芳烃ppt课件
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第六章芳烃芳烃是芳香族碳氢化合物的简称。
一般情况下，把苯及其衍生物称为芳香族化合物。
其中分子中只含一个苯环的芳烃叫做单环芳烃。
芳香二字的来由最初是指从天然树脂（香精油）中提取而得、具有芳香气的物质。
现代芳烃的概念是指具有芳香性的一类环状化合物，它们不一定具有香味，也不一定含有苯环结构。
芳香烃具有其特征性质——芳香性（易取代，难加成，难氧化）。
第一节单环芳烃的结构、异构和命名一、单环芳烃的结构苯是单环芳烃中最简单最重要的化合物，也是所有芳香族化合物的母体。
1. 凯库勒构造式根据元素分析得知苯的分子式为C6H6。
仅从苯的分子式判断，苯应具有很高的不饱和度，显示不饱和烃的典型反应—加成、氧化、聚合，然而苯却是一个十分稳定的化合物。
通常情况下，苯很难发生加成反应，也难被氧化，在一定条件下，能发生取代反应，称为“芳香性”。
1865年凯库勒从苯的分子式出发，根据苯的一元取代物只有一种，说明六个氢原子是等同的事实，提出了苯的环状结构。
这个式子虽然可以说明苯分子的组成以及原子间连接的次序，但这个式子仍存在着缺点，它不能说明苯既然含有三个双键，为什么苯不起类似烯烃的加成反应？环己烯的氢化热为119.6kJ/mol,如果苯的构造式用凯库勒式表示的话，苯的氢化热为环己烯氢化热的三倍。
119.6×3=358.8KJ/mol 。
实际上苯的氢化热是208.4KJ/mol,比预计的数值低150.4KJ/mol。
2.闭合共轭体系根据现代物理方法（如X射线法，光谱法等）证明了苯分子是一个平面正六边形构型，键角都是120℃ ,碳碳键的键长都是0.1397nm。
按照轨道杂化理论，苯分子中六个碳原子都以sp2杂化轨道互相沿对称轴的方向重叠形成六个C-C σ键，组成一个正六边形。
每个碳原子各以一个sp2杂化轨道分别与氢原子1s轨道沿对称轴方向重叠形成六个C-H σ键。
由于是sp2杂化，所以键角都是120℃,所有碳原子和氢原子都在同一平面上。
05第五章 芳烃 芳香性4ppt课件
苯乙炔
苄基氯
(benzyl chloride)
精选PPT课件
10
5.2 苯的结构
C6H6
5.2.1 价键理论
•苯分子中所有的C原子都是sp2杂化， sp2–sp2
相互交盖， 构成等同的6个 C－C σ键。
•每个C原子以sp2杂化轨道分别与一个氢原子的
1s轨道相互交盖，构成6 个等同的C－H σ键。
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14
5.3 单环芳烃的物理性质（不讲）
精选PPT课件
15
5.4 单环芳烃的化学性质
（1）亲电取代反应（先讲机理）
当芳环与亲电试剂作用时，发生取代反应：
+E Y
E +HY
苯环上的π电子云分别位于环的上方 或下方，相当于一个电子源。
供电体: 苯环
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16
亲电试剂：正离子或带部分正电荷的试剂。
图 5.7 恢复精芳选PPT香课件体系
28
(b) 硝化
硝化反应：苯与浓硝酸和浓硫酸的混
合物于50~60℃反应，则环上的一个氢原
子被硝基取代，生成硝基苯。
）
+ HN3(O浓 浓H2SO4
N2O +H2O
硝基苯
精选PPT课件
29
在较高温度，硝基苯继续反应，主要 生成间硝基苯。
NO2+HN3(O浓浓 1H02SOC0O4
）
NO2 NO2+H2O
精选PPT课件
30
烷基苯反应比苯容易，主要生成邻和 对取代物。
CH3 +HN3O(浓浓 3H02OSCO4
）
CH3
CH3
20
Cl
FeCl3
有机化学第五章芳烃PPT课件
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（或乙烯第苯1）1页/共114页
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
2,3-二甲基-1-苯基己烷
的分子，它的真实结构可以用几个经典结构式共同来表示。 这些参与了结构组成的经典结构叫做共振结构式，也叫极
限结构式。
第19页/共114页
+ - ……
O OC
O
O OC
O
OC O O
（二） 共振论的规则 共振结构式的本质是用价键结构式来反映共轭体
系中P电子离域的范围，即用多个合理的价键结构 式来描述电子的瞬间运动状态。
D. 在满足八电子体的共振结构式中,有电荷分离， 负电荷应在电负性较大的原子上。
O
CH3—C—CH2
O-
CH3—C CH2
第24页/共114页
稳定
E. 两个带有相同电荷的原子相隔越近、两个带有相 反电荷的原子 相隔越远，共振式能量高，不稳定， 对杂化体的贡献小
H E
+
+O N
不稳定
O-
三、共振论的优点和缺点 总结：共振论认为共振是一种稳定因素，参与共振 的共振式越多，杂化体越稳定；2）通常以能量最低， 稳定性最高的共振结构为标准，其真实分子即共振 杂化体所降低的能量叫共振能。
芳烃—— 芳香族碳氢化合物
（1）碳氢比高 如：
C : H = 1 : 1 C : H = 10 : 8
芳香烃ppt课件
两种办法：
a.加热，将反应温度控制在100℃以上，使生成的水
沸腾离开反应体系，达到降低产物浓度；
b.使用发烟硫酸，使生成的水与发烟硫酸中的三氧
化硫结合形成硫酸，从而降低产物浓度。
亲电取代反应—傅氏反应
烷基化 酰基化
烷基化：（卤代烷烃、烯烃、醇作为烷基化试剂 ）
1)卤代烷 为烷基化 试剂
无水
CH 3C2H C2H ClAl3C lCH 3C2H C + 2H Al4Cl H
酰基化反应 在苯环中引入酰基 只能生成一元取代产物
烷基碳原子数大于2的反应中 要异构化
酰基的结构不变，不重排
烷基化反应可逆
酰基化反应不可逆
相同点：若苯环上连有强吸电子基团时，傅克反应就不会发生
B、加成反应
+ H2 Ni、加压
加热
Cl + Cl2 50 0C Cl
Cl
Cl Cl
Cl
C、氧化反应（重点）
5 6
4 3
7 8
2 1
SO3H
4-硝基-1-萘磺酸
8 7
6 5
SO 3H
1 2
3
4
α-萘磺酸
CH3
5 6
4 3
7 8
2 OH
1
5-甲基-2-萘酚
四 单环芳烃 1）苯的结构
Ph—， Ar—
CH2
苄基
2)单环芳烃的性质 ①休克尔规则 从结构上来说，具有芳香性的物质必须有一个 环闭的共轭体系，共轭体系中的原子在一个平 面上，在这个平面的上下两侧有环状离域的π 电子云，而且组成该π电子云的P电子数必须 合乎4n+2 规则，（n为0，1，2，3…整数）。
CH3
第六节芳烃-PPT精选文档40页
NJCC
பைடு நூலகம்
单环芳烃的同分异构和命名
1、同分异构现象 （1）一烃基苯
a、当烃基中含一个或两个碳原子时，一烃基苯没有同分异构
CH3
CH2CH3
CH(CH3)2
甲苯
乙苯
异丙苯
b、当烃基中含有三个或三个以上的碳原子时，侧链存在异构
C H 2C H 2C H 3 C H (C H 3)2 C H 3 C H 2C H 3
2
5
3
4
C l
4－氯苯甲醛 对氯苯甲醛
B r B r 1 2
1, 2－二溴苯 邻二溴苯
O 2N 2
3 1
C O O H
3－硝基苯甲酸 间硝基苯甲酸
NJCC
CO2H
NH2 A
随堂练习
SO3H NO2
B
CH(CH3)2
CO2H Br
OH C
HO
NO2
D
A：对氨基苯甲酸 C：对异丙基苯酚
单环芳烃的同分异构和命名
（3）三、四元取代各有三个异构体
CH3 CH3 CH3
连三甲苯 1,2,3-三甲苯
CH3 CH3
CH3
偏三甲苯 1,2,4-三甲苯
CH3
H3C
CH3
均三甲苯 1,3,5-三甲苯
CH 3 CH 3 CH 3
CH 3
1,2,3,4-四甲苯
CH 3
H3C
CH 3
CH 3
1,2,3，5-四甲苯
+
Cl Cl
50%
Cl
+ 2HCl
45%
NJCC
苯环的亲电取代反应历程
苯及同系物的取代反应都是亲电取代历程，其里程可用通式表示如下：
有机化学第七章 芳烃 131页PPT
苯甲醛 benzaldehyde
COOH
苯甲酸 benzoic acid
S O 3H
苯磺酸 benzenesulfonic acid
29
有两种以上取代基时，选择母体的顺序为：
—OR，—R，—NH2，—OH，—COR，—CHO， —CN，—CONH2，—COCl，—COOR，—SO3H， —COOH，正离子等。
+
-
1
2
3
4
5
经典结构式1和2占的分量较大，3、4、5都是键长和键 角变形较大的脂环烃，在共振杂化体中占的分量较小。
因此苯只有一个邻位二元取代物，且不易发生加成反应。
20
关于共振论应用的几点说明：
共振论在有机化学上有重要的作用，能解释并预测一些 有机化合物的基本的化学性质； 共振论是一种理论，共振式是理论上存在的，无法测得； 共振论引入了一些人为规定，对某些化学现象尚不能给 出满意的解释。 共振论实际上是用有机化学中的通用语言，即两个或几 个经典结构式，来翻译量子化学的计算结果。 共振式中的经典结构式实际上是不存在的。
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3 CH3
1,2-二甲苯 邻二甲苯
1,3-二甲苯 间二甲苯
1,4-二甲苯 对二甲苯
1,2-dimethylbenzene o-xylene
1,3-dimethylbenzene 1,4-dimethylbenzene
m-xylene
p-xylene
25
在外文名称中，IUPAC允许甲苯、(邻、间、对)二甲苯、 1,3,5-三甲苯、异丙苯、苯乙烯等的俗名继续使用。
1911年 Willstatter 合成了环 辛四烯，但它没有芳香性。
有机化学课件--第五章芳烃
1 O3 2 分解
OO CH3C-CCH3 + 2 OHC-CHO
CH3
CH3 1 O3 2 分解
OO 2CH3C-CH + OHC-CHO
2019/7/30
课件
6
苯现在的表达方式
价键式
分子轨道离域式
共振式
2019/7/30
自旋偶合价键理论 （1986年Copper等提出）
课件
7
2019/7/30
课件
33
取代基分类的规律
分类
分类的依据
苯 、硝基苯、甲苯、氯苯的 硝化的对比实验表明：
硝基是一个致钝的间位定位 基。
甲基是一个致活的邻对位定 位基
氯是一个致钝的邻对位定位 基。
苯环上取代基均可以归入这 三类。
2019/7/30
所有的致活基团都使苯环的电子密度 升高。 所有的致钝基团都使苯环的电子密度 降低。 所有的邻对位定位基都有给电子共轭 效应。 所有的间位定位基具有吸电子共轭效 应和吸电子诱导效应。
37
Cl H
+E
氯苯的情况分析
Cl H
E
+
Cl H
E
+
Cl
H
+
E
Cl + H E
最稳定
Cl +H
E
2019/7/30
Cl
+
H E
Cl
+ H E
课件
Cl H
+E
38
硝化反应的几种情况分析
烷基硝化的实例分析
CH3
58 4 38
CH2CH3
45 6.5 48
CH(CH3)2
第五章芳香烃ppt课件
所以,也可用下式表示苯的结构:
6
第二节 单环芳烃的异构与命名
1.一元取代苯“某苯”
甲苯
乙苯
(toluene)
( ethylbenzene
) 有些取代基，有专门名称，将取代基和苯一 起作为母体。如苯酚 苯胺 苯甲酸 苯磺酸
7
2.二元取代苯的命名
邻二甲苯(1,2 间二甲苯(1,3 对二甲苯(1,4
一、取代反应
1. 卤代反应
16
烷基苯的卤代
苯氯甲烷 苯二氯甲烷 苯三氯甲烷
反应条件不同，产物也不同。原因是两者 反应历程不同，前者(铁粉或FeCl3作催化剂) 为离子型取代反应，光照卤代为自由基历程。
17
侧链较长的芳烃 ,光照卤代主要发生
在α碳原子上。
18
✓自由基的稳定性增加顺序：
<
<
(甲基自由基 < 伯自由基 < 仲自由
间位定位基则对苯环起吸电子作用，使苯 环电子云密度降低，因而不利于苯环的亲电取 代反应，即起钝化作用。
38
三、取代定位效应的应用 1. 指导选择合成路线
例1：
必须先氧化后硝化
39
例2：
40
例3：
41
第六节 稠环芳香烃
一、结构和命名 稠环芳香烃是由两个或两个以上苯环共用 两个邻位碳原子稠合而成的多环芳香烃。
蒽
菲
48
第三节 芳香性：4n+2规则
判断芳香性的规律：在一单环多烯化合物 中，具有共平面的离域体系，其 π 电子数等于 4n+2(n=0,1,2,3…) ，此化合物就具有芳香性。 此 规律称为Hückel 规律，又叫做4n+2规则。
π 电子数 4
芳烃和芳香烃ppt课件
H2O H+ H3O+
慢 + NO2
H
NO2 快
σ-络合物
NO2 + H+
23
3、磺化:
H2SO4，10%SO3 40℃
SO3H
H2O
110℃
+ 浓 H2SO4
SO3H
+ H2O
24
历程：2 H2SO4
H2SO4
SO3 + H3O+ + HSO4
H+ + HSO4-
O
HOSOH
H+
O
O
+
+ S
O-
13 ℃
分子的极性越大b.p越高，分子的对称性越好,
熔点越高.
18
第四节 苯的化学性质
一、亲电取代反应(electrophilic substitution
reaction) 基本模式:
快
1.
+ E+
E+ 慢
π 络合物
δ+ E
δ+
+
H
δ+
σ 络合物
H
H
+H
+E
+
E
E
2.
δ+
δ+ E + δ+ H
快
E + H+
19
1、卤化: 通常指氯化和溴化:
+ Cl2
FeCl3
25°C
Cl
+ HCl
+ Br2
FeBr3
55°~60°
Br
+ HBr
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间 二 硝 基 苯 88%
极 少 量
3.烷基苯比苯易硝化
CH 3
混酸
30℃
CH 3
NO 2 混酸
CH 3
60℃ 混酸
NO 2
60℃
CH 3
CH 3
NO 2 混酸 NO 2
NO 2
NO 2
110℃
NO 2
2，4，6-三硝基甲苯 （TNT）
20
(二)卤代反应: 1.条件:催化剂(铁粉或卤化铁) 温度不高
[H2O+-NO2] +SO4H
NO2
-H2O NO2
H -H+
NO2
H+ + SO4H
π 络合物
σ 络合物
H2SO4
硝基正离子NO2+是亲电试剂。
NO2
19
2.硝基苯继续硝化比苯困难
发 烟 HN 3， O N2O 浓 H 2S4O 95℃N2O
发 烟 HN 3， 11 O 0℃
N2O
N2O发 烟 H 2S4O N2O N2O
按照轨道杂化理论，苯分 子中六个碳原子都以sp2杂化 轨道互相沿对称轴的方向重 叠形成六个C-C σ 键，组成 一个正六边形。每个碳原子 各以一个sp2杂化轨道分别与 氢原子1s轨道沿对称轴方向 重叠形成六个C-H σ键。由 于是sp2杂化，所以键角都是 120o,所有碳原子和氢原子都 在同一平面上。每个碳原子 还有一个垂直于σ 键平面的 p轨道，每个p轨道上有一个p 电子，六个p轨道组成了大π 键。
ψ5
E
ψ 2 一个节面
ψ3
无节面
ψ1 苯的π 电子分子轨道重叠情况
6
§7.2 芳烃的异构现象及命名
单环芳烃可以看作是苯环上的氢原子被烃基取 代的衍生物。
1、一烃基苯只的一种，没有异构体。 ①简单烃基苯命名是以苯环作为母体，称为某烃某基苯 （“某”字可略去）
9
②如烃基较复杂，即取代基较多，或有不饱和键时，也可 以把链烃当作母体，苯环当作取代基。
13
命名小结： （1）侧链R简单：一般以苯环为母体，R作取代 基，“某烃基苯” （2）侧链R较复杂或含有不饱和键，一般以苯环 作取代基 （3）二元取代：邻（o）、间（ m ）、对（ p ） （4）侧链不为烃类时，要选母体
14
•侧链为-NO2、-NO、-X时，只作取代基而不作母体 •侧链为-NH2、-OH、-CHO、-COOH等时，苯环为取代 基，称为苯胺、苯酚、苯甲醛、本甲酸等 •环上有多个取代基时，先选好母体，再编号：
4
三、苯的分子轨道模型
分子轨道理论认为，分子中六个P轨道线性组合成六个π分 子轨道，其中三个成键轨道，三个反键轨道。在基态时，苯 分子的六个π电子成对填入三个成键轨道，其能量比原子轨 道低，所以苯分子稳定，体系能量较低 。
反键轨道
E 原子轨道
成键 轨道
苯的分子轨道能级示意图
5
三个节面 ψ6
ψ4 二个节面
*选择母体的顺序：(后为母体，前为取代基） -NO2、-NO、-X、-OR、-R、-ph、 -NH2、-OH、 -COR、-CHO、-CN、-CONH2、-COX、-COOR、 -SO3H、 -COOH、正离子
简写：苯基： 或C6H5-（ph或ø） 芳基：Aryl（Ar）
苄基：
CH2 C6H5CH2- （Bz）
15
苯衍生物的偶极矩及物理性质 m.p：与对称性有关： p- > o- , m重结晶法分离出对位异构体 b.p：与偶极矩有关： o- > m- , p蒸馏法分离出邻位异构体
16
§7.3 单环芳烃的性质
一、物理性质： 一般为无色有芳香味的液体，不溶于水，相对
密度在0.86-0.93，是良好的溶剂，有一定的毒性。 二、亲电取代反应
⑵ 当取代基为氨基（-NH2 ,–OH ,–CHO ,–COOH ,– SO3H 等）则把它们看作一类化合物
12
⑶ 当环上有多种取代基时，首先选择好母体。选择母体的 顺序如下：
-OR,-R,-NH2,-OH,-COR,-CHO,-CN,-CONH2,-COX,-COX.COOR.-SO3H.-COOJ.-NR3等。 在这个顺序中排在后多为母体，排在前的为取代基，如：
第七章 芳烃
1
学习要求：
1． 理解苯环的结构特征，能用价键理论说明苯的结构。 2、掌握芳香烃及其衍生物的命名。 3、掌握苯及其同系物的化学性质。 4、熟悉苯环上亲电取代反应历程，掌握亲电取代反应取 代基定位规律。 5、熟悉萘的结构与性质，了解几种多环芳烃。 6、掌握休克尔规则，会判断非苯芳烃。
2
§7.1 苯的结构
+ Cl2
光orΔ
CH2Cl
C2l 光orΔ
CHC2 l
C2l 光or Δ
CC3l
氯化苄 （苯氯甲烷）
苯二氯 甲烷
苯三氯 甲烷
反应条件不同，产物也不同。因两者反应历程不同，光照卤代 为自由基历程，而前者为离子型取代反应。
⒉ 二烃基苯有三种异构体
10
⒊ 三烃基苯有三种异构体
⒋ 芳基
当芳烃分子消去一个氢原子所剩下的原子团叫芳基 （Aryl）.用Ar表示。
C6H5- 叫苯基(Phenyl)。可用ph表示。 C6H5CH2- 叫苄基（苯甲基），可用bz表示。
11
⒌ 芳烃衍生物的命名
⑴ 某些取代基（硝基 -NO2，亚硝基 -NO,卤素 -X等）通常 只作取代基而不作母体。具有这些取代基的芳烃衍生物，命 名时，芳烃为母体，叫做某取代芳烃。如：
+ Br2
Fe
Δ
Br + HBr
注意：Br2 为液溴; 催化剂实际上是FeBr3，使Br2异裂成Br+
2.历程：
B 2r
BrF -B e 3 B r rH[F e B r4 ]-
Br
π络 合 物
σ络 合 物
BrHCl + Fe 3 B
21
3.烷基苯的卤代
CH3
FeC3 l
CH3 Cl
+ Cl
CH3 + HCl
一、凯库勒式 H
H
H
H
Hห้องสมุดไป่ตู้
H
简写为
a. 分子式 C6H6 六个H等同，Ω=4
b. 难亲电加成，难氢化，难氧化
c. 苯分子为平面正六边形，C-C键长均相等 (139.7pm), 介于单、双键之间，键角1200
d. 异常的热力学稳定性
e. 一取代物只有一种，二取代物三种，三取代 物三种
3
二、苯分子结构的价键观点
17
（一）硝化反应
1.条件：混酸（浓硝酸+浓硫酸），加热（水浴500C）
浓H N O 3 浓H 2S O 4 55~60℃
N O2
H 2O
硝基苯（98%
）
浅黄色液体，很毒，能与 血液中的血红素作用。
硫酸的作用:浓硫酸与硝酸作用生成硝基正离子NO2+
18
反应历程：
HONO2 + HOSO2OH + NO2