第07章 多环芳烃与非苯芳烃
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第七章多环芳烃和非苯芳烃7.1 稠环芳烃萘是有光亮的白色片状晶体,熔点80.2 o C ,沸点218 oC ,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。
2.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。
根据测定,萘环的α-位电子云密度比β-位高,因此亲电取代主要发生在α-位。
但由于β-位取代产物的热力学稳定性大于α-位取代产物,所以当温度较高时,主要为β-位取代产物。
在三氯化铁催化下,将氯气通入萘的苯溶液中,主要生成α-氯萘。
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。
第七章? 多环芳烃和非苯芳烃
1. 环戊二烯为什么可以与Na反应?
解答:环戊二烯负离子具有芳性,稳定;故环戊二烯的氢酸性较强,可与Na反应。
2. 环庚三烯中的CH2上的H的酸性要比典型烯丙基H 的酸性小
解答:
无芳性,不稳定。
负离子较稳定。
3. 蓝烃的结构式为,判断其是否有芳性;如有,亲电取代反应发生在几元环上?
解答:为偶极分子:,有芳性。
亲电取代反应发生在电子云密度大的五元环上。
4. 下列化合物有芳香性的是()。
解答:A 、E 、F。
芳香性的判断: 休克尔规则,Π电子数满足4n+2,适用于单环、平面、共轭多烯体系。
对于多环体系,
处理如下:
5. 分子式为C8H14的A,能被高锰酸钾氧化,并能使溴的四氯化碳溶液褪色,但在汞盐催化
下不与稀硫酸作用。
A经臭氧化,再还原水解只得到一种分子式为C8H14O2的不带支链的
开链化合物。
推测A的结构,并用反应式加简要说明表示推断过程。
解答:
即环辛烯及环烯双键碳上含非支链取代基的分子式为C8H14O2的各种异构体,例如以上各种异构体。
第七章 多 环 芳 烃与非苯芳 烃学习要求:1.掌握萘、蒽、菲的结构。
2.掌握多环芳烃的化学性质、萘的磺化反应、动力学控制和热力学控制。
3.理解芳香性概念、芳香性的判别、休克尔规则。
4.了解非苯芳烃的类型和代表物及反芳香性。
5.了解致癌烃、煤焦油的组成。
计划课时数 4课时重点:萘、蒽、菲的结构。
难点:芳香性的判别、休克尔规则。
教学方法 采用多媒体课件、模型和板书相结合的课堂讲授方法。
引言多 环 芳 烃芳烃按其结构可分类如下:§7.1 联苯对热很稳定,当它和二苯醚以26.5:73.5混合时,受热到400℃时也不分解,所以广泛的用作高温传热液体. §7.2稠环芳烃2CH 3CHCH 32CH 3CH 2苯系芳烃非苯芳烃单环芳烃多环芳烃联苯稠环芳烃多苯代脂烃苯乙苯异丙苯苯乙烯联苯对三联苯萘 蒽二苯甲烷环戊二烯负离子环庚三烯正离子薁7.2.1萘(一)萘的结构平面结构,所有的碳原子都是sp 2杂化的,是大π键体系。
分子中十个碳原子不是等同的,为了区别,对其编号如下:萘的一元取代物只有两种,二元取代物两取代基相同时有10种,不同时有14种。
(二)萘的反应和用途 1. 加成反应萘比苯易加成,在不同的条件下,可发生部分或全部加氢。
2. 氧化反应 萘比苯易氧化3. 取代反应(1)消化 萘与混酸在常温下就可以反应,产物几乎全是α-硝基萘。
存在于煤焦油中,白色闪光状晶体,熔点80.6,℃,沸点218有特殊气味,能挥发并易升华,不溶于水。
萘是重要的化工原料.。
也常用作防蛀剂(如卫生球)0.142nm说明萘环中各碳原子的P 轨道重叠的程度不完全相同,稳定性不如苯。
12345678109αβαααβββ1、4、5、8位又称为 位αβ2、3、6、7位又称为 位电荷密度αβ>+ 2H 2Pd / C3H 2四氢化萘十氢化萘O OO 2+ 9O 2V O 400~550℃+ 4CO 2 + 4H 2O 邻苯二甲酸酐重要的有机化工原料N H 24+C OOH C OOH含邻、对位基时同环氧化NO 24+含间位基时异环氧化(2)磺化反应磺化反应的产物与反应温度有关。