《有机化学》第五章芳香烃课件

第五章芳香烃

第五章芳香烃1学习要求：1.了解芳香烃的分类；掌握苯系单环芳烃的异构和命名2.掌握苯的结构及其化学性质3.掌握芳烃亲电取代的定位规律及其理论解释4.了解稠环芳香烃、非苯芳香烃；掌握休克尔规则重点：苯的结构及其化学性质；芳烃取代的定位规律及休克尔规则学习要求：1.了解芳香烃的分类；掌握苯系单环芳烃的异构和命名2本章主要内容第一部分单环芳烃的概述及性质

第二部分芳香烃的亲电取代反应历程第三部分芳烃亲电取代的定位规律第四部分稠环芳香烃概述第五部分休克尔规则和非苯芳香体系本章主要内容第一部分单环芳烃的概述及性质3

芳香烃：苯、苯的衍生物以及和苯具有类似结构和性质的化合物。单环芳烃苯系芳烃多环芳烃芳烃稠环芳烃等非苯芳烃芳香烃：苯、苯的衍生物以及和苯具有类似结构和性质4§4.1单环芳烃概述1825年苯首次得到分离，分子式为Ｃ6H6

苯不与溴水加成，也不被KMnO4氧化，却可在催化剂作用下发生取代反应，且一元取代物只有一种。

1865年德国化学家凯库勒创造性地提出苯的环状结构式很多问题无法解释一、苯的结构①苯的凯库勒结构式§4.1单环芳烃概述1825年苯首次得到分离，分子式为Ｃ5②苯分子结构的近代概念SP2杂化，6个C-Cσ键，6个C-Hσ键，键长均相等，介于单双键之间，六个碳原子共平面，键角为120°。②苯分子结构的近代概念SP2杂化，6个C-Cσ键，6个C-61.以苯环为母体，取代原子或原子团作为取代基。二、单环芳烃的命名

2.

苯环上连有不饱和烃基，或是连有较复杂基团时，则把苯环作为取代基来命名。

1.以苯环为母体，取代原子或原子团作为取代基。二、单环芳烃7《有机化学》第五章芳香烃课件82-苯基-2-戊烯芳基：Ar-苯基：C6H5-,Ph苄基：2-苯基-2-戊烯芳基：Ar-苯基：C6H5-,P9注：当苯环上有多取代基时，选择母体的顺序如下：-COOH,-SO3H,-COOR,-COX(酰卤),-CONH2(酰胺),-CN,-CHO,-COR,-OH,-NH2,-R,-OR(烃氧基)等对氯苯酚邻氨基苯磺酸间硝基苯甲酸注：当苯环上有多取代基时，选择母体的顺序如下：对氯10§4.2单环芳烃的物理性质单环芳烃一般为无色液体，比水轻，不溶于水，溶于一般有机溶剂。芳烃的熔点及沸点变化符合一般规律，在各异构体中，对称性大者，熔点较高，溶解度较小。对、邻、间二甲苯中，对位熔点最高。

苯及其同系物：有毒，长期吸入它们的蒸气，会引起肝的损伤，损坏造血器官及神经系统，并能导致白血病。§4.2单环芳烃的物理性质单环芳烃一般为无色液体，比水轻，11§4.3

单环芳烃的化学性质芳香性：容易发生取代反应，不易发生加成和氧化反应。

碳环为封闭的共轭体系，体系稳定，一般不开环。

芳环上下为离域的π电子所遮蔽，为一种电子给予体，易与亲电试剂发生取代反应。§4.3单环芳烃的化学性质芳香性：容易发生取代反应，不易发12一、取代反应1、硝代反应黄色油状液体，杏仁味一、取代反应1、硝代反应黄色油状液体，杏仁味132、卤代反应2、卤代反应14分析：反应条件不同，产物不同Fe或FeX3：苯环上取代hγ:苯环侧链上取代分析：反应条件不同，产物不同Fe或FeX3：苯环上取代hγ:153、磺化反应苯磺酸为强酸，易溶于水，—SO3H为极性基团，它的引入可增强有机化合物的水溶性，该反应为可逆反应，由于苯磺酸基是在稀硫酸中也能水解，因此常用发烟硫酸来作磺化剂。3、磺化反应苯磺酸为强酸，易溶于水，—SO3H为极164、烷基化和酰基化反应(付-克反应）烷基化试剂：RX,ROH,RCH=CH2酰基化试剂：RCOX,(RCO)2O催化剂：4、烷基化和酰基化反应(付-克反应）烷基化试剂：RX,17因为产生碳正离子中间体因为产生碳正离子中间体18例如：例如：19当苯环上有强的吸电子基时，烷基化反应不容易进行。当苯环上有强的吸电子基时，烷基化反应不容易进行。20比较：烷基化与酰基化的异同相同：①催化剂相同②反应历程相似③苯环上有吸电子基时不能发生付-克反应不同：①烷基化能发生异构化，而酰基化不能；②烷基化不停留在一取代物上，而酰基化停留在一取代物上；③二者催化剂用量不同，烷基化用量少，酰基化用量多。比较：烷基化与酰基化的异同相同：①催化剂相同21二、

氧化反应①侧链氧化鉴别苯及苯的同系物如：苯、甲苯二、氧化反应①侧链氧化鉴别苯及苯的同系物如：苯、甲苯22注：①与苯环直接相连的碳上没有H时（如叔丁基）不能氧化

②氧化时不论烷基的长短都变为羧基②破环氧化注：①与苯环直接相连的碳上没有H时（如叔丁②破环氧化23三、加成反应(难加成）杀虫剂六六六三、加成反应(难加成）杀虫剂六六六24以苯的氯代为例：§4.4

芳烃亲电取代反应历程以苯的氯代为例：§4.4芳烃亲电取代反应历程25

一、亲电试剂的形成二、亲电试剂与芳烃反应，得到中间体σ—配合物三、σ－配合物脱去一个质子，形成芳烃的取代产物一、亲电试剂的形成二、亲电试剂与芳烃反应，得到中间26§4.5

芳烃亲电取代的定位规律1.取代基定位规律邻、对位取代快间位取代慢§4.5

芳烃亲电取代的定位规律1.取代基定位规律邻、27G决定：①E的位置（G的邻、对或间位）②芳环氢的活性（即速度）G-定位基①邻位、对位定位基特点：直接和苯环相连的原子以单键和其它原子相连致钝基团：-Cl,-Br致活基团：G决定：①E的位置（G的邻、对或间位）G-定位基①邻位、对28②间位定位基

致钝基团特点：直接和苯环相连的原子再和其它原子相连时含有双键或叁键②间位定位基致钝基团特点：直接和苯环相连的原子再和其它原292.定位规律的理论解释⑴致活作用的邻对位定位基

取代基的定位效应，主要从取代基所产生的电子效应讨论，有时空间效应也起一定作用。

超共轭效应2.定位规律的理论解释⑴致活作用的邻对位定位基超共轭效30《有机化学》第五章芳香烃课件31⑵致钝作用的间位定位基

均为吸电子基，具有-I效应，使苯环电子密度减小，这些取代基还与苯环存在π－π共轭效应，也使苯环电子密度降低，总的电子效应是使苯环的亲电取代反应钝化。⑵致钝作用的间位定位基均为吸电子基，具有-I效应，使32⑶具有致钝作用的邻对定位基卤素属于这一类

⑶具有致钝作用的邻对定位基333.定位规律的应用⑴合成上：3.定位规律的应用⑴合成上：34《有机化学》第五章芳香烃课件35⑵二取代苯的定位规律a.强烈活化基团的定位能力胜过钝化基团或弱的活化基团⑵二取代苯的定位规律a.强烈活化基团的定位能力胜过钝化基团或36主要基团定位能力：-NH2,-OH>-OR,-NHCOR>-C6H5,-CH3>间位定位基主要基团定位能力：37b.

两个钝化基团，由致钝强的基团决定b.两个钝化基团，由致钝强的基团决定38c.处于两个基团间位的位置，由于空间阻碍，很少发生取代。c.处于两个基团间位的位置，由于空间阻碍，很少39§4.6

稠环芳烃概述多环芳烃：分子中含有两个或两个以上苯环的烃。稠环芳烃：分子中有两个或两个以上的苯环，用一边或多边相互并联的化合物。§4.6

稠环芳烃概述多环芳烃：分子中含有两个或两个以上40萘1、4、5、8-α位2、3、6、7-β位1，6-二甲基萘萘1、4、5、8-α位2、3、6、7-β位1，6-二甲基41§4.7

萘的化学性质萘中电子云分布不均匀，α位电子云密度较大，芳香性比苯差。1.取代反应§4.7

萘的化学性质萘中电子云分布不均匀，α位电子云密422.

氧化反应邻苯二甲酸酐2.

氧化反应邻苯二甲酸酐433.

加成反应3.

加成反应44§4.8

非苯芳烃非苯芳烃：不含苯环但具有类似苯的结构和性质的芳香族化合物。休克尔规则：

凡是π电子数具有4n+2（n为0，1，2…等正整数）个的单环封闭共轭体系的化合物，都具有芳香性。无芳香性不在同一个平面，离域作用小，无芳香性§4.8