第七章芳烃Aromatichydrocarbon.ppt
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1、第七章:芳烃 (Aromatic hydrocarbon),7.1芳香族化合物的来源,芳烃的分类,命名 the Source Classification and Nomenclature of Aromatic Compounds,7.1.1 来源 有机发展初期:从天然产物中分离出的有香味的化合物称为芳香化合物 18世纪:香精油 肉桂醛 1825年,Faraday(法拉第)从照明其中得到苯 1833年 测定其结构C6H6 1845年,蒸汽机的革命,烧煤,从煤焦油中分离出了苯,甲苯,二甲苯;萘,蒽,菲等。 有机化学发展中期:在这个时期,芳香族化合物是指苯,苯的一切衍生物以及合本具有或多或少类是
2、化学性质的物质而言,20世纪40年代,从石油加工中提取芳香烃 重整芳构化,主要反应为:1.环己烷催化脱氢 2.烷烃脱氢化和再脱氢 芳烃-芳香住碳氢化合物的简称,也叫芳香烃,7.1.2 芳香烃的类型及命名 1.单环芳烃:可以看作苯环上的氢原子被烃基取代的产物 a.以烃基(苯作母体) b.二烃基苯,c.三烃基苯 d.苯环上被其他官能团取代,芳基:当芳烃分子消去一个氢原子剩下来的原子团叫芳基(Aryl)-Ar-,2.稠环芳烃:两个获两个以上的苯环共用两个碳, -硝基苯, 硝基苯,蒽,菲,3.多环芳烃 1.联苯型,2.多氯代脂烃,7.2 苯的结构特征 (the Feature of Benzene S
3、tructure) 1.本的凯库勒结构 1865年,凯库勒从本的分子式,提出了环状结构学说,缺点:1.碳碳双键能与溴发生加成反应但苯不能 2.邻二甲苯无同分异构体 3.c-c 键长0.154nm c=c键长0.134nm 苯的每个键长都是0.139nm 4.苯不与高锰酸钾反应,结论:凯库勒式并不能代表本分子的真实结构但是,凯库勒提出的本的环状结构观点是正确的,在有机化学发展史上起了卓越的作用,2.本分子结构的现代观点 现代物理方法证明:x-衍射法证明 1.苯是一个平面正六边形 2.键角都是120 用分子杂化轨道理论处理苯分子结构: 苯分子中的碳原子都是以sp2杂化轨道成键的,故键角均为120,
4、所有原子均在同一平面上。未参与杂化的P轨道都垂直与碳环平面,彼此侧面叠,形成一个封闭的共轭体系,由于共轭效应使电子高度离域,电子云完全平均化,故无单双 键之分。,3 苯的分子轨道解释: 分子轨道理论认为,分子中六个P轨道线形组合成六个分子轨道,其中三个成键规定,三个反键轨道。在基态时,苯分子的六个电子成对填入三个成键轨道,其能量比原子轨道低,所以苯分子稳定,体系能量较低 。,苯分子的大键是三个成键轨道叠加的结果,由于电子都是离域的,所以碳碳键长完全相同。,4.苯的共振结构式: 共振论是化学家泡林在本世纪三十年代才提出来的一种分子结构理论。他是从经典的价键结构出发,应用量子力学变分法近似地计算和
5、处理像苯那样用价键结构式代表的分子能量,本的真正结构可以由多种架设的结构其中每一种结构是个相当于某一价键结构式共振而形成的杂话题,这些参与了结构组成的价键结构由间作共振结构式。,假设的结构,它们之间的不同仅在于电子分配情况不同,因此各共振式的能量是不同的。1,2式能量最低其余共振式能量高。能量低的共振杂化体在真实结构中的贡献最大因此可以说本主要是由1和2共振而成的。换言之,1和2共振得到的共振杂化体接近于本的真实结构。,写共振结构式的规则: 1.共振结构式仅写在纸上,遵循价键理论 2.仅允许电子移动,原子核不动,氢原子 不能动 3.所有的共振结构式都要求符合Lewis结构 4.所有的共振结构式
6、中必须具有相同的未 共用电子数,如何判断那种共振式对稳定性的贡献大: 1.价键结构越多,则越稳定,贡献越大。 2.电荷少,键角,键长变形小,电荷分布于电负 性一致的共振式稳定,贡献大。,5.从氢化热看苯的稳定性: 氢化热:,7.3 芳烃的主要反应 (Main Reactions of Benzene ),总的来讲,苯环的性质和不饱和烃有比较大的差别,芳环一般难加成,难氧化,分子体系比较稳定,但在特定的条件下可以加成,氧化。苯环比较容易发生取代反应苯环上的氢可以被取代,这种性质叫苯的芳性。,7.3.1苯环上的亲电取代反应:由却电子的试剂首先进攻苯环而发生的取代反应。,1.硝化反应,反应历程:,亲
7、电试剂(,)进攻苯环,与苯环的,当亲电试剂与苯环上的某一碳原子形成一个,键,则得,,,得寿命很短,易导电,可以,分离出来。 如:,硝基是吸电子基使苯环钝化是下一步硝化不易进行主要时间位产物。烷基苯比本易硝化,如:,产物主要是邻位产物甲基是推电子基,能增加苯环上的电子云密度,是亲电取代反应容易进行。硝化反应的速度:,2.氯代反应,反应历程:FeCl3促进卤素分子极化而离解,如果无催化剂,用紫外光照射本和氯气也能发生游离基反应,3.磺化反应(此反应是可逆反应) 磺化试剂:98%浓硫酸 反应温度:75-80,反应历程:亲电试剂是,磺化反应是可逆的,磺化反应之所以是可逆的是因为反应过程中生成的,发生正
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