第六章芳香烃
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第六章芳香烃
第六章芳香烃一、苯的结构
苯的结构
二、芳香烃的分类与命名
三、芳香烃的物理性质
四、芳香烃的化学性质
五、稠环芳烃
七芳香性和休克尔规则
芳香性条件:1. 环状,封闭的共扼多烯,共平面
2 . π电子数符合4n+2 , n=0,1,2,….正整数芳香性:高度稳定性,发生取代而不发生加成反应
芳香性:高度稳定性发生取代而不发生加成反应
反芳香性极不稳定能量高于开链烯烃
反芳香性:极不稳定。
能量高于开链烯烃。
非芳香性:较稳定。
能量相当于开链烯烃。
具有芳香性化合物的主要性质
()芳香开烯定
(1)芳香性化合物比相应的开链共轭多烯稳定。
(2)芳香性化合物有较强的环电流与抗磁性。
(3)在化学性质上热稳定性增加。
与亲电试剂不发生加成,
而发生取代反应。
对氧化剂稳定性增加。
而发生取代反应对氧化剂稳定性增加
O CH C CH C
O
O O
RCCl O
RC CR
O CCH O
C CCH
O
O
O O
CCH C CCH
CCH O CCH O O CCH CCH O
53%
O
O CCl CCH
O CCl
O
O , -OH, -OR, -NHCR, -OCR
O
-CH
-CR-COR-CNH O O O
O
N
C-R O。
第六章芳香烃一、基本要求掌握:苯的结构;芳香烃的命名、化学性质及休克尔规则;苯环取代的定位规律及其规则。
了解:芳香烃的分类方法及其主要同系物。
二、主要内容芳香烃是芳香族化合物的母体。
芳香族化合物是具有“芳香性”的化合物。
所谓芳香性是指易发生取代反应,难发生加成反应和氧化反应,环具有特殊的稳定性,不易开环等。
苯是一种典型的芳香烃,苯分子中的六个碳原子均为sp2杂化,处于同一个平面上,形成六个碳原子六个π电子的环状共轭体系,电子云密度完全均化,环相当稳定,易发生取代,难发生加成反应。
苯的反应:卤代; 硝化; 磺化; 烷基化和酰基化邻对位取代基主要使新导入的取代基进入邻位和对位,除卤素外一般使苯环活化。
这类定位基的结构特征是与苯环直接相连的原子不含重键,多数含有孤对电子。
间位基主要使新导入的取代基进入其间位,它们使苯环钝化。
间位定位基的特征是与苯环直接相连的原子一般含有重键或带有正电荷。
苯的二元取代物发生亲电取代反应时,第三个取代基的位置由苯环上原有的两个取代基决定。
经验规律如下:(1) 活化基团的作用超过钝化基团(2) 取代基的作用具有加和性(3) 第三个取代基一般不进入1,3-取代苯的2位烷基苯在强氧化剂的作用下,发生侧链氧化,无论侧链的长短如何,都被氧化为羧基。
稠环芳香烃分子中形成了闭合共轭体系,因此具有芳香性。
由于环上电子云密度分布不是均匀的,因此环上碳原子的亲电取代反应活性不同,反应活性为γ-位>α-位>β-位。
三、重点和难点(一)芳香烃的化学性质及休克尔规则(二)苯的结构及苯取代反应的的定位规律及其应用四、化学反应小结1、芳香环上的亲电取代反应a 、卤代反应+X 2FeX 3X+X 2FeX 3X(X =Cl,Br)稠环芳香烃—萘的亲电取代反应有两个位置(α-位、β-位),α-位反应活性高于β-位。
反应机制与苯的亲电取代反应相同。
b 、硝化反应+HNO 3H 2SO 4NO 2+HNO 3NO 2H 2SO 4 c 、磺化反应+浓H 2SO 4SO 3H SO 3H+浓H 2SO 4SO 3H 60℃165℃165℃ d 、烷基化反应由于Friedel-Crafts 烷基化反应过程中有碳正离子中间体产生,当烷基的碳原子数大于两个,则碳正离子可能会出现重排,发生碳链异构化作用。
一、凯库勒构造式HI日一2歹、C —HIIIH —C 沁严匚一HIH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-C 。
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n 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n 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第六章芳烃 第一节苯的结构或简写为1865年凯库勒(Kekule)首先提出了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:01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:CH3CH2CH3丫咼X CH-CH3正丙苯异丙苯2.支链在环上的位置不同,产生的位置异构CH3衣屯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、单环芳桂的命名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。
若侧链为不饱和桂基(如烯基或烘基等),则以不饱和桂为母体命名,苯环作为取代基。