芳香烃的命名.

第七章芳香烃1.熟练掌握用系统命名法命名芳香烃和芳香族化合物。2.使学生掌握苯及其同系物的化学性质。3.使学生理解苯环上的亲电取代反应。4.了解亲电取代反应的影响因素，熟练应用亲电取代反应定位规律判断反应的主要产物，芳环的化学活性和确定合成路线。5.理解芳香性概念及应用。6.了解常见多环芳烃及稠环芳烃的结构与性质。【教学要求】第七章芳香烃1.苯及其同系物的化学性质。2.苯环的亲电取代反应及其反应机理。3.苯环亲电取代反应的定位规律。【教学重点和难点】第七章芳香烃芳香族碳氢化合物简称芳香烃或芳烃,一般指分子中含有苯环结构的烃。按所含苯环的数目和结构可分三大类：单环芳烃：只含一个苯环CH3CH2CH3CH2CH2CH3第七章芳香烃三苯甲烷1,2-二苯乙烯CHCH=CH多环芳烃：分子中含有两个或两个以上独立的苯环结构的芳烃。第七章芳香烃稠环芳烃分子中含有两个或两个以上苯环彼此通过共用相邻的两个碳原子稠合而成的芳烃。12345678910蒽一、苯分子的结构1865年凯库勒从苯的分子式C6H6出发,根据苯的一元取代物只有一种（说明六个氢原子是等同的事实，提出了苯的环状构造式。苯的凯库勒式结构一、苯分子的结构研究证明：苯是平面正六边形。键角120°，碳碳键长0.140nm1、杂化轨道理论：碳sp2杂化和共轭大π键HHHHHH一、苯分子的结构苯的6个碳碳键完全相同,无单双键的区别，苯结构式另一写法：二、单环芳烃的命名一元取代物，以苯环为母体，烷基为取代基，如：CH3CH2CH3CH2CH2CH3甲苯乙苯丙苯二、单环芳烃的命名二元取代物，有三种异构体：CH3CH3CH3CH3CH3CH3邻二甲苯间二甲苯对二甲苯1，2-二甲苯1，3-二甲苯1，4二甲苯二、单环芳烃的命名三元取代物，有三种异构体：CH3CH3CH3CH3CH3H3CCH3CH3CH3连三甲苯均三甲苯偏三甲苯1，2，3-三甲苯1，3-，5-三甲苯1，2，4-三甲苯二、单环芳烃的命名不饱和烃基苯和复杂烷基苯：苯环上连有不饱和烃基或复杂烷基时，一般把苯作取代基来命名。CH=CH2CCHCH2CH=CH2CH3CCH3CH2CH3苯乙烯苯乙炔3-苯基丙烯2-甲基-2-苯基丁烷练习P83----习题1、2P105----习题17、19(1)(2)三、单环芳烃的物理性质1.溶解性单环芳烃有特殊的气味，蒸气有毒，对呼吸道、中枢神经和造血器官产生损害。苯及其同系物多数为液体，不溶于水，可溶于乙醚、四氯化碳、乙醇、石油醚等有机溶剂。三、单环芳烃的物理性质2.相对密度单环芳烃的相对密度小于1，但比同碳数的脂肪烃和脂环烃大，一般在0.8～0.9。三、单环芳烃的物理性质3.沸点苯的同系物中每增加一个-CH2-单位，沸点平均增高约25℃。如苯、甲苯、乙苯、正丙苯和正丁苯的沸点分别为80.1℃，110.6℃，130℃，159.2℃和183℃。含同碳数的各种异构体的沸点很接近，如邻、间和对二甲苯的沸点分别为144.4℃，139.1℃和138.2℃。三、单环芳烃的物理性质4.熔点在同分异构体中，结构对称的异构体具有较高的熔点。邻、间、对二甲苯的熔点分别为-25.5℃、-47.9℃和13.3℃，可用低温结晶的方法使对二甲苯分离出来。一些单环芳烃的物理性质四、苯及其同系物的化学性质苯环具有环状的共轭π键，它有特殊的稳定性，没有典型的碳碳双键的性质，不易加成和氧化。同时苯环上的π电子云暴露在苯环平面的上方和下方，容易受到亲电试剂的进攻，发生亲电取代反应。四、苯及其同系物的化学性质(一)苯环上亲电取代反应1.苯环上亲电取代反应机理sp2杂化sp2杂化四、苯及其同系物的化学性质(一)苯环上亲电取代反应1.苯环上亲电取代反应机理（中间体）（过渡态）（中间体）（过渡态）四、苯及其同系物的化学性质(一)苯环上亲电取代反应2．苯环上亲电取代反应类型（1）硝化：苯与浓HNO3和浓H2SO4的混合物（又称混酸）作用生成硝基苯的反应称作硝化反应。+HNO3H2SO4浓50~60C。NO2+H2O四、苯及其同系物的化学性质(一)苯环上亲电取代反应硝化反应机理：....硝基正离子硝基正离子碱酸质子化的硝酸质子化的硝酸........硝基正离子硝基正离子碱酸质子化的硝酸质子化的硝酸四、苯及其同系物的化学性质(一)苯环上亲电取代反应硝基苯继续硝化比苯困难，生成的产物主要为间二硝基苯。HNO3（发烟），H2SO4～100℃NO2NO2NO2++++NO2NO2NO2NO293%7%HNO3（发烟），H2SO4～100℃HNO3（发烟），H2SO4～100℃NO2NO2NO2NO2NO2NO2++++NO2NO2NO2NO2++++NO2NO2NO2NO2NO2NO2NO2NO293%7%7%四、苯及其同系物的化学性质(一)苯环上亲电取代反应甲苯比苯容易硝化，主要产物是邻、对硝基甲苯。++HNO3，H2SO430℃CH3++CH3NO2CH3NO2CH3NO263%3%34%++HNO3，H2SO430℃HNO3，H2SO430℃CH3CH3++CH3NO2++CH3NO2CH3NO2CH3NO2CH3NO2CH3NO2CH3NO263%3%34%四、苯及其同系物的化学性质(一)苯环上亲电取代反应(2)卤化：在卤化铁作用下，苯与卤素作用生成卤化苯的反应称作卤化反应。四、苯及其同系物的化学性质(一)苯环上亲电取代反应卤化反应机理：Br2+FeBr3BrBrFeBr3+-BrBrFeBr3-++Br2+FeBr3Br2+FeBr3Br2+FeBr3BrBrFeBr3BrBrFeBr3+-++--BrBrFeBr3-++BrBrFeBr3--+++四、苯及其同系物的化学性质(一)苯环上亲电取代反应氯苯继续氯化比苯困难，产物主要是邻二氯苯和对二氯苯。Cl2Fe+ClClCl+ClClCl2Fe+ClCl2Fe+ClClClCl+ClClClClClClCl+ClClClClCl四、苯及其同系物的化学性质(一)苯环上亲电取代反应甲苯的氯化比苯容易，产物主要是邻氯甲苯和对氯甲苯。Cl2Fe+CH3ClCH3+CH3ClCl2Fe+CH3Cl2Fe+CH3CH3ClCH3+CH3ClClCH3ClCH3CH3+CH3ClCH3CH3Cl四、苯及其同系物的化学性质(一)苯环上亲电取代反应（3）磺化：苯与浓H2SO4或发烟H2SO4作用，生成苯磺酸的反应称作磺化反应。70～80℃苯磺酸苯磺酸70～80℃70～80℃苯磺酸苯磺酸四、苯及其同系物的化学性质(一)苯环上亲电取代反应磺化反应机理：--++----++++四、苯及其同系物的化学性质(一)苯环上亲电取代反应苯磺酸再磺化比苯困难，须采用发烟硫酸并在较高温度下进行。再磺化产物主要是间苯二磺酸。H2SO4-SO3200～300℃++72%28%H2SO4-SO3200～300℃H2SO4-SO3200～300℃++++72%28%28%四、苯及其同系物的化学性质(一)苯环上亲电取代反应甲苯比苯容易磺化，主要得到邻对位的产物。43%53%H2SO40℃CH3+CH3SO3H+CH3SO3HCH3SO3H4%43%53%43%53%H2SO40℃CH3H2SO40℃CH30℃CH3CH3+CH3SO3H+CH3SO3HCH3CH3SO3H+CH3SO3HCH3SO3H+CH3SO3HCH3CH3SO3HCH3SO3HCH3CH3SO3H4%四、苯及其同系物的化学性质(一)苯环上亲电取代反应应用：①苯环上引入磺酸基，在水中溶解度增大，可用于分离芳烃。②磺化反应可逆，磺酸基易水解除去，有机合成中用来占位。H2SO4Fe,Cl2CH3CH3SO3HClCH3SO3HClCH3H+,H2O～150℃H2SO4Fe,Cl2CH3CH3CH3SO3HCH3CH3SO3HClCH3SO3HClCH3SO3HCH3CH3SO3HClCH3ClCH3CH3H+,H2O～150℃四、苯及其同系物的化学性质(4)傅瑞德尔-克拉夫茨反应1877年法国化学家付瑞德和美国化学家克拉夫茨发现了制备烷基苯和芳酮的反应，简称为傅—克反应。前者叫傅—克烷基化反应，后者叫傅—克酰基化反应。四、苯及其同系物的化学性质(4)傅瑞德尔-克拉夫茨反应①傅—克烷基化反应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傅—克烷基化反应。HCl+CH2CH3。C25~0无水AlCl3CH3CH2Cl+四、苯及其同系物的化学性质(4)傅瑞德尔-克拉夫茨反应①傅—克烷基化反应烷基化反应机理：--RHClAlCl3+R[AlCl4]+RH[AlCl4]+RAlCl3+Cl_R++++四、苯及其同系物的化学性质(4)傅瑞德尔-克拉夫茨反应①傅—克烷基化反应在烷基化中,引入的烷基含有三个或三个以上碳原子时,常常发生重排,生成重排产物.CH(CH3)2CH2CH2CH3)+AlCl3无水+CH3CH2CH2Cl6569（）%~3135~（%?CH(CH3)2CH2CH2CH3)+AlCl3无水+CH3CH2CH2Cl6569（）%~3135~（%?四、苯及其同系物的化学性质(4)傅瑞德尔-克拉夫茨反应①傅—克烷基化反应烷基化试剂也可是烯烃或醇。例如：CHCH3CH3AlCl3+CH3CHCH3OHH+CHCH3CH3+CH3CH=CH2四、苯及其同系物的化学性质(4)傅瑞德尔-克拉夫茨反应②傅—克酰基化反应在无水氯化铝催化下，芳烃与酰氯（R-CO-Cl）反应生成芳酮是典型的傅—克酰基化反应。无水HCl+AlCl3ClOCCH3+OCH3CCH3COOH+OCH3CAlCl3OOCCH3OCCH3+无水无水HCl+AlCl3ClOCCH3+OCH3CCH3COOH+OCH3CAlCl3OOCCH3OCCH3+无水四、苯及其同系物的化学性质(4)傅瑞德尔-克拉夫茨反应②傅—克酰基化反应酰基化反应的特点：产物纯、产量高（因酰基不发生异构化，也不发生多元取代）。练习P88----习题4四、苯及其同系物的化学性质(二)加成反应苯环易起取代反应而难起加成反应，但并不是绝对的，在特定条件下，也能发生某些加成反应。1.加氢：在催化剂Pt、Pd、雷内Ni等作用下，苯环能与氢和氯加成。。~250180Ni加压H2C+3四、苯及其同系物的化学性质(二)加成反应苯环易起取代反应而难起加成反应，但并不是绝对的，在特定条件下，也能发生某些加成反应。2.加氯：在日光或紫外线照射下，苯能与氯加成，生成六氯环己烷。或紫外线光ClClClClClClCl2+.3四、苯及其同系物的化学性质(三)氧化反应苯环一般不易氧化，在特定激烈的条件下，苯环可被氧化破坏。例如：H2O+CO2+OOCOCHHCC。C~400500V2O5O2+24924四、苯及其同系物的化学性质(四)芳烃侧链上的反应1.卤化：芳烃侧链上的卤化与烷烃卤化一样，是自由基反应。在加热或日光照射下，反应主要发生在与苯环之接相连的α-H原子上。Cl2+CH3CH2ClCHCl2CCl3光照或高温Cl2光照或高温Cl2光照或高温四、苯及其同系物的化学性质(四)芳烃侧链上的反应2.氧化：苯环侧链上有α-H原子时，苯环的侧链较易被氧化成羧酸。且不论侧链长短，最终都被氧化成羧基。COOH+KMnO4/HCH3CH2CH3CH3KMnO4/HCOOHCOOH+四、苯及其同系物的化学性质(四)芳烃侧链上的反应2.氧化：但是，若侧链的α-碳原子上无氢原子，侧链不能被氧化。C(CH3)3CH3C(CH3)3KMnO4/HCOOH+五、苯环上亲电取代反应的规律苯环上已有的取代基不仅影响第二个取代基进入苯环的难易，而且还影响其进入苯环的位置。我们把苯环上原有取代基的这种作用，称为苯环上亲电取代反应的定位效应，苯环上原有的取代基称为定位基，根据原有取代基对苯环亲电取代反应的影响——即新引入取代基导入的位置和反应的难易分为两类。五、苯环上亲电取代反应的规律(一)两类定位基——邻、对位定位基和间位定位基1.第一类定位基——邻、对位定位基使新引入的取代基主要进入原基团