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1、学习情境二十学习情境二十 对甲苯磺酸钠的制备对甲苯磺酸钠的制备及芳香烃的鉴定及芳香烃的鉴定北京电子科技职业学院北京电子科技职业学院生物技术系生物技术系一、芳烃的分类与命名一、芳烃的分类与命名 三、单环芳烃的物理性质三、单环芳烃的物理性质 四、单环芳烃的化学性质四、单环芳烃的化学性质 五五、苯环上亲电取代反应的定位规则苯环上亲电取代反应的定位规则六、稠环芳烃六、稠环芳烃二、苯的结构二、苯的结构主要内容主要内容 芳烃，也叫芳香烃，一般是指分子中含芳烃，也叫芳香烃，一般是指分子中含苯环结构的碳氢化合物。苯环结构的碳氢化合物。 芳香烃具有其特征性质芳香烃具有其特征性质芳香性（易芳香性（易取代，难加成，
2、难氧化）取代，难加成，难氧化）一、烷烃一、烷烃的分类和命名的分类和命名单环芳烃单环芳烃多环芳烃多环芳烃稠环芳烃稠环芳烃如：如：如：联苯苯萘1. 1. 芳烃的分类芳烃的分类一、烷烃一、烷烃的分类和命名的分类和命名. . 芳烃的命名芳烃的命名邻邻甲甲苯苯基基（2-2-甲甲基基苯苯基基) ) 苯基苯基, ,用用phph表示表示（C6H5CH2-C6H5CH2-）苄基（苯甲基）苄基（苯甲基）一、烷烃一、烷烃的分类和命名的分类和命名 （1 1）当当苯苯环环上上连连的的是是简简单单烷烷基基或或环环烷烷基基（R-R-），- -NO2NO2，-NO-NO， -X-X等等基基团团时时，则则以以苯苯环环为为母母体
3、体，叫叫做做” ” 某某苯某某苯”。例如：例如：. . 一元取代苯的命名一元取代苯的命名一、烷烃一、烷烃的分类和命名的分类和命名 （2 2）当当苯苯环环上上连连有有-COOH-COOH，-SO3H-SO3H，-NH2-NH2，-OH-OH，-CHO-CHO，-CH=CH2-CH=CH2或或较较复复杂杂-R-R等等基基团团时时，基基团团为为母母体体, ,则把苯环作为取代基则把苯环作为取代基, ,叫做叫做”苯某某苯某某”。例如：。例如： 一、烷烃一、烷烃的分类和命名的分类和命名 取取代代基基的的位位置置用用邻邻、间间、对对或或1 1，2 2；1 1，3 3；1 1，4 4表示。例如：表示。例如：.
4、 . 二元取代苯的命名二元取代苯的命名1 1，2-2-二甲苯二甲苯 1 1，3-3-二甲苯二甲苯 1 1，4-4-二甲苯二甲苯 3-3-叔丁基甲苯叔丁基甲苯（邻二甲苯）（邻二甲苯） （间二甲苯）（间二甲苯） （对二甲苯）（对二甲苯） （间叔丁基甲苯）（间叔丁基甲苯）一、烷烃一、烷烃的分类和命名的分类和命名 （1 1）按按照照“官官能能团团的的优优先先次次序序”表表，选选择择优优先先官官能能团团为为母母体体，将将与与母母体体官官能能团团相相连连的的苯苯环环上上的的碳碳原子编号为原子编号为1 1； （2 2）根根据据“最最低低系系列列”原原则则，给给苯苯环环上上的的其其他他碳原子编号；碳原子编号；
5、 （3 3）最最后后按按“较较优优基基团团后后列列出出”将将取取代代基基的的名名称和位次写在母体名称之前即得全名。例称和位次写在母体名称之前即得全名。例 5. 5. 多官能团化合物的命名多官能团化合物的命名一、烷烃一、烷烃的分类和命名的分类和命名 “母体官能团优先次序母体官能团优先次序”表：表： -NO 、-NO2 、 -X、 -R、 -OR、CC、 -CC- 、-NH2、 -OH、-SH、 -OH（醇醇）、 -COR、-CHO、 -CN、-CONH2（酰酰胺胺）、 -COX（酰酰卤卤）、-COOR（酯酯）、-SO3H、 -COOH一、烷烃一、烷烃的分类和命名的分类和命名 4-4-羟基羟基-
6、-3 3- -甲氧基苯甲醛甲氧基苯甲醛 3-3-甲基甲基- -4-4-羟基苯乙酮羟基苯乙酮 3-3-巯基苯酚巯基苯酚 一、烷烃一、烷烃的分类和命名的分类和命名二、苯的结构二、苯的结构苯的凯库勒式苯的凯库勒式 18651865年年凯凯库库勒勒从从苯苯的的分分子子式式C6H6C6H6出出发发, ,根根据据苯苯的的一一元元取取代代物物只只有有一一种种说说明明六六个个氢氢原原子子是是等等同同的的事实，提出了苯的环状构造式。事实，提出了苯的环状构造式。苯的分子模型苯的分子模型二、苯的结构二、苯的结构 现现代代物物理理方方法法表表明明，苯苯分分子子是是一一个个平平面面正正六六边边形构型，键角都是形构型，键
7、角都是120120，碳碳键长都是。，碳碳键长都是。 1. 1. 苯分子结构的价键观点苯分子结构的价键观点 正六边形结构正六边形结构所有的原子共平面所有的原子共平面C-CC-C键长都是键长都是0.1397nm 0.1397nm C-HC-H键长都是键长都是0.110nm 0.110nm 所有键角都是所有键角都是120120二、苯的结构二、苯的结构 2. 2. 杂化轨道理论解释杂化轨道理论解释 苯苯分分子子中中的的碳碳原原子子都都是是以以sp2sp2杂杂化化轨轨道道成成键键的的，故键角均为故键角均为120120，所有原子均在同一平面上。，所有原子均在同一平面上。 苯中的苯中的p p轨道轨道p p轨
8、道的重叠轨道的重叠二、苯的结构二、苯的结构H22 H23 H2H=_1 2 0 k J / m o lH =_23 2 k J / m o lH=_2 0 8 k J / m o lH苯实=208 k J / molH苯理=3x120=360k J / mol所以，也可用表示苯的结构所以，也可用表示苯的结构3. 3. 从氢化热看苯的稳定性从氢化热看苯的稳定性二、苯的结构二、苯的结构三、单环芳烃的物理性质三、单环芳烃的物理性质 苯苯和和同同系系物物一一般般为为无无色色液液体体，不不溶溶于于水水，易易溶溶于有机溶剂，相对密度大多为。于有机溶剂，相对密度大多为。 熔熔点点除除与与相相对对分分子子质质
9、量量有有关关外外，还还与与结结构构的的对对称称性性有有关关，通通常常结结构构对对称称性性高高的的化化合合物物，熔熔点点较较高高。芳芳香香烃烃一一般般都都有有毒毒性性，长长期期吸吸入入它它们们的的蒸蒸气气，会会损损害造血器官及神经系统。害造血器官及神经系统。 1. 1. 取代反应取代反应（1 1）卤代反应）卤代反应四、单环芳烃的化学性质四、单环芳烃的化学性质烷基苯的卤代烷基苯的卤代 反反应应条条件件不不同同，产产物物也也不不同同。因因两两者者反反应应历历程程不不同同，光光照照卤卤代代为为自自由由基基历历程程，而而前前者者为为离离子子型取代反应。型取代反应。苯氯甲烷 苯二氯甲烷 苯三氯甲烷四、单环
10、芳烃的化学性质四、单环芳烃的化学性质侧链较长的芳烃光照卤代主要发生在侧链较长的芳烃光照卤代主要发生在碳原子上。碳原子上。四、单环芳烃的化学性质四、单环芳烃的化学性质在此反应中，浓硫酸除了起催化作用外，还是脱水剂。在此反应中，浓硫酸除了起催化作用外，还是脱水剂。（2 2）硝化反应）硝化反应四、单环芳烃的化学性质四、单环芳烃的化学性质烷基苯比苯易硝化烷基苯比苯易硝化四、单环芳烃的化学性质四、单环芳烃的化学性质烷基苯比苯易磺化烷基苯比苯易磺化（3 3）磺化反应）磺化反应四、单环芳烃的化学性质四、单环芳烃的化学性质 2. 2. 付瑞德付瑞德克拉夫茨反应克拉夫茨反应 （1 1） 烷基化反应烷基化反应 苯
11、与烷基化剂在路易斯酸的催化下生成烷基苯苯与烷基化剂在路易斯酸的催化下生成烷基苯的反应称为付的反应称为付- -克烷基化反应。克烷基化反应。四、单环芳烃的化学性质四、单环芳烃的化学性质 此反应中应注意以下几点：此反应中应注意以下几点： 常用的催化剂是无水常用的催化剂是无水AlClAlCl3 3，此外，此外 FeClFeCl3 3、BFBF3 3、无水无水HFHF、SnClSnCl4 4、ZnClZnCl2 2、H H3 3POPO4 4、H H2 2SOSO4 4等都有催化作用。等都有催化作用。 当引入的烷基为三个碳以上时，引入的烷基当引入的烷基为三个碳以上时，引入的烷基会发生碳链异构现象。例如：
12、会发生碳链异构现象。例如：四、单环芳烃的化学性质四、单环芳烃的化学性质 原因：反应中的活性中间体碳正离子发生重原因：反应中的活性中间体碳正离子发生重排，产生更稳定的碳正离子后，再进攻苯环形成排，产生更稳定的碳正离子后，再进攻苯环形成产物。产物。四、单环芳烃的化学性质四、单环芳烃的化学性质 烷基化反应不易停留在一元阶段，通常在烷基化反应不易停留在一元阶段，通常在反应中有多烷基苯生成。反应中有多烷基苯生成。 苯环上已有苯环上已有NONO2 2、-SO-SO3 3H H、-COOH-COOH、-COR-COR、- -NHNH2 2等取代基时付等取代基时付- -克反应不再发生。因这些取代基克反应不再发
13、生。因这些取代基有碱性或是强吸电子基，与催化剂中和或降低了有碱性或是强吸电子基，与催化剂中和或降低了苯环上的电子云密度，使亲电取代不易发生。例苯环上的电子云密度，使亲电取代不易发生。例如，硝基苯就不能起付如，硝基苯就不能起付- -克反应，且可用硝基苯作克反应，且可用硝基苯作溶剂来进行烷基化反应。溶剂来进行烷基化反应。 四、单环芳烃的化学性质四、单环芳烃的化学性质烷基化试剂也可是烯烃或醇，例如：烷基化试剂也可是烯烃或醇，例如：四、单环芳烃的化学性质四、单环芳烃的化学性质 酰基化反应的特点：产物纯、产量高。酰基化反应的特点：产物纯、产量高。 （2 2） 酰基化反应酰基化反应 甲基对甲苯基酮甲基对甲
14、苯基酮 四、单环芳烃的化学性质四、单环芳烃的化学性质 （1 1）苯环氧化）苯环氧化 3. 3. 氧化反应氧化反应 苯环一般不易氧化，在特定激烈的条件下，苯环可苯环一般不易氧化，在特定激烈的条件下，苯环可被氧化破环。例如：被氧化破环。例如：四、单环芳烃的化学性质四、单环芳烃的化学性质（2 2）侧链氧化）侧链氧化间苯二甲酸四、单环芳烃的化学性质四、单环芳烃的化学性质 4. 4. 加成反应加成反应四、单环芳烃的化学性质四、单环芳烃的化学性质五、苯环上亲电取代反应的定位规则五、苯环上亲电取代反应的定位规则 一取代苯有两个邻位，两个间位和一个对位，一取代苯有两个邻位，两个间位和一个对位，在发生一元亲电取
15、代反应时，苯环上原有取代基决在发生一元亲电取代反应时，苯环上原有取代基决定了第二个取代基进入苯环位置的作用，也影响着定了第二个取代基进入苯环位置的作用，也影响着亲电取代反应的难易程度。我们把原有取代基决定亲电取代反应的难易程度。我们把原有取代基决定新引入取代基进入苯环位置的作用称为取代基的新引入取代基进入苯环位置的作用称为取代基的定定位效应位效应。原有取代基称为。原有取代基称为定位基定位基。 （1 1）邻、对位定位基）邻、对位定位基 使新引入的取代基主要进入原基团邻位和对位使新引入的取代基主要进入原基团邻位和对位（邻对位产物之和大于（邻对位产物之和大于60%60%），且多数使苯环活化，），且多
16、数使苯环活化，使取代反应比苯易进行。使取代反应比苯易进行。 1. 1. 一元取代苯的定位规律一元取代苯的定位规律, X五、苯环上亲电取代反应的定位规则五、苯环上亲电取代反应的定位规则HB的定位能力次序大致为（从强到弱）-NR3，B-NO2， -CF3， -CCl3， -CN，-SO3-CHO， -COR，-COOH，-CONH2。 （2 2）间位定位基）间位定位基 使新引入的取代基主要进入原基团间位（间位产使新引入的取代基主要进入原基团间位（间位产物大于物大于50%50%），且钝化苯环，使取代反应比苯难进行。），且钝化苯环，使取代反应比苯难进行。五、苯环上亲电取代反应的定位规则五、苯环上亲电取
17、代反应的定位规则2. 2. 取代定位效应的应用取代定位效应的应用指导选择合成路线指导选择合成路线例例1 1：必须先氧化后硝化必须先氧化后硝化 五、苯环上亲电取代反应的定位规则五、苯环上亲电取代反应的定位规则例例2 2：五、苯环上亲电取代反应的定位规则五、苯环上亲电取代反应的定位规则 1. 1. 萘萘萘的结构萘的结构 平面结构，所有的碳原子都是平面结构，所有的碳原子都是sp2sp2杂化的，是大杂化的，是大键体系键体系。 萘萘的的一一元元取取代代物物只只有有两两种种，二二元元取取代代物物两两取取代代基相同时有基相同时有1010种，不同时有种，不同时有1414种。种。六、稠环芳烃六、稠环芳烃2. 2
18、. 萘及衍生物的命名萘及衍生物的命名1，6二乙基萘二乙基萘 ； 4甲基甲基1萘磺酸萘磺酸 1溴萘溴萘 2溴萘溴萘溴萘溴萘 溴萘溴萘六、稠环芳烃六、稠环芳烃3 3萘的性质萘的性质 (1) (1) 取代反应取代反应 萘的取代反应较易发生在萘的取代反应较易发生在位。位。卤化卤化 六、稠环芳烃六、稠环芳烃硝化硝化 磺化磺化 六、稠环芳烃六、稠环芳烃 （2 2）还原反应）还原反应 萘比苯易加成，在不同的条件下，可发生部萘比苯易加成，在不同的条件下，可发生部分或全部加氢。分或全部加氢。1，4-二氢萘 十氢化萘 六、稠环芳烃六、稠环芳烃（3 3）氧化反应）氧化反应 萘比苯易氧化萘比苯易氧化六、稠环芳烃六、稠环芳烃 环上有邻对位定位基环上有邻对位定位基 由于邻对位定位基的致活作用，取代发生在同环由于邻对位定位基的致活作用，取代发生在同环, ,并且第二个基团进入这个定位基的邻对位中的并且第二个基团进入这个定位基的邻对位中的位。位。 例如例如: :六、稠环芳烃六、稠环芳烃 环上有间位定位基环上有间位定位基 由于间位定位基的致钝作用，取代主要发生在由于间位定位基的致钝作用，取代主要发生在异环的的位。如：如：六、稠环芳烃六、稠环芳烃其它稠环芳烃其它稠环芳烃芘芘 3，4苯并芘苯并芘 蒽蒽 菲菲六、稠环芳烃六、稠环芳烃
