第4章 芳香烃

的结构使苯分子能量降低，分子更稳定。
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第二节 单环芳烃的同分异构和命名
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单环芳烃的同分异构
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单环芳烃的命名
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一、单环芳烃的同分异构
单环芳烃包括苯、苯的同系物和苯基取代的不饱和烃。
苯的同系物即苯的烷基衍生物，指苯环上的氢原子被烷基
取代。 苯是最简单的单环芳烃，没有同分异构现象。由于苯环上 6个碳原子相同，当环上任意一个碳原子连上甲基时，得到同 样的化合物甲苯，所以甲苯也没有同分异构现象。当支链上含 有两个碳原子时，即出现同分异构现象。 苯同系物产生同分异构现象的原因有两个。
离子交换树脂等的原料。
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第八节 芳烃的来源
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从煤的干馏中提取芳烃
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从石油加工中得到芳烃
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一、从煤的干馏中提取芳烃
将煤隔绝空气加强热，煤便发生分解，这个过程称为 煤的干馏。干馏后得到焦炭和焦炉煤气。焦炉煤气经过冷 却、洗油吸收，最后得到煤气、氨、粗苯和煤焦油。 从煤中得到芳烃，其产量有限，不能满足生产需要。 目前芳烃的来源主要由煤转向石油化工。
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四、苯乙烯
苯乙烯是无色或微黄色易燃液体，熔点-30.6℃，沸点 145℃，相对密度0.9095，爆炸极限1.1%～6.1%（体积分数）。 不溶于水，溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。 苯乙烯是生产聚苯乙烯、ABS树脂（丙烯腈、1,3-丁二烯 和苯乙烯的共聚物）、丁苯橡胶（丁二烯和苯乙烯共聚物）及
甲酸。
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二、取代反应
１．硝化 ２．卤化 ３．磺化反应 ４．傅里德尔克拉夫茨反应 （１）烷基化反应
（２）酰基化反应
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三、加成反应
1.加氢
在镍作催化剂作用下，于150～250℃、2.5MPa压力下，苯与 氢加成生产环己烷。
２．加氯 在日光或紫外线照射下，苯与氯加成，生成六氯环己烷，也
叫六氯化苯，简称六六六。
蒽是一种化工原料，用于生产蒽醌，蒽醌的许多衍生物是染
料的中间体，用于制造蒽醌染料。菲醌用于制造染料和药物，农 业上用于拌种杀菌。
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三、其他稠环芳烃
比较常见的稠环芳烃还有苊、芴、芘等，还有一些稠环芳烃
具有致癌作用，称为致癌烃。 ３，４苯并芘是黄色或片状结晶，熔点179℃，是公认的 强致癌物质，是含碳化合物的不完全燃烧产物和热解产物，主要 存在于烟尘、废气和烟气中，是检测大气污染的重要指标之一。
3.3.5 半连续操作的反应器
考虑反应：
如物料的密度在反应过程中恒定不变，则在任意时间内
物料的体积为：
在微元时间 内对组分Ａ作物料衡算：
故有
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3.3.5 半连续操作的反应器
代入式（3-34）得：
写成差分的形式为：
对反应物Ｂ作物料衡算得：
联合式（3-33）、式（3-37）及式（3-38）、式（3-39
的取代基为1位，使其余取代基号数尽可能小，
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第三节 单环芳烃的物理性质
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物态和颜色 沸点和熔点 相对密度 溶解性
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一、物态和颜色
在常温下，苯和苯的同系物大多是无色具有芳香气味的 液体。其蒸气有毒，其中苯的毒性较大，长期吸入它们的蒸 气有害于健康。
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二、沸点和熔点
苯及其同系物的沸点随相对分子质量的增加而升高。它们 的熔点与相对分子质量和分子形状有关。分子对称性越高，熔 点也高。一般来说，熔点越高，异构体的溶解度也就越小，易 结晶，利用这一性质，通过重结晶可以从二甲苯的三种异构体 中分离出对位异构体。
ｂ．两个取代基属于不同类时，第三个取代基进入苯环的位
置，主要决定于邻对位定位基。
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三、定位规律的应用
苯环上的定位规律对于预测反应主要产物，确定合理
的合成路线，得到较高产量和容易分离的有机化合物具有
重大的指导作用。
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第六节 稠环芳烃
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萘 蒽和菲 其他稠环芳烃
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一、萘
1.萘分子的结构 萘（C10H8）由两个苯环稠合而成，结构简式为 定表明，萘分子中的碳碳键键长并不是完全相同的。 。测
六六六曾作为农药大量使用，由于残毒很大，早已停止生产 和使用。
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第五节 苯环上的取代定位规律
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一元取代苯的定位规律 二元取代苯的定位规律
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定位规律的应用
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一、一元取代苯的定位规律
苯环在进行取代反应时，如果苯环上已有一个取代基团A。 第二个基团B可取代苯环上不同位置的氢原子，分别生成邻、间 、对三种二元取代物。
二甲苯具有邻、间、对三种异构体，一般为三种异构体的 混合物，称为混合二甲苯。它们都是无色可燃液体，具有芳香 气味，不溶于水，溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。混合二甲苯经
常也作溶剂。
二甲苯也是有机化工的重要原料，邻二甲苯用于生产邻苯 二甲酸酐、染料、药物等。对二甲苯用于生产涤纶和对苯二甲 酸等。间二甲苯用于染料工业。
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二、从石油加工中得到芳烃
1.从石油裂解的副产品中得到芳烃
着石油工业的发展，低级烯烃的产量越来越高，副产 品裂解汽油的量也越来越多，裂解汽油也成为芳烃的主要 来源之一。 2.石油的催化重整 （１）环烷烃脱氢转变为芳烃 （２）环烷烃异构化，再脱氢转变为芳烃
（３）烷烃脱氢环化，再脱氢转变为芳烃
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第七节 重要的单环芳烃
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苯 甲苯 二甲苯 苯乙烯
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一、苯
苯是无色易挥发和易燃的液体，有芳香味，熔点5.5℃，
沸点80.1℃，相对密度0.879，爆炸极限1.5%～8%（体积分数 ）。不溶于水，溶于四氯化碳、乙醇、乙醚等有机溶剂。 苯是有机合成工业的重要原料之一，广泛应用在生产塑 料、合成橡胶、合成纤维、染料、医药及合成洗涤剂等。
第四章 芳香烃
1 苯分子的结构 2 单环芳烃的同分异构和命名 3 单环芳烃的物理性质
4 单环芳烃的化学性质 5 苯环上的取代定位规律 6 稠环芳烃
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第一节 苯分子的结构
苯是芳香烃中最简单和最重要的化合物，要掌握芳烃
的特性，首先要从认识苯的结构开始。
代物理方法证明，苯（C6H6）分子中的6个碳原子和6个 氢原子处在同一平面内，6个碳原子构成平面正六边形，碳 碳键键长都是0.140nm，所有键角都是120°。 苯分子的结构（在此不做过多介绍）比较复杂，特殊
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氧化反应 取代反应
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加成反应
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一、氧化反应
1.苯环氧化
苯环很稳定，一般不易氧化，只有在较高的温度和催化剂
存在时，被空气氧化，苯环破裂，生成顺丁烯二酸酐（简称顺 酐）。 2.侧链氧化 苯环侧链上含有α -氢时，侧链较易被氧化成羧酸。而且侧
链上只要含有α -氢，不论侧链的长短，反应的最终产物都是苯
①因支链结构不同而产生的同分异构。
②因支链在环上的相对位置不同而产生的同分异构。
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二、单环芳烃的命名
单环芳烃的命名，一般是以苯为母体，把烷基当作取代基， 称为某烷基苯，对于小于等于10个碳的烷基，常省略苯基的“基
”字；对于大于10个碳的烷基，一般不省略“基”字。
如果苯环上连有两个或两个以上的取代基，可用阿拉伯数字 标明取代基的相对位置。但二元取代物也可用“邻”、“间”、 “对”，三元取代物也可用“连”、“偏”、“均”等字头，来 表示取代基的相对位置。苯环编号的原则一般选择含碳原子最少
）就可用数值法逐段求出相应各时间t时的
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了。
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三、相对密度
单环芳烃的相对密度小于1，比水轻。
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四、溶解性
单环芳烃不溶于水，溶于汽油、乙醇、乙醚、四氯化碳 等有机溶剂中。与脂肪烃不同的是，芳烃易溶于二甘醇、环 丁砜、N,N-二甲基甲酰胺等特殊溶剂中。因此常利用这些特
殊溶剂萃取芳烃。
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四、溶解性
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第四节 单环芳烃的化学性质
2.萘的性质
萘是无色片状晶体，熔点80℃，沸点218℃，易升华。萘有 特殊的气味，易溶于乙醇、乙醚及苯中。萘的很多衍生物是合成 染料、农药的重要中间体。
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二、蒽和菲
蒽和菲都是由三个苯环稠合而成的。三个苯环以直线稠合的
为蒽，以角式稠合的为菲，两者互为同分异构体，并都是从煤焦 油中提取的。蒽环和菲环的编号分别如下： 蒽分子中的碳原子不完全相同，其中1、4、5、8位是相同的 为α 位；2、3、6、7位相同为β 位；9、10位为γ 位。命名时可 按给定的编号表示取代基的位次。菲环中有五对对应的位置，即 1和8，2和7，3和6，4和5，9和10。
第一类定位基——邻对位定位基 第二类定位基——间位定位基
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二、二元取代苯的定位规律
①当苯环上原有的两个取代基对于引入第三个取代基的定位 作用一致时，仍由上述定位规律来决定，取代基进入箭头所指的
位置。
②当苯环上原有的两个取代基对于引入第三个取代基的定位 作用不一致时，有两种情况。 ａ．两个取代基属于同一类时，第三个取代基进入苯环的位 置，主要由较强的定位基决定。
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二、甲苯
甲苯是无色可燃液体，具有与苯相似的气味，熔点-95℃， 沸点110.6℃，相对密度0.866，爆炸极限1.27%～7.0%（体积分 数）。不溶于水，溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂。 甲苯也是有机合成的重要原料之一，主要用于生产苯和二
甲苯，制造TNT炸药，有时也作溶剂。
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三、二甲苯