《苯和芳香烃》PPT课件

第6章苯和芳香烃(BenzeneandAromaticHydrocarbon),本章重点讲解：,1.芳香烃的分类和命名掌握2.苯环的结构理解3.苯环的化学性质掌握4.苯环的亲电取代反应定位规则掌握5.萘的化学性质了解6.非苯芳香烃和休克尔规则掌握,6.1芳香烃的分类和命名,一取代苯1.苯为母体2.苯为取代基,6.1.1单环芳烃,二取代苯,1.两基团相同有三种异构体：邻(o)、间(m)、对(p)2.两基团不同主管能团与苯环一起作母体，另一个作取代基。,间氯苯酚对甲苯磺酸邻氨基苯甲醛,邻氯苯甲醚间甲苯酚对甲苯甲酸,几个实例,三取代苯,1.三基团相同1,2,3-(连)1,2,4-(偏)1,3,5-(均)2.三基团不同:先定主管能团并编号为1；取代基位号尽可能小；写名称,次序规则小的基团优先。,当分子中有多个官能团时，排在前面的官能团总是主官能团。官能团的顺序为：-COOH-SO3H-COOR-CONH2-CN-CHO-COR-OH-NH2-C=C-苯环-R-X-NO2,连三甲苯偏三甲苯间三甲苯,2-氨基-5-羟基苯甲醛3-氨基-5-溴苯酚,3-硝基-2-氯苯磺酸,6.1.2多环芳烃,1.多苯代脂肪烃,三苯甲烷1,2-二苯乙烯,2.稠环苯香烃（见6.4）,知识扩展,孔雀石绿是有毒的三苯甲烷类化学物，既是染料，也是杀菌剂，可致癌。,孔雀石绿是绿色碱性染料，用于染羊毛，丝，皮革等。对脂鲤和鲶鱼等海产来说，孔雀石绿有高度毒性、高残留等副作用，故使用时，通常只下一半份量。它是带有金属光泽的绿色结晶体，可用作治理鱼类或鱼卵的寄生虫、真菌或细菌感染，对付真菌Saprolegnia特别有效，渔场的鱼卵会感染这种真菌。孔雀石绿也常用作处理受寄生虫影响的淡水水产。,6.2苯环的结构,凯库勒(kekule)结构式：,平面分子正六边形碳碳键长均等：140pm；键角120度,Csp2,C-C键和C-H键;p轨道形成大键；电子云分布在平面上下；环闭共轭体系；能量降低稳定、键长平均化。,结构稳定，难加成、难氧化、易取代,苯环的结构苯环的结构模型,苯环上碳原子的杂化轨道和P轨道,6.3苯环的化学性质,6.3.1苯环上的亲电取代反应,亲电试剂络合物络合物产物,1.卤代反应,卤素的活性为：F2Cl2Br2I2,6.3苯环的化学性质,2.硝化反应,3.磺化反应,苯环上的氢被磺酸基(-SO3H)取代,除水、加过量苯有利于正反应；稀酸、加热有利于逆反应；,可作位置保护基用于有机合成,6.3苯环的化学性质,4.傅-克(Friedel-Crafts)反应,1）傅-克烷基化反应,反应机理,6.3苯环的化学性质,亲电试剂是烷基正离子，伴随碳正离子重排.常用的催化剂：路易斯酸、质子酸;烷基化试剂：卤代烷、烯、醇等。,反应局限性：含吸电子基的芳烃不发生F-C反应,6.3苯环的化学性质,2）傅-克酰基化反应,可用于制备芳香酮、双官能团化合物或直链取代烷基苯。反应的局限性：芳环上有吸电子基如:硝基、羰基等不发生F-C酰化反应。,6.3苯环的化学性质,Clemmensen还原法Zn-Hg/HCl,6.3.2苯环上取代反应的定位效应及反应活性,1.定位效应,o+p=40%+20%=60%m=40%,苯环上已有基团对第二个取代基进入位置产生制约作用,1）邻对位定位基（类定位基）,致活的邻对位定位基(除卤素外)-X为致钝的邻对位定位基,2)间位定位基,(1)与苯环相连的原子有极性双键；(2)与苯环相连的是带正点荷的原子或强的吸电子基，如：-CCl3-CF3,2.活化与钝化作用及定位效应的解释,硝化反应的相对速率,1.024.5610-80.033,稳定性：(2)(1)(3),邻-对位定位基一般为供电子基，使苯环邻位和对位电子密度增加，亲电取代主要在邻位和对位发生，且反应比苯容易。,卤苯中卤原子是致钝基,但却是第一类定位基(共轭效应控制定位)：,p,间位定位基一般为吸电子基，使苯环的电子密度降低，尤其使邻位和对位电子密度降低更多，间位降低的相对较少,亲电取代主要在间位进行,且反应比苯要难.,3.二取代苯的定位效应,1）原有取代基定位效应一致，第三个取代基进入它们共同确定的位置。,2）两个取代基定位效应相矛盾，由基团致活能力顺序判断第三个基团取代的位置。,两个基团不同类，定位效应受邻对位取代基控制。,两个取代基为同一类，受致活能力较强的基团控制。,.两个取代基定位效应接近，难预测主要产物，为混合物。,4在有机合成中的应用,例1:由苯合成邻-硝基苯甲酸:,例2:由苯合成间-硝基苯甲酸:,6.3苯环的化学性质,6.3.3烷基苯的反应,1.侧链氧化,有H的烷基苯，氧化成苯甲酸。,2.侧链卤代,6.4稠环芳烃,6.4.1萘,环闭共轭体系(大键)；C-C键长不完全等同；电子云不完全平均化；离域255kJ/mol。,2.化学性质,1.结构,1)亲电取代（条件温和，取代主要发生在位）,6.4稠环芳烃,磺化可逆。低温有利位取代，高温有利位取代。,6.4稠环芳烃,酰化定位与溶剂及温度有关,一取代萘的定位效应,6.4稠环芳烃,2)氧化反应,3)还原反应,Birch还原,1，4-二氢萘,6.4.2致癌芳烃,5,10-二甲基-1,2-苯并蒽1,2,5,6-二苯并蒽,1,2,3,4-二苯并菲,2,3-苯并芘,6.5非苯芳烃和休克尔规则,6.5.1芳香性,6.5.2休克尔（Hckel）规则,环闭的共轭体系，共轭体系中成环的原子处于同一平面，其电子数为4n+2时(n=0,1,2,3.整数)，具有芳香性。,电子数6101414n1233,6.5非苯芳烃和休克尔规则,3.非苯芳香化合物,1）芳香离子,环戊二烯负离子,环辛四烯双负离子,判断下列离子有无芳香性？,有有有有,6.5非苯芳烃和休克尔规则,薁(y),神奇的全碳