有机化学芳烃省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第八章芳烃芳香性芳烃按其结构可分为三类：①单环芳烃:分子中含有一个苯环芳烃，称为单环芳烃。比如：②多环芳烃：分子中含有两个或两个以上独立苯环芳烃，称为多环芳烃。比如：③稠环芳烃：分子中含有由两个或多个苯环彼此间经过共用相邻两个碳原子稠合而成芳烃，称为稠环芳烃。比如：8.1芳烃结构异构和命名苯二元取代物，因取代基在环上相对位次不一样，有三种(位置)异构体。三元和三元以上取代苯，因取代基位次不一样和取代基本身异构而使异构现象较为复杂。8.1.2命名若苯环上连有三个相同取代基时，也惯用连、偏、均等字头表示。比如：②若苯环上所连接烃基较长、较复杂，或烃链上有多个苯环，或是不饱和烃基，命名时，通常以烃链为母体，苯环作为取代基(但例外情况也是有)。比如：③芳烃从形式上去掉一个氢原子后所剩下原子团，称为芳基(Aryl)，惯用Ar-表示;去掉两个氢原子后所剩下原子团，称为亚基。如：C6H5—称为苯基，惯用Ph-(phenyl缩写)或ø-表示。C6H5CH2—称为苄基或苯甲基；两价芳基如称为亚苄基或苯亚甲基。8.2苯结构近代物理方法证实，苯分子六个碳原子和六个氢原子都在同一平面上，其中六个碳原子组成平面正六边形，碳碳键键长均为0.140nm，比碳碳单键0.154nm短，比碳碳双键0.134nm长，各键角都是120°。由此提出了关于苯结构当代理论。1.价键理论这六个碳原子和六个氢原于是共平面。每一个碳原子剩下一个p轨道，其对称轴垂直于这个平面，彼此相互平行，并于两侧相互交盖，形成一个闭合π轨道，如图(Ⅱ)所表示。这么处于该π轨道中π电子能够高度离域，使π电子云完全平均化，组成两个圆形电子云,分别处于苯环上面和下面，从而能量降低，苯分子得到稳定。苯分子是非常对称，这种结构特点不能用经典价键结构式描绘方法表示出来。通常还是采取Kekulé结构式来表示：3.共振论对苯分子结构解释共振论认为，苯结构是两个或多个经典结构共振杂化体：(I)和(Ⅱ)是键长和键角完全相等等价结构，贡献大，故苯极限结构通惯用(I)和(Ⅱ)式表示。共振使苯能量比假想1，3，5-环己三烯低149.4kJ·mol-1，此即苯共振能或离域能，所以苯比较稳定。二甘醇、环丁砜、N-甲基吡咯烷-2-酮、N，N-二甲基甲酰胺等特殊溶剂，对芳烃有很高选择性，所以它们常被用来萃取芳烃。在芳烃红外光谱图中，芳环碳骨架C＝C伸缩振动在1600～1580cm-l(中)和1500～1450cm-l(强)处有两个吸收峰。芳环上C—H伸缩振动在3030cm-l处(中)有一个吸收峰。假如在上述区域内出现吸收峰，说明分子内含有芳基。8.4单环芳烃化学性质8.4.1取代反应对于不一样卤素，与苯环发生取代反应活性次序是：氟>氯>溴>碘。其中氟化反应很猛烈；碘化反应不但较慢，同时生成碘化氢是还原剂，从而使反应成为可逆反应，且以逆反应为主。所以氟化物和碘化物通常不用此法制备。在比较强烈条件下，卤苯可继续与卤素作用，生成二卤苯，其中主要是邻和对位取代物：在类似情况下，烷基苯与卤素作用，也发生环上取代反应，反应比苯轻易，主要得到邻和对位取代物。比如：烷基苯卤代可发生在苯环上，也可发生在侧链上，控制不一样条件，可得到不一样取代产物，比如：乙苯溴代全部生成α溴代产物，说明α位自由基是十分稳定。反应机理：2.硝化若在较高温度下，硝基苯可继续与混酸作用，则主要生成间二硝基苯。烷基苯在混酸作用下，也发生环上取代，反应比苯轻易，主要生成邻和对位取代物。比如：作业：p113(五)p116(十九)p149(十四)3.磺化烷基苯比苯易于磺化，生成邻和对位取代物。比如：与卤化和硝化反应不一样，*磺化反应是一个可逆反应：4.Friedel—Crafts反应惯用酰基化试剂有酰卤、酸酐和酸。酰基化反应是合成芳酮主要方法。烷基化和酰基化反应有许多相同之处：催化剂相同；反应机理相同；*苯环上连有强吸电基时，如硝基、磺基、酰基和氰基等，普通不发生反应。烷基化和酰基化反应也有不一样之处。对于*烷基化反应，当所用烷基化试剂含有三个或三个以上碳原子时，烷基往往发生异构化,而酰基化反应不发生异构化。制备含有三个或三个以上直链烷基苯时，可采取先进行酰基化反应，然后将羰基还原方法。比如：另外，烷基化反应经常有多元取代物生成，比如：因为烷基化反应是可逆反应，故经常伴伴随歧化反应，即一分子烷基苯脱烷基，另一分子增加烷基。比如：5.氯甲基化8.4.2苯环上亲电取代反应机理从共振观点来看，σ络合物是三个碳正离子共振杂化体：1.硝化反应机理苯硝化反应是由硝酰正离子进攻引发。硝酰正离子与苯环π电子生成σ络合物，后者失去一个质子形成硝基苯：2.卤化反应机理3.磺化反应机理SO3因为极化使硫原子显正性，经过硫原子进攻苯环。磺化反应是可逆。在浓硫酸中，磺化反应机理可能以下：4.烷基化和酰