syj第六章单环芳烃

2020/7/10
Kèkulè用迅速互变异构解释 1.
但无法解释2和3 => 异常现象（芳香性）
归因于环状交替单双键结构
1911年 Willstatter 合成了 使Br2褪色 KMnO4褪色 易 + H2
非芳香性
•所以, 凯库勒式并不能代表苯分子的真实结构.
产生芳香性的真正原因
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和氧化的化学特性，称为芳香性。
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•芳烃wk.baidu.com类:
按分子所含苯环的数目与结构，可分为三类
(1) 单环芳烃：包括苯及其同系物 (2) 多环芳烃：分子中两个或两个以上苯环 (3) 非苯芳烃：不含苯环
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(1) 单环芳烃——分子中只含有一个苯环
C H3
CH=CH2
如：
苯
甲苯
苯乙烯
第六章 单环芳烃
• 大多数芳烃含有苯的六碳环结构，少数非苯 芳烃的结构和性质与苯环相似，也称芳烃.
• 芳烃的性质特点：
• 芳烃具有独特的性质(芳香性aromatic character) • 高碳氢比，如苯C6H6，而炔烃CnH2n-2。 • 成环碳原子间键长彻底平均化（139pm）
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2.苯结构的解释: 价键法(VB)
◆苯的真实结构:
H 120 °
所有的C-C键和C-H键共平面;
H
H 6个C-C键等长(完全平均化);
0.139nm
所有的键角均为120 °
H
H
0.108nm
H
6个碳-碳键等长（139pm）比碳-碳单键（154pm）短， 比碳-碳双键（134pm）长。
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(2) 多环芳烃——分子中有两个或以上的苯环
如：
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联苯
萘(nai)
蒽(en)
(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。
如：
+
环戊二烯负离子
奥
环庚三烯正离子
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一、苯的结构
1、苯的Kèkulè结构
1834年 经元素分析、分子量测定 C6H6 C6H6 + Br2F→eCl3C6H5Br + HBr
sp2杂化，每个碳原子的杂化轨道与碳和氢形成三个σ键，未参与 杂化的p轨道垂直苯环平面，电子云相互重叠，形成一个环闭的共 轭体系。离域大π键，电子云密度完全平均化，无单、双键之分。
6中心6电子的环状共轭大π键
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三个成键轨道电子云叠加的总形象：
没有交替的单双键； 键完全平均化； 键长完全相等。
苯的特性
H2 / Ni
～ 200℃, 150atm
具有六元环的结构 ＋ 209.5kJ/mol
C6H6
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KMnO4
Br2 / CCl4
Br2 路易斯酸
不褪色
抗氧化
不褪色
难加成
易取代 褪色, 且有HBr生成
◆芳香性
易取代 难加成 抗氧化 特殊的稳定性
特殊的结构 芳香性
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
第六章 单环芳烃
Aromatic Hydrocarbon Compds
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•要求深刻理解和熟练掌握的内容： 苯的结构;单环芳烃的化学性质,苯环上的亲
电取代反应机理及定位规律的理论解释。 •要求一般理解和掌握的内容：
单环芳烃的来源和制法 •难点：
•苯环上亲电取代反应定位规律的理论解释
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CH 3 H3C
CH 3
CH 3
CH 3
CH 3
邻二甲苯
间二甲苯
H3C
对二甲苯
OH
邻甲基苯酚
（1，2-二甲苯） （1，2-二甲苯） （1，2-二甲苯） （ o-二甲苯） （ m-二甲苯） （ p-二甲苯） （ o-甲基苯酚）
CH3 CH3
CH3
1,2,3-三甲苯 (连三甲苯)
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C H3 C H3
不发生加成（避免破坏闭合环状大π键） 发生取代—保留稳定环 不易氧化
低氢化能
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3、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）
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1,2-二甲基-3-丙基苯
2020/7/10 环上C原子的编号从某个基团开始
◆二元、三元取代基位置的表示方法
邻 （ o) （1，2）
ortho
间 （ m) （1，3）
meta
对 （ p) （1，4）
para
连 （ 1， 2， 3） 偏 （ 1， 2， 4）
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均 （ 1， 3， 5）
不与氧化剂反应；
特殊的稳定性： 在化学反应或降解中保持不变；
氧化热和燃烧热低
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Ni + H2
Ni + H2 + H2 Ni
氢化热
理论值 实测值
119.5kJ/mol 119.5kJ/mol 239.0kJ/mol 231.6kJ/mol 358.7kJ/mol - 208.2kJ/mol=150.5kJ/mol
二.芳香族化合物命名 1、单环芳烃的命名 （1） 苯环上连有多个烷基时，以苯基为母体， 并遵循“最低序列”和“优先基团后列出”的原则命名。
CH2CH3 1 2 CH2CH2CH3
CH3CH2CH2CH2 5 4 3
CH 2CH 2CH 3 3 2 CH 3
1 CH 3
1-乙基-2-正丙基-5-正丁基苯
平放于环平面 上下方的两个轮胎
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
148pm
134pm
电子云完全平均化
只有一种溴代苯
没有单双键之分 => 只有一种邻二溴代苯
具有特殊的稳定性 电子云可以在整个 苯环上离域
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
H
H
同期还有许多结构提出： H
H H
H
H
H
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H
H
H
H
H
Kèkulè式是被广泛被接受，但仍面临下列难题：
Br
Br
只有一种邻二溴代苯
（按Kèkulè式应该有两种）：
Br
Br
高度不饱和的分子：却而不发发生生取加代成
C H3
1,2,4-三甲苯 (偏三甲苯)
CH3
H3C
CH3
1,3,5-三甲苯 (均三甲苯)
（2）当复杂基团或不饱和基团与苯环相连时， 则 以苯环作取代基。
3
21
CH3CH2 CH CHCH3
CH3
2 _ 甲 基 _ 3 _ 苯 基 戊 烷