芳香烃,芳香性讲解
有机化学-芳香烃
CH3
HNO3
HOAc
CH3
CH3 CH3
NO2 +
+
NO2
NO2
63% 34% 3%
Cl
Cl
Cl
Cl
HNO3
H2SO4
NO2 +
+ NO2
30%
NO2
69% 1%
(2) 第二类定位基─间位定位基
使新进入苯环的取代基主要进入它的 间位，并使苯环致钝。
例如： −CF3, −N(CH3)3+, −NO2, −CN, −SO3H, −CHO, −COCH3, −COOH, −COOCH3, −CONH2, −NH3+。
NO2
NO2
CH3 C CH3 CH3 无 α-H
KMnO4 H+
COOH
氧化剂： KMnO4 铬酸等
4.2.4 苯环上亲电取代反应的定位规则
Y
一取代苯：
芳环上的取代基既影响亲电 取代反应的速率又决定着亲电试 剂进入芳环的位置。
1. 两类定位基
芳环上的取代基分为两类：
(1)第一类定位基 ─ 邻、对位定位基 使得新进入苯环的取代基主要进入它的
均化，闭合共轭
苯
苯的分子结构 体系(环状大π键)
6 个C–C σ键: sp2–sp2相互交盖，6 个C –H σ键: sp2–1s 相互交盖。 6 个2p 轨道的对称轴垂直于环所在平面， 彼此相互平行，两侧进行侧面交盖，形成闭合的π轨道。 6个π电子离域在六个C原子上。由此形成一个闭合的
共轭体系。
2. 苯的构性相关分析
CH3
CH3
CH3
CH3
1,2-二甲苯 邻二甲苯 o-二甲苯
大学有机化学重点知识总结第五章 芳烃 芳香性
NH2
Cl
OCH3
2-甲 氧 基 -6- 氯 苯 胺
OH
CH3
1
COCH3
3-甲基-4-羟基苯乙酮
大学有机化学重点知识总结第五章 芳烃 芳香性
§5.2 苯的结构
3H2
208.5 kJ/mol
H2
119.3 kJ/mol
苯的氢化热：208.5 kJ • mol-1 环己烯氢化热的3倍：
3×119.3 ＝357.9 kJ•mol-1
＊ 5、芳烃侧链的反应
大学有机化学重点知识总结第五章 芳烃 芳香性
一、 芳环上亲电取代反应
试剂中的亲电部分从芳环上取代一个H原子
4–羟基–3–甲氧基苯甲醛
大学有机化学重点知识总结第五章 芳烃 芳香性
C O O H> SO 3H> C O O R> C O C l > C O N H 2> C H O> CO> O H> N H 2> CC >
COOH
1
CC> O R> C l > N O 2
对 -甲 酰 基 苯 甲 酸
CHO
轨道； 6 个π 电子离域在6个C原子上。
p6 6
大学有机化学重点知识总结第五章 芳烃 芳香性
图 5.2 苯的闭合的π轨道 4.环状的共轭体系导致苯分子具有相当高的稳 定性。电子云完全平均化，故无单双键之分。
大学有机化学重点知识总结第五章 芳烃 芳香性
苯分子中的骨架
大学有机化学重点知识总结第五章 芳烃 芳香性
CH3 C CHCH3
2–甲基–3–苯基戊烷 2–苯基–2–丁烯
PhC CH
苯乙炔
CH2
有机化学基础知识点芳香性与芳香烃的性质
有机化学基础知识点芳香性与芳香烃的性质有机化学基础知识点——芳香性与芳香烃的性质有机化学是研究有机物质及其反应机理的一门学科，其中芳香性与芳香烃是其中重要的知识点之一。
本文将着重介绍芳香性以及芳香烃的性质，帮助读者更好地理解有机化学中的这一概念。
一、芳香性的定义与特点芳香性是指具有特殊结构和性质的有机化合物所表现出的香味和稳定的π电子结构。
根据芳香性的定义，芳香性化合物需要满足以下几个条件：1. 分子结构中含有一个或多个芳环（由6个共轭π电子组成的环状结构）；2. 芳环中每个原子都以杂化sp2形式存在，磁性势能相对稳定；3. 芳环中的每个杂化的p轨道上都有一个未被配对的π电子。
值得注意的是，非芳香性化合物虽然可能具有香味，但其分子结构不符合芳香性的定义。
二、芳香烃的分类与性质芳香烃是一类基础的有机化合物，其分子中至少含有一个芳环。
根据芳香烃分子中芳环的个数及其它官能团，芳香烃可以分为以下几类：1. 单核芳香烃：只含有一个芳环的芳香烃。
例如，苯（C6H6）是最简单的芳香烃，其分子结构中含有一个六元环。
2. 多核芳香烃：含有两个或多个连接在一起的芳环的芳香烃。
最常见的多核芳香烃是萘（C10H8），它由一个苯环和一个呈共轭连结的五元环组成。
3. 取代芳香烃：分子中的芳环上存在取代基的芳香烃。
通过对芳环中的氢原子进行取代，可以获得各种不同性质和用途的化合物。
芳香烃的一些重要性质包括：1. 稳定性：芳香烃具有相对较高的稳定性，这是因为芳香烃分子中的共轭π电子系统能够稳定结构和分子。
2. 可溶性：大多数芳香烃在非极性溶剂中具有较好的溶解性，但在水中溶解度较低。
3. 反应性：芳香烃在化学反应中常常表现出亲电取代反应、脱氢反应等特性。
三、应用与实际意义芳香烃是有机化学中重要的化合物类别之一，其应用领域非常广泛。
以下是一些芳香烃的应用和实际意义：1. 燃料：芳香烃类化合物广泛应用于燃料行业，用作汽车燃料和燃气等能源。
第五章 芳香烃
0℃ SO3H
4-甲基-1－萘磺酸
80％
SO3H HNO3－H2SO4
NO2 SO3H
SO3H
NO2
5-硝基-2－萘磺酸
8-硝基-2－萘磺酸
②加成反应
H2，Ni 140～160℃，3MPa
四氢化萘
H2，Ni 200℃，10～30MPa
十氢化萘
③氧化反应
V2O5 O2 （空气） 460℃
O
C O
C
邻甲苯磺酸
（4）付氏反应（付列德尔－克拉夫茨）
（A）烷基化反应（引入烷基的反应）
无水AlCl3
CH3 CH2 Br
80 ℃
CH2CH3 HBr
乙苯
常用催化剂：AlCl3、FeCl3、SnCl4、SbCl3、ZnCl2等 路易斯酸和HF、H2SO4、H3PO4等质子酸
常用烷化剂：卤烷、烯烃、醇
CH2
Cl
+0.043 +0.116 +0.028
O
CH3
NH2
NO
思考题：下列一取代苯在进行硝化反应时，将 主要得到什么产物：
+
Cl
COOH NH3
NH COCH3 NH CH3 2
O CH3
CONH2
O O CCH3
O C OCH3
（二）二取代苯的定位效应
引入第三个取代基的情况： ①两个取代基的定位效应一致
Cl
Cl
实验结果表明，苯环上原有的取代基按其 进行亲电取代时的定位效应，大致分为两类：
（1）邻对位定位基（第一类定位基）
－N（CH3）2 －NH2 －OH -OCH3 -NH-C-CH3
甲氧基
O 乙酰氨基
有机化学 第六章 芳香烃
(一) 芳烃的构造异构和命名 (二) 苯的结构 (三) 单环芳烃的来源 (四) 单环芳烃的物理性质 (五) 单环芳烃的化学性质 (六) 苯环上取代反应的定位规则 (七) 稠环芳烃 (八) 芳香性 (九) 富勒烯
第六章 芳烃 芳香性
• 芳烃——芳香族碳氢化合物。含有苯环的一 大类C、H化合物。 “芳香”二字的含义：
1,2，4，5-四甲苯
(2) 命名
命名时，一般以芳环为取代基，也可以芳环为母体。具
体情况，具体对待：
CH=CH2
CH=CH2
苯乙烯
对二乙烯基苯 CH=CH2
CH2Cl
CH2OH
苯氯甲烷 氯苄
苯甲醇 苄醇
• C6H5－ 苯基(Ph－) ；
C6H5CH2－ 苄基 ；
Ar－ 芳基(芳环上去掉一个氢后，所剩下的原子团)；
O
慢
H
SO3-
快 HSO4-
+
σ-络合物
SO3- 快
H3O+
SO3H + H2O
(丁) 烷基化反应机理
苯环烷基化反应中，AlCl3的作用是与卤烷起反应， 加速R+的生成：
RCl + AlCl3
R+ + AlCl4-
亲电试剂
+ R+
R
+H
σ-络合物
AlCl4-
R + HCl + AlCl3
苯环烷基化反应时，产生异构化的原因：
Br
p-二溴苯
注意：第二个卤素原子进入第一个卤素原子的邻、对位。
(乙) 硝化
+ HNO3
浓H2SO。4
50-60 C
有机化合物的芳香性质
有机化合物的芳香性质引言:有机化合物是由碳原子构成的化合物，其中许多化合物具有芳香性质。
芳香性质是指化合物具有特殊的稳定性和强烈的香气。
在本文中，我们将探讨有机化合物的芳香性质，包括芳香烃、芳香醛和芳香酮等。
一、芳香烃芳香烃是指含有苯环的有机化合物。
苯环是由六个碳原子组成的环状结构，其中每个碳原子都以间隔一个氢原子的方式连接在一起。
这种结构使得芳香烃具有很强的芳香性质。
常见的芳香烃有苯、甲苯、二甲苯等。
芳香烃的芳香性质源于其分子结构的稳定性。
苯环上的π电子云非常稳定，使得芳香烃不容易发生加成反应或发生氧化反应。
这也是为什么很多芳香烃在大气中具有较长的寿命。
此外，芳香烃还具有较强的吸收紫外线的能力，从而吸收阳光和光照射下产生激发态，使其具有较强的光化学反应活性。
二、芳香醛芳香醛是一类含有醛基（CHO基团）的有机化合物。
常见的芳香醛有苯甲醛、2-甲基苯甲醛等。
与一般的醛类化合物不同，芳香醛具有强烈的香气，使它们成为许多香水和香料的重要成分之一。
芳香醛的芳香性质主要源于其分子结构的稳定性和醛基的电子云分布。
芳香醛的分子中，醛基的氧原子上的孤对电子与苯环上的π电子云发生作用，形成共振结构，增强了醛基的稳定性。
此外，芳香醛还具有较强的氧化性，可以与许多物质发生反应，进一步增强了其香气。
三、芳香酮芳香酮是一类连有酮基（C=O基团）的有机化合物。
常见的芳香酮有苯甲酮、2-甲基苯甲酮等。
芳香酮通常具有较强的香气，是许多香精和香料的重要成分之一。
芳香酮的芳香性质主要源于其分子结构的稳定性和酮基的电子云分布。
芳香酮的分子中，酮基的氧原子上的孤对电子与苯环上的π电子云发生作用，形成共振结构，增强了酮基的稳定性。
此外，芳香酮还具有较强的酮基的振动频率，可以与大量的气味分子相互作用，增强了芳香酮的香气。
结论:有机化合物的芳香性质是由其分子结构的稳定性和化学反应的活性所确定的。
芳香性质使得有机化合物在香水、香料和医药领域中有着广泛的应用。
第七章芳香烃
7.1.2 按苯环数目和结合方式分类
按苯环数目分类：单环芳烃、 多环芳烃 、非苯芳烃
CH(CH3)2
CH3
苯
间甲基异丙苯
萘
菲
蒽
芘
苯并芘 （强效致癌物质）
3
联苯 三苯基甲烷
反-二苯乙烯
[18]-轮烯 富勒烯 (非苯芳烃)
4
7.2 苯的结构 7.2.1 苯的结构研究历史
1825年，Faraday从路灯照明燃气凝结液中 分离出来，测定实验式CH。 1833年，确定分子式C6H6，有下列反应。
OCH3 CH3
主要产物
COOH NO2
主要产物
CH3 CI
混合物
36
(3)苯环上原有两个取代基对引入第三个取代基的定 位作用不一致，两个取代基属不同类定位基时，这时 第三个取代基进入苯环的位置主要由第一类定位基定 位：
NHCOCH3 COOH O2N CH3
在考虑第三个取代基进入苯环的位置时，除考虑 原有两个取代基的定位作用外，还应该考虑空间位 阻，如 3-乙酰氨基苯甲酸的 2 位取代产物很少。
Ⅰa
CH3
+
H E
+
CH3
Ⅰc
Ⅰb
+
H E
CH3
CH3 或 H E
+
进攻对位：
CH3
+
CH3 H E
Ⅱc
+
H E
Ⅱ
H E
Ⅱb
Ⅱa
CH3
CH3
+
CH3
+
进攻间位：
+ H或 E
CH3 H +E
Ⅲc
H
E
芳香烃讲解
–X
卤苯
FeX3 + X2
FeX4- + X+
反应活性：F2＞Cl2＞Br2＞I2 ②硝化反应
HNO3+H2SO4 50~60℃
–NO2
硝基苯
(混酸) HNO3 + 2H2SO4
+ + NO2 + H3O + 2HSO4
发烟混酸：HNO3(NO2) + H2SO4(SO3)(反应能力更强)
③磺化反应
离域式
≡
共振式 + -
……
三、单环芳烃性质
(一)单环芳烃的物理性质
单环芳烃多为液体，不溶于水，易溶于有机
溶剂，其比重一般在0.86-0.90，沸点随分子量的
升高而升高，其熔点除与分子量有关外，还与其
分子的对称性有关。
苯及其衍生物的蒸气能刺激眼及粘膜，使人
产生头晕、兴奋等症状。吸入高浓度的苯或其衍 生物，可造成急性中毒，失去知觉而死亡，长期 吸入低浓度的苯蒸气，能造成严重的贫血而死亡。
CH3 5 4 3 2 1 CH2–CH2–C=C–CH3 CH3
苯乙炔
？
最先碰面原则
3,4-二甲基-1-苯基戊烷
？靠近主官能团
2,3-二甲基-5-苯基-2-戊烯
CH3 3 2 2 3 4 1 1 4 CH3– （1）联苯芳烃—— 苯环以单键相连 5 6 6 5 从联位开始，分别编号 2,4-二甲基 联苯
光 或加热 Cl2 光 Cl2 光 Cl2 H2O H2O
３．芳烃侧链上的反应
CH CH2 • 2•
或加热
H2O
–CH2OH
–CHO
–COOH
芳香烃知识点总结
芳香烃知识点总结一、定义芳香烃是一类具有芳香性的碳氢化合物，其分子中含有一个或多个芳环。
芳香环是由连续的六个碳原子构成的环，每个碳原子上带有一个π键，环上的所有键角都是120度，因此芳香环是一个非常稳定的结构。
芳香烃具有特殊的物理和化学性质，可以发生芳烃的特有反应，如芳烃的亲电取代反应等。
芳香烃分为单环芳烃和多环芳烃两大类，单环芳烃是指分子中只含有一个芳香环，如苯、甲苯、二甲苯等；多环芳烃是指分子中含有两个以上的芳香环，如萘、菲、蒽等。
二、结构特点1.芳香环的稳定性芳香环具有高度的稳定性，这是由于芳香环中的所有碳原子都处于sp2杂化状态，环上每个碳原子都可以提供一个p轨道，形成一个大的π电子共轭体系。
π电子的共轭结构赋予芳香环很高的稳定性，从而使得芳香环中的碳-碳键相对稳定，不容易发生加成反应和饱和反应。
2.苯环的特殊结构苯是最简单的芳香烃，其分子中含有一个六元环苯环。
苯环具有一定的杂化，分子平面上存在4个等价的σ键和6个等价的π键，由于π键的存在，使得苯环的每个碳原子上都有1个p轨道未配对。
苯环中的所有碳-碳键长度均相等，为1.39Å，远高于正构烷烃的碳-碳键长，并且苯环是平面的，有4n+2个π电子，这是苯环能够表现出很强的芳香性和稳定性的重要原因。
3.芳香烃的共轭体系芳香烃的分子中存在大的π电子共轭体系，由于芳香环上的所有碳原子都可以提供一个p 轨道，形成一个广阔的π电子共轭体系，导致芳香环具有很高的稳定性和芳香性。
共轭体系的存在也赋予芳香烃一些特殊的物理和化学性质，如颜色的吸收和发射、光学活性、电子云密度的分布等。
三、性质1.化学性质芳香烃具有一些特殊的化学性质，如芳香性、共轭结构、亲电取代反应等。
芳香烃具有很强的芳香性，能够发生典型的亲电取代反应，如硝基取代、氯取代、甲基取代等，这些反应也是芳香烃的重要合成反应。
芳香烃还可以发生醌和亚硝基化合物的加成反应，这是由于芳香环具有平面结构和大的π电子共轭体系所决定的。
第六章芳香烃
+ NO2
NO2
+ H2SO4
（2）取代苯的硝化反应
*1 取代基的分类及依据
G
G
G
G
E+
E
亲电取代
+
+
E
E
几率 40%
40%
20%
如果不考虑取 代基的影响， 仅从统计规律 的角度来分析， 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。
间 位 定 位 基：间位产物>40%。 G为间位定位基。
所有的致活基团都使苯环的电子密度升高。
所有的致钝基团都使苯环的电子密度降低。
所有的邻对位定位基都有给电子共轭效应。
所有的间位定位基具有吸电子共轭效应和吸 电子诱导效应。
所以，可以根据取代基的电子效应来判断它 们的分类情况。
第一类定位基：
第二类定位基：
特殊的定位基：
ClHNO3/H2SO4
O- N+ O
棱形结构式 棱晶烷
向心结构式
对位键 结构式
余价 结构式
Kekule’式
1825年 法拉第发现了苯。 1857年 德国的凯库勒提出碳四价。
X Y
X Y
1858年 德国的凯库勒提出苯分子具有环 状结构。
1865年 提出摆动双键学说。
CH3 CH3
1 O3 2 分解
OO CH3C-CCH3
+ 2 OHC-CHO源自I+ I2
+ HI
2HNO3 + 4HI
2I2 + N2O3 + 3H2O
*6 卤化反应的应用 合成和鉴 别
第五章 芳烃 芳香性
酰化能力的强弱次序是：酰卤 > 酸酐 > 酸 环上连有-NO2,-SO3H,-COR,-CN等强吸电子基时，一般不反应
AlCl3的用量:
(1) 用酰氯时，>1equiv; (2) 用酸酐时，>2 equiv
烷基化反应可逆，酰基化反应不可逆
消耗1eqv. AlCl3
R CH3
Ph R Ph X Ph NO2
Ph：苯基（phenyl) 烷基苯
X
甲苯
Br
异丙苯
Cl NO2
卤代苯
溴苯
氯苯
硝基苯
② 苯环为取代基
2－苯基庚烷
③多取代苯的命名(P.196)
3
2
OH
1
H2N
4
COOH
2－羟基－4－氨基苯甲酸
2 苯的结构
平面共轭闭合大π 键
苯的共振结构式
贡献大
主要
③ a 位有吸电子基——异环取代
W E
W
W
E +
E
钝化的环
例：
NO2 HNO3 H2SO4 + NO2 NO2 NO2
NO2
产率
13%
45%
④ b 位有吸电子基——异环取代
E
W
W
W +
E
E
① >③ >④ >② >⑤
（4）①对二甲苯 ②对苯二甲酸 ③甲苯 ④对甲基苯甲酸 ⑤间二甲苯 ⑤ >① >③ >④ >②
(4)取代基的定位作用在合成上的应用
例 1：
Br 或 NO2 NO2 Br
第四章 芳香烃
HNO3
3．萘与浓硫酸反应
低温时，主要生成 －萘磺酸； 低温时，主要生成α－萘磺酸； 高温时，则主要生成 －萘磺酸。 高温时，则主要生成β－萘磺酸。
SO3H H2S O 4 165℃ β －萘磺酸 H2S O 4 60℃ α -萘磺酸 SO3H
三.萘的加成反应
萘比苯易发生加成反应，在不同条件下， 萘比苯易发生加成反应，在不同条件下， 生成不同的加成产物 。
Isopropylbenzene
二烷基苯有三种异构体
CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 邻二甲苯 （ 1 ， 2 -二 甲 苯 ） （ 0 -二 甲 苯 ） (o -xyle n e ) 间二甲苯 对二甲苯 （ 1 ， 3 -二 甲 苯 ） （ 1 ,4 -二 甲 苯 ） （ m -二 甲 苯 ） （ p -二 甲 苯 ） (m -xyle n e ) (p -xyle n e ) CH 3 CH 3
Br2
+
HBr
利用此反应的特点，可在苯环上引入卤原子。 利用此反应的特点，可在苯环上引入卤原子。
2、硝化反应(nitration) 硝化反应(nitration)
浓H2SO4
50 55 ℃
NO2
+
+
HNO3 (浓)
H2O
硝基苯 利用此反应的特点，可在苯环上引入硝基。 利用此反应的特点，可在苯环上引入硝基。
苯的取代反应分三步进行： 苯的取代反应分三步进行：
1、产生亲电试剂
ＡＢ ──→
Ａ＋
＋
Ｂ－
Br
Br + FeBr3
Br
+
+ [ FeBr4 ]
+ +
-
有机化学第8版第六章芳香烃
CH3 混酸
30 ℃
CH3
HNO3 NO2 发烟 H SO 2 4 95 ℃
NO2 NO2
SO3H SO3H 发烟 H2SO4 使苯环易发生亲电取代的定位基叫活化基，如-CH3。 200~230℃ SO3H
使苯环难发生亲电取代的定位基叫钝化基,如-NO2 。
（1） 第一类定位基（邻、对位定位基）
NR2,
根据休克儿规则,苯具有6 ∏电子环状平面共轭大
∏体系 ，具有芳香性。
苯系以外的芳香体系统称为非苯芳香体系。
环丁二烯
环辛二烯
+
-
SP2碳
SP3碳
SP2碳
+
++
-
环丙烯正离子
∏电子数 2
环丁二烯双正离子
2
环丁二烯双负离子
6
-
环戊二烯负离子 ∏电子数 6
环庚二烯正离子 6
环辛四烯双负离子 10
本章重点
5、苯的酰基化
+ CH3COCl AlCl3 COCH3
H 总结 : + E+ 慢
+
E -H
快
E
+ H
+
正碳离子中间体 (σ-配合物)
（二）苯侧链烃基的反应
1、烷基苯的氧化
CH3 KMnO4 COOH
CH3 KMnO4 CH2CH3
COOH
C(CH3)3 KMnO4
COOH
Br CHCH3
CH2CH3
两个（以上）苯环稠并成的多环芳香烃。如：萘、 蒽、菲等。
萘 蒽 菲 （Naphthalene）（Anthracene）（Phenanthrene）
芳香烃结构及芳香性
13
芳香烃结构与芳香性(休克尔规则的理论解释）
反键
成键 环戊二烯负离子
14
反键
成键 环庚三烯负离子
§5 杂环芳烃
N
S
O
N
吡咯
噻吩
呋喃
吡啶
孤对电子参与共轭 π电子数为4n+2，接近平面，有芳性
15
§6 稠环芳烃
萘
蒽
菲
奥
结构特征：总π电子数为4n+2，平面，环状。
16
芳香烃结构与芳香性
平面 环状共轭 4n + 2 芳香烃结构，芳香性
描述并不准确，有很多例外。
HO
N
+3 H 2
N
N
吡啶 有芳香性 奇臭无比
4-松油醇 无芳香性 茶树香油
反应条件只需要 Na + C2H5OH
2
§2 近代芳香理论
* 芳香烃有环状结构，芳环主体是平面的
* π电子形成环状共轭体系 * 环上的每一个原子必须是SP2（或SP)杂化 * 参与共轭的π电子数为4n+2 * 体系能量特别低 * 能检测到反磁环流
7
§3 轮烯
环辛四烯三种构象
π电子数为4n，扭转张力使之偏离平面，电子云不能互 相交盖，无反芳性，属于非芳香性
8
芳香烃结构与芳香性(休克尔规则的理论解释）
反键 非键
成键 环辛四烯
两个电子在非键轨道上 非键轨道参与环状共轭
9
§3 轮烯
构象1
构象2Biblioteka 构象3环葵五烯 π电子数为4n+2，扭转张力使之偏离平面，电子云互 相交盖程度小，表现微弱芳香性。
10
§3 轮烯
平面
芳香烃结构及芳香性
芳香性与非芳香性
总结词
芳香性化合物和非芳香性化合物的结构特征 和性质存在显著差异。芳香性化合物具有特 殊的稳定性、反应性和电子云分布，而非芳 香性化合物则不具备这些特性。
详细描述
芳香性化合物和非芳香性化合物的结构特征 和性质存在显著差异。芳香性化合物具有特 殊的稳定性，其分子中的π电子可以自由移动， 形成大π键，使得分子更加稳定。此外，芳香 性化合物在化学反应中表现出特殊的反应性， 如亲电取代反应、加成反应等。而非芳香性
芳香烃的核心结构是苯环 ，由六个碳原子以sp²杂 化形成的闭合环。
取代基
苯环上可以连接不同的取 代基，如烷基、卤素、羟 基等。
键长和键角
苯环上的碳碳键长和键角 相对固定，分别为1.40埃 和120°。
芳香烃的来源
天然来源
一些芳香烃如苯、甲苯等存在于天然物质中，如石油、煤焦 油等。
合成来源
许多芳香烃是通过化学合成方法制备的，如通过烷基化、酰 化等反应合成。
05 芳香烃的应用
工业应用
燃料添加剂
芳香烃可作为燃料添加剂， 提高燃料的燃烧效率，减 少污染物排放。
高分子材料
芳香烃是合成高分子材料 如聚乙烯、聚丙烯等的单 体，广泛应用于塑料、合 成纤维等领域。
橡胶工业
芳香烃可用于合成橡胶， 如丁苯橡胶、丁腈橡胶等， 提高橡胶的性能。
医药应用
药物合成
芳香烃在药物合成中具有重要作用，可用于合成 多种药物，如抗生素、镇痛药等。
苯的衍生物
总结词
苯的衍生物是指分子中苯环被其他基团取代或苯环上增加其他环系的化合物，其结构特点是具有更复 杂的分子结构。
第十讲 第五章 芳烃 芳香性(1)
NO2
NO2
+ H2 O
NO2 + NO2
1%
第 十 讲
(13)
NO2 + 浓HNO3
浓H2SO4 100~110oC
NO2 NO2
6%
+
NO2
93%
NO2
发烟 HNO3, 浓 H2SO4 95oC
NO2
发烟 HNO3, 浓 H2SO4 NO2 110oC, 5天
ψ6 ψ4 ψ5
反键轨道
能 量
ψ2
ψ3
成键轨道
ψ1
图 5-2 苯的分子轨道和能级
有 机 化 学
5.2.3 共振论对苯分子结构的解释 共振论认为，苯的结构是两个或多个经典结构的共振杂化体： 共振论认为，苯的结构是两个或多个经典结构的共振杂化体：
（Ⅰ）
（Ⅱ）
（Ⅲ）
（Ⅳ）
（Ⅴ）
共振使苯的能量比假想的1,3,5-环己三烯低 环己三烯低149. 4 kJ/mol，这就是苯的 共振使苯的能量比假想的 环己三烯低 ， 共振能或离域能，因此苯比较稳定。 共振能或离域能，因此苯比较稳定。 历史上苯的表达方式： 历史上苯的表达方式：
苯
CH 3
甲苯
CH 3 CH 3
二甲苯
（2）多环芳烃：分子中含有两个或两个以上独立苯环的芳烃。例如： ）多环芳烃：分子中含有两个或两个以上独立苯环的芳烃。例如：
第 十 讲
(3)Βιβλιοθήκη 联苯H C三苯甲烷
（3）稠环芳烃：分子中含有两个或多个苯环彼此间通过公用两个相邻 ）稠环芳烃： 碳原子稠合而成的芳烃
萘 蒽 菲
CH3 Br
1. 3%
（b）硝化反应 ） 定义：苯在浓HNO3和浓 2SO4（通常称为混酸）作用下，于50~60oC 和浓H 通常称为混酸）作用下， 定义：苯在浓 反应，芳环上的一个氢被硝基取代生成硝基苯的反应称为硝化反应。 反应，芳环上的一个氢被硝基取代生成硝基苯的反应称为硝化反应。
5.芳烃 芳香性-1
SO3H
浓 H2SO4 , 70-800C 或 20%发烟 H2SO4, 250C 发
66%发烟H2SO4 90 0C
90% SO3H
磺化反应可逆！
H2SO4 80 180 SO3H H2O
对甲苯磺酸的制备（实验课） 例 1: 对甲苯磺酸的制备（实验课）
给电子取代基通常是邻、对位产物为主！ 给电子取代基通常是邻、对位产物为主！
例 1:
CH3 HNO3 H2SO4 30 NO2 4% CH3 O2N 37% 59% CH3 CH3 NO2
例 2:
反应特征： 反应特征： 1. 苯环上有给电子取代基，硝化容易；苯环上有吸电子取代 苯环上有给电子取代基 硝化容易；苯环上有吸电子取代 给电子取代基， 硝化困难。 基，硝化困难。 2. 给电子取代基通常是邻、对位产物为主；吸电子取代基， 给电子取代基通常是邻、对位产物为主；吸电子取代基， 硝基，产物以间位产物为主 间位产物为主。 如硝基，产物以间位产物为主。
正丁苯
仲丁苯
异丁苯
叔丁苯
2、芳烃的命名
a.单环芳烃常以苯环为母体，烷基作为取代基： a.单环芳烃常以苯环为母体，烷基作为取代基： 单环芳烃常以苯环为母体
CH3 C H 2C H 3 CH3 CH3
1-甲基 乙基苯 甲基-2-乙基苯 甲基
CH 2 CH 3
1,3-二甲苯 二甲苯 (间二甲苯 间二甲苯) 间二甲苯
例 3:
（3）磺化反应(SO3) 磺化反应(SO
芳烃与浓H 作用，芳环上H原子被磺 原子被磺（ 芳烃与浓 2SO4作用，芳环上 原子被磺（酸 ） 基-SO3H取 取 代生成芳磺酸。 代生成芳磺酸。 a. 磺化剂： 浓H2SO4 或 发烟 2SO4 磺化剂： 发烟H b. 底物活性：烷基苯 苯>苯磺酸 底物活性：烷基苯>苯 苯磺酸
《芳香烃》 讲义
《芳香烃》讲义一、什么是芳香烃在化学的奇妙世界里，芳香烃是一类非常重要的有机化合物。
芳香烃，简单来说，就是具有芳香性的烃类化合物。
那什么叫芳香性呢？这可不是我们平常闻到的那种香味哦！芳香性指的是这些化合物具有特殊的稳定性和独特的化学性质。
芳香烃通常含有苯环结构，苯环就像是它们的标志性特征。
苯环是由六个碳原子组成的一个六边形，每个碳原子还连着一个氢原子。
除了苯这种最简单的芳香烃，还有很多其他复杂的芳香烃，它们是在苯环的基础上通过增加或替换一些原子或基团形成的。
二、芳香烃的分类芳香烃根据结构和性质的不同，可以分为单环芳香烃和多环芳香烃两大类。
单环芳香烃就是只含有一个苯环的芳香烃，比如我们前面提到的苯，还有甲苯、乙苯等。
多环芳香烃就比较复杂啦，它们含有两个或两个以上的苯环。
像萘、蒽、菲这些都是多环芳香烃。
三、芳香烃的物理性质芳香烃的物理性质和它们的分子结构有着密切的关系。
一般来说，芳香烃在常温下大多是液体或固体，只有一些小分子的芳香烃，比如苯，是液体。
它们的沸点随着分子量的增加而升高。
在溶解性方面，芳香烃通常不溶于水，但容易溶于有机溶剂，比如乙醇、乙醚等。
这是因为它们的分子结构是非极性的，而水是极性溶剂，相似相溶的原理在这里就发挥作用啦。
芳香烃的密度一般比水小。
四、芳香烃的化学性质芳香烃的化学性质相对稳定，但在一定条件下也能发生各种化学反应。
1、取代反应苯环上的氢原子可以被其他原子或基团取代。
比如，在催化剂的作用下，苯可以和溴发生反应，生成溴苯。
这就是一个典型的取代反应。
2、加成反应虽然芳香烃的不饱和程度比较低，但在特定条件下也能发生加成反应。
比如苯和氢气在催化剂的作用下可以生成环己烷。
3、氧化反应芳香烃一般不容易被氧化，但在一些强烈的氧化条件下，比如用酸性高锰酸钾溶液，苯的同系物中与苯环直接相连的碳原子上有氢原子时，这个碳原子可以被氧化成羧基。
五、芳香烃的来源芳香烃在自然界中存在的量相对较少。
不过，我们可以通过石油的加工和煤的干馏等工业过程来大量获取芳香烃。
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CH3
CH3
（1）单环芳烃
CH3
（2）多环芳烃 （3）稠环芳烃
苯
连苯
甲苯
间二甲苯
C
H 三苯甲烷
萘
蒽
菲5
5.1 芳烃的构造异构和命名
5.1.1 构造异构
苯及其同系物的通式为：CnH2n-6。
例如苯有六个碳和六个氢，其六个碳和六个氢 是等同的；
结构异构：
一元取代：只有一种
CH3
二元取代：有三种 三元取代：有三种
CH3
CH3 CH3
CH3
CH3
H3C CH CH3
CH CH2
CH3
H3C
CH3CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3 CH63
5.1.2 命名
（1）当苯环上所连烃基较简单时，以苯环为母体 来命名，叫做“ 某烷(基)苯 ”。如：
（(m2-）)、苯C对H环3(p上-连)表有示两C取H个2代C取H基3代的H基3相C时对C，H位可置C以H。3用邻（o-）、间
法制备。
39%
Cl
55%
6B%r
20
32.9%
65.8%
1.3%
（1）亲电取代反应
(b) 硝化
苯与混酸（浓硫酸与浓硝酸的混合物）于50~60℃下反应， 则环上的一个氢原子被硝基（－NO2）取代，生成硝基苯。 这类反应被称为硝化反应。
+
浓HNO3
浓H2SO4，50～60oC 75%~85%
NO2 + H2O
❖ 沸点 比相应的烷、烯烃要高，随分子量增加而有规律地变化，每 增加一个系差，则沸点增加30℃左右。苯的沸点为80℃。
❖ 溶解度 苯及同系物难溶于水，易溶于有机溶剂(二甘醇、环丁砜等 特殊溶剂)，苯本身就是极好的有机溶剂。如：苯和乙酸异戊酯的混合 液，俗称“ 香蕉水 ”，是油漆的良好溶剂。
❖ 密度 d<1，大约在0.86~0.9之间。但比分子量相近的烷烃、烯烃的 相对密度大。
HO
COOH
OH OMe
NO2 OH
CHO NH2
SO3H
HO
间羟基苯甲酸 邻甲氧基苯酚 3-硝基-2-羟基-苯磺酸 2-氨基-5-羟基苯甲醛
10
常见一价芳基和两价芳基名称
习题5.2 命名下列各化合物或基
CH3
CH3
CH3
CH3
H3C
CH3
CH3
C2H5
CC H
CH3
CH(CH3)2
1-甲邻基甲-苯2-乙基基-4-异间丙甲基苯苯基顺-（或对E甲）苯-2-基苯基-2-丁1,烯2-亚苯2基,6-二甲1,(4基-亚)苯苯基基
发生取代—保留稳定环
不易氧化
低氢化能
14
苯的结构表示法
历史的原因
仍被采用
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 （取代苯，稠环芳烃， 电子云实际上不是完全平均的）
15
5.3 单环芳烃的物理性质
❖ 状态 芳烃大多是有特殊气味的油状液体，苯及苯蒸气有毒，可影响 人的呼吸道和造血器官。长期接触容易导致白血病，在苯的同系物中， 二甲苯的毒性相对较小。
CH3
甲苯
CH3
CH3
乙苯
CH3
异丙 苯
CH3
CH3
1,2-二甲 苯
1,3-二甲 苯 1,4-二甲 苯
7
邻二甲 苯
间二甲 苯
对二甲 苯
(3)苯环上连有三个相同基团时，用连、偏、均来 表示相对位置。要求必须是三个相同基团才能用 连、偏、均来表示此三基团的相对位置。
CH3 CH3
CH3 CH3
CH3
CH3
(4)近代物理方法证明，苯分子的六个碳原子和六个氢 原子都在同一个平面上，其中六个碳原子构成平面六 角形，碳碳单键的键长均为140pm，比烷烃中碳碳单键 154pm短，比烯烃的碳碳双键134pm长。苯的各键角都 是120度。
12
5.2.1 价键理论
根据杂化理论，苯分子中的碳原子都是sp2杂化轨道。每个碳 上余下的未参加杂化的p轨道由于垂直于苯分子形成的平面而 相互平行，所有p轨道之间都可以相互重叠，形成了一个“六 个π电子闭环的共轭体系”，所以，碳碳键长完全相等，它 比烷烃中的碳碳单键短，而比孤立的碳碳双键长。
用分子轨道研究其结构
本质：平面环状结构，环上具有由4n+2个p电子 组成的电子系统
不含苯环，而且有上述结构特点和性质 非苯芳烃 3
第一阶段：从植物胶中取得的具有芳香 气味的物质称为芳香化合物。
第二阶段：将苯和含有苯环的化合物称 为芳香化合物。
第三阶段：将具有芳香特性的化合物称 为芳香化合物。
4
芳香化合物的分类
酰基化反应特点： ①不发生多取代； ② 不重排，用于制长链烷基苯。
26
5.4.1 芳烃苯环上的反应
（2）亲电取代反应的机理
首先亲电试剂E+进攻苯环,并很快和苯环的电子形成络合物
快
+ E+
E+
络合物中亲电试剂 E+ 进一步与苯环的一个碳原子直接连接,形成 络合物
HE
慢 E+
+
C: sp2 → sp3
第五章 芳烃 芳香性
❖ 5.1 芳烃的构造异构和命名
❖ 5.2 苯的结构
❖ 5.3 单环芳烃的物理性质
❖ 5.4 单环芳烃的化学性质
❖ 5.5 苯环上亲电取代反应的定位规律
❖ 5.6 芳香族亲电取代反应中的动力学和热力学控制
❖ 5.7 稠环芳烃
❖ 5.8 芳香性
❖ 5.9 富勒烯
❖ 5.10 芳烃的工业来源
烷硝基基苯苯在若混要酸进作一用步下硝，化发，生反环应上更取困代难，，反需应要比用苯发容烟易硝酸与浓
硫C酸H3 混合及更高的反应CH温3 度。 CH3
CH3
NO2浓HNO3，浓H2SO4
NO2 NO2 +
NO2 +
NO2
+
浓30HoCNO3
浓 H2SO4 100～110oC
+
+Leabharlann NO2NO2NON2O2
络合物很容易失去质子，形成苯环
HE
E
+快
+
+
H
27
28
由亲电试剂首先进攻的取代反应
HE
E
+ E+ 快
慢
E+
+
快
+
+
H
+
X
XX
Al-X络3 合物X2：+ A是lX3较稳定的中间体，它的稳
❖ 稳定性 烷基越多，稳定性增加，有空间效应。
❖ 危险性 苯爆炸极限1.5~8.0%（V），燃烧时火焰明亮，若空气不 足，则有大量黑烟（C:H高，燃烧不完全，有碳生成）。苯蒸气密度 大于空气，易聚于场面附近，难扩散，燃烧危险性大。 例如，在1987年，广州－西安的272次列车，一旅客违章携带一桶 “香蕉水”，因密封不严泄露，不慎被引燃，烧死34人，伤30余人。16
❖ 5.11 多官能团化合物的命名
1
一、教学目的和要求
通过对本章的学习，掌握芳烃的定义、分类、苯的结构、 闭合共轭体系、芳香性及苯的同系物的命名，掌握苯环上 的亲电取代反应及定位规则，侧链卤代和氧化反应，掌握 萘的结构及命名，萘的亲电取代反应、氧化反应；熟悉休 克尔规则及非苯芳烃的芳香性判断；了解联苯、蒽、菲的 结构及命名以及苯及其同系物的主要物理性质（易燃性）。
邻亚苯基 对亚苯基
11
5.2 苯的结构
苯的分子式为C6H6，具有如下性质：
❖（51.）2.一1 般价不键容理易发论生加成和氧化反应，而容易发生取
代反应；
❖（52.）2.一2 元分取子代轨物只道有理一论种，邻二取代物也只有一种； ❖（ 14593.）.24.有k3Jm特o共殊l-1的振。稳论定对性苯：分氢化子热结比构设的想的解环释已（三略烯小）
和提纯中均已采SO用3H 。
SO3H
去除
24
（1）亲电取代反应
(d) Friedel－Crafts(傅列德尔(法)－克拉夫茨（美）)
此制反应备中烷应注基意苯以和下几芳点酮： 的反应
1°常用的催化剂是无水AlCl3，此外 FeCl3、BF3、无水HF、SnCl4、ZnCl2、
H芳3PO烃4、与H2S卤O4等烷都在有催无化水作用三。氯酸化用于铝发催生酰化基作化用反应下。:
❖ (a) 卤化 ❖ (b) 硝化 ❖ (c) 磺化 ❖ (d) Friedel-Crafts反应 ❖ (e) 氯甲基化
19
（1）亲电取代反应
(a) 卤化
苯环上和卤代反应较困难，常用FeX3(Lewis酸）
作催化剂。
+
Cl2
FeCl3,25oC 90%
Cl + HCl
控 因制是苯亲过电量反，应不，要所太以激苯烈的，同避系免物二（卤甲代苯。）比苯更易反应。
H
H
H
H
H
H
13
5.2.2 分子轨道理论
三个成键轨道电子云叠加的总形象：
反键轨道
没有交替的单双键； 键完全平均化；
能
ψ6
键长完全相等。
ψ5
ψ4
量
电子云完全平均化 只有一种溴代苯
没有单双键之分
只有一种邻二溴ψ2代苯
ψ3
成键轨道
具有特殊的稳定性 在整个苯环上离域， 电子云可以
ψ1
不发生加成（避免破坏闭合环状大π键）
芳基：芳烃从形式上去掉一个氢后所剩下的原子团；