有机化学 第六章 芳香烃(1)
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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 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+23CHCH 2CH 3CH H4CHCH2 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+RRORR+OR R+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+HCCH3CH32.HC CH332 C CH33.32CCH3H3CCH3H CH34.H 3CCH 3H 3CH 3CCH 3HCH3-H +6-5写出下列反应的机理。
COOHCOOHNO 2HNO 324∆解,反应机理如下: 1.HONO 2∆+OH 2NO 2H 2O +NO 22.NO 2+2COOHCOOH3.NO 2COOHNO 2COOHCOOHNO 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 芳香烃● 教学基本要求1、掌握单环芳香烃的同分异构及命名;2、掌握单环芳香烃的化学性质和芳环亲电取代反应历程;3、掌握苯环取代定位规律并能初步应用在合成上;4、了解多环芳烃和Huckel 规则。
● 教学重点单环芳香烃的化学性质和芳环亲电取代反应历程;苯环取代定位规律并能初步在合成上的应用。
● 教学难点单环芳香烃的化学性质和芳环亲电取代反应历程;苯环取代定位规律并能初步在合成上的应用。
● 教学时数: ● 教学方法与手段 1、讲授与练习相结合;2、传统教学方法与与现代教学手段相结合;3、启发式教学。
● 教学内容第一节 单环芳烃在化学反应中不易发生加成、氧化反应,而易进行取代反应的特性,被称之为芳香性。
具有芳香性的烃,统称为芳香烃,简称芳烃。
芳烃有苯系芳烃和非苯系芳烃之分。
1.1苯的结构 1、苯的结构苯的分子式为C 6H 6,碳氢数目比为1:1,应具有高度不饱和性。
事实则不然,在一般条件下,苯不能被高锰酸钾等氧化剂氧化,也不能与卤素、卤化氢等进行加成反应,但它却容易发生取代发应,并且苯环具有较高的热稳定性,加热到900℃也不分解。
苯具有芳香性,必然是由于它存在一个特殊的结构所决定的。
1865年,凯库勒(Kekule’)提出了苯的环状对称结构式: 简写式HCCC CC C H HH此式称为苯的凯库勒式,碳环是由三个C=C 和三个C —C 交替排列而成。
它可以说明苯分子的组成及原子相互连接次序,并表明碳原子是四价的,六个氢原子的位置等同,因而可以解释苯的一元取代产物只有一种的实验事实。
但是凯库勒式不能解释苯环在一般条件下不能发生类似烯烃的加成、氧化反应;也不能解释苯的邻位二元取代产物只有一种的实验事实。
按凯库勒式推测苯的邻位二元取代产物,应有以下两种:显然,凯库勒式不能表明苯的真实结构。
近代物理方法测定证明,苯分子中的六个碳原子和六个氢原子都在同一平面上,碳碳键长均相等(0.1396nm ),六个碳原子组成一个正六边形,所有键角均为120°。
第六章芳烃在有机化学发展初期,曾把从天然树脂、香精油中得到的一类性质上和脂肪族化合物明显不同,具有高度的不饱和性(C/H高),且具有特殊的稳定性和芳香气味的有机化合物称为芳香族化合物,仅由碳氢两种元素组成的芳香族化合物称为芳香烃,简称芳烃。
因当时发现的这些芳香族化合物经递降后最终得到苯,故人们把苯及其衍生物称为芳香族化合物。
随着有机化学的不断发展,又发现了一些非苯构造的环状烃,它们与苯及其衍生物的性质相似,成环原子间的键长也趋于平均化,性质上表现为易发生取代反应,不易发生加成反应,不易被氧化,它们的质子与苯的质子相似,在核磁共振谱中显示相似的化学位移。
这些特性统称为芳香性。
后经研究发现,具有芳香性的化合物在结构上都符合休克尔规则。
所以近代有机化学把结构上符合休克尔规则,性质上具有芳香性的化合物称为芳香族化合物。
芳烃不一定具有“香”味。
根据是否含有以及所含苯环的数目和联结方式不同,芳烃又可分为如下三类:(1)单环芳烃:分子中只含有一个苯环结构,如苯、甲苯、苯乙烯等。
CH3CH CH2(2)多环芳烃:分子中含有两个或两个以上的苯环结构,如联苯、萘、蒽等。
(3)非苯芳烃:分子中不含苯环结构,但含有结构和性质与苯环相似的芳环,并具有芳香族化合物的共同特性。
如环戊二烯负离子,环庚三烯正离子等。
+(一) 单环芳烃最简单的单环芳烃是苯,其分子式为C6H6。
现代物理方法测得苯的结构为:苯分子的六个碳原子和六个氢原子都在同一平面上,六个碳原子构成正六边形,C-C键长0.140nm,C-H 键长为0.108nm,键角∠CCH及∠CCC均为120º。
(缺图)图6-1 苯分子环状结构及π电子云分布图(1)价键理论对苯结构的处理杂化轨道理论认为苯环中碳原子为sp2杂化状态,三个sp2杂化轨道分别与另外两个碳原子的sp2杂化轨道形成C-Cσ键以及与一个氢原子的s轨道形成C-Hσ键,而没有杂化的p轨道互相平行且垂直于σ键所在平面,它们侧面互相重叠形成闭合大π键(图6-1)共扼体系。