1 / 138

有机化学

有机化学. 芳烃 Aromatic Hydrocarbon. 芳 烃 　. 在有机化学发展的初期，人们把那些从香树脂、香料油等天然产物中得到的，具有芳香气味的有机化合物，叫做芳香性化合物。 　　后来才知道，这类化合物在结构上的共同特点是都含有苯环结构。 　　现在我们所说的芳香族化合物，是指具有苯环结构的苯和苯的衍生物。. 本章主要内容. 一 芳烃的分类、构造异构和命名 二 苯的结构 三 单环芳烃的物理性质 四 单环芳烃的化学性质

flynn-mendoza
Download Presentation

有机化学

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 有机化学 芳烃 Aromatic Hydrocarbon

  2. 芳 烃 　 在有机化学发展的初期，人们把那些从香树脂、香料油等天然产物中得到的，具有芳香气味的有机化合物，叫做芳香性化合物。 　　后来才知道，这类化合物在结构上的共同特点是都含有苯环结构。 　　现在我们所说的芳香族化合物，是指具有苯环结构的苯和苯的衍生物。

  3. 本章主要内容 一 芳烃的分类、构造异构和命名 二 苯的结构 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历程 六 苯环上亲电取代反应的定位规律 七 重要的单环芳烃 八　多（稠）环芳烃稠 九 非苯芳烃

  4. 芳烃的分类 　单环芳烃 　多环芳烃 　非苯芳烃

  5. 芳 烃 　芳烃的命名 1 单环芳烃 （1）一元取代物 甲苯 乙苯 正丙苯 异丙苯

  6. 芳 烃 　芳烃的命名 （2）二元取代物 邻二甲苯 （1，2-二甲苯） （o-二甲苯） 间二甲苯 （1，3-二甲苯） （m-二甲苯） 对二甲苯 （1，4-二甲苯） （p-二甲苯）

  7. 芳 烃 　芳烃的命名 若两个取代基不同时，则以其一为主，并以它相连的环上碳原子为第1位，在按最小数原则给另一个取代基编号。 例如： 3-乙基甲苯 （或3-甲基乙苯）

  8. 芳 烃 　芳烃的命名 （3） 三元取代物 连三甲苯 （1，2，3-三甲苯） 偏三甲苯 （1，2，4-三甲苯） 均三甲苯 （1，3，5-三甲苯）

  9. 芳 烃 　芳烃的命名 如果苯环上三个取代基不同时，其各取代基的位次以编号数值之和最小为原则来命名。 例如： 2-甲基-1-乙基-4-异丙基苯

  10. 芳 烃 　芳烃的命名 （4）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： 苯乙烯 （乙烯基苯） 苯乙炔 2-甲基-3-苯基戊烷

  11. 2-苯基-2-丁烯 对二乙烯苯 芳 烃　 芳烃的命名 当芳烃去掉一个氢原子后剩下的原子团叫芳基，用Ar(Aryl)表示。最常见和最简单的一价芳基有C6H5－(苯基)，常用Ph(Phenyl)或Φ表示；

  12. 芳 烃 　芳烃的命名 2 多环芳烃 （1）联苯类 苯环之间以一键相连。例如： 联苯 1，3-联三苯 1，4-联三苯

  13. 芳 烃 　芳烃的命名 （2）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： 二苯甲烷 三苯甲烷

  14. 芳 烃 　芳烃的命名 （3）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： 蒽 菲 萘 α：代表1，4，5，8位置 β：代表2，3，6，7位置 γ：代表9，10位置

  15. 芳 烃 　芳烃的命名 稠环芳烃的同系物和衍生物命名： 1,6-二甲基萘 1-甲基-5-硝基萘 4-羟基-1-萘磺酸

  16. 芳 烃 　芳烃的命名 9-溴代蒽 （ γ–溴代蒽） 1-甲基蒽 （ α–甲基蒽）

  17. 芳 烃 　芳烃的命名 注意 ①硝基、卤素和烃基等总是放在名称的前面 ②羟基、醛基羧基磺酸基等总是放在名称的后面 ③ 若芳环上同时有①、②两组的基团则按 ①、 ②两组的次序，取排在最后面的作为母体名 称，其余的放在前面作为取代基团 ④ 从作为母体的基团开始进行编号。

  18. 芳 烃 一 芳烃的分类、构造异构和命名 二 苯的结构 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历程 六 苯环上亲电取代反应的定位规律 七 重要的单环芳烃 八 多环芳烃 九 非苯芳烃

  19. 苯的环状结构学说的建立 历史背景：十八世纪末冶金工业及煤气工业的发展，在生产焦炭和煤气的同时，产生了大量的副产物煤焦油，污染环境，造成公害。煤焦油的利用成为当时生产中的一个主要问题。 十九世纪初，人们从煤焦油中分离出了苯、萘、蒽、甲苯、二甲苯、苯酚、苯胺等芳香族化合物，并以这些化合物为原料，进行了有机合成工作，其中硝基苯和苯胺的合成，奠定了染料合成工业的基础。 工业生产过程一方面积累了大量成功的实践经验，另一方面也不可避免地走了不少弯路，迫切需要在此基础上，担出一个比较符合客观实际的理论。

  20. 苯的环状结构学说的建立 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

  21. 凯库勒的苯结构示意图

  22. 凯库勒的苯的环状结构 苯的凯库勒式： 单双键迅速的来回移动 只有一种一元取代物 分子式　C6H6 只有一种邻位二元取代物

  23. 奥古斯特.凯库勒 （1829-1896） 凯库勒提出的的苯的环状结构学说，在有机化学发展史上起了卓越的作用。1890年，在纪念苯的环状结构学说发表25周年时，伦敦化学会指出：“苯作为一个封闭链式结构的巧妙概念，对于化学理论发展的影响，对于研究这一类及其相似化合物的衍生物中的异构现象的内在问题所给予的动力，以及对于象煤焦油染料这样巨大的工业的前导，都已为举世公认。”

  24. 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　

  25. 苯的结构 苯结构的近代概念 • 碳原子都是sp2杂化 • 六个碳原子和六个氢原子都在同一平面上 • 六个碳原子组成一个正六边形 • 碳碳键长完全相等（0.140nm） • 所有键角都是120º

  26. 苯结构的近代概念 π键 p轨道

  27. 苯的结构

  28. 苯的π分子轨道能级图

  29. 苯的共振结构式 不能用经典结构式圆满表示其离域结构的分子，它的真实结构可以由多种假设的结构---其中每一结构各相当于某一价键结构式----共振（或称叠加）而形成的共振杂化体来代表。 共振论：鲍林在上世纪30年代提出的一种分子结构理论

  30. 苯的共振结构式 共振结构式 共振杂化体

  31. 共振结构式 各共振结构式中原子核的相互位置必须是相同的。 共振结构参与杂化的比重是不同的。能量愈低愈稳定的共振结构在共振杂化体中占较大的分量，它们是主要的参与结构。 如果在共振结构式中，具有结构上相似和能量上相同的两个或几个参与结构式，则不仅这些相同的参与结构式都是主要的参与结构式，而且由此共振而形成的共振杂化体也特别稳定。

  32. 共振结构能量的比较 各参与结构式中，共价键越多则能量越低。 各参与结构式中，相邻原子成键的和不相邻原子间成键的能量相比较，前者能量要低些。 共振结构式中，第二周期的C、N、O等元素的外层如具有八隅体电子构型的要求时，则能量低。 相邻两原子带有相同电荷的共振结构式，其能量高。

  33. 苯的共轭能 ΔH＝-120KJ/mol ΔH＝-208KJ/mol 共轭能＝3×120-208＝152KJ/mol

  34. 芳 烃 一 芳烃的分类、构造异构和命名 二 苯的结构 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历程 六 苯环上亲电取代反应的定位规律 七 重要的单环芳烃 八 多环芳烃 九 非苯芳烃

  35. 芳 烃 单环芳烃的物理性质 一般都是无色液体，相对密度小于1 具有特殊气味，易燃，燃烧时产生浓烟的明亮火焰 具有显著的毒性，长期吸入它们的蒸汽，能损坏造血器官及神经系统 非极性，不溶于水，易溶于有机溶剂 沸点随相对分子质量的增加而升高

  36. 芳 烃 一 芳烃的分类、构造异构和命名 二 苯的结构 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历程 六 苯环上亲电取代反应的定位规律 七 重要的单环芳烃 八 多环芳烃 九 非苯芳烃

  37. 芳 烃 单环芳烃的化学性质 1 亲电取代反应 2 加成反应 氧化反应 苯环侧链的反应

  38. 化学性质1　亲电取代反应 （1）卤化反应 （2）硝化反应 （3）磺化反应 （4）烷基化和酰基化反应 （5）氯甲基化

  39. Fe或FeCl3 55~60℃ Fe或FeCl3 55~60℃ 化学性质1　亲电取代反应 （1）卤化反应 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。 氯 苯 溴 苯

  40. FeBr3 邻二溴苯 对二溴苯 （1）卤化反应 卤化反应产物除以卤代物外，还有少量二卤代物生成。 例如： 二取代生成邻、对位产物

  41. Fe或FeCl3 （1）卤化反应 烷基苯在铁粉或三氯化铁存在下与卤素作用，也发生环上卤代反应，主要的邻位和对位取代物，反应比苯容易。 例如： 卤素引入苯环的活泼次序是：氟 > 氯 > 溴 > 碘

  42. 浓H2SO4 50~60℃ 浓H2SO4 发烟 85~100℃ 化学性质1　亲电取代反应 （2）硝化反应 如果增加硝酸的浓度，并提高反应温度，则可得到间二硝基苯。

  43. 浓H2SO4 30℃ （2）硝化反应 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。 硝基甲苯进一步硝化，最后可以得到2，4，6-三硝基甲苯，即TNT炸药。

  44. 10％发烟H2SO4 200~245℃ 70~80℃ （烟） 化学性质1　亲电取代反应 （3）磺化反应 　　苯环上的氢原子可被磺酸基（－SO3H）取代生成苯磺酸。如在较高温度下与发烟硫酸继续反应，则主要生成间苯二磺酸，称为磺化反应。

  45. 浓H2SO4 常温 浓H2SO4 100℃ （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。

  46. CCl4 （ 3 ）磺化反应 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。 若氯磺酸过量，则得到苯磺酰氯，这个反应叫做氯磺酰化反应。 －SO2Cl很活泼，可制备芳磺衍生物。

  47. 稀硫酸 150~200℃，压力 （ 3 ）磺化反应 与卤化和硝化反应不同，磺化反应是可逆的。 （98％） 将苯磺酸和稀硫酸（或盐酸）在压力下加热，或是在磺化所得的混合物中通入过热的水蒸汽，苯磺酸便发生水解反应又变成苯。

  48. 化学性质1　亲电取代反应 （4）烷基化和酰基化反应反应 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，统称为付列德尔-克拉夫茨（Friedel-Crafts）反应，简称付氏反应。

  49. （4）付氏反应 ①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。例如： 常用的烷基化催化剂有无水三氯化铝、三氯化铁、三氟化硼、氯化锌和硫酸等，其中无水三氯化铝的活性最强。烷基化剂除了卤代烷之外，烯烃和醇也常用作烷基化剂。

  50. AlCl3 AlCl3 （4）付氏反应 工业上用乙烯和丙烯作为烷基化剂来制取乙苯和异丙苯

More Related