有机化学课件——第六章 芳香烃
有机化学-芳香烃
“ 优先次序 ”是人为规定次序。
-COOH > -SO3H (磺酸) > -COOR (酯) > - COX(酰卤)> -CONH2 (酰胺) > -CN (腈) > -CHO > >C=O > -OH (醇) > -OH (酚) > - SH(硫醇) > -NH2 (胺) > -CC- > >C=C< > -OR > -SR > -R > - H > -X > -NO2
12
一价芳基: Ar- (Aryl)
C6H5
Ph
(Phenyl)
苯基
有机化学
芳烃
13
CH3 CH CH
CH2 CH
CH2
H H
CH3
H H
丙烯基
CH2
烯丙基
苯甲基或苄基
CH3
H
CH3
甲苯
CH3
邻甲苯基
有机化学
间甲苯基
芳烃
对甲苯基
14
练习
CH3 Cl NO2
O2N CH3 HOOC
2-硝基- 6-氯甲苯
4.4.1 亲电取代反应 4.4.2 加成反应 4.4.3 氧化反应
4.4.4 还原反应
4.4.5 芳烃侧链的反应
4.4.1 亲电取代反应
常用的亲电试剂有-X、-NO2、-SO3H、--R、 -COR、等,可发生以下几种反应。 1. 卤代反应
2. 硝化反应
3. 磺化反应 4. 傅瑞德尔-克拉夫茨烷基化反应 5. 傅瑞德尔-克拉夫茨酰基化反应
共轭效应的结果:
1) 键长完全平均化,六个 C—C 键等长(0.139nm),
第六章芳香烃
一 苯的芳香性(共七条)
1 苯具有一个平面结构,键长完全平均化 2 苯的分子式为C6H6,C/H=1:1 3 芳环上的氢有特征的NMR光谱
4 苯具有特殊的稳定性 5 难以发生加成反应
(1) 其它不饱和键优先发生加成
CH =CH -CH =CH 2 H2/催
CH =CH -CH 2CH 3
(2) 三个双键同时打开
ONa
OH
H2SO4
NaOH
NaOH
H+
300oC
*2 在某些反应中帮助定位
CH 3
H2SO4
CH 3
X2/Fe
SO 3H
CH 3 X
稀H2SO4 150oC
CH 3 X
SO 3H
邻氯甲苯(bp159oC) 对氯甲苯(bp162oC) 邻溴甲苯(bp181oC) 对溴甲苯(bp184oC)
*3制备工业产品(如:苦味酸,合成洗涤剂)
4%
38%
C l +H N O 3( 浓 ) + H 2S4 O ( 浓 )
60-70oC
Cl NO2
+
Cl
Cl
+
NO2
NO2
30%
~ 0%
70%
取代基分类的依据
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。
芳香化合物粗制品
(煤的0.3%)
(1845年-1940年期间)
2 石油 分馏
60-150oC C5-C7组份
500oC, 加压 重整
芳香化合物
有机化学-芳香烃
回美国,于1868年和1871年先后在康奈尔大学和马萨诸塞
理工学院任教授职。
1874-1891 年两人合作,1877年他们一起研究金属铝对某
克拉夫茨
些含氯有机化合物的作用时注意到,只是经过一段钝化作 James Mason Crafts
用之后反应才发生,然后生成氯化氢气体。他们发现钝化 期间生成氯化铝,而且正是氯化铝才激发了这个反应。原
H
H 1 4 0 p m 正六边形。
.H
120o
120o
H
108pm
. C-C键长: 140pm ; C-H键长: 108pm ;
H
H
.
键角120o
14
二. 苯的结构
2. 苯分子结构的近代观点
(1) 杂化轨道理论
共轭效应的结果: ①键长完全平均化 六个 C—C 键等长(0.140nm),比正常 C—C单键(0.154nm) 短,比正常C=C双键(0.134nm)长 ②体系能量降低 其氢化热(208.5 kj·mol-1)比环己烯氢化热的三倍小
H3O+ + NO2+ + 2 HSO4-
H
+ NO2
NO 2
+ H2SO4
27
亲电取代反应机理
非芳香性
第一步:
亲电进攻
E+Nu- fast
HE E+ slow
HE
E 络合物 σ -络合物
第二步:
fast + H+ 失去质子
芳香性
28
(一) 亲电取代反应 (Electrophilic Substitution) 3. 磺化
0o C 100o C
第六章 芳香烃
氯磺酸
SO3H
200~230℃
SO3H SO3H
+ H2SO4.SO3
间苯二磺酸
CH3 + H2SO4 CH3 SO3H + SO3H CH3
邻甲苯磺酸
对甲苯磺酸
③反应历程:目前认为亲电试剂是三氧化硫
2 H2SO4 SO3 + H3O +
+
HSO4
-
O
+
H SO3SO3-
+S O
O-
慢
+
H SO3-
碳原子和 6个氢原子在同一平面上(平 面结构),6个碳原子构成平面正六边形, 碳碳键键长均为 0.140nm,比碳碳单键 0.154nm短,比碳碳双键0.134nm长, 各键角都是 120°。
(1)价键理论
在苯分子中,每个碳原子都是sp2杂化,以 sp2杂化轨道与相邻碳原子的sp2杂化轨道相互交 盖,构成六个等同的碳碳σ键。同时,每个碳原 子以sp2杂化轨道,分别与一个氢原子的1s轨道 相互交盖,构成六个相同的碳氢σ键 。
C12 H25
SO3Na
对十二烷基苯磺酸钠
(4) Fridel-Crafts反应 Ⅰ. 傅-克烷基化反应
①定义: 苯环上的氢被烷基取代的反应,这样的 反应叫傅-克烷基化反应。 ②反应式:
+ CH3CH2CI
AlCl3
CH2CH3 + HCl
③烷基化试剂和催化剂: 烷基化试剂:凡能产生R+的试剂都可以作 为烷基化试剂,例如:卤代烷、烯烃和醇。
①定义:苯环上的氢被卤素取代,这样 的反应叫卤化反应。 ②反应式:
+ Cl2
FeCl3
Cl + HCl
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。
课件有机化学第6章 芳香烃
3. 卤化反应(Halogenation)
+ X2 FeX3 或 Fe Br + HBr Bromobenzene + Cl2 FeCl3 或 Fe Chlorobenzene Cl + HCl 86%
18
X + HX
反应活性:F2 > Cl2 > Br2 > I2 + Br2 FeBr3 或 Fe
CH(CH3)2
C(CH3)3
21
(B) 酰基化(Acylation)
O O + R C Cl (RCO)2O AlCl3 C R + HCl
O O + CH3 C Cl AlCl3 C CH3 + HCl
80℃ Acetophenone
苯乙酮
AHale Waihona Puke etyl chloride乙酰氯
22
酰基化-还原反应系列
11
• 多取代苯(确定主官能团,按最低系列原则编号)
HO
3 1 HO
NH2
CHO
3-氨基苯酚
CHO NH2 HO 2-氨基-5-羟基苯甲醛
3-羟基苯甲醛
Br CH3 CH3 1,2-二甲基-4-溴苯
12
6.3 芳香烃的化学性质
芳香亲电取代反应 加成反应 氧化反应 α-卤代反应
13
6.3.1 芳香亲电取代反应
苯的分子轨道描述
• 未参与杂化的p轨道带着一个电子垂直于环平 面,形成一个闭合环状的大π键
7
6.1.3 苯及其衍生物的命名和异构
1. 单取代苯的命名
苯环作为母体:-X,-NO2,-NO,简单烷基
Cl NO 2 NO CH 3
有机化学第6章
.. Br : Fe Br3 ..
慢
+ Fe Br4-
Br
Br
+
Fe Br4
快 + HBr + Fe Br3
烷基苯的取代反应
CH3
Br 2 Fe ,
CH3 Br
CH3
+
Br
硝化
• 以硝酸和浓硫酸(混酸)与苯共热,苯环上氢 被硝基取代生成硝基苯。
NO2
+
HO NO 2
H2S O4 50-60 C
o
第6章 芳香烃
芳香烃的概论
• 芳香烃最初是指从天然香树脂、香精油中提取 出来的具有芳香气味的物质,所以叫芳香烃。 • 芳香烃:是指符合Hü ckel规则的碳环化合物及 其衍生物的总称。
• Hü ckel规则:成环原子共平面的环状共轭多烯 化合物,当其分子中л电子数符合4n+2(n=0, 1, 2, 3,…正整数)时,体系具有芳香性。
H2O
+
+
NO 2 + HS O4+
H3O
总反应 2H2S O4
+
HNO3
H
H3O
NO2
+
+
NO 2 + 2HS O 4
+
+
H
+
+ NO 2
慢
NO2
NO2
+ HS O4-
快 + H2S O4
磺化
SO3H
+
H2S O4 (98%)
+
H2O
CH3
CH3
CH3 SO3H
+
芳香烃—芳香烃的分类、命名(有机化学课件)
苯乙烯
1,2-二苯乙烯
2,3-二甲基-1-苯基-1-己烯
芳烃的命名 2.芳烃的命名
(5)苯环上连接的两个取代烷基不同时,以苯为母体,选取最简单烷基碳原子 作为1位,然后将其它烷基的位次按尽可能小的方向对苯环编号。 例
间甲异丙苯 1-甲基-3-异丙苯
对甲乙苯 1-甲基-4-乙苯
芳烃的命名 3.苯衍生物的命名
芳基 :Ar-
苯基 : C6H5-或 Ph-
苄基:
-CH2- 或BzB-Z-
芳烃的命名 2.芳烃的命名
(1)以苯环为母体,称为某烷基苯。 例
异丙基苯
叔丁基苯
硝基苯
氯苯
芳烃的命名 2.芳烃的命名
(2)当苯环上连有两个或两个以上取代基时,可用阿拉伯数字或邻、间、对等 字样表示。
例
邻二甲苯 1,2-二甲苯
—COOH>—SO3H>—COOR>—CONH2>—CN>—CHO>—COR>—OH>—NH2 >—R>—X>—NO2
芳烃的命名 3.苯衍生物的命名
例
NO2 -CH3
邻硝基甲苯
OH
-NH2 间氨基苯酚
小结
100% 80 % 60 % 40 % 20 %
100%
80 % 60 % 40 % 20 %
首先要选好母体,使母体编号最小。 如何选择母体?
-NO2,-X,-R
苯作母体
例
-NO2
-Cl
-NH2,-OH,-CN,-CHO,-COOH,-SO3H
官能团作母体
例
-NH2
ห้องสมุดไป่ตู้
-SO3H
硝基苯
氯苯
苯胺
苯磺磺酸酸
芳烃的命名 3.苯衍生物的命名
第六章芳烃
有机化学
芳烃
27
表6-1
一些常见单环芳烃的物理性质
熔点/℃ 5.5 -95 -25.2 -47.9 13.2 -95 -99.6 -96 -33 沸点/℃ 80.1 111.6 144.4 139.1 138.4 136.2 159.3 152.4 145.8
芳烃
化合物 苯 甲苯 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 乙苯 正丙苯 异丙苯 苯乙烯
价键理论
苯分子中碳原子采用sp2方式杂化, 每个碳原子以sp2 杂化轨道与相邻碳原子的 sp2 杂化轨道相互交盖,构 成 6 个等同的 C—C 键,同时每个碳原子以 sp2 杂化轨 道与氢的1s轨道重叠成6个等同的C-H键。碳碳间形 成闭合环, 6个碳构成平面正六边形,键角都是 120°。 每个碳原子上剩余的一个未参与杂化的 p 轨道,均垂 直于碳环所在平面。它们彼此平行重叠,形成了一个 闭合(环形)的大键: 66 H
21
3、当苯环上连有两个以上不同取代基(如:R 、 -OH、-CHO、-COOH、-NH2、-NO2、-SO3H、 -X等基团)时,选择一个最优先的基团(主官能 团)与苯一起构成母体。其它都作为取代基。编 号从主官能团处开始。
一些常见主官能团的优先次序如下:
-COOH > -SO3H > -COOR > -CONH2 > - CN > -CHO > >C=O > -OH (醇) > -OH (酚) >
有机化学
芳烃
13
苯的分子轨道和能级
反键轨道
E 成键轨道
有机化学
芳烃
14
6.3
苯及其衍生物的命名
1 、 简单的取代基为:NO2、NO、X及C4以下R,不饱和 键视情况而定,以苯为母体来命名,叫做“ 某苯 ”。 如:
第6章 芳香烃及亲电取代反应(有机化学)
180℃
+ H2SO4
SO3H
+
H3 O
+ H2SO4
磺化产物与水共热的可逆,可用于有机合成的苯环的定位。
CH3 + H2SO4
CH3
HNO3 H2SO4
O2N
CH3
NO2
H2O
O2N
CH3 NO2
SO3H
SO3H
6.4.4 付-克反应
法国有机化学家付瑞德(C.Friedel)和美国化学家克拉夫茨 (J .M .Crafts)两人共同发现的,叫做付瑞德-克拉夫茨烷基 化反应,简称付-克烷基化反应。付-克反应分为两类: 付-克烷基化反应,即在苯环上引入烷基 付-克酰基化反应,即在苯环上引入酰基。 两种反应都是在Lewis酸(常用无水三氯化铝)作用下进行的。 付-克反应也是可逆的。
第6章 芳香烃及亲电取代反应
本章内容 6.1 芳烃的分类及单环的同分异构和命名 6.2 苯的结构 6.3 单环芳烃的物理性质 6.4 苯环上的亲电取代反应 6.5 亲电取代反应的定位规律和反应活性 6.6 芳烃侧链的反应 6.7 多环芳烃 6.8 芳香性
芳香族碳氢化合物简称芳香烃或芳烃
苯的六碳环结构
CH2Cl + H2O
[H2C OH] Cl
[H2C OH]Cl
MeO MeO
H2CO, HCl, ZnCl2
MeO
MeO
CH2Cl
E+
6.5 亲电取代反应的定位规律
1.定位规律 2.定位规律的理论说明 3.二元取代物的定位规律 4.合成中的应用
6.5.1 定位规律
第一类:邻对位活化定位基
这类基团连在苯环上,后进入苯环的取代基主要进入 它们的邻、对位,且亲电取代反应比苯更容易进行。
有机化学-芳香烃
+ CH3CH2Br AlCl3 (-) 不反应
含有-NH2,-NHR,或-NR2基团的芳香环不起F-C烷基化反 应
2)酰基化反应
芳烃和酰氯或酸酐发生傅氏反应生成酮
+
O CH3C Cl
AlCl 3
C-CH3
O
+ HCl
CH3
O
+ CH3C O AlCl3 CH3C
H3C
O
C-CH3 + CH3COOH O
母体官能团的选择性顺序P221
Br
COOH
SO3H
OH
NH2
3-氨基-5-溴苯甲酸
NO2
4-硝基苯磺酸
CH(CH3)2
3-异丙基苯酚
一些官能团先后顺序:
SO3H ,
COOH , CHO ,
O
\ C , OH , C C
CC
NH2 ,
OR , R , X , (常作为取代基)
NO2 , NO
多环芳烃
苯磺酸
磺化反应是可逆反应,苯磺酸与稀酸一起加热返 回苯和硫酸。故可以用于鉴别和分离苯和烷烃。
SO3H
H+ + H2O
+ H2SO4
磺酸的钠盐与碱共熔,可以转化为酚的钠盐,酸化后得到 酚。可以在苯环上引入羟基。
SO3Na
ONa
OH
NaOH
H+
(4)傅-克(Friedel-Crafts)反应
1)F-C烷基化 2)F-C酰基化
1.所有原子共平面
2.形成环状大 p 键 3.碳碳键长完全平均
4.环稳定、难加成、易取代、
难氧化
苯的环状闭合共轭体系。大p 键的电子云对称 分布于环平面的上、下两侧。 6个p 电子在环上 离域。电子云密度完全平均化,苯环上没有单键 和双键的区别。
《有机化学-芳香烃》课件
芳香和非芳香物质的比较
比较芳香烃和非芳香物质的特征和性质,探 讨它们之间的区别和联系。
芳香烃的物理性质
外观和气味
描述芳香烃的外观特征和独特的香气,探索 不同芳香烃之间可能存在的差异。
密度,沸点,熔点等物理性质的比较
比较不同芳香烃的物理性质,包括密度、沸 点、熔点等,探讨它们的变化规律和影响因 素。
《有机化学-芳香烃》PPT 课件
这份PPT课件将介绍有机化学中的芳香烃。从概念和特点开始,分析芳香和 非芳香物质的对比,探讨芳香烃的物理性质和结构特点,深入研究芳香烃的 化学性质,以及芳香烃在工业、医药和日用品等方面的应用。
什么是芳香烃
概念与特点
了解芳香烃的定义和特点,包括环状共轭结 构和强烈的香气。
芳香烃的结构特点
分子结构
解析芳香烃的分子结构,包括环状共轭结构 和π电子共轭系统的形成原理。
共价键和非共价键的说明
讨论芳香烃中共价键和非共价键的作用和特 点,应
探究芳香烃的烷基化反应,了解这种反应的反应条件、机理和应用。
卤代反应
研究芳香烃的卤代反应,掌握卤素取代芳香烃的反应条件和反应类型。
结束语
1 总结芳香烃的重要性和应用
总结芳香烃在化学领域的重要性和广泛应用,强调其对人类社会的贡献。
2 展望未来芳香烃领域的发展前景
展望芳香烃领域的未来发展,讨论可能的研究方向和应用领域。
烷基酚基化反应
分析芳香烃的烷基酚基化反应,研究酚类与芳香烃之间的置换反应。
芳香烃的应用
工业应用
探索芳香烃在工业领域的 广泛应用,包括合成材料、 涂料和溶剂等方面。
医药应用
研究芳香烃在医药领域的 应用,包括合成药物和草 药中的成分。
有机化学第六章芳香烃ppt课件
浓HSO4 , 70~80℃
SO3H
H2SO4·SO3
或H2SO4·SO3 30~50℃
CH3
+ H2SO4(浓)
220℃
CH3 SO3H + CH3
SO3H SO3H SO3H
–应用
0℃ 100℃
43% 13%
CH
•
3
1
+ H2SO4 △
CH 3
Br2
Fe
C12H25
SO3H
•2
+ H2SO4 △ C12H25
– 烷基化反应
C2H5
+ C2H5Br
AlCl3
+ HBr
烷基化试剂除卤代烷外还可用烯烃和醇,傅克反应催
化剂常用AlCl3,也有用其他路易斯酸如BF3或FeCl3的反应。
如:
CH3-CH-CH3
+ CH3CH=CH2 AlCl3
+ CH3CH2OH H2SO4
-CH2CH3 + H2O
如果苯环上有侧链,并且在合适长度(3~4个碳)的位置 有卤原子的话,该芳烃还可发生分子内的亲电取代。如:
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的,应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失,增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第四节 苯环上的亲电取代反应
6.4 Electrophilic substitution on benzene ring
▪ 卤代反应(halogenations)
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的,应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失,增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
ch6 芳香烃
现在一般用
表示苯,表示苯中6个碳-碳键并无区别,
但是在研究取代反应历程时, 不如经典式 方便,故两种表示方法都在使用。
芳烃
11
凯库勒结构的优越性
利用凯库勒结构,可以解释: ① 苯为什么经催化加氢后得到环己烷?
H2/Pt
② 苯的一元取代产物为什么只有一种?
X
原因是苯的一元取代的两种可能
X
的产物结构,其实是完全相同的
结构。
芳烃
12
凯库勒结构的不足
① 凯库勒结构式实际上是环己三烯
则其中的“C-C”单键和“C=C”双键键长应不同,实测结 果在苯中所有的“C-C”键长均为0.140nm、“C-H”键长也 均为0.110nm,并很难进行加成或氧化反应,这与环己 三烯的性质的差别较大。
芳烃
16
1、价键理论
每个碳原子上剩有一个未参 与杂化的p轨道,其对称轴垂
H
120°
H
直碳环所在平面,并彼此平
行,于两侧相互交盖重叠, H
形成一个闭合的π键,这样处
H
于该π键中的π电子能够高度
离域,π电子云完全平均化,
分子能量降低,分子更稳定。
H 0.110 nm
0.140 nm
H
芳烃
17
价键理论
②六个π电子均进入成键轨道,且能量低于3个孤立的π键 。
2β
反键轨道
1β
1β
原子轨道
1β
乙烯 2个π 电子,共下降2 β 平均每个 π 电子下降1β
有机化学——芳香烃
2-苯基-2-丁烯
*单环芳烃衍生物的命名p97
(1)取代基是-NO2、-NO、-X时,以苯环为母体。
Br
溴苯
NO2
硝基苯
Br
对硝基甲苯
间溴甲苯
O
N
CH3
O
(2)取代基是-COOH、-SO3H、-CHO、-OH、-NH2时,
把苯环作为取代基。
OH
CHO
苯酚
苯甲醛
COOH
SO3H
苯甲酸
苯磺酸
(3)有两个或多个取代基时,选定母体,使母体 编号最小。p97 *选母体的优先顺序: -COOH > -SO3H > -CN > CHO > -OH > -NH2 > -X > -NO2
1,2,4-三甲苯 偏三甲苯
CH3
CH3
H3C
1,3,5-三甲苯 CH3 均三甲苯
(4)甲苯、二甲苯、异丙苯、苯乙烯、苯乙炔可 作为母体。
CH CH2
苯乙烯
3-乙基甲苯 间-乙基甲苯
C CH
苯乙炔
(5)当苯环上取代基较复杂或连有不饱和烃基时, 把苯环当作取代基。
CH3
C
CH
CH3
2-甲基-4-苯基己烷
4.4
苯环上取代基的定位规律
两类定位基:p106-107 第一类定位基:支配下新取代基优先进入邻、对位。
X X E X
+
E+
+
E
X= –O- 、–N(CH3)2 、–NH2 、–OH 、–OCH3 、–NHCOCH3 、–CH3 、–X
定位效应大致依次减弱
特点:一般是斥电子基,能使苯环上电子云密度增大,有利 于亲电取代反应,即能活化苯环,称为活化基。
大学有机化学芳香烃PPT课件
复合技术
利用纳米技术可以制备出具有特殊功 能的芳香烃纳米材料,如纳米传感器、 纳米催化剂等。
将芳香烃与其他材料复合,可以制备 出具有优异性能的功能复合材料,如 导电高分子材料、耐高温材料等。
表面修饰技术
通过对芳香烃表面进行化学或物理修 饰,可以改变其表面性质,从而赋予 其新的功能,如超疏水、超亲水、抗 菌等。
生物活性评价方法简介
细胞毒性试验
通过测定药物对细胞的毒性作用, 评价药物的生物活性。常用的细 胞毒性试验方法包括MTT法、
LDH法等。
抗菌活性试验
对于具有抗菌作用的药物,可以 通过测定药物对细菌的抑制作用 来评价其生物活性。常用的抗菌 活性试验方法包括琼脂扩散法、
微量肉汤稀释法等。
抗肿瘤活性试验
通过测定药物对肿瘤细胞的增殖 抑制作用,评价药物的抗肿瘤活 性。常用的抗肿瘤活性试验方法 包括MTT法、克隆形成法ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。
03
钯催化下烯烃与卤代芳烃的偶联反应,可高效构建C-C键,是芳
香烃合成的重要手段。
路线设计原则及实例分析
01
路线设计原则
02
原料易得、价格适中;
03
反应条件温和、操作简便;
04
产物易分离纯化、收率高;
05
符合绿色化学要求,减少废弃物排放。
06
实例分析:以苯乙烯为原料,通过Heck反应合成对甲基苯 乙烯。该路线原料易得,反应条件温和,产物收率高且易于 分离纯化。
高能源利用效率。
04
芳香烃在医药领域应用
药物合成中作用举例
苯环作为核心结构
许多药物都含有苯环,如阿司匹 林、对乙酰氨基酚等,这些药物
的合成离不开芳香烃。
芳香烃侧链修饰
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。
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(2)多苯代脂肪烃
二苯基甲烷
1,2-二苯基乙烯
1-苯基-2-对甲苯基乙烯
(3)稠环芳烃
8 7
6 5
1
8
27
36
4
5
3
4
2
9 10
9
1
5
8
1
26
1
7
2
37
10 4
8
10 9
6
5 43
位: 1,4,5,8 位: 2,3,6,7 位: 9,10
萘 蒽
菲
第二节 苯的结构
苯的芳香性 一、凯库勒结构式 二、苯分子结构的近代概念
第六章 芳香烃
第一节 芳香烃的分类、构造异构及命名 第二节 苯的结构 第三节 单环芳烃的物理性质 第四节 单环芳烃的化学性质 第五节 苯环上亲电取代反应历程 第六节 苯环上亲电取代反应的定位规律 第七节 多环芳烃 第八节 非苯芳烃
第一节 芳香烃的分类、异构及命名
一、分类 二、构造异构及命名
一、分类
CH2Cl
CH3
氯
甲
CH3 + HCHO + HCl 无水 ZnCl2
CH3 NH3
基
化
KCN
CH2NH2 CH3
反 应
—
反加 应特
曼 科 赫
CH2Cl CHO
+ CO + HCl AlCl3 CuCl
CH2CN
芳环上有强吸电子基,反应均不发生。
二、加成反应
1、催化加氢 2、加氯
1、催化加氢
2、加氯
(3)取代基复杂时
取代基复杂时或取代基上有官能团时,可以把支链 看作母体,苯环作为取代基。例如:
2-甲基-3-苯基丁烷 2-苯基-2-丁烯
苯乙炔
苯乙烯
几种取代基
2、多环芳烃
(1)联苯类 (2)多苯代脂肪烃 (3)稠环芳烃
(1)联苯类
联(二)苯
对联三苯(1,4-联三苯)
间联三苯(1,3-联三苯) 4,4‘-二苯基联苯(联四苯)
溶解度:苯及其同系物多数为液体,不溶于水,易溶于有 机溶剂。
相对密度:单环芳烃的相对密度小于1,但比同碳数的脂 肪烃和脂环烃大,一般在0.8-0.9。
沸点:苯的同系物中每增加一个CH2单位,沸点平均增高约 25℃,含同碳数的各种异构体的沸点很接近;
熔点:在同分异构体中,结构对称的异构体具有较高的熔 点
第四节 单环芳烃的化学性质
一、取代反应 二、加成反应 三、氧化反应
一、取代反应
1、卤代反应 2、硝化反应 3、磺化反应 4、烷基化反应 5、酰基化反应
1、卤代反应
苯的卤代 烷基苯的卤代
苯的卤代
烷基苯的卤代
2、硝化反应
3、磺化反应
苯的磺化和氯磺化 烷基苯的磺化 磺化的可逆性
苯的磺化和氯磺化
三、氧化反应
第五节 苯环上亲电取代反应历程
一、通式 二、反应历程
一、通式
二、反应历程
1、生成π-络合物和σ -络合物 2、质子的离去
1、生成π-络合物和σ -络合物
2、质子的离去
sp2 + E+
sp3
sp2
H
E
E+
-H+ +E
亲电试剂
络合物
用极限式表示中间体:
H
E
+
+
络合物
产物
H
+H
E
E
第六节 苯环上亲电取代反应的定位规律
一、电子效应 二、两类定位基 三、定位规律的解释 四、定位规律的应用
一、电子效应
电子效应
给电子诱导效应(+I) 诱导效应
(I) 吸电子诱导效应(-I)
pπ共轭
共轭效应 ππ共轭 (C)
超共轭效应
σ-π共轭 σp 共轭
诱导效应:σ电子的偏移。用→表示。
δδδ+ δδ+ δ+ δ-
邻氨基苯甲醛
三元取代物的表示方法
1)三基团相同时,为: 1,2,3-(连) 1,2,4-(偏) 1,3,5-(均)
连三甲苯 1,2,3-三甲苯
偏三甲苯 1,2,4-三甲苯
均三甲苯 1,3,5-三甲苯
2)三基团不同 时, ① 先定主管能团并编号为1; ② 取代基位号尽可能小; ③ 写名称, 次序规则小的基团优先。
烷基苯的磺化
磺化的可逆性
除水、加过量苯有利于正反应; 稀酸、加热有利于逆反应;
4、烷基化反应
烷基化反应的特点
反应机理
CH3CH2Cl + AlCl3
CH3CH2+ + H
+
CH2CH3 + AlCl4-
CH3CH2+ + AlCl4H
+
CH2CH3
CH2CH3
+ HCl + AlCl3
[讨论]
二元取代物的表示方法
1)两基团相同时,有三种异构体:邻(o)、间(m)、对(p)
邻二甲苯 1,2-二甲苯 o-二甲苯
间二甲苯 1,3-二甲苯 m-二甲苯
对二甲苯 1,4-二甲苯 d-二甲苯
2)两基团不同时,主管能团与苯环一起作母体, 另一个作取代基。
OH
Cl
间氯苯酚
CH3
CHO NH2
SO3H
对甲苯磺酸
苯的芳香性
苯的不易加成、不易氧化、容易取代和碳环异常 稳定的特性,不同于一般不饱和化合物的性质, 总称为方向性。
二. 苯的结构和表达式
C6H6
不反应
KMnO4 H+
C6H6 Br2
Br2 CCl4
FeBr3
C6H5Br
不反应
H H
H
H
平面分子, 正六边形,
sp2
碳碳键长均等:140pm ; 键角 120o
芳香烃
单环芳烃
多环芳烃
联苯类 多苯代脂肪 稠环芳烃
二、构造异构及命名
1、单环芳烃 2、多环芳烃
1、单环芳烃
(1)取代基简单时 (2)二元取代物及三元取代物 (3)复杂基团或不饱和基团取代时 (4)几种取代基
(1)取代基简单时
以苯为母体,烷基为取代基。例如
(2)二元取代物及三元取代物
二元取代物的表示方法 三元取代物的表示方法
H
Csp2 , C-C 键和C-H 键;
p轨道, 键 ;
电子云分布在平面上下;
H
环闭共轭体系;
能量降低稳定、键长平均化。
一、凯库勒结构式
二、苯分子结构的近代概念
(一)价键理论对苯结构的处理 (二)分子轨道理论对苯结构的处理
(一)价键理论对苯结构的处理
(二)分子轨道理论对苯结构的 处理
第三节 单环芳烃的物理性质
+
CH3 CH3
CHCH2Cl
AlCl3
?
亲电试剂是烷基正离子,伴随碳正离子重排. 常用的催化剂:路易斯酸、质子酸; 烷基化试剂:卤代烷、 烯、醇等。
烷基化反应的特点
(1)易异构化 (2)易多烷基化 (3)卤代烯烃、卤代苯不能发生 (4)可逆、易歧化
反应局限性:含吸电子的特点
5、酰基化反应
可用于制备芳香酮、双官能团化合物或直链取代烷基苯:
酰基化反应的特点
酰基化反应的特点
(1)不易异构化 (2)不易多酰基化 (3)卤代烯烃、卤代苯不能发生 反应的局限性: 芳环上有吸电子基如: 硝基、羰基等
不发生F-C酰化反应。
5. 氯甲基化与加特曼-科赫反应
+ HCHO + HCl 无水 ZnCl2