大学有机化学芳香烃-ppt课件.ppt
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1、第四章第四章 芳香烃芳香烃 第第1节节 苯及其同系物苯及其同系物 第第2节节 稠环芳香烃稠环芳香烃 第第3 3节节 Hckel 规则规则 1ppt课件具有具有“芳香性芳香性”的碳氢化合物称的碳氢化合物称芳香烃芳香烃。芳香性芳香性:环稳定,环稳定,难加成、难氧化,易发生亲电取代难加成、难氧化,易发生亲电取代第四章 芳香烃 CH3CHCH2苯苯系系芳芳烃烃单单环环芳芳烃烃多多环环芳芳烃烃苯苯甲甲苯苯苯苯乙乙烯烯联联苯苯非非苯苯系系芳芳烃烃环环戊戊二二烯烯负负离离子子薁薁环环庚庚三三烯烯正正离离子子2ppt课件第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(一、苯的结构) 一、苯的结构一、苯的结构(一一) 苯
2、的苯的 Kekul 结构式结构式第一节第一节 苯及其同系物苯及其同系物 CCCCCCHHHHHH或 1865年凯库勒年凯库勒(Kekule)从苯的分子式从苯的分子式C6H6出发,出发,提出了苯的结构式,即苯的凯库勒式:提出了苯的结构式,即苯的凯库勒式:3ppt课件有人提出质疑有人提出质疑: 按照这个结构按照这个结构, 苯的二溴代物应有两种苯的二溴代物应有两种.结构式结构式溴代溴代BrBrBrBr和和但实际上只得到一种但实际上只得到一种!预期的预期的 1,3,5-环己三烯键长数据环己三烯键长数据134pm147pm第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(一、苯的结构) 4ppt课件(二二) 苯分子
3、结构的现代解释苯分子结构的现代解释第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(一、苯的结构) 5ppt课件 结构及性质特征结构及性质特征:l 所有原子共平面;所有原子共平面; l 形成环状大形成环状大键键l 碳碳键长全相等碳碳键长全相等; l 环稳定、难加成、环稳定、难加成、 难氧化、易取代难氧化、易取代第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(一、苯的结构) 6ppt课件 虽然苯的结构在今天已得到完全阐明虽然苯的结构在今天已得到完全阐明,但但苯的结构式仍然采用当初苯的结构式仍然采用当初Kekul提出的式子。提出的式子。或用圆圈代表环闭大或用圆圈代表环闭大键的苯结构式。键的苯结构式。 苯的结构也可以用两
4、个苯的结构也可以用两个Kekul 结构结构式的共振式或共振杂化体表示。式的共振式或共振杂化体表示。 第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(一、苯的结构) 两两个个共共振振式式共共振振杂杂化化体体7ppt课件第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(二、命名) 二、苯及其同系物的命名二、苯及其同系物的命名 苯环上的氢原子被烃基取代后,所得产物为苯的苯环上的氢原子被烃基取代后,所得产物为苯的同系物。可分为一烃基苯、二烃基苯和多烃基苯等。同系物。可分为一烃基苯、二烃基苯和多烃基苯等。 命名时,命名时,一般以苯作母体一般以苯作母体,将其它烃基作为取,将其它烃基作为取代基,称代基,称“某苯某苯”。CH3CH
5、H3CCH3甲苯甲苯(toluene) 异丙苯异丙苯 (isopropylbenzene) 8ppt课件 苯环上连接复杂烷基或不饱和烃基时苯环上连接复杂烷基或不饱和烃基时, 则可把则可把侧链当作母体侧链当作母体, 苯环当作取代基苯环当作取代基, 称作称作“苯某苯某”。CHCH2CH2CHCH3CH3CH32-甲基甲基-5-苯基己烷苯基己烷 CH CH2 苯乙烯苯乙烯 (phenylethene) CHCH2CCCH3HCH3H3CCHCH2CCCH3HCH3H3C(E)-5-甲基甲基-2-苯基苯基-2-己烯己烯(E)-5-methyl-2-phenyl-2-hexene第四章 芳香烃 第一节
6、苯及其同系物(二、命名) 9ppt课件间二甲苯间二甲苯1,3-二甲苯二甲苯m-二甲苯二甲苯m-xylene对二甲苯对二甲苯1,4-二甲苯二甲苯p-二甲苯二甲苯p-xylene 二烃基苯有三种异构体,用二烃基苯有三种异构体,用邻邻或或1,2-;间间或或1,3-;对对或或 1,4- 表示;表示;邻二甲苯邻二甲苯1,2-二甲苯二甲苯o-二甲苯二甲苯o-xyleneCH3CH3CH3CH3CH3CH3第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(二、命名) 10ppt课件具有三个相同烃基的取代苯也有三种异构体。如具有三个相同烃基的取代苯也有三种异构体。如:连三甲苯连三甲苯1,2,3-三甲苯三甲苯偏三甲苯偏三甲
7、苯1,2,4-三甲苯三甲苯均三甲苯均三甲苯1,3,5-三甲苯三甲苯CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3H3CCH3 (1,2,3-trimethylbenzene) 第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(二、命名) 11ppt课件CH2CH3CH(CH3)2CH3CH2CH2124 2-乙基乙基-4-丙基丙基-1-异丙基苯异丙基苯第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(二、命名) CH2CH3CH(CH3)2CH3CH2CH2135 1-乙基乙基-3-丙基丙基-5-异丙基苯异丙基苯12ppt课件 另外,另外,IUPACIUPAC还规定,保留俗名的芳烃还规定,保留俗名的芳烃如如甲苯、二甲苯、
8、苯乙烯甲苯、二甲苯、苯乙烯等作为母体来命名。等作为母体来命名。对叔丁基甲苯对叔丁基甲苯4-t-butyltolueneCH3C(CH3)3CH3C(CH3)3第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(二、命名) 13ppt课件硝基苯硝基苯 溴苯溴苯 邻硝基甲苯邻硝基甲苯 间氯甲苯间氯甲苯 NO2BrCH3NO2CH3ClNH2OHCOOHSO3HNH2BrBrOHCH3苯胺苯胺 苯酚苯酚 苯甲酸苯甲酸 苯磺酸苯磺酸 2,6-二溴苯胺二溴苯胺 邻甲基苯酚邻甲基苯酚14ppt课件 芳烃分子去掉一个氢原子剩下来的原子芳烃分子去掉一个氢原子剩下来的原子团叫团叫芳基芳基,可用,可用 Ar 代表。代表。苯基苯
9、基(phenyl),Ph-或或- 苯甲基或苄基苯甲基或苄基 (benzyl),用用Bz-表示表示或或C6H5CH2或或C6H5CH2第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(二、命名) 15ppt课件第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(三、性质) 三、苯及其同系物的性质三、苯及其同系物的性质 u 苯及其同系物均不溶于水,易溶于乙醚、苯及其同系物均不溶于水,易溶于乙醚、四氯化碳或石油醚等有机溶剂。四氯化碳或石油醚等有机溶剂。u 相对密度几乎都小于相对密度几乎都小于1。u 苯及其同系物一般都有毒性,长期吸入它们苯及其同系物一般都有毒性,长期吸入它们的蒸气,会损害造血器官及神经系统,因的蒸气,会损害造
10、血器官及神经系统,因此在操作时需注意采取防护措施。此在操作时需注意采取防护措施。 16ppt课件 难难氧化,氧化,加成,加成,发生亲电取发生亲电取代反应,代反应,芳环稳定芳环稳定。第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(三、性质) 化学性质化学性质 17ppt课件(一一) 苯的亲电取代反应苯的亲电取代反应(electrophilic substitution) 苯环苯环电子的高度离域形成一个富电子体系电子的高度离域形成一个富电子体系, 对亲对亲电子试剂能起提供电子的作用电子试剂能起提供电子的作用,易发生易发生亲电取代反应亲电取代反应。 HXNO2SO3HRCOR卤代反应卤代反应 硝化反应硝化反应
11、 磺化反应磺化反应 烷基化反应烷基化反应 酰基化酰基化反应反应* 第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(三、性质) 18ppt课件 2. H+离去离去, 形成取代产物,这时中心碳形成取代产物,这时中心碳由由 sp3 又转为又转为 sp2, 恢复芳香结构。恢复芳香结构。 1. 亲电试剂亲电试剂(E+ +)带正电性的部分进攻苯环带正电性的部分进攻苯环, 生成生成络合物络合物。中心碳由。中心碳由sp2转为转为sp3, 芳香结构被破坏。芳香结构被破坏。s s物物+ E+EH催化剂慢EHE+ H+催化剂快第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(三、性质) 19ppt课件 苯在三卤化铁或铁粉等催化剂作用下苯
12、在三卤化铁或铁粉等催化剂作用下, 与氯与氯和溴作用和溴作用, 分别生成氯苯和溴苯以及卤化氢。分别生成氯苯和溴苯以及卤化氢。 1.卤代反应卤代反应 + Cl2FeCl3或或Fe5560Cl+ HCl+ Br2FeBr3或或FeBr+ HBr氯苯氯苯(chlorobenzene) 溴苯溴苯(bromobenzene) 第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(三、性质) 活性次序:活性次序:氟氟 氯氯 溴溴 碘碘20ppt课件Br2 + FeBr3Br+ + FeBr4(1) 产生亲电试剂产生亲电试剂Br+: (2) 亲电试剂进攻苯环亲电试剂进攻苯环, 形成非芳香正碳离子中间体:形成非芳香正碳离子中间
13、体:Br+H慢慢HBr(3) 质子离去,生成芳香取代物:质子离去,生成芳香取代物:HBr + FeBr4快快Br+ HBr + FeBr3第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(三、性质) 21ppt课件苯与混酸作用,生成硝基苯苯与混酸作用,生成硝基苯: 2. 硝化反应硝化反应 5060+ HNO3H2SO4NO2+ H2O硝基苯硝基苯(nitrobenzene) 2 H2SO4 + HONO2 NO2+ + 2 HSO4- + H3O+第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(三、性质) 22ppt课件 苯与发烟硫酸作用,室温下就能生成苯磺酸。苯与发烟硫酸作用,室温下就能生成苯磺酸。苯与浓硫酸共热
14、也能生成苯磺酸。苯与浓硫酸共热也能生成苯磺酸。 3. 磺化反应磺化反应 + SO3浓浓H2SO4SO3H+ H2O苯磺酸苯磺酸(benzenesulfonic acid) 磺化反应可逆,苯磺酸与过热水蒸汽作用磺化反应可逆,苯磺酸与过热水蒸汽作用时又水解,脱去磺酸基生成苯。时又水解,脱去磺酸基生成苯。第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(三、性质) 有些芳香族类药物难溶于水,常通过磺化有些芳香族类药物难溶于水,常通过磺化反应在分子中引进磺酸基,增强其水溶性。反应在分子中引进磺酸基,增强其水溶性。23ppt课件4. 傅克傅克(FriedelCrafts)烷基化烷基化和和*酰基化酰基化反应反应 CH
15、3CH2BrAlCl3C2H5 HBr85oC乙酰氯乙酰氯苯乙酮苯乙酮 (95%) CH3CClO AlCl3 H3O+80oCC CH3O HCl第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(三、性质) 24ppt课件C6H6+ CH3CH2CH2ClC6H5CH2CH2CH3AlCl3无无水水C6H5CH(CH3)2丙丙苯苯异异丙丙苯苯70%30%Note:1、当苯环上已有硝基、磺酸基、氰基、羰基等当苯环上已有硝基、磺酸基、氰基、羰基等吸吸电子电子基团时,傅克反应基团时,傅克反应难发生难发生。2、烷基化反应当烷基化反应当R3时易发生重排时易发生重排,不适合,不适合制备长的直链烷基苯。制备长的直链烷
16、基苯。3、烷基化烷基化反应是反应是可逆可逆的的25ppt课件(二二) 苯侧链烃基的反应苯侧链烃基的反应1. 烷基苯的氧化反应烷基苯的氧化反应 苯环本身不易被氧化,但连有侧链的烷基苯,苯环本身不易被氧化,但连有侧链的烷基苯,若侧链含有若侧链含有 -H,则侧链易被氧化为,则侧链易被氧化为 - COOH。第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(三、性质) CH3COOHCCH3CH3H3CCCH3CH3H3C邻叔丁基甲苯邻叔丁基苯甲酸O 邻苯二甲酸CH3COOHCH2CH3COOH邻乙基甲苯O26ppt课件2. 烷基苯侧链上的卤代反应烷基苯侧链上的卤代反应 第四章 芳香烃 第一节 苯及其同系物(三、性
17、质) 芳烃侧链卤代属于芳烃侧链卤代属于游离基型取代游离基型取代反应反应游离基稳定性:游离基稳定性:C6H5CH2CH3日日光光, ,热热Br2C6H5CHBrCH3+ HBrC6H5CH3日日光光Cl2C6H5CH2Cl日日光光Cl2C6H5CHCl2日日光光Cl2C6H5CCl3氯氯( (化化) )苄苄氯氯化化亚亚苄苄氯氯化化次次苄苄卤代时先取代卤代时先取代 -C上的氢原子(上的氢原子( -H ):27ppt课件四、苯环亲电取代的定位效应四、苯环亲电取代的定位效应(一一) 定位效应定位效应 当苯环上已有取代基,在进行亲电取代反应时,当苯环上已有取代基,在进行亲电取代反应时,苯环上苯环上原有取
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