有机化学课件单环芳烃

有机化学课件单环芳烃第一页，共三十八页，编辑于2023年，星期六1.芳香化合物的定义第一阶段：从植物胶中取得的具有芳香气味的物质称为芳香化合物。第二阶段：将苯和含有苯环的化合物称为芳香化合物。第三阶段：将具有芳香特性的化合物称为芳香化合物。2.芳香性的概念1环状连续共轭体系2整个分子共平面或接近平面3π电子数符合4n+2规则。3.芳香性的判断基本概念芳香性:高度不饱和、难加成、难氧化、易亲电取代的性质.第二页，共三十八页，编辑于2023年，星期六4.芳烃的分类（1）单环芳烃（2）多环芳烃（3）非苯芳烃基本概念第三页，共三十八页，编辑于2023年，星期六§6.1单环芳烃的结构与命名苯的结构单环芳烃的命名第四页，共三十八页，编辑于2023年，星期六1.苯的结构

单双键交替，单键和双键不等长不能解释某些现象

苯的邻位二元取代产物只有一种苯的特殊稳定性苯环上的化学键键长相等经典式（价键式）（苯的Keküle式）凯库勒式不能真正代表苯的真实结构第五页，共三十八页，编辑于2023年，星期六

共振理论（1930年代，鲍林）共振式1共振式2苯分子的真实结构1.苯的结构现代理论分子轨道理论第六页，共三十八页，编辑于2023年，星期六

共振论的基本思想

当一个分子、离子或自由基的结构需用一个以上仅电子排列不同的经典结构式（共振式）共同来表达时，就存在着共振（或称为叠加）。这些共振式均不是这一分子、离子或自由基的真实结构，其真实结构为所有共振式的共振形成的杂化体。提示：共振式之间只是电子排列不同共振杂化体不是共振式的混合物共振杂化体也不是互变平衡体系共振论（ResonanceTheory）第七页，共三十八页，编辑于2023年，星期六

各共振结构式原子核的相对位置必须是相同的，所有共振式具有的未成对电子数相等,只是电子分布不同。共振论对共振式画法的规定

共振论（ResonanceTheory）未成对电子数不相等烯丙基自由基未成对电子数不相等原子排列不同1－丁烯各共振式之间的差异：1、电子排布不同2、能量状态不同第八页，共三十八页，编辑于2023年，星期六3.

共振式稳定性的判断

共价键数目最多的共振式最稳定相邻原子成键比不相邻原子成键的共振式稳定电荷分布符合元素电负性预计的较稳定（负电荷在电负性大的原子上的共振式）具有完整的价电子层的共振式较稳定相邻两原子带有相同电荷的共振式不稳定

共振论（ResonanceTheory）第九页，共三十八页，编辑于2023年，星期六4.关于共振式对杂化体的贡献越是稳定的共振结构，在共振杂化体中所占比例越大，对杂化体贡献越大。共振论（ResonanceTheory）例：1,3－丁二烯的共振式较稳定，贡献较大（较稳定的碳正负离子）不稳定，贡献较小，可忽略（不稳定的碳正负离子）最不稳定，不必考虑（共价键数目最少）最稳定，贡献大（共价键数目最多）较稳定，贡献较大（分散的正负电荷，二取代双键）第十页，共三十八页，编辑于2023年，星期六1、共振结构式越多，共振杂化体越稳定；2、稳定的共振式越多，共振杂化体越稳定。

共振论（ResonanceTheory）4.共振杂化体稳定性的判断共振杂化式与共振体稳定性判断的差异。第十一页，共三十八页，编辑于2023年，星期六

共振式的写法，共振式对杂化体的贡献，共振式的稳定性比较。共振论是一种理论模型，共振式是理论上存在的，无法测得。共振论引入了一些人为规定，对某些化学现象尚不能给出满意的解释。

共振论（ResonanceTheory）5、共振论小结意义：1、可以用价键结构式近似的表示真实的分子结构。2、可以定性的判断分子或中间体的稳定性，进而可解释一些实验现象。第十二页，共三十八页，编辑于2023年，星期六1，2，3－三甲苯连三甲苯邻氯苯甲醚间甲苯酚对甲苯甲酸1，2，4－三甲苯偏三甲苯1，3，5－三甲苯均三甲苯3.单环芳烃的命名a.以苯为母体的简单芳烃第十三页，共三十八页，编辑于2023年，星期六2-氨基-5-羟基苯甲醛3-氨基-5-溴苯酚3.单环芳烃的命名a.以苯为母体的简单芳烃各取代基在苯环上作为母体的优先顺序：COOH>SO3H>COOR>CONH2>COX>CN>CHO>COR>OH>NH2>OR>R>X>NO2第十四页，共三十八页，编辑于2023年，星期六苯基C6H5-

（Phenyl），简写Ph芳基(Aryl)，简写Ar苯甲基C6H5CH2-（Benzyl）（苄基）甲苯（Toluene）甲苯基CH3C6H4-（Tolyl）2.单环芳烃的命名2-甲基-3-苯基-戊烷2-苯基-2-丁烯b.以苯为取代基的命名第十五页，共三十八页，编辑于2023年，星期六（1845年-1940年期间）1.煤的干馏

煤煤焦油芳香化合物粗制品

(煤的3%)干馏分馏2.石油的芳构化

石油C6-C8组份芳香烃分馏450-500oC催化重整（20世纪40年代起）重整：包括链烃裂解、异构化、关环、扩环、氢转移、烯烃吸氢等过程。（铂重整）§6.2单环芳烃的来源和制法第十六页，共三十八页，编辑于2023年，星期六芳构化：是指脂肪烃在铂、钯、镍等催化剂存在下加热，脱氢生成芳香族化合物的过程。环烷烃催化脱氢直链烷烃脱氢环化和再脱氢环烷烃异构化和脱氢§6.2单环芳烃的来源和制法第十七页，共三十八页，编辑于2023年，星期六

一般芳香烃均比水轻。沸点随相对分子质量升高而升高。熔点除与相对分子质量有关外，还与结构有关，通常对位异构体由于分子对称，熔点较高。芳香烃不溶于水，但溶于有机溶剂。§6.3单环芳烃的物理性质第十八页，共三十八页，编辑于2023年，星期六

环己烯环己二烯环己三烯苯氢化热

119.5231.8119.53=358.5208.5(测定)(测定)(根据假设计算)(测定)

平均氢化热119.5115.9119.569.5从整体看：苯比环己三烯的能量低358.5-208.5=150kJ/mol（苯的共振能）苯比环己二烯的能量低231.8-208.5=23.3kJ/mol苯的特殊稳定性－从氢化热数据看§6.4单环芳烃的化学性质难加成，难氧化第十九页，共三十八页，编辑于2023年，星期六易亲电取代§6.4单环芳烃的化学性质苯环亲电取代反应的反应历程+H+-络合物的表达方式共振式快亲电试剂快慢-络合物-络合物离域式第二十页，共三十八页，编辑于2023年，星期六反应进程势能反应势能图（亲电加成和亲电取代的对比分析）ΔH=+8.36kJ/molΔH=-5.14kJ/mol§6.4单环芳烃的化学性质第二十一页，共三十八页，编辑于2023年，星期六§6.4单环芳烃的化学性质1.卤代反应2.硝化反应3.磺化反应4.傅氏烷基化5.傅氏酰基化第二十二页，共三十八页，编辑于2023年，星期六有机化合物碳上的氢被卤素取代的反应称为卤化反应。+HXX=Cl,Br1.卤代反应机理(1)X2+FeX3X++FeX4-+

X+

X+FeX4-+HX+FeX3(2)(3)X第二十三页，共三十八页，编辑于2023年，星期六取代苯的卤化1.卤代反应第二十四页，共三十八页，编辑于2023年，星期六HNO3+H2SO4HSO4-+H2O+NO2H2O+NO2+H2SO4

+NO2+H3+O+HSO4-+浓HNO350-60oC浓H2SO4+H2O(1)HNO3+2H2SO4H3O+++NO2+2HSO4-+

+NO2NO2+HSO4-+H2SO4(2)(3)NO22.硝化反应机理第二十五页，共三十八页，编辑于2023年，星期六取代苯的硝化2.硝化反应+浓HNO350-60oC浓H2SO4+H2O第二十六页，共三十八页，编辑于2023年，星期六苯环上的氢被（-SO3H）取代的反应称为磺化反应。3.磺化反应常用磺化试剂：浓硫酸,发烟硫酸,三氧化硫,氯磺酸氯磺化反应第二十七页，共三十八页，编辑于2023年，星期六反应机理3.磺化反应第二十八页，共三十八页，编辑于2023年，星期六特点（1）反应是可逆的。磺酸基团易脱去H2SO4+0oC53%43%

室温62%32%100oC79%13%3.磺化反应（2）邻位取代-动力学产物，对位取代-热力学产物。错误观点——速度快的反应活化能一定低。或中间体稳定性高活化能一定低。第二十九页，共三十八页，编辑于2023年，星期六2用于制备酚类化合物H2SO4NaOHNaOH300oCH+3.磺化反应——应用H2SO4NaOH1制备工业产品（如：苦味酸，合成洗涤剂）第三十页，共三十八页，编辑于2023年，星期六3.磺化反应3在某些反应中帮助定位H2SO4X2/Fe稀H2SO4150oC4引入磺酸基可增加溶解度第三十一页，共三十八页，编辑于2023年，星期六苯环上的氢被烷基取代的反应称为傅氏烷基化反应。+RCl+HCl芳香化合物烷基化试剂产物AlCl3RCl+AlCl3[RCl•AlCl3]R++AlCl4-络合物+R+-H+4.傅氏烷基化反应机理第三十二页，共三十八页，编辑于2023年，星期六芳香化合物苯环上有除卤素外的吸电取代基时不发生F-C反应——即苯环的供电活性要足够高。催化剂

路易斯酸、质子酸。如：AlCl3、FeCl3、ZnCl2、BF3、H2SO4。烷基化试剂RX路易斯酸作催化剂醇、烯

质子酸催化或路易斯酸作催化剂4.傅氏烷基化反应条件第三十三页，共三十八页，编辑于2023年，星期六(1)

烷基化反应易发生重排，不适合制备长的直链烷基苯。+(CH3)CHCH2ClAlCl3+CH3CH2CH2Cl+AlCl330%70%反应不易控制在一元取代阶段，常常得到一元、二元、多元取代产物的混合物。特点4.傅氏烷基化