第六章 苯环
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第六章单环芳烃•要求深刻理解和熟练掌握的内容:苯的结构;单环芳烃的化学性质,苯环上的亲电取代反应机理及定位规律的理论解释。
•要求一般理解和掌握的内容:单环芳烃的来源和制法•难点:•苯环上亲电取代反应定位规律的理论解释第六章单环芳烃•大多数芳烃含有苯的六碳环结构,少数非苯芳烃的结构和性质与苯环相似,也称芳烃.•芳烃的性质特点:(1)不易发生加成反应,(2)不易氧化,(3)而容易起取代反应.(1)单环芳烃•芳烃可分为以下三类:(2)多环芳烃(3)非苯芳烃苯的分子式: (C6H6)一苯环的结构1. 凯库勒结构式性质特点:苯不易发生加成,不易氧化,但容易发生取代反应。
苯的凯库勒式结构+H 2∆H=-120kJ/mol+3H 2∆H=-208kJ/mol (2)苯的氢化(3)1,3-环己二烯脱氢-H 2∆H=-23kJ/mol苯的稳定性证明(1) 环己烯催化加氢:四、单环芳烃的物理性质芳香烃不溶于水,但溶于有机溶剂。
一般芳香烃均比水轻。
沸点随相对分子质量升高而升高。
熔点除与相对分子质量有关外,还与结构有关,通常对位异构体由于分子对称,熔点较高。
苯亲电取代反应的能量示意图反应进程势能+E +EE H+六、苯环上亲电取代反应的定位效应1. 定位规律A.烷基苯的取代反应CH3CH3NO2NO2CH3混酸℃3057%40%甲苯的硝化比苯容易,新引入的取代基主要进入原取代基的邻对位。
实验现象:B.硝基苯的取代反应发烟HNO3+H2SO4NO2NO2NO295℃93.2%硝基苯的硝化比苯困难,新引入的取代基主要进入原取代基的间位。
第六章 苯与芳香烃6-1.用次氯酸叔丁脂(t-BuOCl )对甲苯进行一元氯化反应,写出这工反应的反应式。
已知该反应按自由基链式反应机理进行,试写出这个反应的引发阶段与链式传递阶段的反应式。
解:苯环相对稳定,而与苯环直接连接的碳上的α氢原子却由于苯环的影响较活泼,容易被卤代,一元氯化反应的反应式为:CH 3+t-BuOCl2Cl+t-BuOH链引发阶段的反应式:t-BuOClhv+Cl t-BuO链传递阶段的反应式:+CH 3CH 2t-BuOt-BuOCl+CH 2ClCH 2+t-BuO6-2.对下列反应提出合理的分步的反应机理。
H +CH 3CHCH 2解:反应各步的反应机理为: 1CHCH 2H +CHCH 3+2CH3 4CHCH2 CH3CH HCH3 -H+6-3.写出下列反应的机理。
OR ROH R RH3O解:此反应机理如下:OR R H+OH+RROHRR+碳正离子重排OHRR6-4.写出下列反应的机理。
C CH3CH2H3CCH3H3C解,此反应机理如下:1.C CH3CH2H+CCH3CH3+2.32CCH33.H 3CCH 3HCH34.H 3CCH 3H 3C-H +6-5.写出下列反应的机理。
COOHCOOHNO 2HNO 3H 2SO 4,∆解,反应机理如下: 1.HONO 2∆+OH 2NO 2H 2O +22.NO 2+2COOHCOOH3.COOHNO 2COOHNO 2-H +6-6.写出下列反应机理。
CH 3AlCl 3HClCH 3CH 32+解:反应机理为: 1.CH 3H +CH 3H+CH 32.CH 3CH 3CH 3H +CH 3H+CH 3CH 36-7.亚硝基苯在发生亲电取代反应时,亚硝基是第一类定位基或是第二类定位基,他在致活或致钝苯环,简要解释之。
解:亚硝基苯在发生亲电取代反应时,亚硝基是第一类定位基,能使苯环活化,亲电基团主要进攻邻对位。
第六章芳烃第一节苯的结构一、凯库勒构造式1865年凯库勒(Kekule)首先提出了苯的环状结构,即六个碳原子在同一平面上彼此连结成环,每个碳原子上都结合着一个氢原子。
为了满足碳的四价,凯库勒提出如下的构造式:二、闭合共轭体系近代物理方法测定,苯分子中的六个碳原子都是sp2杂化的,每个碳原子各以两个sp2杂化轨道分别与另外两个碳原子形成C-Cσ键,这样六个碳原子构成了一个平面正六边形。
使苯分子中的所有原子都在一个平面上,键角都是120°。
见图3-1(a)。
每个碳原子还有一个未参与杂化的p轨道,它的对称轴垂直于此平面,与相邻的两个碳原子上的p轨道分别从侧面平行重叠,形成一个闭合的共轭体系。
见图6-1(b)。
图6-1(a) 苯的骨架图6-1(b) 苯的环状共轭体系图6-1(c) 苯的π电子云至今还没有更好的结构式表示苯的这种结构特点,出于习惯和解释问题的方便,仍用凯库勒式表示。
目前,为了描述苯分子中完全平均化的大π键,也用下式表示苯的结构。
第二节单环芳烃的构造异构和命名根据分子中所含苯环的数目和连接方式,芳香烃可分为如下几类:单环芳烃例如:(苯)芳香烃多环芳烃例如:(联苯)稠环芳烃例如:(萘)一、单环芳烃的构造异构1.苯环上的支链不同,产生的构造异构当苯环上连有不同的支链时,产生异构现象。
如:当苯环支链有三个以上碳原子时,可能出现碳链排列方式不同,产生异构现象。
如:正丙苯异丙苯2.支链在环上的位置不同,产生的位置异构当苯环上连有两个或两个以上支链时,可能出现支链在环上位置不同,产生异构现象。
如:邻二甲苯间二甲苯对二甲苯二、单环芳烃的命名1.苯的一元取代物只有一种时,以苯环为母体命名,烷基作取代基,称为“某烷基苯”,其中“基”字常省略。
若侧链为不饱和烃基(如烯基或炔基等),则以不饱和烃为母体命名,苯环作为取代基。
如:乙苯异丙苯苯乙烯苯乙炔2.当苯环上有两个或两个以上烷基时,可用阿拉伯数字标明烷基的位置。