第二节稠环芳烃
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稠环芳烃2．萘的性质萘是光亮的片状结构，熔点80.2℃，沸点218℃，有特殊气味，易升华，不溶于水，易溶于有机溶剂。
其化学性质与苯相似。
1）亲电取代反应：在萘环上，p电子的离域并不像苯环那样完全平均化，而是在α-碳原子上的电子云密度较高，β—碳原子上次之，中间共用的两个碳原子上更小，因此亲电取代反应一般发生在α 位。
从共振概念来看，亲电试剂E+ 进攻α 位和β 位将形成两种不同共振杂化体的中间体：进攻α 位：进攻β 位：在这两种杂化体中，虽然正电荷都分配在五个极限结构，但这些极限结构的能量是不同的。
在进攻α 位所形成的碳正离子中，前两个极限结构仍保留一个完整的苯环，能量较低，比其余三个极限结构稳定，对共振杂化体的贡献最大。
进攻β 位形成的共振杂化体中，仅仅第一个极限结构具有完整的苯环，因此进攻β 位比进攻α 位所得到的共振杂化体具有较高的能量，反应的活化能较大，反应速率较慢，所以亲电取代反应一般发生在α 位。
①卤化反应在Fe 或FeCl3存在下，将Cl2 通入萘的苯溶液中，主要得到α-氯萘：α-氯萘为无色液体，沸点259℃，可做高沸点溶剂和增塑剂。
次氯酸叔丁脂负载到SiO2上是近年开发的一种新的氯化剂，与芳烃反应条件温和，转化率高，选择性好。
例如：②硝化反应萘用混酸硝化主要生成α-硝基萘，为了控制一取代物，所用混酸的浓度比苯硝化时低。
③磺化反应萘在较低温度（60℃）磺化时，主要生成α-萘磺酸；在较高温度（165℃）磺化时，主要生成β-萘磺酸。
α-萘磺酸与硫酸共热到165℃时，也变成β-萘磺酸：只是因为磺化反应是可逆反应。
在低温下，取代反应发生在电子云密度高的α 位上，但因磺基体积较大，它与相邻的α 位上的氢原子之间距离小于它俩的范德华半径之和，所以α-萘磺酸稳定性较差。
在较高温度时生成稳定的β-萘磺酸。
即低温时，磺化反应是动力学控制，高温时是热力学控制，其反应能量变化如图所示。
璜化反应的进程和能量关系α-萘磺酸β-萘磺酸右图之中，ΔEΔEβ分别为α位、β位取代的α、活化能；ΔHΘΔHΘβ为其反应热。
芳烃稠环化合物
芳烃稠环化合物是由两个或多个芳香环稠合在一起形成的化 合物，这些芳香环可以是苯环、萘环、蒽环等。这些化合物 通常具有较高的化学稳定性和热稳定性，因此在化学工业、 材料科学和制药等领域有广泛的应用。
分类
要点一
总结词
芳烃稠环化合物可以根据其结构特征和组成进行分类。
要点二
详细描述
根据其结构特征，芳烃稠环化合物可以分为单环芳烃稠环 化合物、双环芳烃稠环化合物和多环芳烃稠环化合物等。 根据其组成，芳烃稠环化合物可以分为碳基芳烃稠环化合 物和杂环芳烃稠环化合物等。其中，碳基芳烃稠环化合物 是最常见的类型，主要由碳原子组成，而杂环芳烃稠环化 合物则含有其他非碳元素，如氮、氧、硫等。
探索稠环芳烃在药物设计、生 物标记和诊断试剂等方面的潜
在应用。
展望
拓展应用领域
随着研究的深入，稠环芳烃有望在更 多领域得到应用，如能源、环保、催 化等。
绿色化学发展方向
发展环境友好、资源高效的合成方法， 实现稠环芳烃的可持续发展。
跨学科合作
加强化学与其他学科（如生物学、物 理学、医学等）的交叉合作，从多角 度挖掘稠环芳烃的潜在价值。
面临的挑战
合成难度大
芳烃稠环化合物的合成过程复杂，需要经过多步 反应和精细的化学调控，合成效率有待提高。
分离纯化困难
由于芳烃稠环化合物的结构复杂，其分离纯化过 程较为困难，需要采用高效的分离技术和方法。
稳定性差
芳烃稠环化合物通常稳定性较差，容易发生氧化、 水解等反应，需要采取有效的保护措施。
05
02
芳烃稠环化合物的合成 方法
化学合成法
01
02
03
苯胺氧化法
通过苯胺的氧化反应，将 苯环稠合成芳烃稠环化合 物。
拓展：稠环芳烃
1
【拓展】 稠环芳烃
两个或两个以上的苯环共用两个邻位碳原子的化合物称稠环芳烃。
稠环化合物一般是固体，且大多为致癌物质。
其中比较重要的是萘、蒽、菲，它们是合成染料、药物等的重要化合物。
（一）萘
1．萘的结构和命名
萘的分子式为C10H8，是最简单的稠环芳烃。
萘的构造式如下：
萘的十个碳原子上的电子云分布不同，在命名时对萘环的碳原子作如下编号：
1-溴萘（α-溴萘） 2-溴萘（β-溴萘）
2．萘的性质
萘是白色片状晶体，熔点80.5℃，沸点218℃，不溶于水，溶于有机溶剂。
有特殊气味，易升华。
萘的化学性质活泼，容易发生亲电取代反应、氧化反应和还原反应。
(1) 取代反应
萘可以进行一般芳香烃的亲电取代反应，由于萘分子的α位电子云密度比β位大，所以取代反应较易发生在α位。
①卤化萘与氯在三氯化铁的催化下可得无色液体α-氯萘。
②硝化
萘和混酸在室温就可发生硝化反应，生成α-硝基萘。
③磺化
萘的磺化反应产物随温度的不同而不同，低温主要生成α-萘磺酸，高温主要生成β-萘磺酸。
有机化学：第二节 多环芳烃
（1）蒽和菲的结构和命名
α
γ
α
89
1
β7
2β
β6
3β
5 10 4
αγ
α
3
4
2
5
6
1
7 8
10 9
蒽
菲
蒽 的 离 域 能 为 349kJ/mol; 菲 的 离 域 能 为 381.63kJ/mol;菲的芳香性比蒽强。
Br
9-溴蒽
SO3H
5-硝基-2-蒽磺酸
NO2
9-溴菲
Br
3. 其它稠环芳烃
茚
芴
芘
b. 有4n 个p电子的环烯烃具有反芳香性和非芳香性
问题：环辛四烯有没有芳香性？
环烯烃
P电子数 4
稳定性 << 开链烯烃
是否具芳香性 反芳香性
4 + 2 >>开链烯烃
芳香性
4 + 4 接近开链烯烃 非芳香性
4 + 2 >>开链烯烃
芳香性
4 + 2 >>开链烯烃
芳香性
能量
π*
反键轨道
非键轨道
π
成键轨道
一平面内，无芳香性。
HH
HH
[14]-轮烯有芳香性
HH
HH
[16]-轮烯无芳香性
HHH HH H
[18]-轮烯有芳香性
5.并联环系:
-+
薁
μ=3.335×10-30 C﹒m
薁可以看成是环戊二烯负离子和环庚三烯正离 子稠合而成，具有较大偶极距，是典型非苯芳烃。
第二节 多环芳烃
多环芳烃可分为三类
(1)联苯和联多苯类：
稠环芳烃中应注意的几个问题
稠环芳烃的废弃物处理与环保措施
收集与处置
废弃物中的稠环芳烃应被专门收集，并交由有资 质的处置单位进行处理，禁止随意倾倒或焚烧。
污染场地修复
对于受到稠环芳烃污染的场地，应采用适当的修 复技术进行治理，以恢复场地的生态功能。
环保意识培养
加强环保宣传和教育，提高公众和企业对稠环芳 烃等持久性有机污染物的认识和防范意识。
获得最佳的反应效果。
合成过程中的常见问题及解决方案
01
副反应与产物分离
稠环芳烃合成过程中常常伴随有副反应的发生，导致产物纯度下降。可
以采用合适的分离技术和纯化手段，如柱层析、重结晶等，来提高产物
纯度。
02
催化剂失活
金属催化剂在反应过程中可能会失活，导致反应效率下降。可以通过添
加助催化剂、优化反应条件等方法来延缓催化剂失活，提高反应稳定性
稠环芳烃的性质和特点
物理性质
稠环芳烃通常为无色或淡黄色 固体，具有较高的熔点和沸点
。
化学性质
由于稠环芳烃的共轭结构，它们通 常具有较高的化学稳定性，不易发 生加成反应，但容易发生亲电取代 反应。
光谱性质
稠环芳烃的紫外-可见吸收光谱通常 表现出明显的红移，且荧光效率降 低。
稠环芳烃的来源与应用
来源：稠环芳烃主要来源于煤焦油、石油等天然资源，也可以通过化学合成方法获得。
高效液相色谱法
采用高压输液系统，将稠环芳烃混合物在固定相和流动相之间进行 高效、快速的分离。
分析方法与应用
01
02
03
质谱法
通过质谱技术分析稠环芳 烃的分子量和分子结构， 提供准确的分子信息。
核磁共振法
利用核磁共振技术分析稠 环芳烃的氢原子环境和分 子结构，对稠环芳烃进行 定性和定量分析。
拓展：稠环芳烃
2．萘及衍生物的命名
C2H5
CH3
C2H5
SO3H
1，6-二乙基萘 ； 4-甲基-1-萘磺酸
Br Br
1-溴萘 2-溴萘 α-溴萘 β-溴萘
3．萘的性质
(1) 取代反应 萘的取代反应较易发生在α位。
①卤化
+ Cl2 FeCl3
Cl + HCl
β-萘磺酸
②硝化 ③磺化
混酸
30~60℃
80℃
+ 浓 H2SO4
160 ℃
NO2
SO3H α 萘磺酸
165℃
SO3H
(2) 氧化反应
萘比苯容易氧化。反应条件不同，氧化产物也不同。
CrO3,CH3COOH 10~15 ℃
拓展： 稠环芳烃
一、萘
1.萘的结构
平面结构，所有的碳原子都是sp2杂化的，是大π键体系。
α 8
α 1
Br
Br
β7
2β
Br
β6 5 α
3β 4α
1-溴萘（α-溴萘） 2-溴萘（β-溴萘）
1、4、5、8四个碳原子位置相同，又称α位；2、3、6、 7四个位置也是等同的，但与α位不同，又称β位。
2.萘的性质
菲容易氧化成醌——菲醌。
菲醌是一种农药，可防止小麦莠病﹑红薯黑斑 病等，不过目前，菲还没有发现其他的重要用途。
2、蒽
, 分子式为C14H10。蒽是无色的片 状晶体，有弱蓝色的荧光。不溶于水，难溶于乙醇和乙 醚，易溶于热苯。熔点217℃，沸点354℃。它可以从煤 焦油中提取，主要用于合成蒽醌。蒽环的编号如下：
芳香烃
3. 加成反应 ( Addition )
H2 Ni Cl2 光 C6H6Cl6
四、苯环上亲电取代的
定位效应及理论解释
２
％ ％ ３ ６ ９ ％ １
Ｏ Ｎ
％ ％ ０ ０ ２ ２
Ｘ
％ ０ ２ ％ ０ ２
３
％ ０ ２
％ ３ ６
％ ３
Ｈ Ｃ
％ ４ ３
1、定位效应 从表面上看
事实上：
定位效应
定位基：苯环上原有的取代基 。 定位效应：定位基对苯环上取代位置 的影响（作用）。
３
α
α
２
７
α
γ
α
５
２ ３
４
２ １
８
１
８
９
１
β β
７ ６ ４
β β
β β
β β
６
３
６ ４
０ １
７
α
５
α
α
５
０ １
８
９
γ
α
萘
蒽
菲
二、异构
萘 一元 二元 α-,β相同10种， 不同14种 蒽 α-,β, γ菲 5种
三、萘的化性 1、取代 2、氧化 3、加成
第三节
非苯芳烃
一、休克尔规则 (Hückel r le):
C C H
Br
+ H+
H
H+ + [FeBr4]－
HBr + FeBr3
离子型亲电取代
离子型亲电取代 Electrophilic substitution reaction
HNO3+2H2SO4 RCl + AlCl3 O +AlCl R C 3 Cl
稠环芳烃
第二节 稠环芳烃一、萘C 10H 8αββααββα12345678（一）命名1、一取代：数字或α，β表示取代位置2、多取代：数字表示取代位置，注意1号位（只能在4个α位中产生）3、其他同单环芳烃（如有羟基取代则母体应为萘酚） 例题：1、CH 3α－甲基萘2、NO 2β－硝基萘3、CH 3CH 31，5－二甲基萘4、CH 2CH 3H 3C2－甲基－6－乙基萘（位同比优先）5、SO 3HH 3C7－甲基-2-萘磺酸（母体是磺酸，保证磺酸基要获得小号位）6、OHα－萘酚（二）化性1、芳香性苯——易亲电取代，可加成氧化；2、e ：——取代进入位。
例如：+H 2O混酸20~500CNO （亲电取代，进入α位）Ni +H 2H 2/Ni HH（加成）V 2O 5O 2, 450℃OO O（氧化）3、一取代萘的亲电取代反应（了解，可忽略） （1）邻对位基：进同环，邻对位且α位为主CH 3α位，ρe 高于β位，是主产物β位，ρe 低，是副产物，CH 3α位，ρe 高于β位，是主产物β位，ρe 低，是副产物例如：CH 3CH 3硝化CH 3NO 2硝化CH 3NO 2（2）间位基：进异环，α位NO 2α位，又可视为硝基的间位，故活性略大于5位58例如：NO 2硝化NO 2NO 2+NO 2NO 2二、蒽和菲C 14H 1012341056789蒽1234567891012345678910菲1、互为同分异构，两者命名类似萘，编号固定，有取代则标明取代位置。
2、芳香性苯；易亲电取代，可加成氧化，活性位置9、10位。
例如：1、NO 2NO 29，10－二硝基蒽2、Br 9－溴菲3、CCl 4Br 2,Br（9－溴菲）（亲电取代）4、亚铬酸铜H 2H HH H（9,10－二氢蒽）（加成）5、27H 2SO 4O O（9,10－蒽醌）（氧化）补充：1、多氢菲环戊烷多氢菲2、甾族化合物基本骨架：1R 3ABCD234567891011121314171615R 1R 2一般: R 1=R 2=CH 3。
【有机化学 山西农大】稠环芳烃
• [10]轮烯有10个电子,但不稳定.由于它中间两个环 内氢彼此干扰,使环离开平面,破坏了共轭,因此失去芳 香性. 补充：[14]轮烯也是同样为非芳香性。
NO2
NH2
Zn + HCl [H]
-萘胺
(c) 磺化
•萘的磺化也是可逆反应. •磺酸基进入的位置和反应温度有关.
SO3H
热力学控制？ 动力学控制？
100%H2SO4
<80℃
95%H2SO4
165℃
96 %
1H625S℃O4
SO3H
85 %
注意反应条件 （熟记）
磺酸基的空间位阻
-萘磺酸位阻大
-萘磺酸位阻小
• 蒽为白色晶体,具有蓝色的荧光,熔点216℃,沸点340℃. • 它不溶于水,也难溶于乙醇和乙醚,而易溶于苯.
•蒽比萘更易发生反应,蒽的位(中位)最活泼,反应一般
都发生在位.
(A) 加成反应--蒽易在9,10位(位)上起加成反应 例1:催化加氢生成9,10-二氢化蒽
9,10-二氢化蒽 • 也可用钠和乙醇使蒽还原为9,10-二氢化蒽
萘分子中碳碳键长:
0.139nm
0.142nm 0.137nmLeabharlann 8 76 51 2
0.140nm
3 4
•萘分子结构的共振结构式:
(Ⅰ)
(Ⅱ)
(Ⅲ)
一般常用下式表示:
8 7
或
6 5
1 2
3 4
由于键长不同,各碳原子的位置也不完全等同,其中 • 1,4,5,8四个位置是等同的,叫位. • 2,3,6,7四个位置是等同的,叫位.
(3) 萘环的取代规律
• 萘衍生物进行取代反应的定位作用要比苯衍生物复 杂. • 原则上:第二取代基的位置要由原有取代基的性质和 位置以及反应条件来决定.但由于位的活性高,在一般 条件下,第二取代基容易进入位. • 此外,环上的原有取代基还决定发生“同环取代”还 是“异环取代”.
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1.取代反应 取代反应
混酸
+ SO3H
80℃ ℃
α-萘磺酸 萘磺酸
165℃
H2SO4 165℃ ℃
SO3H
β-萘磺酸 萘磺酸
萘的性质
O
CrO3，CH3COOH
2.氧化反应
1,4-萘醌
O
O C
3.还原反应
V2O5, O2 400-500℃ Na,乙醇O C O邻苯二甲酸H2，Pt四氢萘
十氢萘
其他稠环芳烃
α
8
α
1
0.137nm 2β 0.140nm 3β
α
5
α
0.142nm
4
萘的键长趋于平均化，并不完全等同， 萘的键长趋于平均化，并不完全等同，且α位碳原子 位碳原子 电子云密度高于β位碳原子 的π电子云密度高于 位碳原子
萘的分子结构
萘的一元取代物有两种异构体。 萘的一元取代物有两种异构体。如： Cl α-氯萘 Cl β-氯萘
§4 - 2
稠环芳烃
萘
蒽
菲
两个苯环共用两个相邻碳原子─稠环芳烃 两个苯环共用两个相邻碳原子 稠环芳烃
萘的分子结构
10个 萘（C10H8）的10个C原子 原子共处同一平面， 和8个H原子共处同一平面， 且碳原子都是SP 杂化。 且碳原子都是SP2杂化。 β7 萘是闭合环状的π,π–共轭 β6 共轭 体系，类似与苯，具有芳香 体系，类似与苯， 但萘比苯活泼。 性，但萘比苯活泼。
α β 7 β 6
5 10 4
γ
9
α
8
1 2β 3β 7 6
9 8
10 1 2
α
γ
α
5
4
3
蒽
菲
萘的二元取代物异构体数目较多， 萘的二元取代物异构体数目较多，如二硝基萘有 十种异构体。 十种异构体。
NO2 NO2
NO2 NO2
1,7-二硝基萘 二硝基萘
1,6-二硝基萘 二硝基萘
萘的性质
Cl
Cl2 Fe
+ α-氯萘（95%） 氯萘（ 氯萘 ） NO2
Cl β-氯萘（5%） 氯萘（ ） 氯萘 NO2