有機(jī)化學(xué)課件：2014級(jí)芳香烴

1、教學(xué)目標(biāo),1、說出芳香烴的定義、了解分類 2、說出苯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 3、正確寫出苯及其同系物的同分異構(gòu) 體和命名。 4、熟練地寫出苯環(huán)上取代反應(yīng)產(chǎn)物,芳香烴的定義、分類,（一）定義,原始定義：從植物中獲得的樹脂或香精油等 具有芳香性的物質(zhì)。 組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：含1個(gè)或多個(gè)苯環(huán)的烴。,后來發(fā)現(xiàn)： 許多苯環(huán)結(jié)構(gòu)的有機(jī)物并無芳香氣味； 有些沒有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的烴性質(zhì)與苯的性質(zhì)相似,現(xiàn)代定義：具有特殊穩(wěn)定性的不飽和環(huán)狀烴。,芳香烴的定義、分類,（一）定義,（二）分類,具有特殊穩(wěn)定性的不飽和環(huán)狀烴。,二、苯的結(jié)構(gòu),（一）苯的結(jié)構(gòu) C6H6,凱庫(kù)勒結(jié)構(gòu)式（1865年凱庫(kù)勒提出） 苯的結(jié)構(gòu)是1個(gè)對(duì)稱的6C環(huán)，每個(gè)C上

2、都連有 H，為了滿足C的4價(jià)，凱庫(kù)勒把苯的結(jié)構(gòu)寫成 單鍵、雙鍵交替出現(xiàn)的六元環(huán)。認(rèn)為苯分子 的雙鍵不是固定的，而是在不停迅速地來回 移動(dòng)。他提出的苯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)是正確的，在 有機(jī)化學(xué)史上起了卓越的作用。,凱庫(kù)勒1829生于達(dá)姆施塔特。1847年入吉森大學(xué)學(xué)習(xí)建筑。1858年，他成為根特的教授，在這兒，他發(fā)展了苯的理論，1867年，他應(yīng)聘去波恩，1896年死在那里。 他在倫敦做助手時(shí)，就已經(jīng)想出他的結(jié)構(gòu)理論-分子建筑。1858年他提出苯及萘的結(jié)構(gòu)設(shè)想，1865年他首次滿意地寫出苯的結(jié)構(gòu)式。他也給出“芳香族化合物”的組成線索。（芳香族及脂肪族這兩個(gè)詞分別為凱庫(kù)勒和荷夫曼所創(chuàng)）。,凱庫(kù)勒對(duì)發(fā)現(xiàn)苯的結(jié)構(gòu)

3、的由來說：他在根特時(shí)，有次在書房打瞌睡，夢(mèng)見C原子的長(zhǎng)鏈像蛇一樣盤旋卷曲，忽見一條“抓住自己的尾巴，這幅圖象在我的眼前嘲弄般地旋轉(zhuǎn)不已”。,苯分子的結(jié)構(gòu),二、苯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),（一）苯的結(jié)構(gòu) C6H6,（二）苯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),1、所有碳原子均為SP2雜化，各雜化軌道完 全相同。 2、苯分子為平面正六邊形，所有碳碳鍵、 碳?xì)滏I鍵長(zhǎng)相等，鍵角也相等。 3、各個(gè)碳原子剩下的P軌道相互平行，相互 重疊，形成閉和的共軛大鍵。 4、其閉和的共軛大鍵非常穩(wěn)定。 5、苯的芳香性易取代 難加成 難氧化,三、苯的同系物的同分異構(gòu)現(xiàn)象及命名,（一）一取代 1種,（二）二取代 3種（位置異構(gòu)）,甲苯,乙苯,1，2-二甲苯,鄰

4、二甲苯,1，3-二甲苯,1，4-二甲苯,間二甲苯,對(duì)二甲苯,（三）三取代 3種（位置異構(gòu)）,1，2，3-三甲苯,1，3，5-三甲苯,1，2，4-三甲苯,連三甲苯,均三甲苯,偏三甲苯,（四）苯環(huán)上連多個(gè)不同取代基時(shí)，從小基 到大基，使取代基位置盡量小。,（五）某些芳烴命名時(shí)，苯作取代基。 芳環(huán)上取代基復(fù)雜時(shí)，苯環(huán)可作為取代基,苯乙烯,二苯甲烷,1-甲基-2-乙基-5-異丙基苯,（六）芳烴分子中去掉一個(gè)氫，剩余部分叫芳烴基（Ar-）,2-甲基-4-苯己烷,苯基,苯甲基,芐基,練 習(xí),3-苯基丙烯,2，3-二甲基-4-苯基己烷,四、苯及其同系物的物理性質(zhì),五、苯及其同系物的化學(xué)性質(zhì),苯的化學(xué)性質(zhì)：

5、芳香性 易取代 難加成 難氧化,五、苯及其同系物的化學(xué)性質(zhì),苯及同系物的反應(yīng)發(fā)生在苯環(huán)和側(cè)鏈兩個(gè)部分。 苯環(huán)： 易發(fā)生親電取代反應(yīng) 側(cè)鏈：-碳上的H易被鹵代和氧化,苯的化學(xué)性質(zhì)： 芳香性 易取代 難加成 難氧化,五、苯及其同系物的化學(xué)性質(zhì),苯環(huán)的親電取代反應(yīng)指的是親電試劑取代苯環(huán)上的H的反應(yīng)。 典型的親電取代反應(yīng)有以下4類：,1、 鹵代 2、 硝化 3、 磺化 4、 傅瑞德爾-克拉夫茲反應(yīng) （Fredel-Crafts）(F-C 反應(yīng)),五、苯及其同系物的化學(xué)性質(zhì),（一）親電取代反應(yīng),1、鹵代反應(yīng)（-X）,（1）苯的鹵代反應(yīng)（Fe粉或FeX3催化劑）,五、苯及其同系物的化學(xué)性質(zhì),（一）親電取代

6、反應(yīng),（2）苯的同系物的鹵代反應(yīng) a、苯環(huán)上的鹵代（Fe粉或FeCl3催化劑）,b、苯環(huán)側(cè)鏈H鹵代（光照）,鹵代反應(yīng)歷程,+,slow,fast,Fe,(單溴碳正離子中間體), H+,2、硝化反應(yīng)（-NO2）硝基,（1）苯的硝化反應(yīng),進(jìn)一步硝化（難），反應(yīng)試劑：發(fā)煙HNO3 引入硝基位置：間位,硝基苯,硝化反應(yīng)機(jī)理,反應(yīng)試劑：濃HNO3、濃H2SO4 反應(yīng)產(chǎn)物：2種（鄰對(duì)位引入硝基） 反應(yīng)速度：快 容易,（2）苯的同系物硝化,3、磺化反應(yīng)（-SO3H）磺酸基苯磺酸,實(shí)質(zhì)：苯環(huán)上的H被-SO3H取代,（2）苯的同系物 濃H2SO4 鄰對(duì)位引入磺酸基。,磺化反應(yīng)機(jī)理,苯作取代基（環(huán)上常見基團(tuán)），命

7、名為苯XX,-R -X -NO2,苯作母體（環(huán)上常見的基團(tuán)），命名為XX苯,4、傅-克（F-C）反應(yīng),實(shí)質(zhì)：苯環(huán)上的H被-R 取代 反應(yīng)試劑：RX 催化劑：無水AlX3 產(chǎn)物：苯的同系物,（1）烷基化反應(yīng),注意： （1）苯環(huán)上有強(qiáng)的吸電子基時(shí)難發(fā)生F-C反應(yīng)。（-NO2 -SO3H -COR -CN） （2）若同時(shí)有給電子基存在，仍能發(fā)生F-C反應(yīng)。,烷基化反應(yīng)歷程,（重排）,實(shí)質(zhì)：苯環(huán)上的H被-COR（?；┤〈?反應(yīng)試劑：RCOX 催化劑：無水AlX3 產(chǎn)物：酮,（2）?；磻?yīng) 苯與酰鹵或酸酐反應(yīng)，在 苯環(huán)上引入-COR生成酮。,在BF3的催化下，醇也可以與芳烴發(fā)生烷基化反應(yīng)；在酸的催化

8、下，烯烴也可以與芳烴發(fā)生烷基化反應(yīng),?；磻?yīng)機(jī)理,苯的同系物發(fā)生此反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)物是鄰對(duì)位。,（二）氧化反應(yīng),1、苯難以被氧化,2、苯的同系物 側(cè)鏈-C上有H的才被氧化，側(cè)鏈烷基均 被氧化成-COOH（羧基）,（三）加成反應(yīng),1、加H2 環(huán)己烷 2、加Cl2 六氯環(huán)己烷,苯的芳香性指的是：,苯的氯代： 硝化： 磺化： F-C反應(yīng)：,（FeCl3 / Fe 5560）,（濃HNO3,濃H2SO4 5560）,（濃H2SO4 7080）,苯的同系物甲苯,苯環(huán)上的鹵代,側(cè)鏈上-H的鹵代,硝化,磺化,易取代 難加成，難氧化，,F-C反應(yīng),硝基苯、苯磺酸進(jìn)一步親電取代為間位產(chǎn)物。,Aromatic com

9、pounds are benzene and compounds that resemble benzene in chemical behaviors. Aromatic properties are those properties of benzene that distinguish it from aliphatic hydrocarbons. The benzene molecule is a ring: a ring of a very special kind. There are certain compounds-other ring compounds-which see

10、m to differ from benzene in structure, yet which behave very much like benzene. These compounds, it turns out, actually do resemble benzene in structure and in basic electronic configuration, and they are aromatic,too.,Summary,Aromatic compounds can undergo electrophilic addition reaction, such as halogenation, nitration, sulfonation, Fredel-Crafts alkylation a