07多环芳烃和稠环芳烃
- 格式:ppt
- 大小:507.50 KB
- 文档页数:5
第四章芳香烃芳烃,也叫芳香烃,一般是指分子中含苯环结构的碳氢化合物。
现代芳烃的概念是指具有芳香性的一类环状化合物,它们不必然具有香味,也不必然含有苯环结构。
分类:芳香烃按照分子中是不是含有苯环,可分为苯系芳烃和非苯系芳烃。
苯系芳烃按所含苯环的数量和结合方式分为单环芳烃、稠环芳烃和多环芳烃。
1.单环芳烃:指分子中仅含一个苯环的芳烃,包括苯、苯的同系物和苯基取代的不饱和烃。
例如:CH3CH2CH3CH=CH2苯甲苯乙苯苯乙烯2.多环芳烃:指分子中含两个或两个以上苯环的芳烃,多环芳烃按照分子中苯环的连接方式不同分为多苯代脂肪烃,联苯烃和稠环芳烃(1)多苯代脂肪烃:能够看做脂肪烃分子中两个或两个以上氢原子被苯基取代的化合物。
CH2HC CH二苯甲烷1,2-二苯乙烯(1)联苯烃:指两个或两个以上苯环别离以单键相连而成的多环芳烃例如:联苯1,4-三联苯(2)稠环芳烃:两个或两个以上苯环彼此共用两个碳原子而成的多环芳烃,例如:萘蒽菲3.非苯芳烃:指分子中不含苯环的芳香烃,例如:环戊二烯负离子环庚三烯正离子第一节单环芳烃一,单环芳烃的异构现象和命名苯是最简单的单环芳烃。
单环芳烃包括苯、苯的同系物和苯基取代的不饱和烃。
1.异构现象(1)烃基苯有烃基的异构例如:CH2CH2CH3CHCH3CH3(2)二烃基苯有三种位置异构例如:RR'RRR'R'(3)三取代苯有三种位置异构例如: R R'RRR''R''R''R'R'2. 命名(1)苯基的概念芳烃分子去掉一个氢原子所剩下的基团称为芳基(Aryl)用Ar 表示。
重要的芳基有:CH 2(C 6H 5CH 2-)苄基(苯甲基),用Bz 表示苯基, 用Ph 或 表示ф(2)一元取代苯的命名a 当苯环上连的是烷基(R-),-NO 2,-X 等基团时,则以苯环为母体,叫做某基苯。
例如:CH CH 33NO 2Cl异丙基苯叔丁基苯硝基苯氯苯b 当苯环上连有-COOH ,-SO 3H ,-NH 2,-OH ,-CHO ,-CH=CH 2或R 较复杂时,则把苯环作为取代基。
7.1联苯及其衍生物 7.2稠环芳烃7.2.1萘及其衍生物萘是有光亮的白色片状晶体,熔点80.2 o C ,沸点218 o C ,不溶于水,易溶于乙醇、乙醚和苯等有机溶剂。
燃烧时光亮弱、烟多。
萘挥发性大,易升华,有特殊气味,具有驱虫防蛀作用,过去曾用于制作“卫生球”。
近年来研究发现,萘可能有致癌作用,现使用樟脑取代萘制造卫生球。
萘在工业上主要用于合成染料、农药等。
萘的来源主要是煤焦油和石油。
1.萘的结构和萘的衍生物的命名萘的分子式为C 10H 8,是由两个苯环共用两个相邻的碳原子稠合而成,两个苯环处于同一平面上。
萘分子中每个碳原子均以sp 2杂化轨道与相邻的碳原子形成碳碳σ键,每个碳原子的p 轨道互相平行,侧面重叠形成一个闭合共轭大π键,因此同苯一样具有芳香性。
但萘和苯的结构不完全相同,萘分子中两个共用碳上的p 轨道除了彼此重叠外,还分别与相邻的另外两个碳上的p 轨道重叠,因此闭合大π键电子云在萘环上不是均匀分布的,导致碳碳键长不完全等同,所以萘的芳香性比苯差。
萘分子中碳碳键长数据如下:萘的芳香性不如苯还可通过离域能数据看出。
苯的离域能为150.5kJ•mol -1,如果萘的芳香性和苯一样,萘的离域能应为苯的离域能的2倍,而事实上萘的离域能仅是250kJ•mol -1。
由于萘环上各碳原子的位置并不完全等同,因此萘的衍生物命名时,无论萘环上有几个取代基,取代基的位置都要注明。
萘环的编号方法如下:其中,1、4、5、8位置相同,称做α-位;2、3、6、7位置相同,称做β-位。
12345678ααααββββ CH 3CH 3SO 3H NO 2甲基萘甲基萘硝基 萘磺酸--甲基萘甲基萘12--αβ--52-nm 0.1418nm0.1415nm 0.1421nm0.13632.萘的化学性质由于萘环上闭合大π键电子云密度分布不是完全平均化的,因此它的芳香性比苯差。
(1)取代反应 萘比苯更易发生亲电取代反应。
芳烃-正文含苯环结构的碳氢化合物的总称,是有机化工的重要原料,包括单环芳烃、多环芳烃及稠环芳烃。
单环芳烃只含一个苯环,如苯、甲苯、乙苯、二甲苯、异丙苯、十二烷基苯等。
多环芳烃是由两个或两个以上苯环(苯环上没有两环共用的碳原子)组成的,它们之间是以单键或通过碳原子相联,如联苯、三苯甲烷等。
稠环芳烃是由两个或两个以上的苯环通过稠合(使两个苯环共用一对碳原子)而成的稠环烃,其中至少一个是苯环,如萘、蒽等。
芳烃中最重要的产品是苯、二甲苯,其次是甲苯、乙苯、苯乙烯、异丙苯。
苯及其分子量较小的同系物是易燃液体,不溶于水,密度比水小;多环芳烃及稠环芳烃多是晶状固体。
芳烃均有毒性,其中以苯对中枢神经及血液的作用最强。
稠环芳烃有致癌作用。
来源芳烃来源于煤和石油,煤干馏过程中能生成多种芳烃。
19世纪初叶至中叶,从煤干馏所得煤焦油中陆续分离出苯、甲苯、萘、蒽等芳烃。
此后,工业用芳烃主要来自煤炼焦副产焦炉煤气及煤焦油。
石油中含多种芳烃,但含量不多,且其组分与含量也因产地而异。
20世纪40年代后实现石脑油的催化重整,将石脑油中的非芳烃转化为芳烃。
从烃类裂解所得的裂解汽油中也可分离出芳烃。
芳烃主要来源已从煤转化为石油。
现在,世界总产量中90%以上来自石油。
不同来源含芳烃馏分的组成不同(见表)。
生产方法重整汽油中芳烃可用萃取法分出。
裂解汽油中的芳烃,也常用萃取法分出,但在萃取前需用催化加氢法除去不稳定的双烯烃、单烯烃和含硫化合物等(见芳烃抽提)。
由于裂解汽油中芳烃含量较高,因此也可用萃取精馏分离出芳烃。
常用的萃取剂有N,N-二甲基甲酰胺、N-甲酰吗啉、Ν-甲基吡咯烷酮、环丁砜等。
在萃取精馏塔中,非芳烃从塔顶蒸出,芳烃与溶剂留在塔底。
此法与萃取法相比,设备简单、操作费用低,但芳烃收率略低。
煤炼焦副产的焦炉煤气,经吸收得吸收液,分离出其中粗苯馏分,内含C8、C9芳烃,可再精馏分离。
煤炼焦副产煤焦油,经分馏可得轻油、酚油、萘油、洗油、蒽油、沥青等馏分,再用精馏、结晶等方法分离得到苯系、萘系、蒽系芳烃。
芳香烃考点热点回顾芳香烃简称芳烃,主要指分子中含有苯环的结构的一类碳氢化合物。
芳烃可以分为苯型芳烃和非苯芳烃。
苯型芳烃按分子中所含苯环数目和是否稠合,又可分为分为单环芳烃、多环芳烃和稠环芳烃。
一、苯型芳烃的命名 1、单环芳烃的命名最简单的单环芳烃是苯。
其它的这类单环芳烃可以看作是苯的一元或多元烃基的取代物。
苯的一元烃基取代物只有一种。
命名的方法有两种,一种是将苯作为母体。
烃基作为取代基,称为××苯。
另一种是将苯作为取代基,称为苯基,它是苯分子减去一个氢原子后剩下的基团,可简写成ph−,苯环以外的部分作为母体,称为苯(基)××。
例如:CH 3CH CH 3CH 3CH C CHCH 2甲苯(methylbenzene)异丙苯(isopropylbenzene)苯乙烯(phenyl ethylene)苯乙炔(phenyl acetylene)(苯为母体)(苯为取代基)苯的二元烃基取代物有三种异构体,它们是由于取代基团在苯环上的相对位置的不同而引起的,命名时用邻、间、对表示两个取代基团处于对角位置,邻、间、对也可用1,2−、1,3−、1,4−表示。
例如:若苯环上有三个相同的取代基,常用“连”为词头,表示三个基团处在1,2,3位。
用“偏”为词头,表示三个基团处在1,2,4位。
用“均”为词头,表示三个基团处在1,3,5位。
当苯环上有两个或多个取代基时,苯环上的编号应符合最低系列原则。
而当应用最低系列原则无法确定那一种编号优先时,与单环烷烃的情况一样,中文命名时应让顺序规则中较小的基团位次尽可能小,英文命名时,应CH CH 3CH 3H 3C CH 3CH 3CH 2CH 3CH 2CH 2CH 3邻甲基乙苯o -methylethylbenzene 间甲基丙苯m -methylpropylbenzene 对甲基异丙苯p -methylisopropylbenzene CH 3CH 3CH 3CH 3H 3C CH 3123456123456123456邻二甲苯(o -二甲苯) 1, 2-二甲苯 o -dimethylbenzene 间二甲苯(m -二甲苯) 1, 3-二甲苯 m -dimethylbenzene 对二甲苯(p -二甲苯) 1, 4-二甲苯 p -dimethylbenzeneCH 3CH 3CH 3CH 3CH 3H 3C CH 3CH 3H 3C 1, 2, 3-三甲苯 (连三甲苯)1, 2, 4-三甲苯 (偏三甲苯)1, 3, 5-三甲苯(均三甲苯)1, 2, 3-或vic1, 2, 4-或unsym 1, 3, 5-或sym trimethylbenzene trimethylbenzene trimethylbenzene按英文字母顺序,让字母排在前面的基团位次尽可能小。
① 国家自然科学基金资助项目(批准号:49572111)和气体地球化学国家重点实验室资助项目收稿日期:1998-03-04稠环芳烃和多环芳烃成因模拟①夏燕青1 王春江2 孟仟祥1 王红勇1 杜 丽11(中国科学院兰州地质研究所 兰州 730000) 2(中国科院广州地球化学研究所 广州 510640)摘 要 通过模拟实验发现:硫与U -胡萝卜素反应可以形成稠环芳烃,硫或氧与联苯反应可以形成多种多环芳烃。
稠环芳烃主要是以一个合适的分子为基础发展形成的,多环芳烃也可以由一个分子转化形成,但主要是两个或两个以上联苯等化合物分子连接起来而成。
关键词 稠环芳烃 多环芳烃 硫 氧 成因模拟第一作者简介 夏燕青 男 35岁 研究员 博士 有机地球化学 自Meinschein 于1959年首次报导在墨西哥湾海相沉积物中发现(少量的)稠环芳烃(PAH )以来,已在古今沉积物及原油中检测出了许多种稠环芳烃。
在近代沉积物中埋藏较深、时代较老的层位中,稠环芳烃和多环芳烃一般很少,而在接近地表的近百年来的沉积层中急剧增加,这是人类污染所引起的〔1〕。
近年来在大气(污染物)中相继检测出了稠环芳烃和多环芳烃〔2〕。
所以无论对有机地球化学工作者还是对环保工作者来说,稠环芳烃和多环芳烃都是重要研究对象,但目前研究程度不高,特别是对其成因的认识仍停留在推测的水平上,而这些推测也多是沿甾、萜类等(生物标志)化合物由生物物质直接转变的思路,认为是(具有相近结构的)生物前身物质转变而成的。
有些稠环芳烃如三芳甾烷和部分菲系列可能是这样形成的,但多数稠环芳烃特别是多环芳烃难以在生物物质中找到足够数量结构相似的前身物质。
模拟实验表明,稠环芳烃和多环芳烃的主要形成方式可能是硫和氧对一般有机质的改造。
1 实验与测试1.1 样品选用了以下四种物质作为原始样品:U-胡萝卜素 U -胡萝卜素是最丰富的一种胡萝卜素,几乎在所有的植物体中都存在。
它还是维生素A 的前身物质(故称维生素A 元),在动物肠粘膜内一个U -胡萝卜素由中间断开转变成两个不饱和醇,即维生素A 。