芳香族化合物
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一、芳香性和芳香化合物 1、芳香烃的来源
干馏 煤 煤焦油 (煤的3%) （1845年-1940年期间） 钢铁工业的发展需求大量的焦炭
1
芳香化合物粗制品 (煤的0.3%)
副产品
（20世纪40年代起）
分馏 500oC， 加压 重整
主产品
石油
C5-C7组份
Bp 60-150oC
芳香化合物
重整：包括链烃裂解、异构化、关环、扩环、氢转 移、烯烃吸氢等过程。（铂重整，临氢重整） 芳构化：是指脂肪族六元环在铂、钯、镍等催化剂 存在下加热，脱氢生成芳香族化合物的过程。
注意：第二个卤素原子进入第一个卤素原子的邻、对位。
20
反应机理
Cl2 + FeCl3 Cl δ + δCl FeCl3
δ + δ+ Cl
Cl FeCl3
快 Cl
δ+ δCl FeCl3
π络合物
H Cl
FeCl4 快
Cl
+ 慢 σ络合物
+ HCl + FeCl3
21
（2）硝化
+ HNO3
浓硫酸 55～60℃
5
1865年
提出摆动双键学说
CH3 CH3
CH3 CH3
6
4、芳香性的解释
（1）杂化轨道理论的解释：
H
H
H
H
H
H
组成苯环的六个碳分别是SP2杂化，共平面，六个P轨道垂直于 六个碳组成的平面，形成π66，其离域能为152KJ/mol，体系稳
定，能量低，不易开环(即不易发生加成、氧化反应)
7
（2）分子轨道理论的解释
2
2、芳香性
第一阶段：从植物胶中取得的具有芳香气味的物质称为芳
香化合物。
第二阶段：将苯和含有苯环的化合物称为芳香化合物。 结构特点：平面、环状结构，键长平均化，较高的C/H； 化学性质：较难发生氧化、加成反应，而易于发生亲电取 代反应等。 第三阶段：将具有芳香特性的化合物称为芳香化合物。 非苯芳香烃
CH3
H3C CH3
CH3
连三甲苯
偏三甲苯
间三甲苯
13
2、系统命名法
Br Br
Br
CHO
NO2
NO2
1,2-二溴苯
3-硝基溴苯
3-硝基苯甲醛
14
OH
OH
CHO NH2
2-氨基-5-羟基苯甲醛
Br
NH2
3-氨基-5-溴苯酚
15
三、单环芳烃的物理性质
一般为无色有芳香气味的液体，不溶于水，相对密度 在0.86-0.93之间，燃烧时火焰带有较浓的黑烟。沸点随相对 分子质量升高而升高。熔点除与相对分子质量有关外，还
3
3、苯及苯的表达方式
• 1825年 • 1857年 • 1858年 法拉第发现了苯。 凯库勒提出碳四价。 凯库勒提出苯分子具有环状结构。
X Y
X Y
Kekule’式
4
问题？
CH3 O CH3
O3
Zn
H3C O
CH3
+ 2 CHO
CHO
CH3 CH3 O
O3
Zn 2
H3C O
H
+
CHO CHO
实际得到三种化合物
11
二、苯及其衍生物的命名
苯（Benzen） 苯基（phenyl） 苄基（ benzyl）
（ phenyl methyl) 苯基 (Ph)（C6H5-） (Aryl)
芳基
12
1、普通命名法
CH3 Cl OCH3 OH COOH CH3
邻氯苯甲醚
CH3 CH3 CH3
间甲苯酚
CH3 CH3
对甲苯甲酸
H
E
+
H
E
H
+ E
共振式
离域式
18
（1）卤代
Cl
Cl2 Fe or FeCl3
+
HCl
Cl Cl Cl
Cl2 Fe or FeCl3
Cl
+
45%
50%
19
溴代与二溴代
+ Br2
FeBr3
¶ 60-70 C
Br
Br2
+ HBr Br Br Br + Br
p-¶ ¶¶± ¶
FeBr3 o-¶ ¶¶± ¶
与结构有关，通常对位异构体由于分子对称，熔点较高。
芳烃是一种良好的溶剂，但具有一定的毒性。常见单环
芳烃的物理常数P455表11-1
16
四、单环芳烃的化学性质
1、亲电取代反应 苯环亲电取代反应的一般模式
H E
+ E+
E+
E
+
亲电试剂
-络合物
-络合物
E：亲电试剂
17
-络合物的表达方式
H
E + +
NO2
22
若苯环上已有取代基：
NO2 NO2
fuming H2SO4 + fuming HNO3 90oC
NO2 CH3 CH3 CH3 NO2
+ HNO3
H2SO4 30oC
+
NO2
38%
58%
23
CH3 O2N NO2
TNT是一种无色或淡黄色晶体，熔点为 354K。具有爆炸性，是常用炸药成份之 一，例如与硝酸铵混和成为阿马托炸药。
苯的芳香性是由于苯存在一个封闭的
共轭体系引起的。 P448-449
8
（3）共振论对苯分子结构的解释
共振论认为苯的结构是两个或多个经典结构 的共振杂化体：
+ -
+ -
¹ ± Ï × × î ´ ó
9
（4）从氢化热数据解释
环己烯 氢化热（kJ / mol） 119.5 (测定) 环己二烯 231.8 (测定) 环己三烯 苯
24
雷管
• 诺贝尔于1865年发明了雷管。 • 原因是硝化甘油作为炸药对于震动、撞击或火化 过于敏感了，而缺少实用价值。诺贝尔发现，将 硝化甘油吸附于硅藻土后就非常稳定。但如何来 引爆它又成了难题。经过多次实验，发现雷酸汞 [(Hg(ONC)2]可以引爆硅藻土吸附的硝化甘油。把 雷酸汞装在小管子里，就成了雷管。 • 雷酸汞不是很稳定，与铜等接触受潮后容易产生 不稳定的雷酸盐而发生事故。现在用叠氮化铅 [Pb(N3)2]制造雷管，来引爆高爆炸药。
NO2
TNT十分稳定。与硝酸甘油不同，它对于摩擦、震动等 都不敏感。需要雷管引爆。每公斤TNT炸药可产生4200 千焦的能量。虽然，它的燃烧热低于脂肪和糖，但由于 能够迅速地释放能量，同时不需要消耗额外的氧气。从 而引发爆炸。现在常用吨TNT的爆炸当量来衡量核爆炸、 地震、行星撞击等大型反应时的能量。
10
总结
分子轨道理论对苯分子π键分子轨道的研究
共轭效应对苯分子大π键结构的解释
共振论对苯分子结构的解释 苯分子氢化热数据
6个C-C键相同，既非单键又非双键，每一个π 电子（共6个）在环状的分子轨道上运动，被更多 的碳核（6个）吸引，因而电子能量低而稳定，也
就是π键很稳定，所以氢化热（放热反应）低。
119.53=358.5 208.5 (根据假设计算) (测定)
每个C=C的平均氢化热 119.5 （kJ / mol）
115.9
119.5ห้องสมุดไป่ตู้
69.5
从整体看： 苯比环己三烯的能量低 358.5 - 208.5 = 150 kJ / mol （苯的共振能） 苯比环己二烯的能量低 231.8 - 208.5 = 23.3 kJ / mol
干馏 煤 煤焦油 (煤的3%) （1845年-1940年期间） 钢铁工业的发展需求大量的焦炭
1
芳香化合物粗制品 (煤的0.3%)
副产品
（20世纪40年代起）
分馏 500oC， 加压 重整
主产品
石油
C5-C7组份
Bp 60-150oC
芳香化合物
重整：包括链烃裂解、异构化、关环、扩环、氢转 移、烯烃吸氢等过程。（铂重整，临氢重整） 芳构化：是指脂肪族六元环在铂、钯、镍等催化剂 存在下加热，脱氢生成芳香族化合物的过程。
注意：第二个卤素原子进入第一个卤素原子的邻、对位。
20
反应机理
Cl2 + FeCl3 Cl δ + δCl FeCl3
δ + δ+ Cl
Cl FeCl3
快 Cl
δ+ δCl FeCl3
π络合物
H Cl
FeCl4 快
Cl
+ 慢 σ络合物
+ HCl + FeCl3
21
（2）硝化
+ HNO3
浓硫酸 55～60℃
5
1865年
提出摆动双键学说
CH3 CH3
CH3 CH3
6
4、芳香性的解释
（1）杂化轨道理论的解释：
H
H
H
H
H
H
组成苯环的六个碳分别是SP2杂化，共平面，六个P轨道垂直于 六个碳组成的平面，形成π66，其离域能为152KJ/mol，体系稳
定，能量低，不易开环(即不易发生加成、氧化反应)
7
（2）分子轨道理论的解释
2
2、芳香性
第一阶段：从植物胶中取得的具有芳香气味的物质称为芳
香化合物。
第二阶段：将苯和含有苯环的化合物称为芳香化合物。 结构特点：平面、环状结构，键长平均化，较高的C/H； 化学性质：较难发生氧化、加成反应，而易于发生亲电取 代反应等。 第三阶段：将具有芳香特性的化合物称为芳香化合物。 非苯芳香烃
CH3
H3C CH3
CH3
连三甲苯
偏三甲苯
间三甲苯
13
2、系统命名法
Br Br
Br
CHO
NO2
NO2
1,2-二溴苯
3-硝基溴苯
3-硝基苯甲醛
14
OH
OH
CHO NH2
2-氨基-5-羟基苯甲醛
Br
NH2
3-氨基-5-溴苯酚
15
三、单环芳烃的物理性质
一般为无色有芳香气味的液体，不溶于水，相对密度 在0.86-0.93之间，燃烧时火焰带有较浓的黑烟。沸点随相对 分子质量升高而升高。熔点除与相对分子质量有关外，还
3
3、苯及苯的表达方式
• 1825年 • 1857年 • 1858年 法拉第发现了苯。 凯库勒提出碳四价。 凯库勒提出苯分子具有环状结构。
X Y
X Y
Kekule’式
4
问题？
CH3 O CH3
O3
Zn
H3C O
CH3
+ 2 CHO
CHO
CH3 CH3 O
O3
Zn 2
H3C O
H
+
CHO CHO
实际得到三种化合物
11
二、苯及其衍生物的命名
苯（Benzen） 苯基（phenyl） 苄基（ benzyl）
（ phenyl methyl) 苯基 (Ph)（C6H5-） (Aryl)
芳基
12
1、普通命名法
CH3 Cl OCH3 OH COOH CH3
邻氯苯甲醚
CH3 CH3 CH3
间甲苯酚
CH3 CH3
对甲苯甲酸
H
E
+
H
E
H
+ E
共振式
离域式
18
（1）卤代
Cl
Cl2 Fe or FeCl3
+
HCl
Cl Cl Cl
Cl2 Fe or FeCl3
Cl
+
45%
50%
19
溴代与二溴代
+ Br2
FeBr3
¶ 60-70 C
Br
Br2
+ HBr Br Br Br + Br
p-¶ ¶¶± ¶
FeBr3 o-¶ ¶¶± ¶
与结构有关，通常对位异构体由于分子对称，熔点较高。
芳烃是一种良好的溶剂，但具有一定的毒性。常见单环
芳烃的物理常数P455表11-1
16
四、单环芳烃的化学性质
1、亲电取代反应 苯环亲电取代反应的一般模式
H E
+ E+
E+
E
+
亲电试剂
-络合物
-络合物
E：亲电试剂
17
-络合物的表达方式
H
E + +
NO2
22
若苯环上已有取代基：
NO2 NO2
fuming H2SO4 + fuming HNO3 90oC
NO2 CH3 CH3 CH3 NO2
+ HNO3
H2SO4 30oC
+
NO2
38%
58%
23
CH3 O2N NO2
TNT是一种无色或淡黄色晶体，熔点为 354K。具有爆炸性，是常用炸药成份之 一，例如与硝酸铵混和成为阿马托炸药。
苯的芳香性是由于苯存在一个封闭的
共轭体系引起的。 P448-449
8
（3）共振论对苯分子结构的解释
共振论认为苯的结构是两个或多个经典结构 的共振杂化体：
+ -
+ -
¹ ± Ï × × î ´ ó
9
（4）从氢化热数据解释
环己烯 氢化热（kJ / mol） 119.5 (测定) 环己二烯 231.8 (测定) 环己三烯 苯
24
雷管
• 诺贝尔于1865年发明了雷管。 • 原因是硝化甘油作为炸药对于震动、撞击或火化 过于敏感了，而缺少实用价值。诺贝尔发现，将 硝化甘油吸附于硅藻土后就非常稳定。但如何来 引爆它又成了难题。经过多次实验，发现雷酸汞 [(Hg(ONC)2]可以引爆硅藻土吸附的硝化甘油。把 雷酸汞装在小管子里，就成了雷管。 • 雷酸汞不是很稳定，与铜等接触受潮后容易产生 不稳定的雷酸盐而发生事故。现在用叠氮化铅 [Pb(N3)2]制造雷管，来引爆高爆炸药。
NO2
TNT十分稳定。与硝酸甘油不同，它对于摩擦、震动等 都不敏感。需要雷管引爆。每公斤TNT炸药可产生4200 千焦的能量。虽然，它的燃烧热低于脂肪和糖，但由于 能够迅速地释放能量，同时不需要消耗额外的氧气。从 而引发爆炸。现在常用吨TNT的爆炸当量来衡量核爆炸、 地震、行星撞击等大型反应时的能量。
10
总结
分子轨道理论对苯分子π键分子轨道的研究
共轭效应对苯分子大π键结构的解释
共振论对苯分子结构的解释 苯分子氢化热数据
6个C-C键相同，既非单键又非双键，每一个π 电子（共6个）在环状的分子轨道上运动，被更多 的碳核（6个）吸引，因而电子能量低而稳定，也
就是π键很稳定，所以氢化热（放热反应）低。
119.53=358.5 208.5 (根据假设计算) (测定)
每个C=C的平均氢化热 119.5 （kJ / mol）
115.9
119.5ห้องสมุดไป่ตู้
69.5
从整体看： 苯比环己三烯的能量低 358.5 - 208.5 = 150 kJ / mol （苯的共振能） 苯比环己二烯的能量低 231.8 - 208.5 = 23.3 kJ / mol