1脂肪烃及芳香烃课件

第五章芳香烃

Aromaticcompounds第五章芳香烃

Aromaticcompounds1概述概述21.脂肪烃及芳香烃

Aliphaticandaromaticcompounds芳香性

Aromaticity1.脂肪烃及芳香烃Aliphaticandaromat3+Br2/CCl4×+Br2/FeBr3×KMnO4Aromaticity芳香性稳定的环，易取代，难加成，难氧化？+Br2/CCl4×+Br2/FeBr3×KMnO4Aro42.烷基苯工业来源（Industrialsourceofalkylbenzenes）CoalPetroleum（见书第四节）2.烷基苯工业来源（Industrialsourceo5Coal△（noair)Coke(焦炭）Coaltar(煤焦油)+CoalgasBenzene,toluene,xylenes,phenolcycloalkanesAromatichydrocarbonCatalyticreforming催化重整Coal△（noair)Coke(焦炭）Coaltar(6馏分名称沸点范围/℃主要成分轻油<180苯、甲苯、二甲苯酚油180~210苯酚、甲苯酚等萘油210~230萘、甲基萘等洗油230~300联苯、苊、芴等蒽油300~360蒽、菲等沥青>360沥青、游离碳煤焦油的分馏产物馏分名称沸点范围/℃73.分类

单环芳烃多环芳烃非苯芳烃

3.分类单环芳烃8第一节单环芳烃

苯及同系物

（benzeneandhomolog）第一节单环芳烃苯及同系物

（benzenea9一.苯的结构（structureofbenzene）1.开库勒结构式（Kekulestructure）In1825M.FaradayIn1834E.MitscherlichIn1865AugustKekule一.苯的结构（structureofbenzene）110AugustKekuleIwassittingwritingatmytextbook,buttheworkdidnotprogress;mythoughtswereelsewhere.Iturnedmychairtothefire,anddozed.Againtheatomsweregambolingbeforemyeyes.Thistimethesmallergroupskeptmodestlyinthebeckground.Mymentaleye,renderedmoreacutebyrepeatedvisionsofthisAugustKekuleIwassittingwri11kind,couldnowdistinguishlargerstructuresofmanifoldconformations;longrows,sometimesmorecloselyfittedtogether;alltwistingandturninginsnake-likemotion.Butlook!Whatwasthat?Oneofthesnakeshadseizedholdofitsowntail,andtheformwhirledmockinglybeforemyeyes.AsifbyaflashoflightningIwoke;……Ispenttherestofthenightworkingouttheconsequencesofthehypothesis.Letuslearntodream,gentlemen,andthenperhapsweshalllearnthetruth.kind,couldnowdistinguishlar12AugustKekule苯环结构的诞生是有机化学发展史上的一块里程碑AugustKekule苯环结构的诞生是有机化学发展史上的13KekuleformulaKekuleformula14DewarformulaDewarformula15

2.轨道理论TheoryoforbitC—SP2

2.轨道理论TheoryoforbitC—SP2161脂肪烃及芳香烃课件17（1）Csp2hybridized（2）Particularlystable（3）电子离域ElectronDelocalization（1）Csp2hybridized18CH3—CH3Csp3-Csp3

154pmCH2=CH—CH3Csp2-Csp3

150pmCH2=CH—CH=CH2Csp2-Csp2

146pmC6H6Csp2-Csp2139pmCH3—CH3Csp3-193.分子轨道理论

Theoryofmolecularorbit3.分子轨道理论

Theoryofmolecularo204.共振（Resonancestructureofbenzene）ResonanceContributors4.共振（Resonancestructureofb21LinuspaulingLinuspauling22电子离域与共振ElectronDelocalizationandResonance上述非经典结构式较好地表示了电子的离域，但是却无法告诉我们该结构中含有多少双键。因此化学家常用共振结构（共振极限结构）来表示。p-electronsinconjugateddienesandbenzenearedelocalized定域电子：被限制在两个原子核区域内运动的电子离域电子：不局限于两个原子核区域内运动的电子这种电子的离域作用我们也称之为共轭作用电子离域与共振上述非经典结构式较好地表示了电子的离域，但是23HowtodrowresonancecontributorsRulesforDrawingResonanceContributorsOnlyelectronsmove.ThenucleioftheatomsnevermoveTheonlyelectronsthatcanmoveareπelectronsandnonbondingelectronsThetotalnumberofelectronsinthemoleculedoesnotchange,neitherdothenumbersofpairedandunpairedelectronsInordertodrawcontributors,theelectronsinoneresonancecontributoraremovedtogeneratethenextcontributor.Howtodrowresonancecontribu24Theelectronscanbemoved

inoneofthefollowingways（1）MoveπelectronstowardapositivechargeTheelectronscanbemoved

in25（2）

Moveπelectronstowardaπbond（2）Moveπelectronstowardaπ26（3）Moveanonbondingpairofelectronstowardaπbond（3）Moveanonbondingpairof27（4）Moveasinglenonbondingelectrontowardaπbond（4）Moveasinglenonbondinge28共振杂化体比它的任何一个共振式都要稳定共价键数目越多的共振式越稳定共振式中的电荷越分散就越稳定越稳定的共振式对共振杂化体的贡献越大1,3-butadiene共振杂化体比它的任何一个共振式都要稳定1,3-butadi29（5）相对稳定的共振式的数目越多，共振杂化体越稳定（5）相对稳定的共振式的数目越多，共振杂化体越稳定30（6）共振式越接近等价，共振杂化体越稳定（6）共振式越接近等价，共振杂化体越稳定31二.命名

Nomenclature1.简单××苯（××benzene）ChlorobenzeneNitrobenzene二.命名Nomenclature1.简单Chlorobe32SpecialnamesTolueneAnilineSpecialnamesTolueneAniline332.相对复杂2-苯基戊烷2－phenylpentane苯乙烯Styrenephenylethylene2.相对复杂2-苯基戊烷苯乙烯343.多取代基O-Dibromobenzene

orthom-Dibromobenzene

metap-Dibromobenzene

para3.多取代基O-Dibromobenzenem-Dibrom352-氯-3-硝基苯磺酸2-chloro-3-nitrobenzene-sulfonicacid优先次序：-COOH，-SO3H，-CN，-CHO，>C=O，-OH，-NH2，-R，-X，NO22-氯-3-硝基苯磺酸优先次序：36三、物理性质苯：无色透明,易燃液体。不溶于水。遇热、明火易燃烧、爆炸。能与氧化剂,发生剧烈反应。蜡、树脂、油的溶剂;合成化学制品和制药的中间体。汽油一种成份,含量<2%

急性苯中毒：麻醉作用慢性中毒三、物理性质苯：无色透明,易燃液体。37四、化学性质

（一）芳香亲电取代反应（electrophilicaromaticsubstitutionreactions）四、化学性质（一）芳香亲电取代反应（electrophi38+Br2/FeBr3+Br2/FeBr339Step1:Step2:：机理Mechanism:Step1:Step1:Step2:：机理Mechanism:S40Reactioncoordinatediagrams:Reactioncoordinatediagrams:411.卤代HalogenationCatalyst:FeCl3,AlCl3,CuCl2,SbCl5Bromobenzene1.卤代HalogenationCatalyst:Fe42FeBr3+Br2→FeBr4-+Br+FeBr3+Br2→FeBr4-+Br+43diazepamdiazepam442.硝化NitrationNitrobenzene2.硝化NitrationNitrobenzene451脂肪烃及芳香烃课件46硝基苯

硝基苯;密斑油;苦杏仁油相对密度1.205。难溶于水硝基苯的主要毒作用硝基苯硝基苯;密斑油;苦杏仁油473.磺化Sulfonation——reversiblereaction苯磺酸Benzenesulfonicacid3.磺化Sulfonation苯磺酸Benzenesul481脂肪烃及芳香烃课件491脂肪烃及芳香烃课件50sulfanilimideprontosilsulfanilimideprontosil51磺胺甲噁唑（sulfamethoxazole，sinomin，SMZ）又名新诺明噁唑异噁唑磺胺甲噁唑（sulfamethoxazole，sinomin524.傅-克烷基化反应(Friedel-CraftsAlkylation)4.傅-克烷基化反应53傅瑞尔－克拉夫茨C．Friedel1832-1899J.A.Crafts1839-1917

傅瑞尔－克拉夫茨C．Friedel1832-189954Note:①催化剂Catalyst:Lewisacids,

AlCl3,

FeCl3,ZnCl2,SnCl4,

BF3②重排RearrangementmayoccurinalkylationNote:①催化剂Catalyst:Lewisacids551010101056③多元取代物

polysubstitution——Limitation③多元取代物

polysubstitution——Limi57④AromaticringscontainingthegroupdonotundergoF-CAlkylation

④Aromaticringscontaininggrou58⑤polyhalogenatedalkanes？⑤polyhalogenatedalkanes？591脂肪烃及芳香烃课件60⑥alcohol,alkene⑥alcohol,alkene615.傅-克酰基化反应(Friedel-CraftsAcylation)没有重排问题5.傅-克酰基化反应没有重排问题621脂肪烃及芳香烃课件635个亲电取代反应5个亲电取代反应64亲电试剂electrophile：——Cl-Cl+

--AlCl3

——Br-Br+--FeBr3

——+NO2

(obtainedbyHNO3+H2SO4)——+SO3H(fromH2SO4)orSO3——R+

(obtainedbyR-Cl+AlCl3)——RC+=O(obtainedbyRCOCl+AlCl3)亲电试剂electrophile：——Cl-Cl+--65思考题：如何从苯合成正丁基苯？思考题：66xiexie!谢谢！xiexie!谢谢！67第五章芳香烃

Aromaticcompounds第五章芳香烃

Aromaticcompounds68概述概述691.脂肪烃及芳香烃

Aliphaticandaromaticcompounds芳香性

Aromaticity1.脂肪烃及芳香烃Aliphaticandaromat70+Br2/CCl4×+Br2/FeBr3×KMnO4Aromaticity芳香性稳定的环，易取代，难加成，难氧化？+Br2/CCl4×+Br2/FeBr3×KMnO4Aro712.烷基苯工业来源（Industrialsourceofalkylbenzenes）CoalPetroleum（见书第四节）2.烷基苯工业来源（Industrialsourceo72Coal△（noair)Coke(焦炭）Coaltar(煤焦油)+CoalgasBenzene,toluene,xylenes,phenolcycloalkanesAromatichydrocarbonCatalyticreforming催化重整Coal△（noair)Coke(焦炭）Coaltar(73馏分名称沸点范围/℃主要成分轻油<180苯、甲苯、二甲苯酚油180~210苯酚、甲苯酚等萘油210~230萘、甲基萘等洗油230~300联苯、苊、芴等蒽油300~360蒽、菲等沥青>360沥青、游离碳煤焦油的分馏产物馏分名称沸点范围/℃743.分类

单环芳烃多环芳烃非苯芳烃

3.分类单环芳烃75第一节单环芳烃

苯及同系物

（benzeneandhomolog）第一节单环芳烃苯及同系物

（benzenea76一.苯的结构（structureofbenzene）1.开库勒结构式（Kekulestructure）In1825M.FaradayIn1834E.MitscherlichIn1865AugustKekule一.苯的结构（structureofbenzene）177AugustKekuleIwassittingwritingatmytextbook,buttheworkdidnotprogress;mythoughtswereelsewhere.Iturnedmychairtothefire,anddozed.Againtheatomsweregambolingbeforemyeyes.Thistimethesmallergroupskeptmodestlyinthebeckground.Mymentaleye,renderedmoreacutebyrepeatedvisionsofthisAugustKekuleIwassittingwri78kind,couldnowdistinguishlargerstructuresofmanifoldconformations;longrows,sometimesmorecloselyfittedtogether;alltwistingandturninginsnake-likemotion.Butlook!Whatwasthat?Oneofthesnakeshadseizedholdofitsowntail,andtheformwhirledmockinglybeforemyeyes.AsifbyaflashoflightningIwoke;……Ispenttherestofthenightworkingouttheconsequencesofthehypothesis.Letuslearntodream,gentlemen,andthenperhapsweshalllearnthetruth.kind,couldnowdistinguishlar79AugustKekule苯环结构的诞生是有机化学发展史上的一块里程碑AugustKekule苯环结构的诞生是有机化学发展史上的80KekuleformulaKekuleformula81DewarformulaDewarformula82

2.轨道理论TheoryoforbitC—SP2

2.轨道理论TheoryoforbitC—SP2831脂肪烃及芳香烃课件84（1）Csp2hybridized（2）Particularlystable（3）电子离域ElectronDelocalization（1）Csp2hybridized85CH3—CH3Csp3-Csp3

154pmCH2=CH—CH3Csp2-Csp3

150pmCH2=CH—CH=CH2Csp2-Csp2

146pmC6H6Csp2-Csp2139pmCH3—CH3Csp3-863.分子轨道理论

Theoryofmolecularorbit3.分子轨道理论

Theoryofmolecularo874.共振（Resonancestructureofbenzene）ResonanceContributors4.共振（Resonancestructureofb88LinuspaulingLinuspauling89电子离域与共振ElectronDelocalizationandResonance上述非经典结构式较好地表示了电子的离域，但是却无法告诉我们该结构中含有多少双键。因此化学家常用共振结构（共振极限结构）来表示。p-electronsinconjugateddienesandbenzenearedelocalized定域电子：被限制在两个原子核区域内运动的电子离域电子：不局限于两个原子核区域内运动的电子这种电子的离域作用我们也称之为共轭作用电子离域与共振上述非经典结构式较好地表示了电子的离域，但是90HowtodrowresonancecontributorsRulesforDrawingResonanceContributorsOnlyelectronsmove.ThenucleioftheatomsnevermoveTheonlyelectronsthatcanmoveareπelectronsandnonbondingelectronsThetotalnumberofelectronsinthemoleculedoesnotchange,neitherdothenumbersofpairedandunpairedelectronsInordertodrawcontributors,theelectronsinoneresonancecontributoraremovedtogeneratethenextcontributor.Howtodrowresonancecontribu91Theelectronscanbemoved

inoneofthefollowingways（1）MoveπelectronstowardapositivechargeTheelectronscanbemoved

in92（2）

Moveπelectronstowardaπbond（2）Moveπelectronstowardaπ93（3）Moveanonbondingpairofelectronstowardaπbond（3）Moveanonbondingpairof94（4）Moveasinglenonbondingelectrontowardaπbond（4）Moveasinglenonbondinge95共振杂化体比它的任何一个共振式都要稳定共价键数目越多的共振式越稳定共振式中的电荷越分散就越稳定越稳定的共振式对共振杂化体的贡献越大1,3-butadiene共振杂化体比它的任何一个共振式都要稳定1,3-butadi96（5）相对稳定的共振式的数目越多，共振杂化体越稳定（5）相对稳定的共振式的数目越多，共振杂化体越稳定97（6）共振式越接近等价，共振杂化体越稳定（6）共振式越接近等价，共振杂化体越稳定98二.命名

Nomenclature1.简单××苯（××benzene）ChlorobenzeneNitrobenzene二.命名Nomenclature1.简单Chlorobe99SpecialnamesTolueneAnilineSpecialnamesTolueneAniline1002.相对复杂2-苯基戊烷2－phenylpentane苯乙烯Styrenephenylethylene2.相对复杂2-苯基戊烷苯乙烯1013.多取代基O-Dibromobenzene

orthom-Dibromobenzene

metap-Dibromobenzene

para3.多取代基O-Dibromobenzenem-Dibrom1022-氯-3-硝基苯磺酸2-chloro-3-nitrobenzene-sulfonicacid优先次序：-COOH，-SO3H，-CN，-CHO，>C=O，-OH，-NH2，-R，-X，NO22-氯-3-硝基苯磺酸优先次序：103三、物理性质苯：无色透明,易燃液体。不溶于水。遇热、明火易燃烧、爆炸。能与氧化剂,发生剧烈反应。蜡、树脂、油的溶剂;合成化学制品和制药的中间体。汽油一种成份,含量<2%

急性苯中毒：麻醉作用慢性中毒三、物理性质苯：无色透明,易燃液体。104四、化学性质

（一）芳香亲电取代反应（electrophilicaromaticsubstitutionreactions）四、化学性质（一）芳香亲电取代反应（electrophi105+Br2/FeBr3+Br2/FeBr3106Step1:Step2:：机理Mechanism:Step1:Step1:Step2:：机理Mechanism:S107Reactioncoordinatediagrams:Reactioncoordinatediagrams:1081.卤代HalogenationCatalyst:FeCl3,AlCl3,CuCl2,SbCl5Bromobenzene1.卤代HalogenationCatalyst:Fe109FeBr3+Br2→FeBr4-+Br+FeBr3+Br2→FeBr4-+Br+110diazepamdiazepam1112.硝化NitrationNitrobenzene2.硝化NitrationNitrobenzene1121脂肪烃及芳香烃课件113硝基苯

硝基苯;密斑油;苦杏仁油相对密度