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1、第四章 芳香烃1n本章内容概要：第一节节 芳香烃烃的分类类和命名 第二节节 单环单环 芳烃烃的结结构和性质质苯环环上取代基的定位规规律 第三节节稠环环芳烃烃 第四节节2n教学目的和要求:3、了解芳香烃的分类、命名及在自然界中的存在1、掌握芳香烃的主要化学性质。2、熟悉芳香烃的分子结构和取代基定位规律及其应用3第一节节 芳香烃烃的分类类和命名一、芳香烃的分类一、芳香烃的分类1. 1.单环单环 芳芳烃烃 是指分子中含一个苯是指分子中含一个苯环环的芳的芳烃烃。如：。如：2. 2.多多环环芳芳烃烃 是指分子中含有多个苯是指分子中含有多个苯环环的芳的芳烃烃。联联苯芳苯芳烃烃和多苯代脂和多苯代脂肪肪烃烃是
2、指分子中含有两个或两个以上独立苯是指分子中含有两个或两个以上独立苯环环的芳的芳烃烃。如：。如：43. 3.稠稠环环芳芳烃烃 是指分子中含有两个或两个以上苯是指分子中含有两个或两个以上苯环环，苯，苯环环之之间间共用相共用相邻邻两个碳原子互相两个碳原子互相结结合的芳合的芳烃烃。如：。如：51. 1.苯苯环环上上氢氢原子被原子被烷烷基取代的苯的一元取代物，在命名基取代的苯的一元取代物，在命名时时以以苯苯为为母体，母体，烷烷基基为为取代基。取代基。2. 2.苯的二元取代物有三种异构体。由于取代基位置不同，在命苯的二元取代物有三种异构体。由于取代基位置不同，在命名名时时，可在名称前加，可在名称前加邻邻、
3、间间、对对等字或用阿拉伯数字等字或用阿拉伯数字1,21,2、l,3l,3、1,41,4表示。表示。63. 3.苯苯环环上有三个相同的取代基上有三个相同的取代基时时有三种有三种异构体，命名异构体，命名时时可分可分别别用阿拉伯数字表用阿拉伯数字表示取代基的位置，也可用示取代基的位置，也可用连连、偏、均等、偏、均等字来表示它字来表示它们们的位置的不同。的位置的不同。4. 4.如果苯如果苯环环上所上所连烷连烷 基不同，基不同，编编号号时选时选 最小的支最小的支链为链为 1 1位，然后使其他位，然后使其他链链的的编编号最小。当苯号最小。当苯环环上所上所连烷连烷 基碳原子多于苯基碳原子多于苯环环上的碳原子
4、以及支上的碳原子以及支链链上有上有官能官能团团的化合物，也可以把支的化合物，也可以把支链链作作为为母体，把苯母体，把苯环环当作取代基来命名。当作取代基来命名。75. 5.多多环环芳芳烃烃中，多苯代中，多苯代链链烃烃命名以命名以链烃链烃 做母体，苯做母体，苯环环做取代基。做取代基。稠稠环环芳芳烃烃一般有特殊的名称。一般有特殊的名称。8苯分子去掉一个苯分子去掉一个氢氢原子后的基原子后的基团团C C6 6H H5 5叫做苯基，也可以用叫做苯基，也可以用PhPh一代表。芳一代表。芳烃烃分子的芳分子的芳环环上去掉一个上去掉一个氢氢原子后的基原子后的基团团叫做芳基，可用叫做芳基，可用ArAr一代表。甲苯一
5、代表。甲苯分子中苯分子中苯环环上去掉一个上去掉一个氢氢原子后所得的基原子后所得的基团团CHCH3 3C C6 6H H4 4称甲苯基；如果甲称甲苯基；如果甲苯的甲基上去掉一个苯的甲基上去掉一个氢氢原子，原子， C C6 6H H5 5 CHCH2 2称苯甲基，又称称苯甲基，又称苄苄基。基。9第二节 单环芳烃的结构和性质10（一）苯的结构一、单环芳烃的结构苯的分子式为C6H6。凯库 勒结构式： 11苯分子中的苯分子中的氢氢原子被原子被烃烃基取代，得到苯的一系列同系物基取代，得到苯的一系列同系物。例如：。例如：苯的同系物中都有一个苯苯的同系物中都有一个苯环环，即，即单环单环 芳芳烃烃，它，它们们的
6、的通式是：通式是：C Cn nH H2n-62n-6 (n 6)(n 6)（二）苯的同系物（二）苯的同系物12二、单环芳烃的物理性质单环单环 芳芳烃烃中重要的是苯的同系物。一般中重要的是苯的同系物。一般为为五色易五色易挥发挥发 、易燃的液体，具有特、易燃的液体，具有特殊的气味，比水殊的气味，比水轻轻，不溶于水，溶于一般有机溶，不溶于水，溶于一般有机溶剂剂如石油如石油醚醚、乙、乙醚醚等。等。表4-1 单环芳烃的物理常数名 称熔点/沸点/相对密度苯5.580.10.8787甲苯9.5110.60.8669邻二甲苯25.5144.40.8802间二甲苯47.9139.10.8642对二甲苯13.21
7、38.40.8611乙苯95136.10.8670丙苯99.51590.8620异丙苯96152.40.8618连三甲苯25.41760.8944偏三甲苯43.8169.40.8758均三甲苯44.7164.70.8652丁苯88183.80.8601异丁苯51.5172.80.8532苯乙烯30.6145.20.90613三、单环芳烃的化学性质1 1卤卤卤卤代反代反应应应应芳芳环环与与氯氯、溴在一般条件下不、溴在一般条件下不发发生反生反应应，但在，但在铁铁粉或粉或FeX3FeX3催化下，芳催化下，芳环环上的上的氢氢原子可被原子可被氯氯或溴原子所取代，生成相或溴原子所取代，生成相应应是是卤卤代
8、芳代芳烃烃。如：。如：（一）取代反应（一）取代反应142 2硝化反硝化反应应应应苯与苯与浓浓硝酸及硝酸及浓浓硫酸共硫酸共热热，苯，苯环环上的上的氢氢被硝基（被硝基（NO3NO3）取代生成硝基）取代生成硝基苯。在有机化合物分子中引入硝基的反苯。在有机化合物分子中引入硝基的反应应叫硝化反叫硝化反应应。硝基苯硝基苯为为黄色油状的液体，比水重，有苦杏仁味，有毒。硝基苯黄色油状的液体，比水重，有苦杏仁味，有毒。硝基苯可可进进一步硝化，生成一步硝化，生成间间二硝基苯，但比苯困二硝基苯，但比苯困难难。15甲苯比苯容易甲苯比苯容易进进行硝化反行硝化反应应，在，在3030时时，即可反，即可反应应生成生成邻邻硝基
9、甲苯和硝基甲苯和对对硝基甲苯，硝基甲苯，进进一步硝化可生成一步硝化可生成2 2，4 4，6-6-三硝基甲苯。三硝基甲苯。2 2，4 4，6-6-三硝基甲苯俗称三硝基甲苯俗称TNTTNT，是一种常用的烈性炸，是一种常用的烈性炸药药。163 3磺化反磺化反应应应应苯与苯与浓浓硫酸或硫酸或发发烟硫酸加烟硫酸加热热至至70708080时时，则则苯苯环环上的上的氢氢能被磺基取能被磺基取代，生成苯磺酸。苯代，生成苯磺酸。苯环环上的上的氢氢被磺基（被磺基（SO3HSO3H）取代的反）取代的反应应称称为为磺化磺化反反应应。磺化反。磺化反应应是可逆反是可逆反应应。苯的同系物如甲苯，比苯更易苯的同系物如甲苯，比苯
10、更易发发生磺化反生磺化反应应，反，反应应在苯在苯环环甲基的甲基的邻邻位和位和对对位上。位上。174 4烷烷烷烷基化和基化和酰酰酰酰基化反基化反应应应应在一定条件下，向苯在一定条件下，向苯环环上引入上引入烷烷基和基和酰酰基的反基的反应应称称为烷为烷 基和基和酰酰基化反基化反应应，也，也称付瑞德称付瑞德尔尔克拉夫克拉夫兹兹反反应应，简简称付称付克化反克化反应应。无水无水A1C13A1C13催化下，向苯催化下，向苯环环上引入上引入烷烷基的反基的反应应，叫，叫烷烷基化反基化反应应。烷烷基化反基化反应应中能提供中能提供烷烷基的基的试剂试剂 称称为烷为烷 基化基化试剂试剂 。卤卤代代烷烷、烯烃烯烃 等可作
11、等可作烷烷基化基化试剂试剂 。当苯当苯环环上有上有较较强强的吸的吸电电子基子基团时团时 ，烷烷基化反基化反应应不易不易进进行。例如：行。例如：硝基苯、苯磺酸不能硝基苯、苯磺酸不能发发生生烷烷基化反基化反应应。18芳芳烃烃在无水在无水A1Cl3A1Cl3的催化下与的催化下与酰卤酰卤 或酸或酸酐酐作用，作用，则则苯苯环环上的上的氢氢原子可以被原子可以被酰酰基取代，生成芳基取代，生成芳酮酮。这这个反个反应应叫做叫做酰酰基化反基化反应应。能提供。能提供酰酰基的基的试剂试剂 称称为为酰酰基化基化试剂试剂 。19苯及其同系物可以燃苯及其同系物可以燃烧烧，燃，燃烧时产烧时产 生生带带大量大量浓浓烟的火焰，最
12、烟的火焰，最终产终产物是物是COCO2 2和和H H2 2O O。苯的蒸气与空气混合后，点燃能。苯的蒸气与空气混合后，点燃能发发生爆炸。生爆炸。苯苯环环比比较稳较稳 定，一般条件下不与高定，一般条件下不与高锰锰酸酸钾钾、重、重铬铬酸酸钾钾、稀硝酸等、稀硝酸等氧化氧化剂发剂发 生反生反应应。但当苯。但当苯环环上有上有侧链时侧链时 ，只要与苯，只要与苯环环相相连连的碳原子上的碳原子上有有氢氢原子，原子，则则不不论侧链论侧链 有几个碳原子，有几个碳原子，侧链侧链 都能被氧化成都能被氧化成羧羧基，生成基，生成相相应应的苯甲酸。由此，可的苯甲酸。由此，可鉴别鉴别 苯的同系物。苯的同系物。 20芳芳烃烃比
13、一般的不比一般的不饱饱和和烃稳烃稳 定，只有在特殊定，只有在特殊的条件下才能的条件下才能发发生加成反生加成反应应。例如：在催化。例如：在催化剂剂存在存在时时，苯与，苯与氢氢加成，生成加成，生成环环己己烷烷。 又如，在光照和又如，在光照和50505555条件下条件下，苯与，苯与氯氯气气发发生加成反生加成反应应生成生成六六氯环氯环 己己烷烷。 六氯环己烷俗名“六六六”，化学式C6H6Cl6。 （三）加成反应21四、重要的芳烃芳香烃熔点沸点相对密度爆炸极限 /%用途苯5.5 80.10.87901.58合成塑料、橡胶、 纤维 、燃料、医药 甲苯95110.60.8661.277.0溶剂、炸药 邻二甲
14、 苯25.2144.40.8801邻苯二甲酸酐、燃 料、医药间二甲 苯47.4139.30.8684医药、香料对二甲 苯13.3138.40.8610涤纶苯乙烯30.61450.90591.16.1塑料、橡胶、ABS 树脂22第三节 苯环上取代基的定位规律23一、取代基的定位规律邻邻、对对位定位基位定位基( (致活致活)-O-N(CH)-O-N(CH3 3) )2 2-NHCH-NHCH3 3-NH-NH2 2-OH-OCH-OH-OCH3 3-NHCOCH-NHCOCH3 3 -CH-CH3 3-R-X(I-R-X(I、BrBr、C1)(C1)(致致钝钝) )间间位定位基位定位基( (致致钝
15、钝)-N)-N+ +(CH(CH3 3) )3 3-NO-NO2 2-CN-SO-CN-SO3 3H-CHO-COCHH-CHO-COCH3 3-COOH-COOCH-COOH-COOCH3 3-CONH-CONH2 2（一）（一）邻邻、对对位定位基位定位基 一般来一般来说说，邻邻、对对位定位基是供位定位基是供电电子基子基团团，卤卤素除外素除外，邻邻、对对位定位基能使苯位定位基能使苯环环活化活化( (特特别别是是邻邻、对对位的位的电电子云密度增大子云密度增大) )，所以，所以，有利于在有利于在邻邻、对对位位发发生生亲电亲电 取代反取代反应应。 （二）（二）间间位定位基位定位基 间间位定位基能使苯位定位基能使苯环电环电 子云密度降低，而使苯子云密度降低，而使苯环钝环钝 化化( (特特别别是是邻邻、对对位的位的电电子云密度减小子云密度减小) )，因此，取代反，因此，取代反应应比苯比苯难难于于发发生。生。24（一）根据取代基的定位（一）根据取代基的定位规规律可以律可以选择选择 正确的合成路正确的合成路线线。例如：由苯分例如：由苯分别别制取制取邻氯邻氯 苯甲酸和苯甲酸和间氯间氯 苯甲酸。第二步和第三
