芳香烃-课件.ppt

1、芳芳 香香 烃烃十九世纪初，由于冶金工业的发展，需要大量焦碳，生十九世纪初，由于冶金工业的发展，需要大量焦碳，生产焦碳的主要方法是产焦碳的主要方法是煤的干馏煤的干馏，即对煤隔绝空气加强热。，即对煤隔绝空气加强热。历史回顾历史回顾煤的干馏除得到焦碳外还能获得有用的煤气，但同时却生煤的干馏除得到焦碳外还能获得有用的煤气，但同时却生成一种黑糊糊，粘乎乎有特殊臭味的油状液体！人们把它成一种黑糊糊，粘乎乎有特殊臭味的油状液体！人们把它称作称作煤焦油。煤焦油。当时，煤焦油被当作废物扔掉，污染环境，造成公当时，煤焦油被当作废物扔掉，污染环境，造成公害。随着炼焦工业的发展，煤焦油的堆积也愈来愈害。随着炼焦工业

2、的发展，煤焦油的堆积也愈来愈严重，煤焦油的利用就成为当时生产中迫切需要解严重，煤焦油的利用就成为当时生产中迫切需要解决的一个重要的环境和社会问题。决的一个重要的环境和社会问题。历史回顾历史回顾英国科学家法拉第对这英国科学家法拉第对这种液体产生了浓厚的兴种液体产生了浓厚的兴趣，他花了整整五年的趣，他花了整整五年的时间提取这种液体，从时间提取这种液体，从中得到了中得到了苯苯-一种无色油状液体一种无色油状液体芳香烃（芳香烃（芳烃）芳烃）主要是指分子中含有苯环结构主要是指分子中含有苯环结构的烃的烃. .按其结构可分类为：按其结构可分类为： CH 芳芳 香香烃烃单环芳烃单环芳烃多环芳烃多环芳烃多苯脂肪烃

3、多苯脂肪烃联苯和联多苯联苯和联多苯稠环芳烃稠环芳烃一、苯的结构一、苯的结构1 1苯的凯库勒（苯的凯库勒（KekuleKekule）式）式(1)(1)苯的特性苯的特性: :高度高度的不饱和性的不饱和性: : 分子式分子式C C6 6H H6 6，其，其C / HC / H与乙炔类似与乙炔类似 为为 1111=1+C (H-N)/2 =4KMnO4，煮 沸Br2( 加 成 )苯苯一元取代物只有一种一元取代物只有一种: :六个氢原子是等同的六个氢原子是等同的. . HNO3 + H2SO450 60 C。NO2淡黄色油状物，苦杏仁味(2)凯库勒（凯库勒（Kekule）式）式(2)凯库勒（凯库勒（Ke

4、kule）式）式简写为简写为:(3)(3)苯的结构苯的结构现代物理方法证明现代物理方法证明: : 苯分子是一个平面正六边形，键角都是苯分子是一个平面正六边形，键角都是120o o ,碳碳键的键长都是碳碳键的键长都是139pm,比单键短比双键长比单键短比双键长.碳氢键的键长都是碳氢键的键长都是108pm.120。120。120。n杂化轨道理论杂化轨道理论: :l C C 采用采用sp2sp2杂化杂化l 相邻的相邻的C C互相沿对称轴的方向重叠形成六个互相沿对称轴的方向重叠形成六个C-CC-C键，组成一个键，组成一个正六边形正六边形。l 每个碳原子各以一个每个碳原子各以一个sp2sp2杂化轨道分别

5、与氢杂化轨道分别与氢原子原子1s1s轨道沿对称轴方向重叠形成六个轨道沿对称轴方向重叠形成六个C-H C-H 键。键。l 所有碳原子和氢原子所有碳原子和氢原子都在同一平面都在同一平面上。上。.HHHHHH共轭效应的结果：共轭效应的结果：键长完全平均化键长完全平均化 六个六个 C CC C 键等长键等长(139pm)(139pm)，比正常，比正常C CC C单键单键(154pm)(154pm)短，比正常短，比正常C=C=C C双键双键(134pm)(134pm)长长体系能量降低体系能量降低360-208=149.4 kJmol-1即为即为苯的共轭能苯的共轭能H22H23H2H=_120KJ / m

6、olH=_232KJ / molH=_208KJ / molH苯实=208 KJ / molH苯理=3x120=360KJ / mol二、单环芳烃的构造异构和命名二、单环芳烃的构造异构和命名 单环芳烃通式为单环芳烃通式为C Cn nH H2n-62n-61.1.一烃基苯一烃基苯 ( (只有一种，没有异构体只有一种，没有异构体 ) )简单烃基苯命名是以苯环作为母体，称为某烃简单烃基苯命名是以苯环作为母体，称为某烃基苯（基苯（“基基”字可略去）字可略去）CH3CH3CHCH3甲（基）苯甲（基）苯异丙（基）苯异丙（基）苯 二烃基苯二烃基苯 ( (有三种异构体 )CH3CH3CH3H3CCH3CH3O

7、HH3C邻二甲苯间二甲苯对二甲苯邻甲基苯酚（1，2-二甲苯）（1，3-二甲苯）（1，4-二甲苯）（ 二甲苯）（ 二甲苯）（ 二甲苯）o-m-p-o-（ 甲基苯酚）（1 1） 两取代基相同两取代基相同CH3CH(CH3)2CH3C2H51-甲基-3异丙基苯1-甲基-4-乙基苯若取代基可与苯环形成新的母体名称 把该取代基的位置标示为把该取代基的位置标示为1 采用新的母体名称采用新的母体名称3-异丙基甲苯CH3CH(CH3)2CH3C2H54-乙基甲苯 1 1，2 2，3-3-三甲苯三甲苯 连三甲苯连三甲苯CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH31，3，5-三甲苯三甲苯 均三甲苯均三甲

8、苯1，2，4-三甲苯三甲苯 偏三甲苯偏三甲苯3.3.三烃基苯三烃基苯 ( (有三种异构体有三种异构体 ) )（1）烃基相同CH2CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2123451_ _ _25乙 基丙 基丁 基 苯CH2CH2CH3CH3CH31231 , 2_ _3二 甲 基丙 基 苯（2）烃基不同4. 4. 如如烃基较复杂或有不饱和烃基较复杂或有不饱和键或者有多个苯环时键或者有多个苯环时，以把以把链烃链烃当作母体，苯环当作取代基。如当作母体，苯环当作取代基。如 CH3CH2CHCHCH3CH31232_ _3甲基苯基戊烷CH CH2CH CHCH=CCH3CH CH2CH2CH3

9、CH3苯乙烯苯乙烯二苯乙烯二苯乙烯2,3-二甲基二甲基-1-苯基苯基-1-己烯己烯HC三苯甲烷三苯甲烷5.5.芳基芳基: : 芳烃分子取一个氢原子剩下的原子团叫芳烃分子取一个氢原子剩下的原子团叫芳基芳基用用- -ArAr表示表示 C C6 6H H5 5- -叫苯基用叫苯基用Ph-Ph-表示表示 C C6 6H H5 5CHCH2 2- - 叫苄基（苯甲基）叫苄基（苯甲基）三、苯及其同系物的性质三、苯及其同系物的性质物理性质物理性质 一般为无色有芳香味的液体，不溶于水，相对密一般为无色有芳香味的液体，不溶于水，相对密度度 在在0.86-0.93g.ml0.86-0.93g.ml-3-3，是良好

10、的溶剂，是良好的溶剂，有毒性有毒性。芳香烃的应用及危害芳香性：芳香性：性质特别稳定。难加成，性质特别稳定。难加成，难氧化，易氧化的性质。难氧化，易氧化的性质。四四. .单环芳香烃的化学性质单环芳香烃的化学性质 四四. .单环芳香烃的化学性质单环芳香烃的化学性质 1 1、取代反应、取代反应 卤代反应卤代反应 苯环上的取代苯环上的取代 氯或溴在氯或溴在LewisLewis酸酸FeXFeX3 3催化下苯环上取代催化下苯环上取代例如例如: : 或ClCl2+FeFeCl35560+HCl 或Br2Br+FeFeBr35560+HBr.烷基苯在光照下发生侧链卤代烷基苯在光照下发生侧链卤代 或CH3+Fe

11、FeCl3+CH3Cl2ClCH3Cl光Cl2CH2Cl光Cl2CHCl2CCl3光Cl2Br2CH2CH3光CHCH3Br100%硝化反应硝化反应 苯环上的氢被硝基取代的反应叫硝化反应，通常苯环上的氢被硝基取代的反应叫硝化反应，通常用用混酸（浓硝酸与浓硫酸的混酸（浓硝酸与浓硫酸的1 1：1 1混合物）混合物）. .+ 6 % 1%93%例：+浓HNO3浓H2SO45060 C。NO2NO2浓HNO3浓H2SO4100110 C。+NO2NO2NO2NO2NO2NO2烷基苯比较容易烷基苯比较容易硫酸作用硫酸作用: :吸水作用吸水作用，浓硫酸与硝酸，浓硫酸与硝酸生成硝基正离生成硝基正离子子NON

12、O2 2+ +CH3+H2SO4HNO330CH3CH3NO2NO2+HNO3+2 H2SO4+ H3O+HSO4-2+NO2邻硝基甲苯邻硝基甲苯 对硝基甲苯对硝基甲苯磺化反应磺化反应 该反应应用如下该反应应用如下: :.浓H2SO4 , 25 C。或发烟H2SO4 , 45 C。SO3H发烟H2SO4 , 90 C。SO3HSO3HCH3浓H2SO4回流CH3SO3H+CH3SO3H例：反应温度 ， 有利于对位产物的生成。+浓H2SO4SO3H+ H2Oa.a.苯和甲苯不溶于水而反应生成的磺酸易溶于硫苯和甲苯不溶于水而反应生成的磺酸易溶于硫 酸酸, ,可用该反应于区别芳烃和烷烃可用该反应于区

13、别芳烃和烷烃. .b.b.磺化反应是一可逆反应磺化反应是一可逆反应, ,它在过热水蒸汽作用下或它在过热水蒸汽作用下或与稀硫酸共热时可水解脱下磺酸基。可作占位基与稀硫酸共热时可水解脱下磺酸基。可作占位基团团CH3H2SO4CH3SO3H+100CH3SO3HCl2FeClCH3ClH2O180傅克傅克(Friedel-Crafts)(Friedel-Crafts)反应反应 烷基化反应烷基化反应: :在芳环上引入烷基的反应，叫做烷在芳环上引入烷基的反应，叫做烷基化反应基化反应催化剂：催化剂：AlClAlCl3 3、FeClFeCl3 3、ZnClZnCl2 2、SnClSnCl4 4、BFBF3

14、3、无、无水水HFHF、H H2 2SOSO4 4（9595）、）、P P2 2O O5 5、H H3 3POPO4 4等等烷基化剂：烷基化剂：RX、ROH、ROR、RCH=CH2等等 CH2CH3AlCl3025CH3CH2Br+烷基超过两个烷基超过两个C C原子时原子时, ,发生重排发生重排CH2CH3AlCl3025+CH2=CH235-31%CH2CH2CH3AlCl3CH3CH2CH2Br+CHMe2+65-69%CH3CHCH3CH3CH=CH2 +AlCl3芳环上如有吸电子基团（芳环上如有吸电子基团（-NO-NO2,2,-SO,-SO3 3H,-COOH,-CHOH,-COOH,

15、-CHO等），等），烷基化反应不易进行，以至不反应烷基化反应不易进行，以至不反应含有含有-NH-NH2 2,-NHR,-NHR,或或-NR-NR2 2基团的芳香环不起基团的芳香环不起F-CF-C烷基化反应烷基化反应(-)AlCl3CH3CH2BrNO2+不反应酰基化反应酰基化反应 芳芳烃和酰氯或酸酐发生傅氏反应生成酮烃和酰氯或酸酐发生傅氏反应生成酮HClAlCl3+C-CH3CH3CClOO+AlCl3+C-CH3CH3COOOCH3H3CCH3CO+CH3COOH与烷基化反应的异同与烷基化反应的异同: 相同点相同点: 苯环上有致钝基团或碱性基团时不发生反应苯环上有致钝基团或碱性基团时不发生反

16、应 不同点不同点: 产物一般是一取代物，催化剂用量大产物一般是一取代物，催化剂用量大 氯甲基化反应反应机理：反应机理：2.2.加成反应加成反应 催化氢化催化氢化( (与烯烃相似与烯烃相似) )+ H2Ni180250+Cl2光ClClClClClCl六氯环已烷光照加氯光照加氯3 3、氧化反应、氧化反应苯环侧链的氧化苯环侧链的氧化 烃基苯侧链可被高锰酸钾、重铬酸钾或稀硝酸烃基苯侧链可被高锰酸钾、重铬酸钾或稀硝酸所氧化，如果与苯环直接相连的碳上没有氢时，所氧化，如果与苯环直接相连的碳上没有氢时，一般不被氧化一般不被氧化。 产物：不论烷基的长短，均生成羧基产物：不论烷基的长短，均生成羧基+ 9 O2

17、V2O5400 500 C。O=OO顺丁烯二酸酐苯环的氧化苯环的氧化+CH3COOHKMnO4H +CH2CH3KMnO4 / H3O+COOH(-)+CMe3KMnO4H +因为无 -H+CHMe2COOHKMnO4H +CH3COOH可作为鉴别烷基苯和苯的反应可作为鉴别烷基苯和苯的反应 五五. .苯环上亲电取代反应历程苯环上亲电取代反应历程 亲电取代反应的亲电取代反应的特点特点: : 苯环上一个氢原苯环上一个氢原子被试剂中带正子被试剂中带正电荷的部分所取电荷的部分所取代代HXXHONO2HOSO3HXRXCOR+-+亲电取代反应亲电取代反应: : 由亲电试剂的进攻而引起的取代反应由亲电试剂

18、的进攻而引起的取代反应, ,亲电取代亲电取代反应反应, , 用用SESE表示表示. . 其过程为其过程为: :+E+E+络合物HE+络合物E+H+EH+EHEH+络合物的共振式的共振式:反应过程的能量图反应过程的能量图: : . 反应进程E+ E+E+HEEE1E21.1.卤代：卤代：在三氯化铁在三氯化铁( (铁铁) )或者三氯化铝催化下其反应或者三氯化铝催化下其反应: : BrBr+FeBr3BrBr FeBr3H+BrBr FeBr3BrFeBr4-+Br+ HBr + FeBr33X2+2Fe 2FeX32.2.硝化：硝化：( (用混酸用混酸) ) 反应过程反应过程: :HONO2+HO

19、SO3HHONO2H+HSO4-+HONO2H+H2SO4+NO2+H3O+HSO4-HNO3+2 H2SO4+H3O+HSO4-2+NO2+NO2H+NO2NO2HSO4-+H2SO43.3.磺化：磺化： 用浓用浓H H2 2SOSO4 4或发烟或发烟H H2 2SOSO4 4( (含含10%10%的的SOSO3 3) ) SOSO3 3 或或+ +SOSO3 3H H是亲是亲电试剂反应过电试剂反应过程为程为: :OSOO - - -+HSO3SO3慢H +-OS OO+ - - -H3O +SO3H.Friedel-Crafts.Friedel-Crafts反应反应 催化剂为催化剂为AlC

20、lAlCl3 3 等等, ,试剂为卤代烃、烯、醇、酰试剂为卤代烃、烯、醇、酰卤等卤等. .其反应过程其反应过程: :+R-ClAlCl3R+ AlCl4+-R COCl+ AlCl3R CO+ AlCl4+-+R+H+RAlX4-R+HX+AlX3+ AlCl3+ AlCl4-CH3CH2CH2XCH3CH2CH2+CH3CHCH3+重排RC=OX+AlX3RC=O+AlX4-+H+R+HX+AlX3RC=O+AlX4-C=OAlX4-COR+HCHMe2CHMe2慢H +-CH3CHCH3+六六. .苯环上取代反应的定位规则苯环上取代反应的定位规则 1.1.定位规则定位规则 RX2Fe 或

21、FeX3HNO3+H2SO4RRXNO2+RX+RNO25060 C。X2Fe 或 FeX3HNO3+H2SO4NO2XNO2NO2NO2100110 C。定位效应：取代苯定位效应：取代苯(C(C6 6H H5 5Z)Z)再进行亲电取代反应引再进行亲电取代反应引入一个取代基时，这个取代基进入的位置入一个取代基时，这个取代基进入的位置受前一受前一个个取代基取代基Z Z的影响，的影响，这种影响叫定位效应这种影响叫定位效应ZZ基团基团可分为两类：可分为两类：(1)(1)第一类定位基第一类定位基( (即邻对位定位基即邻对位定位基) ) O O- -、 N(CHN(CH3 3) )2 2 NHNH2 2

22、 OH OH OCHOCH3 3 NHCOCHNHCOCH3 3 OCOCHOCOCH3 3 CHCH3 3 Cl Cl BrBrI I 、 C C6 6H H5 5 等。等。 这类定位基这类定位基可使苯环活化可使苯环活化( (卤素除外卤素除外) )其特点为：其特点为：a. a. 带负电荷的离子带负电荷的离子 如：如：ONOXNCH3CH3OCH3C=Ob. 与苯环直接相连的原子大多数都有未共用与苯环直接相连的原子大多数都有未共用 电子对，且以电子对，且以单键单键与其它原子相连。如：与其它原子相连。如：c. c. 与苯环直接相连的基团可与苯环的大与苯环直接相连的基团可与苯环的大 键键发生发生,

23、 ,超共轭效应或具有碳碳重键。如：超共轭效应或具有碳碳重键。如：CH3C6H5CH=CH2(2) (2) 第二类定位基第二类定位基（即间位定位基）（即间位定位基）NN+ +(CH(CH3 3) )3 3 NONO2 2 CN CN SOSO3 3H H CHO CHO COOH COOH COOR COOR CONHCONH2 2 + +NHNH3 3 等等. . 这类定位基这类定位基使苯环钝化使苯环钝化其特点是：其特点是：a.a.带正电荷的正离子带正电荷的正离子 如：如：-N-N+ +(CH(CH3 3) )3 3 、 - -+ +NHNH3 3 b.b.与苯环直接相连的原子以重键与其它原子

24、相连与苯环直接相连的原子以重键与其它原子相连, , 且重键末端通常为电负性较强的原子如：且重键末端通常为电负性较强的原子如：N=OOC=OCH3CN必须指出必须指出: :A.A.定位规则仅指出了反应的主要产物定位规则仅指出了反应的主要产物, ,一般还有一般还有少量其它位置产物少量其它位置产物. .B.B.苯环上有邻对位定基时产物比例与亲电试剂的苯环上有邻对位定基时产物比例与亲电试剂的种类、原有基团和新引入基团的体积大小有关。种类、原有基团和新引入基团的体积大小有关。C C、反应温度对邻对位比例也有影响、反应温度对邻对位比例也有影响 =CH3CH2CH3CH(CH3)2C(CH3)3R位阻依次增

25、大依次减少依次增多CH3CH3磺 化：0 C。100 C。43%53%4%13%79%8%CH3+RCH3CH3RRXAlCl3(2)(2)第三个取代基的引入第三个取代基的引入: : (a)(a)两个定位基定位作用一致两个定位基定位作用一致 仍由上述定位规律决定。如：仍由上述定位规律决定。如：CH3CH3次( )NO2COOHCH3NO2l原有两个取代基为同一类定位基：原有两个取代基为同一类定位基：由定位能力强的定位基决定由定位能力强的定位基决定 如：如：CH3OCH3定位能力：OCH3CH3定位能力：NO2COOHCOOHNO2NHCOCH3OCH3二者定位能力相差较小得到混合物(b)两个定

26、位基定位作用不一致两个定位基定位作用不一致,有两种情况：有两种情况：l 原有两个取代基为原有两个取代基为不同类不同类定位基：定位基： 由第一类定位基决定由第一类定位基决定NO2NHCOCH3空间位阻大( )2 2、定位规律的理论解释、定位规律的理论解释1. 1. 第一类定位基第一类定位基( (即邻对位定位基即邻对位定位基) )(1)(1)表现为表现为+I+I、+C+C效应效应的基团，但这里的的基团，但这里的+C+C效是通效是通过过, ,超共轭效应使苯环致活的。如：超共轭效应使苯环致活的。如：如：如：CHCH3 3、CHCH2 2X (XX (XF F、ClCl、BrBr、I)I)。结果结果:

27、: 苯环上苯环上1 1、3 3、5 5碳原子电子云密度增大，更利于碳原子电子云密度增大，更利于亲电取代反应亲电取代反应CH3NH2Cl0-0.017+0.001-0.011-0.03-0.00-0.0200000+0.028+0.116+0.043CCHCH2HHHsp2sp3CHHHsp3sp2(2)(2)第二类定位基（即间位定位基）第二类定位基（即间位定位基） 这类基团除正离子外，均属表现为这类基团除正离子外，均属表现为I I、C C 效应效应的基团。如：的基团。如：NONO2 2、CORCOR、COOH COOH CINOO定位规律的理论解释定位规律的理论解释电子效应电子效应- - 当一

28、个基团既有诱导效应又有共轭效应时，当一个基团既有诱导效应又有共轭效应时，则整个基团表现出来的电子效应是两种效应的总和则整个基团表现出来的电子效应是两种效应的总和 (1)(1)表现为表现为+I+I、+C+C效应的基团，但这里的效应的基团，但这里的+C+C效应是通过效应是通过, ,超共轭效应使苯环致活的。如：超共轭效应使苯环致活的。如：CHCH3 3、CHCH2 2X (XX (XF F、ClCl、BrBr、I)I)。CCHCH2HHHsp2sp3CHHHsp3sp2(2)(2)具有具有I I 和和+C +C 效应的基团，它又可分为：效应的基团，它又可分为：A. +C A. +C I I 的基团：

29、的基团：HO+ CI 如：OH、OR、NR2、OCOR 等B. +C I 的基团：如：卤素X+ CI(3)表现为I、C效应的基团。如：NO2、COR、COOH 等。 CINOO苯环亲电取代反应小结：3.3.定位规律的应用定位规律的应用 (1)(1)预测反应产物预测反应产物(2)(2)指导多取代苯的合成指导多取代苯的合成( (正确选择合成线正确选择合成线) ) 【例例1 1】SO3HCH2CH3H2SO4SO3HCH2CH3SO3HH2SO45060 C。C2H5ClAlCl3CH2CH3AlCl3C2H5Cl（浓）（浓）【例例2 2】.H2SO4HNO3NO2Cl2FeCl3ClCl2FeCl

30、3H2SO4HNO3NO2ClClClNO2NO2+先硝化再氯化先氯化再硝化利用沸点的不同分离【例例3 3】ClSO3HNO2ClClNO2HNO3H2SO4H2SO4Cl / FeClClSO3HH2SO4HNO3+ H2SO4Cl / Fe100 C。对位产物占69.5%例4：直接硝化：HNO3H2SO4NH2NH3+NH3+NO2HNO3H2SO4存在问题：(1)苯胺易被硝酸氧化(2)苯环钝化，反应难， 生成少量间位产物氨基保护：优点：(1)氨基保护后不易被氧化 (2)N的碱性减弱，不与H+反应 (3)保护后为弱致活基，反应易控制例5：NH2NH2NO2例题例题6 6 把下列化合物按亲电

31、取代的活性由大到小排列把下列化合物按亲电取代的活性由大到小排列成序，并说明理由。成序，并说明理由。 CH3NO2NH2ClCOCH3HN COCH3CH3NO2NH2ClCOCH3HN COCH3七、几种重要的单环芳烃七、几种重要的单环芳烃 1 1苯苯 无色液体，熔点无色液体，熔点5.5 5.5 ，沸点，沸点80 80 。有特。有特殊气味，不溶于水，来源于煤焦油。殊气味，不溶于水，来源于煤焦油。2.2.甲苯甲苯 无色液体，沸点无色液体，沸点110110。6 6，主要来源于煤焦，主要来源于煤焦油。是制备油。是制备TNT(2,4,6-TNT(2,4,6-三硝基甲苯三硝基甲苯）、染料和糖精）、染料和

32、糖精的原料。的原料。3.3.二甲苯二甲苯 有三个同分异构体，它们都在于煤焦油有三个同分异构体，它们都在于煤焦油中，大量的是从石油产品歧化而得，其中除邻二甲中，大量的是从石油产品歧化而得，其中除邻二甲苯可以用其沸点的差异（苯可以用其沸点的差异（-二甲苯二甲苯m.p.144.4,m-m.p.144.4,m-二甲苯二甲苯139.1,p-139.1,p-二甲苯二甲苯138.38138.38）分馏分离外，）分馏分离外，其余二者的沸点很接近其余二者的沸点很接近, ,极难分开。工业品常常为极难分开。工业品常常为三种异构体的混合物三种异构体的混合物. . 稠环芳烃是指稠环芳烃是指多个苯环共用两个或两个以上碳原

33、子多个苯环共用两个或两个以上碳原子的芳烃的芳烃12345678蒽：线型结构12345678910菲：角型结构12345679810或12345678910一、萘一、萘 1.1.存在与物理性质存在与物理性质 萘是煤焦油中含量最多的一种化合物，熔点萘是煤焦油中含量最多的一种化合物，熔点80.680.6，沸点，沸点218218，容易升华，是主要化工原，容易升华，是主要化工原料料，常常用作防蛀剂常常用作防蛀剂2.萘的结构：萘的结构：所有原子在同一平面所有原子在同一平面,碳原子为碳原子为sp2杂化杂化,键角接近键角接近120,但键长不完全平均化但键长不完全平均化. . 芳香性：芳香性：苯苯 萘萘 菲菲

34、蒽。蒽。3.3.萘的化学性质：萘的化学性质：（1 1）取代反应）取代反应 有芳香性易发生取代反应有芳香性易发生取代反应0.1420.1360.1400.139（a a）卤代）卤代 ( (常需加热常需加热) ) Br2100Br卤 代：+ Cl2FeCl（c c）磺化）磺化 ( (因温度不同而异因温度不同而异) )磺 化：+ H2SO4SO3HSO3H60 C。165 C。165 C。硝 化：+ HNO3H2SO43040 C。NO2(b)(b)硝化反应硝化反应 ( (萘与混酸在常温下就可以反应，几乎全是萘与混酸在常温下就可以反应，几乎全是硝基萘硝基萘) )磺酸基与磺酸基与8 8 位氢原子的斥力

35、位氢原子的斥力, , - -位位 - -位位HSO3HSO3HHH空间拥挤空间相互作用小萘磺酸萘磺酸萘比苯容易加成，在不同条件下可发生部分加萘比苯容易加成，在不同条件下可发生部分加氢或全部加氢氢或全部加氢(2)加成加成(3) 氧化反应氧化反应 萘比苯易氧化萘比苯易氧化 Na , EtOH10 15 C。1 , 4 -二氢萘H2 Pd-C , P或Na - Hg , EtOHH2 , Rh - C或Pt - C, P1,2,3,4 -四氢化萘十氢化萘+ O2V2O5 - K2SO4385 390 C。O=OO二、蒽和菲二、蒽和菲主要存于煤焦油中，分子式主要存于煤焦油中，分子式C C1414H H

36、1010，是同分异构体，是同分异构体蒽：线型结构12345678910菲：角型结构12345679810或123456789101、4、5、8位称位称-位；位； 2、3、6、7位称位称-位位9、10位相同称位相同称-位；位；。1和和8相同；相同；2和和7相同；相同；3和和6相同；相同；4和和5相同；相同；9和和10相同。相同。三、其他稠环烃三、其他稠环烃 大量存在于煤焦油和石油中。现在己从焦油大量存在于煤焦油和石油中。现在己从焦油中分离出好几百种稠环芳烃，经长期的实验，发中分离出好几百种稠环芳烃，经长期的实验，发现合成的现合成的1 1，2 2，5 5，6-6-二苯并蒽具有致癌的性二苯并蒽具有致

37、癌的性质，后来又从煤焦油中分离出一个致癌的物质，质，后来又从煤焦油中分离出一个致癌的物质，3 3，4-4-苯并芘。现在已知的苯并芘。现在已知的致癌致癌物质中以物质中以6-6-甲基甲基- -1 1，2-2-苯并苯并-5-5，10-10-次乙基蒽的效力最强。次乙基蒽的效力最强。休克尔规则：休克尔规则：其要点是：组成环的碳原子均为其要点是：组成环的碳原子均为sp2sp2杂化，且杂化，且都处在同一平面上（此时每个碳原子上的都处在同一平面上（此时每个碳原子上的p p轨道可彼此重叠轨道可彼此重叠形成闭合大形成闭合大键），键），电子数符合电子数符合4n+24n+2的体系（的体系（n=0n=0，1 1，2 2

38、，3 3），具有与惰性气体相类似的闭壳层结构，因而能显示），具有与惰性气体相类似的闭壳层结构，因而能显示出芳香性。出芳香性。 休克尔提出，单环多烯烃要有芳香性，必须满足四个条件：休克尔提出，单环多烯烃要有芳香性，必须满足四个条件：环状结构环状结构环骨架上的每个原子采取环骨架上的每个原子采取sp2sp2，具有相互平行的，具有相互平行的p p轨道轨道共平面（整个环是平面结构）共平面（整个环是平面结构）电子数符合电子数符合HuckelHuckel规则：规则：4n4n2 (n=0,1,22 (n=0,1,2) )非苯芳烃非苯芳烃（1 1） 环戊二烯负离子环戊二烯负离子HHHHNaN2苯Na成环 共平面

39、电子= 4非环状闭合共轭C无芳性成环 共平面电子= 6环状闭合共轭C有芳性n=11 1具有芳香性的离子具有芳香性的离子（2 2） 环庚三烯正离子环庚三烯正离子HHHH3C+X-X-X-无芳性有芳性（3 3） 环辛四烯双负离子环辛四烯双负离子126460.1462nm0.1334nm2K, THFKK=成环 不在同一平面 电子= 8不能形成环状共轭体系C无芳性成环 在同一平面 电子= 10环状闭合共轭体系C有芳性n = 22K+2.2.具有芳香性的分子具有芳香性的分子薁薁12345678天蓝色片状固体，熔点90含10个 电子，成环C都在同一平面是闭环共轭体系，有芳性轮烯轮烯轮烯有否芳香性，决定于

40、下列条件： a电子数符合4n+2规则。b碳环共平面（平面扭转不大于0.1 nm）。c轮内氢原子间没有或很少有空间排斥作用 HH 电子=10,n = 2但由于轮内氢原子间的斥力大，使环发生扭转不能共平面，故无芳香性， 电子=18,n = 4轮内氢原子间的斥力微弱，环接近于平面故有芳香性，HHHHHH小结：小结：1.掌握苯分子的结构，芳香性。掌握苯分子的结构，芳香性。2.掌握单环芳烃的同分异构和命名法。掌握单环芳烃的同分异构和命名法。3.掌握单环芳烃的化学反应，包括亲电取代反应，加成反应及掌握单环芳烃的化学反应，包括亲电取代反应，加成反应及芳烃侧链反应。芳烃侧链反应。4.掌握苯环取代定位规则、给电子基团、吸电子基团及其理论掌握苯环取代定位规则、给电子基团、吸电子基团及其理论解释和应用。解释和应用。5.理解共振论的要点，会写共振式。理解共振论的要点，会写共振式。6.掌握多环芳烃的化学性质、萘的磺化反应、动力学控制和热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。力学控制。7.理解芳香性概念、芳香性的判别、休克尔规则理解芳香性概念、芳香性的判别、休克尔规则