芳烃
大学芳烃知识点总结
大学芳烃知识点总结一、芳烃的结构芳烃是一类含有苯环结构的碳氢化合物，其分子结构可以使用分子式(CnH2n-6)表示。
若n=6，则为苯，苯是最简单的芳香烃。
芳烃的分子结构稳定，具有特殊的共振结构。
在芳烃分子中，每个碳原子都与邻近的碳原子形成σ键，同时其中的3个sp2杂化碳原子上还存在一个与此共面的π键，形成单独的共轭环结构。
二、芳烃的性质1. 燃烧性能：芳烃在空气中燃烧时，产生的热量非常大，燃烧完全时生成的气体中只有水和二氧化碳。
因此具有高热值和热稳定性。
2. 溶解性：芳烃在非极性溶剂中溶解度较高，但在极性溶剂中溶解度较低。
这是因为芳烃分子中存在苯环结构，是由于共轭结构形成了大量的π键，因此芳烃分子呈现非极性特性。
3. 化学反应：芳烃具有很强的亲电性，与强亲电试剂发生亲电取代反应。
在苯环中存在的共轭结构会进一步增强芳烃的亲电性。
除此之外，芳烃还可以发生加成反应、氢化、氧化、取代、芳香核聚合等化学反应。
三、芳烃的制备1. 从石油中提炼：芳烃是石油加工过程中的重要产品之一。
石油中含有大量的芳烃类物质，通过裂化、裂解、加氢处理等工艺流程，可以从石油中提取得到芳烃。
2. 有机合成：芳烃可以通过有机合成的方法进行制备。
常见的合成方法包括芳基烷基化、芳基取代反应、芳基硝化和还原等。
3. 光照反应：一些有机化合物在光照条件下会发生光敏反应，而芳烃类物质对光敏反应具有一定的敏感性，通过光照反应也可以制备芳烃。
四、芳烃的应用1. 化工生产：芳烃在化工生产中有着广泛的应用。
如苯乙烯，苯甲酸，邻苯二甲酸二丁酯，对苯二甲酸等都是重要的芳烃类化合物。
这些物质广泛用于制备高分子材料、染料、颜料等。
2. 燃料与能源：芳烃具有高燃烧热值和热稳定性，因此在燃料和能源领域有着广泛的应用。
如苯、甲苯等可用于制备合成油、燃油、航空燃料等。
3. 医药领域：芳烃类化合物在医药领域也有着重要的应用。
许多药物的合成过程中都要用到芳烃类原料。
例如，水杨酸、草酸、间苯二酚等。
3.1芳香烃
磺化反应可逆，调节温度得到不同产物
CH3 CH3 CH3 SO3H
+ H2SO4
+
SO3H
反应温度不同 产物比例不同
0℃ 25℃ 100℃
邻甲基苯磺酸 43% 32% 13%
对甲基苯磺酸 53% 62% 79%
30
•
利用磺化的可逆性保护苯环上的某些位置
OH
H2SO4
OH
2molBr2
OH Br Br
•六氯化苯简称六六六, 杀虫剂，已经禁止使用。
44
3.3.2.3 氧化反应
45
46
CH 3
均有,直接 氧化到苯甲酸
CH 2CH 2CH 3
COOH
MnO4-/H2O
47
3.4苯环上亲电取代反应的定位效应
3.4.1 定位基概念
定位基：在进行亲电取代反应时，苯环上原有取代基， 不仅影响着苯环的取代反应活性，同时决定着第二个取代基 进入苯环的位置，即决定取代反应的位置。原有取代基称做 定位基。
54
2.间位定位基定位能力由强到弱的顺序: -NR3 > -NO2 > -CN > -SO3H > -CHO > -COR > -COOH > -COOR > -CONH2
+
55
3.4.3 定位规律的理论解释 (1) 第一类定位基对苯环的影响及其定位效应
3.3.2.1 亲电取代反应—SE
O R
F-C acylation Halogenation
Cl
Br
I
al ky la tio n
na lf o Su
C
(4) b酰基 化反应
第五章 芳烃
（4）多元取代苯: 用数字表明取代基位臵，小基团处于 1号位，取 代基位臵和最小。
CH3 CH3 CH3 CH2CH3 CH(CH3)2 C(CH3)3 CH3 CH2CH3 CH3
CH(CH3)2
1-甲基-3-异丙苯
1-甲基-4-叔丁苯 1,4-二甲基-2-乙苯
1-甲基-4-乙基-3-异丙苯
（5）. 多官能团化合物 的命名
硝化反应机理：
+ H2O + NO 2 NO 2 +
快
HO + H2O H
NO2 + H2SO4Leabharlann NO 2+
HSO 4
NO2
H2O H
+
NO 2
+
+ NO 2
慢
•硝化反应中的亲电试剂是NO2+(硝酰正离子)
（c）磺化反应
苯与浓硫酸或发烟硫酸作用，环上的一个 氢原子被磺（酸）基（-SO3H）取代，生成苯 磺酸的反应。
•当含有不同官能团时，一般按官能团的优先次序确定母 体，排在前面优先考虑。
•除作母体的官能团外，其它官能团均作取代基。 •编号，命名。 官能团先后顺序：
—COOH、—SO3H、COOR、COCl、—CONH2、—CN、—CHO、— COR、—OH、—NH2、 —C=CR、—C=CHR、—OR、—R、—Cl、—NO2
HC C CH2-CH2-C CH
CH2=CH-C
C-CH=CH2 CH
CH2=CH-CH=CH-C
因苯不易进行加成和氧化反应，却较易进行取代反应。
C 6H6
+
Br2
FeBr3
C 6H5Br + HBr
什么是“芳烃”
什么是“芳烃”
定义：
“ 芳烃”是含苯环结构的碳氢化合物的总称，是有机化工的重要原料，包括单环芳烃、多环芳烃及稠环芳烃。
方烃的来源：
芳烃来源于煤和石油，煤干馏过程中能生成多种芳烃。
19世纪初叶至中叶，从煤干馏所得煤焦油中陆续分离出苯、甲苯、萘、蒽等芳烃。
此后，工业用芳烃主要来自煤炼焦副产焦炉煤气及煤焦油。
石油中含多种芳烃,但含量不多,且其组分与含量也因产地而异。
20世纪40年代后实现石脑油的催化重整，将石脑油中的非芳烃转化为芳烃。
从烃类裂解所得的裂解汽油中也可分离出芳烃。
芳烃主要来源已从煤转化为石油。
现在，世界总产量中90％以上的芳烃来自石油。
不同来源含芳烃馏分的组成不同。
用途：
芳烃是有机化工重要基础原料，其中单环芳烃更为突出。
苯、二甲苯是制造多种合成树脂、合成橡胶、合成纤维的原料。
甲苯可转化为二甲苯和苯。
高级烷基苯是制造表面活性剂的重要原料。
多环芳烃中联苯用作化工过程的热载体。
稠环芳烃中萘是制造染料和增塑剂的重要原料。
多种含氧、含氯、含氮、含硫的芳烃衍生物用于生产多种精细化工产品。
某些芳烃或其混合物如苯、二甲苯、甲苯等可作溶剂，芳烃(如异丙苯等)辛烷值较高，用重整等方法增加轻质馏分油中的芳烃含量，对提高汽油质量有重要意义。
70年代世界芳烃的化工年利用量已超过30Mt。
有机化学第6章芳烃2019
SO3H
+H2SO4(SO3)200-230℃
SO3H
• 甲苯比苯容易磺化，它与浓硫酸在室温下就可以起反应，主要产 物是邻甲苯磺酸和对甲苯磺酸：
CH3 + H2SO4
CH3
SO3H +
CH3
SO3H
32%
62%
• 苯磺酸是强酸，在水中的溶解度很大，因此在分子中导入磺基可 以增加化合物的酸性和溶解度。
H
H
H
慢
+E
E
E
E
H快
E
E +H
E+代表亲电试剂，接受苯环一对π电子并与苯环 的一个碳原子结合成σ键，得到活性中间体，碳正 离子，它是由五个碳原子的和四个π电子组成的共 轭体系，但能量比苯高得多，一经生成，立即从 sp3杂化碳原子 失去质子，恢复稳定的苯环结构， 完成取代反应，反应的第一步须经过势能较高的 过渡状态，所以是整个反应的速度决定步骤。
• 单环芳烃的密度小于1，有特殊的气味，有毒，尤其是 苯毒性较大。单环芳烃分子中含碳比例高，因而燃烧 时有浓烟。
• 苯环上取代基位置不同的同数碳原子的异构体沸点相 差不大，而对称性高的异构体具有较高的熔点。例如， 邻、间、对二甲苯的沸点分别为144.4℃、139.1℃ 、 138.2℃ ，用高效分馏塔只能把邻二甲苯分出。由于对 二甲苯的熔点（13.3℃ ）比间二甲苯（-47.9℃ ）高 61.2℃ ，因此可以用冷冻结晶的方法把对二甲苯分离 出来。
一元烷基苯的命名常以苯为母体，烷基为取代基。例如：
甲
CH3
乙 C H 2C H 3
苯
苯
正 C H 2C H 2C H 3 丙 苯
异 C H (C H 3)2 丙 苯
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
有机化学第七章 芳烃
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）。 二、教学重点内容 芳烃的结构、闭合共轭体系、命名、亲电取代反应及其定 位规律、侧链氧化、萘的结构、命名及亲电取代反应、非 苯芳烃芳香性的判断是本章的重点。
CH3 CH3 CH3
（1）单环芳烃
苯 甲苯 间二甲苯
（2）多环芳烃
连 苯 三
C H 苯 甲
烷
（3）稠环芳烃
萘 蒽 菲
4
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 CH CH2 H3C CH CH3
(a)
(b) (c) (d) (e)
卤化
硝化 磺化 Friedel-Crafts反应 氯甲基化
17
（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
控制苯过量，不要太激烈，避免二卤代。 因是亲电反应，所以苯的同系物（甲苯）比苯更易反应。 Cl 卤代活性： F2>Cl2>Br2>ICH CH3 CH3 CH3 2。 3
14
5.3
单环芳烃的物理性质
有机化学第06章 芳烃
第六章芳烃在有机化学发展初期，曾把从天然树脂、香精油中得到的一类性质上和脂肪族化合物明显不同，具有高度的不饱和性(C/H高)，且具有特殊的稳定性和芳香气味的有机化合物称为芳香族化合物，仅由碳氢两种元素组成的芳香族化合物称为芳香烃，简称芳烃。
因当时发现的这些芳香族化合物经递降后最终得到苯，故人们把苯及其衍生物称为芳香族化合物。
随着有机化学的不断发展，又发现了一些非苯构造的环状烃，它们与苯及其衍生物的性质相似，成环原子间的键长也趋于平均化，性质上表现为易发生取代反应，不易发生加成反应，不易被氧化，它们的质子与苯的质子相似，在核磁共振谱中显示相似的化学位移。
这些特性统称为芳香性。
后经研究发现，具有芳香性的化合物在结构上都符合休克尔规则。
所以近代有机化学把结构上符合休克尔规则，性质上具有芳香性的化合物称为芳香族化合物。
芳烃不一定具有“香”味。
根据是否含有以及所含苯环的数目和联结方式不同，芳烃又可分为如下三类：(1)单环芳烃：分子中只含有一个苯环结构，如苯、甲苯、苯乙烯等。
CH3CH CH2(2)多环芳烃：分子中含有两个或两个以上的苯环结构，如联苯、萘、蒽等。
(3)非苯芳烃：分子中不含苯环结构，但含有结构和性质与苯环相似的芳环，并具有芳香族化合物的共同特性。
如环戊二烯负离子，环庚三烯正离子等。
+(一) 单环芳烃最简单的单环芳烃是苯，其分子式为Ｃ６Ｈ６。
现代物理方法测得苯的结构为：苯分子的六个碳原子和六个氢原子都在同一平面上，六个碳原子构成正六边形，C-C键长0.140nm,C-H 键长为0.108nm,键角∠CCH及∠CCC均为120º。
(缺图)图6-1 苯分子环状结构及π电子云分布图（1）价键理论对苯结构的处理杂化轨道理论认为苯环中碳原子为sp2杂化状态，三个sp2杂化轨道分别与另外两个碳原子的sp2杂化轨道形成C-Cσ键以及与一个氢原子的s轨道形成C-Hσ键，而没有杂化的p轨道互相平行且垂直于σ键所在平面，它们侧面互相重叠形成闭合大π键（图6-1）共扼体系。
芳香烃
CH3 CH3 CH3 连三甲苯
CH3 CH3 CH3
CH3
CH3
CH3
偏三甲苯
均三甲苯
3、苯环上连有多个烷基时，应使最小的基团有最 、苯环上连有多个烷基时， 小的编号。其余规则与脂环烃相似。 小的编号。其余规则与脂环烃相似。如：
CH3 CH2CH3
1－甲基－4－乙基苯 －甲基－ －
4、 较复杂的（-NH2、-OH、-CHO、-COOH及C4以 、 较复杂的（ 、 、 、 及 以 上R）把苯作为取代基，相应基团做母体。例如： ）把苯作为取代基，相应基团做母体。例如：
CH2CH3
CH2CH2CH2CH3
甲苯
CH3 CH3
乙苯
NO2
正丁苯
Br
对二甲苯
硝基苯
溴苯
2、 苯环上连有三个相同基团时，用连、偏、均 苯环上连有三个相同基团时，用连、 来表示相对位置。 来表示相对位置。 注意必须是三个相同基团才能用连、 注意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。 均来表示此三基团的相对位置。
• 注意：当引入的烷基为三个碳以上时，引入的烷基 注意：当引入的烷基为三个碳以上时， 会发生碳链异构现象。 会发生碳链异构现象。
AlCl3
CH3 CH3
+ CH3CH2CH2Cl
CH
+
CH2CH2CH3
） 正丙苯（35~31% 异丙苯（65~69% ）
原因：反应中的活性中间体碳正离子发生重排， 原因：反应中的活性中间体碳正离子发生重排，产生更稳定的碳正 离子后，再进攻苯环形成产物。？ 离子后，再进攻苯环形成产物。？
亲电取代反应历程( 亲电取代反应历程(以溴代 反应为例) 反应为例)
有机化学 第5章 芳烃
Cl
催化剂： 催化剂：FeCl3 、FeBr3 、AlCl3等 卤素活性： 卤素活性：F > Cl > Br > I 芳烃活性： 芳烃活性：烷基苯 > 苯 > 卤代苯
Cl
Cl Cl2 FeCl3
39％ ％
Cl Cl
Cl Cl
Cl 55 ％
6％
CH3
CH3 Cl
Cl2
CH3 Cl
CH3
FeCl3 ,25℃
H H 120° H o.140nm 120° H H H
0.140nm
价键理论： ② 价键理论：
苯分子的轨道结构
氢化热低（208.5< 119.3），苯具有特殊稳定性。 ），苯具有特殊稳定性 氢化热低（208.5<3×119.3），苯具有特殊稳定性。
苯的结构式： 苯的结构式：
或
或
苯同系物（单环芳烃） 5.2 苯同系物（单环芳烃）异构和命名
Cl Cl Cl Cl Cl Cl
（B）加氯
3 Cl2
紫外光
只有γ异构体有杀虫效果： 六六六有八种异构体，只有γ异构体有杀虫效果：
Cl Cl Cl Cl Cl
Cl
（3）氧化反应
(苯环本身的氧化) 苯环本身的氧化
O
2
空 9 O2(空气)
V2O5 400-500 ℃
2
O 70% O
4 CO2 4 H2O
O , N(CH3)2 ,
R,
NH2 ,
Cl ,
OH ,
Br ,
OCH3 ,
I, C6H5
NHCOCH3
OCOCH3 ,
间位定位基（ （2）第二类定位基 间位定位基（间位异构体 ）第二类定位基—间位定位基 > 40%） ） 使苯环钝化， 使苯环钝化，并使新引进的取代基主要进入 其间位。例如 例如： 其间位 例如：
芳烃
芳烃-正文含苯环结构的碳氢化合物的总称，是有机化工的重要原料，包括单环芳烃、多环芳烃及稠环芳烃。
单环芳烃只含一个苯环，如苯、甲苯、乙苯、二甲苯、异丙苯、十二烷基苯等。
多环芳烃是由两个或两个以上苯环（苯环上没有两环共用的碳原子）组成的，它们之间是以单键或通过碳原子相联，如联苯、三苯甲烷等。
稠环芳烃是由两个或两个以上的苯环通过稠合（使两个苯环共用一对碳原子）而成的稠环烃，其中至少一个是苯环，如萘、蒽等。
芳烃中最重要的产品是苯、二甲苯，其次是甲苯、乙苯、苯乙烯、异丙苯。
苯及其分子量较小的同系物是易燃液体，不溶于水，密度比水小；多环芳烃及稠环芳烃多是晶状固体。
芳烃均有毒性，其中以苯对中枢神经及血液的作用最强。
稠环芳烃有致癌作用。
来源芳烃来源于煤和石油，煤干馏过程中能生成多种芳烃。
19世纪初叶至中叶，从煤干馏所得煤焦油中陆续分离出苯、甲苯、萘、蒽等芳烃。
此后，工业用芳烃主要来自煤炼焦副产焦炉煤气及煤焦油。
石油中含多种芳烃,但含量不多,且其组分与含量也因产地而异。
20世纪40年代后实现石脑油的催化重整，将石脑油中的非芳烃转化为芳烃。
从烃类裂解所得的裂解汽油中也可分离出芳烃。
芳烃主要来源已从煤转化为石油。
现在，世界总产量中90％以上来自石油。
不同来源含芳烃馏分的组成不同（见表）。
生产方法重整汽油中芳烃可用萃取法分出。
裂解汽油中的芳烃，也常用萃取法分出，但在萃取前需用催化加氢法除去不稳定的双烯烃、单烯烃和含硫化合物等（见芳烃抽提）。
由于裂解汽油中芳烃含量较高，因此也可用萃取精馏分离出芳烃。
常用的萃取剂有N，N－二甲基甲酰胺、N－甲酰吗啉、Ν－甲基吡咯烷酮、环丁砜等。
在萃取精馏塔中，非芳烃从塔顶蒸出，芳烃与溶剂留在塔底。
此法与萃取法相比，设备简单、操作费用低，但芳烃收率略低。
煤炼焦副产的焦炉煤气，经吸收得吸收液，分离出其中粗苯馏分,内含C8、C9芳烃，可再精馏分离。
煤炼焦副产煤焦油，经分馏可得轻油、酚油、萘油、洗油、蒽油、沥青等馏分，再用精馏、结晶等方法分离得到苯系、萘系、蒽系芳烃。
有机化学--第八章芳烃
课件
20
(I)和(Ⅱ)是键长和键角完全相等的等价结构，贡献大， 故苯的极限结构通常用(I)和(Ⅱ)式表示。共振使苯的能 量比假想的1，3，5-环己三烯低149.4 kJ· mol-1，此即苯 的共振能或离域能，因此苯比较稳定。 由于共振的结果，苯分子中的碳碳键，既不是单键也
不是双键，而是介于两者之间，六个碳碳键完全相等，
课件
29
8.4.1取代反应
1.卤化
在三卤化铁等催化剂作用下，苯与卤素作用生成 卤(代)苯，此反应称为卤化反应。例如：
课件
30
对于不同的卤素，与苯环发生取代反应的活性次序
是：氟>氯>溴>碘。其中氟化反应很猛烈；碘化反应不
仅较慢，同时生成的碘化氢是还原剂，从而使反应成为 可逆反应，且以逆反应为主。因此氟化物和碘化物通常
课件
62
SO3因为极化使硫原子显正性，通过硫原子进攻苯环。磺 化反应是可逆的。在浓硫酸中，磺化反应机理可能如下：
课件
63
4.烷基化和酰基化反应的机理
①烷基化反应的机理 例如，用1-氯丙烷作烷基化试剂时,其反应机理如下：
sp2杂化轨道，分别与一个氢原 子的1s轨道相互交盖，构成六 个相同的碳氢σ 键。
课件
14
这六个碳原子和六个氢
原于是共平面的。每一个碳
原子剩下的一个p轨道，其 对称轴垂直于这个平面，彼
此相互平行，并于两侧相互
交盖，形成一个闭合的π轨 道，如图 (Ⅱ)所示。
课件
15
这样处于该 π 轨道中的 π
电子能够高度离域，使π电子
第八章 芳烃 芳香性
一般把苯及其衍生物总称为芳香族化合物。芳烃是 芳香族碳氢化合物的简称，亦称芳香烃。
芳烃是什么
芳烃是什么跟芳⾹烃有什么区别与联系？近期有投资⼩伙伴看到有的交易所上线了芳烃产品，交易所称跟现货原油是⼀样的⾛势，很多⼈表⽰，只听过芳⾹烃，没听过芳烃呀!那么今天⼩编就来给⼤家稍稍科普⼀下，芳烃到底是个什么东西，跟芳⾹烃是不是⼀样的。
芳烃是什么?芳烃也称芳⾹烃或芳烃油，是指分⼦中含有苯环结构的碳氢化合物，它是⽯油化⼯的基本产品和基础原料之⼀，主要包括苯、甲苯和⼆甲苯、⼄苯等。
芳烃跟芳⾹烃是⼀个意思吗?因为历史上早期发现的这类苯的化合物多有芳⾹味道，所以称这些烃类物质为芳⾹烃，后来发现的不具有芳⾹味道的烃类也都统⼀沿⽤这种叫法。
例如苯、萘等。
苯的同系物的通式是CnH2n-6(n≥6)。
芳烃的提取渠道有哪些?渠道⼀：从煤中提取在煤炼焦过程中⽣成的轻焦油含有⼤量的苯。
这是最初⽣产苯的⽅法。
将⽣成的煤焦油和煤⽓⼀起通过洗涤和吸收设备，⽤⾼沸点的煤焦油作为洗涤和吸收剂回收煤⽓中的煤焦油，蒸馏后得到粗苯和其他⾼沸点馏分。
粗苯经过精制可得到⼯业级苯。
这种⽅法得到的苯纯度⽐较低，⽽且环境污染严重，⼯艺⽐较落后。
渠道⼆：从原油中提取该⽅法为提取芳烃的普遍⽅法。
原油炼油重整这⾥指使脂肪烃成环、脱氢形成芳烃的过程。
这是从第⼆次世界⼤战期间发展形成的⼯艺。
在500-525°C、8-50个⼤⽓压下，各种沸点在60-200°C之间的脂肪烃，经铂-铼催化剂，通过脱氢、环化转化为苯和其他芳烃。
从混合物中萃取出芳烃产物后，再经蒸馏即分出苯。
也可以将这些馏分⽤作⾼⾟烷值汽油。
由此可以看出芳烃是⽯油化⼯的产物，也因此说明芳烃是有⽯油⼀样的⾏情⾛势。
芳烃的主要作⽤有哪些?芳烃能增⼤胶料的粘合性，且能使硫化胶保持较⾼的强度，但对硫化胶的⽣热有⼀定影响，因此，理想的芳烃应具有适宜的化学组成。
粘度、闪点、苯胺点是表征芳烃组成和物理性质的主要质量指标。
物理性质不同的芳烃对硫化胶性能具有不同的影响。
粘度是衡量油和聚合物之间是否适应的⼀个⼤致标准，同时也⽤以反映油品的流动性。
芳烃
芳烃（Aromatic Compounds）第一节芳烃的分类和命名芳烃按其结构分为四类：芳烃单环芳烃多环芳烃CH3CH3非苯芳烃+-一. 芳烃的分类(一)烷基苯的命名1.简单烷基苯以苯为母体命名CH3CH(CH3)2C(CH3)3甲苯异丙苯叔丁苯CH3CH3CH3CH3CH3C(CH3)31,2-二甲苯1,3-二甲苯(邻二甲苯)(间二甲苯)（o-二甲苯）（m二甲苯）4-叔丁基甲苯(对叔丁基甲苯)（P-叔丁基甲苯）二. 芳烃的命名CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3连三甲苯偏三甲苯均三甲苯2.复杂烷基苯常把苯作为取代基CH3CHCHCH2CH3CH3CH3CH 3-甲基-2-邻甲苯基戊烷三苯甲烷常见的含苯烃基:CH3CH3CH3CH2邻甲苯基间甲苯基对甲苯基苄基(苯甲基)3.含多官能团化合物命名按官能团的优先次序，选择主官能团为母体，其他官能团为取代基，官能团优先次序为：-COOH >-CHO >-OH >C=C 2CC >-NH 2（或）>-R >-X >-NO -OR'>含官能团的芳烃命名1.含-X 、-NO 2的芳环，以苯为母体命名2.含其他官能团的芳环，把苯当作取代基ClNO 2ClClNO 2NO 2氯苯硝基苯邻二氯苯间二硝基苯CH=CH 2C CHCOOHOHCHONH 2苯乙烯苯乙炔苯甲酸苯酚苯甲醛苯胺第二节苯的结构及物理性质（一）凯库勒结构式1865年,德国化学家kekule 提出苯的环状结构.Kekule 结构式是有机化学理论研究中的一项重大成就.对芳香有机化合物的合成起重要的指导作用. Kekule 结构式不足:单双键结构不能解释苯的特殊稳定性(难加成,难氧化)及苯只有一种邻二取代物。
H H HHHH或一苯的结构（二）价键理论处理的苯环结构实验发现:苯分子为平面分子,6个C 构成正六边形,C-C 键长140pm,所有键角∠CCH 及∠CCC 均为120°H H H HH H120°120°140pmH H H HH HHHHH HH 大π键高度离域,电子平均分布于每个C-C 键上,因此苯分子中的6个C-C 键键长相等.π电子云离域结构使苯分子能量降低,苯环得到稳定.环状闭合共轭大π键苯的结构（三）分子轨道处理的苯环结构ψ2ψ3ψ4ψ5**ψ6*ψ1无节面一个节面三个节面二个节面反键 轨道成键 轨道++++++++--++----++++---+++-+++--六个p 轨道可线性组合成6个分子轨道：bbbbbbÒÒ±Ò112121Ò×ÒÒìÒ·ÒÒûÒìÒÒÒûÒìÒ2ÒÒ ÒÒ×ÒÒÒÒÒ2p b ÒÒùÒÒ ÒÒ×ÒÒÒp 1bb 6ÒÒ ÒÒ×ÒÒÒÒÒ8p ÒÒùÒÒ ÒÒ×ÒÒÒp 1.333b由以上讨论知：苯的结构很稳定，其π电子高度离域，键长完全平均化（四）共振论对苯环结构的处理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.……ⅠⅡⅢⅣⅤ(Ⅰ),(Ⅱ)能量最低,贡献最大，由这两个共振结构式叠加得到的共振杂化体最接近于苯的真实结构.（五）苯环共轭π键的稳定性苯的共轭能或离域能=358.5-208.5=150kJ/mol119.5kJ·molH 2231.8kJ·molH 22208.5kJ·molH 23H 23+119.53=358.5KJ/mol二、单环芳烃的物理性质（一）苯及其同系物相对密度>脂环烷、脂肪烃，但<10.87650.77860.6594（二）苯同系物随碳数增加，沸点升高。
芳 烃
下，与酰卤（RC0-X）作用，生成芳酮。这个 反应是制备芳酮的重要方法之一。
注意：
a.酰基化反应不发生重排，可用克莱门
森法将 -CO- 还原成 -CH2- ，是由苯间
接合成烷基苯的方法。 b.苯环上引入酰基活性下降，不易生成 多酰基化产物。 c.苯环上有吸电子基时，不发生酰基化 反应。
* 加成反应
② 间位定位基（第二类定位基）
这类定位基可使第二个取代基进入它的间 位，常见的有： -N+(CH3)、 -NO2 –CN、 -COOH 、-SO3H 、 -CHO、 -COR 等。 特点：a.与苯环相连的原子，一般都是不饱和的 （-CCI3 除外）。 b.钝化苯环，难发生取代反应 c.为吸电子基，具有很强的吸电子能力
第六章 芳 烃(aromatic
hydrocarbon）
第一节 芳烃的定义及分类 第二节 苯的结构 第三节 单环芳烃 第四节 稠环芳烃 小结
第一节 芳烃的定义及分类
芳烃的是芳香族化合物的母体，主要是指 分子中含有苯环结构的烃。少数非苯芳烃，虽
不含苯环，但却含有结构、性质与苯环相似的
－O-、－NH2、－NHR、－NR2、－OH、－OCH3、 -NHCOCH3、-OCOR、-C6H5、-CH3、-X 等，定位能 力先强后弱。 特点： a.与苯环相连的原子一般都是饱和的（-CH=CH2
除外）
b.可活化苯环，比苯易进行亲电取代反应（卤 素除外） c.大部分是给电子基（具有给电子性能）
正离子在二氧化硫溶液中作用得到。
环庚三烯正离子的6个π电子
离域分布在7个碳原子上，因此是 稳定的，具有芳香性。
●
环辛四烯负离子 环辛四烯的π电子数为8，不符合休克尔规
第七章 芳烃
环丁二烯
环辛四烯
H2C CH CH CH CH CH2
苯
分析举例
（一）环状共轭烯烃
1) 符合4n+2
a π电子数 = 6 符合4n+2 芳香性（芳性）
b
π电子数 = 10 符合4n+2 芳性
芳性：具有环状（封闭）平面离域的结构，能量远低于相 应的直链烯烃，特殊的稳定性及特殊的化学性质
2)：符合4n
（三）当苯环带有取代基时，则该芳烃在一定程度上，
பைடு நூலகம்
具有相应取代基的化学性质。
（一）亲电取代反应 单环芳烃最重要的亲电取代反应有：
苯环上亲电取代反应机理
亲电试剂首先进攻
芳正离子 ① 第一步先生成中间体σ－络合物。决速步。 ② 失去质子，重新恢复苯环的稳定结构。
加成
消除
1 卤化反应
与卤素反应。催化剂：Fe粉或FeX3, AlX3
X
1）
CH3
+ X2
Fe or FeX3 卤苯 CH3
+ HX
CH3 X + X
2）
+ X2
Fe or FeX3
无Fe或FeX3存在时，苯不能使溴的四氯化碳溶液褪 色（不反应）。
卤化反应机理
FeX3的作用是促进X2极化离解：
Br2 + FeBr3
δ Br
Br
δ
FeBr3
2 硝化反应
与混酸---浓硫酸和浓硝酸的混合物反应
H
120。 H H H
苯分子中12个原子共面，每个碳原子上有一个与σ平 面垂直的 p轨道，相互之间以肩并肩重叠形成π66 大π键。
处于大π键中的π电子高度离域，电子云完全平均化，在
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CH2Br
CHBr2
Br2 hν Br2 hν
CBr3
+ Br2
CH2CH3 + Cl2
hν
Cl-CH-CH3
hν
游离基取代反应历程
反应活性规律:
甲苯 > 苯 > 卤苯 > 硝基苯
卤代反应历程
2Fe + 3Br2 Br2 + FeBr3 + 2Br+ 2 FeBr3
Br+ + FeBr4 H Br （或
二、近代物理方法测定苯的结构
苯的结构为：
（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. 0.139nm
120°
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，开成 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。
苯和其低分子量的同系物芳烃一般都是无色带有香 味的液体，易燃，不溶于水，比水轻。易溶于有机溶剂， 如乙醚、CCl4 、石油醚等非极性溶剂。具有一定的毒性， 吸入过量苯蒸气，急性中毒引起神经性头昏，并可发生 再生障碍性贫血，急性白血病；慢性中毒造成肝损伤。
8.4 单环芳烃的化学性质
一、亲电取代
1. 卤代反应
CH3 -CH3
H3CCH3
CH3
-CH3
1,2,3-三甲苯 连三甲苯
1,2,4-三甲苯 偏三甲苯
1,3,5-三甲苯 均三甲苯
二、苯的衍生物命名
1. -R、-X 、-NO2 与苯相连时，苯作母体
Br CH3
NO2
溴苯
甲苯
硝基苯
2. 苯环上有-OH、-NH2、-SO3H、-CHO、-COOH 时，有专门名称
c）反应可逆性与歧化 CH3
2
AlCl3 310~570℃
d) 苯环上带有强吸电子基团时（-NO2 、-SO3H 、-CN 、 O CH3-C- 、-COOH 等）难反应。 NO2 + CH3Br
AlCl3
×
② 酰基化反应
催化剂：无水AlCl3
O 酰化剂： R-C-Cl R-C R-C
O O O
+ CH3 +
C2H5
① 烷基化反应
+ C2H5Br
AlCl3
+ HBr
76％
+ H2C=CH2 + CH3CH2OH
AlCl3 微H﹢ H2SO4
C2H5
-CH2CH3 + H2O
傅-克烷基化反应历程
.. CH3CH2—Cl + AlCl3 C2H5- Cl .. -AlCl3
CH3CH2+ + AlCl4ˉ
卤素活性： F2>Cl2>Br2>I2 卤 素：Cl2 、Br2 催化剂：Fe 、 FeX3
Br
FeBr3 55~60℃
+ Br2
+ HBr
59~65%（主）
Br
Br
主要副反应：
+ Br2
FeBr3
55~60℃
+
Br
Br
C H3
CH3 + 2Br2
Fe
CH3 +
Br + 2HBr
高度注意邻对位！
Br
8.2 单环芳烃的构造异构和命名
一、芳烃的异构体及命名
1. 一烃基苯的命名（无异构体）
（1）把烃基作取代基，苯作母体。 CH3 C2H5 CH(CH3)2
甲苯
乙苯
异丙苯
（2）当苯与烯、炔相连时，习惯上把苯作取代基，不饱和 烃作母体。 -CH=CH2 -C≡CH
苯乙烯（或乙烯苯） 苯乙炔
(3) 若烃基的碳链较长或烃链上含有多个苯环时，一般把苯 作取 代基，烃作母体。 CH3 CH3 CH3CH2CH2-CH—CH-CH2 C H
CH3CH2CH2
+
重排
﹢ CH3CHCH3 CH3CHCH3
﹢ + CH3CHCH3
b) 产物的多元烷基化，使反应不易停留在一取代。 C2H5
苯过量
+ C2H5Br
AlCl3
C2H5
1:1
C2H5 +
C2H5 -C2H5 C2H5
+ C2H5
0.3 : 1
C2H5
-C2H5 C2H5 CH3 + CH3
+
-
H
+
Br
）
H
+
﹣ + FeBr 4 Br
Br + HBr + FeBr3
α-络合物
2. 硝化反应
+ HNO3
混酸——浓H2SO4与浓HNO3混合 NO2
H2SO4
55~60℃
98%
+ H2 O
高度注意间位！
硝化反应历程
HO-NO2 + HO-SO2-OH ﹢ H2O-NO2 H2O + H2SO4 总反应式：HNO3 + 2 H2SO4 ﹢ + NO2 ﹢ H2O-NO2 + HSO4 ﹢ NO2 + H2O ﹢ H3O + HSO4
Br
3. 有多种官能团时，作母体优先顺序为：（排前作 母体，排后作取代基）
-COOH、-SO3H、-COOR、-COX、-CONH2、-CN、 O -CHO、 C R 、-OH 、 -NH2 NH2
4 5 6 1 3 -OH 2
4-氨基-3-羟基苯磺酸 P-氨基-O-羟基苯磺酸
SO3H
8.3 单环芳烃的物理性质
=
酰基化与烷基化不同之处 烷基化反应 不易停留在一 元取代物阶段 引入＞C3烃基时主 要得到异构化产物 如： + CH3CH2CH2Cl
AlCl3
酰基化反应 容易停留在一 元取代物阶段 引入＞C3 烃基时 无异构化产物 CH3CHCH3
△
CH2CH2CH3
+
（30%）
Cl + CH3CH2C=O
O（70%） C-CH2CH3
硝酰正离子
+ + NO2 + H3O + 2HSO4 ….. ①
H
+
NO2
….. ②
H
+
NO2
+ HSO4
-
NO2 + H2SO4 ….. ③
3. 磺化反应
浓HSO4 , 70~80℃ 或H2SO4· SO3 30~50℃
SO3H + H 2O
90~95％
CH3
CH3 + H2SO4
室温
SO3H +
CH=CH
CH2-CH2
2. 加氯
+ 3 Cl2
紫外线
H H Cl H Cl
Cl
H Cl ―666‖
H Cl H Cl
三、氧化反应
1. 侧链氧化
氧化剂：KMnO4、K2Cr2O7 / H﹢
×
-COOH
-CH3 -CH2CH3 -CH3 CH(CH3)2
KMnO4 H﹢
-COOH -COOH
COOH
AlCl3
CH2CH2CH3
Zn / Hg
HCl
亲电取代小结
反应历程： 第一步： + E﹢ H E
快
慢
+
H E
α-络合物
第二步：
+
E
+ H﹢
O ﹢ ﹢ ﹢ ﹢ E = X 、NO2 、SO3 、R 、 R—C﹢
二、加成反应
1. 加氢
+ 3 H2
Ni 180~250℃ 180atm H2 / Pt 常温常压
40 ％ NO2
NO2 NO2 + 6.4%
3.5％
NO2
（O + P = 6.7%） 93.2%
H2SO4+HNO3 55-60℃
0.3% NO2
一硝化反应的相对速度
C6H6 C6H5OH C6H5CH3 C6H5Cl C6H5NO2
苯 反应速度：1
苯酚 1000
甲苯 24.5
氯苯 0.33
硝基苯 6.20×10-8
O CH3-C-Cl
乙酰氯
O C-CH3
AlCl3 苯乙酮
O CH3 -C CH3 -C
乙酐
CH3
AlCl3
O O
+ CH3COOH O= C-CH3
甲基对甲苯基酮
烷基化与酰基化相似之处： A）反应历程相似 B）催化剂相同 C）苯环上有强吸电子基时 （-NO2 、-SO3H 、-CN 、 O CH3-C- 、-COOH ）一般都不能反应
CH—C CH—C
O O + 4CO2 + 4H2O
O
顺丁烯二酸酐
8.5 苯环上亲电取代的定位规律
一、定位规律
CH3
H2SO4+ HNO3 30℃
CH3
NO2 +
CH3
+
CH3 NO2
( O + P = 96.5 ％) NO2
H2SO4+ HNO3 90~100 ℃
56.5 ％
NO2 + NO2 NO2
一硝化反应：