大学有机化学 芳香烃

第四章 芳香烃
第1节 苯及其同系物
一 苯的结构 二 命名 三 性质 四 定位效应
第2节 稠环芳香烃
一萘 二 蒽和菲 三 致癌芳香烃
第3节 Hückel 规则
制作:邓健 出版:人民卫生出版社
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第四章 芳香烃
具有“芳香性”的碳氢化合物称芳香烃。
芳香性：环稳定，难加成、难氧化，易发生亲电取代
CH3 CH CH2
H3C CHCH2
CH3 (E)-5-甲基-2-苯基-2-己烯
CC
(E)-5-methyl-2-phenyl-2-hexene
H
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第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(二、命名)
二烃基苯有三种异构体，用邻或1,2-；间 或1,3-；对或 1,4- 表示；
CH3 CH3
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第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(一、苯的结构)
(二) 苯分子结构的现代解释
环状大π键
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第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(一、苯的结构)
结构及性质特征：
所有原子共平面；
形成环状大π键
碳碳键长全相等;
环稳定、难加成、 难氧化、易取代
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第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(二、命名)
苯环上连接复杂烷基或不饱和烃基时, 则可把 侧链当作母体, 苯环当作取代基, 称作“苯某”。
C HC H2C H2C HC H3
C H3
CH3
2-甲基-5-苯基己烷
CH CH2 苯乙烯 (phenylethene)
CH3
C H2C H3 2 1 CH(CH3)2
2-乙基-4-丙基-1-异丙基苯
CH2CH3
1
3
CH3CH2CH2
5
CH(CH3)2
1-乙基-3-丙基-5-异丙基苯
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第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(二、命名)
另外，IUPAC还规定，保留俗名的芳烃如 甲苯、二甲苯、苯乙烯等作为母体来命名。
邻二甲苯 1,2-二甲苯 o-二甲苯 o-xylene
CH3
CH3
间二甲苯 1,3-二甲苯 m-二甲苯 m-xylene
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CH3
CH3
对二甲苯 1,4-二甲苯 p-二甲苯 p-xylene
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第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(二、命名)
具有三个相同烃基的取代苯也有三种异构体。如:
H
O
X
CR
卤代反应
N百度文库2
SO3H
R 酰基化 反应*
硝化反应 磺化反应 烷基化反应
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第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(三、性质)
1. 亲电试剂(E+)带正电性的部分进攻苯环, 生成 σ络合物。中心碳由sp2转为sp3, 芳香结构被破坏。
CH3 CH3
CH3 CH3
CH3
CH3
连三甲苯
偏三甲苯
1,2,3-三甲苯 1,2,4-三甲苯
(1,2,3-trimethylbenzene)
CH3
H3C
CH3
均三甲苯 1,3,5-三甲苯
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第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(二、命名)
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C H3C H2C H2
三、苯及其同系物的性质
苯及其同系物均不溶于水，易溶于乙醚、 四氯化碳或石油醚等有机溶剂。
相对密度几乎都小于1。 苯及其同系物一般都有毒性，长期吸入它们
的蒸气，会损害造血器官及神经系统，因 此在操作时需注意采取防护措施。
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第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(三、性质)
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第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(一、苯的结构)
虽然苯的结构在今天已得到完全阐明,但 苯的结构式仍然采用当初Kekulé提出的式子。 或用圆圈代表环闭大π键的苯结构式。
苯的结构也可以用两个Kekulé结构 式的共振式或共振杂化体表示。
两个共振式
共振杂化体
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H
HCC C H 或
HCCCH
H制作:邓健 出版:人民卫生出版社
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第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(一、苯的结构)
有人提出质疑: 按照这个结构, 苯的二溴代物应有两种.
Br
结构式
溴代
Br
Br
和
Br
但实际上只得到一种!
预期的 1,3,5-环己三烯键长数据
134pm
147pm
实际键长完全相等 (139pm)
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第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(二、命名)
二、苯及其同系物的命名
苯环上的氢原子被烃基取代后，所得产物为苯的 同系物。可分为一烃基苯、二烃基苯和多烃基苯等。
命名时，一般以苯作母体，将其它烃基作为取 代基，称“某苯”。
CH3
H3C CH3 CH
异丙苯 甲苯(toluene) (isopropylbenzene)
单环芳烃
苯系芳烃
苯 甲苯 苯乙烯
多环芳烃
联苯
非苯系芳烃
环戊二烯负制离作:邓子健 出版:人民薁卫生出版环社 庚三烯正离子
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第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(一、苯的结构)
第一节 苯及其同系物
一、苯的结构
(一) 苯的 Kekulé结构式
1865年凯库勒(Kekule)从苯的分子式C6H6出发， 提出了苯的结构式，即苯的凯库勒式：
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第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(二、命名)
芳烃分子去掉一个氢原子剩下来的原子 团叫芳基，可用 Ar－ 代表。
或 C6H5
苯基(phenyl)，Ph-或φ-
CH2 或 C6H5CH2
苯甲基或苄基 (benzyl)，用Bz-表示
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第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(三、性质)
CH3
C(CH3)3
对叔丁基甲苯 4-t-butyltoluene
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NO2
硝基苯
Br
溴苯
CH3 NO2
邻硝基甲苯
CH3
Cl
间氯甲苯
NH2
OH
COOH
SO3H Br
NH2 Br
OH CH3
苯胺 苯酚 苯甲酸 苯磺酸 2,6-二溴苯胺 邻甲基苯酚
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化学性质 —— 芳香性
难氧化，难加成，易发生亲电取 代反应，芳环稳定。
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第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(三、性质)
(一) 苯的亲电取代反应(electrophilic substitution)
苯环π电子的高度离域形成一个富电子体系, 对亲 电子试剂能起提供电子的作用,易发生亲电取代反应。