有机化学芳香烃
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芳香烃—傅克反应(有机化学课件)
？
CH2CH2CH3
傅－克酰基化反应
傅－克酰基化反应 傅－克酰基化
在无水AlCl3 作用下，苯与酰卤、羧酸酐反应生成芳香酮
磺化反应的应用
酰基比较稳定，不发生重排 01
反应不可逆 03
02 芳酮中羰基为拉电子
基团，降低苯环活性， 不发生进一步取代
特 点
小结
OH
+
R+
傅-克 烷基化反应
傅-克 酰基化反应
CH3Cl AlCl3
CH3
CH3Cl AlCl3
CH3 CH3
CH3 CH3
傅－克烷基化反应
④ 苯环上如有—NO2 、—SO3H 、—COOH等吸电子取代基时，不能发 生或很难发生傅克烷基化反应。
⑤ 乙烯型卤代烃，难以生成C+，不发生傅-克反应。
02
傅－克酰基化反应
傅－克酰基化反应
问 题 如何由苯制备正丙苯呢？
傅－克烷基化反应
以氯丙烷为例
+ + CH3CHCH3
亲电试剂
H CHCH3 CH3
CHCH3 CH3
傅－克烷基化反应
① 当烷基化剂含有三个或三个以上的直链碳原子时，则引入的烷基发生 分子重排（碳链异构）。
② 傅－克烷基化反应是可逆反应，催化剂也会催化逆反应。 ③ 环上的烷基活化苯环，故总会有少量的多烷基化物产生。
芳香烃的傅克反应
傅-克反应的由来
1877年法国化学家傅瑞德尔和 美国化学家克拉夫茨发现了制备烷 基苯和芳酮的反应，简称为傅-克反 应。前者叫傅-克烷基化反应，后者 叫傅-克酰基化反应。
（Charles Friedel， 183பைடு நூலகம்～1899）
(James Mason Crafts， 1839～1917)
CH2CH2CH3
傅－克酰基化反应
傅－克酰基化反应 傅－克酰基化
在无水AlCl3 作用下，苯与酰卤、羧酸酐反应生成芳香酮
磺化反应的应用
酰基比较稳定，不发生重排 01
反应不可逆 03
02 芳酮中羰基为拉电子
基团，降低苯环活性， 不发生进一步取代
特 点
小结
OH
+
R+
傅-克 烷基化反应
傅-克 酰基化反应
CH3Cl AlCl3
CH3
CH3Cl AlCl3
CH3 CH3
CH3 CH3
傅－克烷基化反应
④ 苯环上如有—NO2 、—SO3H 、—COOH等吸电子取代基时，不能发 生或很难发生傅克烷基化反应。
⑤ 乙烯型卤代烃，难以生成C+，不发生傅-克反应。
02
傅－克酰基化反应
傅－克酰基化反应
问 题 如何由苯制备正丙苯呢？
傅－克烷基化反应
以氯丙烷为例
+ + CH3CHCH3
亲电试剂
H CHCH3 CH3
CHCH3 CH3
傅－克烷基化反应
① 当烷基化剂含有三个或三个以上的直链碳原子时，则引入的烷基发生 分子重排（碳链异构）。
② 傅－克烷基化反应是可逆反应，催化剂也会催化逆反应。 ③ 环上的烷基活化苯环，故总会有少量的多烷基化物产生。
芳香烃的傅克反应
傅-克反应的由来
1877年法国化学家傅瑞德尔和 美国化学家克拉夫茨发现了制备烷 基苯和芳酮的反应，简称为傅-克反 应。前者叫傅-克烷基化反应，后者 叫傅-克酰基化反应。
（Charles Friedel， 183பைடு நூலகம்～1899）
(James Mason Crafts， 1839～1917)
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。
有机化学-芳香烃
“ 优先次序 ”是人为规定次序。
－COOH > －SO3H （磺酸） > －COOR （酯） > － COX（酰卤）> －CONH2 (酰胺） > －CN （腈） > －CHO > >C=O > －OH (醇) > －OH (酚) > － SH（硫醇） > －NH2 （胺） > －CC－ > >C=C< > －OR > －SR > －R > － H > －X > －NO2
12
一价芳基: Ar- (Aryl)
C6H5
Ph
(Phenyl)
苯基
有机化学
芳烃
13
CH3 CH CH
CH2 CH
CH2
H H
CH3
H H
丙烯基
CH2
烯丙基
苯甲基或苄基
CH3
H
CH3
甲苯
CH3
邻甲苯基
有机化学
间甲苯基
芳烃
对甲苯基
14
练习
CH3 Cl NO2
O2N CH3 HOOC
2-硝基- 6-氯甲苯
4.4.1 亲电取代反应 4.4.2 加成反应 4.4.3 氧化反应
4.4.4 还原反应
4.4.5 芳烃侧链的反应
4.4.1 亲电取代反应
常用的亲电试剂有－X、－NO2、－SO3H、--R、 －COR、等，可发生以下几种反应。 1. 卤代反应
2. 硝化反应
3. 磺化反应 4. 傅瑞德尔－克拉夫茨烷基化反应 5. 傅瑞德尔－克拉夫茨酰基化反应
共轭效应的结果：
1) 键长完全平均化，六个 C—C 键等长(0.139nm)，
有机化学 第六章 芳香烃(1)
25
(一) 亲电取代反应 (Electrophilic Substitution) 3. 磺化
0o C 100o C
43% 13%
53% 79%
26
(一) 亲电取代反应 (Electrophilic Substitution) 3. 磺化 ●可逆反应
H2SO4 , H2O（大量） SO3H （稀酸溶液）,加热
27
SO3
+H+
3. 磺化 ●磺化反应在合成上的重要性
制备酚类化合物
SO3H
H2SO4 NaOH
SO3Na
NaOH 300oC
ONa
H+
OH
制备工业产品（苦味酸，合成洗涤剂）
H2SO4 (浓) C12H25 SO3H NaOH
2，4，6－三硝基苯酚 亲油端 亲水端
SO3Na
C12H25
C12H25
反应机理
E
加成－消除机理
H
H E
H E
慢
E
过渡态2 过渡态3 过渡态1 位 能 E1 +E
+
H E
s-络合物
E2
E3
E H
-H
E
快
E+ + H+
E
19
Байду номын сангаас反应进程
(一) 亲电取代反应 (Electrophilic Substitution) 1. 卤代 ●催化剂
Fe粉或FeX3
●卤代顺序
F＞Cl ＞Br ＞I
Br2 / CCl4 H2O / H+ KMnO4 H2 / Pt or Ni 常温常压
17
不反应
有机化学-芳香烃
法国化学家
回美国，于1868年和1871年先后在康奈尔大学和马萨诸塞
理工学院任教授职。
1874-1891 年两人合作，1877年他们一起研究金属铝对某
克拉夫茨
些含氯有机化合物的作用时注意到，只是经过一段钝化作 James Mason Crafts
用之后反应才发生，然后生成氯化氢气体。他们发现钝化 期间生成氯化铝，而且正是氯化铝才激发了这个反应。原
H
H 1 4 0 p m 正六边形。
.H
120o
120o
H
108pm
. C-C键长: 140pm ; C-H键长: 108pm ;
H
H
.
键角120o
14
二. 苯的结构
2. 苯分子结构的近代观点
(1) 杂化轨道理论
共轭效应的结果： ①键长完全平均化 六个 C—C 键等长(0.140nm)，比正常 C—C单键(0.154nm) 短，比正常C=C双键(0.134nm)长 ②体系能量降低 其氢化热(208.5 kj·mol-1)比环己烯氢化热的三倍小
H3O+ + NO2+ + 2 HSO4-
H
+ NO2
NO 2
+ H2SO4
27
亲电取代反应机理
非芳香性
第一步:
亲电进攻
E+Nu- fast
HE E+ slow
HE
E 络合物 σ -络合物
第二步:
fast + H+ 失去质子
芳香性
28
(一) 亲电取代反应 (Electrophilic Substitution) 3. 磺化
0o C 100o C
回美国，于1868年和1871年先后在康奈尔大学和马萨诸塞
理工学院任教授职。
1874-1891 年两人合作，1877年他们一起研究金属铝对某
克拉夫茨
些含氯有机化合物的作用时注意到，只是经过一段钝化作 James Mason Crafts
用之后反应才发生，然后生成氯化氢气体。他们发现钝化 期间生成氯化铝，而且正是氯化铝才激发了这个反应。原
H
H 1 4 0 p m 正六边形。
.H
120o
120o
H
108pm
. C-C键长: 140pm ; C-H键长: 108pm ;
H
H
.
键角120o
14
二. 苯的结构
2. 苯分子结构的近代观点
(1) 杂化轨道理论
共轭效应的结果： ①键长完全平均化 六个 C—C 键等长(0.140nm)，比正常 C—C单键(0.154nm) 短，比正常C=C双键(0.134nm)长 ②体系能量降低 其氢化热(208.5 kj·mol-1)比环己烯氢化热的三倍小
H3O+ + NO2+ + 2 HSO4-
H
+ NO2
NO 2
+ H2SO4
27
亲电取代反应机理
非芳香性
第一步:
亲电进攻
E+Nu- fast
HE E+ slow
HE
E 络合物 σ -络合物
第二步:
fast + H+ 失去质子
芳香性
28
(一) 亲电取代反应 (Electrophilic Substitution) 3. 磺化
0o C 100o C
有机化学-芳香烃
苯的凯库勒结构式
1、单双交替 2、正六边平 面结构，120 度键角
• 结构简式：
实验检测：苯具有平面六边形结构，碳碳键长介于单键与双 键之间，为140pm，键角120度。苯分子中不存在一般的 C=C，分子里的6个C之间的键完全相同，是一种介于单键和 双键之间的特殊键——大π键。
环状大π键
H
H
H
120o
NO2
(4%)
主产物为邻、对位置
主产物为间位，如间-二
如：邻硝基甲苯。
硝基苯
NO2
NO2
+ HNO3 （发烟）
H2SO4 90~100℃
+ H2O NO2
间-二硝基苯（93％）
1. 邻、对位定位基, 又称第一类定位基,“指挥”新取代 基主要进入它的邻位和对位,同时活化苯环(卤素除外)。 属于第一类基的有(按定位能力由大到小排)：
规律（记忆）
(一) 定位效应
• 当苯环上已有取代基，在进行亲电取代反 应时，苯环上原有取代基将影响亲电取代 反应活性和第二个基团进入苯环的位置。
• 如：在硝化反应中甲苯和硝基苯的硝化活 性和主要产物不同。
CH3
+ HNO3
H2SO4 30℃
CH3 NO2
+
CH3
+
(59％)
NO2
(37％)
CH3
1
国际卫生组织已经把苯定为强烈致癌物质， 苯可以引起白血病和再生障碍性贫血也被医 学界公认。
苯的危害 与来源
苯主要来自室内装修用的涂料、木器漆、胶黏 剂及各种有机溶剂里。主要成分是苯系物。它 包括毒性相当大的纯苯和甲苯，还包括毒性稍 弱的二甲苯。加入了苯系物溶剂的油漆会散发 出一种芳香的气味，它的可怕之处在于让你失 去警觉的同时悄悄地中毒。此外，吸烟及汽车 尾气也是苯污染的主要来源。
1、单双交替 2、正六边平 面结构，120 度键角
• 结构简式：
实验检测：苯具有平面六边形结构，碳碳键长介于单键与双 键之间，为140pm，键角120度。苯分子中不存在一般的 C=C，分子里的6个C之间的键完全相同，是一种介于单键和 双键之间的特殊键——大π键。
环状大π键
H
H
H
120o
NO2
(4%)
主产物为邻、对位置
主产物为间位，如间-二
如：邻硝基甲苯。
硝基苯
NO2
NO2
+ HNO3 （发烟）
H2SO4 90~100℃
+ H2O NO2
间-二硝基苯（93％）
1. 邻、对位定位基, 又称第一类定位基,“指挥”新取代 基主要进入它的邻位和对位,同时活化苯环(卤素除外)。 属于第一类基的有(按定位能力由大到小排)：
规律（记忆）
(一) 定位效应
• 当苯环上已有取代基，在进行亲电取代反 应时，苯环上原有取代基将影响亲电取代 反应活性和第二个基团进入苯环的位置。
• 如：在硝化反应中甲苯和硝基苯的硝化活 性和主要产物不同。
CH3
+ HNO3
H2SO4 30℃
CH3 NO2
+
CH3
+
(59％)
NO2
(37％)
CH3
1
国际卫生组织已经把苯定为强烈致癌物质， 苯可以引起白血病和再生障碍性贫血也被医 学界公认。
苯的危害 与来源
苯主要来自室内装修用的涂料、木器漆、胶黏 剂及各种有机溶剂里。主要成分是苯系物。它 包括毒性相当大的纯苯和甲苯，还包括毒性稍 弱的二甲苯。加入了苯系物溶剂的油漆会散发 出一种芳香的气味，它的可怕之处在于让你失 去警觉的同时悄悄地中毒。此外，吸烟及汽车 尾气也是苯污染的主要来源。
有机化学 第六章 芳香烃
第六 章 芳烃 芳香性
(一) 芳烃的构造异构和命名 (二) 苯的结构 (三) 单环芳烃的来源 (四) 单环芳烃的物理性质 (五) 单环芳烃的化学性质 (六) 苯环上取代反应的定位规则 (七) 稠环芳烃 (八) 芳香性 (九) 富勒烯
第六章 芳烃 芳香性
• 芳烃——芳香族碳氢化合物。含有苯环的一 大类C、H化合物。 “芳香”二字的含义：
1,2，4，5-四甲苯
(2) 命名
命名时，一般以芳环为取代基，也可以芳环为母体。具
体情况，具体对待：
CH=CH2
CH=CH2
苯乙烯
对二乙烯基苯 CH=CH2
CH2Cl
CH2OH
苯氯甲烷 氯苄
苯甲醇 苄醇
• C6H5－ 苯基(Ph－) ；
C6H5CH2－ 苄基 ；
Ar－ 芳基(芳环上去掉一个氢后，所剩下的原子团)；
O
慢
H
SO3-
快 HSO4-
+
σ-络合物
SO3- 快
H3O+
SO3H + H2O
(丁) 烷基化反应机理
苯环烷基化反应中，AlCl3的作用是与卤烷起反应， 加速R+的生成：
RCl + AlCl3
R+ + AlCl4-
亲电试剂
+ R+
R
+H
σ-络合物
AlCl4-
R + HCl + AlCl3
苯环烷基化反应时，产生异构化的原因：
Br
p-二溴苯
注意：第二个卤素原子进入第一个卤素原子的邻、对位。
(乙) 硝化
+ HNO3
浓H2SO。4
50-60 C
(一) 芳烃的构造异构和命名 (二) 苯的结构 (三) 单环芳烃的来源 (四) 单环芳烃的物理性质 (五) 单环芳烃的化学性质 (六) 苯环上取代反应的定位规则 (七) 稠环芳烃 (八) 芳香性 (九) 富勒烯
第六章 芳烃 芳香性
• 芳烃——芳香族碳氢化合物。含有苯环的一 大类C、H化合物。 “芳香”二字的含义：
1,2，4，5-四甲苯
(2) 命名
命名时，一般以芳环为取代基，也可以芳环为母体。具
体情况，具体对待：
CH=CH2
CH=CH2
苯乙烯
对二乙烯基苯 CH=CH2
CH2Cl
CH2OH
苯氯甲烷 氯苄
苯甲醇 苄醇
• C6H5－ 苯基(Ph－) ；
C6H5CH2－ 苄基 ；
Ar－ 芳基(芳环上去掉一个氢后，所剩下的原子团)；
O
慢
H
SO3-
快 HSO4-
+
σ-络合物
SO3- 快
H3O+
SO3H + H2O
(丁) 烷基化反应机理
苯环烷基化反应中，AlCl3的作用是与卤烷起反应， 加速R+的生成：
RCl + AlCl3
R+ + AlCl4-
亲电试剂
+ R+
R
+H
σ-络合物
AlCl4-
R + HCl + AlCl3
苯环烷基化反应时，产生异构化的原因：
Br
p-二溴苯
注意：第二个卤素原子进入第一个卤素原子的邻、对位。
(乙) 硝化
+ HNO3
浓H2SO。4
50-60 C
芳香烃类物质
芳香烃类物质
芳香烃是一类具有芳香性质的有机化合物。
它们具有独特的气味和挥发性，常常被用于制造香水、香精和香料等产品。
芳香烃的分子结构由苯环和其他原子组成，使其具有稳定性和特殊的化学性质。
在芳香烃中，最简单的是苯，它是由六个碳原子和六个氢原子组成的环状结构。
苯是一种无色、有毒的液体，具有特殊的香味。
它广泛应用于化工工业中，可用于制造塑料、橡胶和染料等产品。
除了苯之外，还有许多其他的芳香烃物质。
例如，甲苯是一种常用的溶剂，广泛应用于油漆和涂料工业中。
二甲苯是一种具有强烈香味的有机溶剂，常被用于制造香水和清洁剂。
萘是一种从煤焦油中提取的芳香烃，常用于制造染料和医药产品。
芳香烃还具有许多重要的生物学功能。
例如，类固醇激素是一类由芳香烃结构组成的生物活性物质，它们在人体内起着重要的调节作用。
此外，许多天然产物中也含有芳香烃结构，如萜烯类物质和生物碱等。
尽管芳香烃具有许多广泛的应用和重要的生物学功能，但它们也具有一定的危害性。
某些芳香烃物质对人体有毒，可能导致中毒和健康问题。
因此，在使用芳香烃物质时，需要注意安全性和环境保护。
总结起来，芳香烃是一类具有独特香味和化学性质的有机化合物。
它们在许多行业中广泛应用，不仅提供了美妙的香气，还具有重要
的生物学功能。
然而，我们也需要关注其安全性和环境影响，以保护人类健康和自然环境的可持续发展。
通过了解芳香烃的特性和用途，我们可以更好地利用它们的优点，同时减少潜在的风险。
《有机化学芳香烃》PPT课件
X
X
X
X
X
不符合实验事实： X
X
① 难与Br2加成； X ② 一种邻二取代物。
编辑ppt
X X
2
凯库勒提出：
苯环上的双键没有固定位置，两种邻二 取代物不能分离（解释②）
X
X
X
X
无法解释①
编辑ppt
3
二、苯分子结构的解释
H σ H
σ
H H
0.1397nm
苯：
H
碳碳键长：0.1397nm
120°
普通C-C 普通C=C
催化剂作用：加促产生亲电试剂NO2+
编辑ppt
23
（2）反应机理—
O快
+N +
O
亲电加成-消除反应历程
+
N O 2
H N O 2
慢
快
+ -H+
N O 2
π络合物
σ络合物
亲电加成
实验： C6H6 C6D6 同等条件下硝化
V1
V2
V1=V2
证明H的离去不是决速步骤
编辑ppt
消除
24
O快
+N +
H N O 2
磺化：
+S O3 或 浓 H2 S O4
NO2 X S O3 H
编辑ppt
18
烷基化：
+RX
AlX3
R
酰基化：
+R C OFeX3
X
O C
R
注意：
① 每类反应的特点； ② 比较苯、甲苯和硝基苯的反应活性； ③ 反应机理。
编辑ppt
19
1. 硝化反应
有机化学芳香烃习题与答案
有机化学芳香烃习题与答案有机化学是化学的一个重要分支，研究有机物的结构、性质和合成方法。
其中，芳香烃是一类具有特殊结构的有机化合物，其分子中含有苯环或苯环衍生物。
对于有机化学的学习者来说，掌握芳香烃的性质和反应是非常重要的。
下面，我们将介绍一些有机化学芳香烃的习题以及相应的答案，希望对大家的学习有所帮助。
1. 以下哪个化合物是芳香烃？A) 甲烷B) 乙烷C) 苯D) 乙醇答案：C) 苯。
苯是最简单的芳香烃，其分子结构由六个碳原子组成一个六角形环，每个碳原子上都有一个氢原子。
2. 以下哪个化合物不是芳香烃？A) 甲苯B) 苯酚C) 乙烯D) 苯答案：C) 乙烯。
乙烯是一个不饱和烃，它的结构中没有苯环。
3. 下列化合物中，哪一个是苯的同分异构体？A) 乙烯B) 丙烯C) 乙炔D) 环己烷答案：D) 环己烷。
环己烷是一个由六个碳原子组成的环状结构，它的分子结构与苯非常相似，因此是苯的同分异构体。
4. 以下哪个反应是芳香烃的典型反应？A) 羟基取代反应B) 氧化反应C) 加成反应D) 亲电取代反应答案：D) 亲电取代反应。
芳香烃的亲电取代反应是其最常见的反应类型，它通常发生在苯环上的氢原子被亲电试剂取代的过程中。
5. 以下哪个化合物是苯的衍生物？A) 甲醇B) 甲酸C) 甲苯D) 丙酮答案：C) 甲苯。
甲苯是苯的一个衍生物，它的分子结构中，一个氢原子被甲基基团取代。
通过以上习题和答案，我们可以加深对有机化学芳香烃的理解。
芳香烃是有机化学中的重要概念，掌握其性质和反应对于解题和实际应用具有重要意义。
希望大家通过不断学习和练习，能够更好地理解和应用有机化学芳香烃的知识。