医用化学之芳香烃

化学工业出版社第六章芳香烃医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社主要内容§6.1单环芳烃§6.2稠环芳烃医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃芳香烃概念芳香烃简称芳烃，是芳香族化合物的母体。现在认为，芳香族化合物是指具有芳香性的化合物，芳香烃是指具有芳香性的环状碳氢化合物。所谓芳香性是指化学性质上表现为：环具有特殊稳定性不容易破裂，容易发生取代反应，难以发生加成和氧化反应。医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃一、苯的结构苯的分子式为C6H6，是最简单的芳香烃。1865年，德国化学家凯库勒(Kekule)提出了苯的结构的构想。120°HHCCHCHHCCCH医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃一、苯的结构杂化轨道理论医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃一、苯的结构苯分子中大π键形成示意图:医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃一、苯的结构近代物理方法证明苯具有平面正六边形结构，键角为120°，碳—碳键的键长均为0.140nm，介于碳—碳单键(0.154nm)和碳—碳双键(0.134nm)的键长之间。或医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃CH3CH2CH3CHCH3CH3甲苯乙苯异丙苯二、苯及同系物的命名苯及其同系物的通式为CnH2n-6(n≥6)。苯的同系物的命名方法如下：1.一元取代苯医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃二、苯及同系物的命名2.二元取代苯CH3CH3CH3CH3CH3CH3邻二甲苯间二甲苯对二甲苯o-二甲苯m-二甲苯p-二甲苯1,2-二甲苯1,3-二甲苯1,4-二甲苯CH2CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH3CH3邻甲乙苯间甲乙苯对甲乙苯医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃二、苯及同系物的命名3.三元取代苯CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3连三甲苯偏三甲苯均三甲苯1,2,3-三甲苯1,2,4-三甲苯1,3,5-三甲苯CH2CH2CH3CH3CH2CH3CH(CH3)2CH2CH3CH31-甲基-2-乙基-3-正丙基苯1-甲基-4-乙基-2-异丙基苯医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃二、苯及同系物的命名4.苯作为取代基CHCH22-甲基-4-苯基己烷苯乙烯CH2CH3CHCH2CHCH3CH3医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社二、苯及同系物的命名苯分子失掉一个氢原子后剩下的基团，称为苯基(C6H5—)。芳香烃的分子中去掉一个氢原子后剩下的基团，称为芳基，常用Ar-表示。苯基邻甲苯基间甲苯基对甲苯基苯甲基(苄基)CH3CH3CH3CH2§6.1单环芳烃医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃三、苯及其同系物的性质（二）苯及其同系物的化学性质1.取代反应（1）卤代反应：55℃～60℃ClHClCl2氯苯Fe或FeCl3++医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃三、苯及其同系物的性质（二）苯及其同系物的化学性质1.取代反应（1）卤代反应：烷基苯的卤代反应比苯容易，主要生成邻、对位取代产物。例如：医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃三、苯及其同系物的性质（二）苯及其同系物的化学性质1．取代反应（2）硝化反应：浓H2SO455℃～60℃NO2H2O硝基苯HNO3(浓)++医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃三、苯及其同系物的性质（二）苯及其同系物的化学性质1．取代反应（2）硝化反应：NO2HNO3(发烟)+NO2NO2+H2O浓H2SO490℃间二硝基苯CH3HNO3（浓）?+NO2CH3+H2O邻硝基甲苯浓H2SO420℃～30℃CH3NO2+对硝基甲苯医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃三、苯及其同系物的性质（二）苯及其同系物的化学性质1．取代反应（3）磺化反应：+H2SO4(浓)75℃～80℃SO3H+H2O苯磺酸医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃三、苯及其同系物的性质（二）苯及其同系物的化学性质1．取代反应（3）磺化反应：SO3H+H2SO4(SO3)200℃～2200℃SO3HSO3H+H2O间苯二磺酸发烟硫酸CH3+H2SO4(浓)SO3HCH3+H2O邻甲基苯磺酸对甲基苯磺酸CH3SO3H+医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃三、苯及其同系物的性质（二）苯及其同系物的化学性质1．取代反应（4）烷基化反应和酰基化反应：+CH3CH2Br无水AlCl3CH2CH3+BrH乙苯+无水AlCl3CCH3O+ClHCH3COCl苯乙酮+无水AlCl3CCH3O+CH3COOH苯乙酮CH3COCH3COO乙酸酐乙酸医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃三、苯及其同系物的性质（二）苯及其同系物的化学性质2．加成反应+H2Ni或Pt200℃环己烷3+光照CHCHCHCHCHCHClClClClClCl3Cl2六氯环己烷（六六六）医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃三、苯及其同系物的性质（二）苯及其同系物的化学性质3．氧化反应CH3COOHKMnO4苯甲酸CHCH3CH3COOHKMnO4苯甲酸CH3COOHKMnO4苯甲酸CHCH3CH3COOHKMnO4苯甲酸医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃三、苯及其同系物的性质（二）苯及其同系物的化学性质3．氧化反应CH2CH3CH3COOHCOOHKMnO4邻苯二甲酸C(CH3)3CH3C(CH3)3COOHKMnO4邻叔丁基苯甲酸医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃四、苯环上取代基的定位效应及应用（一）亲电取代反应历程苯是一个平面结构的分子，苯的取代反应一般都是亲电取代反应。其反应历程分三步，概述如下(以溴代反应为例说明)：1.产生溴正离子Br2+FeBr3　Br+　　+　FeBr4－溴正离子（亲电试剂）医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃四、苯环上取代基的定位效应及应用（一）亲电取代反应历程2.溴正离子进攻苯环3.恢复了苯环+Br+慢HBr+Br+FeBr4－HBr++FeBr3+HBr医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃四、苯环上取代基的定位效应及应用（二）取代苯的定位规律1.定位规律HNO3（浓）?+浓H2SO455℃～60℃NO2+H2O硝基苯CH3HNO3（浓）?+NO2CH3+浓H2SO420℃～30℃CH3NO2+CH3NO2NO2HNO3(发烟)+NO2NO2+浓H2SO490℃NO2NO2NO2NO2+医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃四、苯环上取代基的定位效应及应用（二）取代苯的定位规律人们根据大量实验事实，总结归纳出下面的定位规律。（1）取代位置由苯环上原有基团的性质决定（2）定位基分为两类：邻对位定位基间位定位基医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃四、苯环上取代基的定位效应及应用（3）第三个取代基所进入的位置，取决于原有两个基团的综合效应。COOHNO2CH3OHOHCH3NO2SO3HNO2CH3CH3CH3OHNO2OHCOOHCH3NO2医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃四、苯环上取代基的定位效应及应用（三)定位规律的解释1．甲基2．硝基CHHHδ-δ-δ-NOOδ+δ+δ+医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.1单环芳烃四、苯环上取代基的定位效应及应用（四)定位规律的应用例6-1由苯合成间溴硝基苯。例6-2由甲苯合成间硝基苯甲酸。例6-3由对二甲苯合成2—硝基对苯二甲酸。NO2Br2FeBr3NO2Br浓HNO3浓H2SO4硝基苯间溴硝基苯CH3COOHCOOHNO2浓HNO3浓H2SO4K2Cr2O7浓H2SO4苯甲酸间硝基苯甲酸CH3CH3浓HNO3K2Cr2O7浓H2SO4CH3CH3NO2COOHCOOHNO2对二甲苯2-硝基对二甲苯2-硝基对苯二甲酸CH3CH3HNO3（发烟）K2Cr2O7浓H2SO4COOHCOOHCOOHCOOHNO2对二甲苯对苯二甲酸2-硝基对苯二甲酸浓H2SO4（发烟）医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.2稠环芳烃一、萘（一）萘的结构和命名11023456789ααααββββCH3CH3CH3CH3CH3CH3α-甲萘（1-甲萘）β-甲萘（2-甲萘）1，2-二甲萘2，3-二甲萘医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.2稠环芳烃一、萘（一）萘的理化性质1.取代反应Br+Br2CCl4+BrHα-溴萘HNO3H2SO430℃～60℃NO2H2Oα-硝基萘++医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.2稠环芳烃一、萘（一）萘的理化性质1.取代反应-磺化反应浓H2SO460℃SO3HH2Oα-萘磺酸+浓H2SO4165℃SO3HH2Oβ-萘磺酸+医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.2稠环芳烃一、萘（一）萘的理化性质2.氧化反应OOOCOOHCOOHO2,V2O5350℃～400℃H2O邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.2稠环芳烃一、萘（一）萘的理化性质3.加成反应Na,CH3CH2OHNi,3H2四氢化萘十氢化萘医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.2稠环芳烃二、蒽和菲医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.2稠环芳烃二、蒽和菲加成反应910H2,Hg-Na9,10-二氢蒽910K2Cr2O7浓H2SO4OO9,10-蒽醌[H],NaCH3CH2OH9,10-二氢菲K2Cr2O7浓H2SO4OO9,10-蒽菲医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.2稠环芳烃二、蒽和菲加成反应医药学中有一类甾体化合物，其分子中含有多氢菲和环戊烷稠合的结构，称为环戊烷多氢菲，结构式如下：医药化学基础高职高专“十一五”规划教材化学工业出版社§6.2稠环芳烃三、致癌芳烃3,4苯并芘1，2，3，4-二苯并菲1，2，5，6-二苯并蒽Theend.