苯环上取代基的定位规律

间二甲苯 —47.4 139.3
0.8684
爆炸极限 /%
1.5～8
1.27～7.0
用途
合成塑料、橡胶、 纤维、燃料、医药 溶剂、炸药 邻苯二甲酸酐、燃 料、医药 医药、香料
对二甲苯 13.3
138.4
0.8610
涤纶
苯乙烯 —30.6
145
0.9059
1.1～6.1 塑料、橡胶、ABS 树脂
22
第三节 苯环上取代基的定位规律
一、芳香烃的分类
1.单环芳烃 是指分子中含一个苯环的芳烃。如：
CH3
C2H5
Br
NO2
甲苯
乙苯
溴苯
硝基苯
2.多环芳烃 是指分子中含有多个苯环的芳烃。联苯芳烃和多苯代脂肪 烃是指分子中含有两个或两个以上独立苯环的芳烃。如：
联 苯 （ 联 苯 芳 烃 ）
CH2 二 苯 甲 烷 （ 多 苯 代 脂 肪 烃 ）
C H 3
C H 3 C H 2C H 2C H 3
1,2-二 甲 基 -3-丙 基 苯
C C H 苯 乙 烯
C H 3C C H C H 3 C H 3C H 2C H C H C H 3 2-苯 基 -2-丁 烯 2-甲 基 -3-苯 基 戊 烷
7
5.多环芳烃中，多苯代链烃 命名以链烃做母体，苯环 做取代基。
（一）取代反应
1．卤代反应 芳环与氯、溴在一般条件下不发生反应，但在铁粉或FeX3催化下，芳环 上的氢原子可被氯或溴原子所取代，生成相应是卤代芳烃。如：
+Cl2 Fe粉 或FeCl3
Cl + HCl
氯 苯
+Br2 Fe粉 或FeBr3
Br +HBrl
溴 苯
14
2．硝化反应 苯与浓硝酸及浓硫酸共热，苯环上的氢被硝基（—NO3）取代生成硝基 苯。在有机化合物分子中引入硝基的反应叫硝化反应。
CH 三苯甲烷
CH CH 1,2-二苯乙烯
稠环芳烃一般有特殊的名称。
7 89 1 2 7 8
9
6
10 5
4
3
6 5
10
萘
蒽
1
5
26
3
4
2
1
37
4
8
10 9
菲
8
苯分子去掉一个氢原子后的基团C6H5—叫做苯基，也可以用Ph一代表。芳 烃分子的芳环上去掉一个氢原子后的基团叫做芳基，可用Ar一代表。甲苯 分子中苯环上去掉一个氢原子后所得的基团CH3C6H4—称甲苯基；如果甲苯 的甲基上去掉一个氢原子， C6H5 CH2—称苯甲基，又称苄基。
26
当两个取代基的定位效应不一致时，新基团进入苯环的位置由定位能 力强的决定。例如：
OH CH3
NO3 COOH
OH NO3
两个基团处于间位时，由于其间位的空间位阻大，产 物很少，可以不写。例如：
CH3 CH3
OH COOH
27
第四节 稠环芳烃
两个环共用两个相邻原子而组成的多环体系称为稠环。由两个 或两个以上苯环共用两个相邻的碳原子的芳香烃，称为稠环芳 香烃。
表4-1 单环芳烃的物理常数
名称
熔点/℃
沸点/℃
相对密度
苯 甲苯
5.5 —9.5
80.1 110.6
0.8787 0.8669
邻二甲苯
—25.5
144.4
0.8802
间二甲苯 对二甲苯
—47.9 13.2
139.1 138.4
0.8642 0.8611
乙苯
—95
136.1
0.8670
丙苯 异丙苯
—99.5 —96
CH3
CH3
CH3 CH3
CH3
CH3 1,3,4-三甲苯 ¨ 1,3,5-三甲苯
¨ （偏三甲苯） （均三甲苯）
4.如果苯环上所连烷基不同，编号时选最小的支链为1位，然后使其他链的 编号最小。当苯环上所连烷基碳原子多于苯环上的碳原子以及支链上有官能 团的化合物，也可以把支链作为母体，把苯环当作取代基来命名。
23
一、取代基的定位规律
邻、对位定位基(致活)-O->-N(CH3)2>-NHCH3>-NH2>-OH>-OCH3>-NHCOCH3> -CH3>-R>-X(I、Br、C1)(致钝) 间位定位基(致钝)-N+(CH3)3>-NO2>-CN>-SO3H>-CHO>-COCH3>-COOH>-COOCH3>-CONH2
COOH Cl
COOH
Cl2 FeCl3
COOH Cl
25
（二）根据取代基的定位规律，还可以推测反应的主要产物。如果苯环上有 两个取代基，这两个取代基的定位作用一致时，产物容易确定。例如，下列 苯的二元取代物发生取代反应时，新基团进入的位置如箭头所示。
CH3 COOH
COOH NO3
CH3 NO3
CH3 +HNO 3H 32 0S 。 O C 4
CH3
CH3
NO 2+
H2S 1O 00 4。 ， CHNO 3 NO 2
CH3 NO 2
NO 2
NO 2 2， 4， 6-三 硝 基 甲 苯
2，4，6-三硝基甲苯俗称TNT，是一种常用的烈性炸药。
16
3．磺化反应 苯与浓硫酸或发烟硫酸加热至70～80℃时，则苯环上的氢能被磺基取代， 生成苯磺酸。苯环上的氢被磺基（—SO3H）取代的反应称为磺化反应。 磺化反应是可逆反应。
+ CH3 CH2Cl ACl3 + CH2 CH2 ACl3
CH2 CH3 + HCl CH2 CH3
当苯环上有较强的吸电子基团时，烷基化反应不易进行。例如：硝 基苯、苯磺酸不能发生烷基化反应。
18
芳烃在无水A1Cl3的催化下与酰卤或酸酐作用，则苯环上的氢原子可以被酰 基取代，生成芳酮。这个反应叫做酰基化反应。能提供酰基的试剂称为酰基 化试剂。
28
一、萘
（一）物理性质及命名
萘是五色片状晶体，具有类似樟脑的气味，熔点 80．3℃，沸点218℃，不溶于水，能溶于乙醇、 乙醚、苯等有机溶剂，易升华。它的化学式和结 构式如下：
891 7
2
6 5 10 4 3
C 10H 8
1、4、5、8称α位，2、3、6、7称β位9、10两位
原子上无氢原子萘分子中的10个碳原子虽然位于同
第四章 芳香烃
1
本章内容概要：
第一节 芳香烃的分类和命名 第二节 单环芳烃的结构和性质 苯环上取代基的定位规律 第三节 稠环芳烃 第四节
2
教学目的和要求:
1、掌握芳香烃的主要化学性质。
2、熟悉芳香烃的分子结构和取代基定位规律
及其应用
3、了解芳香烃的分类、命名及在自然界中的
存在
3
第一节 芳香烃的分类和命名
CH3
C2H5
CH2CH2CH3 CH3CH2CH2
甲 苯
乙 苯
正 丙 苯
异 丙 苯
苯的同系物中都有一个苯环，即单环芳烃，它们的通 式是：CnH2n-6 (n ≥6)
12
二、单环芳烃的物理性质
单环芳烃中重要的是苯的同系物。一般为五色易挥发、易燃的液体，具有特 殊的气味，比水轻，不溶于水，溶于一般有机溶剂如石油醚、乙醚等。
+ C l2
F eC l3
Cl + HCl
+ HNO3
H 3
02 S- 6O04。C
-氯 萘 NO2
+ H 2O -硝 基 萘
SO 3H
+ H 2S O 4
+ H 2O
30
-萘 磺 酸
2.氧化反应 萘环比苯更易被氧化，如在V2O5催化下，能被氧化开环生
成邻苯二甲酸酐。
O
+O2 V 42 0O 05 。 C
4
3.稠环芳烃 是指分子中含有两个或两个以上苯环，苯环之 间共用相邻两个碳原子互相结合的芳烃。如：
萘
蒽
菲
5
1.苯环上氢原子被烷基取代的苯的一元取代物，在命名时以 苯为母体，烷基为取代基。
CH3
C2H5
CH2CH2CH3 CH3CH2CH2
甲 苯
乙 苯
正 丙 苯
异 丙 苯
2.苯的二元取代物有三种异构体。由于取代基位置不同，在命 名时，可在名称前加邻、间、对等字或用阿拉伯数字1,2—、 l,3—、1,4—表示。
O + CH3 C Cl ACl3
O C CH3 + HCl
乙酰氯
O + CH3 C Cl ACl3
苯乙酮 O C
+ HCl
二苯酮
19
苯及其同系物可以燃烧，燃烧时产生带大量浓烟的火焰，最终产物 是CO2和H2O。苯的蒸气与空气混合后，点燃能发生爆炸。
苯环比较稳定，一般条件下不与高锰酸钾、重铬酸钾、稀硝酸等氧 化剂发生反应。但当苯环上有侧链时，只要与苯环相连的碳原子上有氢 原子，则不论侧链有几个碳原子，侧链都能被氧化成羧基，生成相应的 苯甲酸。由此，可鉴别苯的同系物。
（一）邻、对位定位基 一般来说，邻、对位定位基是供电子基团，卤素除外， 邻、对位定位基能使苯环活化(特别是邻、对位的电子云密度增大)，所以，有利 于在邻、对位发生亲电取代反应。
（二）间位定位基 间位定位基能使苯环电子云密度降低，而使苯环钝化(特别是 邻、对位的电子云密度减小)，因此，取代反应比苯难于发生。
10
89
菲
在菲和蒽分子中，1、4、5、8位相同，称α位；2、3、6、7位相同， 称β位；蒽分子中的9，l0位称为γ位。γ位活泼，α位次之，β位又次之。