[北京化工大学]有机化学96学时Chapter11 芳香烃.ppt

二烯烃复习 共轭二烯烃是一种由单烯烃共轭形成的一种更大结构的复合官能团。不是简单意义上的碳碳双键官能团。 共轭二烯烃性质基于单烯烃又高于单烯烃。它具有单烯烃全部的加成、聚合、氧化等反应，同时具有新的特点。 共轭二烯烃发生加成、聚合反应时不仅有1,2-加成(聚合),同时还有1,4-加成(聚合)。 第十一章 芳香烃 第一节 芳香烃的定义、分类和命名 11.1.1芳香烃的定义和芳香性 芳香族碳氢化合物简称芳香烃或芳烃。它是芳香族化合物的母体。 “芳香”二字原指从天然产物所取得的具有芳香气味的物质，例如安息香、香兰素、香精油等而言。随着有机化学的发展，从大量实验事实证明，这类化合物都具有芳环结构，并不一定具有芳香气味。 所谓芳香族化合物，一般是泛指苯及其衍生物。但后来发现一些不具苯环的环状烃，只要它们是具有闭合的共轭体系，成环原子都处于同一平面上，而且构成碳环的?电子数目符合4n+2 (n=0,1,2,….)，也归为芳香族化合物。 芳香族化合物都具有共同的特征： 1）C/H比例高。苯是6：6，萘是10：8,……极端是石墨。 2）键长趋于平均化。苯环六个碳碳键长彼此相等。 3）分子共平面。苯环中所有碳氢原子均在一个平面上。 4）化学活性易取代，难加成。芳烃均是高度不饱和的，但性质与同是不饱和的烯、炔不同，而与烷烃、环烷烃则类似。 5）具有共轭能。苯为36千卡/摩尔，萘为61千卡/摩尔，蒽为84千卡/摩尔。 6）具有特征光谱。其振动光谱和电子光谱与简单的共轭体系的有明显的差异。 7）?电子数目符合4n+2 (n=0,1,2,….)规则。 因此，芳香族化合物就是具有以上共同特征的一类碳环化合物及其衍生物的总称。苯及其衍生物是芳香族化合物中最重要、最有代表性的一类化合物。 芳香性是芳香族化合物具有的共同性质?表现为具有7个特征的性质。简要为：高度不饱和，但较稳定的性质。 芳香族化合物、芳香性的“芳香”再也没有字面上的意思。 本章主要讨论苯环结构的芳烃。芳环是这类化合物的官能团。 11.1.2芳香烃的分类和命名 芳烃按分子中所含苯环的数目和结构可分为： （1）单环芳烃 分子中只含有一个苯环的芳烃。 （2）多环芳烃 分子中有两个或两个以上苯环以单键相连接或通过烷基间接相连接的芳烃。 （3）稠环芳烃 分子中有两个或两个以上苯环彼此通过共用相邻的两个碳原子相连接的芳烃。 第二节 芳烃的来源 11.2.1 煤的干馏 煤的干馏是获得芳烃的 主要来源之一。煤的干馏方法有低温干馏（500-550?C隔绝空气下）和高温干馏（800 ?C以上）两种。 将煤装在炼焦炉里隔绝空气加热至1000-1300 ?C，煤即分解固态、液态和气态三种产物。 煤的干馏产物 11.2.2 从石油裂解产物分离 从石油裂解制取烯烃时，所得到的副产物裂解轻油中，约含有50-80%（重量）的芳烃，其中包括苯、甲苯、二甲苯等，可选择适当的溶剂（例如，二乙二醇醚与水的混合物作为萃取剂）经过抽提、分馏而分离提取。 11.2.3 石油的芳构化 石油原油中芳烃的含量不高（约1-4.5%）。但可将石油某些馏分如石脑油（粗汽油）在催化剂存在下加热、加压，使石油产品中的烷烃发生环化和环烷烃脱氢而形成芳烃。这反应叫做“芳构化”。当用铂作催化剂，就叫做“铂重整”，这是从石油获得芳烃的主要方法。例如：将1000t煤炼焦，只能得到6.5t苯、1.6t甲苯和二甲苯及一定数量的萘。而将1000t石油经铂重整，则可得到70t苯、180t甲苯和130t二甲苯。主要反应如下： 第三节 苯环的结构 11.3.1 苯环的实验结构 苯环分子式为C6H6，组成上是一种很不饱和的化合物。可是苯并不显示不饱和性质，在一般条件下不与卤素加成，不被高锰酸钾氧化，这说明苯比较稳定。但苯却易发生苯环上氢原子被卤素、硝基、磺酸基取代，而且只生成一种一取代物，说明苯环上六个氢原子位置相同。 凯库勒提出：苯的结构为一个对称的六元环，单键和双键交替排列。 近代已采用实验方法测定了苯环的结构，为一个平面结构。 11.3.2 苯环的成键理论 1）共价键理论 苯环中碳原子为sp2杂化，三个sp2杂化轨道分别与其它两个碳原子形成两个C-C单键以及一个氢原子生成一个C-H单键。 每个碳原子的Pz轨道互相平行且垂直于?键所在的平面，形成一个大?键。整个分子为平面的正六边形结构。 由于大?键的存在，苯环具有较大的离域能。（苯的氢化热为208.5kJ/mol，环己烯为119.5 kJ/mol ，假想的1,3,5-环己三烯为358.5kJ/mol，低150kJ/mol） 2）分子轨道理论 第四节 芳烃的物理性质 苯及其同系物一般均为无色液体，比水轻（密度在0.86-0.9之间），不溶于水，而易溶于石油醚、醇、醚等有