芳香烃命名

第四章芳香烃第一节芳香烃的分类与命名第二节单环芳香烃第三节稠环芳香烃第四节非苯芳香烃第一节芳香烃的分类与命名一、芳香烃的分类二、芳香烃的命名一、芳香烃的分类含有苯环的有机化合物称为芳香族化合物，把分子中含有苯环结构的烃称为芳香烃。(1)单环芳香烃：分子中只含有一个苯环的芳香烃称为单环芳香烃。CH3CHCH2(2)多环芳香烃：分子中含有两个或两个以上独立苯环的芳香烃称为多环芳香烃。根据苯环的连接方式的不同，多环芳香烃又可以分为多苯代脂肪烃、联苯和联多苯。联苯多苯代脂肪烃(3)稠环芳香烃：分子中含有两个或多个苯环共用两个相邻碳原子的芳香烃，称为稠环芳香烃。萘蒽菲二、芳香烃的命名(一)单环芳香烃的命名以苯环为母体，以烃基为取代基，称为某烷基苯。CH3CH2CH3CHCH3CH3甲苯乙苯异丙苯当苯环上连有两个或两个以上取代基时，可用阿拉伯数字标明其相对位次。若苯环上连有两个相同取代基时，常用邻或o、间或m、对或p来标明它们的相对位次。CH3CH3CH3CH3CH3CH31,2-二甲苯1,3-二甲苯1,4-二甲苯当苯环上有三个相同的取代基，可用阿拉伯数字标记取代基的位置，也可用连、偏、均表示其相对位次。CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH31,2,3-三甲苯1,3,5-三甲苯1,2,4-三甲苯当苯环连接两个或两个以上不同烷基时，烷基仍按“次序规则”规定的“较优基团后列出”的原则排列。苯环上碳原子的编号从与最不优先的烷基相连的碳原子开始，选定使烷基具有“最低序列”的方式编号。CH3CH2CH3CH3CH(CH3)2CH3CH2CH21-甲基-3-乙基苯2-甲基-4-丙基-1-异丙基苯当苯环连接较复杂的烃基或不饱和烃基时，常以苯环为取代基进行命名。芳烃分子中去掉一个氢原子后剩下的原子团称为芳基，常用Ar—表示。CHCH2CHCH3CH3CH2CH3CHCH22-甲基-4-苯基己烷苯乙烯(二)多环芳烃的命名多苯代脂肪烃命名时，以脂肪烃为母体，以苯环为取代基。CH2CH2CH21,3-二苯基丙烷稠环芳烃的命名简单稠环芳烃给予特定名称，每种稠环上碳原子的编号有所不同。萘蒽菲123456788912341056712345678910萘的一元取代物可用α、β来命名；二元或多元取代物异构体较多，命名时用阿拉伯数字标明取代基的位次。SO3HCH3CH3CH3α-萘磺酸1,3,5-三甲基萘蒽和菲的取代物，命名时用阿拉伯数字标明取代基的位次。Br9-溴代蒽9,10-二氢菲第二节单环芳香烃一、苯分子的结构二、单环芳烃的物理性质三、单环芳烃的化学性质四、苯环上亲电取代反应的定位规律一、苯分子的结构sp2杂化闭合的六个原子六个电子的共轭体系。苯分子中的大π键HHHHHH芳香烃：具有芳香性的碳氢化合物。芳香性：1）具有稳定的环系；2）易于亲电取代，难于亲he加成。二、单环芳烃的物理性质苯及其同系物一般为无色液体，密度比水小，不溶于水，易溶于石油醚、醇、四氯化碳等有机溶剂。单环芳烃的密度比碳原子数相同的脂肪烃大，一般在0.8~0.91g·cm-3之间。一些常见单环芳烃的物理性质名称熔点/℃沸点/℃密度/(g·cm-3)折射率(20℃)苯5.580.10.8791.5001甲苯-95.0110.60.86691.4961乙苯-95.0136.30.86701.4959邻二甲苯-15144.40.86701.5055间二甲苯-47.9139.10.86421.4972对二甲苯13.5138.40.86111.4959丙苯-99.5159.20.86201.4920异丙苯-96152.40.86181.4915连三甲苯-25.41760.89441.5139偏三甲苯-43.81690.87581.5048均三甲苯-44.71650.86521.4888苯乙烯-30.6145.20.90611.5468苯乙炔-44.8142.40.92811.5485三、单环芳烃的化学性质稳定性取代反应特殊条件下加成反应(一)亲电取代反应机理π-配合物碳正离子中间体σ-配合物失去一个质子而恢复苯环结构，形成取代产物。1.反应机理苯的亲电取代反应进程的能量变化2.卤代反应+X2FeX3+HX(X=Cl,Br)X50-60℃X2+FeX3X++FeX4-三卤化铁的作用--促使卤素分子极化而离解CH3CH2BrCH3FeBr3Br255~60Co+Br+BrCH3CH3Br2+hvHBr+比较：3.硝化反应NO250-60℃++HONO2浓H2SO4H2ONO230℃++HONO2浓H2SO4CH3CH3CH3NO2H—O—NO2NO2++H2O酸碱硝基正离子H2SO4+HONO2H—O—NO2+HSO4-+••H+••H+O=N=O+NO2+-HHNO2反应机制：ArH+发烟H2SO4ArSO3HH2OSO3H+SO3220-230℃SO3HSO3H4.磺化反应SO3H++浓H2SO4CH3CH3CH3SO3H2H2SO4SO3+H3O++HSO4-SO3+H+SO3H+SO3+SO3H+反应机理5、傅瑞德尔-克拉夫茨烷基化反应傅-克反应(Friedel-Crafts)烷基化酰基化（1）傅-克烷基化反应+RClAlCl3RLewis酸：AlCl3,FeCl3,SnCl4,BF3,ZnCl2等。10烷基化反应中的重排CH3CH2CH2+CH3CH+CH3无水HCl+AlCl3ClOCCH3+OCH3CCH3COOH+OCH3CAlCl3OOCCH3OCCH3+无水（2）傅-克酰基化反应+RCOClAlCl3COR+HCl例:HCl6、氯甲基化+HCHO+HCl(浓）ZnCl260℃CH2Cl苄氯苯环上有强吸电子集团时，反应难进行。(二)加成反应1.催化加氢2.与氯气加成+Cl2光照50OCClClClClClCl六六六具有杀虫活性自由基反应(三)氧化反应+29O2V2O5450-500℃OOO+CO2+4H2O4(四)芳烃侧链的反应1.氯代反应2.氧化反应CH2CH3光CHCH3ClCl2CH3COOHKMnO4•在过量氧化剂存在下,无论支链长短,最后都氧化成苯甲酸(说明的活泼性):注意：叔丁基苯由于无，在一般情况下不氧化CH2CH3COOHKMnO4均有,直接氧化成苯甲酸CH3CH2CH2CH3MnO4-/H2OCOOH四、苯环上亲电取代反应的定位规律(一)两类定位基1.邻对位定位基第一类定位基，使苯环活化(卤素除外)。2.间位定位基第二类定位基，间位定位基能使苯环钝化取代基的定位效应+3NR③氯原子(二)取代定位规律的理论解释1、邻对位定位基的影响：①甲基σ-π超共轭体系②—NR2,—NH2,—OH,—NHCOR,—OCOR等致活作用的邻对位定位基δδδCH3诱导效应CH31.0170.9991.011共轭效应诱导效应OHδδδ致钝作用的间位定位基δδ诱导效应NO2δNO20.7400.8080.726(三)二取代苯的定位规律(1)原有的两个取代基定位作用一致CH3NO2NO2OHNO2COOH(2)原有的两个取代基定位作用不一致时NO2OHCH3OHCH3OH解：例1由苯合成邻位、间位及对位硝基氯苯。(四)定位规律在有机合成上的应用解：例2由苯合成对氯乙苯。解：例3由苯合成3-硝基-4-氯苯磺酸。第三节稠环芳香烃稠环芳烃是指分子中含有由两个或多个苯环共用两个相邻碳原子稠合而成的芳烃。萘分子中α位电子密度最高，β位其次，中间两个共用碳原子的电子密度最低。在蒽和菲分子中，9、10位电子密度最高。萘蒽菲一、萘萘是无色片状结晶，熔点为80.2℃，沸点为218℃。萘不溶于水，溶于乙醇、乙醚、苯等有机溶剂。萘易升华，具有特殊气味。(一)取代反应1.卤代反应在三氯化铁存在下，将氯气通入萘的苯溶液中，主要得到α-氯萘。萘的溴代反应也得到与氯代反应相似的结果。2.硝化反应萘用混酸硝化时，在室温下即可进行，主要产物是α-硝基萘。3.磺化反应萘在较低温度(60℃)下磺化时，主要生成α-萘磺酸；而在较高温度(165℃)下磺化时，主要生成β-萘磺酸。将α-萘磺酸与硫酸共热至165℃时，转变成β-萘磺酸。(二)氧化反应在乙酸溶液中，萘用三氧化铬氧化生成1,4-苯醌。在强烈条件下氧化，如在V2O5的作用下，萘在高温下被空气氧化，则其中一个环破裂，生成邻苯二甲酸酐。(三)加氢反应萘比苯容易发生加氢反应，用金属钠在液氨和乙醇的混合物中进行还原时，得到1,4-二氢化萘。萘在催化剂存在下加氢时，可生成四氢化萘或十氢化萘。二、蒽和菲蒽和菲互为同分异构体，分子式均为C14H10。蒽是无色片状晶体，熔点为216℃，沸点为342℃，不溶于水，易溶于苯等溶剂，溶液有蓝色荧光。蒽和菲的化学性质更加活泼。无论是取代反应、加成反应和氧化反应，都发生在9位或10位，反应产物分子中具有两个完整的苯环。三、其他稠环芳烃1,2,5,6-二苯并蒽芘3,4-苯并芘1256第四节非苯芳香烃德国化学家休克尔指出，对于单环共轭多烯分子，当成环原子共平面，且离域的π电子数是4n+2时(n=0,1,2,3,……)，该化合物就具有芳香性。萘、蒽、菲的环上原子均处于同一平面内，π电子数为10或14，因此具有芳香性。(1)轮烯：具有交替的单双键的单环共轭多烯，称为轮烯。轮烯的分子通式为(CH)x(x≥10)。轮烯是否具有芳香性，主要决定于以下三方面：首先，看环上的碳原子是否均处于一个平面上；其次，轮内氢原子间没有或很少有空间排斥作用；第三，π电子数是否符合4n+2规则。(2)芳香离子：某些环烃虽然没有芳香性，但其转变成正离子或负离子后则显示芳香性。(3)稠合体系：蓝烃是由一个五元环和一个七元环稠合而成的：其成环原子的外围π电子有10个，符合4n+2规则(n=2)，具有芳香性。