多环芳烃和非苯芳烃实用教案

1、按照苯环相互联结(linji)方式,多环芳烃可分为:(1) 联苯和联多苯类(2) 稠环芳烃(1) 联苯和联多苯类联苯对联三苯联四苯 (4,4-二苯基联苯)两个或多个苯环以单键直接相连的化合物称为联苯类化合物。第1页/共29页第一页，共30页。(2) 稠环芳烃萘蒽菲两个或多个(du )苯环公用两个邻位碳原子的化合物 称为稠环芳烃。第2页/共29页第二页，共30页。联苯的化学性质与苯相似,发生(fshng)亲电取代反应，联苯可看成是苯的一个氢原子被苯基取代.6.9 联苯及其衍生物 联苯环上碳原子的位置编号:123456123456ClClNO2NO2561234123456561234123456

2、2，2-二氯联苯 2，4-二硝基(xio j)联苯第3页/共29页第三页，共30页。钝化基团(j tun)、异环取代例：联苯的硝化(xio hu)反应O2NO2NNO2HNO3H2SO4O2NO2N4,4-二硝基(xio j)联苯（主要产物）2,4-二硝基联苯HNO3H2SO4若一个环上有活化基团，则取代反应发生在同环上；若有钝化基团，则发生在异环。第4页/共29页第四页，共30页。 萘的分子式C10H8,是最简单(jindn)的稠环芳烃.萘的结构(jigu)与苯类似,为平面分子每个碳原子采取sp2杂化.6.10 稠环芳烃一. 萘的结构(jigu)和命名第5页/共29页第五页，共30页。 每个

3、碳原子的p轨道, 侧面相互交盖,形成闭合的共轭体系。电子云的形状如同数字“8”。p轨道的重叠程度不等同,电子云没有(mi yu)完全平均化, 各C-C键键长不完全相等。萘的分子(fnz)轨道示意图0.142nm0.137nm123456780.139nm0.140nm第6页/共29页第六页，共30页。12345678或命名:1,4,5,8四个位置是等同的,叫位. 2,3,6,7四个位置是等同的,叫位.萘萘蒽蒽菲菲234561782341567891023415678910 SO3HSO3H 萘萘磺磺酸酸O2N2萘萘磺磺酸酸6硝硝基基2萘萘磺磺酸酸NH2NO2NO21, 5二二硝硝基基2萘萘胺胺

4、NO2 硝硝基基蒽蒽Br9溴溴菲菲SO3H 蒽蒽磺磺酸酸萘萘蒽蒽菲菲234561782341567891023415678910 SO3HSO3H 萘萘磺磺酸酸O2N2萘萘磺磺酸酸6硝硝基基2萘萘磺磺酸酸NH2NO2NO21, 5二二硝硝基基2萘萘胺胺NO2 硝硝基基蒽蒽Br9溴溴菲菲SO3H 蒽蒽磺磺酸酸第7页/共29页第七页，共30页。第8页/共29页第八页，共30页。+E+EE 取取代代 取取代代或或 一般(ybn)为a-取代 萘为白色(bis)晶体, 有特殊气味(常用作防蛀剂),易升华.(2) 萘的性质(xngzh)(A) 取代反应萘的取代反应也比苯容易进行.第9页/共29页第九页，共

5、30页。E+ 位位EEEEEEEEEE 位位有有二二个个稳稳定定的的共共振振式式（哪哪二二个个？），较较稳稳定定只只有有一一个个稳稳定定的的共共振振式式，较较不不稳稳定定由机理分析(fnx)反应的取向：第10页/共29页第十页，共30页。(a) 卤化(l hu)-溴萘 (7275 %)+Br2CCl4Br+HBr加热(ji r)-硝基(xio j)萘 (79 %)(b) 硝化+ HNO3H2SO4NO2+H O2不需催化剂80%60%第11页/共29页第十一页，共30页。96 %85 % 萘的磺化是可逆反应(kn-fnyng). 磺酸基进入的位置和反应温度有关.SO3HSO3H%H2SO410

6、0%H2SO495H2SO480165165-萘磺酸-萘磺酸(c) 磺化 反应(fnyng)第12页/共29页第十二页，共30页。在低温下磺化(动力学控制)-主要生成-萘磺酸,生成速度快,逆反应显著.在较高温度(wnd)下, 发生显著逆反应转变为萘.在较高温度(wnd)下(热力学控制)- -萘磺酸也易生成,且没有-H的空间干扰,比-萘磺酸稳定,生成后不易脱去磺酸基(逆反应很小).SO3H040oC160oC+SO3H 萘萘磺磺酸酸 萘萘磺磺酸酸+H2SO4SO3HSO3H势势能能反反应应进进程程H2SO4+8485%8593%1516%715%SO3HSO3H-萘磺酸位阻大-萘磺酸位阻小第13

7、页/共29页第十三页，共30页。(主要(zhyo)产物)当第一个取代基是邻对位定位(dngwi)基（除卤素）时，能使和它连接的环活化,因此第二个取代基发生“同环取代”.例:萘 环 的 取 代(qdi)规律若第一取代基在位,则第二取代基进入同环的2位和4位.主要为4位。若第一取代基是在位,则第二取代基主要进入同它相邻的1位.(主要产物) 10 ： 1(次要产物)第14页/共29页第十四页，共30页。当第一个取代基是间位定位基时，能使和它连接的环钝化(dn hu),因此第二个取代基发生“异环取代”. 不论第一取代(qdi)基在位还是在位,第二取代(qdi)基一般进入另一环上的位. 例1:例2:第1

8、5页/共29页第十五页，共30页。 萘比苯容易(rngy)起加成反应1,4-二氢化萘在更高温度(wnd)下,用钠和戊醇使萘还原得四氢化萘.(B) 加氢四氢化萘(苯在同样(tngyng)条件下则不被还原)第16页/共29页第十六页，共30页。萘的催化加氢(反应(fnyng)条件不同,产物不同):十氢化萘四氢化萘四氢化萘(萘满)-沸点(fidin)270.2;十氢化萘(萘烷),沸点(fidin)191.7.所以它们都是良好的高沸点(fidin)溶剂.第17页/共29页第十七页，共30页。 萘比苯容易氧化,不同条件(tiojin)下得到不同氧化产物 例1:一个环被氧化成醌(-萘醌):例2: 一个环在

9、强烈(qin li)氧化下破裂:1,4-萘醌邻苯二酸酐(sungn)(C) 氧化反应CCOOOV2O5(空气)400500OOCrO3，CH3COOH1015第18页/共29页第十八页，共30页。 煤焦油的某些高沸点(fidin)馏分能引起癌变.有机(yuj)化合物与环境污染 1,2,5,6-二苯并蒽(显著致癌性)芘(bi)3,4-苯并芘 (高度致癌性)1256多环芳烃的结构(jigu)与致癌性第19页/共29页第十九页，共30页。芳香性:由于电子离域而产生(chnshng)的稳定性,化学上一般不具备不饱和化合物的性质,难氧化,难加成,易亲电取代. 大多数芳香化合物含有苯环,也有非苯类的芳香化

10、合物7.3 非苯芳烃芳香性非苯芳烃第20页/共29页第二十页，共30页。含有 4n + 2 ( n = 0, 1, 2.)个电子的单环的、平面的、封闭共轭体系具有芳香性。判别单环化合物是否有芳香性的规则(1) 休克尔(Hckel)规则单环化合物芳香性的判别第21页/共29页第二十一页，共30页。例1: 判断(pndun)环丁二烯的芳香性? 电子(dinz)数 = 4 . 反芳香性化合物-凡电子(dinz)数符合4n的离域的平面环状体系, 这类化合物不但没有芳香性,而且它们的能量都比相应的直链多烯烃要高的多,即稳定性很差.所以通常叫做反芳香性化合物.环辛四烯 电子数 = 8 . 环辛四烯为非平面

11、分子,4n规则不适用.不是反芳香性化合物.具有烯烃的性质,是非芳香性化合物. 环辛四烯二负离子的形状为平面八边形,10 个电子,符合Hckel规则,具有芳香性.环辛四烯二负离子例2: 判断环辛四烯的芳香性?环辛四烯二负离子?第22页/共29页第二十二页，共30页。 电子数 = 2 取代反应-已经合成出一些稳定的含有取代环丙烯正离子的盐:(2) 环丙烯正离子有芳香性第23页/共29页第二十三页，共30页。 环戊二烯无芳香性. 环戊二烯负离子的生成（显酸性-H+）: 环戊二烯负离子 电子数 = 6强碱(叔丁醇钾)sp3sp2(3) 环戊二烯负离子有芳香性第24页/共29页第二十四页，共30页。制取

12、:环庚三烯正离子有六个电子,它们离域分布在七个碳原子上.符合休克尔规则(guz),所以它具有芳香性.三苯甲基正离子(4) 环庚三烯正离子有芳香性第25页/共29页第二十五页，共30页。下列(xili)化合物哪个的酸性最强？（1） （2） （3）提示(tsh)：看哪个化合物形成的碳负离子稳定，即哪个失去H+后形成的离子具有芳香性。答案：(1)。注意(zh y)（3）如形成芳香性离子(环庚三烯正离子)离去的是H-离子。第26页/共29页第二十六页，共30页。 - - 通 常 将 n 1 0 的 环 多 烯 烃(xtng)CnHn叫做轮烯(5) 轮烯判别(pnbi)轮烯芳香性的原则（1）环碳必须处在

13、同一平面(pngmin)内。（2）符合4n+2规则。HHHHHHHHHHHHHHHH10-轮烯因环内氢的相互作用，使C不能同处在同一平面内，无芳香性。 14-轮烯非平面分子无有芳香性 16-轮烯非平面分子无芳香性 18-轮烯 有芳香性轮烯是根据碳氢的数目来命名的。第27页/共29页第二十七页，共30页。下列(xili)化合物哪些具有芳香性？（1）C60 （2）（3）14轮烯 （？） （4）CH2=CH-CH=CH-CH=CH2（5）环戊二烯负离子答案(d n)：1、2、5第28页/共29页第二十八页，共30页。感谢您的欣赏(xnshng)第29页/共29页第二十九页，共30页。NoImage内容(nirng)总结按照苯环相互联结方式,多环芳烃可分为:。两