第五章 芳烃 芳香性_PPT幻灯片

H
H
H
Kekule提出的苯的环状结构观点是正确的，对有机化学的发展起了 卓越的贡献。它能说明苯的一元取代产物是一种。
X
H
H
H
X
H
=
H
H
H
H
H
H
但不能说明苯的二元取代物也是一种
X
X
X
H
H
X
=
H
H
H
H
H
H
各化合物的氢化热
• 苯的分子轨道
苯中π键的轨道和1,3,5-己三烯π键的轨道
苯中π键的轨道和1,3,5-己三烯π键的轨道的能量比较
8% 79%
④Friedel-Crafts反应
C H2 C H3
+ A C l l3 85℃
C H3 C H2 Br 74%
+H B r
O
+H3CC Cl AlCl3
O C CH3
+H Cl
催化剂有无水氯化铝、氯化铁、氯化锌、硫酸等
烷基化试剂有卤代烷、烯烃和醇
酰基化试剂有酰卤、酸酐和酸
O
CC H C 2H C 2H 3
苯系芳烃 单环芳烃
CH3
HC CH2
多环芳烃
非苯系芳烃
-
+
5.1 苯的结构
• 苯的Kekul结构
H
1865年Kekule根据苯的性质提出了苯的结构
H
H
Prfessor F. August Kekule von Sradonitz (1829-1896), University of Bonn, Germany
7 5 % ～ 8 5 %
N O 2
+H 2 O
NO2
NO2
NO2
+浓 HNO3 浓 H2SO4
100～ 110℃
+
NO2 93%
NO2 1%
NO2 NO2
+
6%
CH3
+浓 HNO3 浓 H2 SO4
30℃
CH3
CH3
CH3
NO2
+
+
NO2 59%
37%
NO2 4%
③ 磺化反应
浓 H 2 S O 4 2 5 ℃
①卤化反应
F e C l3 2 5 ℃ + C l2
9 0 %
C l +H C l
Cl
Cl2 FeCl3
Cl
Cl
Cl
+
Cl
+
Cl
Cl
39%
55%
6%
CH3
CH3
CH3
CH3
Br2 FeCl3 25℃
Br
+
+
Br
32.9%
Br 65.8%
1.3%
②硝化反应
+浓 H N O 3 浓 H 2 S O 4 5 0 ～ 6 0 ℃
振动类型 C-H伸缩振动 芳环骨架伸缩振动
取代基类型
吸收峰位
3100～3010cm-1 1625～1575cm-1 1525～1475cm-1
间二甲苯红外光谱图
• 核磁共振谱特征
Back
5.5 单环芳烃的化学性质
芳烃易发生取代反应，芳环体系不变，只有在特定的条件下才 发生加成反应。
5.5.1 亲电取代反应
②硝化反应机理
+ H O N O 2 H O S O H 3
+ +
H O N O 2
H S O 4
H
+ +
H O N O 2 H O S O H 3
+ N O 2
+ H O 3+ + H S O 4 -
H
N O 2
-
++
N O 2
慢 +HH S O 4 快
CH3
浓H2SO4 回流
磺化反应不同于硝化反应。 磺化反应是可逆反应，而且 温度对反应产物的影响很大。
wk.baidu.com
S O 3 H 发 烟 H 2 S O 4 9 0 ℃
S O 3 H S O 3 H
CH3
CH3
SO3H
+
SO3H
+浓 H2SO4
C H3
43%
SO3H
+H2O
C H3
13%
4% 53% 0℃
100℃
• 苯的共振结构
在有机化学中，使用价键结构式有时很难表示其真实的结构特征。 如：苯的结构，只是用Kekule式代替其结构。又如无机中的碳酸根 离子，三个氧原子是等价的，而其价键结构为
+ -
+ -
Back
5.2 芳烃的构造异构与命名
对于简单苯的衍生物以苯为母体命名
苯的一元取代
CH
CH CH
CH CH CH
+E
(
H
亲电试剂的进攻
E
H
+
+
失去质子
E H)
E +H
σ络合物
E
σ络合物或碳正离子的轨道图
苯亲电取代反应的能量图
①卤化反应机理
B rB r+ F e B r 3
B rB F r e B r 3
B r
+ B rB F r e B r 3 慢+ H+ F B r 4 -快
B r
+ HB r+ F e B r 3
5.3 单环芳烃的来源与制备
• 煤的干馏
煤在干馏时可得到芳烃及其衍生物，见121页表6-1
• 石油的芳构化
CH
- 3H Pt
在催化剂Pt作用下450-500℃进行脱氢
CH
-H P t
CH3
异 构 化
-3H P t
-3H Pt
Back
5.4 单环芳烃的物理性质
• 物理性质
见264页表5-2
• 红外光谱特征
HC CH
苯乙烯
CH
苄基
CH Cl
苄基氯
多苯芳烃可分为：
⑴ 联苯和联多苯 芳环由一个σ单键连接而成
联苯
⑵多苯代脂烃类 可看作脂肪烃的衍生物
4, 4`- 二苯基联苯
(
) CH
2
(
) CH
3
CH CH
二苯甲烷
三苯甲烷
1, 2- 二苯乙烯
⑶ 稠环芳烃 两个或两个以上芳环共用两个相邻碳原子的芳烃
萘
蒽
菲
Back
H C CH CH
甲苯
乙苯
苯的二元取代 有三种异构体
CH
CH
CH
邻二甲苯
CH
间二甲苯
正丙苯
CH
异丙苯
CH
对二甲苯
苯的三元取代 取代基相同有三种异构体
CH
CH
CH
CH
CH
CH
连三甲苯
CH
偏三甲苯
HC
CH
均三甲苯
对于复杂苯的衍生物以苯为取代基命名
CH H C CH CH CH CH
2-甲基-3-苯基戊烷
⑤氯甲基化反应
在无水氯化锌存在下，芳烃与甲醛及氯化氢作用，环上的氢被取代
3
+ C (H O 2)3 + 3 H C l
C H C 2l
+ 3 H 2 O
氯甲基可转化成甲基、羟甲基、醛基、氨基等
Back
5.5.2 苯环上亲电反应历程
H
E
H
H
H
H
+E+Nu-
+H Nu
H
H 亲电基/亲核基 H
H
H
H
E+
H C 2 C H C 2H C 2H 3
O
+ C H C 3H C 2H 2C C lA C l l3
+ HC lZ n H -g
H C l
7 3 %
C H 2 C H 2 C H 3 H C 3 C HC H 3
+ C H 3 C H 2 C H 2 C l A C l l3
+
+H C l
6 2 % ～ 3 6 % 6 4 % ～ 6 8 %
第五章 芳烃 芳香性
5.1 苯的结构 5.2 芳烃的构造异构与命名 5.3 单环芳烃的来源与制备 5.4 单环芳烃的物理性质 5.5 单环芳烃的化学性质 5.6 苯环上亲电取代反应的定位规律 5.7 稠环芳烃 5.8 芳香性 5.9 富勒烯 5.10 多官能团化合物的命名
Back
芳香烃：不易发生加成和氧化反应，而易起取代反应。