芳烃的构造异构和命名共56页文档

【知识拓展】
芳香烃的结构与命名
一、苯的结构
1、凯库勒构造式
2、芳香烃：含有苯环的烃，通式：CnH2n-6
二、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。

第十章 芳烃第一节 芳烃的命名与结构一、苯衍生物的命名与苯的结构 1.苯衍生物的命名a.常见基团的命名优先顺序常见基团的命名优先顺序：COOH>SO 3H>COOR>CONH 2>CN>CHO>CO>OH>NH 2>C ≡C>C=C>C 6H 5（苯环）>R （烷基）>X ，NO 2（这两种官能团在命名时总是作为取代基）。

当分子中存在多种官能团时物质的类名由命名优先的官能团决定而其它官能团只看作取代基。

b.确定母体名称苯的同系物、卤代物和硝基化合物以苯作为母体名称。

对结构复杂或侧链带有官能团的化合物将侧链当母体而苯环作为取代基。

当苯环上有命名优先的官能团时将苯环与优先官能团一起作为母体其它作为取代基。

c.编号当苯环上有两个基团时可用词头—“邻”、“间”和“对”表示两个基团在环上的位置但也可用编号数来表示，当苯环上有多个基团时基团在环上的位置只能用编号数来表示，编号遵循官能团最小位次（如果有的话）规则和（优先级最低的）取代基最小位次规则。

d.从左至右按先取代基后母体的顺序书写名称。

e.当存在多种取代基时取代基按优先级增大的顺序从左至右排列，即取代基按CIP 次序规则依次写出。

例如，OHCH 3OHCO 2H这两个化合物可以分别命名为：邻羟基苯甲酸和2-甲基-5-氯苯酚。

2.苯的结构苯是一个平面分子，六个碳原子以SP 2杂化轨道相互重叠形成六个碳碳σ键组成一个平面正六边形，每一个碳原子未参与杂化的P 轨道相互平行重叠组成闭合的离域大π键（一个六中心六电子π键）。

如果采用共振论，苯的结构可以写成如下两个Kekule 式的杂化体：由此苯具有大的共振稳定性，根据燃烧热或氢化热数据得到苯的共振能是150kJ/mol 。

可以用如下的非Kekule 式表示苯的结构，其中圆圈表示离域π电子：但也常常用一个Kekule 式：或作为苯杂化体的简写，但必须牢记π键不是孤立的而是离域的。

第六章芳烃芳烃是芳香族碳氢化合物的简称。

一般情况下，把苯及其衍生物称为芳香族化合物。

其中分子中只含一个苯环的芳烃叫做单环芳烃。

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。

现代芳烃的概念是指具有芳香性的一类环状化合物，它们不一定具有香味，也不一定含有苯环结构。

芳香烃具有其特征性质——芳香性（易取代，难加成，难氧化）。

第一节单环芳烃的结构、异构和命名一、单环芳烃的结构苯是单环芳烃中最简单最重要的化合物，也是所有芳香族化合物的母体。

1. 凯库勒构造式根据元素分析得知苯的分子式为C6H6。

仅从苯的分子式判断，苯应具有很高的不饱和度，显示不饱和烃的典型反应—加成、氧化、聚合，然而苯却是一个十分稳定的化合物。

通常情况下，苯很难发生加成反应，也难被氧化，在一定条件下，能发生取代反应，称为“芳香性”。

1865年凯库勒从苯的分子式出发，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，提出了苯的环状结构。

这个式子虽然可以说明苯分子的组成以及原子间连接的次序，但这个式子仍存在着缺点，它不能说明苯既然含有三个双键，为什么苯不起类似烯烃的加成反应？环己烯的氢化热为119.6kJ/mol,如果苯的构造式用凯库勒式表示的话，苯的氢化热为环己烯氢化热的三倍。

119.6×3=358.8KJ/mol 。

实际上苯的氢化热是208.4KJ/mol,比预计的数值低150.4KJ/mol。

2.闭合共轭体系根据现代物理方法（如X射线法，光谱法等）证明了苯分子是一个平面正六边形构型，键角都是120℃ ,碳碳键的键长都是0.1397nm。

按照轨道杂化理论，苯分子中六个碳原子都以sp2杂化轨道互相沿对称轴的方向重叠形成六个C-C σ键，组成一个正六边形。

每个碳原子各以一个sp2杂化轨道分别与氢原子1s轨道沿对称轴方向重叠形成六个C-H σ键。

由于是sp2杂化，所以键角都是120℃,所有碳原子和氢原子都在同一平面上。

《有机化学》第六章芳烃1本章讲解的主要内容6.1芳香烃的来源、苯的结构式及表达式 6.2苯衍生物的异构和命名6.3苯的亲电取代反应6.4苯环上取代反应的定位效应及反应活性 6.5烷基苯芳香侧链的反应6.6烯基苯6.7联苯6.8稠环芳烃6.9芳香性，休克尔规则6.10非苯芳香化合物芳香烃的分类：6.1 芳烃的来源、苯的结构及表达式56.1.1 芳香烃的来源自从1845年从煤焦油内发现苯及芳香族化合物后，很长时间煤焦油是一切芳香族化合物的主要来源。

自20 世纪40年代以来，许多石油工业发达的国家，逐渐研究出由石油加工制取芳香族化合物的方法。

石油馏分中主要含有环烷烃和链烃，将它们转化为芳烃的主要方法是重整和芳构化。

6.1.2苯的结构及表达式（凯库勒（Kekulé）式）Kekul é1865年提出苯（C 6H 6）是碳碳链首尾相连的环状结构，环中三个单键、三个双键相间。

HHH HHH 6.1 凯库勒（Kekul é）式Kekul é提出苯环上的六个氢是等同的，因此只有一种一取代物，一种邻二取代物。

HHH HHH H HH HHH 凯库勒（Kekul é）式苯环中的双键没有固定的位置，它在平衡位置不断的摆动，因此下列两个邻二卤代物是等同的。

HXX HHH H XX HHH 凯库勒（Kekul é）式Kekulé式能解释苯的一些现象：苯的一取代物只有一种；苯可以加氢还原为环己烷；在光照条件下，苯可以和三分子氯气加成。

Kekulé式不能解释苯的现象：苯容易发生取代反应，却难于发生加成和氧化反应； 按照Kekule结构式，邻位二取代应该有两个异构体，但实际上只有一个；苯的氢化热远低于想象中的环己三烯结构（苯更稳定）。

实际上是一个化合物！苯的特征引起化学家的浓厚兴趣：分子式C6H6，C:H=1:1，不饱和程度高（4） 稳定性好：可由在1000℃制取；不被高锰酸钾氧化，不易发生加成反应芳香族化合物的特性－芳香性：苯环易发生取代，难发生加成反应不易氧化苯环具有特殊稳定性6.2 苯的稳定性，苯的结构14120 kJ/mol 120 kJ/mol 231 kJ/mol231 kJ/mol 208 kJ/mol 208 kJ/mol 360 kJ/mol360 kJ/mol 3 x Cyclohexene苯比设想的环己三烯稳定，能量差约为150Kj/mol苯的结构及表达式（凯库勒式）近代物理方法对苯结构的研究结果：¾苯的六个碳原子形成平面正六边形；¾碳－碳键长均等，为1.39 Å；¾所有键角均为120o。