第4章芳香烃(4学分)
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有机化学-第六版-第04章-芳香烃
（2）加成反应
+2H2 Pt
+3H2,Pt
萘
二、蒽和菲
8 9 7 6
5 10
蒽
四氢化萘
1
4
23
十氢化萘
6
5
7
8
4 3 2 1 菲 10 9
C
D
AB
环戊烷并氢化菲
（环戊烷并多氢菲）
三、休克尔（Hückel）规则：
Aromaticity and Hückel Rules
['hʌkl]
具有共平面的离域体系的单环多烯化合物中， 若参与形成 π 键的电子数等于4n＋2 （n＝0，1，2，3…），此化合物就具有 芳香性。
Antibonding
Cyclooctatetraene
Bonding
8 p electrons; 3 bonding orbitals are filled; 2
nonbonding orbitals are each half-filled.
MO Diagram
1,3-Cyclopentadiene Benzene
Antibonding
Benzene
Bonding
6 p electrons fill all of the bonding orbitals. All p antibonding orbitals are empty.
p-MOs of Cyclobutadiene (Square Planar)
视频教学:苯的溴代实验
• 卤代：
Cl
+
Cl2
FeCl3 50-60oC
+ HCl
• 硝化：
NO2
+ HONO2 H2SO4
大学有机化学课件第四章 芳香烃
定条件下还是能加成的。
加氢：
加氯： 3．氧化反应 苯环侧链的氧化： 烃基苯侧链可被高锰酸钾或重铬酸钾的酸性或碱性溶液或稀硝酸所氧化，并在与苯环直接相连 的碳氢键开始，如果与苯环直接相连的碳上没有氢时，不被氧化。氧化时，不论烷基的长短，最后 都变为羧基，苯环不容易氧化。
苯环的氧化：
第四节 苯环的亲电取代定位规律 一、定位规律 1. 定位基在苯环上引入新的取代基时,其进入苯环的位置,主要决定于原有取代基的性质。这个原有 的取代基称为定位基。 2． 定位基类型 第一类：邻、对位定位基，使反应容易进行，并使新导入基主要进入苯环的邻、对位。 如：－NH2、－ph、－ N(CH3)2 、－NHCOCH3 、－OH、－ OCH3 第二类：间位定位基,使反应难于进行,并使新导入基进入苯环的间位。 ＋ 如：－COOH 、－NO2 、－ N(CH3)3 、－CF3 第三类：使反应较难进行，又使新基导入邻位或对位。 如：－F、－ Cl、－ Br 、－CH2Cl 二、定位规律的解释 1. －COOH 、－NO2 、－ N(CH3)3 、－CF3等。 这类定位基与苯环直接连接的原子都具有一定的正电荷，吸引苯环上的电子，使苯环上的电子 云降低，使亲电取代反应较难进行。以硝基为例，硝基的π轨道和苯环构成π－π共轭体系，由于 氧、氮的电负性强于碳，使共轭体系的电子云移向硝基。诱导效应和共轭效应协同作用的结果，降 低了苯环的电子云密度，其中以邻、对位为甚，而间位相对来说降低的少一些。
+ 3H 2
二、近代物理方法测定苯的结构
+Q
应该 Q＝120×3＝360KJ/mol，而实际上苯的氢化热=208 KJ / mol，比理论值低 152 KJ / mol 。
1．近代物理方法测定苯的结构： （1）6 个碳组成一个平面正六边形，6 个氢与 6 个 碳都在同一个平面上。 （共平面性） （2）所有键角都是 120° （3）碳碳键键长为 0. 139nm. 2．轨道杂化理论： 苯环所有碳原子都是采用 SP2 杂化，每个碳原子以三个杂化轨道分别与相邻的碳原子和氢原子形成 三个σ键。每个碳原子的未参与杂化的 P 轨道都垂直于碳环的平面。相邻的两个 P 轨道彼此从侧面 重叠，形成一个封闭的共轭体系，这个封闭的共轭体称为大π键，由于π电子高度离域，从而使键 达到完全平均化。
第四章芳香烃
(1) 烷基化反应
四 单环芳烃的化学性质
烷基化剂 RX卤代烃、ROH醇、烯烃、ROR醚
AlCl3 + CH3CH2Br
CH2CH3 + HBr
AlCl3 + (CH3)CHCl
2
催化剂 Lewis 酸
FeCl3, SnCl4, ZnCl2 HF, H2SO4, H3PO4, BF3
CH(CH3)2 + HCl
四 单环芳烃的化学性质
+或 H 2S 浓 O H 4-2 S S O O 3 4/75℃25℃
S3 O H Y ield95％
苯 磺 酸
B enzenesulfonic acid
SO3H CH3
发烟H2SO4 200℃以上
SO3H
SO3H
CH3
CH3
+ H2SO4浓
室温
SO3H +
+2H2O
注意
SO3H
triphenylmethane
CH CH 2
苯乙烯 Phenyl ethylene (Styrene)
㈡ 二取代苯的命名
二 单环芳烃的异构和命名
当化合物分子中含2个以上官能团和取代基时，按下 列顺序确定主官能团
COO SH 3 O H COO CR OC XO2NH
CN CHO COOH N2 HOR R-X -NO2
两个取代基不同
二 单环芳烃的异构和命名
在-OH之前的基团与苯环相连时，苯环作为取代基命名 在-OH之后的基团与苯环相连时，则以苯环为母体命名 多取代苯确定主官能团后，按最低系列原则编号
选择母体的顺序如下：
-N+R3 、 -COOH、 -SO3H、 -COOR（酯）、 -COX（酰卤）、 -CONH2（酰胺）、 -CN、-CHO、 C=O、 -OH、 -NH2、 -OR、 -R、 -X、 -NO2 等
汪小兰有机化学第四章芳香烃
现在我们所说的芳香族化合物，是指符 合Hückel 4n+2规则具有苯环结构或非苯环结 构的衍生物。
有机
芳烃的分类
二. 来源 1. 煤焦油中提取
炼焦时将煤干馏得焦炭及副产品煤焦油,煤 焦油组成十分复杂,含有大量的芳香族化合物, 通过分馏可得到多种芳香族化合物:
煤焦油分馏产物
馏分 轻油 酚油 萘油 重油 蒽油 沥青
有机
二. 化学性质 具芳香性：不具备C＝C键性质，
相当稳定，不易氧化，不易加成， 而易取代。
亲电取代反应 加成反应 苯环侧链的反应 氧化反应
有机
1.取代反应
苯环的离域作用使电子云分布在分子平 面的上下两侧，由于电子受原子核约束作用 较电子小，这就与烯烃中电子一样，对亲 电试剂也具有提供电子的能力，因此也能发 生亲电的反应, 但不是亲电加成而是环上的 亲电取代反应，包括: 卤代、硝化、磺化、 烷基化和酰基化等。
有机
工业上用乙烯和丙烯作为烷基化剂来 制取乙苯和异丙苯
+H2 CC H2 AlCl3
C2 H5
+H3 CC H C H2 AlCl3
3-甲基苯甲酸 2-硝基甲苯
HO SO 3H
3-甲基-5-羟基苯磺酸
练习
CH3
H2C
H3C
CH2
2-苯基-2-丁烯
对二乙烯苯
1.4-二乙烯基苯
有机
芳基命名: 苯基(ph-)/芳基(Ar-)
CH3
CH-2
C-
邻甲苯基
苯甲基(苄基)
OH
Cl
苯甲醇(苄醇) 氯化苄同系物 都是无色液体，有芳香气味，不溶 于水，是一种良好的有机溶剂，燃 烧带黑烟，苯及其同系物有毒（常 作油漆及胶粘剂成份）长期吸入其 蒸气，会引起肝的损伤，损坏造血 器官及神经系统，有时也能导致白 血病。
有机
芳烃的分类
二. 来源 1. 煤焦油中提取
炼焦时将煤干馏得焦炭及副产品煤焦油,煤 焦油组成十分复杂,含有大量的芳香族化合物, 通过分馏可得到多种芳香族化合物:
煤焦油分馏产物
馏分 轻油 酚油 萘油 重油 蒽油 沥青
有机
二. 化学性质 具芳香性：不具备C＝C键性质，
相当稳定，不易氧化，不易加成， 而易取代。
亲电取代反应 加成反应 苯环侧链的反应 氧化反应
有机
1.取代反应
苯环的离域作用使电子云分布在分子平 面的上下两侧，由于电子受原子核约束作用 较电子小，这就与烯烃中电子一样，对亲 电试剂也具有提供电子的能力，因此也能发 生亲电的反应, 但不是亲电加成而是环上的 亲电取代反应，包括: 卤代、硝化、磺化、 烷基化和酰基化等。
有机
工业上用乙烯和丙烯作为烷基化剂来 制取乙苯和异丙苯
+H2 CC H2 AlCl3
C2 H5
+H3 CC H C H2 AlCl3
3-甲基苯甲酸 2-硝基甲苯
HO SO 3H
3-甲基-5-羟基苯磺酸
练习
CH3
H2C
H3C
CH2
2-苯基-2-丁烯
对二乙烯苯
1.4-二乙烯基苯
有机
芳基命名: 苯基(ph-)/芳基(Ar-)
CH3
CH-2
C-
邻甲苯基
苯甲基(苄基)
OH
Cl
苯甲醇(苄醇) 氯化苄同系物 都是无色液体，有芳香气味，不溶 于水，是一种良好的有机溶剂，燃 烧带黑烟，苯及其同系物有毒（常 作油漆及胶粘剂成份）长期吸入其 蒸气，会引起肝的损伤，损坏造血 器官及神经系统，有时也能导致白 血病。
芳香烃ppt课件
两种办法：
a.加热，将反应温度控制在100℃以上，使生成的水
沸腾离开反应体系，达到降低产物浓度；
b.使用发烟硫酸，使生成的水与发烟硫酸中的三氧
化硫结合形成硫酸，从而降低产物浓度。
亲电取代反应—傅氏反应
烷基化 酰基化
烷基化：（卤代烷烃、烯烃、醇作为烷基化试剂 ）
1)卤代烷 为烷基化 试剂
无水
CH 3C2H C2H ClAl3C lCH 3C2H C + 2H Al4Cl H
酰基化反应 在苯环中引入酰基 只能生成一元取代产物
烷基碳原子数大于2的反应中 要异构化
酰基的结构不变，不重排
烷基化反应可逆
酰基化反应不可逆
相同点：若苯环上连有强吸电子基团时，傅克反应就不会发生
B、加成反应
+ H2 Ni、加压
加热
Cl + Cl2 50 0C Cl
Cl
Cl Cl
Cl
C、氧化反应（重点）
5 6
4 3
7 8
2 1
SO3H
4-硝基-1-萘磺酸
8 7
6 5
SO 3H
1 2
3
4
α-萘磺酸
CH3
5 6
4 3
7 8
2 OH
1
5-甲基-2-萘酚
四 单环芳烃 1）苯的结构
Ph—， Ar—
CH2
苄基
2)单环芳烃的性质 ①休克尔规则 从结构上来说，具有芳香性的物质必须有一个 环闭的共轭体系，共轭体系中的原子在一个平 面上，在这个平面的上下两侧有环状离域的π 电子云，而且组成该π电子云的P电子数必须 合乎4n+2 规则，（n为0，1，2，3…整数）。
CH3
第4章芳香烃4学时优秀课件
COOH SO3H -COOR -COCl
-CONH2
CN
CHO
C=O
-OH
-NH2
-R
-X
NO2
羧磺腈醛酮羟胺
COOH
SO 3H
间磺酸基苯甲酸 或 (3-磺酸基苯甲酸)
CHO NH2
HO
2-氨基-5-羟基苯甲醛
OH Cl
邻氯苯酚 或(2-氯苯酚)
NO2 Cl
SO 3H
2-氯-3-硝基苯磺酸
稠环 (condensed ring)
（1）
Br O2N
COOH
Br
CH3
NO2
参考答案
CH3Cl
AlCl3, H3C
Br2
FeBr3 Br
CH3
KMnO4, H+
Br
COOH 浓H2SO4, 浓HNO3 Br
COOH NO2
第二节 稠环芳香烃 Condensed aromatics
一、萘(naphthalene)
0.1421nm 0.1363nm 0.1415nm
1, 3-二硝基萘
CH3 COOH
8-甲基-2-萘甲酸
二、苯的分子结构
不反应
KMnO4 H+
C6H6
Br2 CCl4
Br2
FeBr3
C6H5Br
不反应
C6H6：高度不饱和，但不能使溴水褪色、不能被氧化。
凯库勒(kekule)结构式：
缺陷1：不能解释苯为何不起类似烯烃的加成反应。
X
X
Y
Y
缺陷2：不能解释
苯作取代基苯作取代基2甲基3苯基戊烷2甲基3苯基戊烷h3cch3ch3chch2苯乙烯苯乙烯4苯基2戊烯cch3cch3ch2ch3z3甲基2苯基2戊烯ch3chchchch3根据官能团的优先次序确定类别即优先官能团优先官能团作母体作母体其余基团则作取代基coohso3hcoorcocl含官能团芳香族化合物含官能团芳香族化合物的命名
第4章芳香烃
当苯环上连有不饱和烃基或复杂的烃 基时，可将苯看作取代基
CH CH 2
CH3 CH3 C CH3
H3C CH2 CH
苯乙烯
2,3-二甲基-2-苯基戊烷
芳基（Aryl）
有机化学 第四章 芳烃
14
三、物理性质： （自学）
芳香烃不溶于水，但溶于有机溶剂。一般芳香烃均
比水轻。沸点随相对分子质量升高而升高。熔点除
2
有机化学 第四章 芳烃
(1) 单环芳烃——分子中只含有一个苯环
CH3
CH=CH2
如：
苯
甲苯
苯乙烯
(2) 多环芳烃——分子中有两个或以上的苯环
如： 联苯 萘(nai)
有机化学 第四章 芳烃
CH2
二苯甲烷
3
(3) 非苯芳烃 ——分子中不含苯环，但结构性质与苯环相似，
即具有芳香族化合物的共同特性（芳香性）的环。
3 .定位规律的应用（重点）
（1）预测反应的主要产物
a.若两个取代基的定位效应一致，则它们的作用可互相加强
OH NO2 NO2 NO2 CH3
NO2
b.若两个取代基的定位效应不一致，则活化作用超过钝化作用
OH CH3
CHO
NO2
36
有机化学 第四章 芳烃
c.强活化基团的影响比弱活化基团的影响大
NH2 CH3
+
AlCl3
R
+
+
O C
AlCl4
+
AlCl4
26
有机化学 第四章 芳烃
H
+ R+
H R H C R O
R
+
O R C
H C R O
CH CH 2
CH3 CH3 C CH3
H3C CH2 CH
苯乙烯
2,3-二甲基-2-苯基戊烷
芳基（Aryl）
有机化学 第四章 芳烃
14
三、物理性质： （自学）
芳香烃不溶于水，但溶于有机溶剂。一般芳香烃均
比水轻。沸点随相对分子质量升高而升高。熔点除
2
有机化学 第四章 芳烃
(1) 单环芳烃——分子中只含有一个苯环
CH3
CH=CH2
如：
苯
甲苯
苯乙烯
(2) 多环芳烃——分子中有两个或以上的苯环
如： 联苯 萘(nai)
有机化学 第四章 芳烃
CH2
二苯甲烷
3
(3) 非苯芳烃 ——分子中不含苯环，但结构性质与苯环相似，
即具有芳香族化合物的共同特性（芳香性）的环。
3 .定位规律的应用（重点）
（1）预测反应的主要产物
a.若两个取代基的定位效应一致，则它们的作用可互相加强
OH NO2 NO2 NO2 CH3
NO2
b.若两个取代基的定位效应不一致，则活化作用超过钝化作用
OH CH3
CHO
NO2
36
有机化学 第四章 芳烃
c.强活化基团的影响比弱活化基团的影响大
NH2 CH3
+
AlCl3
R
+
+
O C
AlCl4
+
AlCl4
26
有机化学 第四章 芳烃
H
+ R+
H R H C R O
R
+
O R C
H C R O
有机化学 第4章芳香烃
H X O C R
卤代反应
NO2
SO 3 H
R
酰基化 反应* 反应
硝化反应
磺化反应
烷基化反应
1.卤代反应 1.卤代反应
+ Br 2 Fe 或 FeBr 3 Br + HBr
卤代反应机制： 卤代反应机制： （1）产生亲电试剂Br+： 产生亲电试剂Br
Fe + Br2 FeBr 3 + Br2 FeBr 3 Br + FeBr 4
4. 烷基化反应
H + CH 3CH2 Cl
无水AlC l 3
25 ℃
CH 2 CH 3 + HCl
此反应又称付瑞德尔-克拉夫茨 此反应又称付瑞德尔-克拉夫茨(Friedel付瑞德尔 Crafts)烷基化反应，简称“付-克”烷基化反应。 烷基化反应，简称“ 烷基化反应 烷基化反应。 在“付-克”烷基化反应中，当烷基大于2 烷基化反应中，当烷基大于2 个碳原子时，则发生碳链异构化作用。例如： 个碳原子时，则发生碳链异构化作用。例如：
CH3 + HNO 3
H2 SO 4 30℃ ℃
CH3 NO2
CH3
CH3
+
NO2
+
NO 2
(59％) ％
(37％) ％
(4%)
硝基苯硝化时，须提高温度， 硝基苯硝化时，须提高温度，并增加硝酸的浓 主产物为间-二硝基苯。 度，主产物为间-二硝基苯。
NO2 + HNO 3
H2 SO 4 95~100℃ ℃
1. 一烷基苯 一烷基苯命名时，多以苯为母体， 一烷基苯命名时，多以苯为母体，烷基为取 代基，称为“某苯” 例如: 代基，称为“某苯”。例如:
卤代反应
NO2
SO 3 H
R
酰基化 反应* 反应
硝化反应
磺化反应
烷基化反应
1.卤代反应 1.卤代反应
+ Br 2 Fe 或 FeBr 3 Br + HBr
卤代反应机制： 卤代反应机制： （1）产生亲电试剂Br+： 产生亲电试剂Br
Fe + Br2 FeBr 3 + Br2 FeBr 3 Br + FeBr 4
4. 烷基化反应
H + CH 3CH2 Cl
无水AlC l 3
25 ℃
CH 2 CH 3 + HCl
此反应又称付瑞德尔-克拉夫茨 此反应又称付瑞德尔-克拉夫茨(Friedel付瑞德尔 Crafts)烷基化反应，简称“付-克”烷基化反应。 烷基化反应，简称“ 烷基化反应 烷基化反应。 在“付-克”烷基化反应中，当烷基大于2 烷基化反应中，当烷基大于2 个碳原子时，则发生碳链异构化作用。例如： 个碳原子时，则发生碳链异构化作用。例如：
CH3 + HNO 3
H2 SO 4 30℃ ℃
CH3 NO2
CH3
CH3
+
NO2
+
NO 2
(59％) ％
(37％) ％
(4%)
硝基苯硝化时，须提高温度， 硝基苯硝化时，须提高温度，并增加硝酸的浓 主产物为间-二硝基苯。 度，主产物为间-二硝基苯。
NO2 + HNO 3
H2 SO 4 95~100℃ ℃
1. 一烷基苯 一烷基苯命名时，多以苯为母体， 一烷基苯命名时，多以苯为母体，烷基为取 代基，称为“某苯” 例如: 代基，称为“某苯”。例如:
第4章 芳香烃
弱致钝基
特点：与苯环直接相连的原子多数具有孤对电子； 除卤素外, 均为供电基, 活化苯环。
33
2. 间位定位基，又称第二类定位基,“指挥” 新取代基主要进入它的间位，同时钝化苯环。属 于第二类基的有（按钝化能力由大到小排）：
-NR3, -NO2, -CF3; -CN, -SO3H, -COR(H), -CO2H, -CCl3
17
(一) 苯的亲电取代反应(electrophilic substitution)
苯环π电子的高度离域形成一个富电子体系, 对亲 电子试剂能起提供电子的作用,易发生亲电取代反应。
H X O C
R
卤代反应
NO2
SO3H
R
酰基化 反应*
硝化反应
磺化反应
烷基化反应
18
苯环上的亲电取代反应机制
1. 亲电试剂(E+)带正电性的部分进攻苯环, 生成 σ配合物。中心碳由sp2转为sp3, 芳香结构被破坏。 E H
11
另外，IUPAC还规定，保留俗名的芳烃如 甲苯、二甲苯、苯乙烯等作为母体来命名。
CH3
C(CH3 )3
对叔丁基甲苯 4-t-butyltoluene
12
芳烃分子去掉一个氢原子剩下来 的原子团叫芳基，可用 Ar－ 代表。
或
C6H5
苯基(phenyl)或PhCH2 或 C6H5CH2
苯甲基或苄基 (benzyl)
23
磺化反应的机制
2 H2SO4 SO3 + H3O+ + HSO4-
O + δ
+
H
-
δ S O O
SO3
-
HSO4-
SO3- H3O+
特点：与苯环直接相连的原子多数具有孤对电子； 除卤素外, 均为供电基, 活化苯环。
33
2. 间位定位基，又称第二类定位基,“指挥” 新取代基主要进入它的间位，同时钝化苯环。属 于第二类基的有（按钝化能力由大到小排）：
-NR3, -NO2, -CF3; -CN, -SO3H, -COR(H), -CO2H, -CCl3
17
(一) 苯的亲电取代反应(electrophilic substitution)
苯环π电子的高度离域形成一个富电子体系, 对亲 电子试剂能起提供电子的作用,易发生亲电取代反应。
H X O C
R
卤代反应
NO2
SO3H
R
酰基化 反应*
硝化反应
磺化反应
烷基化反应
18
苯环上的亲电取代反应机制
1. 亲电试剂(E+)带正电性的部分进攻苯环, 生成 σ配合物。中心碳由sp2转为sp3, 芳香结构被破坏。 E H
11
另外，IUPAC还规定，保留俗名的芳烃如 甲苯、二甲苯、苯乙烯等作为母体来命名。
CH3
C(CH3 )3
对叔丁基甲苯 4-t-butyltoluene
12
芳烃分子去掉一个氢原子剩下来 的原子团叫芳基，可用 Ar－ 代表。
或
C6H5
苯基(phenyl)或PhCH2 或 C6H5CH2
苯甲基或苄基 (benzyl)
23
磺化反应的机制
2 H2SO4 SO3 + H3O+ + HSO4-
O + δ
+
H
-
δ S O O
SO3
-
HSO4-
SO3- H3O+
有机化学高教第四版第四章环烃(芳香烃)
C H3
C H3
C H3 CO CH 3
CH3COCl AlCl 3 CH3COCl AlCl 3
难以进行
b. 烷基化反应，当R≥3时易发生重排；而酰 基化反应则不发生重排。如：
C H(C H)2 3 + C H3C H2C H2C l
AlCl 3
C H2C H2C H3
+ (主 ) C O C HC H3 2 (次 ) C H2C H2C H3
加 成 反 应
1. 加氢反应
+ 3 H2
Ni 。 180 ~ 210 C, 18MPa
2. 加氯反应:
+ 3 Cl2
紫外光
Cl Cl Cl Cl 六氯化苯 Cl Cl
氧 化 反 应
1. 苯环氧化:
+ 9 O2
。 400 ~ 500 C V2O5
O 顺丁烯二酸酐
2. 烷基苯的氧化( 侧链氧化 )：
C H2C H3
Z―基团可分为两类： 1.第一类定位基(即邻对位定位基) ―O-、 ―N(CH3)2 ＞ ―NH2 ＞ ―OH ＞ ―OCH3 ＞ ―NHCOCH3 ＞―OCOCH3 ＞ ―CH3 ＞ ―Cl ＞ ―Br ＞―I 、 ― C6H5 ┄等。 这类定位基可使苯环活化(卤素除外)。其特点为： a. 带负电荷的离子。如：
HNO3+H2SO4 。 50~60 C
NO2
+
R
NO2
X2
NO2 X NO2 NO2
NO2
Fe 或 FeX3
HNO3+H2SO4 。 100~110 C
由此可见，当一取代苯(C6H5Z)通过亲电取代 反应引入第二个取代基时，它所进入的位置， 受第一个取代基Z的指令，由Z决定第二个取代 基进入的位置。
大学有机化学芳香烃PPT课件
复合技术
利用纳米技术可以制备出具有特殊功 能的芳香烃纳米材料，如纳米传感器、 纳米催化剂等。
将芳香烃与其他材料复合，可以制备 出具有优异性能的功能复合材料，如 导电高分子材料、耐高温材料等。
表面修饰技术
通过对芳香烃表面进行化学或物理修 饰，可以改变其表面性质，从而赋予 其新的功能，如超疏水、超亲水、抗 菌等。
生物活性评价方法简介
细胞毒性试验
通过测定药物对细胞的毒性作用， 评价药物的生物活性。常用的细 胞毒性试验方法包括MTT法、
LDH法等。
抗菌活性试验
对于具有抗菌作用的药物，可以 通过测定药物对细菌的抑制作用 来评价其生物活性。常用的抗菌 活性试验方法包括琼脂扩散法、
微量肉汤稀释法等。
抗肿瘤活性试验
通过测定药物对肿瘤细胞的增殖 抑制作用，评价药物的抗肿瘤活 性。常用的抗肿瘤活性试验方法 包括MTT法、克隆形成法ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。
03
钯催化下烯烃与卤代芳烃的偶联反应，可高效构建C-C键，是芳
香烃合成的重要手段。
路线设计原则及实例分析
01
路线设计原则
02
原料易得、价格适中；
03
反应条件温和、操作简便；
04
产物易分离纯化、收率高；
05
符合绿色化学要求，减少废弃物排放。
06
实例分析：以苯乙烯为原料，通过Heck反应合成对甲基苯 乙烯。该路线原料易得，反应条件温和，产物收率高且易于 分离纯化。
高能源利用效率。
04
芳香烃在医药领域应用
药物合成中作用举例
苯环作为核心结构
许多药物都含有苯环，如阿司匹 林、对乙酰氨基酚等，这些药物
的合成离不开芳香烃。
芳香烃侧链修饰
湖南大学有机化学课件第四章芳烃
2环丙烯正离子 环戊二烯负离子 环庚三烯正离子 环辛四烯负离子
第三节 芳香族化合物亲电取代反应理论(重点和难点)
芳烃、炔烃和烯烃的电子性能比较 电子分散在两个成键碳原子核连线的上下方， 受原子核的束缚作用较小，容易发生亲电加成反 应.
电子成圆柱形对称地分布在两个碳原子之间 ，受原子核约束力增加，与亲电试剂加成反应 的速度较慢.
NO2 Fe/HCl
NH2
Alfred Nobel (1833-1896)
第三节 芳香族化合物亲电取代反应理论(重点和难点)
3. 磺化反应(sulfonation)——可逆反应
SO 3H + H 2SO4(浓) △ + H 2O
E+： SO3
应用：工业上，合成具有12～15个碳原子的烷基苯磺酸盐洗涤剂 如十二烷基苯磺酸钠。 实验室，可逆的磺化反应可作位置保护基团用于有机合成。
O + RCCl O + R C O R C O
O AlCl3 (>1mol) CR + HCl O AlCl3 (>2mol) C-R + RCOOH
E+ ：RC+=O(R=烷基) 傅克酰基化反应机理
第三节 芳香族化合物亲电取代反应理论(重点和难点)
酰基化试剂：酰卤和酸酐等。 催化剂：AlCl3 、BF3等路易斯酸
CH(CH3)2 + CH2=CHCH3 固体磷酸
美国UOP公司开发（分子间反应）
CH3 CH2CH2CHC(CH3)2 OH H2SO4 CH3 CH3 CH3 (60 %)
苯环上引入六元环的 重要方法（分子内反应）
第三节 芳香族化合物亲电取代反应理论(重点和难点)
4章-芳香烃
CH CH2
CH3 CH3CH2CHCHCH3
苯乙烯
2-甲基 苯基戊烷 甲基-3-苯基戊烷 甲基
C6H5CH2CH2CH
4-苯基 丁烯 苯基-1-丁烯 苯基
CH2
13
benzene
苯
苯基 C6H5- , Ph- , Ph = phenyl 芳基 苄基 Ar- , ф- , Ar = aromatic Bz, Bz = benzoyl
HO
o，m，p 分别为：ortho, meta, para 分别为：
15
3）当苯环上有三个取代基时，一般用数字标出其位置； ）当苯环上有三个取代基时，一般用数字标出其位置；
CH3
CH3 CH3
CH3 CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
1,2,3-三甲苯 三甲苯 或顺三甲苯
1,2,4-三甲苯 三甲苯 或偏三甲苯
5
10
4
萘 naphthalene
2 1
蒽 anthracene
菲 Phenanthrene
10
地沟油中的有害物质之一 苯并芘
芘
pyrene
benzopyrene
苯并芘
19
地沟油中的有害物质之二 黄曲霉素
黄曲霉素 aflatoxin
20
当芳环上含有-SO3H,或-COOH时，一般以酸为母体 当芳环上含有 或 时
5
(4) 若按凯库勒式，C=C(0.134 nm), C-C(0.154 nm) 若按凯库勒式， 的键长应该不一样. 但实验表明，苯分子的所有C-C 的键长应该不一样 但实验表明，苯分子的所有 键长均相等。 键长均相等。
6
2. 苯的结构近代观念 1）杂化轨道理论：6个碳原子以 2杂化成键，形成 ）杂化轨道理论： 个碳原子以 杂化成键，形成6 个碳原子以sp 个C-C σ−键、6个C−H σ−键。 − 每个C 原子上所余下的p 轨道与分子平面垂直、相互交盖， 每个 原子上所余下的 轨道与分子平面垂直、相互交盖， 形成一个“闭环” 即形成闭环共扼体系。 形成一个“闭环”大π 键，即形成闭环共扼体系。
CH3 CH3CH2CHCHCH3
苯乙烯
2-甲基 苯基戊烷 甲基-3-苯基戊烷 甲基
C6H5CH2CH2CH
4-苯基 丁烯 苯基-1-丁烯 苯基
CH2
13
benzene
苯
苯基 C6H5- , Ph- , Ph = phenyl 芳基 苄基 Ar- , ф- , Ar = aromatic Bz, Bz = benzoyl
HO
o，m，p 分别为：ortho, meta, para 分别为：
15
3）当苯环上有三个取代基时，一般用数字标出其位置； ）当苯环上有三个取代基时，一般用数字标出其位置；
CH3
CH3 CH3
CH3 CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
1,2,3-三甲苯 三甲苯 或顺三甲苯
1,2,4-三甲苯 三甲苯 或偏三甲苯
5
10
4
萘 naphthalene
2 1
蒽 anthracene
菲 Phenanthrene
10
地沟油中的有害物质之一 苯并芘
芘
pyrene
benzopyrene
苯并芘
19
地沟油中的有害物质之二 黄曲霉素
黄曲霉素 aflatoxin
20
当芳环上含有-SO3H,或-COOH时，一般以酸为母体 当芳环上含有 或 时
5
(4) 若按凯库勒式，C=C(0.134 nm), C-C(0.154 nm) 若按凯库勒式， 的键长应该不一样. 但实验表明，苯分子的所有C-C 的键长应该不一样 但实验表明，苯分子的所有 键长均相等。 键长均相等。
6
2. 苯的结构近代观念 1）杂化轨道理论：6个碳原子以 2杂化成键，形成 ）杂化轨道理论： 个碳原子以 杂化成键，形成6 个碳原子以sp 个C-C σ−键、6个C−H σ−键。 − 每个C 原子上所余下的p 轨道与分子平面垂直、相互交盖， 每个 原子上所余下的 轨道与分子平面垂直、相互交盖， 形成一个“闭环” 即形成闭环共扼体系。 形成一个“闭环”大π 键，即形成闭环共扼体系。
《有机化学(第二版)》第4章：芳香烃
催化剂：AlCl3 、 FeCl3 、BF3等 烷基化试剂：卤代烷等
C2H5
19:46
傅-克反应
① 烷基化反应
+ C2H5Br
AlCl3
+ HBr
76％
19:46
傅-克烷基化反应历程
.. CH3CH2—Cl： + AlCl3 C2H5-Cl -AlCl3 ..
CH3CH2+ + AlCl4ˉ H + CH3CH2
α：1、4、5、8—电子云密度次之 β：2、3、6、7—电子云密度最低 γ：9、10—电子云密度最高
19:46
9.10—位电子云密度最高，反应活性最强。
O HNO3
O
O + O O O O O
19:46
3.菲(C14H10)
10 1 2 3 4 5 6 9 8 7
菲的化学性质与蒽相似，反 应主要发生在9、10位。
苯与亲电试剂 E+作用时，生成π- 络合物，
从苯环的π- 体系获得两个π电子，与苯环的
一个碳原子形成σ- 络合物，σ- 络合物不稳 定，容易失去一个质子，重新形成六个π电 子离域的闭合共轭体系。
19:46
2.亲电取代反应
（1） 卤代反应 卤 素：Cl2 、Br2 催化剂：Fe 、 FeX3
CH CH2
②不论有多少支链，氧化都在原支链位置上生成苯甲酸 ③叔丁苯不含α-H的抗氧化能力强，不易被氧化。 苯环在氧化剂 V2O5存在下可被氧化
V2O5
400~500℃
2
CH—C CH—C
O
+ 9O2
O + 4CO2 + 4H2O
O
顺丁烯二酸酐
C2H5
19:46
傅-克反应
① 烷基化反应
+ C2H5Br
AlCl3
+ HBr
76％
19:46
傅-克烷基化反应历程
.. CH3CH2—Cl： + AlCl3 C2H5-Cl -AlCl3 ..
CH3CH2+ + AlCl4ˉ H + CH3CH2
α：1、4、5、8—电子云密度次之 β：2、3、6、7—电子云密度最低 γ：9、10—电子云密度最高
19:46
9.10—位电子云密度最高，反应活性最强。
O HNO3
O
O + O O O O O
19:46
3.菲(C14H10)
10 1 2 3 4 5 6 9 8 7
菲的化学性质与蒽相似，反 应主要发生在9、10位。
苯与亲电试剂 E+作用时，生成π- 络合物，
从苯环的π- 体系获得两个π电子，与苯环的
一个碳原子形成σ- 络合物，σ- 络合物不稳 定，容易失去一个质子，重新形成六个π电 子离域的闭合共轭体系。
19:46
2.亲电取代反应
（1） 卤代反应 卤 素：Cl2 、Br2 催化剂：Fe 、 FeX3
CH CH2
②不论有多少支链，氧化都在原支链位置上生成苯甲酸 ③叔丁苯不含α-H的抗氧化能力强，不易被氧化。 苯环在氧化剂 V2O5存在下可被氧化
V2O5
400~500℃
2
CH—C CH—C
O
+ 9O2
O + 4CO2 + 4H2O
O
顺丁烯二酸酐
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1、定位效应
CH3
+ HONO2 H2SO4
30℃
CH3
NO2 +
CH3
每个碳原子还有1个p轨道，均垂直于苯平面而 相互平行。每个P轨道都可以与两个相邻碳原子的 P轨道侧面重叠，形成1个包含6个碳原子的闭合的 -共轭体系，电子离域而电子云密度完全平均 化，环上没有单键和双键的区别，键长均为139pm。
H
H
120
H
H
120
HH C C
120
H
H
CH C
H
..
.
.
..
p orbital at right angles to the plane of the molecule
side view
二 苯的同系物的命名
1．苯的简单烷基的一元取代衍生物的命名是 以芳环为母体，烷基作取代基，称某烷基苯 （“基”字可省略）。
2．苯的二烷基取代物有3种异构体。命名 时为了表示取代基的不同位置，应在名称前 用邻、间、对位或o-(ortho)、m-(meta)、p(para)等词头表示，或用1，2-、1，3-、1，4表示。
4. Friedel-Crafts烷基化反应（F-C，alkylation）
在无水三氯化铝催化下，苯与卤代烷作用， 生成烷基苯。
+ R X AlX3
R + HX (X=Cl or Br)
Alkylbenzene
亲电试剂碳正离子R+。 在烷基化的反应中，若卤H3 CH3
CH3 CH3
CH3
CH3
H3C
CH3
1,2,3 –三甲苯 1,2,4-三甲苯 （连三甲苯） （偏三甲苯）
1,3,5-三甲苯 （均三甲苯）
4．苯环上连接不同的烷基时，烷基名称的 排列顺序应按“次序规则”，优先基团后列 出，苯环的编号选取最简单烃基为1位，并 以位置数总和最小原则进行命名。
第四章 芳香烃
单环芳香烃
苯型芳香烃
多苯代脂烃
芳香烃
多环芳香烃
非苯型芳香烃
联苯及联多苯 稠环芳香烃
第一节 苯及其同系物
一、苯的结构
（一）苯的Kekulè结构式
H
H
H
H
H
H
（二）苯分子结构的现代解释
苯分子6个碳原子都是sp2杂化的， 6个碳原子正 好形成一个正六边形，所有的碳原子和氢原子在 同一个平面上。
CH2 CH3
CH(CH3)2
乙苯
CH3
CH3
对二甲苯
异丙苯
CH3 CH3
邻二甲苯
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
邻二甲苯 （o-二甲苯） （1,2-二甲苯）
间二甲苯 (m-二甲苯) (1,3-二甲苯)
对二甲苯 （p-二甲苯） （1,4-二甲苯）
3．苯的三烷基取代物也有3种异构体。命名时可 用阿拉伯数字或连、偏、均等词头来表示其不同 的位置。
苯环的亲电取代反应中苯环上的H原子可 被-X、-NO2、-SO3H、-R等原子或基团所取 代。
苯及同系物的取代反应是亲电取代反应，进攻试剂是缺 电子的亲电试剂。反应中由苯环上的电子对亲电试剂 提供电子。
ENu
E++Nu-
+ E+
E+
H
( +E
H
+ E + Nu
H
+ E)
-配合物
E + HNu
E+
-配合物
2. 硝化反应（nitration）
苯与混酸（浓HNO3和浓H2SO4的混合 物）作用生成硝基苯。
+
HONO2
H2SO4 55-60 C
NO2
+ H2O
第一步产生的硝酰正离子N+O2是亲电试剂。
2H2SO4+HO—NO2
2HSO4- + NO+2 + H3O+
3. 磺化反应（solfonation）
CH3
KMnO4/H+
COOH
CH3 CH2CH3
KMnO4/H+
COOH COOH
CH(CH 3)2
KMnO4/H+
COOH
Isopropylbenzene C(CH3)3
KMnO4/H+
Terbutylbenzene
Benzenic acid
cann't react (noα-H)
四、苯环上亲电取代反应的定位效应
CH3 CH(CH3)2
H3C(CH2)3
1-甲基-5-丁基-2-异丙基苯
芳香烃分子中去掉一个氢原子后形成的基团为 芳香烃基（aryl），用“Ar-”表示。
CH2
CH3
苯基 (Ph－， Phenyl)
苯甲基 （苄基benzyl）
邻甲苯基
5．苯环上连接有复杂烃基或不饱和烃基时，以
苯环为取代基，侧链为母体进行命名。
苯与浓硫酸一起加热或与发烟硫酸作用时，苯环的 氢原子被磺酸基（-SO3H）取代生成苯磺酸。磺化反 应是一个可逆反应，苯磺酸与稀酸一起加热，可发生 水解反应，又生成苯和硫酸。
+ H2SO4 (con.)
SO3H + H2O
Benzenesulphonic acid
亲电试剂是SO3，它不是一个正离子，而是一个缺 电子的中性分子。
CH3CHCH2CH2CH3
CH CH2
2-苯基戊烷 C CH
苯乙炔
苯乙烯 CH2 CH CH CH2
3-苯基-1-丁烯
6.IUPAC还规定，一些保留俗名的芳烃如甲 苯、异丙苯、苯乙烯等可作为母体来命名。
CH3
C(CH3)3 对叔丁基甲苯
三、苯及其同系物的化学性质
（一）苯的亲电取代反应
苯环是一个相当稳定的体系，不易被氧化， 不易进行加成，而易发生亲电取代反应，即 具有特殊的“芳香性”。
1. 卤代反应(halogenation )：在卤化铁或铁粉等
催化剂存在下，苯与卤素（Cl2、Br2）作用， 生成卤苯。
+ X2 FeX3
50-60℃
X
+ HX (X=Cl、Br)
X2在三卤化铁的作用下极化而离解，产生 的卤素正离子（X+）进攻苯环得到卤苯。
X2 + FeX3
X+ + [FeX4]－
α βγ CH2CH2CH3
Br2
light or heat
Br CHCH2CH3
Benzylic position
2．氧化反应
苯环的结构相当稳定，常用的氧化剂（如
高锰酸钾，重铬酸钾、浓硫酸、硝酸等）都
不能氧化苯。但连有-H侧链的烃基苯易被 氧化。氧化反应的特点是，反应发生在烃基
侧链上，无论侧链长短，只要具有活泼-H 的碳原子，最终氧化成羧基。
+ CH3CH2CH2Cl无-水HCAllCl3
CH(CH3)2 异丙苯（70%）
CH2CH2CH3
正丙苯（30%）
（二）苯环侧链的反应
1．自由基的取代反应：在较高温度或光照 射下，烷基苯可与卤素作用，发生侧链上氢原子被卤素取代的反应。
CH3
CH2Cl
CHCl2
CCl
Cl2
Cl2
Cl2
hυ
hυ
hυ