亲电取代反应机理
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C H3
甲苯
C2H5
乙苯
CH2 CH2 CH3
正丙苯
H3C C H C H3
异丙苯
返回
二元取代物
C H3 C H3
邻二甲苯 （1,2-二甲苯） （o-二甲苯）
C H3
C H3
间二甲苯 （1,3-二甲苯） （m-二甲苯）
C H3
C H3
对二甲苯 （1,4-二甲苯） （p-二甲苯）
返回
若两个取代基不同时，则以其一为主，并以它 相连的环上碳原子为第1位，在按最小数原则给另
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第4章 芳烃
4.1 苯的结构 4.2 单环芳烃命名 4.3 单环芳烃的物理性质 4.4 单环芳烃的化学性质 4.5 亲电取代反应机理及定位规律 4.6 稠环芳烃 4.7 芳烃的来源 4.8 多环芳烃 4.9 非苯芳烃
返回
在有机化学发展的初期，人们把那些从 香树脂、香料油等天然产物中得到的，具有 芳香气味的有机化合物，叫做芳香性化合物。
一个取代基编号。 例如：
C H3
3-乙基甲苯
C 2 H 5 （或3-甲基乙苯）
返回
三元取代物
C H3
C H3
C H3
C H3
C H3
C H3
连三甲苯 （1,2,3-三甲苯）
C H3
H3C
C H3
偏三甲苯
均三甲苯
（1,2,4-三甲苯） （1,3,5-三甲苯）
返回
如果苯环上三个取代基不同时，则以各取 代基的位次编号数值之和最小为原则来命名。
返回
4.1.1 苯的凯库勒式
十九世纪初期发现了苯, C:H=1:1说明它是高度不 饱和烃,但研究发现苯的性质与不饱和链烃完全不同, 1865年，凯库勒提出了苯的环状结构学说,其理论基于 如下实验事实： 1.芳香性化合物,较脂肪族中相应化合物含较多的碳； 2.在芳香族化合物中也存在着为数很多的同系物； 3.最简单的芳香性化合物，至少含有六个碳原子； 4.芳香族化合物的所有衍生物，表现某些同族的特点, 在进行一些较激烈的反应后，主要产物仍至少含有六 个碳； 5.苯只有一种一元取代物和一种邻位二元取代物。
返回
H H
H
H π键 p轨道 H
H
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苯的π分子轨道能级图
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4.1.3 苯分子的共振结构
不能用经典结构式圆满表示其离域结 构的分子，它的真实结构可以由多种假设 的结构(其中每一结构各相当于某一价键 结构式)共振(或称叠加)而形成的共振杂化 体来代表。
共振论：鲍林在上世纪30年代提出的一 种分子结构理论
苯的共轭能
ΔH＝-120kJ/mol
+3H2
ΔH＝-208kJ/mol
共轭能＝3×120-208＝152kJ/mol
苯的氢化焓比假想的 1,3,5-环己三烯的低 152 kJ·mol-1，称作共振能、共扼能或离域能， 体现了苯的稳定性。
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4.2 单环芳烃的构造异构与命名
一元取代物
返回
苯的凯库勒式：
单双键迅速 的来回移动
A
A
只有一种一元取代物
分子式 C6H6
A B
A B
只有一种邻位二元取代物 返回
奥古斯特.凯库勒 （1829-1896）
凯库勒提出的的苯的环状结构 学说，在有机化学发展史上起了 卓越的作用。1890年，在纪念苯 的环状结构学说发表25周年时， 伦敦化学会指出：“苯作为一个 封闭链式结构的巧妙概念，对于 化学理论发展的影响，对于研究 这一类及其相似化合物的衍生物 中的异构现象的内在问题所给予 的动力，以及对于象煤焦油染料 这样巨大的工业的前导，都已为 举世公认。”
十九世纪初，人们从煤焦油中分离出了苯、萘、 蒽、甲苯、二甲苯、苯酚等芳香族化合物，并以这些 化合物为原料，进行了有机合成工作，其中硝基苯和 苯胺的合成，奠定了染料合成工业的基础。
工业生产过程一方面积累了大量成功的实践经验 ，另一方面也不可避免地走了不少弯路，迫切需要在 此基础上，提出一个比较符合客观实际的理论。
这类化合物在结构上的共同特点是都含 有苯环结构。
现在我们所说的芳香族化合物，是指具 有苯环结构的苯和苯的衍生物。
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芳烃的分类
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4.1 苯的结构
十八世纪末冶金工业及煤气工业的发展，在生产 焦炭和煤气的同时，产生了大量的副产物煤焦油，污 染环境，造成公害。煤焦油的利用成为当时生产中的 一个主要问题。
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苯的共振结构式
共振论认为苯的结构是两个或多个经典结构的 共振杂化体：
+ +
-
共振结构式
共振杂化体
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共振结构式
各共振结构式中原子核的相互位置必须是相同 的。 共振结构参与杂化的比重是不同的。能量愈低 愈稳定的共振结构在共振杂化体中占较大的分量， 它们是主要的参与结构。 如果在共振结构式中，具有结构上相似和能量 上相同的两个或几个参与结构式，则不仅这些相 同的参与结构式都是主要的参与结构式，而且由 此共振而形成的共振杂化体也特别稳定。
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凯库勒苯的结构学说的局限性 ➢凯库勒式不能解释苯为什么具有特殊稳 定性； ➢不能解释苯为什么表现出难加成、易取 代的化学特性； ➢不能解释苯的几何结构
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4.1.2 苯分子的离域结构
碳原子都是sp2杂化 六个碳原子和六个氢 原子都在同一平面上 六个碳原子组成一个 正六边形 碳碳键长完全相等 （0.140nm） 所有键角都是120º
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共振结构能量的比较
各参与结构式中，共价键越多则能量越低。 各参与结构式中，相邻原子成键的和不相邻原 子间成键的能量相比较，前者能量要低些。 共振结构式中，第二周期的C、N、O等元素 的外层如具有八隅体电子构型的要求时，则能量 低。 相邻两原子带有相同电荷的共振结构式，其能 量高。
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+H2
例如：
CH2 CH3
1
6百度文库
2
C H3
5
3
4
2-甲基-1-乙基-4-异丙基苯
C H ( C H 3)2
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复杂基团或不饱基团取代时，则把侧链当 作母体，苯环当作取代基来命名。
CH3 H3C CH2 CH CH CH3
C H C H2
有机化学
第4章 芳烃 Aromatic
Hydrocarbons
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基本内容和重点要求
苯和萘的结构、化学性质； 芳环中亲电取代反应的基本类型及反应机理； 芳环亲电取代反应的定位规律及应用； 非苯芳烃及休克尔(Hückel)规则
重点要求掌握芳烃的化学性质，尤其是亲 电取代反应、定位规则及其在有机合成上的应 用。
甲苯
C2H5
乙苯
CH2 CH2 CH3
正丙苯
H3C C H C H3
异丙苯
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二元取代物
C H3 C H3
邻二甲苯 （1,2-二甲苯） （o-二甲苯）
C H3
C H3
间二甲苯 （1,3-二甲苯） （m-二甲苯）
C H3
C H3
对二甲苯 （1,4-二甲苯） （p-二甲苯）
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若两个取代基不同时，则以其一为主，并以它 相连的环上碳原子为第1位，在按最小数原则给另
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第4章 芳烃
4.1 苯的结构 4.2 单环芳烃命名 4.3 单环芳烃的物理性质 4.4 单环芳烃的化学性质 4.5 亲电取代反应机理及定位规律 4.6 稠环芳烃 4.7 芳烃的来源 4.8 多环芳烃 4.9 非苯芳烃
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在有机化学发展的初期，人们把那些从 香树脂、香料油等天然产物中得到的，具有 芳香气味的有机化合物，叫做芳香性化合物。
一个取代基编号。 例如：
C H3
3-乙基甲苯
C 2 H 5 （或3-甲基乙苯）
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三元取代物
C H3
C H3
C H3
C H3
C H3
C H3
连三甲苯 （1,2,3-三甲苯）
C H3
H3C
C H3
偏三甲苯
均三甲苯
（1,2,4-三甲苯） （1,3,5-三甲苯）
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如果苯环上三个取代基不同时，则以各取 代基的位次编号数值之和最小为原则来命名。
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4.1.1 苯的凯库勒式
十九世纪初期发现了苯, C:H=1:1说明它是高度不 饱和烃,但研究发现苯的性质与不饱和链烃完全不同, 1865年，凯库勒提出了苯的环状结构学说,其理论基于 如下实验事实： 1.芳香性化合物,较脂肪族中相应化合物含较多的碳； 2.在芳香族化合物中也存在着为数很多的同系物； 3.最简单的芳香性化合物，至少含有六个碳原子； 4.芳香族化合物的所有衍生物，表现某些同族的特点, 在进行一些较激烈的反应后，主要产物仍至少含有六 个碳； 5.苯只有一种一元取代物和一种邻位二元取代物。
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H H
H
H π键 p轨道 H
H
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苯的π分子轨道能级图
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4.1.3 苯分子的共振结构
不能用经典结构式圆满表示其离域结 构的分子，它的真实结构可以由多种假设 的结构(其中每一结构各相当于某一价键 结构式)共振(或称叠加)而形成的共振杂化 体来代表。
共振论：鲍林在上世纪30年代提出的一 种分子结构理论
苯的共轭能
ΔH＝-120kJ/mol
+3H2
ΔH＝-208kJ/mol
共轭能＝3×120-208＝152kJ/mol
苯的氢化焓比假想的 1,3,5-环己三烯的低 152 kJ·mol-1，称作共振能、共扼能或离域能， 体现了苯的稳定性。
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4.2 单环芳烃的构造异构与命名
一元取代物
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苯的凯库勒式：
单双键迅速 的来回移动
A
A
只有一种一元取代物
分子式 C6H6
A B
A B
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奥古斯特.凯库勒 （1829-1896）
凯库勒提出的的苯的环状结构 学说，在有机化学发展史上起了 卓越的作用。1890年，在纪念苯 的环状结构学说发表25周年时， 伦敦化学会指出：“苯作为一个 封闭链式结构的巧妙概念，对于 化学理论发展的影响，对于研究 这一类及其相似化合物的衍生物 中的异构现象的内在问题所给予 的动力，以及对于象煤焦油染料 这样巨大的工业的前导，都已为 举世公认。”
十九世纪初，人们从煤焦油中分离出了苯、萘、 蒽、甲苯、二甲苯、苯酚等芳香族化合物，并以这些 化合物为原料，进行了有机合成工作，其中硝基苯和 苯胺的合成，奠定了染料合成工业的基础。
工业生产过程一方面积累了大量成功的实践经验 ，另一方面也不可避免地走了不少弯路，迫切需要在 此基础上，提出一个比较符合客观实际的理论。
这类化合物在结构上的共同特点是都含 有苯环结构。
现在我们所说的芳香族化合物，是指具 有苯环结构的苯和苯的衍生物。
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芳烃的分类
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4.1 苯的结构
十八世纪末冶金工业及煤气工业的发展，在生产 焦炭和煤气的同时，产生了大量的副产物煤焦油，污 染环境，造成公害。煤焦油的利用成为当时生产中的 一个主要问题。
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苯的共振结构式
共振论认为苯的结构是两个或多个经典结构的 共振杂化体：
+ +
-
共振结构式
共振杂化体
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共振结构式
各共振结构式中原子核的相互位置必须是相同 的。 共振结构参与杂化的比重是不同的。能量愈低 愈稳定的共振结构在共振杂化体中占较大的分量， 它们是主要的参与结构。 如果在共振结构式中，具有结构上相似和能量 上相同的两个或几个参与结构式，则不仅这些相 同的参与结构式都是主要的参与结构式，而且由 此共振而形成的共振杂化体也特别稳定。
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凯库勒苯的结构学说的局限性 ➢凯库勒式不能解释苯为什么具有特殊稳 定性； ➢不能解释苯为什么表现出难加成、易取 代的化学特性； ➢不能解释苯的几何结构
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4.1.2 苯分子的离域结构
碳原子都是sp2杂化 六个碳原子和六个氢 原子都在同一平面上 六个碳原子组成一个 正六边形 碳碳键长完全相等 （0.140nm） 所有键角都是120º
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共振结构能量的比较
各参与结构式中，共价键越多则能量越低。 各参与结构式中，相邻原子成键的和不相邻原 子间成键的能量相比较，前者能量要低些。 共振结构式中，第二周期的C、N、O等元素 的外层如具有八隅体电子构型的要求时，则能量 低。 相邻两原子带有相同电荷的共振结构式，其能 量高。
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+H2
例如：
CH2 CH3
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C H3
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2-甲基-1-乙基-4-异丙基苯
C H ( C H 3)2
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复杂基团或不饱基团取代时，则把侧链当 作母体，苯环当作取代基来命名。
CH3 H3C CH2 CH CH CH3
C H C H2
有机化学
第4章 芳烃 Aromatic
Hydrocarbons
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基本内容和重点要求
苯和萘的结构、化学性质； 芳环中亲电取代反应的基本类型及反应机理； 芳环亲电取代反应的定位规律及应用； 非苯芳烃及休克尔(Hückel)规则
重点要求掌握芳烃的化学性质，尤其是亲 电取代反应、定位规则及其在有机合成上的应 用。