小学教育芳香烃PPT教案

1、小学教育芳香烃小学教育芳香烃第一阶段：从植物胶中取得的具有芳香第一阶段：从植物胶中取得的具有芳香 气味的物质称为芳香化合物。气味的物质称为芳香化合物。第二阶段：将苯和含有第二阶段：将苯和含有 苯环苯环 的化合物称的化合物称 为芳香化合物。为芳香化合物。第三阶段：将具有第三阶段：将具有 芳香性 的化合物称的化合物称 为芳香化合物。为芳香化合物。芳香性的概念芳香性的概念和和芳香化合物的定义芳香化合物的定义将具有芳香性的碳氢化合物称为将具有芳香性的碳氢化合物称为芳香烃芳香烃芳 香 烃广义：广义：狭义：狭义：分子中含有苯环结构的化合物分子中含有苯环结构的化合物第1页/共57页CHCH2CH2（A A）

2、单环芳烃）单环芳烃苯乙烯苯乙烯间二甲苯间二甲苯甲苯甲苯苯苯（B）多环芳烃多环芳烃（C）稠环芳烃稠环芳烃1,2-1,2-二苯乙二苯乙烷烷联苯联苯三苯甲烷三苯甲烷萘萘蒽蒽菲菲CH3CH=CH2CH3CH3第2页/共57页1825年年 法拉第发现了苯。法拉第发现了苯。1857年年 凯库勒提出碳四价。凯库勒提出碳四价。1858年年 凯库勒提出苯分子具有环状结构。凯库勒提出苯分子具有环状结构。苯芳香烃的母体。C C6 6H H6 6最简单的芳香烃，也是芳香烃的典型代表物。CCCCCCHHHHHH第3页/共57页CCCCCCHHHHHH现代物理方法测得正六边形正六边形一、苯分子的结构特点第4页/共57页6

3、个相互平行未参与杂化的P轨道离域离域闭闭合合的大的大键键肩并肩重叠肩并肩重叠第5页/共57页大大键键典型的共轭体系典型的共轭体系苯环非常稳定！第6页/共57页或或怎样表示苯分子的构造？碳原子的 杂化和碳的四价。但实际上并不存在碳碳单键和碳碳双键。键电子云均匀分布和电子的离域，但不适于其它的芳香烃，如萘。两种表示方式各有利弊两种表示方式各有利弊第7页/共57页二、命名侧链复杂侧链复杂或连接有不饱和烃基或连接有不饱和烃基第8页/共57页第9页/共57页几几 个个 命命 名名 实实 例例甲甲苯苯 乙乙苯苯 正丙正丙苯苯异丙异丙苯苯 叔丁叔丁苯苯第10页/共57页CH3CH3CH3CH3CH3CH3C

4、H3CH3H3C连连三甲苯三甲苯 偏偏三甲苯三甲苯 间间三甲苯三甲苯邻邻二甲苯二甲苯 间二间二甲苯甲苯 对对二甲苯二甲苯1，2-二甲苯二甲苯 1，3二二甲苯甲苯 1，4二甲苯二甲苯 第11页/共57页或者Ph或者PhCH2或者或者CH2第12页/共57页三、苯的物理性质1.苯及其同系物一般是无色液体；2.密度小于1；3.其蒸气有特殊气味，有毒！4.不溶于水，易溶于有机溶剂；5.苯的熔点5.5，沸点80.1 ，用冰冷却，苯凝结为无色晶体。第13页/共57页四、苯的化学性质苯环的特点：一个整体，很稳定，不易被破坏。苯环的特点：一个整体，很稳定，不易被破坏。高度不饱和，但不能使高度不饱和，但不能使K

5、MnO4酸性溶液和溴水褪色。酸性溶液和溴水褪色。芳香性：不易加成，不易被氧化；易发生取代反应。芳香性：不易加成，不易被氧化；易发生取代反应。第14页/共57页苯环上的反应侧链上的反应CCCCCCHHHHHCH3取代反应（连接在苯环上的氢原子）氧化反应加成反应氧化反应取代反应（侧链上的-氢原子）第15页/共57页1.苯的典型反应取代反应，苯分子中的氢原子苯分子中的氢原子被其它原子或基团取代的反应。被其它原子或基团取代的反应。氯苯溴苯卤代反应催化剂催化剂催化剂催化剂FeFe或或FeClFeCl3 3、 FeBrFeBr3 3苯环上的反应苯环上的反应第16页/共57页+HONO2浓硫 酸加 热NO2

6、+H2OH硝基苯混酸：浓硝酸和浓硫酸的混合物。苯进行硝化反应时必须用混酸。硝基苯：苦杏仁味，无色油状液体，密度大于1，有毒！制备染料的重要原料。硝化反应第17页/共57页磺化反应苯磺酸应用：-SO3H有较强的酸性，可以改变有机物的酸碱性。 利用它的逆反应在有机合成中起到占位作用，以得到所需的化合物。 在分子中引入一个极性大的磺酸基，可以改善有机物的水溶性。 +HOSO3H(浓)SO3H+H2O加 热HSO3HH2OH2SO4稀HCl加压150 200+，+第18页/共57页烷基化反应在无水三氯化铝等催化剂的作用下，苯与卤烷、烯烃或醇等烷基化试剂作用，芳环上的氢原子被烷基取代生成烷基苯。 +CH

7、3ClCH3+HCl无 水 AlCl3+CH3CHCH2无水AlCl3痕量HClCHCH3CH3+CH3CH2CH2ClCH(CH3)2+CH2CH2CH370%30%无水AlCl3特点：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。 引入的烷基含有三个或三个以上碳原子时，常常发生重排，生成重排产物。 第19页/共57页十二烷基苯磺酸钠是合成洗剂即洗衣粉中的主要成份 在洗涤剂中使用的烷基苯磺酸钠有支链结构(ABS)和直链结构(LAS)两种，支链结构生物降解性小，会对环境造成污染，而直链结构易生物降解，生物降解性可大于90%，对环境污染程度小。 第20页/共

8、57页CH3CHCH2+H+CH3CHCH3+H+CH3CHCH3+CH3CHCH3+H+CH3CHCH2H+CH3CHCH3第21页/共57页CH2+CH3CHCH3+CH3CH2重 排更稳定第22页/共57页酰基化反应 在无水三氯化铝作用下，苯与酰卤或酸酐（酰基化试剂）作用，苯环上的氢原子被酰基取代生成芳酮。 +CH3COClCOCH3+HCl无水AlCl3+CH3CCOCH3无水AlCl3COCH3+CH3COOHOO 与烷基化相比，酰基化反应既不发生异构化，也不生成多元取代物。 第23页/共57页当苯环上连有强的吸电子基：NO2SO3H、COR、CN等基团时，一般不发生傅克反应。 傅瑞

9、德尔克拉夫茨（FriedelCrafts）反应：在无水三氯化铝等路易斯酸的催化作用下，芳烃分子中芳环上的氢原子被烷基或酰基取代的反应叫做傅克反应，又称烷基化反应和酰基化反应。 第24页/共57页氯甲基化反应 在无水氯化锌的存在下，芳烃与甲醛及氯化氢作用，芳环上的氢原子即被氯甲基（-CH2Cl）取代，此反应叫氯甲基化反应。 H2O+3HClCH2Cl3(HCHO)3ZnCl26033第25页/共57页 由于苯环上电子云密度较大，与苯环发生取代反应的试剂都是亲电试剂，因此苯环上的取代反应都是亲电取代反应。第26页/共57页2.苯的加成反应苯环非常稳定，加成反应比较困苯环非常稳定，加成反应比较困难，

10、但在一定的条件下，可以发生加成反应。难，但在一定的条件下，可以发生加成反应。 +3H2Ni1802503.苯的氧化反应苯环稳定，不易被氧化，但在高苯环稳定，不易被氧化，但在高温和催化剂存在下也可被氧化。温和催化剂存在下也可被氧化。H2O+400 50029O2V2O5HHCCCCOOOCO22443Cl2紫外光ClClClClClCl第27页/共57页1.氧化反应：氧化反应：在酸性KMnO4等氧化剂的作用下，侧链含有-H时，不论侧链长短，均被氧化成羧基。 CH3CH2CH3CH(CH3)2KMnO4H+COOHCCH3CH3CH3KMnO4H+侧链上的反应侧链上的反应第28页/共57页CH3，

11、V2O5CH3O2加热COOHCOOH(对苯二甲酸）+CH3480 3O2V2O5CCOOOCH3工业制备CH3CH3H3CH3CO2(空气), V2O5350500OOOOOO70%均苯四甲酸二酐均苯四甲酸二酐邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐第29页/共57页 把苯、甲苯、二甲苯各2ml分别注入3支试管，各加入3滴KMnO4酸性溶液，用力震荡，实验现象：苯不能使KMnO4酸性溶液的紫色褪去；但甲苯、二甲苯能使KMnO4酸性溶液的紫色褪去。苯环上的侧链被KMnO4酸性溶液氧化了。苯苯实验室鉴别第30页/共57页2.卤代反应卤代反应 芳烃苯环侧链上连有-H时，在光照的作用下与卤素发生反应，-H原子被卤素

12、取代。CH2CH3+Cl2hCHCH3Cl第31页/共57页甲苯的取代反应第32页/共57页+HNO3H2SO45060NO2+H2O浓浓HNO3H2SO430,CH3NO2NO2NO2CH3CH3CH359% 37% 4%第33页/共57页第34页/共57页第35页/共57页+HNO3H2SO45060NO2+H2O浓浓HNO3H2SO430,CH3NO2NO2NO2CH3CH3CH359% 37% 4%硝基苯的取代反应浓浓HNO3H2SO4110,NO2NO2NO2NO2NO2NO2NO293% 6% 1%比 较第36页/共57页结 论硝基使苯环钝化，取代反应更难进行； 苯环上有硝基时，第

13、二个取代基的位置主要是间位。第37页/共57页+Br2FeBr390Br+BrBrBrBr2ClCl2FeCl3ClClClClClCl39 55 6 在更强烈的条件下卤苯的取代反应第38页/共57页结 论卤素原子使苯环钝化，取代反应更难进行； 苯环上有卤素原子时，第二个取代基的位置主要是邻位和对位。第39页/共57页五、定位规律五、定位规律1. 1. 两类定位基两类定位基 第一类第一类邻、对位定位基：使新进入的取代基主要进邻、对位定位基：使新进入的取代基主要进入它的邻位和对位；同时使苯环活化（卤素除外）。入它的邻位和对位；同时使苯环活化（卤素除外）。 定位基ON(CH3)2NH2OHOCH3

14、NHCOCH3名称氧负离子二甲胺基氨基羟基甲氧基乙酰胺基定位基CH3OCOCH3ClBrIC6H5名称甲基乙酰氧基氯原子溴原子碘原子苯基OH+Br+ 3HBr3Br2H2OBrBrOH第40页/共57页OH+Br+ 3HBr3Br2H2OBrBrOH室温下即可反应；室温下即可反应；三个氢原子被取代；三个氢原子被取代；立刻出现白色沉淀。立刻出现白色沉淀。-OH使苯环大大的活化使苯环大大的活化-OH 是邻对位定位基。是邻对位定位基。第41页/共57页第二类第二类间位定位基：使新进入的取代基主要进入它间位定位基：使新进入的取代基主要进入它的间位；同时使苯环钝化。的间位；同时使苯环钝化。+N(CH3)

15、3+NH3定位基NO2CNSO3HCHO名称三甲胺基硝基氰基磺基醛基或甲酰基定位基COCH3COOHCOOCH3CONH2名称乙酰基羧基甲氧羰基或甲酯基氨基甲酰基铵基第42页/共57页浓 H2SO4,或 20%发烟H2SO4,70-8025SO3H发 烟 H2SO466%90SO3HSO3H第43页/共57页一取代苯硝化时的相对速率与异构体的分布一取代苯硝化时的相对速率与异构体的分布取取代代基基相相对对速速率率(与与氢氢比比)o（邻邻）p（对对） m（间间）H 1OCH3200000741115NHCOCH3很很快快19792CH3 2558384C(CH3) 3 15167311CH2Cl

16、0.3325216Cl 0.03330691Br 0.0336631COOC2H5 0.003724472COOH 0.00119180NO2 0.000000066193N+(CH3) 3 0.000000012100第44页/共57页2.2.取代基的空间效应取代基的空间效应 对于邻对位定位基，取代基的空间效应越大，邻对于邻对位定位基，取代基的空间效应越大，邻位异构体越少。位异构体越少。R=CH3 () 58.45 37.15 4.40 CH2CH3 () 45.0 48.5 6.5HNO3H2SO4RRRRNO2NO2NO2CH(CH3)2 () 30.0 62.3 7.7C(CH3)3

17、() 15.8 72.7 11.5例一，不同取代的苯，引入相同的集团例一，不同取代的苯，引入相同的集团: :减减少少第45页/共57页RCH3CH3CH3RRRCH3相同的取代苯，引入不同的集团时：相同的取代苯，引入不同的集团时：R=CH3 () 53.8 28.8 17.3 CH2CH3 () 45 25 30 CH(CH3)2 () 37.5 32.7 29.8 C(CH3)3 () 0 93 7 第46页/共57页CH3H2SO4CH3SO3HCH3SO3HCH3SO3H0 43% 53%43% 53% 4%4%100100 13%13% 79%79% 8%8%这种现象的发生可归因于这种

18、现象的发生可归因于“空间障碍空间障碍”的结果。在高温时，的结果。在高温时，由于基团的震动加强而这种影响较为显著，邻位取代就格由于基团的震动加强而这种影响较为显著，邻位取代就格外受到限制，因此磺酸基就进入空间障碍小的对位，这种外受到限制，因此磺酸基就进入空间障碍小的对位，这种现象也叫现象也叫邻位效应。邻位效应。第47页/共57页3.3.二元取代苯的定位规律二元取代苯的定位规律苯环上已有两个取代基，再引入第三个取代基时，有以下两种情况：苯环上已有两个取代基，再引入第三个取代基时，有以下两种情况： 原来的取代基为同类的，第三个取代基进入的位置由原来的取代基为同类的，第三个取代基进入的位置由定位能力强

19、定位能力强的决定。的决定。 CH3OCH3COOHNO2NH2OCH3 原来的两个取代基为不同类的，取决于原来的两个取代基为不同类的，取决于邻对位定位基邻对位定位基。 BrCOOHCH3NO2ClCOOHNHCOCH3NO213%87%少量（位阻）第48页/共57页4.4.定位规律的应用定位规律的应用（）由苯合成间硝基溴苯 Fe粉NO2BrBr2Fe粉H2SO4NO2BrBrNO2+BrNO2HNO3,H2SO4Br2HNO3第49页/共57页（）由甲苯合成间硝基苯甲酸 CH3KMnO4/H+HNO3,H2SO4+COOHHNO3,H2SO4COOHNO2CH3NO2CH3NO2KMnO4/H

20、+COOHNO2+COOHNO2第50页/共57页六、芳烃的来源 1.1.从煤焦油中分离从煤焦油中分离 煤经干馏得到的黑色黏稠液体叫做煤焦油，从煤焦油中可以分离出芳烃煤经干馏得到的黑色黏稠液体叫做煤焦油，从煤焦油中可以分离出芳烃苯、甲苯、萘、蒽、菲等。苯、甲苯、萘、蒽、菲等。 2.2.从石油裂解产品中分离从石油裂解产品中分离 石油为原料高温裂解生产乙烯、丙烯和石油为原料高温裂解生产乙烯、丙烯和1 1，3-3-丁二烯时，得到一定量的液体副产物。液体副产物分离后可得苯、甲苯、二甲苯等芳烃。丁二烯时，得到一定量的液体副产物。液体副产物分离后可得苯、甲苯、二甲苯等芳烃。第51页/共57页第52页/共57页七、简单的稠环芳烃七、简单的稠环芳烃 1.萘萘12345678 其中的其中的1 1、4 4、5 5、8 8位是等同的，