第07章 多环芳烃与非苯芳烃.ppt

* * 第七章 多环芳烃和非苯芳烃 ● 难点：芳香性的判别、休克尔规则。 ● 重点：萘、蒽、菲的结构。 1．掌握萘、蒽、菲的结构。2．掌握多环芳烃的化学性质、萘的磺化反应、动力学控制和热力学控制。3．理解芳香性概念、芳香性的判别、休克尔规则。4．了解非苯芳烃的类型和代表物及反芳香性。 教学要点 7.1 多 环 芳 烃 7.1.1 联苯和多联苯 ● 多环芳烃是指分子中含有多个苯环的烃。 ● 包括：多苯代烃、联苯和联多苯、稠环芳烃，富勒烯。 ●本节的重点是稠环芳烃。 , ● 联苯的化学性质与苯相似，可发生亲电取代反应，且主要得到对位产物(苯基为第一类定位基，且因位阻而以对位产物为主)。 ● 联苯的制备方法： 7.1.2 稠环芳烃 ● 稠环芳烃是指多个苯环共用两个或两个以上碳原子的芳烃。 一、萘的结构： 苯的共轭能：150 kj·mol-1； 萘的共轭能：225 kj·mol-1。 芳香性：苯 ＞ 萘 ＞ 菲 ＞ 蒽。 注意萘、蒽和菲的编号， 没有H的一般没有取代基， 也不编号。 二、萘的化学性质： 1. 萘的共振式 萘的反应性大于苯 2. 萘的氧化 ●取代萘的氧化 温和氧化剂得醌，强烈氧化剂得酸酐。 萘环比侧链更易氧化，不能用侧链氧化法制萘甲酸。 电子云密度高的环易被氧化。 3. 萘的催化加氢反应 构象 构象 + Cl2 1,4-加成 低温 1,2-加成 Cl2 低温 -HCl ? -2HCl 1,4-二氯化萘 1,2,3,4-四氯化萘 1,4-二氯代萘 1-氯代萘 4.萘的加成 ? ● 萘的亲电取代反应优先发生在电子云密度较高的α 位。 ● 可用共振论解释： 5. 亲电取代反应： ● 由图可见：因萘的α-位电子云较高，反应所需的活化能ΔEα较低，在较低的反应温度下即可完成，反应是受动力学控制的。 ⑴ 磺化反应（热力学控制和动力学控制）： ● β-位反应所需的活化能ΔEβ较高，但因SO3H基与H之间的排斥作用小，β-萘磺酸的热稳定性比α-萘磺酸好，故在较高的温度下，反应是受热力学控制的。 ● β- 萘磺酸是是制备某些β- 化合物的桥梁。 ● 烷基化实际意义不大，但在萘的α-位引入羧甲基则有实际意义。 植物生长激素，能促使植物生根、开花、早熟、高产，对人畜无害。 ⑵ F-C反应： 因-NO2使苯环钝化， 所以可以用它做溶剂（极性） ⑶ 萘的硝化和卤代 ● α-位或 β-位有第一类定位基： ● α或β-位有第二类定位基： 三、 萘的定位规律： ● 富勒烯（Fullerene）是60个碳原子组成的C60、70个碳原子组成的C70和50个碳原子组成的C50等一类化合物的总称。 ● 1985年美国科学家Curl、Smalley和英国科学家Kroto意外的发现了碳元素的第三种同素异构体——以C60和C70为代表的富勒烯。由于对富勒烯研究的杰出贡献而荣获1996年诺贝尔化学奖。 7.1.3 富勒烯 ● C60的结构： ※ C60是由12个五边形和20个六边形组成的32面球体。 ※ 直径约为0.8 nm，60个顶点为60个碳原子占据。 ※ 每个碳原子都以sp2或接近sp2杂化轨道与相邻碳原子形成σ键，从而构成笼状分子，每个碳原子剩下的P轨道或近似P轨道彼此构成离域大π键，因此具有芳香性。其结构如下： 富勒烯—C60(足球烯) 蔻 烯 蒎 拉 烯 C60分子的结构单元 富勒烯—C70(橄榄烯) 富勒烯的化学性质： 7.2 休克尔规则和芳香性的判别 一、休克尔（Hückel）规则 ● 1932年休克尔用分子轨道法计算环的稳定性得出结论，即休克尔4n+2规则：一个具有平面结构的环状闭合共轭烯烃，只有当它的π电子数为4n+2（ n = 0, 1, 2, … ）时，才具有芳香性。。 ● 具有芳香性化合物的特点： (1)必须是环状的共轭体系； (2)具有平面结构——共平面或接近共平面(平面扭转＜0.01nm)； (3)环上的每个原子均采用sp2杂化(在某些情况下也可是sp杂化)； (4)环上的π电子能发生电子离域，且符合4n + 2 的Hückel规则。 ⑴ 三元环 SbF5， SO2 -75oC, -2Cl 无芳香性 无芳香性 有芳香性 有芳香性 二、非苯芳烃芳香性的判别 1. 单环化合物 ？ ● 非苯芳烃：不含苯环而具有芳香性的化合物