芳烃的命名与结构

第十章 芳烃

第一节 芳烃的命名与结构

一、苯衍生物的命名与苯的结构 1.苯衍生物的命名

a.常见基团的命名优先顺序

常见基团的命名优先顺序：COOH>SO 3H>COOR>CONH 2>CN>CHO>CO>OH>NH 2>C ≡C>C=C>C 6H 5（苯环）>R （烷基）>X ，NO 2（这两种官能团在命名时总是作为取代基）。

当分子中存在多种官能团时物质的类名由命名优先的官能团决定而其它官能团只看作取代基。

b.确定母体名称

苯的同系物、卤代物和硝基化合物以苯作为母体名称。对结构复杂或侧链带有官能团的化合物将侧链当母体而苯环作为取代基。

当苯环上有命名优先的官能团时将苯环与优先官能团一起作为母体其它作为取代基。 c.编号

当苯环上有两个基团时可用词头—“邻”、“间”和“对”表示两个基团在环上的位置但也可用编号数来表示，当苯环上有多个基团时基团在环上的位置只能用编号数来表示，编号遵循官能团最小位次（如果有的话）规则和（优先级最低的）取代基最小位次规则。 d.从左至右按先取代基后母体的顺序书写名称。

e.当存在多种取代基时取代基按优先级增大的顺序从左至右排列，即取代基按CIP 次序规则依次写出。例如，

OH

CH 3

OH

CO 2H

这两个化合物可以分别命名为：邻羟基苯甲酸和2-甲基-5-氯苯酚。 2.苯的结构

苯是一个平面分子，六个碳原子以SP 2杂化轨道相互重叠形成六个碳碳σ键组成一个平面正六边形，每一个碳原子未参与杂化的P 轨道相互平行重叠组成闭合的离域大π键（一个六中心六电子π键）。如果采用共振论，苯的结构可以写成如下两个Kekule 式的杂化体：

由此苯具有大的共振稳定性，根据燃烧热或氢化热数据得到苯的共振能是150kJ/mol 。

可以用如下的非Kekule 式表示苯的结构，其中圆圈表示离域π电子：

但也常常用一个Kekule 式：

或

作为苯杂化体的简写，但必须牢记π键不是孤立的而是离域的。 二、萘衍生物的命名与萘的结构 1.萘衍生物的命名

a.确定母体名称

萘的同系物、卤代物和硝基化合物以萘作为母体名称。对结构复杂或侧链带有官能团的化合物将侧链当母体而萘环作为取代基。

当萘环上有命名优先的官能团时将萘环与优先官能团一起作为母体其它作为取代基。 b.编号

1

23

6

78

α

α

α

αββ

β

β

萘环固有的编号规定

一取代萘取代基的位置可用1或α和2或β表示。当萘环上有两个或多个基团时基团在环上的位置必须用编号数来表示，在满足萘环编号规定的基础上遵循官能团最小位次（如果有的话）规则和（优先级最低的）取代基最小位次规则编号从一个α位开始进行。 c.从左至右按先取代基后母体的顺序书写名称。

d.当存在多种取代基按时取代基按优先级增大的顺序从左至右排列，即取代基按CIP 次序规则依次写出。例如，

OH

CH 3

CHO

NO 2

Cl CO 2H

CH 3

这四个化合物可以分别命名为：2-甲基萘（或β-甲基萘）、1-萘甲酸（或α-萘甲酸）、5-硝基-8-氯-1-萘甲醛和1-甲基-2-萘酚。 2.萘的结构

萘是一个平面分子，每一个碳原子以SP 2杂化轨道相互重叠形成十个碳碳σ键，每一个碳原子未参与杂化的P 轨道相互平行重叠组成闭合的离域大π键（一个十中心十电子π键）。 如果采用共振论，萘的结构可以写成如下三个Kekulé式的杂化体：

但常常用一个Kekule 式：

或

作为萘杂化体的简写，但必须牢记π键不是孤立的而是离域的。 三、芳香性和休克尔规则 1.芳香性

苯所具有的特殊性质称为芳香性它包括：

平面分子，易进行取代而难于加成，具有独特的核磁共振谱或具有独特的π电子环流。 2.休克尔规则

对于平面闭合共轭体系，如果体系的π电子数等于4n+2，n 为零或其它正整数，则该体系具有芳香性。Hückel 规则不仅适用于碳环体系也适用于杂环体系不仅适用于单环体系也适用于稠环体系。例如，苯是六电子（n=1）芳香体系而萘是十电子（n=2）芳香体系。

第二节 芳烃的化学性质

一、芳烃亲电取代反应的规律

1.活化效应和钝化效应

芳环上的取代基既影响反应速度又影响反应的取向。与苯进行同样的亲电取代反应相比，加速反应的取代基称为活化基，减慢反应的取代基称为钝化基。所有的活化基都是邻对位定位基，除卤素是邻对位定位基外所有其它钝化基都是间位定位基。电负性基团有-I 效应，与芳环直接相连的带有孤电子对原子的取代基通过共振向芳环推电子有+C 效应。

在芳环的亲电取代反应中，活性和取向（定位效应）都是由形成碳正离子的相对速度决定的，越稳定的碳正离子越容易形成，其反应速度越快。因此根据生成碳正离子中间体的稳定性可以解释芳环亲电取代反应的相对活性和定位效应规律。

+

+

G

E

H 给电子基：

加速反应吸电子基：

减慢反应活性中间体

2.一取代苯的定位效应规律

规则1 所有活化基使新基团进入其邻对位

规则2 除卤素使新基团进入其邻对位外所有其它钝化基使新基团进入其间位 3.二取代苯的定位效应规律

规则1 当两个取代基是同一类定位基时，由定位效应强的取代基决定新进入基团的位置 规则2 当两个取代基不是同一类定位基时，由第一类定位基决定新进入基团的位置 规则3 在处于间位的两个取代基之间的位置上通常很少发生取代 4.萘环上的亲电取代反应定位效应规律 规则1 α位取代总是占优势

规则2 当环上有钝化基时,取代发生在没有取代基环的α位

规则3 当一个环上有活化基时，如果活化基在α位取代发生在同环的2和4位，但4位占优

势；如果活化基在β位取代发生在1位。

二、芳香环上的亲电取代反应 1.卤化反应

卤素（X 2=Cl 2，Br 2）在Lewis 酸FeX 3存在下发生芳环上的亲电取代反应

ArH + X 2

ArX + HX

FeX 3or Fe