对甲苯磺酸钠的制备及芳香烃的鉴定

一、烷烃的分类和命名
1. 芳烃的分类
单环芳烃 如：
多环芳烃 如：
稠环芳烃 如：
苯 联苯 萘
一、烷烃的分类和命名
２. 芳烃的命名
苯基,用ph表示
CH3 （C6H5CH2-）苄基（苯甲基）
CH3
邻 甲 苯 基 （ 2- 甲 基 苯基)
一、烷烃的分类和命名
３. 一元取代苯的命名
（1）当苯环上连的是简单烷基或环烷基（R-），NO2，-NO， -X等基团时，则以苯环为母体，叫做” 某某苯”。 例如：
CH2CH2CH3 CH3
正丙苯
甲苯
NO2 硝基苯
Cl 氯苯
一、烷烃的分类和命名
（2）当苯环上连有-COOH，-SO3H，-NH2，-OH， -CHO，-CH=CH2或较复杂-R等基团时，基团为母体, 则把苯环作为取代基,叫做”苯某某”。例如：
CHCH3 CH3
CH3CCHH2C3CHHC2HC2HCCHHC2HC3HCH3 CH3 CH3 COOHCOOH
④苯环上已有–NO2、-SO3H、-COOH、-COR、NH2等取代基时付-克反应不再发生。因这些取代 基有碱性或是强吸电子基，与催化剂中和或降低 了苯环上的电子云密度，使亲电取代不易发生。 例如，硝基苯就不能起付-克反应，且可用硝基苯 作溶剂来进行烷基化反应。
四、单环芳烃的化学性质
⑤烷基化试剂也可是烯烃或醇，例如：
COOH 间苯二甲酸
COOH
四、单环芳烃的化学性质
4. 加成反应
Ni，P + 3H2
180~250 ℃
光
+ 3Cl2 50℃
Cl H
H
Cl
Cl
H
H
Cl
Cl H ClH
五、苯环上亲电取代反应的定位规则
一取代苯有两个邻位，两个间位和一个对位， 在发生一元亲电取代反应时，苯环上原有取代基决 定了第二个取代基进入苯环位置的作用，也影响着 亲电取代反应的难易程度。我们把原有取代基决定 新引入取代基进入苯环位置的作用称为取代基的定 位效应。原有取代基称为定位基。
Br Br
1-溴萘 2-溴萘 α-溴萘 β-溴萘
六、稠环芳烃
3．萘的性质
(1) 取代反应
萘的取代反应较易发生在α位。
①卤化
+ Cl2 FeCl3
Cl + HCl
六、稠环芳烃
②硝化
混酸 30~60℃
NO2
③磺化
80℃
+ 浓 H2SO4
160 ℃
SO3H SO3H
六、稠环芳烃
（2）还原反应
萘比苯易加成，在不同的条件下，可发生部分 或全部加氢。
H=_2 0 8 k J / m o l H苯实=208 k J / mol
所以，也可用
表示苯的结构
三、单环芳烃的物理性质
苯和同系物一般为无色液体，不溶于水，易溶 于有机溶剂，相对密度大多为0.86-0.93。
熔点除与相对分子质量有关外，还与结构的对 称性有关，通常结构对称性高的化合物，熔点较高。 芳香烃一般都有毒性，长期吸入它们的蒸气，会损 害造血器官及神经系统。
（3）磺化反应
80℃
+ HO SO3H
SO3H + H2O
SO3H + H2SO4(发烟) 200~250℃
SO3H + H2O
烷基苯比苯易磺化
CH3 + H2SO4
CH3 SO3H CH3
常温
SO3H +
100~120 ℃
CH3
SO3H SO3H
四、单环芳烃的化学性质
2. 付瑞德—克拉夫茨反应 （1） 烷基化反应
H2,Ni 加热，加压
H2,Ni 加热，加压
1，4-二氢萘
十氢化萘
六、稠环芳烃
（3）氧化反应 萘比苯易氧化
O
CrO3,CH3COOH 10~15 ℃
O
O
V2O5
O
400~500℃
O
六、稠环芳烃
①环上有邻对位定位基
由于邻对位定位基的致活作用，取代发生在同环,并
且第二个基团进入这个定位基的邻对位中的α位。
（3）最后按“较优基团后列出”将取代基的名 称和位次写在母体名称之前即得全名。例
一、烷烃的分类和命名
“母体官能团优先次序”表： -NO 、-NO2 、 -X、 -R、 -OR、＞C＝C＜、 -C≡C- 、-NH2、 -OH、-SH、 -OH（醇）、 -COR、-CHO、 -CN、-CONH2（酰胺）、 -COX（酰卤）、-COOR（酯）、-SO3H、 COOH
+ CH2 CH2 AlCl3
C2H5
+ CH2CHCH3 H+ OH
CH（CH3）2
四、单环芳烃的化学性质
（2） 酰基化反应
O + CH3C
Cl
AlCl3
O CH3 + CH3 C O AlCl3
CH3 C O
C CH3 + HCl O
CH3
C CH3 + CH3COOH
O 甲基对甲苯基酮
酰基化反应的特点：产物纯、产量高。
HБайду номын сангаас
C HC CH
HC C C
H
H
或简写为
二、苯的结构
苯的分子模型
二、苯的结构
1. 苯分子结构的价键观点 现代物理方法表明，苯分子是一个平面正六边
形构型，键角都是120°，碳碳键长都是0.1397nm。
H 0.1397nm
120°
H
H
120°
H 0.110nm H
0.1397nm H
正六边形结构 所有的原子共平面 C-C键长都是0.1397nm C-H键长都是0.110nm 所有键角都是120°
SO3H
C2H5 NO2
六、稠环芳烃
1. 萘
萘的结构
平面结构，所有的碳原子都是sp2杂化的，是大 π键体系。
α 8 β7
β6 5 α
α 1
2β
3β 4α
萘的一元取代物只有两种，二元取代物两取代 基相同时有10种，不同时有14种。
六、稠环芳烃
2. 萘及衍生物的命名
C2H5
CH3
C2H5
SO3H
1，6-二乙基萘 ； 4-甲基-1-萘磺酸
二、苯的结构
2. 杂化轨道理论解释 苯分子中的碳原子都是以sp2杂化轨道成键的，
故键角均为120°，所有原子均在同一平面上。
苯中的p轨道
p轨道的重叠
二、苯的结构
3. 从氢化热看苯的稳定性
H2
H= _1 2 0 k J / m o l
2 H2
H= _ 23 2 k J / m o l
3 H2 H苯理=3x120=360k J / mol
CH2Cl
CHCl2
CCl3
Cl2
Cl2
Cl2
光
光
光
反应条件不同，产物也不同。因两者反应历 程不同，光照卤代为自由基历程，而前者为离子 型取代反应。
四、单环芳烃的化学性质
侧链较长的芳烃光照卤代主要发生在α 碳原子上。
CH2CH3 + Cl2 光
Cl CHCH3
四、单环芳烃的化学性质
（2）硝化反应
学习情境二十 对甲苯磺酸钠的制备
及芳香烃的鉴定
北京电子科技职业学院 生物技术系
主要内容
一、芳烃的分类与命名 二、苯的结构 三、单环芳烃的物理性质 四、单环芳烃的化学性质
五、苯环上亲电取代反应的定位规则
六、稠环芳烃
一、烷烃的分类和命名
芳烃，也叫芳香烃，一般是指分子中含 苯环结构的碳氢化合物。
芳香烃具有其特征性质——芳香性（易 取代，难加成，难氧化）
+ HO
NO2
浓H2SO4 50~60℃
NO2 + H2O
在此反应中，浓硫酸除了起催化作用外，还是脱水剂。
NO2 + 发烟HNO3
浓H2SO4 100℃
NO2 + H2O NO2
四、单环芳烃的化学性质
烷基苯比苯易硝化
CH3 + HO NO2 30℃
CH3
CH3
NO2 +
+ H2O
NO2
四、单环芳烃的化学性质
四、单环芳烃的化学性质
3. 氧化反应
（1）苯环氧化
苯环一般不易氧化，在特定激烈的条件下，苯环可被 氧化破环。例如：
O
2
+ 9O2
V2O5 450℃
HCC
2 H
C
C
O + 4H2O + 4CO2
O
四、单环芳烃的化学性质
（2）侧链氧化
CH3
KMnO4 H+
COOH
CH2CH3 CH(CH3)2
K2Cr2O7 H+
五、苯环上亲电取代反应的定位规则
1. 一元取代苯的定位规律
（1）邻、对位定位基 使新引入的取代基主要进入原基团邻位和对位 （邻对位产物之和大于60%），且多数使苯环活化， 使取代反应比苯易进行。
A
A 的定位能力次序大致为（从强到弱）
-O ， -NR2， -NHR， -NH2， -OH， -OR， -NHCOR， -OCOR， -R， -CH3 , X
例如:
CH3
混酸
CH3
CH3 混酸
NO2 NO2
CH3
六、稠环芳烃
② 环上有间位定位基 由于间位定位基的致钝作用，取代主要发生在
异环的α位。如：
NO2
混酸
NO2 NO2
NO2
+
NO2
六、稠环芳烃
其它稠环芳烃
8 91
7
2
9 10
8
1
6
37
2
5 10 4
65 43
芘
3，4-苯并芘
蒽
菲
苯与烷基化剂在路易斯酸的催化下生成烷基苯的 反应称为付-克烷基化反应。
+ C2H5Br AlCl3
C2H5 + HBr
四、单环芳烃的化学性质
此反应中应注意以下几点： ①常用的催化剂是无水AlCl3，此外 FeCl3、BF3、无 水HF、SnCl4、ZnCl2、H3PO4、H2SO4等都有催化作用。 ②当引入的烷基为三个碳以上时，引入的烷基会 发生碳链异构现象。例如：
四、单环芳烃的化学性质
1. 取代反应 （1）卤代反应
+ Cl2
+ Br2 Cl
+ Cl2
FeCl3 或 Fe FeBr3 或 Fe
FeCl3 或 Fe
Cl + HCl
Br + HBr
Cl
Cl
Cl +
+ HCl
Cl
四、单环芳烃的化学性质
烷基苯的卤代
CH3Cl
CH3
+ Cl
CH3 + HCl
苯氯甲烷 苯二氯甲烷 苯三氯甲烷
五、苯环上亲电取代反应的定位规则
（2）间位定位基 使新引入的取代基主要进入原基团间位（间位产物 大于50%），且钝化苯环，使取代反应比苯难进行。
B
B 的定位能力次序大致为（从强到弱）
-NR 3， -NO2， -CF3 ， -CCl3， -CN， -SO3H
-CHO， -COR，-COOH， -CONH2。
一、烷烃的分类和命名
CHO
1
6
2
5 4 3 OCH3
OH
4--羟基--3--甲氧基苯甲醛
OH
4
5
3 CH3
6
2
1
COCH3
3--甲基--4--羟基苯乙酮
OH
1
6
2
5 3 SH 4
3--巯基苯酚
二、苯的结构
苯的凯库勒式 1865年凯库勒从苯的分子式C6H6出发,根据苯
的一元取代物只有一种说明六个氢原子是等同的 事实，提出了苯的环状构造式。
+ CH3CH2CH2Cl AlCl3
CHCH3 + HCl CH3
四、单环芳烃的化学性质
原因：反应中的活性中间体碳正离子发生重排， 产生更稳定的碳正离子后，再进攻苯环形成产物。
CH3CH2CH2Cl AlCl3
CH3CH2CH2 重排 CH3CHCH3
四、单环芳烃的化学性质
③烷基化反应不易停留在一元阶段，通常在反 应中有多烷基苯生成。
SO3HSO3H
CH
2-甲基2--4甲-苯基基-4己-苯烷基己苯烷甲酸苯甲酸 苯磺酸苯磺酸 苯乙烯
COOH
SO3H
CH CH2
基己烷 苯甲酸
苯磺酸
苯乙烯
一、烷烃的分类和命名
４. 二元取代苯的命名
取代基的位置用邻、间、对或1，2；1，3；1， 4表示。例如：
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
1，2-二甲苯 1，3-二甲苯 1，4-二甲苯
（邻二甲苯） （间二甲苯） （对二甲苯）
CH3
C(CH3)3 3-叔丁基甲苯 （间叔丁基甲苯）
一、烷烃的分类和命名
5. 多官能团化合物的命名 （1）按照“官能团的优先次序”表，选择优先
官能团为母体，将与母体官能团相连的苯环上的碳 原子编号为1；
（2）根据“最低系列”原则，给苯环上的其他 碳原子编号；
五、苯环上亲电取代反应的定位规则
2. 取代定位效应的应用
例1：
指导选择合成路线
CH3
COOH
必须先氧化后硝化
CH3
KMnO4
H+ ,
NO2
COOH
混酸
COOH NO2
五、苯环上亲电取代反应的定位规则
例2：
C2H5 NO2
C2H5Cl AlCl3
C2H5
H2SO4
C2H5
混酸
SO3H
C2H5
水解
NO2