芳香烃结构
芳香烃的结构简式
芳香烃的结构简式芳香烃是指无定形的烃，它们的分子结构中必须包含至少一个共价环。
它们往往具有有机物的特殊气味，分子中的碳和氢原子以不同的结构排列，能够做为有机物的特征结构特性。
一、环状芳香烃：1、萘（C6H4）─∙分子结构：H— C — C — C — C — C ─ H2、苯（C6H6） ─∙分子结构：H ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ H3、甲苯（C7H8）─∙分子结构：H ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ H4、二甲苯（C8H10） ─∙分子结构：H ─C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ H5、3-甲基苯（C8H9）─∙分子结构：H ─C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ CH36、三氯甲烷（CCl3）─∙分子结构：Cl─ C ─ Cl ─ Cl7、辛烷（C8H16） ─∙分子结构：H ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ H8、1,2-二甲苯（C7H8）─∙分子结构：H─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ H二、非环状芳香烃：1、1-甲基苯（C7H7）─∙分子结构：H ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ CH32、芳腈（C6H4Cl2）─∙分子结构：H ─ C ─ C ─ C ─ C ─ Cl ─ Cl3、甲基苄（C7H9）─∙分子结构：H ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ CH24、1-己烷（C6H14）─∙分子结构：H ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ H5、乙烷（C2H6）─∙分子结构：H ─ C ─ C ─ H6、乙腈（C2H5Cl）─∙分子结构：H ─ C ─ C ─ Cl芳香烃是一类烃，拥有独特的气味特性、化学稳定性和生物活性，并具有多种应用。
根据其分子结构的特点，芳香烃可以分成环状芳香烃和非环状芳香烃两大类。
环状芳香烃主要有萘、苯、甲苯、二甲苯、三氯甲烷、辛烷、1,2-二甲苯等，它们的最小分子结构中都必须包含一个共价环；而非环状芳香烃主要有1-甲基苯、芳腈、甲基苄、1-己烷、乙烷、乙腈等，它们的分子结构中没有共价环。
芳香烃的结构、性质和应用—稠环芳烃
萘
2020.12.20
萘与属性
分子中相邻两个苯环之间彼此通过共用两个碳原子稠合而成的 芳烃叫稠环芳烃。重要的稠环芳烃有萘、蒽、菲。
萘与属性
7.7 萘
萘是最简单的稠环芳烃，分子式为C10H8，是由两个苯环共用 两个相邻碳原子稠合而成的。与苯相似，萘分子中两个苯环在同一 平面内，每个碳原子都是以sp2杂化轨道与相邻的碳原子或氢原子形 成C-Cσ键或C-Hσ键。每个碳原子剩下的一个p轨道都垂直于萘环所 在的平面，且彼此相互平行，从侧面相互重叠，形成一个闭合的共 轭体系。
至165oC时可转变为β-萘磺酸。
60oC
SO3H + H2O
H2SO4
H2SO4 165oC
165oC
SO3H + H2O
萘
② 加成反应 萘比苯容易进行加成反应。用金属钠与乙醇反应 可使萘还原生成1，4-二氢化萘。
Na C2H5OH
1，4-二氢化萘
萘
用镍做催化剂，于一定温度和压力下，萘可加氢生成1,2,3,4-四 氢化萘（简称四氢化萘，也叫萘满）和十氢化萘（也叫萘烷）。
H2SO4 HNO3
NO2 + H2O
－硝基萘
α-硝基萘是黄色针状晶体，熔点61oC，不溶于水，溶于乙醇和 乙醚等有机溶剂，主要用于制造α-萘胺和染料等。
萘
萘的磺化与卤化、硝化不同，磺酸基进入萘环的位置与外界条
件有关。在较低温度（60oC）磺化时，主要生成α-萘磺酸；在较高
温度（165oC）磺化时，主要生成β-萘磺酸。α-萘磺酸与硫酸共热
萘
萘
与苯相似，萘分子中也没有典型的碳碳单键和碳碳双键，但与 苯分子不同的是，萘分子中碳碳键键长不相等。各个碳原子上电子 云的分布也各不相同，α位的电子云密度较大；β位的电子云密度较 小。如下图所示
芳香烃的结构与命名
【知识拓展】
芳香烃的结构与命名
一、苯的结构
1、凯库勒构造式
2、芳香烃：含有苯环的烃，通式：CnH2n-6
二、单环芳烃的构造异构和命名
根据分子中所含苯环的数目和连接方式，芳香烃可分为如下几类：
单环芳烃例如：（苯）
芳香烃多环芳烃例如：（联苯）
稠环芳烃例如：（萘）
（一）单环芳烃的构造异构
1．苯环上的支链不同，产生的构造异构
当苯环上连有不同的支链时，产生异构现象。
如：
当苯环支链有三个以上碳原子时，可能出现碳链排列方式不同，产生异构现象。
如：
正丙苯异丙苯
2．支链在环上的位置不同，产生的位置异构。
大学有机化学芳香烃
大学有机化学芳香烃在大学有机化学的学习中，芳香烃是一个非常重要的部分。
芳香烃，简单来说，就是一类具有特殊结构和性质的烃类化合物。
它们在有机化学中占据着独特的地位，不仅在理论研究中具有重要意义，而且在实际应用中也发挥着巨大的作用。
芳香烃的定义与特点，首先得从其结构说起。
芳香烃具有一个稳定的环状共轭体系，通常由若干个双键和单键交替排列形成。
最典型的例子就是苯环，它由六个碳原子组成一个平面的六边形，每个碳原子都与一个氢原子相连，碳原子之间通过交替的双键和单键相连接。
这种特殊的结构使得芳香烃具有一些独特的性质，比如较高的稳定性、不易发生加成反应等。
从物理性质方面来看，芳香烃通常是无色液体或固体，具有特殊的气味。
它们的沸点和熔点相对较高，这是由于其分子间的作用力较强。
在溶解性方面，芳香烃一般不溶于水，但易溶于有机溶剂，这是因为它们的分子结构与有机溶剂更为相似，遵循“相似相溶”的原理。
在化学性质方面，芳香烃表现出了一些独特的反应。
由于其环状共轭体系的稳定性，芳香烃不容易发生加成反应，而更倾向于发生取代反应。
例如，苯在一定条件下可以与卤素单质发生取代反应，生成卤代苯。
此外，芳香烃还可以发生氧化反应，不过条件相对较为苛刻。
芳香烃的分类也是我们需要了解的重要内容。
按照苯环的个数，可以分为单环芳香烃和多环芳香烃。
单环芳香烃就是只含有一个苯环的化合物，比如苯、甲苯等。
多环芳香烃则是含有两个或两个以上苯环的化合物，又可以分为稠环芳香烃和联苯类芳香烃。
稠环芳香烃如萘、蒽等，它们的苯环是共用相邻的碳原子的；联苯类芳香烃则是通过单键将两个或多个苯环连接起来。
芳香烃的来源非常广泛。
在自然界中，一些植物会分泌出含有芳香烃的物质，赋予它们特殊的气味。
在工业生产中，芳香烃主要通过石油的加工和煤的干馏等过程获得。
石油中含有多种芳香烃的前体物质，通过分馏、催化重整等工艺可以得到纯度较高的芳香烃。
煤的干馏则可以产生煤焦油，其中也含有丰富的芳香烃。
芳香烃
+
H3O+
+
H
HSO4 H+
SO3H
+
S
O
O
SO3
4．付瑞德—克拉夫茨（C.Friede —J.M.Crafts）反应 1877年法国化学家付瑞德和美国化学家克拉夫茨发现了制备烷基 苯和芳酮的反应，简称为付—克反应。前者叫付—克烷基化反应， 后者叫付—克酰基化反应。 （1） 烷基化反应 苯与烷基化剂在路易斯酸的催化下生成烷基苯的反应称为付—克烷 基化反应。 CH2CH3 AlCl3 + HBr
三个节面 ψ6 ψ4
ψ5
二个节面
E
ψ2 一个节面 无节面 ψ1 苯的π 电子分子轨道重叠情况 ψ3
苯分子的大π键是三个成键轨道叠加的结果，由于π电子都是 离域的，所以碳碳键长完全相同。
二、从氢化热看苯的稳定性
H2 2H2 3H2 H苯理=3x120=360KJ / mol
H=_120KJ / mol H=_232KJ / mol H=_208KJ / mol H苯实=208 KJ / mol
15O2
点燃
12CO2 + 6H2O
烷基苯（有α-H时）侧链易被氧化成羧酸。
CH2CH3 CH3 CH3
KMnO4/H+
CH
COOH
CH2CH2CH2CH3
不论烃基的长短，氧化 产物都为羧酸。
若两个烃基处在邻位，氧化的最后产物是酸酐。例如：
CH2CH3 CH（ 3）2 CH
O2， V2O5 350~450 ℃
NO2 NO2
混酸 60 ℃
发烟 HNO3+H2SO 4 95 ℃ 93.2%
CH3 NO2 NO2
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)
芳香烃--芳香烃的结构和性质
以下说法与事实不符合的是( BD)
A．利用蒸馏方法可以分离苯和邻二甲苯的混合物 B．甲苯的性质较苯活泼，在空气中被氧化为含氧的
有机物 C．甲苯在不同的特定条件下，苯环上的氢与甲基上
的氢都能与卤素发生取代反应 D．甲基环己烷是甲苯的氧化产物
能力扩展
①苯及其同系物的熔沸点，随着碳原子 数 增多 ，沸点逐渐升高，当碳原子数相同 时，支链越多，沸点越 低 ，当碳原子数 相同，支链也相同时，支链越对称，熔沸点 越低 。
②苯及其同系物中一氯取代物的同分异构体。 即苯及其同系物中 1 个氢原子被氯原子取代 的产物。 如甲苯中的一个氢原子被氯原子取代，生成 的产物有 4 种，其中苯环上发生的一氯取 代产物有 3 种
成苯胺（
）有强还原性，易被氧化。
A的结构简式：
。
反应Ⅱ和反应Ⅲ 不能，易被氧化的官能团一般 条件能否互换？ 最后生成，或先保护起来。
问题引导下的再学习 三、芳香烃的来源及应用
1、来源 (1)1845年至20世纪40年代 煤 是芳香烃的主要来源。 (2)20世纪40年代以后，通过石油化学工业中的
催化重整 等工艺可获得芳香烃。
的产物。 分子中含 1 个苯环，侧链须是 烃基 。 分子通式 CnH2n-6 。
一、苯的同系物 1、命名：
苯
甲苯
乙苯
间二甲苯 对二甲苯
丙苯
间甲乙苯
对甲乙苯 同分异构体 甲苯只有一种分子。 乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯是 同分异构体。
丙苯、异丙苯、邻甲乙苯、间甲乙苯、 对甲乙苯、连三甲苯、偏三甲苯、 均三甲苯是同分异构体。
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 ]
+ +
-
化学芳香烃的分类、结构和性质
3、三元取代物
CH3 CH3 CH3
1,2,3-三甲苯 连三甲苯
CH3
CH3 CH3
CH3
1,2,4-三甲苯 偏三甲苯
H3C
CH3
1,3,5-三甲苯
均三甲苯
侧链较复杂时选侧链为母体 ，苯作为取代基。
CH CH2
苯乙烯
CH2 CH CH2
3-苯基丙烯
苯基：苯分子去掉一个氢原子得到的基团。以ph－表示。
Cl
C Cll +
Cl
50%
45%
+Br2
FeBr3 55～60℃
Br+HBr
CH3+Cl2
FeCl3 25℃
CH3 C ClH3+
Cl
59%
40%
卤代反应历程：
Br Br+FeBr3 Br++[FeBr4]-
慢 +B r+
HB r 快
+ [FeBr4]-
B r +H B r+F e B r3
+ E+
化学芳香烃的分类 、结构和性质
一、芳香烃的分类
1. 单环芳烃
CH3
2. 多环芳烃
H
C • 多苯代脂烃
• 联苯
联苯
三苯甲烷
• 稠环芳烃
萘
蒽
菲
二、苯的结构
1、苯的环状结构——凯库勒式
分子式： C6H6
H C HC CH HC CH C H
研究表明, 凯库勒的结构式基本上是正确的。 但它不能解释苯的全部性能.
CH3
2 1
苯基
2-甲苯基 邻甲苯基
芳香烃的结构
芳香烃的结构
芳香烃，又称芳香族化合物，是一种具有芳香性（特殊稳定性）的烃类化合物。
根据结构，芳香烃可以分为苯型芳香烃、萘型芳香烃和菲族芳香烃等。
1. 苯型芳香烃：这类芳香烃的结构特点是具有一个或多个六元碳环，环上连接着氢原子或其它官能团。
常见的苯型芳香烃包括苯、甲苯、乙苯、苯乙烯等。
2. 萘型芳香烃：这类芳香烃的结构特点是具有一个或多个五元碳环，环上连接着氢原子或其它官能团。
常见的萘型芳香烃包括萘、苊烯等。
3. 菲族芳香烃：这类芳香烃的结构特点是具有一个或多个七元碳环，环上连接着氢原子或其它官能团。
常见的菲族芳香烃包括菲、蒽、芘等。
需要注意的是，并不是所有具有芳香性的化合物都是芳香烃，如一些杂环化合物也具有芳香性，但它们并不属于芳香烃类化合物。
芳香烃的性质与反应
在燃料领域的应用
柴油添加剂：芳香烃可以提 高柴油的燃烧效率，减少尾 气排放。
汽油添加剂：芳香烃可以提 高汽油的辛烷值，改善汽油 的性能。
燃料油：芳香烃可以作为燃 料油的主要成分，提供能量。
生物燃料：某些芳香烃可以 作为生物燃料，具有可持续
性和环保性。
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烷基化反应的机理特点：反应速率快、选择性高、操作简便，是芳香烃衍生物合成的重要方法 之一。
酰基化反应机理
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定义：酰基化反应 是芳香烃与酰氯或 酸酐在催化剂作用 下生成芳香酮的反
应
反应机理：芳香烃 的活性氢与酰氯或 酸酐中的碳氧双键 发生亲电加成，生 成碳正离子中间体， 然后发生电子转移， 最后发生质子化反
应用：可用于合成多种有机化合物， 如染料、香料、药物等
稠环芳香烃
定义：稠环芳香烃是指具有两个或多个苯环相互稠合的芳香烃。 分类：根据苯环数目的不同，稠环芳香烃可以分为二环、三环、四环等类型。 结构特点：稠环芳香烃的碳原子之间通过单键或双键相互连接，形成闭合的环状结构。 性质与反应：稠环芳香烃具有芳香性，可以发生亲电取代、加成等反应。
芳香烃的结构特点
含有苯环
碳原子之间以单 键和双键连接
芳香烃具有芳香 性
芳香烃的稳定性 较高
芳香烃的物理性质
沸点：芳香烃的沸点较高，且 随分子量的增加而升高。
熔点：芳香烃的熔点也较高， 且随分子量的增加而升高。
溶解性：芳香烃通常不溶于水， 但可溶于有机溶剂。
密度：芳香烃的密度一般比水 小，且随分子量的增加而减小。
特点：结构简单，性质稳定，是芳 香烃中最常见的一类
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
04芳香烃
第5章芳香烃芳香烃简称芳烃，是指一类具有特定的环状结构和特定的化学性质的有机化合物。
芳烃是芳香族化合物的母体。
大多数芳香烃含有苯的六碳环结构，少数虽然不含苯环，但都含有结构、性质与苯环相似的芳环。
由于芳环的特殊结构，使芳香族化合物的性质比较特殊。
一般情况下，芳环上不易发生加成反应，不易氧化，而容易发生取代反应。
根据芳香烃分子结构中是否含有苯环，芳烃可分为苯系芳烃和非苯系芳烃两大类。
苯系芳烃又可以根据分子中苯环的数目分为单环芳烃和多环芳烃。
多环芳烃包括联苯、多苯代脂肪烃、稠环芳烃等。
5.1单环芳烃命名苯环上连有简单烷基的芳香烃命名时，以苯为母体，侧链作为取代基称为“某烷基苯”，“烷基”二字常常省略。
例如：苯环上连有两个或两个以上相同的取代基时，应将苯环碳原子编号来确定取代基的位置。
编号时采用“最低系列”的编号方法，使取代基的位置之和最小。
或用习惯命名法以“邻、间、对、连、偏、均”等来表示取代基的相对位置。
如：如果苯环上所连烷基不同，编号时依据次序规则选与最小的支链相连的碳原子为1位，其余采用“最低系列法”编号。
当支链上碳原子数多于5时，要将苯作为取代基，以烷基为母体，命名方法与烷烃相似。
例如：当分子结构中含有双键、三键时，也应以苯环为取代基，以烯烃或炔烃为母体，命名原则与烯、炔相似。
例如：多环芳烃中多苯代脂肪烃采用衍生物命名法，即以链烃为母体，苯环为取代基；稠环芳烃则一般有特殊的名称。
例如：芳香烃衍生物的命名一般系统命名法。
首先选择恰当的母体。
一般说来，常见的母体选择的优先次序为：－COOH > －SO3H > －CN > －CHO > －OH(醇) > －OH(酚) > －NH2> －R（越靠前越宜选为母体，卤素原子和硝基一般不选为母体，故在此顺序中未列出）。
再给苯环上的碳原子编号，与母体取代基相连的碳原子得号为1，其余取代基采用“最低系列”原则。
例如：5.2芳香烃的结构苯是芳香烃中最有代表性的化合物。
芳香烃知识点总结(一)
芳香烃知识点总结（一）引言概述：
芳香烃是一类具有芳香性质的有机化合物。
它们由苯环结构及其衍生物组成，具有独特的化学性质和广泛的应用。
本文将对芳香烃的基本概念、命名规则、物理性质、化学反应以及应用领域进行总结和介绍。
正文：
1. 芳香烃的基本概念
- 定义：芳香烃是指由苯环结构组成的有机化合物。
- 结构特点：由六个碳原子构成一个连续的环，每个碳原子上都与一个氢原子相连。
- 电子共轭：芳香烃中的π电子可以进行共轭，增强稳定性和芳香性。
2. 芳香烃的命名规则
- 简单芳香烃：按照苯环上的取代基进行命名。
- 多取代芳香烃：按照取代基的位置编号并列出所有取代基进行命名。
3. 芳香烃的物理性质
- 芳香性：具有特殊的香味。
- 熔点和沸点：熔点较低，沸点较高。
- 溶解性：在非极性溶剂中溶解性较好，但在极性溶剂中溶解性较差。
4. 芳香烃的化学反应
- 燃烧反应：与氧气反应产生二氧化碳和水。
- 取代反应：取代基在芳环上发生取代反应，生成新的芳香烃衍生物。
- 加成反应：常见的是芳香烃发生亲电加成反应。
5. 芳香烃的应用领域
- 化学工业：作为溶剂和原料用于合成其他有机化合物。
- 医药领域：许多药物和草药中都含有芳香烃结构。
- 香精和香料：芳香烃可以提供独特的香气。
总结：
芳香烃是一类具有芳香性质的有机化合物，其具有独特的结构和性质。
在本文中，我们对芳香烃的基本概念、命名规则、物理性质、化学反应以及应用领域进行了综述。
通过对芳香烃的深入了解，我们可以更好地应用和理解这一重要的化合物。
单环芳香烃结构和命名及例题
单环芳香烃结构、命名规则及例题一、结构（以苯为例）所有碳均为sp2杂化，处同平面，未杂化的p轨道互相平行重叠，形成闭合的大π键，每个p轨道上填充有一个电子，电荷在苯环上均匀分布。
由结构可以推论：1、电荷均化，无单双键之分2、π电子同时受到6碳的束缚，因此大π键牢固，环系稳定3、苯与烯的π键具有本质区别：苯难加成氧化易亲电取代。
芳香性即为环系较稳定、难加成氧化、易亲电取代的性质4、苯仍然属于共轭体系，故极化时表现出交替极化的特性，例如：（1_当苯环连有Y基团，Y基团总的电子效应表现为给电子，则苯环上大π键的电荷分布将如图所示。
（2）H+当有H质子靠近苯环时，苯环上电荷亦会发生交替极化，如图所示。
二、命名（一）同系物（烃基取代）的命名1、饱和烃基一取代：苯为母体2、二取代：苯（甲苯）为母体，标明异构位置3、多取代：（甲）苯为母体，标明异构位置4、简单不饱和烃基取代，苯做取代基5、取代基复杂时，苯做取代基（二）衍生物（非烃基取代）的命名1、NO2，NO，X取代：苯（甲苯）为母体2、NH2，OH，CHO，COOH，SO3取代：合体为母体、类别是苯胺,苯酚,苯甲醛,苯甲酸,苯磺酸3、多取代：选母体顺序（前取后母）－NO，－NO2，－X（F、Cl、Br、I），－R，－OR，－NH2，－OH，－COR，－CHO,－CN，－CONH2，－COX，－COOR，－SO3H，－COOH（三）芳基命名1、 苯基(ph-， -)2、CH 2 苄基（苯甲基）3、Ar- 泛指芳香烃基（四）命名例题1、Et甲苯乙苯异丙苯2、CH 2CHCH 2CH 3CH 3C 6H 5 2-甲基-1-苯基丁烷3、CH=CH 2 苯乙烯（乙烯基苯）4、CH 2CH=CH 23-苯丙烯（烯丙基苯） 5、邻二甲苯 6、C 2H 5CH 3 对乙基甲苯（1-甲基-4-乙基苯） 7、CH 3C(CH 3)3间叔丁基甲苯（间甲基叔丁基苯）(1-甲基-3-叔丁基苯) 8、CH 3C=CHCH 2CH 32-苯基-2-戊烯9、均三甲苯10、CH(CH 3)2C 2H 5CH 3 2-乙基-4-异丙基甲苯（1-甲基-2-乙基-4-异丙基苯）11、CH 3NO 2 对硝基甲苯12、CH 3NO 2NO 23,4-二硝基甲苯13、CH 3OCH 3NO 2O 2N 2,6-二硝基-3-甲氧基甲苯；(3-甲基-2,4-二硝基)苯甲醚 14、OHCH 3邻甲苯酚 15、SO 3H H 2N对氨基苯磺酸16、COOHOH Cl 4-羟基-2-氯苯甲酸17、CH 3BrCHO 2-甲基-5-溴苯甲醛18、Cl Cl 对二氯苯19、ClClNH 2 3，4-二氯苯胺 20、CH 3NO 2O 2N 2 2,4,6-三硝基甲苯(TNT) 21、OHNO 2O 2N NO 2 2,4,6-三硝基苯酚(苦味酸)22、CH2Cl苄基氯（氯化苄）。
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。
芳香烃
芳香烃芳香烃简称“芳烃”，通常指分子中含有苯环结构的碳氢化合物。
是闭链类的一种。
具有苯环基本结构，历史上早期发现的这类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≥7）。
根据结构的不同可分为三类：①单环芳香烃,如苯的同系物②稠环芳香烃，如萘、蒽、菲等；③多环芳香烃，如联苯、三苯甲烷。
主要来源于石油和煤焦油。
芳香烃在有机化学工业里是最基本的原料。
现代用的药物、炸药、染料，绝大多数是由芳香烃合成的。
燃料、塑料、橡胶及糖精也用芳香烃为原料。
芳香烃主要来源于煤、焦油和石油。
芳香烃不溶于水，溶于有机溶剂。
芳香烃一般比水轻；沸点随分子量的增加而升高。
芳香烃易起取代反应，在一定条件下也能起加成反应。
如苯跟氯气在铁催化剂条件下生成氯苯和氯化氢，在光照下则发生加成反应生成六氯化苯(C6H6Cl6)。
芳香烃主要用于制药、染料等工业。
芳香族化合物在历史上指的是一类从植物胶里取得的具有芳香气味的物质,但目前已知的芳香族化合物中,大多数是没有香味的.因此,芳香这个词已经失去了原有的意义,只是由于习惯而沿用至今.多环芳香烃的简介多环芳香烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAH）,分子中含有两个或两个以上苯环结构的化合物，是最早被认识的化学致癌物。
早在1775年英国外科医生Pott就提出打扫烟囱的童工，成年后多发阴囊癌，其原因就是燃煤烟尘颗粒穿过衣服擦入阴囊皮肤所致，实际上就是煤炱中的多环芳香烃所致。
多环芳香烃也是最早在动物实验中获得成功的化学致癌物。
1915年日本学者Yamagiwa 和Ichikawa,用煤焦油中的多环芳香烃所致。
在五十年代以前多环芳香烃曾被认为是最主要的致癌因素，五十年代后各种不同类型的致癌物中之一类。
但从总的来说，它在致癌物中仍然有很重要的地位，因为至今它仍然是数量最多的一类致癌物，而且分布极广。
有机化学课件第六章芳香烃
芳香烃可用于制造染料、农药、医药 等精细化学品，以及各种功能性材料， 如导电材料、光学材料、磁性材料等。
芳香烃可用于生产溶剂和化学助剂， 如稀释剂、催化剂、稳定剂等。
芳香烃在医药生产中的应用
01
芳香烃可用于合成各种 药物，如抗生素、镇痛 药、抗癌药等。
02
芳香烃可用于制备药物 的中间体，提高药物的 合成效率和纯度。
硝化反应
在浓硫酸和浓硝酸的混合 酸中，苯可被硝化生成硝 基苯。
磺化反应
在浓硫酸的作用下，苯可 被磺化生成苯磺酸。
苯的亲电取代反应机理
亲电取代反应
苯在发生取代反应时，通常需要借助亲电试剂（如卤素正离子、硫酸根离子等） 的作用，使苯环上的氢原子被取代。
电环化反应
在某些条件下，苯环上的碳碳键会发生电子转移，导致苯环发生电环化反应，生 成新的有机化合物。
烯单元。
蒽型芳香烃
蒽是由三个环己二烯稠 合而成的芳香烃，具有
一个大的共轭体系。
菲型芳香烃
菲是由四个环己二烯稠 合而成的芳香烃，具有 一个庞大的共轭体系。
芳香烃的命名
习惯命名法
根据芳香烃的结构特点，采用“ 邻”、“间”、“对”等字眼来 命名，例如邻二甲苯、间二甲苯 、对二甲苯等。
系统命名法
采用国际通用的IUPAC命名规则 ，根据芳香烃的结构特征和取代 基的位置、数目、名称等信息来 确定化合物的名称。
苯的加成反应
加成反应
在一定条件下，苯可以与氢气等发生加成反应，生成环己烷 等饱和烃。
聚合反应
在某些条件下，苯可以发生聚合反应，生成高分子化合物。
03
苯环上的取结词
取代基对苯环的活性具有显著影响，主要通过诱导效应和共轭效应两种方式。
第四章 芳香烃
CH CH2
苯乙烯 Phenyl ethylene (Styrene)
㈡ 二取代苯的命名
二 单环芳烃的异构和命名
当化合物分子中含2个以上官能团和取代基时，按下 列顺序确定主官能团
COOH S O3H COOR COX CONH2
CN CHO C O OH NH2 OR R -X -NO2
见教材的P145
25℃
或 浓H2SO4 / 75℃
SO 3H Yield 95％
苯磺酸
Benzenesulfonic acid
SO3H CH3
发烟H2SO4 200℃以上
SO3H
SO3H
CH3
CH3
+ H2SO4浓
室温
SO3H +
+2H2O
注意
SO3H
※1 苯的磺化反应是可逆反应，在有机合成中应用广泛
四 单环芳烃的化学性质
三 单环芳烃的物理性质
㈡ 来源之二：石油的芳构化
Pt, H2 环化
CH3
Pt, H2 环化
Pt,高温 异构化
Pt, 3H2 芳构化
CH3 Pt, 3H2 芳构化
Pt, 3H2 芳构化
CH3
三 单环芳烃的物理性质
单环芳烃一般为无色液体，比水轻，不溶于 水，溶于一般的有机溶剂
芳烃的熔点及沸点变化符合一般规律，在各 异构体中，对称性大者，熔点较高
二 单环芳烃的异构和命名
在-OH之前的基团与苯环相连时，苯环作为取代基命名 在-OH之后的基团与苯环相连时，则以苯环为母体命名 多取代苯确定主官能团后，按最低系列原则编号
选择母体的顺序如下：
-N+R3 、 -COOH、 -SO3H、 -COOR（酯）、 -COX（酰卤）、 -CONH2（酰胺）、 -CN、-CHO、 C=O、 -OH、 -NH2、 -OR、 -R、 -X、 -NO2 等
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芳香烃结构
第十章芳烃芳香性一、芳烃的特点与分类二、芳烃的构造异构和命名三、苯的结构四、芳烃的来源五、芳烃的物理性质六、单环芳烃的化学性质七、苯环上取代反应定位规则八、稠环芳烃九、芳香性十、富勒烯十一、多官能团的命名
一、芳烃的特点与分类1、芳烃的特点
芳烃是芳香族碳氢化合物的简称, 亦称芳香烃. 其显著特点是:
A、高度不饱和性
B、不易进行加成反应和氧化反应,易进行取代反应
C、成环原子间的键长趋于平均化
D、环型π电子离域体系由4n+2个π电子构成,即符合Huckel规则
E、环外质子的NMR信号出现在低场
2、分类a、单环芳烃b、多环芳烃c、稠环芳烃
苯邻二甲苯
1,2-二苯乙烷
萘
乙苯
叔丁苯
苯乙烯
(E)-1,2-二苯乙烯
1,3,5-三苯基苯
蒽菲二、芳烃构造异构和命名1、构造异构分侧链异构和位置异构
两种情况:
正丁苯
侧链异构
仲丁苯
异丁苯
叔丁苯
1,2,3-三甲苯连三甲苯
位置异构
1,2,4-三甲苯偏三甲苯
1,3,5-三甲苯均三甲苯
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:
1-甲基-2-乙基苯
1,3-二甲苯(间二甲苯)
1-乙基-4-丙基苯
2-甲基-4-苯基戊烷
b. 多环芳烃或当侧链较复杂时, 也可以把苯环作为取代基: 2,3-二甲基-1-苯基-1-己烯
1,4-苯二乙烯1,4-二乙烯苯(对二乙烯苯) 对苯二乙烯
c.芳烃去掉一个氢原子剩下部分为芳基:
苯基(Phenyl) (Ph)
苯甲基(苄基)(Benzyl)( Bz)
2-甲苯基邻甲苯基o-tolyl
3-甲苯基间甲苯基m-tolyl
4-甲苯基对甲苯基p-tolyl
三、苯的结构
C6H6: 正六边形、共平面键角120°键长0.140nm(C-C: 0.154nm,C=C: 0.134nm)氢化热低(208.5<3x119.3)苯具有特殊稳定性
1、价键理论:
2、共振论:
3、分子轨道理论:
碳上6个2p轨道重新组合成6个分子轨道,其中3个分子轨道能量比原来的原子轨道即2p轨道能量低,称为成键轨道,另外三个比原子轨道能量低,构成反键轨道.
四、芳烃的来源1、从煤焦油中分离2、从石油裂解产物中分离3、芳构化
1、从煤焦油中分离:
酚油170-210℃:异丙苯、均四甲苯等
萘油210-230℃:萘、甲基萘、二甲基萘等
洗油230-300℃:联苯、苊、芴等
蒽油230-300℃:蒽、菲等
轻油<170℃: 苯、甲苯、二甲苯
2、从石油裂解产物中分离: 石油裂解产物:
气体组分(乙烯、丙烯等)裂解轻油(苯等)裂解重油(烷基苯、烷基萘等)
3、从芳构化反应得到:
烷烃、环烷烃在高温、高压和催化剂作用下经过环化、异构、脱氢形成芳烃
五、芳烃物理性质
芳烃为液体或固体; 密度小于1; 有特殊气味、有毒; 不溶于水,易溶于有机溶剂.
在二取代苯之中,
对位异构体对称性高、结晶能大,熔点高;因此可以利用结晶方法从邻间位异构体中分离对位异构体.
苯的核磁共振谱
甲苯的核磁共振谱
p-ethyltoluene
sec-butylbenzene
o-propyltoluene
hexylbenzene
甲苯的红外光谱
邻二甲苯的红外光谱
间二甲苯的红外光谱
对二甲苯的红外光谱
六、单环芳烃的化学性质
1、取代反应
2、芳环上亲电取代反应机理
3、加成反应
4、氧化反应
5、聚合反应
1、取代反应甲、卤化乙、硝化丙、磺化丁、Friedel-Crafts 反应戊、氯甲基化
甲、卤化反应
芳烃与卤素作用生成卤代芳烃a.催化剂:FeCl3 、FeBr3 、AlCl3等b.卤素活性:F>Cl>Br>Ic.芳烃活性:烷基苯>苯>卤代苯
d. 烷基苯和卤代苯的卤代物主要为邻对位异构体
邻氯甲苯和邻溴甲苯的空间效应
乙、硝化反应
芳烃与混酸作用,芳环上H原子被硝基取代生成硝基取代芳烃
a. 硝化剂:浓HNO3 + 浓H2SO4(简称混酸)
b. 底物活性:烷基苯>苯>硝基苯
丙、磺化反应
芳烃与浓H2SO4作用,芳环上H原子被磺(酸)基-SO3H取代生成芳磺酸
a. 磺化剂: 浓H2SO4 或发烟H2SO4
b. 底物活性:烷基苯>苯>苯磺酸
0℃43%53% 4%100℃13%79% 8%
丁、Friedel-Crafts 反应
在催化剂作用下,芳烃中芳环上氢原子被烷基或酰基取代的反应
b. 常用烷基化剂:卤代烃、烯烃(醇)
c. 常用酰基化剂:酰卤、酸酐(酸)
d. 芳环上不能连有强吸电基(-NO2、-CN、-COR、-SO2R)
e. 烷基化对吸电基更敏感
f. 烷基化时易发生多烷基化、可逆、重排反应
a. 常用催化剂:AlCl3、FeCl3、ZnCl2、(HF、BF3、H2SO4)
g. 酰基化不可逆,产物单一
戊、氯甲基化
在无水ZnCl2存在下,芳烃与甲醛及HCl作用,芳环上氢原子被氯甲基(—CH2Cl)取代
与烷基化反应相似,芳环上不能连有强吸电基.实际操作中可以用多聚或三聚甲醛代替甲醛
—CH2Cl 可以方便的转化为—CH3、—CH2OH、—CH2CN、—CH2COOH、—CH2N(CH3) 2
2、芳环上亲电取代反应机理甲、硝化乙、卤化丙、磺化丁、烷基化和酰基化戊、氯甲基化
π-络合物
σ-络合物
取代苯
甲、硝化反应机理
乙、卤化反应机理
丙、磺化反应机理
丁、烷基化和酰基化机理
戊、氯甲基化机理
3、加成反应甲、加氢乙、加氯
六六六有多少种立体异构体?
8种4、氧化反应
顺丁烯二酸酐(顺酐)
目前工业上常采用丁烯或丁烷催化氧化法制顺酐.顺酐是不饱和树脂工业的重要原料.
含有α-H的烷基苯进行氧化时,烷基侧链被氧化为羧基.常用氧化剂为KMnO4、浓HNO3、K2CrO4+H2SO4
甲苯或多甲基苯的氧化有重大工业意义.常用氧化剂为空气,催化剂为V2O5或Co2+、Mn2+的羧酸盐.
苯甲酸钠是常用食品、饮料防腐剂(国产可乐
、雪碧以及火腿中常添加之),易代谢,一般不产生永久毒性.但也有文献怀疑其有致癌作用!
对苯二甲酸是合成聚酯的重要工业原料
苯酐用于制备不饱和树脂,均苯四甲酸二酐用于制备聚酰亚胺树脂.
脱氢反应
苯乙烯是合成丁苯橡胶、聚苯乙烯等的重要单体,也是不饱和树脂的稀释剂与交联剂.
5、聚合反应
聚苯乙烯用于制备泡沫塑料
聚苯用于制备耐高温、导电、润滑材料.
七、苯环上取代反应定位规则
1、两类定位基
2、苯环上取代反应定位效应理论解释
3、二取代苯的定位规则
4、定位规则在合成中应用
1.两类定位基
理论上40%40%20%
实际结果并非如此,亲电试剂的位置与原取代基电子效应与空间效应有关.
a、第一类定位基—邻对位定位基(邻对位之和>60%):使亲电试剂进入其邻对位且使苯环活化(卤素除外).
—O-、—N(CH3) 2、—NH 2、—OH、—OR、—NHCOR、—OCOR、—Ar、—CH=CH 2、—R、—F、—Cl、—Br、—I 等.
b、第二类定位基—间位定位基(间位异构体>40%):使亲电试剂进入其间位且使苯环钝化.
—N+(CH3) 3、—N+H3、—NO 2、—CN、—SO3H—COR、—COOR、—CONH 2、—CONR 2等
取代苯硝化时相对速率与异构体分布。