芳香烃专题教材课件

第4章芳香烃概述（1）芳烃：芳香族碳氢化合物的简称。（3）芳香族化合物性质上的特点：①高度不饱和，但不易进行加成反应和氧化反应，易进行取代反应。②低的氢化热和燃烧热，具特殊稳定性。③环上氢具有独特NMR谱。（2）芳香族化合物：苯及其衍生物一、苯的结构苯的分子式为C6H6与乙炔同，但不能用表示。因苯不易进行加成和氧化反应，却较易进行取代反应。一元取代物只有一种，说明苯具有环状对称结构。氢化热低（208.4<3×119.7），表明苯具有特殊稳定性。价键理论：苯的结构式：或或苯分子的轨道结构二、芳烃的分类、同分异构现象和命名（一）芳烃的分类1.单环芳烃苯乙烯间二甲苯甲苯苯CH3CH=CH2CH3CH32.多环芳烃3.稠环芳烃1,2-二苯乙烷联苯三苯甲烷萘蒽菲（二）芳烃的命名和同分异构现象①一元取代苯：以苯环为母体，烷基作为取代基。对于≤10个碳的烷基，常省略某基的“基”字；对于>10个碳的烷基，一般是不省略“基”字。1.单环芳烃甲苯CH2(CH2)10CH3十二烷基苯

B.不同二元取代苯：以苯为母体，选择在次序规则中原子或基团的优先顺序排列时，编号较小的烷基所在碳原子为1位；然后按“最低系列”原则编号，并按“较优基团后列出”来命名。CH2CH3CH(CH3)21-甲基-2-乙苯或邻甲乙苯1-甲基-4-乙苯或对甲异丙苯芳烃去掉一个氢原子剩下部分为芳基。2.芳基苯基(Ph）苯甲基(苄基)2-甲苯基邻甲苯基3-甲苯基间甲苯基4-甲苯基对甲苯基从单环芳烃的侧链上去掉一个或几个氢原子后剩下的基团是以苯作为取代基的链烃基来命名。三、苯及其同系物的物理性质物态：苯及同系物一般为无色液体。比重：密度小于1。气味：有特殊气味、蒸气有毒（苯毒性较大）。溶解度：不溶于水，易溶于有机溶剂和一些极性溶剂。熔点：在二取代苯之中，对位异构体对称性高、结晶能最大，因而熔点比其他两个异构体高；可以利用结晶方法从邻间位异构体中分离对位异构体。四、苯及其同系物的化学性质具特殊稳定性没有典型的C=C双键的性质不易加成和氧化易发生C-H键的H原子取代反应芳香性：苯环的特殊稳定性，取代反应远比加成、氧化易于进行，这是芳香族化合物特有的性质。1.卤代反应在三卤化铁等催化剂的作用下，苯与卤素（Br、Cl）作用生成卤代苯的反应。催化剂：FeCl3、FeBr3、AlCl3等卤素活性：F>Cl>Br>I芳烃活性：烷基苯>苯>卤代苯（一）亲电取代反应39％55％6％60%39%1%反应条件不同，产物不同。2.硝化反应苯与浓H2SO4和浓HNO3（混酸）于50-60℃反应，苯环上的一个氢原子被硝基取代，生成硝基苯的反应。93%6%1%63%34%3%100由于这种可逆性,不同温度反应达到平衡时,甲苯对位取代和邻位取代比例不同.0℃

43%53%

4%100℃

13%

79%

8%原因:空间效应特点：可逆4.Friedel-Crafts反应在在无水氯化铝等催化剂作用下，芳烃与卤代烷和酸酐等作用，环上氢原子被烷基或酰基取代的反应，分别称烷基化反应和酰基化反应，统称Friedel-Crafts反应

常用催化剂：AlCl3、FeCl3、ZnCl2、BF3、H2SO4常用烷基化剂：RX、RCH=CH2、ROH常用酰基化剂：RCOCl、（RCO)2O、RCOOH（二）加成反应1.加氢2.加氯

六六六有八种异构体，只有γ异构体有杀虫效果：（三）氧化反应顺丁烯二酸酐（顺酐）注：此反应是工业制备顺丁二酸酐的方法。2.氧化（1）烷基苯通常侧链被氧化，因α氢活泼，无α氢的侧链不被氧化。不论烷基碳链的长短，一般只生成苯甲酸。KMnO4、浓HNO3、K2CrO4+H2SO4常用氧化剂:工业上:一般在催化剂作用下,空气或氧气氧化苯酐均苯四甲酸二酐(不饱和树脂等的原料)350~400℃（五）脱氢反应联苯是无色晶体，熔点70℃，沸点225℃，对热稳定。26.5％联苯和73.5％二苯醚的混合物称为导生,工业上用作载热体.联苯(多环芳烃)苯乙烯苯乙烯是合成丁苯橡胶、聚苯乙烯等的重要单体。（一）取代定位规律1.第一类定位基—邻对位定位基（邻对位异构体之和>60%）：使苯环活化（卤素除外）,并使新引进的取代基主要进入它的邻位和对位。例如:2.第二类定位基—间位定位基（间位异构体>40%）使苯环钝化，并使新引进的取代基主要进入其间位。例如：COOHCOOCH3CONH2NH3,,,※一取代苯硝化时的相对速率与异构体的分布（二）定位效应的理论解释（自学--了解）1.预测反应的主要产物当苯环上有两个取代基时，第三个取代基进入苯环的位置，由原来的两个取代基决定。（1）当两个取代基定位作用一致时，仍由原定位规则决定。（三）定位效应在合成中的应用（2）两个取代基对第三个取代基定位作用不一致a.两个取代基属同一类①强弱相差较大，由强的定位：②强弱相差不大，得混合物：b.两个取代基属不同类，由第一类（邻对位）定位基定位2.设计适当的合成路线例1①先引入硝基，第二个取代基引入的位置为：分析②先引入溴，第二个取代基引入的位置为：合理路线在苯环上引入两个取代基例2在苯环上引入两个取代基分析：①羧基不能直接引入，须由甲基转化。③先引入甲基硝化氧化②先引入硝基烷基化反应不进行合理路线：六、稠环芳烃（一）萘的结构萘具有芳香性，萘的离域能为254.98kJ/mol;苯的离域能为150.48kJ/mol.碳碳键长比C-C键长（0.154nm)短,比C=C键长(0,134nm)长.但与苯不同,键长不相等.碳碳键长萘的π分子轨道萘由两个苯环公用两个碳原子并联而成.萘的结构式:萘分子中碳原子的编号:12345678910αβαααβββ萘分子中碳原子的位置是不等同的,1,4,5,8四个碳原子位置等同,叫α位,2,3,6,7四个碳原子位置等同,叫β位.萘的一元取代物有两种:α-取代物(1-取代物)β-取代物(2-取代物)（二）萘的化学性质萘具芳香性，与苯相似主要进行亲电取代反应。但萘环上p电子离域不象苯环那样完全平均化，α-碳原子上电子云密度较高，β-碳原子上次之。因而萘环上的亲电取代反应一般发生在α位。卤代硝化1.亲电取代反应磺化傅氏反应2.还原（加成）反应1,4-二氢萘1,2,3,4-四氢化萘十氢化萘3.氧化反应1,4-萘醌七、休克尔规则和芳香性（一）Huckel规则（3）π-电子数目为4n+2（n为0，1,2…正整数）。（1）环状共轭多烯；成环原子处于同一平面。分子具备芳香性的必要条件：Huckel规则是芳香化合物结构上的特点。（2）每个成环原子上都有一个p轨道垂直于该平面。它们是环状共轭多烯，成环原子都是sp2杂化，在同一个平面内。（二）芳香性的判断1.苯及其衍生物π电子数：610142.轮烯单环共轭多烯称为轮烯。［22］轮烯［18］轮烯［4