【有机化学】有机化学 第六章 芳香烃
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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。
H
O
X
CR
卤代反应
NO2
SO3H
R
酰基化 反应*
硝化反应
磺化反应
烷基化反应
上页 下页 首页
18
第一节 苯及其同系物(三、性质)
动画模拟：苯环上的亲电取代反应机制
1. 亲电试剂(E+)带正电性的部分进攻苯环, 生 成σ配合物。中心碳由sp2转为sp3, 芳香结构被破坏。
H
H
120o
H
上页 下页 首页
5
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、上易页取代下页 首页 6
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。
多苯代脂烃 CH2
芳烃
多环芳烃 联苯和联多苯
稠环芳烃
非苯型芳烃：
H
N
HH HHH
H
上页 下页 首页
2
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
H H CC CH HCCCH
H
碳为4价
H H CC CH HCCCH
H
简写为：
上页 下页 首页
3
苯环上连接复杂烷基或其他官能团, 则可把侧 链当作母体, 苯环当作取代基, 称作“苯某”。
CHCH2CH3 CH3
CH CH2
2-苯基丁烷 (2-phenylbutane)
苯乙烯 (phenylethene)
CH3
H3C CHCH2
CH3
CC
H
(E)-5-甲基-2-苯基-2-己烯 (E)-5-methyl-2-phenyl-2-
C(CH3)3
对叔丁基甲苯 4-t-butyltoluene
上页 下页 首页
12
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)或Ph-
CH2 或 C6H5CH2
苯甲基或苄基 (benzyl)
上页 下页 首页
13
第一节 苯及其同系物(二、命名)
hexe上n页e 下页 首页 14
第一节 苯及其同系物(二、命名)
课堂练习：命名
CH2CH3
12
CH(CH3)2
3
CH2
4
CH2CH2CH3
2,4-二甲基-3-苄基己烷 3-Benzyl-2,4-dimethylhexane
1-乙基-4-丙基-2-异丙基苯 1-Ethyl-2-isopropyl-4-propylbenzene
第六章 芳香烃
第1节 苯及其同系物
一 苯的结构 二 命名 三 性质
第2节 稠环芳香烃
一萘
二 蒽和菲 三 致癌芳香烃
四 定位效应
第3节 Hückel 规 则
1
第六章 芳香烃
具有“芳香性”的碳氢化合物称芳香烃。
芳香性：难加成,难氧化,易取代;平面环p;特征光谱
单环芳烃：分子中只含一个苯环
CH3
苯型芳烃
CH3
H3C CH3 CH
甲苯(toluene)
异丙苯
(isopropylbenzene)
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8
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
邻-二甲苯 1,2-二甲苯 o-二甲苯 o-xylene
CH3
CH3
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15
第一节 苯及其同系物(三、性质)
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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16
第一节 苯及其同系物(三、性质)
(1,2,3-trimethylbenzene)
CH3
H3C
CH3
均-三甲苯 1,3,5-三甲苯
上页 下页 首页
10
第一节 苯及其同系物(二、命名)
若苯环上连接不同的烷基时，烷基名称的排列
顺序按“优先基团”后列出的原则，其位置的编号 应将简单的烷基所连的碳原子定为1-位，并以位号 总和最小为原则来命名。
CH3
间-二甲苯 1,3-二甲苯 m-二甲苯
CH3
对-二甲苯 1,4-二甲苯 p-二甲苯
m-xylene
p-xylene
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9
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:
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
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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7
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”。
苯分子中6个C都是sp2杂化, 每个C都以3个sp2杂化 轨道分别与2个相邻的C和1个H形成3个σ键,构成平面正六 边形碳环结构。每个C还有1个未杂化的p轨道，均垂直于 碳环平面而相互平行。每个p都可与2个相邻C的p侧面重 叠，形成一个包含6个原子6个π电子的闭合“大π键”。
环状大π键
H
H
H
120o 120o
5
CH3CH2CH2
CH2CH3
1
2 CH(CH3)2
3
1-乙基-5-丙基-2-异丙基苯 (1-ethyl-2-isopropyl-5-propylbenzene)
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11
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。
CH3
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.
结构式
溴代
Br
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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4
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
由于苯环具有环闭大p键结构，故其化学 性质与饱和烃和不饱和烃都有显著不同。
苯环相当稳定，不易氧化，不易加 成，但易发生取代反应。这些都是芳 香族化合物的特性, 称之为芳香性。
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17
第一节 苯及其同系物(三、性质)
(一) 苯的亲电取代反应(electrophilic substitution)
H
O
X
CR
卤代反应
NO2
SO3H
R
酰基化 反应*
硝化反应
磺化反应
烷基化反应
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18
第一节 苯及其同系物(三、性质)
动画模拟：苯环上的亲电取代反应机制
1. 亲电试剂(E+)带正电性的部分进攻苯环, 生 成σ配合物。中心碳由sp2转为sp3, 芳香结构被破坏。
H
H
120o
H
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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、上易页取代下页 首页 6
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。
多苯代脂烃 CH2
芳烃
多环芳烃 联苯和联多苯
稠环芳烃
非苯型芳烃：
H
N
HH HHH
H
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2
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
H H CC CH HCCCH
H
碳为4价
H H CC CH HCCCH
H
简写为：
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3
苯环上连接复杂烷基或其他官能团, 则可把侧 链当作母体, 苯环当作取代基, 称作“苯某”。
CHCH2CH3 CH3
CH CH2
2-苯基丁烷 (2-phenylbutane)
苯乙烯 (phenylethene)
CH3
H3C CHCH2
CH3
CC
H
(E)-5-甲基-2-苯基-2-己烯 (E)-5-methyl-2-phenyl-2-
C(CH3)3
对叔丁基甲苯 4-t-butyltoluene
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12
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)或Ph-
CH2 或 C6H5CH2
苯甲基或苄基 (benzyl)
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13
第一节 苯及其同系物(二、命名)
hexe上n页e 下页 首页 14
第一节 苯及其同系物(二、命名)
课堂练习：命名
CH2CH3
12
CH(CH3)2
3
CH2
4
CH2CH2CH3
2,4-二甲基-3-苄基己烷 3-Benzyl-2,4-dimethylhexane
1-乙基-4-丙基-2-异丙基苯 1-Ethyl-2-isopropyl-4-propylbenzene
第六章 芳香烃
第1节 苯及其同系物
一 苯的结构 二 命名 三 性质
第2节 稠环芳香烃
一萘
二 蒽和菲 三 致癌芳香烃
四 定位效应
第3节 Hückel 规 则
1
第六章 芳香烃
具有“芳香性”的碳氢化合物称芳香烃。
芳香性：难加成,难氧化,易取代;平面环p;特征光谱
单环芳烃：分子中只含一个苯环
CH3
苯型芳烃
CH3
H3C CH3 CH
甲苯(toluene)
异丙苯
(isopropylbenzene)
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8
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
邻-二甲苯 1,2-二甲苯 o-二甲苯 o-xylene
CH3
CH3
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15
第一节 苯及其同系物(三、性质)
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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16
第一节 苯及其同系物(三、性质)
(1,2,3-trimethylbenzene)
CH3
H3C
CH3
均-三甲苯 1,3,5-三甲苯
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10
第一节 苯及其同系物(二、命名)
若苯环上连接不同的烷基时，烷基名称的排列
顺序按“优先基团”后列出的原则，其位置的编号 应将简单的烷基所连的碳原子定为1-位，并以位号 总和最小为原则来命名。
CH3
间-二甲苯 1,3-二甲苯 m-二甲苯
CH3
对-二甲苯 1,4-二甲苯 p-二甲苯
m-xylene
p-xylene
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9
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:
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
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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7
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”。
苯分子中6个C都是sp2杂化, 每个C都以3个sp2杂化 轨道分别与2个相邻的C和1个H形成3个σ键,构成平面正六 边形碳环结构。每个C还有1个未杂化的p轨道，均垂直于 碳环平面而相互平行。每个p都可与2个相邻C的p侧面重 叠，形成一个包含6个原子6个π电子的闭合“大π键”。
环状大π键
H
H
H
120o 120o
5
CH3CH2CH2
CH2CH3
1
2 CH(CH3)2
3
1-乙基-5-丙基-2-异丙基苯 (1-ethyl-2-isopropyl-5-propylbenzene)
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11
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。
CH3
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.
结构式
溴代
Br
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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4
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
由于苯环具有环闭大p键结构，故其化学 性质与饱和烃和不饱和烃都有显著不同。
苯环相当稳定，不易氧化，不易加 成，但易发生取代反应。这些都是芳 香族化合物的特性, 称之为芳香性。
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第一节 苯及其同系物(三、性质)
(一) 苯的亲电取代反应(electrophilic substitution)