有机知识重点笔记06.doc

南昌大学知识重点首页授课教师XX课程名称有机化学课次编号 N o:6授课日期2008.3.17授课年级2008本科生授课方式讲 授授课内容第三章 环烃（2）学 时 数2教 学 目 的 1、熟练掌握芳香烃化合物的化学性质2、熟悉苯的结构3、理解亲电取代反应的历程（含重点、难点） 主 要 内 容 1、 芳香烃的分类与命名2、 苯的结构3、 苯的同系物命名及其异构现象4、 苯及其同系物的化学性质（重点）5、 苯环上亲电取代反应的历程（难点）复习思考题书后练习参考文献教 材教研室意见南昌大学知识重点 教 学 内 容备 注第二节 芳香烃概述：是芳香族化合物的母体。芳香族化合物包括具有苯环结构(苯型)或不具苯环结构(非苯型)但有芳香性的一类化合物。一、分类：按照结构中所含苯环数目和连接方式分类1. 单环芳香烃：分子中只含有一个苯环2多环芳香烃: 含有两个或两个以上的苯环，根据苯环的连接方式不同，又可分为三类.多苯代脂烃：可看作是脂肪烃中两个或两个以上氢原子被苯基取代的化合物联苯和联多苯：分子中两个或两个以上的苯环直接互相连接。稠环芳香烃: 苯环通过共用相邻的碳原子相互稠合而成。二、苯的结构1、 苯的构造式：苯的性质与不饱和烃大有区别，苯的这种特殊性质来自苯的特殊结构。2、 凯库勒 (Kekule) 首先提出了苯的环状结构（1865）。 凯库勒环状构造式在一定程度上反映了客观事实，如苯在一定条件下，催化加氢生成环己烷，这说明了苯分子的六个碳原子结合成环状结构。 不能解释苯分子中含有三个双键，为什么不出现与烯烃相类似的加成反应。另外，苯的邻位二元取代物只有一种，而凯库勒的构造式却能有两种。3、 现代理论： C-sp2杂化； 电子云成两个轮胎状，均匀分布在苯环平面的上下两侧。 分子中的碳-碳键长完全平均化。4共振论解释：苯是 () 和 () 的共振杂化体，由于() 与 () 等同，它们的稳定性完全一样，对杂化体的贡献也是一样的。 在共振论和凯库勒结构之间有着重要的区别。两个凯库勒结构都是真实的，但由一个形式能迅速变成另一个形式； 共振论则认为，两个凯库勒结构均为假设的，都只是共振结构，苯的真正结构是它们的共振杂化体，而不是一个混合物。三、苯的同系物命名及其异构现象1、 苯的同系物是指苯分子中的氢原子被烃基取代的衍生物。2、 若侧链为不饱和烃基(如烯基或炔基)，命名时以不饱和烃为母体命名，苯环(苯基)作为取代基。3、 苯环上有两个取代基时，则有三种位置异构体。两个取代基的相对位置，用邻(ortho,o)、间(meta，m)和对(para，p)或数字表示。4、 当苯环上有三个或三个以上取代基时，它们的位置用数字表示。南昌大学知识重点 教 学 内 容备 注5、 芳香烃分子中的一个氢原子被去掉后，所余下的原子团称为芳基，常用Ar四、苯及其同系物的化学性质由于苯及其同系物分子中都含有苯环结构，故它们的化学性质与饱和烃及不饱和烃有明显的不同。它们具有独特的 “芳香性”，即在通常清况下，易起取代而难起加成和氧化反应。1. 卤代反应 在同样的催化剂存在时，苯的同系物与卤素的反应比苯容易。一烷基苯与卤素反应，主要是卤素取代烷基的邻位或对位上的氢原子。2. 硝化反应(nitration) 苯的同系物发生硝化反应时比苯要容易。 2，4，6-三诮基甲苯 (TNT)，它是一种重要的炸药。3磺化反应(sulfonation) 甲苯与浓硫酸在常温下即可以发生磺化反应，主要产物是邻及对甲苯磺酸。如在1OO12O0C时反应，则对甲苯磺酸为主要产物。 磺酸是有机强酸，易溶于水，其酸性可与无机强酸相比。4烷基化反应 苯在路易斯酸如无水氯化铝、无水氯化铁、无水氯化锌等的存在下，可与卤代烷反应，苯环上的氢原子被烷基取代，生成苯的同系物。 在有机化合物分子中引入烷基的反应叫做烷基化反应 (alkylation)。 苯的同系物进行烷基化反应比苯容易。5酰化反应(acylation) 在无水氯化铝等路易斯酸存在下，苯与酰卤或酸酐反应，苯环上的氢被酰基取代。 苯及其同系物的酰化及烷基化都叫做傅-克反应 (Friedel-Crafts reaction)。 硝基苯及苯磺酸很难进行傅-克反应。 苯的同系物比苯容易酰化，酰基取代在烷基的邻位或对位。6氧化反应 苯环本身很稳定，在一般情况下难以氧化。 苯的同系物则能与一些氧化剂 (如重铬酸钾的酸性溶液、高锰酸钾溶液、稀硝酸等)反应。这时，苯环的侧链被氧化。 只要侧链上有-H，不论侧链烷基长短如何，都被氧化为与苯环相连的羧基。 在剧烈的条件下和有催化剂时，苯环才被破坏。7加成反应 苯环在一般条件下不容易发生加成反应。当在催化剂、高温或光的影响下，也可加成。 苯的同系物与卤素在日光下，不发生加成反应，而是在侧链上取代。南昌大学知识重点 教 学 内 容备 注五、苯环上亲电取代反应的历程1、通式：是一个亲电的带正电荷的原子或原子团 (E+)首先进攻苯环而进行的反应，故是一个亲电取代。2、卤代 芳烃相对烯烃而言，对亲电试剂的活泼性要弱一些。 芳烃的卤代需要FeCl3之类的催化剂。 取代反应分两步进行：第一步，亲电试剂进攻苯环的电子云，生成中间体配合物(碳正离子)（它是三个共振式的杂化体，其稳定性比反应物差，有较高的能量）。第二步，中间体碳正离子脱去一个质子，生成取代产物，这是由于苯环比较稳定的缘故。（与稀烃加成反应的区别之处！）。 如果苯环上有强的活化基团，如羟基，卤化反应可不需加卤化铁。3、硝化亲电试剂是硝翁离子(+NO2)。在混酸中，它是由浓硝酸与浓硫酸作用生成的。硝翁离子O=+NO是很强的亲电试剂。4磺化 进攻试剂是亲电的SO3H+（由发烟硫酸中SO3与H2SO4形成）。 反应分两步进行。5烷基化 亲电试剂是卤代烃(RX)与催化剂(如AlCl3)生成的碳正离子烷基阳离子(R+