HNO2CH3NO2三三.苯的加成和氧化反响苯的加成和氧化反响一苯的加成反响特殊条件下一苯的加成反响特殊条件下(1) 加氢+ 3H2 Ni/200 环己烷(2) 加氯 + 3 Cl2 紫外光/50 六氯环己烷 (666)O2, V2O5400-500度OOO二 苯的氧化反响苯在高温暖催化作用下，可被氧化开环，生成顺丁烯二酸酐。1、氧化反响：苯环本身不易被氧化，但连有侧链的烷基苯，假设侧链含有a-H，那么侧链易被氧化为芳香羧酸。KMnO4或K2Cr2O7OCH3CCH

19、3CH3不氧化不氧化COOHCH(CH3)2CH2CH3CH3 C(CH3)3COOHCOOHOC(CH3)3CH2CH3 CH3 四、烷基苯侧链的反响苯环侧链上的取代反响苯环侧链上的取代反响在光或热催化下在光或热催化下,烷基苯侧链上烷基苯侧链上a 氢原子即苄位碳氢原子即苄位碳上氢可被卤素取代。上氢可被卤素取代。CH3Cl2光光CH2ClCl2光光Cl2光光CHCl2CCl3甲苯 苯一氯甲烷 苯二氯甲烷 苯三氯甲烷CH2CH3Br2 ( 1 mol )光，加热CHCH3Br1-溴溴-1-苯基乙烷苯基乙烷(独一产物独一产物) 苯侧链卤代反响与烷烃卤代机制一样,属自在基反响,而自在基稳定性顺序也与

20、正碳离子的稳定性顺序一样:CH3CH2CH3( CH3 )2CH( CH3 )3CCHH(R)苄基自由基 甲基自由基 3o2o 1o第五节 多环芳香烃和非苯芳香烃稠环芳香烃是由两个或两个以上的苯环共用邻位碳原子相互稠合而成。这类化合物各有其特殊的称号和编号。萘(Naphthalene)蒽(Anthracene)菲(Phenanthrene)联苯biphenyl一、萘一、萘 (Naphthalene)构造及固定编号构造及固定编号0.1420.0.1420.141 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、 加成和氧化。 电子云密度-C -C, 亲电取代多在位。OHNO2NO2SO3

21、HO2NOH1-萘酚-萘酚-萘酚-萘酚21，5-萘二硝基酸萘磺6-硝基2-SO3HCH3对甲萘磺酸萘的化学反响萘的化学反响 1. 亲电取代反响亲电取代反响+ H2SO4 + HNO3 NO2H2SO4 2550a-硝基萘SO3H 60a-萘磺酸SO3H165b-萘磺酸FeCl3 D苯作溶剂Cl+ HCl+ Cl2+ 2 H2 Pd / C四氢化萘3H2十氢化萘+ 9/2 O2 V2O5400500 +2CO2 + 2H2O邻苯二甲酸酐Question 3:十氢萘有顺反异构体吗？十氢萘有顺反异构体吗？假设有，请画出其构造。假设有，请画出其构造。2.氧化反响和复原反响a键e键e键a键反-十氢萘(刚

22、性构象)顺顺-十氢萘：两种构象可经十氢萘：两种构象可经过单键的旋转而相互转化过单键的旋转而相互转化二、蒽和菲二、蒽和菲蒽蒽:C14H10.无色片状晶。煤焦油约含量无色片状晶。煤焦油约含量0.25%mp216, bp240。0.14360.60.14190.14330.91、4、5、8称为a位2、3、6、7称为b位9、10 位称为 g 位菲：菲：C14H10 . 含于煤焦油中含于煤焦油中,有光泽的无色晶有光泽的无色晶体体.mp101,bp340.Na-Hg H9,10-二氢蒽K2Cr2O7-H2SO4O9,10-蒽醌蒽和菲的性质蒽和菲的性质 蒽和菲分子中9、10位碳原子特别活泼，大部分反响发生在9，10位碳上。反响产物分子