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中科大有机化学课件7-芳香化合物

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有机化学芳香化合物-Aromatic-compounds中英文课件

有机化学芳香化合物-Aromatic-compounds中英文课件
H H
C2H5OH
H
H
H
H
H
HH
9.5.2 Addition Reaction 加成反应
Cl2, hv
Cl H Cl H
H Cl
H Cl
Cl H H Cl
Cl Cl Cl
Cl Cl
Cl
－异构体 杀虫效果最好
Cl Cl C l
Cl
C l Cl
最稳定的异构体
六六六 C6H6Cl6
9.5.3 Reactions of the side chain 侧链的反应
9.1 Structure
9.1.1 Molecular structure 9.1.2 Aromaticlty 9.1.3 Explanation
9.1.1 Molecular structure 分子结构
1.09 Å
H
H
H
120o
1.39 Å
120o
H
H
H
A planer and symmetric molecule
9.2.1 Classification 9.2.2 Isomerization 9.2.3 Nomenclature
9.2.1 Classification 分类
根据芳环的个数
单环芳烃
多环芳烃
根据芳环连接的方式
H
联苯
多苯代脂肪烃
8
1
9
7
2
6
3
10
5
4
稠环芳烃
9.2.2 Isomerization 异构
取代产物有芳香性
E
Nu E E+
H Nu E
Nu
加成产物无芳香性

有机化学 第07章 苯和芳香烃

有机化学 第07章 苯和芳香烃

经典式（价键式） 经典式（价键式）
共振式
（苯的Keküle式） 苯的Keküle式
共振式1 共振式1
共振式2 共振式2
单双键交替，不能解释 单双键交替， 苯的真实结构
苯分子的真实结构
共振论的基本思想
当一个分子 离子或自由基的结构可用一个以上 当一个分子、离子或自由基的结构可用一个以上不同电子排 分子、 的结构可用一个以上不同电子排 列的经典结构式（共振式）表达时，就存在着共振。这些共振式 的经典结构式（共振式）表达时，就存在着共振。 均不是这一分子、离子或自由基的真实结构， 均不是这一分子、离子或自由基的真实结构，其真实结构为所有 共振式的杂化体。 共振式的杂化体。
称作共振能 苯的氢化热比假想的 1,3,5-环己三烯的低 150 kJ·mol-1，称作共振能 环己三烯的低 或离域能，体现了苯的稳定性。 或离域能，体现了苯的稳定性。
现代物理方法测得苯的结构为： 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个平面 同一个平面上 六个碳原子构成正六边形 正六边形， 六个氢原子都在同一个平面上，六个碳原子构成正六边形， C—C 键长为 0.140 nm，C—H 键长为 0.108 nm，键角 ∠CCH ， ， 及 ∠CCC 均为 120°. °
H H H
120
O
O
H H
0.140nm
苯分子模型
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 杂化状态， 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 杂化轨道形成两个 C—C σ键以及与一个氢原子的 s 轨道形成 C—H σ 键，没有杂 键以及与一个氢原子的 键所在平面，它们侧面 侧面互相 化的 p 轨道相互平行且垂直于 σ 键所在平面，它们侧面互相 重叠形成闭合 形成闭合大 共轭体系。 重叠形成闭合大 π 键共轭体系。大π键的电子云像两个救生圈 键的电子云像两个救生圈 分布在分子平面的上下。 分布在分子平面的上下。

有机化学第7章 芳香烃

有机化学第7章 芳香烃

第五节 苯环上亲电取代反应的定位规律
一、一元取代苯的定位规律 苯的一元取代物只有一种。而一元取代苯 进行取代反应
时，第二个基团取代环上不同位置的氢原子，可能得到邻、 间和对位三种二元取代产物；但对一个具体反应来说，这些 位置上的氢原子被取代的机会不是均等的。
如果不考虑取代基的影响，仅从统计规律的角度来分析， 邻对位产物应为60%，间位产物为40%。
CH=CH2
C=CH
CH3-C=CHCH3
苯乙烯 (乙烯基苯)
苯乙炔
2-苯基-2-丁烯
知识拓展：常见的芳基 芳基--芳烃分子的芳环上去一个H,用 “Ar”表示. 苯基--苯分子上去一个H,用“Ph”表示. 甲苯基--甲苯分子中苯环上去一个H 苄基--甲苯的甲基上去一个H
CH2Cl
CH2OH
苄氯(氯化苄)
CH2CH2CH3
CH3CHCH3
丙苯
异丙苯(枯烯)
CH3
CH3
2.多环芳烃
CH3 CH3
CH3 CH3
联苯
3.稠环芳烃
8
1
7
2
6
3
5
4
萘
对联三苯 蒽
二、芳烃的命名
1.一元取代苯的命名
烷基为取代基，苯为母体。
CH3
C2 H5
甲苯
乙苯
CH2CH2CH3
正丙苯
H3C
CH3
CH
异丙苯
2. 苯的二元取代苯的命名
+ CH3CH CH2
无水AlCl3 痕量HCl
CH CH3 CH3
烷基化反应时，常常伴随多烷基化反应发生。为了使
一烷基苯为主要产物，制备时，苯要过量。傅 -克烷基化

有机化学第七章

有机化学第七章

Br
+
HBr
Cl
Cl
+ 2Cl2
+
Cl Cl
+ 2HCl 45%
反应历程：
Br 2 Br-Br FeBr3 π 络合物
H Br
[FeBr4]-
Br
HCl + FeBr3
σ 络合物
烷基苯的卤代
CH 3
FeCl3
CH 3
Cl
+
CH 2Cl
Cl CHCl 2
CH 3
+
HCl
CCl 3
+ Cl2 光 or Δ
+ CH3CH2CH2Cl AlCl3
CH CH 3 CH 3
+
CH 2CH 2CH 3
） 正丙苯（35~31% 异丙苯（65~69% ）
原因：反应中的活性中间体碳正离子发生重排，产生更 稳定的碳正离子后，再进攻苯环形成产物。
3°烷基化反应不易停留在一元阶段，通常在反应中有 多烷基苯生成。 4°苯环上已有–NO2、-SO3H、-COOH、-COR等取代 基时，烷基化反应不在发生。因这些取代基都是强 吸电子基，降低了苯环上的电子云密度，使亲电取 代不易发生。例如，硝基苯就不能起付—克反应， 且可用硝基苯作溶剂来进行烷基化反应。 5°烷基化试剂也可是烯烃或醇。
第七章 芳 香 烃
第一节 苯的结构
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。 芳香二字的来由最初是指从天然树脂（香精 油）中提取而得、具有芳香气的物质。 现代芳烃的概念是指具有芳香性的一类环状化 合物，它们不一定具有香味，也不一定含有苯 环结构。 芳香烃具有其特征性质——芳香性（易取代， 难加成，难氧化）。 芳烃按其结构可分类如下：

大学有机化学芳香烃课件

大学有机化学芳香烃课件
大学有机化学芳香烃课件
让我们一起探索大学有机化学芳香烃的奇妙世界！从烷基苯的合成反应到芳 香烃的应用与生产工艺，这里将为你展示一个全方位的课件。
烷基苯的合成反应
1 苯甲烷与烃的反应
通过烷基化反应，将苯甲烷与烃反应，可以合成烷基苯化合物。
2 重氢化反应
利用重氢化反应，可以将苯甲烷中的苯环氢原子替换为重氢原子，得到重氢化烷基苯。
芳香核磁共振（NMR）谱图解释
谱图读法
NMR谱图通过观察能级跃迁的 信号峰来解释芳香烃分子的结 构和化学环境。
芳香性指数
芳香性指数是评估分子芳香性 的重要参数，可以通过芳香核 磁共振谱图中的信号峰位置来 确定。
化学位移
化学位移是芳香烃谱图中的关 键特征，可用于确定分子中芳 香性环的相对位置。
一元芳香烃的取代反应
芳基芳基偶联反应
芳基芳基偶联反应是合成对称二 元芳香烃的重要手段，可以连接 两个芳香环。
杂环芳香烃的合成
通过循环合成反应，可以合成包 含杂原子的二元芳香烃化合物。
苯的氢化反应与重氢化反应
1 苯的氢化反应
通过催化剂的作用，苯环中的双键被还原为单键，实现苯环的氢化。
2 重氢化反应
利用含重氢（氘）的试剂与苯发生反应，替换苯环的氢原子为氘原子，得到重氢化苯。
3 催化烷基化反应
通过催化剂的作用，将苯环中的氢原子替换为烷基，实现烷基苯的合成。
芳香烃的可见光催化氧化反应
可见光激发
通过可见光照射，芳香烃可 以被激发产生高能态，参与 氧化反应。
活性氧物种
在可见光催化氧化反应中形 成的活性氧物种可以与芳香 烃发生反应，产生氧化产物。
催化剂的选择
不同类型的催化剂可以加速 可见光催化氧化反应的速率， 提高反应效率。

有机化学——芳香烃PPT55页

有机化学——芳香烃PPT55页
有机化学——芳香烃
51、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ气日夕佳，飞鸟相与还。 52、木欣欣以向荣，泉涓涓而始流。
53、富贵非吾愿，帝乡不可期。 54、雄发指危冠，猛气冲长缨。 55、土地平旷，屋舍俨然，有良田美 池桑竹 之属， 阡陌交 通，鸡 犬相闻 。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联

大学有机化学基础 苯系芳香族化合物的芳香性及苯的化学反应课件


• 多个基团时用数字表示相对位置
3
H2N 4
OH
2 1
COOH
2－羟基－4－氨基苯甲酸
④ 其它情况
Ph
2－苯基庚烷 苯基为取代基
CH2 NHCH3 甲基苄基胺
二．苯环上的亲电取代
1. 苯环的性质分析
有电子，象烯烃
•与亲电试剂反应（主要性质）
•不饱和，可加成 •被氧化剂氧化
失去芳香性， 较难发生

个节面 简并



0个节面 最低
苯的分子轨道模型
当年芳香性引起了人们的极大的兴趣。 人们尝试着合成类似苯一样的闭环体系
环丁二烯
不稳定，没有芳香性！
环辛四烯
和烯烃一样活泼，无芳香性
芳香性的判断
从分子轨道的角度说明4n+2规则---芳香性判断的方法
环状共轭烯烃的通式为CnHn。苯（C6H6）也可看作是环状共轭烯烃 中的一种。当一个环状共轭烯烃分子所有的碳原子处在（或接近）同一
Ar SO2NHR 磺酰胺
磺化反应可逆性在合成上的应用
Cl
例： H3C
H3C
2－氯甲苯
• 直接氯代
Cl
Cl2, Fe
H3C
H3C
+ H3C
Cl
• 用磺化法保护
（得混合物）
H3C
Cl H3C
H2SO4 (浓)
D
SO3H
H3C
SO3H
保护对位
H2O, H+
D
去除保护基
Cl H3C
Cl2, Fe （得纯产物）
一．芳香族化合物及芳香性
原指：从香精油、香树脂中获得的有香气的化合物。
特性
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  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
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不与氧化剂反应；
3.特殊的稳定性：在化学反应或降解中保持不变；
氧化热和燃烧热低
Organic Chem
University of Science and Technology of China
Ni + H2
Ni + H2
Ni + H2
氢化热
理论值 实测值
119.5kJ/mol 119.5kJ/mol 239.0 kJ/mol 231.6 kJ/mol 358.7 kJ/mol - 208.2 kJ/mol = 150.5kJ/mol
H
H
H
同期还有许多结构提出： H
H
H H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H

Organic Chem
University of Science and Technology of China
Kèkulè式是被广泛被接受，但仍面临下列难题：
Br
Br
1.只有一种邻二溴代苯
（按Kèkulè式应该有两种）：
Br
Br
2.高度不饱和的分子：却而不发发生生取加代成
特性
特殊稳定性
却不加成，氧化 区别于脂肪族 易发生取代 化合物另归一类
后来发现——都是苯及其衍生物
用分子轨道研究其结构
本质：平面环状结构，环上具有由4n+2个p电子 组成的电子环流
不含苯环，而且有上述结构特点和性质 非苯芳烃
Organic Chem
University of Science and Technology of China
Organic Chem
University of Science and Technology of China
§3、苯的化学性质
结构特点——环状闭合π电子云
2.苯环上有两个或多个取代基
按下列顺序：COOH > SO3H > COOR > CONH2 > CN > CHO > COR > OH > NH2 > OR > R > X > NO2
先出现的取代基与苯一起作为新的母体，其它取代基 依次列出，尽量使取代基的位次之和最小：
OH
HO
COOH
OCH3
NO2 Cl
有 机 化 学
第七章 芳香化合物 Aromatic compounds
University of Science and Technology of China
University of Science and Technology of China
原指：从香精油、香树脂中获得的有香气的化合物。
高度不饱和
§1.芳香化合物的分类和命名
CH3
H C CH2
CC
C
HH
H
Organic Chem
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CH3
Cl
NO2
OH
NH2
SO3H
COOH
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非芳香性
产生芳香性的真正原因
Organic Chem
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二、苯的结构的现代理论：
分子轨道理论：
H H 139 sp2 H
120o
H
H
H
六个p原子轨道线性组合成分子轨道：
Ψ6=0.408（-φ1+φ2-φ3+φ4-φ5+φ6） Ψ5=0.500（φ2-φ3+φ5-φ6） Ψ4=0.289（-2φ1+φ2+φ3-2φ4+φ5+φ6） Ψ3=0.289（2φ1+φ2-φ3-2φ4-φ5+φ6） Ψ2=0.500（φ2+φ3-φ5-φ6） Ψ1=0.408（φ1+φ2+φ3+φ4+φ5+φ6）
X-衍射证明：苯是高度对称的，所有原子都在同一平面上，
键角都是120o，C-C键长都相等：
139.7pm
sp3 C-C sp3
sp2 C=C sp2
148pm
134pm
电子云完全平均化
只有一种溴代苯
没有单双键之分 => 只有一种邻二溴代苯
具有特殊的稳定性 电子云可以在整个 苯环上离域
不发生加成（避免破坏闭合环状大π键） 发生取代—保留稳定环 不易氧化
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University of Science and Technology of China
Kèkulè 用迅速互变异构解释 1.
但无法解释2和3 => 异常现象（芳香性）
归因于环状交替单双键结构
1911年 Willstatter 合成了
使Br2褪色 KMnO4褪色 易 + H2
Organic Chem
University of Science and Technology of China
ψ6
ψ5
ψ4
ψ2
ψ3
ψ1
Organic Chem
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E6 = - 2 E4 = E5 = -
非键轨道
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§2、苯的结构
一、苯的Kèkulè结构
1834年 经元素分析、分子量测定 C6H6
C6H6 + Br2F→eCl3C6H5Br + HBr
只得到一种取代苯——苯中的六个H原子完全等价
1865年 Kèkulè 提出苯的结构式应为：
E2 = E3 = + E1 = + 2
△ E = 2 180kJ
Organic Chem
University of Science and Technology of China
三个成键轨道电子云叠加的总形象：
没有交替的单双键； 键完全平均化； 键长完全相等。
平放于环平面 上下方的两个轮胎
低氢化能
Organic Chem
University of Science and Technology of China
三、苯的结构表示法：
历史的原因 现实的—— 越来越多被采用。
无法准确表示环上的p电子数，如 但也有缺点 无法表示电子云的实际分布 +
（取代苯，稠环芳烃， 电子云实际上不是完全平均的）
SO3H
CHO NH2
HO
Organic Chem
University of Science and Technology of China
当取代基结构复杂时
可将侧链作为母体， 苯环作为取代基来命名：
H H2 H3C C C CH3
H2C
C H
CH2
C CH
2-苯基丁烷
3-苯基丙烯
苯乙炔
Organic Chem