第六章 芳香烃-ye

2020年9月15日
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历史上苯的表达方式
Kekule式
双环结构式 杜瓦苯
棱形结构式 棱晶烷
向心结构式 2020年9月15日
对位键 结构式
余价 结构式
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苯现在的表达方式
价键式
分子轨道离域式
共振式
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自旋偶合价键理论 （1986年Copper等提出）
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2-甲基-3-（3-甲 基苯基）丁烷
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2-甲基-4-苯基戊烷
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当苯环上有两个取代基
CH3
CH3
CH3
CH3 邻-二甲苯
CH3 间-二甲苯
CH3 对-二甲苯
o- (1,2-) m- (1,3-) p- (1,4-)
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二、命名
1.卤 原 子 （ -X ， X=F ， Cl ， Br ， I ） 和 硝 基 （-NO2）、亚硝基（-NO）等，命名时看 成取代基。
2.含氨基（-NH2），羟基（-OH） ，羧基 （-COOH），醛基（-CHO），磺酸基（SO3H）的化合物母体分别是胺、酚、酸、 醛和磺酸。（见书p232）
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-络合物的表达方式（了解）
H
H
+H
E
E
E
+
+
共振式
H
+E
离域式
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（二）常见的亲电取代反应
联苯和联多苯：分子中两个或 两个以上的苯环直接互相连接。
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稠环芳香烃：苯环通过共用相邻的 碳原子相互稠合而成的芳香烃。
萘
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蒽
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芳香烃是合成芳香族化合物的重 要原料，而芳香族化合物又是医 学、染料及国防等工业的重要物 质。芳香烃主要来自石油C5-C8 馏分的芳构化。
用Ph-表示苯基（Phenyl），
用Bz-表示苄基(苯甲基，Benzyl)
苯benzene; 甲苯toluene
CH2
Ph- （苯基） PhCH2- （苄基）
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练习：
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CH3 NO2
SO 3H NO2
H3C
CH2 CH CH2
CH3
2.由于形成了闭合共轭体系，无单、 双键之分，故苯的邻位二元取代 物只能有一种。
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苯具有特殊的稳定性---从氢化热数据看苯的内能。
环己烯
环己三烯
苯
氢化热（kJ / mol） 119.5 (测定)
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）
119.5
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 2020年9月15日
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共振论和分子轨道对苯芳香特性的解释（了解）
共振论认为： 苯的芳香性是 由于两个等同 的极限结构的 共振引起的。
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简单烷基一取代时，可以苯环为母体命 名。
H2C CH3
CH3
乙苯
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甲苯
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若侧链为不饱和烃基（如烯基或炔基） 或较复杂烷基等，则 以不饱和烃为母体
命名，苯环（苯基）作为取代基。
HC CH2
CH3 H3C CH2CH C
苯乙烯 2-苯基-2-戊烯
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第四节 苯及其同系物的化学性质
苯及同系物具有特殊的“芳香性”。 主要表现在取代、加成和氧化反应 取代反应最重要。
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一、苯环上的亲电取代反应 （一）反应机制
亲电取代反应
(Electrophilic Substitution)
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有三个或三个以上取代基
CH3 CH3 CH3
连-三甲苯
1,2,3-
CH3
H3C
CH3
H3C
CH3
CH3
偏-三甲苯 均-三甲苯
1,2,4- 1,3,5-
取代基位次用1，2，3，4，5和6表示。 相同的三元取代基还可用“连”、“偏”、“均”
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芳香烃分子中的一个氢原子被去掉 后，所余下的原子团称为芳基，常 用Ar-表示。
Br
Br
2-硝基-3,5-二溴 甲苯
CH3
2-硝基对 甲苯磺酸
O2N
CH CH2
3-苯基戊烷
COOH
3-硝基苯乙烯
H2N
环己基苯 对氨基苯甲酸
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第二节 苯的结构
一、凯库勒结构式 分子式C6H6，高度不饱和性。 事实：苯极为稳定，不易氧化，难加成，
易取代（在催化剂的作用下）。 苯的这种性质来自苯的特殊结构。
一、分类 1. 单环芳香烃
分子中只含有一个苯环
CH3
CH CH2
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2. 多环芳香烃
分子中含有两个或两个以上的苯环 根据苯环的连接方式，可分为三类： 多苯代脂烃：可看作是脂肪烃中两个或两个
以上氢原子被苯取代的化合物。
CH2
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现代物理方法测定苯的结构为：
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
苯分子模型
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苯分子环状结构及 π 电子云分布图
六个碳原子上的六个π电子离域、完全平均化， π电子云均匀分布在苯环平面的上下两侧。
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1. 具有6π电子的闭合共轭体系， 使得苯环具有高度的对称性和特 殊的稳定性。
第六章 芳香烃
Aromatic hydrocarbons
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第一节 分类和命名
简称芳烃,是芳香族化合物的母体。这 里是指分子中含有苯环的烃类。
苯是最简单最重要的芳香烃。 根据所含苯环数目的多少，又可分为
单环芳香烃和多环芳香烃两 类。
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分子轨道理论认 为：苯的芳香性 是由于苯存在一 个封闭的共轭体 系引起的。
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第三节 苯及其同系物的物理性质
单环芳烃有特殊的气味，蒸气有毒， 对呼吸道、中枢神经和造血器官产生 损害。 有的稠环芳烃对人体有致癌作用。 溶解性：苯及其同系物多数为液体， 不溶于水，易溶于有机溶剂。