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第六章
芳烃
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A r o m a t i c H y d r o c a r b o n s 7版陆涛
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●芳烃(aromatic hydrocarbons )——芳香族碳氢化合物。含有苯环的一大类C 、H 化合物。“芳香”二字的含义:
过去:天然产物中许多有香味的物质分子中都含有苯环。过去:天然产物中许多有香味的物质分子中都含有苯环。芳香二字的来由最初是指从天然树脂(香精油)中提取而得、具有芳香气的物质。
现在:H óckel 4n+2规则、以及特殊的化性。规则、以及特殊的化性。不一定具有香味,也不一定含有苯环结构。
●芳香性——易进行离子型取代反应,不易加成、氧化,并具有
特殊的稳定性。
●芳香族化合物——具有芳香性的一大类有机化合物
第一节分类和命名
一、分类
记忆方法:
羧基、磺酸、酯、酰卤、酰胺、腈、醛基、酮基、醇羟基、酚、巯、炔、烯、氨基、烷氧基、烷基、卤素、硝基。
练习:
杂化轨道理论的解释:
苯分子中12个原子共面,其中六个碳原子均采取
杂化,每个碳原子上还剩下一个与σ平面⊥的p轨道,相
互之间以肩并肩重叠形成π6大π键。
二、苯环上亲电取代反应的定位规则
1.两类定位基
苯环上已有一个取代基之后,新引入取代基的位置取向受原有取代基的性质的影响。原有基团分为二类:
第一类:致活基,新引入基团上它的邻、对位。属于这类基团的有:-O -、-NR 2、-NHR 、-OH 、-OCH 3、-
NHCOCH 3、-OCOR 、-C 6H 5、-R[-CH 3、-C 2H 5]、-H 、-X 等
特点:负电荷,孤对电子,饱和键
第二类:致钝基,新引入的基团上间位。属于这类基团的有:-N +R 3、-NO 2、-CN 、-COOH 、-SO 3H 、-CHO 、
-COR 等
特点:正电荷,不饱和键
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芳香性:
1.最初芳香性的定义着重于苯一类的环状共轭体系的化学性质,这类化合物
它们具有特殊的稳定性,不易发生氧化或加成反应,容易发生亲电取代反应。2.随着量子化学的发展,又将共振能等与芳香性联系起来。若环状化合物
具有相当大的共振能(或离域能),则该环状化合物具有芳香性。如苯的共振能为150.6 kJ 2mol -1,则苯具有芳香性。3.随着科学技术的发展,人们又借助核磁共振来判断化合物是否具有芳香
性。若环状共轭烃在外加磁场的作用下,产生高抗磁性此种特征的磁屏蔽效应可以从质子核磁共振谱中看出,则这种化合物具有芳香性。
4.对芳香性作深入和系统研究,奠定芳香性理论基础的是H óckel 4n+2
规则。即在闭合共轭多烯体系中,构成环的原子在同一平面或接近同一平面上,同时其π电子数符合4n+2 (n=0,1,2……),则该化合物具有芳香性。
三、非苯芳烃
苯、萘、蒽、菲都含苯环,都有多个p 轨道肩并肩形成的离域的大π键,都有芳性;
而环丁二烯和环辛四烯却化学性质活泼,不具有芳香性。
问题:有芳性的化合物一定要含有苯环吗?
答案:不一定!!
平面结构的环状离域体系,如果其π电子数符合休克尔(H ückel )规则,就具有芳香性。1. H ückel 规则
休克尔(H ückel )规则:具有平面的离域体系的单环化合物,其π电子数若为4n+2(n=0,1,2,…整数),就具有芳香性。芳香性的三个标志:
(1) 成环原子共平面或接近于平面,平面扭转不大于0.1nm; (2) 环状闭合共轭体系;
(3) 环上π电子数为4n+2 (n= 0、1、2、3……)。
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当π电子数为奇数(4n+1)时,C n H n 为自由基;
当π电子数为6,10…时,符合H ückel 规则,p 电子全部填满
成键轨道,C n H n 有芳香性;
当π电子数为4,8…(4n)时,不符合H ückel 规则,非键轨道
上各有一未成对p 电子,C n H n 为双自由基,有反芳香性。注意:环辛四烯可稳定存在(b.p152℃),这是由于C 8H 8为非平面结构。
不含苯环的烃。
不含苯环的烃。当环碳原子共平面,环内氢原子没有或很少有空间排斥作用,
π电子数目符合4n+2规则时,该轮烯具有芳香性,属非苯芳烃。[18]
轮
烯
。