芳香族烃类化合物

6中心 电子的环状共轭大 键 中心6电子的环状共轭大 中心 电子的环状共轭大π键
2.1.3
单环芳烃的性质
1．物理性质 ． 苯及同系物：无色液体， 苯及同系物：无色液体，不溶于水 非极性溶剂） （非极性溶剂） 单环芳烃：比重＜ ， 单环芳烃：比重＜1，具有特殊芳香气味 单环芳烃有毒： 单环芳烃有毒：损坏造血器官与神经系统 碳氢比较高,1:1,燃烧有黑烟。 燃烧有黑烟。 碳氢比较高 燃烧有黑烟
单环芳烃的化学性质
苯 环 单 环 芳 烃 侧 链 α-H 芳 香 性 非典型反应 催化加氢等) (如:催化加氢等) 化 ) ) ) ) 典型: 典型:亲电取代 ( ( ( ( 代
一、芳环侧链反应
1、α- H自由基卤代 、 自由基卤代 自由基 Cl2
CH2CH3
光照或高温 Br2或NBS 可生成两种 自由基： 自由基：
2.1 苯系芳香烃分类与命名
2.1.1 苯系芳香烃分类
按分子所含苯环的数目与结构， 按分子所含苯环的数目与结构，可分为三类 1.单环芳烃 包括苯及其同系物 单环芳烃
2.稠环芳烃 分子中两个或两个以上苯环彼此间共用环边 稠环芳烃
萘
蒽
菲
3.多环芳烃 3.多环芳烃

包括联苯和多苯代脂肪烃
CH
联苯 三苯甲烷
2 1
CH3CH2CH2CH2
5
3 4
CH3
1-乙基 丙基 丁基苯 乙基-2-丙基 乙基 丙基-5-丁基苯
1,2-二甲基 丙基苯 二甲基-3-丙基苯 二甲基
◆取代基位置的表示方法 取代基位置的表示方法
邻（o) （1，2） ， ） ortho
间（m) （1，3） ， ） meta
对（p) （1，4） ， ） para
CH3 芳基 如: （对甲苯基），Ar-
苄基
Benzyl
CH2
BZ- ,PhCH2
芳烃具有独特的性质(芳香性 芳烃具有独特的性质 芳香性aromatic character) 芳香性 高碳氢比，如苯C 而炔烃C 高碳氢比，如苯 6H6，而炔烃 nH2n-2。 成环碳原子间键长彻底平均化（ 成环碳原子间键长彻底平均化（139pm） ） ◆苯系芳香烃：含苯环的烃类化合物 苯系芳香烃： 非苯芳香烃： 非苯芳香烃：不含苯环而具有芳香性的芳烃
第二章 芳香族烃类化合物 Aromatic Hydrocarbon Compds
芳香族烃类化合物：芳香烃、 芳香族烃类化合物：芳香烃、芳烃
芳香（ 芳香 （ Aromatic） 化合物来自天然的香树脂 、 ） 化合物来自天然的香树脂、 香精油的具有芳香气味的物质（早期） 香精油的具有芳香气味的物质（早期）。 一般含有苯环。 芳烃： 沿用至今， 芳烃 ： 沿用至今 ， 主要指含有苯环的烃类化合 有的奇臭有毒） 物（有的奇臭有毒）。
卤代（ ， ） 卤代（-Cl，-Br）、 硝化（ 硝化（-NO2） 磺化（ 磺化（-SO3H） ） 付氏反应（烷基化或酰基化） 付氏反应（烷基化或酰基化） 氯甲基化(-CH2Cl) 氯甲基化
1 、卤代反应（Halogenation RXn） 卤代反应（ ）
苯与卤素在Lewis酸（FeX3或AlX3）催化下，可 酸 催化下， 苯与卤素在 发生卤代反应生成卤代苯
萘
α
2
1 , 5 二甲基萘
_
SO3H
β
2_萘磺酸 _萘磺酸 β
二、苯衍生物的命名
1.苯的一元衍生物 苯的一元衍生物: 苯的一元衍生物 1）-X, -NO2和简单 取代的苯衍生物视苯为母体， ） 和简单R-取代的苯衍生物视苯为母体 取代的苯衍生物视苯为母体， 称为“××苯 称为“××苯”；如：
Cl
氯苯 硝基苯
◆苯的真实结构: 苯的真实结构
H H
120 °
H
所有的C-C键和 键和C-H键共平面 键共平面; 所有的 键和 键共平面 6个C-C键等长 完全平均化 个 键等长(完全平均化 键等长 完全平均化); 所有的键角均为120 ° 所有的键角均为
0.139nm
H H
0.108nm
H
2.苯结构的解释: 价键法(VB) 2.苯结构的解释: 价键法(VB) 苯结构的解释
苯的特性
H2 / Ni
～ 200℃, 150atm ℃ KMnO4
具有六元环的结构
＋
209.5kJ/mol
不褪色 不褪色
抗氧化 难加成
C6H6
Br2 / CCl4 Br2 路易斯酸
褪色, 且有HBr生成 褪色 且有 生成 易取代
◆芳香性 特殊的结构 易取代 难加成 抗氧化 特殊的稳定性 与脂肪烃和脂环烃相比， 与脂肪烃和脂环烃相比，芳香烃这种 比较容易进行取代， 比较容易进行取代，而不容易进行加成 和氧化的化学特性，称为芳香性。 和氧化的化学特性，称为芳香性。 芳香性
反应慢） （反应猛烈） （反应慢） 反应猛烈）
CH3 + Br2
FeBr3 CH3COOH
CH3 Br +
CH3 +
CH3
Br 32.9 % Br 65.8% 1.3%
O-产物 产物
P-产物 产物
卤代反应历程： 卤代反应历程：
1) 亲电试剂 +)的生成： 亲电试剂(E 的生成 的生成： X-X + FeX3 2) 亲电取代
X (Al) Fe : X X : :
Lewis酸，易得电子 酸
芳环亲电取代反应
卤代（ 卤代（X= Cl, Br） ）
+ X2
FeX3 或 Fe X
X X X+ CH3 X P- 产物 X
X
+ X2
FeX3 或 Fe O-产物 产物 CH3 X+
CH3 + X2
FeX3 或 Fe
不同卤素反应速度： ＞ ＞ ＞ 不同卤素反应速度：F＞Cl＞Br＞I
C(CH3)3 KMnO4 H+ CH(CH3)2
C(CH3)3
COOH
无论烷基侧链的长短，其氧化产物通常都是苯甲酸。 无论烷基侧链的长短，其氧化产物通常都是苯甲酸。 没有α- 的烷基苯很难被氧化。 没有 H 的烷基苯很难被氧化。 苯环较稳定，不易氧化，故用该法可将苯和烷基苯区别开来。 苯环较稳定，不易氧化，故用该法可将苯和烷基苯区别开来。 苯和烷基苯区别开来
2-氨基乙醇 氨基乙醇
4-甲酰基丁酸 甲酰基丁酸
对磺酸基苯甲酸
O
CH3OCH2COOH
2-甲氧基乙酸 甲氧基乙酸
Cl OH 邻羟基苯甲酰氯
2.1.2 单环芳烃的结构
芳香烃具有容易进行取代， 芳香烃具有容易进行取代，而不容易进行加成和氧 化的化学特性， 芳香性。 化的化学特性，即芳香性。 那么，苯为什么具有芳香性呢？ 那么，苯为什么具有芳香性呢？ 1．苯的结构 ． 苯的6个氢原子与 个碳原子 苯的 个氢原子与6个碳原子 个氢原子与 在一个平面上。 个碳原子构 在一个平面上。6个碳原子构 成六边形。 个碳 碳键等长（ 个碳-碳键等长 成六边形 。6个碳 碳键等长（ 139pm）比碳 碳单键 ） 比碳-碳单键 比碳-碳双键 碳双键（ （154pm）短，比碳 碳双键（134pm）长。 ） ）
2.1.2 芳香族化合物命名 一、芳烃的命名
1. 单环芳烃： 单环芳烃： 苯环上连有多个烃基时， 苯基为母体， 苯环上连有多个烃基时，以苯基为母体， 并遵循“最低序列” 并遵循“最低序列”和“优先基团后列出”的原则命名。 优先基团后列出”的原则命名。
CH2CH3
1 2
CH2CH2CH3
CH2CH2CH3 3 CH3
二、加成反应： 加成反应：
加氢反应: 1. 加氢反应:
+
3 H2
Ni 。 180 ~ 210 C, 18MPa
加氯反应: 2. 加氯反应:
Cl 3 Cl2
紫外光
Cl Cl Cl
Cl Cl
+
六氯化苯
亲电取代反应： 三、 亲电取代反应： （Electrophilic Substitutional RXn） ）
3-氨基 溴苯酚 氨基-5-溴苯酚 氨基
Drills ：
(1). 2,6-二甲基苯胺 二甲基苯胺
H2N H3C CH3
(2). 1-甲基 环己基苯 甲基-3-环己基苯 甲基
CH3
(3). 对氯甲基溴苯 氯甲基溴苯 (4). 2-甲基 硝基苯胺 甲基-5-硝基苯胺 甲基 H2N (或：对溴苯氯甲烷 或 对溴苯氯甲烷)
CH3
Br
CH2Cl
O 2N
(5). 2-苯基乙醇（或：β-苯基乙醇） 苯基乙醇（ 苯基乙醇） 苯基乙醇 苯基乙醇
CH2CH2OH
(6). 8-氯-1-萘甲酸 氯 萘甲酸
Cl COOH
(7). 6-甲基 萘磺酸 甲基-1-萘磺酸 甲基
SO3H
H3C
练习：命名下列化合物： 练习：命名下列化合物：
HOCH2CH2NH2 OHCCH2CH2CH2COOH HO3S COOH
O C OH SO3H O O O C OR O C X C O C R
羧酸) 磺酸) 羧基 (羧酸 磺酸基 磺酸 羧酸 磺酸基(磺酸
O C NH2 CN O
(酸酐 酸酐) 酸酐
O C C H
酯基 (酯) 酯
OH
(酰卤 酰卤) 酰卤
SH
(酰胺 酰胺) 酰胺
NH2
氰基 (腈) 甲酰基 (醛) 腈 醛
C =C C =C
苯乙烯
苯乙炔
2．多环芳烃 ．
联苯类： 联苯类： 多苯代脂肪烃类 多苯代脂肪烃类：
2
CH3
1 1' 4'
CH3
2 , 4' 二甲基联苯
CH=CH 1，2-二苯乙烯 ， 二
_
(
) CH 3 三苯甲烷
CH4 甲烷
3.稠环类： 3.稠环类： 稠环类
α
8 7 6 5 9 1 2 3 4
CH3
1
β
5
10
CH3
主要产物
Cl CH3
Br CH3
hv
CH2
CH
CH2
CH3
烯丙型自由基， 烯丙型自由基， P- π 共轭，更稳定 共轭，
10 自由基
例：
Br CH2CH2CH3 hν + Br2 或ROOR CHCH2CH3 α-溴代丙苯 溴
2、氧化反应： 、氧化反应：
侧链（ 原子） 侧链（有α-H原子）的氧化（酸性 2Cr2O7，KMnO4） 原子 的氧化（酸性K
H 2N
CHO
OCH3
OCH3
对氨基苯甲醛 或 4-氨基苯甲醛 氨基苯甲醛
邻氯苯甲醚 或 2-氯苯甲醚 氯苯甲醚
间甲氧基苯酚 或 3-甲氧基苯酚 甲氧基苯酚
e.g.
NO2
3 2 1
HO
Cl
3-硝基 氯苯磺酸 硝基-2-氯苯磺酸 硝基
Br
SO3H
OH
1 2
NH2
CHO
1
H2N
2-氨基 羟基苯甲醛 氨基-5-羟基苯甲醛 氨基
羰基 (酮) 酮
硫醇) 巯基 (硫醇 硫醇 －X ＞ －NO2
胺基 (胺) 胺
OR 烷氧基
2）编号：使母体官能团编号最小，其他取代基按最 编号：使母体官能团编号最小， 低系列原则编号，二元衍生物使用 、 、 低系列原则编号，二元衍生物使用o-、m-、p3）命名时其他事项参见系统命名法的规则
Cl
HO
2．化学性质 ． 芳烃：封闭大π键 不易破裂 虽然不饱和度大, 不易破裂,虽然不饱和度大 芳烃：封闭大 键,不易破裂 虽然不饱和度大 但是比较稳定(离域能大 离域能大)。 但是比较稳定 离域能大 。 苯环不易破裂，不易氧化、加成。 苯环不易破裂，不易氧化、加成。 苯环上的氢易被取代 侧链的氢上易被取代或氧化。 侧链的氢上易被取代或氧化。
+
X+ + FeX4 －
亲电试剂 H X
X+
慢
－ H+
X
σ
络合物
2 、硝化反应（Nitration RXn） 硝化反应（ ）
苯与混酸(浓 苯与混酸 浓HNO3/浓H2SO4 1：2)，50～60℃反应 浓 ： ， ～ ℃ NO2 H2SO4 + HNO3 55℃ ℃ NO2 NO2 m-产物 产物 H2SO4 (发烟) (发烟 发烟) + HNO3 93% 95℃ ℃ (发烟 发烟) 发烟 NO2 CH3 CH3 CH3 H2SO4 NO2 + + HNO3 30℃ ℃ P-产物 产物 O-产物 产物 NO2
连（1，2，3） ， ， ）
， ， ） 偏（1，2，4）
均（1，3，5） ， ， ）
当复杂基团或不饱和基团与苯环相连时， 当复杂基团或不饱和基团与苯环相连时， 则以苯环作取代基。 则以苯环作取代基。
3 2 1
CH3CH2 CH CHCH3 CH3
2
_
甲基 3
3
_
_
苯基戊烷
2 1
CH3CH2CH2CH C = CH CH3 CH3 _ _ _ _ _ 2 , 3 二甲基 1 苯基 1 己烯
NO2
2）苯的其它常见一元衍生物均将苯视做取代基，称 ）苯的其它常见一元衍生物均将苯视做取代基， 为“苯(基) ×× 。如： 基 ××”。
CHO
COOH
苯甲醛
苯甲酸
NH2
OH
苯胺
苯酚
2.苯的多元衍生物 多官能团化合物的命名 苯的多元衍生物: 苯的多元衍生物
1) 确定母体名称：按101页表选择最优先的官能团确定母体 确定母体名称： 页表选择最优先的官能团确定母体 页表 名称，其余的官能团全部视做取代基； 名称，其余的官能团全部视做取代基； ◆官能团优先次序