有机化学第四章-芳香族化合物
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。
有机化学基础知识点整理芳香族化合物与苯环
有机化学基础知识点整理芳香族化合物与苯环有机化学基础知识点整理：芳香族化合物与苯环有机化学是研究碳和有机化合物的化学性质和反应的学科，其中一类重要的化合物是芳香族化合物。
芳香族化合物一般都含有苯环结构，苯环是由6个碳原子组成的六元环，每个碳原子上都有一个氢原子。
本文将为大家介绍芳香族化合物的基本概念、结构、命名规则以及常见的反应类型。
一、芳香族化合物的基本概念与结构芳香族化合物是一类具有特殊的化学性质和结构特征的有机化合物。
它们通常具有以下特点：1. 具有苯环结构：芳香族化合物的分子中包含苯环，苯环由6个碳原子组成，相邻碳原子之间通过共轭键连接。
2. 具有共轭体系：苯环中的碳碳键都是共轭键，即相邻的碳原子上的π电子可以在整个苯环中传递。
3. 具有稳定的芳香性：苯环中的π电子云非常稳定，使得芳香族化合物具有稳定的共轭体系和高度的芳香性。
芳香族化合物的结构可以通过化学式来表示，如苯的化学式为C6H6。
在苯环上，通常只绘制一个氢原子，表示其他5个氢原子也位于苯环上。
二、芳香族化合物的命名规则芳香族化合物的命名主要依据结构和取代基的位置进行。
以下是常见的命名规则：1. 简单芳香族化合物的命名：根据苯环的取代基情况，在化合物的名称前加上取代基的名称或编号。
例子：- 甲苯（m-甲基苯）：苯环上的一个氢原子被甲基（-CH3）取代。
2. 多取代芳香族化合物的命名：除了简单的取代基外，还需要用编号表示取代基的位置。
例子：- 邻二甲苯：苯环上的两个氢原子被两个甲基取代，而这两个甲基相邻。
3. 多个取代基的命名：依据取代基的位置，按照字母序列来命名。
例子：- 间-对二甲苯：苯环上的两个甲基分别位于相邻的两个碳原子和对位的两个碳原子。
三、芳香族化合物的常见反应类型芳香族化合物由于其特殊的稳定性和共轭体系，所以它们的反应类型与非芳香族化合物有所不同。
以下是一些常见的芳香族化合物反应类型：1. 取代反应：芳香族化合物的含有活泼的取代基时，可以与试剂发生取代反应。
有机化学基础知识点整理芳香性与芳香族化合物的特性
有机化学基础知识点整理芳香性与芳香族化合物的特性芳香性与芳香族化合物的特性有机化学是研究有机物质的结构、性质、合成和反应的学科。
其中，芳香性是有机化学基础知识中的重要概念之一。
本文将对芳香性以及芳香族化合物的特性进行整理和阐述。
一、芳香性的定义和特点芳香性是指某些有机化合物具有特殊的稳定性和特性，表现为具有香味、稳定的分子结构和特殊的化学反应。
它通常与化合物的环状共轭结构相关。
具有芳香性的化合物有以下几个特点：1.稳定的共轭体系：芳香化合物中的π电子会形成一个稳定的、闭合的共轭体系。
这种闭合的π电子结构使得芳香化合物相对于非芳香化合物来说更加稳定。
2.具有香味：芳香化合物通常具有特殊的香味，这也是芳香性得名的原因之一。
例如，苯味道甜，香水等化妆品中常含有芳香化合物。
3.化学反应活性低：由于芳香化合物的稳定性较高，它们的化学反应活性通常较低。
例如，芳香化合物不容易与氢发生加成反应，不容易被氧化剂氧化。
二、芳香族化合物的分类根据芳香性的不同表现形式，芳香族化合物可以分为以下几个类别：1.单环芳香族化合物：最简单的芳香族化合物是苯，它由六个碳原子形成一个环状结构，每个碳原子上有一个氢原子。
苯是最基本的芳香化合物，也是很多芳香性化合物的基础结构。
2.多环芳香族化合物：由多个苯环连接而成的化合物被称为多环芳香族化合物。
这些化合物通常具有比单环芳香族化合物更复杂的结构和性质。
3.杂环芳香族化合物：除了由碳原子组成的环外，杂环芳香族化合物中还含有其他元素的环结构。
例如，呋喃是一种含有含氧杂环的芳香族化合物。
三、芳香性的判定方法确定一个化合物是否具有芳香性可以采用以下几种方法：1.分子轨道理论：通过计算分子轨道理论中的能级情况，可以预测一个化合物是否具有芳香性。
芳香性的分子通常具有稳定的分子轨道能级结构。
2.环电流检测：通过测量分子内部环电流的大小，可以间接地判断一个化合物是否具有芳香性。
具有芳香性的分子中，环电流通常较大。
有机化学基础知识点芳香族化合物的性质与合成
有机化学基础知识点芳香族化合物的性质与合成有机化学基础知识点芳香族化合物的性质与合成有机化学是研究碳原子及其化合物的科学，而芳香族化合物是有机化学中的一个重要分支。
本文将介绍芳香族化合物的性质和合成方法。
一、芳香族化合物的性质1. 六元环结构：芳香族化合物的特征是具有由六个碳原子组成的芳香环结构。
这些环上的碳原子交替单双键排列，形成了一个稳定的共轭体系。
芳香环带有稳定的π电子系统，使得芳香族化合物具有独特的性质。
2. 稳定性和低反应性：芳香族化合物由于共轭体系的存在，具有较高的稳定性和低活性。
这使得它们在常温下不易发生化学反应，相对较稳定。
3. 强吸光性和颜色：芳香族化合物通常显示出强吸光性，能够吸收紫外线和可见光的较长波长部分。
这些化合物吸收特定波长的光，对应于它们的分子结构，因此表现出不同的颜色。
4. 臭味和香味：芳香族化合物中的某些物质常具有特殊的臭味和香味。
例如，苯环化合物具有独特的芳香气味，而芳香酮则具有香味。
5. 不饱和性：由于芳香族化合物中存在共轭体系，使得它们具有一定的不饱和性。
这意味着它们可以参与一些特定的反应，如亲电取代反应和电子亲和性反应等。
二、芳香族化合物的合成方法芳香族化合物可以通过多种合成方法制备。
以下是其中一些常见的合成方法：1. 烷基苯的烷基化：通过将烷基卤化物和苯反应，可以在苯环上引入烷基基团。
2. 醛酮的芳烃化：通过将醛酮与氨或其它含氮化合物反应，可以得到芳香族酮类化合物。
3. 吲哚合成：通过吲哚合成反应可以合成吲哚类化合物。
4. 醚类化合物的芳烃化：通过醚类化合物与强碱反应可得到芳香族化合物。
5. 芳香烃的重排和脱氢：通过烷基苯的重排反应和脱氢反应来合成芳香族化合物。
三、实例：苯的合成苯是最简单的芳香族化合物，具有六个碳原子和六个氢原子构成的芳香环结构。
苯的合成方法有许多种，以下以Friedel-Crafts反应为例。
Friedel-Crafts反应是一种通过芳基烷化合成苯的方法，它是典型的电子亲和性取代反应。
有机化学 第四章 芳香烃(1)
正离子E+从苯环的π电子中获得两个电子，与苯 环的一个碳原子形成σ键，剩下的四个π电子分布在环 上五个碳原子之间，这时芳香性消失，形成σ-络合物。
SP3杂化
H H
+
E+
E+
E
(
+
E
)
π－络合物
σ －络合物
28
当σ-络合物形成后便迅速失去一个质子形成取代 物。这时碳原子由sp3杂化又转变为sp2杂化态，恢复了 芳香结构，体系能量降低，产物稳定。
CH3
对二甲苯 二甲苯） （1,4-二甲苯） 二甲苯 二甲苯） （p-二甲苯） 二甲苯
7
(1)单环芳烃的命名
三元取代物
CH3
CH3 CH3 CH3
1,2,3-三甲苯 三甲苯 （连三甲苯） 连三甲苯）
CH3
CH3
CH3
1,2,4-三甲苯 三甲苯 （偏三甲苯） 偏三甲苯）
H3C
CH3
1,3,5-三甲苯 三甲苯 （均三甲苯） 均三甲苯）
20
奥古斯特.凯库勒 奥古斯特 凯库勒 （1829-1896） ）
凯库勒提出的的苯的环状结构 学说，在有机化学发展史上起了 卓越的作用。1890年，在纪念苯 的环状结构学说发表25周年时， 伦敦化学会指出：“苯作为一个 封闭链式结构的巧妙概念，对于 化学理论发展的影响，对于研究 这一类及其相似化合物的衍生物 中的异构现象的内在问题所给予 的动力，以及对于象煤焦油染料 这样巨大的工业的前导，都已为 举世公认。”
CH3 CH3 CH3 NO2
+
HNO3
30℃ ℃
+
NO2
硝基甲苯进一步硝化，最后可以得到 硝基甲苯进一步硝化，最后可以得到2,4,6-三硝基甲 三硝基甲 炸药。 苯，即TNT炸药。 炸药
有机化学41
第四章 芳 香 烃Ⅰ 学习要求1. 熟练掌握用系统命名法命名芳香烃和芳香族化合物。
2. 掌握和熟练应用芳环的亲电取代反应及侧链氧化反应。
3. 了解亲电取代反应的影响因素，熟练应用亲电取代反应定位规律判断反应的主要产物，芳环的化学活性和确定合成路线。
4. 了解芳香性的概念，掌握休克尔规则，熟练应用休克尔规则判断环状共轭烯烃有无芳香性。
Ⅱ 内容提要一．苯的结构与芳香性1．苯的分子式为C 6H 6，有较大的不饱和性。
苯分子中每个碳原子以sp 2杂化轨道与相邻的两个碳原子组成碳碳σ键，与一个氢原子组成碳氢σ键，六个碳原子和六个氢原子都在同一平面内，构成平面六边形。
六个碳原子上各自未杂化的含有单电子的且垂直于环平面p 轨道，相互轴向平行重叠形成闭合的离域大π键。
2．苯分子中碳碳键长完全平均化，形成的完全离域的闭合共轭体系，其离域能为150kJ ·mol ﹣1，使得苯环具有很好的热力学稳定性。
在通常的反应条件下，苯环的结构保持不变，不易被氧化，不易被加成，较易于发生苯环上的取代反应。
3．苯环上具有较多的π电子且具有较大的可极化性，可与缺电子的亲电试剂作用，发生亲电取代反应。
苯环上连有供电子基（致活基团）时，亲电取代反应活性增加，主要产物为邻、对位取代产物；苯环上连有吸电子基（致钝基团）时，亲电取代反应的活性降低，主要产物为间位取代产物。
4．苯分子的特定结构及特殊性质称为芳香性，芳香性是芳香烃化合物的共性，其他芳环具有和苯环相似的化学性质。
如果符合以下两点条件，则该体系具有芳香性：①具有平面环状的闭合共轭体系。
②该闭合共轭体系中离域的π电子数等于(4n + 2)个（n = 0,1,2,3…。
一般n ≤6）。
这就是休克尔(Hückel)规则。
二．芳烃的化学性质1．苯环上的亲电取代反应FeX 3NO 2S O 3H X AlCl 3R (RCO)2AlCl 3COR+ X 2+ 浓HNO + 浓H 2SO + R X+ RC OX卤代反应，反应不可逆，通常用Cl 2，Br 2。
芳香族化合物的结构
芳香族化合物的结构
芳香族化合物是一类具有特定结构特征的有机化合物。
它们的
结构特点是含有芳香环，即由共轭的π电子构成的稳定的环状结构。
芳香环通常是由碳原子组成，但也可以含有其他元素，如氮、氧、
硫等。
芳香族化合物的典型结构特征是具有稳定的共轭π电子体系，
这使得它们具有特殊的化学性质。
芳香族化合物可以分为两大类，
单环芳香族化合物和多环芳香族化合物。
单环芳香族化合物包括苯、甲苯、苯酚等，它们的分子结构中
含有一个稳定的芳香环。
多环芳香族化合物则是由两个或多个芳香
环组成，如萘、菲、蒽等。
芳香族化合物的结构对其化学性质有重要影响。
由于芳香族化
合物具有稳定的共轭结构，因此它们通常具有较高的稳定性和惰性。
此外，芳香族化合物还表现出许多独特的化学反应，如亲电芳香取
代反应、求核芳香取代反应等，这些反应都与芳香环的共轭结构密
切相关。
总之，芳香族化合物的结构特点是具有稳定的芳香环，这赋予了它们独特的化学性质和重要的应用价值。
在有机化学和药物化学领域，芳香族化合物都具有重要的地位，并且在日常生活中也有广泛的应用。
有机化学：第四章芳香烃
治学善质疑,心灵悟真谛
2.稠环芳香烃 分子中无独立苯环，两个或多个苯环稠合。
C C
萘
C
C
C
C
蒽
C
C
C
C
菲
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二、单环芳烃的构造异构和命名
1.苯的同系列，通式是CnH2n-6（4个不饱和度） 具有侧连异构和位置异构。
CH2CH2CH3
H3C
CH3
CH
CH2CH3
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2)付-克烃基化反应的重排
卤代烷具有三个碳以上时，常产生重排产物。
H3C Cl
AlCl 3
CH3
+
CH3
CH3
重排由不稳定碳正离子中间体稳定性引起。
H
CH3 CH CH2
重排
CH3 CH CH3
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没有更稳定的离子中间体产生，就没有重排产物。
5）卤代苯亲电取代生成邻对位两种产物
Br
HNO 3
H2SO 4
Cl Cl Br
FeCl 3
Br H2SO 4
+ Br Br NO 2
+ Br Br Cl
+ Br Br SO 3H
NO 2 Cl SO 3H
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6）硝基苯亲电取代只生成一种间位产物
NO 2
NO 2
HNO 3 H2SO 4
NO 2
Cl Cl FeCl 3
O2N
NO 2 Cl
NO 2
有机化学基础知识点整理芳香性与芳香族化合物
有机化学基础知识点整理芳香性与芳香族化合物芳香性与芳香族化合物是有机化学中重要的基础知识点。
本文将对芳香性的定义、芳香族化合物的特点以及其常见的衍生物进行整理和讨论。
1. 芳香性的定义芳香性是指化合物具有很强的香气或特殊的气味。
最早由药学家法默尔首次提出，之后由克劳葛斯汀进行了进一步研究并给出了更为精确的定义。
根据克劳葛斯汀的定义，芳香性是由于分子中含有具有共轭的π电子系统。
2. 芳香族化合物的特点芳香族化合物是一类具有芳香性的有机分子。
它们通常具有以下特点：- 具有共轭的π电子系统：芳香族化合物的分子中通常存在连续的π键，这些π键通过杂化形成轨道重叠，形成共轭的π电子系统。
- 稳定性较高：芳香族化合物的共轭π电子系统使得其分子结构稳定，具有较高的热稳定性和不容易发生化学反应的特点。
- 符合亲电取代规则：在芳香族化合物上进行取代反应时，通常遵循亲电取代规则，即取代基会优先进攻电子密度较高的位置，从而保持芳香性。
3. 芳香族化合物的常见衍生物芳香族化合物衍生物的取代位置与种类多种多样，常见的有以下几种：- 单取代体：当芳香环上只有一个取代基时，被称为单取代体。
根据取代基的位置不同，可以分为间位、邻位和对位取代体。
- 双取代体：当芳香环上有两个取代基时，被称为双取代体。
根据取代基的位置关系，可以分为邻位-邻位、邻位-对位以及对位-对位取代体。
- 多取代体：当芳香环上有三个或更多的取代基时，被称为多取代体。
多取代体的取代位置关系更加复杂，常见的有三取代体和四取代体等。
4. 芳香性与反应性芳香性对芳香族化合物的反应性具有重要影响。
由于芳香性的存在，芳香族化合物往往不容易发生加成反应和氧化反应等。
然而，芳香族化合物可以通过亲电取代反应进行取代反应，从而引入新的官能团或改变分子结构。
总结：芳香性与芳香族化合物是有机化学的基础知识点之一。
芳香性的定义是由分子中的共轭π电子系统所引起的香气或特殊气味。
芳香族化合物具有共轭π电子系统、稳定性较高和符合亲电取代规则的特点。
有机化学第四章 芳香烃
1 价键理论
此时每个碳原子上剩有一 H 个未参与杂化 参与杂化的 轨道， 个未 参与杂化 的 p 轨道 ， H120° 其对称轴垂直碳环所在 平面，并彼此平行，于 两侧相互交盖重叠，形 H H 成一个闭合的π 成一个闭合的 π键 ， 这样 处于该 π 键中的 π 电子能 高度离域， 够 高度离域 ， 使 π 电子云 完全平均化。分子整体 能量降低，分子稳定。 能量降低，分子稳定。
CH3
CH3 甲苯
CH2CH3 乙苯
CH2CH2CH2CH3
CH3
CH3
CH3CH2
对二甲苯
邻甲乙苯
13
苯同系物的命名
• 3 苯环上连有三个相同基团时，用连、偏、均来 表示相对位置。 表示相对位置。 • 要求必须是三个相同基团才能用连、偏、均来表 才能用连 示此三基团的相对位置。
CH3 CH3 CH3
H H
0.110nm
0.140nm
8
• 由于苯形成了一个环状π键，使6个碳－碳键、6 个碳－氢键都相同，其碳－碳键较烷烃中短，比 烯烃中碳－碳双键长，导致其性质与烷烃、烯烃 都有较大区别，苯的这种难加成、难氧化、易取 难加成、难氧化、 代的性质，就被称为芳香性。 现在一般用
表示苯，以示苯中 个碳 个碳－ 表示苯，以示苯中6个碳－碳键并无
3 芳烃衍生物的命名
当苯环上连有－OH、－CHO、－COOH、－ 当苯环上连有－OH、－CHO、－COOH、－ 、－CHO、－COOH 、－NO 、－SO 、－X NH2、－NO2、－SO3H、－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。 并将它与苯一起作为一个完整的母体。其它都作 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:
高等有机化学课件第四章 有机化合物的芳香性
丁二烯的分子轨道能量
类似处理可以得到其它单环共轭体系的轨道能量为：
芳香体系的特征—芳香性是与分子轨道的“特殊 稳定性”相联系的。分子轨道理论假设，在芳香体系 中，除了碳-碳和碳-氢之间有键以外，还存在着一种 更稳定的键 (大键)。
Hü ckel对芳香化合物的特征用简单分子轨道理论 作了满意的解释，提出以sp2杂化的原子形成的含有 4n+2个电子的单环平面体系，具有相应的电子稳定性。 通常把这个规律称为4n+2规律。
光谱研究的结果表明苯分子具有六重对称性，其 中六个碳原子位于平面正六边形的角顶，六个碳-碳 键彼此相当。X-射线分析、电子衍射和偶极矩测定， 也都证明了苯的平面六边形结构。
苯的实验结构数据
共价键理论对苯结构的解释： 苯分子的各个键角都是120，因而碳原子必须采 取sp2杂化轨道，构成六个C-C 键和六个C-H 键。而 每一个碳原子的另外一个p电子轨道，则在与环垂直的 方向形成8字形的轨道相继重叠，均匀对称地配布在整 个环上，形成一个环状共轭体系。这里，电子公共化， 电子密度平均化，环上没有单键复键的区别。因而， 经典的定域化的价键结构式(环己三烯式)不能代表苯 的结构。
NMR研究证明蓝烃的芳香性。蓝烃分子的化学活 性相当于一个活泼的芳香化合物。亲电取代很容易地 发生在1(3)位置上，亲核取代发生在4(8)位置上。蓝烃 似乎不发生加成反应。这样的化学活性也表明此烃的 芳香性。 理论计箅的结果和测定的数值是一致。以此键长 与苯的键长(1.395Å)相比就表明了蓝烃的芳香性。9， 10-键显然没有参加共轭体系，因此可以把蓝烃看作 [10]轮烯。蓝烃的共轭能是302千卡／摩尔。
(3)富烯衍生物 富烯不很稳定，但是它的寿命和偶极矩 可以被环丙基和胺基所提高。富烯、6，6—二环丙基富 烯和6，6—二(二甲胺基)富烯的偶极矩分别为1.1，1.7和 5.4D。
有机化学 第四章 芳香烃
第四章芳香烃芳烃，也叫芳香烃，一般是指分子中含苯环结构的碳氢化合物。
现代芳烃的概念是指具有芳香性的一类环状化合物，它们不一定具有香味，也不一定含有苯环结构。
分类：芳香烃根据分子中是否含有苯环，可分为苯系芳烃和非苯系芳烃。
苯系芳烃按所含苯环的数目和结合方式分为单环芳烃、稠环芳烃和多环芳烃。
1．单环芳烃：指分子中仅含一个苯环的芳烃，包括苯、苯的同系物和苯基取代的不饱和烃。
例如：CH3CH2CH3CH=C H2苯甲苯乙苯苯乙烯2．多环芳烃：指分子中含两个或两个以上苯环的芳烃，多环芳烃根据分子中苯环的连接方式不同分为多苯代脂肪烃，联苯烃和稠环芳烃(1)多苯代脂肪烃：可以看作脂肪烃分子中两个或两个以上氢原子被苯基取代的化合物。
CH2HC CH二苯甲烷1,2-二苯乙烯(1)联苯烃：指两个或两个以上苯环分别以单键相连而成的多环芳烃例如：联苯1,4-三联苯(2)稠环芳烃：两个或两个以上苯环彼此共用两个碳原子而成的多环芳烃，例如：萘蒽菲3．非苯芳烃：指分子中不含苯环的芳香烃，例如：环戊二烯负离子环庚三烯正离子第一节单环芳烃一，单环芳烃的异构现象和命名苯是最简单的单环芳烃。
单环芳烃包括苯、苯的同系物和苯基取代的不饱和烃。
1．异构现象（1）烃基苯有烃基的异构例如：CH2CH2CH3CHCH3CH3（2）二烃基苯有三种位置异构例如：RR'RRR'R'（3）三取代苯有三种位置异构例如： R R'RRR''R''R''R'R'2. 命名（1）苯基的概念芳烃分子去掉一个氢原子所剩下的基团称为芳基(Aryl)用Ar 表示。
重要的芳基有：CH 2(C 6H 5CH 2-)苄基（苯甲基），用Bz 表示苯基， 用Ph 或 表示ф（2）一元取代苯的命名a 当苯环上连的是烷基（R-），-NO 2，-X 等基团时，则以苯环为母体，叫做某基苯。
例如：CH CH 3CH 3NO 2Cl异丙基苯叔丁基苯硝基苯氯苯b 当苯环上连有-COOH ，-SO 3H ，-NH 2，-OH ，-CHO ，-CH=CH 2或R 较复杂时，则把苯环作为取代基。
芳香烃-有机化学
单环芳烃的物理性质
相对密度
单环芳烃的相对密度小于 1，但比同碳数的 脂肪烃和脂环烃大，一般在 0.86～0.9。
单环芳烃的物理性质
沸点
苯的同系物中每增加一个 -CH2-单位，沸点 平均增高约25℃。如苯、甲苯、乙苯、正丙 苯和正丁苯的沸点分别为80.1℃、110.6℃， 130℃，159.2℃ 和 183℃。含同碳数的各 种异构体的沸点很接近，如邻、间和对二甲 苯的沸点分别为 144.4℃，139.1℃ 和 138.2℃ 。
长0.140nm（0.154/0.137）。如何解释呢？ 杂化轨道理论： 碳 sp2杂化和共轭大π键
H H
120 。
0.108nm H
sp2
H
H 0.140nm
H
6个P电子高度离域
π
6 6
电子环流 效应，没 有头和尾
强调离 域
苯的6个碳碳键完全相同,无单双 键的区别，苯结构式另一写法：
结构特征：
四 单环芳烃的化学性质
苯环上电子云密度高， 易被亲电试剂进攻，泳衣 品牌发生亲电取代反应。 而烯烃易进行的是亲电加 成。 苯环的特殊结构——环状的共轭大π键，决定 了苯环的特殊稳定性——芳香性——易于亲电 取代，不易加成、氧化。
1、亲电取代反应
硝化反应
浓H2SO4的作用——促使NO2 +离子（硝基正离子）的生成
第四章 芳 香 烃
芳香的含义？ • 通常把苯及其衍生物总称为芳香族化合物。
过去：天然产物中许多物质有芳香气味，分子中都含有苯环。 • 芳香族碳氢化合物简称芳香烃或芳烃，一般指分子中 含有苯环结构的烃，通式符合C 现在：是指有芳香性的化合物。 nH2n-6(n≥6)。 • 另外还有符合休克尔规则的非苯芳烃。
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。
有机化学中的芳香族化合物
有机化学中的芳香族化合物有机化学是化学科学中的重要分支，它主要研究有机物质的构建、结构、反应和性质等问题。
在有机化学中，芳香族化合物是一个非常重要的研究领域，它广泛存在于自然界中，也是化学工业中的重要原料。
本文将就芳香族化合物的定义、结构、性质以及合成等方面进行深入阐述。
一、芳香族化合物的定义芳香族化合物是指分子中含有苯环或苯环类似的结构，或者含有芳香性环的化合物。
这些化合物的质子化通常是不稳定或不亲和的。
它们大多数都是无色的，具有较低的熔点和沸点。
芳香族化合物主要通过被称为芳香性的分子轨道的分子成键而体现其特殊特征。
二、芳香族化合物的结构芳香族化合物的共同结构特征是苯环，由6个碳原子和相应的氢原子构成，可以用三种嵌套的杂环表达: 1) 带有6个角的六元环（苯环）; 2) 五元素环（如噻吩）; 3) 大环芳香族化合物（如芴）。
苯环中的每一个碳原子都与相邻两个碳原子之间共用了一个电子对。
由于这种情况，该体系显示出芳香性，保持了共轭体系的稳态结构。
此结构是特别稳定和比其他环节的结构更容易发生溶剂作用的。
三、芳香族化合物的性质芳香族化合物具有许多特殊的化学性质。
与其他碳氢化合物不同, 芳香族化合物的氧化反应并不引起燃烧。
它们可以发生取代反应，但是求电子亲性极高的芳香性原子基团很难被取代。
芳香性物质还可以吸收紫外线进入激发态，并发生磷光发射。
此外，一些直链烃经芳构化反应也能变成芳香族化合物。
四、芳香族化合物的合成芳香族化合物的合成方法有很多种，其中最为常见的是芳普列法(Friedel–Crafts)和烯丙基化(Alkenylation)等。
在芳普列反应中，芳烷和芳香族化合物是两个反应物，经过酸催化反应以生成取代芳香族化合物。
这种方法的优点是反应温和，产率高。
而在烯丙基化反应中，以烯烃为反应物与芳香族化合物反应，可以形成烯基芳香族化合物。
通过对芳香族化合物的取代合成，可以合成更复杂的分子，得到类似于药物分子这样的有用物质。
芳香族化合物的性质与反应
芳香族化合物的性质与反应芳香族化合物（Aromatic Compounds）是有机化学中的一类重要化合物，它们具有独特的结构和性质。
本文将探讨芳香族化合物的性质以及相关的反应过程。
一、芳香族化合物的定义和结构特点芳香族化合物是一类由苯环组成的化合物，它们的共同特点是具有芳香性。
芳香性是指化合物稳定、具有特殊气味，并具有一定的反应性。
苯环是由六个碳原子和六个氢原子组成的六元环结构，其中每个碳原子上都有一个π电子。
这些π电子通过共轭结构形成一个不饱和的π电子体系，使得芳香族化合物具有稳定性和独特的反应性。
二、芳香族化合物的性质1. 芳香性：芳香族化合物具有独特的气味，可以用于香水、食品添加剂等产业。
其芳香性来源于苯环的稳定结构和π电子体系，使其在化学反应中表现出特殊的稳定性。
2. 稳定性：芳香族化合物的苯环结构使其分子稳定并且不容易发生化学反应。
这种稳定性使得芳香化合物在常温下不易燃烧，对很多化学试剂不敏感。
3. 饱和度：芳香族化合物中的π电子体系增加了其不饱和度，使其具有一定的反应性。
芳香族化合物可以通过加成反应、消除反应、取代反应等方式进行化学变化。
4. 电子云密度：芳香族化合物的π电子体系在化学反应中具有一定的活性，与其他的化学试剂发生作用。
芳香族化合物可发生亲电子取代反应，如硝化反应和卤素化反应，也可发生亲核取代反应，如缩合反应和碱性氧化反应。
三、常见芳香族化合物的反应1. 取代反应：芳香族化合物的常见反应是取代反应，在芳香环上发生取代基的替换。
例如，苯与卤代烷反应可以生成取代基取代苯环上的氢原子。
2. 加成反应：芳香族化合物可以发生加成反应，加成物通常是带有活性的反应试剂。
加成反应中，芳香环上的π电子和加成试剂发生相互作用，并形成新的化学键。
常见的加成反应包括氢化反应和氢气加成反应。
3. 消除反应：芳香族化合物也可以发生消除反应，这是指芳香环上的取代基或芳香基发生源自π电子的共轭系统的分子结构重构。
汪小兰有机化学第四章芳香烃
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
➢不能解释苯为什么表现出难加成、易 取代的化学特性；
➢不能解释苯的几何结构
苯结构的近代概念
碳原子都是sp2杂 化
六个碳原子和六个 氢原子都在同一平 面上
六个碳原子组成一 个正六边形
碳碳键长完全相等 （0.140nm）
所有键角都是120º
H H
H
H H
H
现代杂化理论: SP2杂化，大键(离域)，共 轭体系，离域能为150kj/mol, 而一般有机反 应有机活化化学能反仅应60的～8活0k化j/能mo，l，故由破于坏共共轭轭能体远系大的亲于 电加成与氧化反应均很难。
说起苯的六碳环结构, 人们自然都会想
起凯库勒(德1829-1896)著名的仲夏夜之梦,
他通过梦的启迪而认识到苯的环状结构, 并被
公认为发现苯环结构的鼻祖。事实上, 奥地利
一位中学教师洛斯密德（Loschmidt 1821-
1895）在1861年出版的<<化学研究>>中就
提出了包括苯环在内的与现代分子模型相近
苯环结构的稳定性亦可用其氢化热数据来 进一步证明: 环己烯/环己二烯/苯分别加氢, 产物都是环己烷, 氢化热数据分别为: 119.7/-213.5/208.4kj/mol( 苯 氢 化 热 远 小 于 环己烯氢化热的三倍, 其差值150即是共轭能, 同样环己二烯氢化热亦能反映这种共轭效应) 。
第四章 芳香烃
CH CH2
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
COOH S O3H COOR COX CONH2
CN CHO C O OH NH2 OR R -X -NO2
见教材的P145
25℃
或 浓H2SO4 / 75℃
SO 3H Yield 95％
苯磺酸
Benzenesulfonic acid
SO3H CH3
发烟H2SO4 200℃以上
SO3H
SO3H
CH3
CH3
+ H2SO4浓
室温
SO3H +
+2H2O
注意
SO3H
※1 苯的磺化反应是可逆反应，在有机合成中应用广泛
四 单环芳烃的化学性质
三 单环芳烃的物理性质
㈡ 来源之二：石油的芳构化
Pt, H2 环化
CH3
Pt, H2 环化
Pt,高温 异构化
Pt, 3H2 芳构化
CH3 Pt, 3H2 芳构化
Pt, 3H2 芳构化
CH3
三 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，溶于一般的有机溶剂
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
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
有机化学 第四章 芳香烃
第四章 芳香烃具有“芳香性”的碳氢化合物称芳香烃。
芳香性：难加成,难氧化,易取代;平面环p;特征光谱单环芳烃苯型芳烃多环芳烃非苯型芳烃芳烃3第一节 苯及其同系物一、苯的结构(一) 苯的 Kekulé 结构式简写为：H HH HHHH H碳为4有人提出质疑: 按照这个结构, 苯的二溴代物应有两种.结构式溴BrBrBr Br和但实际上只得到一种!预期的1,3,5-环己三烯键长数据134pm147pm(二) 苯分子结构的现代解释苯分子中6个C 都是sp 2杂化, 每个C 都以3个sp 2杂化轨道分别与2个相邻的C 和1个H 形成3个σ键,构成平面正六边形碳环结构。
每个C 还有1个未杂化的p 轨道，均垂直于碳环平面而相互平行。
每个p 都可与2个相邻C 的p 侧面重叠，形成一个包含6个原子6个π电子的闭合“大π键”。
o结构及性质特征：所有原子共平面； 形成环状大π键 碳碳键长全相等;环稳定、难加成、 难氧化、易取代虽然苯的结构在今天已得到完全阐明,但苯的结构式仍然采用当初Kekulé提出的式子。
或用圆圈代表环闭大π键的苯结构式。
苯的结构也可以用两个Kekulé 结构式的共振式或共振杂化体表示。
个共振式共振杂化体二、苯及其同系物的命名苯环上的氢原子被烃基取代后，所得产物为苯的同系物。
可分为一烃基苯、二烃基苯和多烃基苯等。
命名时，一般以苯作母体，将其它烃基作为取代基，称“某苯”。
3H 3C 3甲苯(toluene) 异丙苯(isopropylbenzene)二烃基苯有三种异构体，用邻或1,2-；间或1,3-；对或 1,4- 表示；间-二甲苯1,3-二甲苯m -二甲苯m -xylene对-二甲苯1,4-二甲苯p -二甲苯p -xylene 邻-二甲苯1,2-二甲苯o -二甲苯o -xylene CH 3CH 3CH 3CH 3CH 33具有三个相同烃基的取代苯也有三种异构体。
如:连-三甲苯1,2,3-三甲苯偏-三甲苯1,2,4-三甲苯均-三甲苯1,3,5-三甲苯CH 3CH 3CH 3CH 3CH 33CH 3H 3CCH 3(1,2,3-trimethylbenzene)若苯环上连接不同的烷基时，烷基名称的排列顺序按“优先基团”后列出的原则，其位置的编号应将简单的烷基所连的碳原子定为1-位，并以位号总和最小为原则来命名。
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H2C
C H
CH2
C CH
2-苯基丁烷
3-苯基丙烯
苯乙炔
4.4 苯的结构
4.4.1苯的Kekule结构
1834年 经元素分析、分子量测定 C6H6
C6H6 + Br2 → C6H5Br + HBr 只得到一种取代苯——苯中的六个H原子完全等价
1865年 Kèkulè提出苯的结构式应为：
H
H
H
H
H
结论：对位产物随新引入基团体积的增大而增多。
如果芳环上原有基团与新引入基团的空间位阻都很大 时，对位产物几乎为100%。
(CH 3)3C (Cl、Br)
浓 H2SO4
(CH 3)3C (Cl、Br)
SO3H ~100%
除空间因素外，反应温度、催化剂对异构体的比例也有一 定的影响。
4)原有两个取代基为不同类定位基：由第一类定位
基决定。
NHCOCH 3 ( 空间位阻大 )
NO 2
4 定位规律的应用：
【例1】
SO3H
CH2CH3
是否可选用其它 烷基化试剂？
H520S~O640。C
SO3H
ACl2CHl35 Cl
SO3H
ACl2CHl35 Cl
H 21S0O0。4C
CH2CH3
CH2CH3
4.4.8 多环芳烃 1 多苯代脂烃
C(CH3)3 CH2CH3
3）傅-克烷基化反应的特点 特点一：烷基化反应易发生重排，不适合制备长的直链烷基苯。
+ CH3CH2CH2Cl AlCl3
CH2CH2CH3 +
30%
CH(CH3)2 70%
特点二：反应不易控制在一元取代阶段，常常得到一元、 二元、多元取代产物的混合物。
2 苯的加成反应：
链烃分子中的氢被两个或多个苯基取代的化合物称为多苯代脂烃
命名
多苯代脂烃命名时，一般把苯基作为取代基
CH2
CH
CH2CH2
二苯甲烷
三苯甲烷
1，2-二苯乙烷
2 联苯
两个或多个苯环以单键直接相连的化合物称为联苯类化合物。
命名
3 2 2' 3'
3 2 2' 3' 2" 3"
4
1 1'
4' 4
1 1'
4' 1"
另一类化合物
苯的分子式为：C6H6，其C / H与乙炔类似 ，为 1∶1， 可见它具有高度的不饱和性，因而，应发生下面的反应：
KMnO 4 ，煮 沸
Br2 (加 成)
这就是说，要破坏苯环体系是比较困难的。
然而，苯环上的氢原子却容易被取代，如：
HNO3 + H2SO4 50 ~ 60 。C
NO2 淡黄色油状物，苦杏仁味
53% t = 0C
79% 100C
3) 新引入基团的空间效应：
新引入基团进入芳环的位置，不仅与环上原有基团的
性质和空间位阻有关，还与新引入基团本身的体积有关。
CH3
RX AlCl3
R = CH3
位 阻
CH2CH3
依
CH(CH3)2 次
C(CH3)3
增
大
CH3 R
依 次 减 少
CH3 +
R
依 次 增 多
H
120。
H H
H H
H
共轭效应的结果：
(1) 键长完全平均化，六个 C—C 键等长(0.140nm)，比正 常C—C单键(0.154nm)短，比正常C=C双键(0.134nm)长，但 也不是单键和双键的平均值(0.144nm)。
(2) 体系能量降低，其氢化热(208.5 kj·mol-1)比环己烯 氢化热的三倍低得多(3×119.3－208.5=149.4 kj·mol-1)，这 149.4 kj·mol-1即为苯的共轭能。
与脂肪烃和脂环烃相比，芳香烃这种比较容易进行取 代，而不容易进行加成和氧化的化学特性，称为芳香性。
芳香烃具有其特征性质——芳香性（易取代，难加成，难氧化）。
单环芳烃 苯
CH 2CH 3
CHCH 3 CH 3
乙苯
异丙苯
CH=CH 2 苯乙烯
苯系芳烃
联苯 联苯
对三联苯
多环芳烃 稠环芳烃
萘
蒽
非苯芳烃
多苯代脂烃
先出现的取代基与苯一起作为新的母体，其它取代基 依次列出，尽量使取代基的位次之和最小：
OH
HO
COOH
OCH3
NO2 Cl
COOH
间羟基苯甲酸 邻甲氧基苯酚 3-硝基-2-氯苯甲酸
CHO NH2
HO
2-氨基-5-羟基-苯甲醛
3 当取代基结构复杂时
可将侧链作为母体，苯环作为取代基来命名：
H H2 H3C C C CH3
NH2CO-,
2 定位规律的理论解释：
+ E+
E
E+
+H
亲电试剂
第二类定位基（即间位定位基）
E + H+
进攻邻位：
NO2 H E
+
进攻对位：
NO2
+
HE
进攻间位：
NO2
+
H E
NO2 H E
+
+NO2
HE
NO2
+
H E
NO2 +H
E
NO2
+
HE
带正电核的碳原子 与强吸电子基相连
NO2
H +E
第一类定位基以甲苯为例:
速度比苯快，则取代基为活化基团。
生制约作用，
这种制约作用称
钝 化 基 团：若取代基引入后，取代苯的亲电取代反应 为取代基的定位
速度比苯慢，则取代基为钝化基团。
效应。
R
HNO3 R
H2SO4
NO2 +R
RБайду номын сангаас
NO2
H2SO4
+R
SO3H
NO2 HNO3
SO3H NO2
H2SO4
NO2
新导入取代基的位置 主要取决于原有的取 代基的性质
3个δ键 C-H
苯分子中C采取SP2杂化
C-C
6个未参与杂化 的p轨道
C-C
H
H
H
环状闭合大π键 电子离域，稳定的共轭体系
H
H
H
苯具有一个平面结构，键长完全平均化
X-衍射证明：苯是高度对称的，所有原子都在同一平面上， 键角都是120o，C-C键长都相等：
139.7pm
sp3 C-C sp3
sp2 C=C sp2
4"
5 6 6' 5'
5 6 6' 5' 6" 5"
二联苯
三联苯
Cl Cl
32
2' 3'
4
1 1'
4'
5 6 6' 5'
2，2’-二氯联苯
3 2 NO2 2' 3'
4
1 1'
4' NO2
5 6 6' 5'
2，4’-二硝基联苯
4.4.9 稠环化合物
1 定义：
两个或多个苯环公用两个邻位碳原子的化合物 称为稠环芳烃。
SO3H
SO3H
200~245C + H2SO4 SO3
280~290C
SO3H HO3S
SO3H SO3H
（4）付-克反应
1) 定义 苯环上的氢被烷基取代的反应称为傅-克烷基化反应。
2) 反应式
催化剂 + RCl
芳香化合物 烷基化试剂
R + HCl
产物
a. 常用催化剂：AlCL3、FeCl3、ZnCl2、(HF、BF3、H2SO4) b. 常用烷基化剂：卤代烃、烯烃（醇）
4.4.6 苯的化学性质
结构特点——环状闭合π电子云
不易发生破坏稳定环 的加成反应
作为电子来源 易亲电取代
1. 苯的亲电取代： （1）苯的卤代
+ X2 FeX3
X
+
FeX
4
1). X X + FeX3 慢
2). X+ +
X+
+
FeX
4
X
+H
3).
+
X
H
+
FeX
4
快
X + FeX3 + HX
讨论：
+
亲电取代
几率 40%
+ E
40%
E
20%
邻对位产物应 为60%，间位 产物为40%。
邻对位定位基：邻对位产物 > 60%，G为邻对位定位基。
取代基的定位效
间 位 定 位 基：间位产物>40%。 G为间位定位基。
应：已有的基团
对后进入基团进
活 化 基 团：若取代基引入后，取代苯的亲电取代反应 入苯环的位置产
CH3CH2Br
AlCl3, 850C
CH2CH3
c. 常用酰基化剂：酰卤、酸酐（酸）
(CH3CO)2O
AlCl3,40 0C CS2
74%
O CCH3
90%
AlX3
R
+ RX
+ (CH3)3COHH2SO4
+
OH BF3
60C
+