[理学]有机化学环烃-2.ppt

Ⅱ 芳烃 4.2.1 芳烃的分类和命名 4.2.2 苯的结构 4.2.3 单环芳烃的物理性质 4.2.4 单环芳烃的化学性质 4.2.5 亲电取代反应机理 4.2.6 定位规律及电子效应 4.2.7 稠环芳烃 芳烃的分类 单环芳烃 多(稠)环芳烃 非苯芳烃 芳烃的命名 (1)单环芳烃的命名 一元取代物 二元取代物 三元取代物 复杂基团或不饱基团取代时，则把侧链当作母体，苯环当作取代基来命名。但偶尔也有把苯环当母体来命名的。 例如： 芳烃的命名 (2)多环芳烃 联苯类：苯环之间以一键相连。 例如： 多苯代脂肪烃：这一类可以看作是脂肪烃分子中的氢原子被苯环取代的产物。 例如： 稠环芳烃：两个或两个以上苯环彼此共用两个相邻的碳原子的芳烃，叫做稠环芳烃。这类化合物有自己特殊的名称和编号方法。 例如： 1865年，凯库勒提出了苯的环状结构学说 其理论基于如下实验事实： ⑴所有芳香性化合物，均较脂肪族中相应的化合物含较多的碳； ⑵象脂肪族一样，在芳香族化合物中也存在着为数很多的同系物； ⑶最简单的芳香性化合物，至少含有六个碳原子； ⑷芳香族化合物的所有衍生物，表现某些同族的特点，在进行一些较激烈的反应后，主要产物仍至少含有六个碳； ⑸苯只有一种一元取代物和一种邻位二元取代物。 凯库勒苯的结构学说的局限性 凯库勒式不能解释苯为什么具有特殊稳定性； 不能解释苯为什么表现出难加成、易取代的化学特性； 不能解释苯的几何结构　 苯结构的近代概念 休克尔（Hückel）规则(4n+2规则) 如果一个单环化合物具有平面的离域体系，且其π电子数为4n+2(n=0, 1, 2, 3……整数)，则其具有芳香性。 非苯芳烃 以苯环为基本结构特征的芳香族化合物，一般都具有以下特殊的性质： 分子具有特殊的稳定性； 分子的共平面； 键长平均化； 不同于不饱和化合物的特殊化学性质即难加成易取代。 (1) 环丙烯正离子 (2) 环戊二烯负离子 (3) 环庚三烯正离子 (4) 环辛四烯负离子 (5) 薁 (6) 轮烯 环丙烯失去一个氢原子和一个电子后，就得到含2个π电子的正离子。 环戊二烯分子中的π电子数目为4，没有芳香性，但它的亚甲基上的氢受到邻位两个双键的影响而显得很活泼。它和金属钠、镁作用生成相应的环戊二烯金属化合物。 环庚三烯有6个π电子，但它的7个碳原子并不在同一个平面上，所以没有芳香性。但它与三苯甲基正离子在SO2溶液中作用得到的环庚三烯正离子，因为此时6个π电子离域分布在7个碳原子上，因此环庚三烯正离子也具有芳香性。 环辛四烯的π电子数目为8，没有芳香性。但是当它在四氢呋喃中与钾作用，环辛四烯变成两价负离子，有10个π电子，分子由原来的船型转变成为平面正八边形，符合休克尔规则，具有芳香性。 分子式为C10H8，是萘的异构体。它是一个不含苯环，但具有芳香性的双环化合物的代表物，是典型的非苯芳烃。其结构式表示如下： (6)轮烯 4.2.4 单环芳烃的化学性质 1 亲电取代反应 2 加成反应 3 苯环侧链的反应 4 氧化反应 （1）卤代反应 （2）硝化反应 （3）磺化反应 （4）傅氏反应 苯与氯、溴在一般条件下不发生反应，但在催化剂（铁粉或卤化铁）的作用下加热，苯环上的氢原子可被氯和溴取代，生成相应的氯苯或溴苯。 烷基苯比苯容易硝化，如甲苯在30℃就可以硝化，主要生成邻硝基甲苯和对硝基甲苯。 (3)磺化反应 烷基苯的磺化也较苯容易。如用硫酸在常温就可以使甲苯磺化，主要产物是邻甲苯磺酸和对甲苯磺酸。温度升高有利于对位体生成。 常用的磺化剂除浓硫酸、发烟硫酸外，还有三氧化硫和氯磺酸等。例如，苯在四氯化碳溶液中与等摩尔的氯磺酸作用，同样得到苯磺酸。 与卤化和硝化反应不同，磺化反应是可逆的。 芳烃在催化剂作用下，与卤代烷和酰卤 等作用，环上的氢原子被烷基和酰基 取代的反应分别叫做烷基化和酰基化反应，统称为付瑞德尔-克拉夫茨(Friedel-Crafts)反应，简称付-克反应。 烷基化反应: 在无水三氯化铝等的催化下，苯可以与卤代烷反应生成烷基苯。 工业上用乙烯和丙烯作为烷基化剂来制取乙苯和异丙苯 酰基化反应: 在无水三氯化铝的作用下，芳烃与酰氯或酸酐进行反应生成芳酮。 傅氏反应的比较 ①当环上连有强吸电子基时(如硝基、磺酸基、酰基和氰基等)一般不发生反应； ②烷基化反应不易停留在一元取代物的阶段，容易得到多烷基取代苯，而酰基化反应则停止在一元取代物阶段； ③当所用