6.1-6.4 芳烃结构，命名，物性

《有机化学》

第六章芳烃

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本章讲解的主要内容

6.1芳香烃的来源、苯的结构式及表达式 6.2苯衍生物的异构和命名

6.3苯的亲电取代反应

6.4苯环上取代反应的定位效应及反应活性 6.5烷基苯芳香侧链的反应

6.6烯基苯

6.7联苯

6.8稠环芳烃

6.9芳香性，休克尔规则

6.10非苯芳香化合物

芳香烃的分类：

6.1 芳烃的来源、苯的结构及表达式

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6.1.1 芳香烃的来源

自从1845年从煤焦油内发现苯及芳香族化合物后，很长时间煤焦油是一切芳香族化合物的主要来源。

自20 世纪40年代以来，许多石油工业发达的国家，逐渐研究出由石油加工制取芳香族化合物的方法。

石油馏分中主要含有环烷烃和链烃，将它们转化为芳烃的主要方法是重整和芳构化。

6.1.2苯的结构及表达式（凯库勒（Kekulé）式）

Kekul é1865年提出苯（C 6H 6）是碳碳链首尾相连的环状结构，环中三个单键、三个双键相间。

H

H

H H

H

H 6.1 凯库勒（Kekul é）式

Kekul é提出苯环上的六个氢是等同的，因此只有一种一取代物，一种邻二取代物。

H

H

H H

H

H H H

H H

H

H 凯库勒（Kekul é）式

苯环中的双键没有固定的位置，它在平衡位置不断的摆动，因此下列两个邻二卤代物是等同的。

H

X

X H

H

H H X

X H

H

H 凯库勒（Kekul é）式

Kekulé式能解释苯的一些现象：

苯的一取代物只有一种；

苯可以加氢还原为环己烷；

在光照条件下，苯可以和三分子氯气加成。

Kekulé式不能解释苯的现象：

苯容易发生取代反应，却难于发生加成和氧化反应； 按照Kekule结构式，邻位二取代应该有两个异构

体，但实际上只有一个；

苯的氢化热远低于想象中的环己三烯结构（苯更稳定）。

实际上是一个化合物！

苯的特征引起化学家的浓厚兴趣：

分子式C6H6，C:H=1:1，不饱和程度高（4） 稳定性好：可由在1000℃制取；不被高锰酸

钾氧化，不易发生加成反应

芳香族化合物的特性－芳香性：

苯环易发生取代，难发生加成反应

不易氧化

苯环具有特殊稳定性

6.2 苯的稳定性，苯的结构

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120 kJ/mol 120 kJ/mol 231 kJ/mol

231 kJ/mol 208 kJ/mol 208 kJ/mol 360 kJ/mol

360 kJ/mol 3 x Cyclohexene

苯比设想的环己三烯稳定，

能量差约为150Kj/mol

苯的结构及表达式（凯库勒式）

近代物理方法对苯结构的研究结果：

¾苯的六个碳原子形成平面正六边形；

¾碳－碳键长均等，为1.39 Å；

¾所有键角均为120o。

¾根据共振论，苯可视为二个等价的Kekule结构式的共振杂化体。

H H

H H H H

H H H H H H 苯的共振式

苯环的稳定性是由于苯是由两个完全等价的共振式杂化而成。两个共振式稳定性相同，对杂化体参与程度也相等，所以共振引起的稳定作用应是很大的

苯的共振式

苯也可用一个带圆圈的正六边形表示。其中直线表示单键，圆圈表示六个离域的π电子。六边形每一个角上连有一个氢原子。

CH 3CH 3

芳烃的共振式

单双键交替的共振式仍被广泛用于研究苯取代反应机理，这时共振式已不再代表已三烯的结构，而是共振式的简写。

CH 3代表

苯的结构

用现代技术测定苯的结构，证明苯是一个平面分子，它有六个等长的键，六个键组成正六边型，键角120º。键长

0.139nm ，键长介于碳碳单键和碳碳双键之间，完全平均化

1.39 Å 1.39 Å1.39 Å 1.39 Å1.39 Å

1.39 Å 1.46 Å

1.34 Å

苯环中的六个碳均为sp 2杂化，

杂化，未参与杂化的p 轨道带着一个电子垂直于环平面，形成一个闭合的大π键。

苯的杂化轨道模型

每个碳剩下的p 轨道垂直于环所在的平面，相互平行，可在各个方向上进行重叠，重叠的结果形成一个闭合的环状的大π键。

苯的杂化轨道模型

形成的π电子云像两个连续的面包圈，一个位于平面的上面，一个位于平面的下面。

苯的杂化轨道模型

苯的分子轨道描述：

6.3 苯衍生物的命名

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6.2 苯衍生物的异构和命名6.2.1 苯的一元衍生物命名

其命名方法有两种：

（a）以苯为母体

（b）苯为取代基

6.21苯的一元衍生物命名

（a）以苯为母体命名

，简一取代苯无异构。苯环作为母体：－X，－NO，-NO

2

单烷基作为取代基命名。如：

顺序规则中排在R 之前的基团（优先基团）与苯环相连时；

带较长烷基或取代基较复杂时；

分子中有多个苯环，以任一苯环为母体命名都有困难时；

取代基带官能团时。

（b ）以苯为取代基命名