有机05-芳香
05 第五章 芳烃 芳香性
苯甲醛 benzaldehyde
苯乙酮 acetophenone
苯胺 aniline
苯甲酸 benzoic acid
苯磺酸 benzenesulfonic acid
其他命名示例
C CH
乙炔基苯（苯乙炔）
ethynylbenzne (phenylacetylene)
CH2Cl
氯甲基苯 （苄基氯 或 氯化苄）
6
4
5
2
3
1
5.2.3 共振论对苯分子结构的解释
多个经典结构构成的共振杂化体 极限结构能量相同 极限结构能量相同
共振能：3 x 119.3 – 208.5 = 149.4 kJ·mol
5.3 单环芳烃的物理性质
芳烃为液体或固体； 密度小于1； 有特殊气味、有毒； 不溶于水，易溶于有机溶剂。
苯甲基 苄基 phenylmethyl
benzyl (Bn)
2-甲苯基 邻甲苯基 2-methylphenyl
o-tolyl
3-甲苯基 间甲苯基
4-甲苯基 对甲苯基
3-methylphenyl 4-methylphenyl
m-tolyl
p-tolyl
简单的单环芳烃的命名
含简单烃基的单环芳烃以苯环为母体，烃基为取代基，称
1-甲基丙-1-烯基苯 1-methylprop-1-enyl)benzene
CH2
二苯基甲烷 甲叉基二苯 diphenylmethane methanediyldibenzene
苯环与脂环结构相连时
当苯环与脂环结构相连时，通常以环碳原子多者为母体 。若苯环和脂环碳原子数相同时，则以苯环为母体。
(3-甲基环戊基)苯 (3-methylcyclopentyl)benzene
芳香性和反芳香性
04 芳香性和反芳香性的研究 进展
理论研究
01
分子轨道理论
通过分子轨道理论，可以解释芳 香性分子的电子结构特点和稳定 性。
特殊电子云分布
芳香性物质具有特殊的电 子云分布，使其具有特殊 的物理和化学性质。
芳香性化合物实例
苯
最典型的芳香性化合物之一，具有平面六元环 结构，π电子数为6，符合4n+2规则。
呋喃、吡咯、噻吩
这些化合物也具有芳香性，因为它们也具有平面结构， π电子数符合4n+2规则。
环戊二烯负离子
具有10个π电子，符合4n+2规则，因此也具 有芳香性。
光谱电化学技术
光谱电化学技术可以用来研究芳香性分子在电极 表面的吸附和电子传递过程。
应用研究
分子电子器件
芳香性分子在分子电子器件领域 有广泛的应用，如分子开关、分
子导线等。
化学传感器
芳香性分子可以作为化学传感器， 用于检测气体、液体和生物分子等。
药物设计
芳香性分子在药物设计中也有应用， 如抗癌药物、抗病毒药物等。
02
分子振动光谱
03
计算化学方法
利用分子振动光谱技术，可以研 究芳香性分子的振动模式和结构 稳定性。
通过计算化学方法，可以预测和 模拟芳香性分子的电子结构和性 质。
实验研究
核磁共振谱
核磁共振谱技术可以用来研究芳香性分子的核自 旋磁矩和化学环境。
X射线晶体学
X射线晶体学可以用来解析芳香性分子的空间结构 和分子间的相互作用。
05-1芳烃
亲电试剂为： 亲电试剂为：硝酰正离子
HO NO2 + H2SO4 H2O NO2 H 2O
+
HSO4 + H2O NO2
+
_
+
H2O + NO2 ( 亲 亲亲 亲 ) H3O + HSO4
NO2
+
+ H2SO4
+
_
H
+
+ +NO2
NO2
NO2
硝化反应的应用： 硝化反应的应用：
N N
A：合成偶氮染料： 合成偶氮染料： B：合成炸药：三硝基甲苯（TNT） 合成炸药：三硝基甲苯（TNT）
(联苯 联苯) 联苯
(对联三苯 对联三苯) 对联三苯
2）多苯代脂肪烃：链烃中H被≥2个苯基取代 ）多苯代脂肪烃：链烃中 被 个苯基取代
CH2
CH=CH
二苯甲烷
1，2-二苯乙烯 ， 二苯乙烯
3）稠环芳烃:每两个苯环共用两个相邻碳。 ）稠环芳烃 每两个苯环共用两个相邻 每两个苯环共用两个相邻碳
萘
蒽
二、单环芳烃同分异构及命名 侧链异构 同分异构 取代基位置异构
苯基 C6H5表示） （Ph-或Φ-表示） 或 表示 PhenylCH2
CH3
对甲苯基
CH2 Cl
CH2 OH
苯甲基（ 苯甲基（苄基） 表示） （PhCH2-表示） 表示 Benzyl-
苄氯
苄醇
三、苯的结构 (分子式 6H6 , C/H=1) 分子式C
苯分子中的6个碳和 个氢 苯分子中的 个碳和6个氢 个碳和 处在同一平面上， 个碳 处在同一平面上，6个碳 形成一个正六边形的碳骨 6个碳碳键的键长相 架；6个碳碳键的键长相 等，都是 0. 139 nm， 所 ， 有的键角都是120°。 有的键角都是 °
有机化学基础知识点芳香化合物的物理性质
有机化学基础知识点芳香化合物的物理性质芳香化合物是有机化学中一类重要的化合物，在自然界和生活中都具有广泛的应用。
了解芳香化合物的物理性质对于理解它们的化学特性以及在实际应用中的使用是非常重要的。
本文将介绍芳香化合物的物理性质，包括它们的熔点、沸点、溶解性以及颜色等方面。
1. 熔点芳香化合物的熔点通常较高，这是由于它们之间存在着较强的π-π共轭作用。
这种共轭作用使得芳香化合物的分子间的相互作用增强，从而增加了熔点。
一般来说，若芳香环中的取代基越多，其熔点一般会降低，因为取代基的引入使得分子间的相互作用变弱。
2. 沸点芳香化合物的沸点也较高，主要是由于芳香环内的π电子的共轭作用。
这种共轭作用使得芳香化合物的分子间存在较强的相互作用力，从而增加了沸点。
另外，分子的分子量和分子结构对沸点也有一定的影响。
分子量较大的芳香化合物通常具有较高的沸点，而分子结构的变化如取代基种类、取代位置等也会对沸点产生影响。
3. 溶解性由于芳香化合物分子中存在较强的π电子共轭结构，使得芳香化合物在非极性溶剂中溶解性较高。
例如，苯、甲苯等常用的芳香化合物具有较好的溶解性。
但是，对于极性溶剂来说，由于分子间的相互作用强于芳环与溶剂分子间的相互作用，所以芳香化合物在极性溶剂中的溶解性通常较低。
4. 颜色芳香化合物的颜色多样，常常呈现出颜色鲜艳的特点。
这是由于芳香环内的π电子共轭结构能吸收特定波长的可见光，而对应的颜色则显示出来。
例如，苯是无色的，而其取代衍生物如甲苯、二甲苯等则呈现出不同的颜色。
此外，芳香环中还可以引入若干π电子吸附基团，进一步扩大了吸收光谱范围，影响了颜色的呈现。
总结：芳香化合物具有较高的熔点和沸点，这是由于芳香环内的π-π共轭作用增强了分子间的相互作用。
它们通常在非极性溶剂中具有较好的溶解性，而在极性溶剂中则溶解性较低。
此外，芳香化合物的颜色多样，取决于其分子结构和π电子共轭作用的影响。
对于化学研究和实际应用中的应用，了解芳香化合物的这些物理性质具有重要的意义。
有机化学第五章芳香烃
二、加成反应
Na , EtOH 。 10 ~ 15 C H2 , Rh - C , P H2 Pd-C , , P
1 , 4 - 二氢萘 十氢化萘 1,2,3,4 - 四氢化萘
三、氧化反应
CrO3 , AcOH 。 10 ~ 15 C
V2O5 - K 2SO4 O2 。 385 ~ 390 C
磺 化：
53% 。 0C
79% 。 100 C
4、定位规律的应用
A. 预测反应产物：
由定位能力决定
C H3 C H3
CO O H NO2
C H3
NH2 NO2
OCH 3
B. 正确选择合成路线：
S O3H
C H2C H3
C H2C H2C H2C H3
C (C H 3) 3 S O3H NO2
一、加成反应
R
HNO3+H2SO4
R
NO2
R + NO2
结论：原有基团的体积增大，对位产物增多。
B. 新引入基团的空间效应：
结论：对位产物随新引入基团体积的增大而增
多。
(C H 3)3C (Cl、Br)
浓 H2SO4
(C H 3)3C (Cl、Br)
SO3H
C. 温度影响
C H3
43% 4%
C H3
13% 8%
CH3CH2CCH2CHCHO O Cl
OH NO2 COCH3
COOH
4–乙酰氨基–1–萘甲酸 3–硝基–4–羟基苯乙酮
NHCOCH3
作业
结论：破坏苯环体系比较困难
HNO3 + H 2SO4 。 50 ~ 60 C
有机化学 第5章 芳烃
Cl
催化剂： 催化剂：FeCl3 、FeBr3 、AlCl3等 卤素活性： 卤素活性：F > Cl > Br > I 芳烃活性： 芳烃活性：烷基苯 > 苯 > 卤代苯
Cl
Cl Cl2 FeCl3
39％ ％
Cl Cl
Cl Cl
Cl 55 ％
6％
CH3
CH3 Cl
Cl2
CH3 Cl
CH3
FeCl3 ,25℃
H H 120° H o.140nm 120° H H H
0.140nm
价键理论： ② 价键理论：
苯分子的轨道结构
氢化热低（208.5< 119.3），苯具有特殊稳定性。 ），苯具有特殊稳定性 氢化热低（208.5<3×119.3），苯具有特殊稳定性。
苯的结构式： 苯的结构式：
或
或
苯同系物（单环芳烃） 5.2 苯同系物（单环芳烃）异构和命名
Cl Cl Cl Cl Cl Cl
（B）加氯
3 Cl2
紫外光
只有γ异构体有杀虫效果： 六六六有八种异构体，只有γ异构体有杀虫效果：
Cl Cl Cl Cl Cl
Cl
（3）氧化反应
(苯环本身的氧化) 苯环本身的氧化
O
2
空 9 O2(空气)
V2O5 400-500 ℃
2
O 70% O
4 CO2 4 H2O
O , N(CH3)2 ,
R,
NH2 ,
Cl ,
OH ,
Br ,
OCH3 ,
I, C6H5
NHCOCH3
OCOCH3 ,
间位定位基（ （2）第二类定位基 间位定位基（间位异构体 ）第二类定位基—间位定位基 > 40%） ） 使苯环钝化， 使苯环钝化，并使新引进的取代基主要进入 其间位。例如 例如： 其间位 例如：
高等有机化学第五章芳香性化合物的反应
于容易热环化为双环体系。
用一个原子代替两个氢原子得1，6-桥-[10]环共轭多烯，有芳香性：
O
X
(D)
(E) X= O, CH2, NH, NCH3
iii）大于[10]-轮烯的例子
[14]-轮烯
0 ppm
H H HH
7.6 ppm （H之间相互作用小）有芳香性
H
HH HH
有两对氢原子会发生相互作用，共轭能不高， 芳香稳定性不明显
第五章：芳香性和芳香化合物
的取代反应
在脂肪族碳原子上的取代反应主要为亲核取代 反应，而在芳香族主要为亲电取代反应，这是 由于芳香环上具有较高的电子云密度，进攻试 剂为正离子或偶极及诱导偶极的正的一端，而 离去的原子团不带成键电子对。
强吸电子基团取代的芳香化合物在一定条件下 也可以进行亲核取代反应。在亲核取代反应中， 进攻试剂是负离子或具有未共用电子对的原子 或基团，离去基团以弱碱负离子或分子的形式 离去，其实用价值不如亲电取代反应。
ii) 五员环
N H
共振能： 21
O
S
16
29 千卡/摩尔
象这种含有杂原子的芳香化合物称为杂芳香 化合物。可分为两类：一类利用芳香π体系 中的杂原子的未共享电子对；一类不利用此 未共享电子对。
富烯
R
R‘
有偶极矩，有芳香性的 非芳香化合物
R
R‘
iii) 七员环和八员环
H
H - H+
不稳定
H
H
- H-
H 8.67 - 8.16 ppm - 4.25 ppm
H3C
CH3
两对氢原子的相互作用，可使其成桥
键来消除掉，有芳香性
[18] - 轮烯
化学选修五(有机化学基础)----芳香烃
课题：芳香烃基础自测苯的组成与结构1．三式平面正六边形，所有的原子都在同一平面上。
3．化学键苯分子中的碳碳键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键。
苯的性质1．物理性质(1)燃烧现象：发出明亮火焰，产生浓黑烟。
(2)取代反应①在三溴化铁的作用下和溴单质发生取代反应的化学方程式为生成的二溴代物以邻位和对位取代产物为主。
②在60℃、浓硫酸作用下，和浓硝酸发生硝化反应：(3)加成反应在催化剂、加热条件下，与H2加成的化学方程式为(4)苯的特性①苯不与高锰酸钾酸性溶液和溴水反应，由此可知苯在化学性质上与烯烃有很大的差别。
②苯在催化剂(Fe或FeBr3)作用下与液溴发生取代反应，说明苯具有烷烃的性质。
③苯又能够与H2或Cl2分别在催化剂作用下发生加成反应，说明苯具有烯烃的性质。
④苯容易发生取代反应，而难于发生加成反应，难被氧化，其化学性质不同于烷烃、烯烃和炔烃。
溴苯、硝基苯的制备将反应后的液体倒入一个盛有冷水芳香烃的来源与苯的同系物1．芳香烃的来源(1)芳香烃最初来源于煤焦油中，现代主要来源于石油化学工业中的催化重整和裂化。
苯、乙苯和对二甲苯是应用最多的基本有机原料。
(2)工业上，乙苯、异丙苯主要通过苯与乙烯、丙烯反应获得。
苯与乙烯反应的化学方程式为。
2．苯的同系物(1)概念：苯环上的氢原子被烷基取代后的产物。
(2)结构特点：分子中只有1个苯环，侧链是烷烃基。
(3)通式：C n H2n－6(n≥7)。
苯的同系物与芳香烃的关系(1)分子式与苯(C6H6)相差一个或若干个“CH2”原子团的物质，如甲苯(C7H8)、二甲苯(C8H10)等都是苯的同系物，它们也都属于芳香烃。
(2)苯的同系物都是芳香烃，但芳香烃不一定是苯的同系物。
如属于芳香烃，但不是苯的同系物。
(3)苯的同系物的通式都为C n H2n－6(n≥7)，但通式符合C n H2n－6的烃不一定是苯的同系物。
如的分子式为C10H14，它不属于苯的同系物。
芳香烃的性质与反应
在燃料领域的应用
柴油添加剂：芳香烃可以提 高柴油的燃烧效率，减少尾 气排放。
汽油添加剂：芳香烃可以提 高汽油的辛烷值，改善汽油 的性能。
燃料油：芳香烃可以作为燃 料油的主要成分，提供能量。
生物燃料：某些芳香烃可以 作为生物燃料，具有可持续
性和环保性。
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烷基化反应的机理特点：反应速率快、选择性高、操作简便，是芳香烃衍生物合成的重要方法 之一。
酰基化反应机理
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定义：酰基化反应 是芳香烃与酰氯或 酸酐在催化剂作用 下生成芳香酮的反
应
反应机理：芳香烃 的活性氢与酰氯或 酸酐中的碳氧双键 发生亲电加成，生 成碳正离子中间体， 然后发生电子转移， 最后发生质子化反
应用：可用于合成多种有机化合物， 如染料、香料、药物等
稠环芳香烃
定义：稠环芳香烃是指具有两个或多个苯环相互稠合的芳香烃。 分类：根据苯环数目的不同，稠环芳香烃可以分为二环、三环、四环等类型。 结构特点：稠环芳香烃的碳原子之间通过单键或双键相互连接，形成闭合的环状结构。 性质与反应：稠环芳香烃具有芳香性，可以发生亲电取代、加成等反应。
芳香烃的结构特点
含有苯环
碳原子之间以单 键和双键连接
芳香烃具有芳香 性
芳香烃的稳定性 较高
芳香烃的物理性质
沸点：芳香烃的沸点较高，且 随分子量的增加而升高。
熔点：芳香烃的熔点也较高， 且随分子量的增加而升高。
溶解性：芳香烃通常不溶于水， 但可溶于有机溶剂。
密度：芳香烃的密度一般比水 小，且随分子量的增加而减小。
特点：结构简单，性质稳定，是芳 香烃中最常见的一类
有机化学中的芳香化合物
有机化学中的芳香化合物有机化学是研究有机物质的结构、性质和变化规律的科学领域。
而芳香化合物作为有机化学的重要组成部分，具有独特的结构和性质。
本文将从芳香化合物的定义、特性以及合成方法等方面进行论述。
一、芳香化合物的定义和特性芳香化合物是指带有芳香性质的有机化合物，它们通常在分子中含有稳定的芳香环结构。
芳香性是指分子中存在共轭的π电子体系，使得电子可以在环状结构中自由运动，从而使芳香化合物具有特殊的稳定性和反应性。
芳香化合物的特点有以下几个方面：1. 稳定性：芳香环结构能够通过共轭作用使电子稳定，因此芳香化合物的化学性质相对较稳定。
2. 反应性：芳香化合物多存在亲电子云和反电子云，因此它们具有亲电性和亲核性的特点，能够进行亲电和亲核反应。
3. 气味：许多芳香化合物具有浓郁的香气，因此被广泛应用于香料和香精的制备。
4. 共轭性：芳香化合物中的π电子能够参与共轭，形成稳定的共轭体系，从而使分子中的电子分布变得更加均匀。
二、芳香化合物的合成方法芳香化合物的合成方法多种多样，以下列举几种常见的合成方法：1. Friedel-Crafts反应：利用卤代烃和芳香化合物与路易斯酸作用，形成取代芳香化合物的方法。
这种方法适用于含有活泼卤素的芳香化合物的合成。
2. 烃的氧化：通过烃类的氧化反应，将它们转化为对应的醛、酮等芳香化合物。
3. 利用芳香烃的氢化反应：将芳香烃与氢气在催化剂存在下进行还原反应，生成饱和的环烃。
三、芳香化合物的应用芳香化合物广泛应用于医药、香料、香精等领域。
以下是一些常见的应用：1. 医药领域：许多药物中含有芳香环结构，这些芳香环能够与生物体内的分子发生特异性的相互作用，从而发挥治疗作用。
2. 香料和香精：许多芳香化合物具有浓郁的香味，被应用于香水、香精、食品香料等领域。
3. 染料：某些芳香化合物具有艳丽的颜色，被广泛应用于染料工业。
4. 材料：部分芳香化合物可用于制备高分子材料，如塑料、纤维等。
有机化学 第5章 芳香烃
OH
CH3
OH
NO2
CHO
NO2
⑤ 位阻对反应取向的影响
CH3 H3C C CH3
HNO3 H2SO4
H3C
CH3 C CH3 H3C
+
CH3
C CH3 H3C NO2 +
CH3 C CH3
NO2 80％
12％
NO2 8％
CH3 位阻较大
H2SO4
CH3
CH3
H2SO4
CH3
CH3
CH3 SO3H
得混合物。定位能力：
O
O
邻对位定位基 NR2(H) > OH(R) > NHCR > OCR > R > X
间位定位基
O NR3(H) > NO2 > CN > SO3H > CR
OH
OH
OH
CH3
CH3 Cl
42%
Cl
19%
CH3
CH3 COOH
CH3
58%
17%
43%
20%
NO2
有不同类定位基时，服从邻对位基定位
共轭吸电子效应
（使苯环邻、对位钝化）
OO N
取代基的电子效应对中间体稳定性的影响
➢ 诱导给电子效应的影响
CH3 E
CH3 E
H
CH3 E
HHale Waihona Puke CH3 EHCH3
CH3
CH3
CH3
E CH3
E
HE CH3
HE CH3
E
E
H
H
HE CH3
E H
➢ 共轭给电子效应的影响
《有机化学》第五章芳香烃
CH(CH3)2
CH 2CH=CH 2
异丙苯
3-苯基丙烯
CH3 CH3
1，2-二甲苯 （邻二甲苯）
CH 3
CH3
CH3 1，3-二甲苯 （间二甲苯）
1，4-二甲苯 （对二甲苯）
CH 3
CH 3CHCH 2CHCH 3 CH3
CH3 C=C
C2H5
H
2-甲基-4-苯基戊烷
2-苯基-2-戊烯
芳基：Ar- 苯基： C6H5- , Ph
CH2CH3
+ CH3CH=CH2 无水AlCl3
CH(CH3)2
当苯环上有强的吸电子基时，烷基化反应不容易进行。
比较：烷基ห้องสมุดไป่ตู้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。
第五章 芳香烃
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
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
二、亲电试剂与芳烃反应，得到中间体σ—配合物
H
+ Cl+
+ Cl
三、σ－配合物脱去一个质子，形成芳烃的取代产物
有机化学芳香烃
4.1.2.2 芳烃衍生物的命名
当苯环上连有- ,-CHO,- ,-COOH,- 当苯环上连有-OH,- ,- ,- ,- NH2,- ,-NO2,- 3H,- 等基团时我们又该 ,-SO ,- ,-X等基团时我们又该 如何命名这样的化合物呢? 如何命名这样的化合物呢? 首先仍然是选择一个母体. 首先仍然是选择一个母体. 一般我们按一定的次序选择一个最优先的基团 选择一个最优先的基团, 一般我们按一定的次序选择一个最优先的基团, 并将它与苯一起作为一个完整的母体.其它都作 并将它与苯一起作为一个完整的母体. 为取代基来看. 为取代基来看. 这一次序我们称为" 优先次序 ",它与在烯烃一 完全没有任何关系. 章中介绍的" 次序规则 "完全没有任何关系. 一些常见基团的优先次序如下: 一些常见基团的优先次序如下
3-硝基-5-羟基苯甲酸 -硝基- -
注意: 只是在选择母体时才有用, 选择母体时才有用 注意: " 优先次序 "只是在选择母体时才有用,
在选好母体后, " 优先次序 "则不再有任何用 在选好母体后, 处.
武汉大学医学有机化学2009 武汉大学医学有机化学2009
练习
HOOC
CH3O
SO3H
O2N
作为取代基,按烷烃的命名方法来命名. 作为取代基,按烷烃的命名方法来命名.
CH3 CH2 CH CH3 CH CH3
2-甲基-4-苯基戊烷 -甲基- -
武汉大学医学有机化学2009 武汉大学医学有机化学2009
命名
若苯环上连有不饱和基团时 通常也是将苯基作 若苯环上连有不饱和基团时,通常也是将苯基作 连有不饱和基团 为取代基处理 命名将遵守烯或炔烃的命名原则. 处理. 为取代基处理.命名将遵守烯或炔烃的命名原则.
有机化合物的芳香性
TsO H
TsO H
A
B
C
③ 三同方体系 在合适旳构造体系中，由子环丙烷旳参加还可
形成三同环丙烯基碳正离子A。
三环酯与SbF5／SO2ClF在低温作用下生成了一 种离域旳三同芳碳正离子B。
A
B
芳香性旳概念旳发展过程
最早应用于苯及其衍生物----- 随即扩展到了 非苯芳香体系----- 休克尔4 n+2规则旳发觉和应用 -----核磁共振技术在芳香性判断上旳应用----- 同 芳香概念----- 芳香性概念扩大到三维空间。
60年代合成出了环丙烯正离子化合物，经过X－射线研 究证明这个碳正离子能够单独存在。键长几乎相等。它旳性 质表白环丙烯基正离子确实是稳定旳，这是一种最小旳环状 芳香离子。
② 环丙烯酮
环丙烯酮是一种相对较稳定旳化合物，能 够了解为羰基旳极化为三元环，符合Hückel 规则。 因为它能够存在着下列偶极形式而呈现芳香性， 使体系稳定。
香体系。
3
3
+
+
环丙稀正离子
环丙稀负离子
② 环丁二烯 环丁二烯也有4个电子。属于4 n体系，它
非常不稳定，在室温下不可能离析出来。瞬间出 现旳环丁烯不久二聚成一种三环化合物。是反芳 香性化合物。
2
根据休克尔规则，当环丁二烯失去2个电 子变成环丁二烯旳两价正离子后，形成芳香大 键而稳定。分子应该具有芳香性。例如，下列 反应产生旳丁二烯正离于旳四甲基衍生物，其 NMR谱图上只出现单峰。
1、Hückel规则
sp2杂化碳原子构成旳平面单环体系, 其π电 子数为4 n＋2时，具有芳香性。这个规则一般 称为Hückel规则。是评价芳香性旳一种研究最 为成功旳基本规则。
有机化合物的环状结构和芳香性
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芳香性
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有机化合物的芳香性 环状结构和芳香性的应用 环状结构和芳香性的研究进展
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02
有机化合物的环状结构
环状结构的类型
脂环化合物：具有饱和环状结构的有机化合物 芳香化合物：具有芳香族环状结构的有机化合物 杂环化合物：具有杂原子（如氮、氧、硫等）的环状化合物 环状醇、醚、硫醇等：具有环状结构的醇、醚、硫醇等有机化合物
在材料科学中的应用
环状结构在合成高分子材料中的 应用
有机化合物的环状结构和芳香性 在药物合成中的应用
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芳香性在导电材料和磁性材料中 的应用
环状结构和芳香性在功能材料中 的潜在应用
在农业生产中的应用
环状结构和芳香性可用于提高农作物的抗虫性和抗病性 通过调节植物激素的合成，促进植物生长和发育 利用芳香性化合物作为天然农药，减少化学农药的使用 环状结构化合物可作为植物生长调节剂，提高农作物的产量和品质
05
环状结构和芳香性的研究进展
理论研究进展
环状结构与芳香性理论的发展 历程
近年来的研究热点和突破
理论在实践中的应用和效果
未来研究方向和展望
实验研究进展
实验方法：采用光谱学、量子化学计算等方法研究环状结构和芳香性
实验材料：合成具有环状结构的有机化合物，如苯、环己烯等
实验结果：发现环状结构对分子的芳香性有重要影响，进而影响化合物的 性质和反应活性 实验应用：通过实验研究，为设计具有特定性能的有机化合物提供理论依 据和实验支持
芳香类有机物-概述说明以及解释
芳香类有机物-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分内容：芳香类有机物是一类具有特殊芳香香味的有机分子，通常由苯环或其他芳香环结构组成。
这些化合物在生活和工业中广泛存在，并且具有重要的应用和价值。
在本篇文章中，我们将讨论芳香类有机物的定义与特点，其在工业生产和日常生活中的应用与重要性，以及它们在环境中的影响与处理方法。
最后，我们将对芳香类有机物的发展前景进行展望，并总结我们的观点和结论。
通过对芳香类有机物的深入了解，我们可以更好地认识和应对这些化合物在现代社会中的重要性和影响。
文章结构文章主要包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要对芳香类有机物进行概述，介绍其定义与特点，并阐述本文的目的和意义。
正文部分将深入探讨芳香类有机物的定义与特点、应用与重要性，以及在环境中的影响与处理方法。
结论部分将对前文进行总结与回顾，探讨芳香类有机物的发展前景，并给出结论与展望。
写文章1.2 文章结构部分的内容1.3 目的本文的目的在于全面介绍芳香类有机物的定义、特点、应用及重要性，以及在环境中的影响和处理方法。
通过对芳香类有机物进行深入的探讨和分析，旨在增进人们对这一类化合物的认识，加强人们对其在生活和工业中的应用和重要性的了解，同时也希望引起人们对芳香类有机物在环境中所可能带来的问题的关注，以及寻找相应的处理方法和解决方案。
希望本文能够帮助读者更全面地了解芳香类有机物，并对其在现实生活中的影响有更深入的认识。
2.正文2.1 芳香类有机物的定义与特点芳香类有机物是一类含有芳香环结构的有机分子。
在这些分子中，通常存在着共轭的π电子体系，使得它们具有特殊的性质和化学行为。
芳香类有机物通常具有以下特点：1. 芳香性质：芳香类有机物通常具有特殊的芳香性质，即它们可以通过共轭的π电子体系稳定的芳香环结构，使得分子呈现出特殊的稳定性和反应活性。
2. 不饱和性：由于芳香类有机物中存在着共轭的π电子体系，因此其分子通常具有较强的不饱和性，易于发生加成、取代等反应。
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八元环
4HCCH
Ni(CN)2 15-20 atm, 50oC （70%）
无芳香性
能发生典型的烯烃 反应。离域能为零。 具有单、双键结构。 澡盆型。
- 2K
乙醚
=
有芳香性
C-C键键长平均 化，均为1.40A。 八个碳原子共平 面。
*K给出二个电子
H H
1 2 3
HHH HH H
8 9 7 6 5
CH CH2 H E CH CH2 H E
CH CH2 H E CH CH2 H E
CH
CH2 + E
邻对位
间位
CH
CH2 CH
CH2 H E
CH
CH2 H E
20
共振式越多， H 正电荷分散 E 程度越大，芳正离子越稳定。
二、萘、蒽和菲的亲电取代（动力学控制与热力学控制）
H
80 ℃ 165 ℃#43;I， 或是＋C效应，其作用是增 大芳环的电子云密度，卤素对芳环有致钝作用,第三类定位基。
第二类定位基： +
N(CH3)3 COOH
NO2 CN SO3H CHO COCH3 + COOR CONH2 NH3
18
具有－I或－C效应,使芳环上的电子云密度降低。
邻位和对位定向比： 1)亲电试剂的活性越高，选择性越低：
AlCl 3
NO2
HNO3 + H2SO4
CO C H C H2C H3 2
Zn - Hg ， HCl
C H2C H2C H2C H3
先硝化可以吗？
36
【例3】
C (C H )3 3
) 3C
C (C H )3 3
X
HNO3 H2SO4
(C
A lC l3
H3
NO2
C (C H )3 3 S O3H NO2
1）.烷（烃）基化反应
AlX3 + RX + (CH3)3COH + H2SO4 C(CH3)3 R
OH BF 3 60C
进+ 攻 质 点 R ：
+
HF 0C H2SO4 CH2CH3
+ Rl XX Rl +3 A +4 A X
+ R H RO O+ H + + H 2
+ CH2=CH2 40-60atm 230-245C
O C
R
HF
O 进攻质点（ R C+ ） O R C Cl + AlCl3
O
O R C+ + AlCl4-
特点：不重排
16
5.其它亲电取代：
1）. 氯甲基化反应：
+ HCHO + HCl ZnCl2 60° C + RCHO + HCl CHClR CH2Cl
2）. 加特曼—科克反应（Gattermam-Koch）：
-80℃
H C2H5 CH3 H3C BF4CH3
m. p: -15℃
11
2、卤代反应：
Br2 + FeBr3 Br
δ
Br
δ
FeBr3
溴分子在FeBr3的作用下发生极化
R Br Br FeBr R Br H
+
Br
+
FeBr3
生成芳正离子
R Br H R Br + H
脱去质子
12
3.磺化
SO3H 浓H2SO4 70~80C 或10%发烟H2SO4 25C SO3H 200~245C + H2SO4 SO3 SO2Cl + 2ClSO3H SO3H 280~290C SO3H HO3S SO3H SO3H + H2O
+ CH = + C
C C H
15
讨论：可能发生正碳离子重排：
+ CH3CH2CH2Cl -18 ~ -80C 35-31% CH3 AlCl3 + H3C CH CH2Cl AlCl3 CH2CH2CH3 + CH3 CH CH3 65-69% C(CH3)3
2）.酰基化反应
O AlCl3 + R C X (或酸酐) O CH2CH2CH2C Cl
+
-
……….
31
七元环
H H
+ Ph3
C+Br-
+
Br-
AgNO3
+
+ AgBr
夺取负氢离子
环庚三烯正离子 1891年合成 1954年确定结构
7 6
H O 1 2 O
O +
H O
H在二个O上迅速交换。
3 5 4
卓酚酮
1954年制备
有芳香性，与苯酚性质相似。 易发生溴化、羟甲基化等亲 电取代反应，取代基主要进 入3，5，7位。
Cl
l/ C Fe
HNO3 + H 2SO4
S O3H
作业:P199( 七)、 P201( 十八)
38
27
六、氧化
1. 环的氧化：
2 + 9 O2 V2O5 450C
CH2CH2CH3
H 2 H
O O O
COOH
2. 侧链的氧化：
KMnO4
CH(CH3)2 H3C CH3
稀HNO3
COOH
回流 H3C MnO2,40C COOH O CCH3
28
H2SO4 65% CH2CH3 硬脂酸钴 + O2 120 -130° C
24
四、 芳环上亲核取代反应
Cl pπ
共扼 当芳环上连 NO2 CN COCH3 CF3 时，也可发生亲核取代反应
1. 加成－消除机理
X Nu
-慢
X
决定步骤
Nu
Nu X-
X=卤素 NO2 OR 等 Nu-=OH- NH2- RNH- RO-
25
O2N
OCH3 H3CO OC2H5 NO2 NO2 KOC2H5 O2N NO2 NO2
Br Br Br
1.只有一种邻二溴代苯
（按Kèkulè式应该有两种）：
Br
2.高度不饱和的分子：
却不发生加成 而发生取代
3.特殊的稳定性：
不与氧化剂反应； 在化学反应或降解中保持不变； 氧化热和燃烧热低
5
二、苯的结构表示法：
仍被采用 历史的原因 现实的—— 越来越多被采用。 无法准确表示环上的p电子数，如 但也有缺点 无法表示电子云的实际分布 +
+
10 4
+
33
§5.5、芳烃的制备
傅-克酰基化反应和脱氢反应在合成稠环体系时的作用
O 1. AlCl3
+
HOOC
Zn-Hg/HCl
HOOC
PPA
O O O
2. H2O O OH NaBH4 H+/ SeO2
(萘 满 酮 )
34
S O3H
【例1】 解:
O4 H 2S 。 C 0~60 5
C2 H AlC 5 Cl l3
OC2H5 OCH3 O2N NO2 NO2
2. 消除－加成反应机理 (苯炔机理)
26
五、 苯的加成反应：
1. 加H2：
+ 3 H2 Ni 180~250C
用于制备环己烷衍生物
OH H2 OH O NH2OH
NOH H H2SO4 N 重排
O 聚合 尼龙- - 6
2. 加Cl2:
紫外光 + 3 Cl2 C6H6Cl6
进攻质点SO3： 2H2SO4
H3O+ + HSO4- + SO3
13
讨论：可逆反应
除水促进正反应（发烟H2SO4） 从苯环上清去SO3H
OH H2SO4
OH SO3H Br SO3H
2
OH Br SO3HH O Br 2 SO3H
OH
14
4. 付-克反应 (Friedel-Crafts)(芳环上有强吸电 子基,难进行)
SO H2
4
Al Cl 3
(C X C )3 H3
C (C H )3 3
H2SO4
C (C H )3 3 S O3H
HNO3 + H 2SO4
几乎100%的对位产物
37
【例4】
Cl
HNO3 H2SO4
Cl NO2
SO H2
Fe
C l/
对位产物占69.5%
Cl NO2 S O3H
4
Cl
H2SO4 。 100 C
一. 亲电取代反应
（一） 加成－消除机理
+ E
+
E
+
π
络合物
H + E σ 络合物 芳正离子
E +
H
+
1、硝化反应:
2H2SO4 HNO3
NO2+
+ H3O+ 2HSO4- NO2
NO2 H
芳正离子生成的 一步是决定反应 速率的一步
实验已经证实芳正离子的存在：
CH3 C2H5F/BF3 H3C CH3
Chapter V Aromatic compounds
杭州师范大学材化学院
1
从植物胶中取得的具有芳香气味的物质称为芳香化合物;将苯 和含有苯环的化合物称为芳香化合物;将具有芳香特性的化合 物称为芳香化合物
§５.1、芳烃的命名
CH3 Cl OCH3 OH COOH CH3
邻(o-)氯苯甲醚