54-第4章 芳烃一、苯分子的结构二、单环芳烃的构造异构和命名三、单环.ppt

* * 第4章 芳烃 一、苯分子的结构 二、单环芳烃的构造异构和命名 三、单环芳烃的物理性质 四、单环芳烃的化学性质 五、苯环上亲电取代反应定位规律 六、萘 七、其他稠环芳烃 八、富勒烯 九、非苯芳烃 十、芳烃的工业来源 十一、多官能团化合物的命名 芳烃的特点 芳 烃 是 芳 香 族 碳 氢 化 合 物 的 简 称 ， 亦 称 芳 香 烃 。 其 显 著 特 点 是 ： A、高度不饱和性 B、不易进行加成反应和氧化反应，易进行取代反应 C、成环原子间的键长趋于平均化 D、环型π电子离域体系由4n+2个π电子构成，即符合Hückel规则 分类 a、单环芳烃 b、多环芳烃 c、稠环芳烃 (E)-1,2-二苯乙烯 1,3,5-三苯基苯 4.1 苯分子的结构 1、价键理论： 2、共振论： 4.2 单环芳烃的构造异构和命名 4.2.1 构造异构 分侧链异构和位置异构两种情况： 正丁苯 侧链异构 仲丁苯 异丁苯 叔丁苯 1,2,3-三甲苯 连三甲苯 位置异构 1,2,4-三甲苯 偏三甲苯 1,3,5-三甲苯 均三甲苯 4.2.2 命名 a.单环芳烃常以苯环为母体，烷基作为取代基： 1-甲基-2-乙基苯 1,3-二甲苯 (间二甲苯) 1-乙基-4-丙基苯 2-甲基-4-苯基戊烷 b. 多环芳烃或当侧链较复杂时， 也可以把苯环作为取代基： 2,3-二甲基-1-苯基-1-己烯 1,4-二乙烯苯 (对二乙烯苯） 对苯二乙烯 c.芳烃去掉一个氢原子剩下部分为芳基： 苯基 (Phenyl) (Ph） 苯甲基 (苄基) (Benzyl) ( Bz) 2-甲苯基 邻甲苯基 3-甲苯基间甲苯基 4-甲苯基对甲苯基 4.3 单环芳烃的物理性质 芳烃为液体或固体； 密度小于1； 有特殊气味、有毒； 不溶于水，易溶于有机溶剂。 在二取代苯之中，对位异构体对称性高、 结晶能大，熔点高； 因此可以利用结晶方法从邻间位异构体中 分离对位异构体。 4.4 单环芳烃的化学性质 1、取代反应 2、芳环上亲电取代反应机理 3、加成反应 4、氧化反应 5、聚合反应 4.4.1 取代反应 甲、卤化 乙、硝化 丙、磺化 丁、Friedel-Crafts 反应 戊、氯甲基化 1) 卤化反应 a．催化剂：FeCl3 、FeBr3 、AlCl3等 b．卤素活性：FClBrI c．芳烃活性：烷基苯苯卤代苯 芳烃与卤素作用生成卤代芳烃 d. 烷基苯和卤代苯的卤代物主要为邻对位异构体 邻氯甲苯和邻溴甲苯的空间效应 2) 硝化反应 芳烃与混酸作用，芳环上H原子被硝基取代生成硝基取代芳烃 a. 硝化剂：浓HNO3 + 浓H2SO4（简称混酸） b. 底物活性：烷基苯苯硝基苯 3) 磺化反应 芳烃与浓H2SO4作用，芳环上H原子被磺（酸）基-SO3H取代生成芳磺酸 a. 磺化剂： 浓H2SO4 或 发烟H2SO4 b. 底物活性：烷基苯苯苯磺酸 0℃ 43% 53% 4% 100℃ 13% 79% 8% 4) Friedel-Crafts 反应 在催化剂作用下，芳烃中芳环上氢原子被烷基或酰基取代的反应 b. 常用烷基化剂：卤代烃、烯烃（醇） c. 常用酰基化剂：酰卤、酸酐（酸） d. 芳环上不能连有强吸电基(-NO2、-CN、-COR、-SO2R) e. 烷基化对吸电基更敏感 a. 常用催化剂：AlCL3、FeCl3、ZnCl2、(HF、BF3、H2SO4) f. 烷基化时易发生多烷基化、可逆、重排反应 g. 酰基化不可逆，产物单一 5) 氯甲基化反应 在无水ZnCl2存在下，芳烃与甲醛及HCl作用，芳环上氢原子被氯甲基（—CH2Cl）取代 与烷基化反应相似，芳环上不能连有强吸电基。实际操作中可以用多聚或三聚甲醛代替甲醛 —CH2Cl 可以方便的转化为—CH3、—CH2OH、—CH2CN、 —CH2COOH、—CH2N(CH3) 2 4.4.2 苯环上亲电取代反应机理 甲、硝化 乙、卤化 丙、磺化 丁、 烷基化和酰基化 戊、氯甲基化 π-络合物 σ-络合物 取代苯 甲、硝化反应机理 乙、卤化反应机理 丙、磺化反应机理 丁、烷基化和酰基化机理 戊、氯甲基化机理