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多环芳烃和非苯芳烃

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有机化学第七章(多)

有机化学第七章(多)
CH3 CH3 CH3
4 3 2 1
1
α－甲基萘 β－甲基萘 1－甲基萘 2－甲基萘
SO3H
5 4 NO2
SO3H 2 3
4 3 2 1 OH
CH3 5
4－甲基－1－萘磺酸 5－硝基－2－萘磺酸
5－甲基－1质： (1)性状：无色片状晶体，mp:80.2℃，bp:218 ℃,有特殊气味。 性状： 有特殊气味。 性状 无色片状晶体， ℃ 有特殊气味 (2)易升华，蒸气有杀菌作用。用于做卫生球，用于杀菌防虫。 易升华， 易升华 蒸气有杀菌作用。用于做卫生球，用于杀菌防虫。 萘的化学性质与苯相似，但由于离域的不太好， 萘的化学性质与苯相似，但由于离域的不太好，π电子云不是均匀 分布，所以反应活性与苯相比，不仅比苯易进行亲电取代反应， 分布，所以反应活性与苯相比，不仅比苯易进行亲电取代反应， 而且也较易进行加成和氧化反应。 而且也较易进行加成和氧化反应。 1.亲电取代反应 亲电取代反应 萘环上的π电子云不是均匀分布，据测定，它的α 萘环上的π电子云不是均匀分布，据测定，它的α位上电子云密度 最高， 位次之， 位最低， 最高，β位次之，γ位最低，所以萘的亲电取代反应一般发生在 特殊情况下也能在β位反应。 α位。特殊情况下也能在β位反应。
CH3
(2)原来取代基为第二类定位基时，则钝化芳环，主要发生异环α 原来取代基为第二类定位基时，则钝化芳环，主要发生异环α 原来取代基为第二类定位基时 位取代。 －位取代。如： NO
2
NO2
萘亲电取代的定位规律
但是，萘的亲电取代反应有的不遵循定位规律， 但是，萘的亲电取代反应有的不遵循定位规律，如：
H2 SO4 H2O
9,10－蒽醌和它的衍生物是蒽醌类染料的主要原料。 －蒽醌和它的衍生物是蒽醌类染料的主要原料。

有机化学单环、多环及非苯芳香烃

有机化学单环、多环及非苯芳香烃

BrBiblioteka BrBrBr②苯为高度不饱和的分子，却不容易发生加成反应而容
易发生取代反应。
③苯环的特殊稳定性： 不与氧化剂反应； 在化学反应中苯环常保持不变；氢化热和燃烧热低。
氢化热是化合物催化加氢时所放出的热量，氢化热小 说明化合物内能低，比较稳定。
环己烯、环己二烯和苯催化加氢时都生成环己烷，氢 化热数据为：
120°
·
·
0.110nm ·
·
Π6 6
0.1397nm
·
·
苯的大π键 Π 66。
(2) 分子轨道理论
没有参加杂化的六个2p轨道重新组合成六个π分子轨 道，其中三个是成键轨道，三个是反键轨道。
在基态时，苯分子中的六个π电子都在成键轨道上，它 们的能量要比在孤立的π轨道低得多，因此苯环是一个 稳定的体系。
③ 苯环上有强吸电子基团如硝基、磺酸基、羧基、酰基 时，不发生Friedel-Crafts反应；
(5) Friedel-Crafts酰基化反应 酰基化试剂常用酰氯或酸酐，最常用的催化剂
是AlCl3，产物为芳酮。
乙酰基
O
+ CH3 C Cl AlCl3
O C CH3
CH3 +
CH3
O C
O C
O
AlCl3
CH3
CH3
Cl
+
Cl
氟代太激烈，氟苯要用间接方法制备；碘代时生成的 HI有强的还原性，必须除去HI反应才能顺利进行。
+ I2 + AgClO4
I + AgI + HClO4
(3) 磺化反应
浓 H2SO4 , 80℃ or H2SO4(SO3) , 室温

5.芳香烃

5.芳香烃

H2SO4 (浓) 95℃
CH3
＞
NO2
NO2
＞
30℃
NO2
+ HO-NO2
58%
+
CH3
38%
反应历程
硝鎓离子的生成： HO
NO2+ +
NO2 +2 H2SO4
H NO2 HSO4-
H3O+ + NO2+ + HSO4NO2 + H2SO4
Step 1:硝鎓离子进攻
Step 2: 失去质子
3.磺化：与浓硫酸在一定温度下发生反应。
该类基团为致钝基团，即含有此类定位基团的芳环在 进行二元取代时，反应的活性降低。（不容易进行反应）
该类基团及活性次序为：
+ N(CH3)3 ＞ NO2 ＞ CN ＞ SO3H ＞
O CH ＞
O C OH ＞ CCl3
该类基团特征是含有不饱和键或具有吸电子能力。 卤素取代基,致钝但属于邻对位定位基
5.6.2. 定位规律的解释
OH
SO3H
CHO
COOH
Cl
NH2
OH
NO2
对氯苯酚
对氨基苯磺酸 对羟基苯甲醛 对硝基苯甲酸
5.4 单环芳烃的物理性质
1.苯及其同系物一般是无色液体，不溶于水，可溶于 乙醇、乙醚等有机溶剂中，比重比水轻，一般在 0.86～0.9之间；
2.在苯的同系物中，每增加一个CH2，沸点平均升高
25～30℃，含同数碳原子的各种异构体，其沸点相差
第五章
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9
芳香烃
芳香烃的分类及命名 苯的结构 单环芳烃及其衍生物的命名 单环芳烃的物理性质 单环芳烃的化学性质 苯环的亲电取代定位效应 稠环芳烃 芳香性和休克尔规则 几种重要的单环芳烃

芳香烃的有机结构

芳香烃的有机结构

CH3
CH2CH3 1-甲基-3-乙苯
或间甲乙苯
CH3
CH(CH3)2 1-甲基-4-异丙苯
或对甲异丙苯
4
三元相同烷基取代苯，有三种异构体：
CH3 CH3 CH3
(连三甲苯) 1,2,3-三甲苯
CH3 CH3
CH3 (偏三甲苯) 1,2,4-三甲苯
CH3
H3C
CH3
(均三甲苯) 1.3.5-三甲苯
苯分子结构及π电子云分布图
12
H
H H
π6 6
H H
H
13
•休克尔规则
在一个环形平面的离域体系中,当形成大л键的 л电子数符合 4n+2 (n=0,1,2,3…) 时, 该化合 物就具有芳香性,这一规则叫休克尔规则或4n+2 规则。
按此规则芳香性分子应具备三个条件： 1、分子必须为环状同平面。 2 、 构 成 环 的 原 子 必 须 都 是 SP2 杂 化 原 子 , 有 未 杂化的P轨道，能形成一个离域的π电子体系。 3、成环原子的P电子数等于4n+2（n为自然整 数）。
15
苯环上氢的亲电取代反应：苯环上 电子云密度高，易被亲电试剂进攻， 引起 C—H 键的氢被取代，称为亲 电取代反应。
16
亲电取代反应机理
苯与亲电试剂 E+ 作用时，生成 π 络合物，接着亲电试剂从苯环的 π 体系 中得到两个电子，生成 σ 络合物。此时， 这个碳原子由 sp2 杂化变成 sp3 杂化状 态，苯环中六个碳原子形成的闭合共轭
CH3 CH
CH3
异丙基苯
叔丁基苯
NO2
Cl
硝基苯
氯苯
2
二元相同烷基取代苯，有三种异构体：

多环芳烃和非苯芳烃

多环芳烃和非苯芳烃
1,2-二苯乙烯
07
稠环芳烃
08
萘
09
蒽
10
菲
(2) 多苯代脂烃类
7.1 联苯及其衍生物
700~800 ℃
+ H2
(2) 联苯的实验室制备
2
+ 2Cu
+ 2CuI
联苯为无色晶体,熔点70℃,沸点254℃,不溶于水而溶于有机溶剂.
联苯的工业制备
联苯可看成是苯的一个氢原子被苯基取代. 联苯的化学性质与苯相似,在两个苯环上均可发生磺化,硝化等取代反应.
7.2.3 菲
9,10-菲醌 菲的性质 CrO3 + CH3COOH
01
02
例: 菲的氧化:
菲的化学反应易发生在9,10位.
不完全由苯环稠合的稠环芳烃 例如苊和芴,它们都可以煤焦油洗油馏分中得到.
苊(e) 无色针状晶体
芴(wu) 无色片状结晶
芴的亚甲基上氢原子相当活泼,可被碱金属取代:
01
02
例1: 判断环丁二烯的芳香性?
电子数 = 4 . 两个电子占据能量最低的成键轨道,两个简并的非键轨道各有一个电子. 这是个极不稳定的双基自由基.
--凡电子数符合4n的离域的平面环状体系,基态下它们的组简并轨道都如环丁二烯那样缺少两个电子,也就是说,都含有半充满的电子构型,这类化合物不但没有芳香性,而且它们的能量都比相应的直链多烯烃要高的多,即它们的稳定性很差.所以通常叫做反芳香性化合物.
1
当第一个取代基是间位定位基时
例2:
例1:
01
02
邻对位定位基
复杂性(不符合规律)
7.2.2 蒽及其衍生物
(1) 蒽的来源和结构 蒽存在于煤焦油中, 分子式为C14H10

徐寿昌《有机化学》(第2版)名校考研真题(多环芳烃和非苯芳烃)【圣才出品】

徐寿昌《有机化学》(第2版)名校考研真题(多环芳烃和非苯芳烃)【圣才出品】

第7章多环芳烃和非苯芳烃一、选择题1．下列化合物有芳香性的是（）。

[华中科技大学2000研]【答案】（B），（C）【解析】（B）项分子中有6个π电子，符合休克尔规则；（C）项中的七元环带一个单位正电荷，五元环带一个单位负电荷，这样七元环和五元环的π电子数都为6个，且在同一平面内，都符合休克尔规则。

2．下列化合物中有芳香性的是（）。

[中国科学院-中国科学技术大学2001研]【答案】（A）【解析】（A）中有10个π电子数，符合休克尔规则。

3．薁的亲核取代反应容易发生在哪些位置上？（）[上海大学2004研]A．1、2和3位B．1和3位C．5和7位D．4、6和8位【答案】D【解析】薁的七元环带一单位正电荷，五元环带一单位负电荷，是典型的非苯芳烃，有芳香性。

七元环显正电性，易受亲核试剂的进攻，同时亲核反应发生在4、6和8位时，活性中间体中五元环带一单位负电荷，较稳定。

4．如果薁进行亲电取代反应，那么容易发生在哪些位置上呢？（）[上海大学2004研]A．1、2和3位B．1和3位C．5和7位D．4、6和8位【答案】B【解析】薁的五元环带负电荷，易受亲电试剂进攻，故亲电反应发生在五元环，同时亲电反应发生在1和3位时，活性中间体碳正离子较稳定。

二、填空题1．命名：。

[武汉理工大学2004研]【答案】β-5-硝基萘乙酸（或5-硝基-2-羧甲基萘）【解析】以羧酸作为主体命名或以萘作为主体命名都可。

2．用系统命名法命名：。

[华中科技大学2002研]【答案】5-硝基-1-溴萘【解析】以萘作为主体进行命名，取代基的列出顺序按顺序规则，将小基团优先列出。

3．写出化合物9，10-二溴菲的结构式。

[华东理工大学2004研]【答案】【解析】要熟悉菲的取代基编号顺序：三、简答题1．杯烯具有较大的偶极矩（5.8D），为何？[上海大学2004研]答：杯烯中电子离域，五元环带一个单位负电荷，三元环带一个单位正电荷，这样五元环电子数为6，三元环电子数为2，都符合休克尔规则，为稳定的芳香结构。

有机化学第四篇芳香烃

有机化学第四篇芳香烃

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。

ch7_多环芳烃和非苯芳烃

ch7_多环芳烃和非苯芳烃

CrO3, HOAc 25 C O O O2 , V 2 O5 400--500 C O O
NO2 [O]
NO2 COOH COOH
NH2 [O] HOOC HOOC
电子云密度高 的环易被氧化
4 萘环的取代规律 p149
主
G(o,p)
次
热 热
G(o,p)
次 主
从动力学考虑 活化基团使反应在同 环发生。钝化基团使 反应在异环发生。 -位优于-位。
H H
HH HH
H H HH
H
H HH H
H
10-轮烯因环内 氢的相互作用， 使C不能同处 在同一平面内， 无芳香性。
14-轮烯 有芳香性 环内氢 0 ppm 环外氢7.6 ppm
16-轮烯 无芳香性
18-轮烯 有芳香性
1,1,4－三甲基－5－乙基环庚烷
1－甲基－3－异丙基－1－环己烯
3，7，7－三甲基双环[4.1.0] 庚烷
即
3 2
蒽
菲
环戊烷多氢菲本身不存在于自 然界中，但它的衍生物（胆固 醇、胆酸、维生素D、性激素 等）广泛分布在动植物体内， 它被称为甾族化合物骨架。
环戊烷多氢菲
蒽的伯齐还原
Na/NH3(液) C2H5OH Na/NH3(液) C2H5OH Na/NH3(液) C2H5OH
菲的氧化
KMnO4
COOH COOH
5 6 7
C2H5
CH3
1,3-二甲基萘
H3C 1 8 2-甲基-6-乙基萘
化学反应
亲电取代反应最易在萘的位 1．亲电取代反应 （p146） 萘的卤代、硝化主要发生在位上，磺化反应根据温 度不同，反应产物可为-萘磺酸或-萘磺酸。

有机化学第七章 芳烃

有机化学第七章 芳烃

H
H
H
H
H
H
可以解释：为什么苯分子特别稳定？ 为什么苯分子中碳碳键长完全等同？ 为什么邻位二取代物只有一种？
（b）分子轨道理论 分子轨道理论认为：苯分子形成σ键后，苯的
六个碳原子上的六个P 轨道经线性组合可以形成六 个分子轨道，其中ψ1 、ψ2 和ψ3 是成键轨道，ψ4、 ψ5和 ψ6是反键轨道。当苯分子处于基态时六个电 子填满三个成键轨道，反键轨道则是空的。
-络合物
（b）硝化反应
2 H2SO4 HNO3
NO2
HNO3 H2SO4,45℃
CH3
HNO3 H2SO4,30℃
NO2
CH3 NO2
CH3
NO2
HNO3 H2SO4,95℃
NO2
NO2
NO2
H3O 2 HSO4
反应比苯容易 反应比苯困难
硝化反应机理
硝化反应中进攻试剂是NO2+，浓硫酸的作 用促进NO2+的生成：
苯环的特殊稳定性可以从它具有较低的氢化热 得到证明：
环己三烯氢化热=360kj/mol（假想值） 苯环氢化热=208kj/mol 相差152kj/mol
氢化热简图：
环己三烯+3H2
环己二烯+2H2
苯+3H2
环己烯+H2
231kj/mol
120kj/mol
208kj/mol
360kj/mol
环己烷
苯分子的近代概念
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（1）煤的干馏
煤隔绝空气加热至1000~1300℃时分解所得到的 液态产物——煤焦油，其中含有大量芳烃化合物。 再经分馏得到各类芳烃。
馏分名称 轻油 酚油 萘油 洗油 蒽油

16种多环芳烃结构 -回复

16种多环芳烃结构 -回复

16种多环芳烃结构-回复多环芳烃是一类由多个芳香环组成的有机化合物。

它们通常由碳和氢原子构成，分子结构中形成了多个芳香环串联的关系。

这使得多环芳烃具有独特的化学性质和应用价值。

下面将介绍16种常见的多环芳烃结构，并解释它们的特点和用途。

1. 苯（C6H6）苯是最简单的多环芳烃化合物，由六个碳原子和六个氢原子组成的六元环结构。

苯具有强烈的芳香性质，广泛用于有机合成、溶剂和染料等领域。

2. 萘（C10H8）萘是一个由两个苯环组成的多环芳烃，具有典型的带有共轭烯烃的十元环结构。

它常用作颜料、杀菌剂和荧光染料。

3. 苊（C14H10）苊是一个由三个苯环组成的多环芳烃，是最简单的三环芳烃之一。

苊常被用作有机颜料的原料。

4. 菲（C14H10）菲是一个由四个苯环构成的多环芳烃，其结构与苊非常相似。

菲广泛应用于药物合成、有机材料和染料等方面。

5. 芘（C16H10）芘是一个由四个苯环和两个共轭烯烃构成的多环芳烃，分子结构较为复杂。

芘广泛用于染料、荧光探针和生物医学研究中。

6. 蒽（C14H10）蒽是一个由三个苯环构成的多环芳烃，由于它的共轭π电子体系具有很强的共轭作用，使得蒽的化学性质非常活泼。

蒽是许多染料、颜料的前体，在有机合成和医药化学中有重要应用。

7. 菲咯啉（C16H9N）菲咯啉是一个由四个苯环和一个氮原子构成的多环芳烃。

菲咯啉具有良好的光吸收性能，被广泛应用于溶剂染料、太阳能电池和有机光电材料等领域。

8. 蒽醌（C14H8O2）蒽醌是一种由两个蒽环和一个醌基团构成的多环芳烃。

蒽醌是一种重要的有机合成中间体，广泛应用于染料、医药和农药等领域。

9. 获得（C14H10O）获得是一个由一个蒽环和一个苯环构成的多环芳烃。

获得具有良好的荧光性能，被广泛应用于荧光标记、生物传感和有机电子等领域。

10. 燃料沥青多环芳烃燃料沥青中存在着大量的多环芳烃化合物，例如苯并[a]芘、苯并[c,d]苯并[a,h]蒽等。

这些多环芳烃是由石油加工过程中的蒸馏和催化裂化而形成的。

chem-7多环芳烃和非苯芳烃

chem-7多环芳烃和非苯芳烃
αα
β
β
Br
β
β
αα
β-溴萘
Br
α-溴萘
-NH2 ，-OH ，-CHO， -SO3H， -COOH OH
SO3H
βቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ萘磺酸
α-萘酚
2.二取代物
8 7
6 5
1 2
3 4
C2H5
C2H5 1，6-二乙基萘
CH3
SO3H
4-甲基-1-萘磺酸
OH SO3H
C2H5 5-乙基-2-萘磺酸
NO2 4-硝基-1-萘酚
（三）萘的化学性质
1.亲电取代反应
α
α β
E+
β
EH
EH
+
+ 其它不稳定共振结构
+
+E H + 其它不稳定共振结构
⑴卤化
Cl
+ Cl2
I2 苯
Br
+ Br2 CCl4
⑵硝化
HNO3/H2SO4
N O2
⑶磺化（可逆反应）
< 80℃
浓 H2SO4
165℃
SO3H
96%
SO3H
165℃ / H2SO4
斥力较大
H SO3H
85%
H
SO3H
H
斥力较小
⑷付氏酰基化反应
AlCl3 + CH3COCl
CS2 或 C2H2Cl4 -15℃
硝基苯 200℃
COCH3 93%
COCH3 90%
⑸一取代萘的定位效应
由于邻对位定位基的致活作用，取代发生在同环,并且第 二个基团进入这个定位基的邻对位中的α位。
CH3

3芳香烃

3芳香烃
CH3 COOH Cl
α CH3
5
α
4
③萘的化学性质——萘分子中键长平均化程度没有 苯高，因此稳定性也比苯差，而反应活性比苯高， 不论是取代反应还是加成、氧化反应均比苯容易。
a.取代反应 ：
FeCl3
Cl
+
NO2
HCl
萘环上α位电子 云密度比β位高， 所以取代反应主 要发生在α位。
硝酸
+
H2O
萘的磺化反应随反应温度不同，产物也不一样。
烷的主要方法。
+ 3H2
活性镍 △ ,加压
②卤素加成——在紫外光照射下，苯与氯加成六氯代 H Cl 环己烷（六六六）。 Cl
H + 3Cl2
紫外线
Cl HC l H Cl
Cl H
是已被禁用 的杀虫剂！
（3）氧化反应
①苯环的侧链氧化——在强氧化剂（如高锰酸钾的酸性溶液） 作用下，苯环上含α-H的侧链能被氧化，不论侧链有多长，氧 化产物均为苯甲酸。
酰基化反应既不发生异构，也不生成多元取代物。 当苯环上连有强的吸电子基，如—NO2等基团时，一般 不发生傅—克反应。硝基苯常作傅—克反应的溶剂。 ★芳烃发生的卤代、硝化、磺化、酰化等取代反应 都是亲电取代反应。
﹡芳烃亲电取代反应历程 以用苯的氯代为例表示如下：
Cl2 +
+
FeCl3
Cl
+
+
Cl + FeCl4
①蒽的物理性质——蒽的分子式为C14H10，它是由三 个苯环稠合而成，且三个环在一条直线上。蒽是白 色片状带有蓝色荧光的晶体，不溶于水，也不溶于 乙醇和乙醚，但在苯中溶解度较大。
蒽的结构：蒽环的编号从两边

第7章、多环芳烃和非苯芳烃

第7章、多环芳烃和非苯芳烃
Br
Br2 FeBr3
高温
SO3H
H2SO4
有机化学 芳烃 19
蒽的化学性质

② 加氢 氢化时多在 9 、 10 位，这样氢化后形 成两个苯环，稳定性高。若在其它位置，则产物中 留下一个萘环，相比之下，萘环不如苯环稳定，所 以氢化亦多在9、10位加成。
Zn HCl
9,10－二氢蒽

③ 氧化 蒽比苯易氧化，发生在 位，生成 9,10－蒽醌，是重要的化工原料，其衍生物是许多 醌式染料的中间体。 O
有机化学
芳烃
常见的非苯芳香体系
碳原子数 电子数 离域键 (4n+2)n值


0
3 2
2 3

1
5 6
6 5

1
6 6
6 6

1
7 6
6 7

8 10 2
10 8
以上这些结构不具有苯的六员环结构，但却有与 苯相似的芳香性。
芳烃 26
有机化学
例：

该化合物由一个五员环和一个七员环 稠合而成。其外围有 10 个电子，经测 定，该化合物有偶极距（烃类，应无 偶极距或偶极距很小），但其=1.0D， 这说明分子中发生了电子偏移。 原因是，七员环中的一个电子转移到 五员环中，则两个环都有6个电子，符 合4n+2规则，则两部分都有芳香性， 使体系能量降低，分子稳定。该化合 物是一个芳香化合物，具有芳香性。

如：6,6’-二硝基-2,2’-联苯二甲酸的异构体
镜面
有机化学 芳烃 6
(6) 重要联苯衍生物——联苯胺(4,4’-二氨基联苯)：

无色晶体； 熔点127℃ ； 是合成多种染料的中间体； 该化合物毒性大,且有致癌可能,近来很少用。

”芳环”的分类有哪些？

”芳环”的分类有哪些？

”芳环”的分类有哪些？一、单芳环化合物单芳环化合物是由一个苯环组成的芳香化合物。

例如苯、甲苯、萘等。

这些化合物都具有稳定的芳环结构，而且单芳环化合物的化学性质与苯的性质相似。

它们可以通过苯环上的取代基的不同来进行进一步的分类。

1. 单取代苯或甲苯单取代苯或甲苯是指在苯环上有一个取代基的化合物。

这些取代基可以是烷基、卤素、羟基等。

它们在有机合成和医药领域具有广泛的应用，例如对苯二酚、对甲苯磺酸等。

2. 双取代苯或甲苯双取代苯或甲苯是指在苯环上有两个取代基的化合物。

这些化合物的取代基可以不同，也可以相同。

它们具有更加多样的化学性质和应用领域，例如联氨酮、氟氯苯等。

二、多环芳烃化合物多环芳烃化合物是由两个或两个以上的苯环组成的化合物。

多环芳烃化合物通常具有较高的稳定性和特殊的化学性质。

根据苯环之间的连接方式和环的个数，可以进一步分类。

1. 杂环芳烃杂环芳烃是指除了苯环之外，还含有其他非碳原子构成环的芳烃化合物。

这些非碳原子可以是氧、硫、氮等。

杂环芳烃在药物研发和农药研究中具有重要的地位，例如噻吩、吡啶等。

2. 覆上芳烃覆上芳烃是由两个苯环通过官能团连接而成的化合物。

这种芳烃具有特殊的空间结构和化学性质，广泛应用于有机化学和材料科学领域。

典型的覆上芳烃化合物包括二苯基甲烷、二苯基二磺酸等。

三、大环芳烃化合物大环芳烃化合物是由多个苯环组成的大分子化合物。

由于大环结构的稳定性和特殊的电子性质，它们在材料科学和电子器件领域具有广泛的应用。

1. 蒽类化合物蒽类化合物是一种由三个苯环组成的大环芳烃。

蒽类化合物具有良好的光学和电学性质，广泛应用于荧光染料和有机电子器件的制备。

2. 芘类化合物芘类化合物是一种由四个苯环组成的大环芳烃。

芘类化合物在药物研发和材料科学领域有重要的应用，例如荧光探针和新型光伏材料的开发等。

综上所述，"芳环"是一个广泛应用于有机化学领域的术语，涵盖了各种具有稳定的电子结构和独特化学性质的化合物。

徐寿昌《有机化学》(第2版)配套题库【名校考研真题】(上册) 第7章~第10章【圣才出品】

徐寿昌《有机化学》(第2版)配套题库【名校考研真题】(上册) 第7章~第10章【圣才出品】

第7章多环芳烃和非苯芳烃一、选择题1．下列化合物有芳香性的是（）。

[华中科技大学2000研]【答案】（B），（C）【解析】（B）项分子中有6个π电子，符合休克尔规则；（C）项中的七元环带一个单位正电荷，五元环带一个单位负电荷，这样七元环和五元环的π电子数都为6个，且在同一平面内，都符合休克尔规则。

2．下列化合物中有芳香性的是（）。

[中国科学院-中国科学技术大学2001研]【答案】（A）【解析】（A）中有10个π电子数，符合休克尔规则。

3．薁的亲核取代反应容易发生在哪些位置上？（）[上海大学2004研]A．1、2和3位B．1和3位C．5和7位D．4、6和8位【答案】D【解析】薁的七元环带一单位正电荷，五元环带一单位负电荷，是典型的非苯芳烃，有芳香性。

七元环显正电性，易受亲核试剂的进攻，同时亲核反应发生在4、6和8位时，活性中间体中五元环带一单位负电荷，较稳定。

4．如果薁进行亲电取代反应，那么容易发生在哪些位置上呢？（）[上海大学2004研]A．1、2和3位B．1和3位C．5和7位D．4、6和8位【答案】B【解析】薁的五元环带负电荷，易受亲电试剂进攻，故亲电反应发生在五元环，同时亲电反应发生在1和3位时，活性中间体碳正离子较稳定。

二、填空题1．命名：。

[武汉理工大学2004研]【答案】β-5-硝基萘乙酸（或5-硝基-2-羧甲基萘）【解析】以羧酸作为主体命名或以萘作为主体命名都可。

2．用系统命名法命名：。

[华中科技大学2002研]【答案】5-硝基-1-溴萘【解析】以萘作为主体进行命名，取代基的列出顺序按顺序规则，将小基团优先列出。

3．写出化合物9，10-二溴菲的结构式。

[华东理工大学2004研]【答案】【解析】要熟悉菲的取代基编号顺序：三、简答题1．杯烯具有较大的偶极矩（5.8D），为何？[上海大学2004研]答：杯烯中电子离域，五元环带一个单位负电荷，三元环带一个单位正电荷，这样五元环电子数为6，三元环电子数为2，都符合休克尔规则，为稳定的芳香结构。

02-多环芳烃和非苯芳烃课件

02-多环芳烃和非苯芳烃课件
一、多环芳烃命名
3 2 CH23 3
（1）联苯芳烃——
CH3–4 1 1
4
苯环以单键相连
5 6 6 5
从联位开始，分别编号 2,4-二甲基联苯
（2）多苯代脂烃— —苯环由脂肪族C相 连, 苯作取代基
–CH=CH–
1,2-二苯(基)乙烯
（3）稠环芳烃—— 苯环通过共用C相连
①从共用C旁开始，向 外依序编号
＞26，休克规则无效。
2、非苯芳烃的判断
=2 =6
（1）单环 +
-
=6 两环合计 =10
（2）稠环 +
=10
× （3）轮烯： H H
=14
×HH HH
薁
=18
HHH HHH
85 C14H3
76
23 -甲基萘
CH367–
32 -甲基萘
58 41
萘 1,6-二甲基萘
②1,4,5,8—位；2,3,6,7—位
C82H5 1 -乙基萘
7
2
？ 6
3 1-乙基萘
5 4 8-乙基萘
在不违反萘环编号原则 的前提下，最先碰面， 先小后大。
2
CH3
1
1,7-二甲基CH萘3
C2H5
1-甲基-5-乙基萘
2 1 CH3
二、萘的结构和性质
0.142
09 1、萘的结构 ——十个C均为sp2杂化
共振式：
萘的平均化效果不如苯(共振能： 255.2＜2×150)，加 成、氧化、取代都比苯容易。
2、萘的氧化反应 O
3、萘的加成反应
O 1,4-萘醌
O –C –C O O 邻苯二甲酸酐
1,2-二氢化萘 四氢化萘 十氢化萘

芳烃及非苯芳烃

芳烃及非苯芳烃
sp3杂化，不是连续共轭
1
2
3
联苯及其衍生物 （简讲）
工业： 2
3'
700~800℃ 4' 通过铁管 5'
2' 2 1' 1 6' 6
3 4
5 + H2
实验室： 2
I + 2 Cu
+ 2CuI
苯取代苯 :苯基为最弱的 O,P 基. 取代时,主要进入对位,也有少量邻位产物. 两苯环可饶 C-C 键自由旋转,当有取代基时旋转有 限制,形成异构体.
二 ：萘的化学性质
无色片状，特殊臭味，常用卫生球为粗萘，
易取代，与苯相比易加成。
(一):取代反应 (比苯容易,芳香性比苯弱)
1: 卤代
Br
+ Br2 100℃
+ HBr
α -溴代萘
不用催化剂,比苯活泼.
2: 硝化
HNO3,H2SO4 室温
NO2
+
NO2
(苯硝化须加热)
95%
Zn/HCl 还原
5% NH2
α -萘胺
3: 磺化
60℃
SO3H α -萘磺酸
+ H2SO4
165℃
165℃
SO3H β -萘磺酸
α 位空间阻力大,不稳定,但生成速度快,低温以α 位 为主; 高温时,β 位也易生成,稳定,以β 位为主.
4: 付氏烷基化产率低,无价值.
(三) 氧化反应 (比苯容易)
O
+ O2 V2O5 400℃
§7-1 芳香性
芳香性：
化合物具有的环稳定,易亲电取代, 难加成,难氧化的性质，称为芳香性。
芳香性判椐---休克尔规则 (1)环状共平面,即原子SP2杂化; (2) ∏电子数符合(4n+2). 注:n=0,1,2……整数;二条件同时具备.

优选第六章多环芳烃和非苯芳烃

优选第六章多环芳烃和非苯芳烃

① 联苯和联多苯 苯环间以单键直接相连。如
联苯
5 4
6
6' 5'
1 1'
4'
3
2 2' 3'
CH3
2-甲基-4'-硝基联苯
NO2
1,4-联三苯
65 1
4 23
1,3-联三苯
联苯的制备方法：
H +H
。 700 ~ 800 C
Fe
+ H2
联苯的化学性质与苯相似，可发生亲电取代反应，且 主要得到对位产物(苯基为第一类定位基，且因位阻而以 对位产物为主)。
蒽
3
9 10
4
2
8
1
5
1
6
7
2
或
7
10
65
43
89
菲
6.7.2 稠环芳烃
稠环芳烃是指多个苯环共用两个或两个以 上碳原子的芳烃。
萘
蒽
(naphthalene)
菲
6.7.2.1 萘及其衍生物
1、萘的结构和命名
0.142
0.136 α
β 0.140
0.139
环闭共轭体系(大键)；C-C键长不完全等同；电 子云不完全平均化；离域能 ～255kJ/mol（苯的离域 能为150 kj·mol-1 ）；因此萘的稳定性比苯弱一些。
O
O2 , V2O5 400℃
C O
C
O
② CrO3氧化
O
CrO3 CH3COOH , 10~15℃
萘 醌
O
6.7.2.2 蒽和菲
1. 蒽的命名及化学性质
分子式C14H10，命名与萘相似，蒽环也有固定的 编号次序。
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(3) 联苯的硝化反应:
HNO3 H2SO4
钝化基团、 异环取代
O2N
HNO3 H2SO4
O2N
NO2
4,4’-二硝基联苯（主要产物）
O2N
O2N
可编辑ppt 2,4’-二硝基联苯
6
(4) 联苯化合物的异构体
•由于两个环的邻位有取代基存在时,由于取代基的空 间阻碍联苯分子的自由旋转.从而使两个苯平面不在 同一平面上,产生异构体.
• 萘的位取代时,中间体碳正离子的共振结构式:
+
H
Y
(a) 卤化
Br
+Br2
CCl4 加热
+H B r
可编辑ppt -溴萘 (72~75 %) 15
(b) 硝化--用混酸硝化
+H N O3 H2SO4
N O2 +HO 2
-硝基萘 (79 %)
•萘的硝化反应速度比苯的硝化要快几百倍. •-硝基萘是黄色针状晶体,熔点61℃,不溶于水而溶于 有机溶剂. 常用于制备 -萘胺(合成偶氮染料的中间体):
•利用-萘磺酸的性质制备萘的衍生物
例:由-萘磺酸碱熔得到-萘酚
S O H 3 N a O H
+
H
300℃
O H
• 布赫雷尔反应--萘酚的羟基比较容易被氨基置换生成
萘胺(可逆反应):
例1: -萘酚制备-萘胺
O H 亚硫酸铵水溶液
+ N H 3 150℃，加压
N H 2
可编辑ppt
19
例2: -萘酚制备-萘胺
例:6,6’-二硝基-2,2’-联苯二甲酸的异构 体
镜面
可编辑ppt
7
(5) 重要联苯衍生物--联苯胺(4,4‘-二氨基联苯)
•是合成多种染料的中间体,该化合物有毒,且有致癌
可能,近来很少用. •制备:
4,4‘-二硝基苯还原得到. 工业上由硝基苯为原料,联苯胺重排反应
氢化偶氮苯
(重排)
可编辑ppt
可编辑ppt
12
• 萘的一元取代物 Cl
-氯萘
Cl -氯萘
• 萘的二元取代物 CH3
对甲萘磺酸
NO2 1,5-二硝基苯
SO3H
NO2
可编辑ppt
13
(2) 萘的性质
• 萘为白色晶体,熔点80.5℃,沸点218℃,有特殊气味(常 用作防蛀剂),易升华.
•不溶于水,而易溶于热的乙醇和乙醚.
• 萘在染料合成中应用很广,大部分用来制造邻苯二 甲酸酐.
• 萘具有255kJ/mol的共振能(离域能),苯(高)具有152 kJ/mol, 所以萘的稳定性比苯弱,萘比苯容易发生加成 和氧化反应,萘的取代反应也比苯容易进行.
(A) 取代反应
•萘可以起卤化,硝化,磺化等亲电取代反应；
•萘的位比位活性高,一般得到取代产物.
可编辑ppt
14
*萘的位比位活性高的解释 • 萘的位取代时,中间体碳正离子的共振结构式:
萘分子中碳碳键长:
0.139nm
0.142nm 0.137nm
8 7
6 5
1 2
0.140nm
3 4
•萘分子结构的共振结构式:
(Ⅰ)
(Ⅱ)
(Ⅲ)
可编辑ppt
11
一般常用下式表示:
8 7
或
6 5
1 2
3 4
由于键长不同,各碳原子的位置也不完全等同,其中 • 1,4,5,8四个位置是等同的,叫位. • 2,3,6,7四个位置是等同的,叫位.
NO2
NH2
Zn + HCl [H]
-萘胺
可编辑ppt
16
(c) 磺化
•萘的磺化也是可逆反应. •磺酸基进入的位置和反应温度有关.
SO3H
热力学控制？ 动力学控制？
100%H2SO4
<80℃
95%H2SO4
165℃
96 %
H1625S℃O4
SO3H
85 %
注意反应条件 （熟记）
可编辑ppt
17
磺酸的空间位阻
可编辑ppt
9
萘的分子轨道示意图
• 每个碳原子还有一个p轨道,这些对称轴平行的p轨道 侧面相互交盖,形成包含10个碳原子在内的分子轨道.
• 在基态时,10个电子分别处在5个成键轨道上. • 所以萘分子没有一般的碳碳单键也没有一般的碳碳双
键,而是特殊的大键. • 由于电子的离域,萘具有可2编5辑5pkptJ/mol的共振能(离域能10 ).
CH2 二苯甲烷
2
CH=CH
CH 三苯甲烷
3
1,2-二苯乙烯
(3) 稠环芳烃
萘
蒽
菲
可编辑ppt
3
7.1 联苯及其衍生物 (1) 联苯的工业制备
H+ H
700~800 ℃
+ H2
(2) 联苯的实验室制备
2
I + 2Cu
+ 2CuI
•联苯为无色晶体,熔点70℃,沸点254℃,不溶于水而溶 于有机溶剂.
-萘磺酸位阻大
-萘磺酸位阻小
•在低温下磺化(动力学控制)--主要生成-萘磺酸,生成 速度快,逆反应(脱附)不显著.在较高温度下, 发生显著逆 反应转变为萘.
•在较高温度下(热力学控制)-- -萘磺酸也易生成,且没
有-H的空间干扰,比-萘磺酸稳定,生成后也不易脱去
磺酸基(逆反应很小).
可编辑ppt
18
NH2 NaHSO3水溶液 加热
OH
•利用该可逆反应,按照不同条件,可由萘酚制备萘胺,或由 萘胺制萘酚.
•萘酚和萘胺都是合成偶氮染料重要的中间体.
可编辑ppt
20
(B) 加氢
• 萘比苯容易起加成反应: 生成二氢化萘
1,4-二氢化萘
1,4-二氢化萘不稳定,与乙醇钠的乙醇溶液一起加热, 容易异构变成1,2-二氢化萘:
C2 H5 O Na 加热
可编辑ppt
21
•生成(1,2,3,4-)四氢化萘和十氢化萘:
可编辑ppt
4
• 联苯环上碳原子的位置编号:
3' 2'
2
3
4'
间 邻 1'
对
1
4
5' 6'
65
•联苯可看成是苯的一个氢原子被苯基取代.
•联苯的化学性质与苯相似,在两个苯环上均可发生磺化, 硝化等取代反应. 若一个环上有活化基团，则取代反应发生在同环上； 若有钝化基团，则发生在异环。
•苯基是邻,对位取代基可.编取辑p代pt 基主要进入苯基的对5位.
有机化学 Organic Chemistry
第七章 多环芳烃和非苯芳烃
•按照苯环相互联结方式,多环芳烃可分为三种:
(1) 联苯和联多苯类 (2) 多苯代脂烃类 (3) 稠环芳烃
可编辑ppt
1
(1) 联苯和联多苯类
•联苯
•对联三 苯 •联四苯 (4,4`-二苯基联苯)
可编辑ppt
2
(2) 多苯代脂烃类
8
7.2 稠环芳烃
7.2.1 萘及其衍生物 •萘的分子式C10H8,是最简单的稠环芳烃. •萘是煤焦油中含量最多的化合物,约6%.
(1) 萘的结构,同分异构现象和命名
A:萘的结构
•萘的结构与苯类似,是一平面状分子
•每个碳原子采取sp2杂化.
•10个碳原子处于同一平面,联接成两
个稠合的六元环
•8个氢原子也处于同一平面