苯及其同系物

选修5《有机化学基础》第二章烃和卤代烃十九世纪初，由于冶金工业的发展，需要大量焦碳，生产焦碳的主要方法是煤的干馏即对煤隔绝空气加强热。煤的干馏除得到焦碳外还能获得有用的煤气，但同时却生成一种黑糊糊，粘乎乎有特殊臭味的油状液体！人们把它称作煤焦油。【芳香烃的来源】历史回顾当时，煤焦油被当作废物扔掉，污染环境，造成公害。随着炼焦工业的发展，煤焦油的堆积也愈来愈严重，煤焦油的利用就成为当时生产中迫切需要解决的一个重要的环境和社会问题。大约到了1930年，由煤生产苯已经发展成为世界性的大吨位工业。1940年以来，通过石油催化重整生成苯、甲苯、二甲苯等；烃裂解制乙烯时，裂解汽油副产物中含芳烃达40——48%，因此石油也成为芳香烃的重要来源。芳香烃及其化合物的来源——煤的干馏，石油的催化重整历史回顾【复习】什么叫芳香烃？最简单的芳香烃是哪种物质？什么是苯及其同系物？分子中含有一个或多个苯环的一类烃属于芳香烃。最简单的芳香烃是：苯苯甲苯萘蒽C7H8C10H8C14H10现代技术对苯分子结构的研究表明:苯分子是平面正六边形的结构，苯分子里的6个碳原子和6个氢原子都在同一平面上。键角键能(KJ/mol)键长(10-10m)C—C109o28’3481.54C==C120o6151.33苯中碳碳键120o约4941.40键参数的比较一、苯(benzene)的结构与化学性质苯分子里不存在一般的碳碳双键，分子里的6个碳原子之间的键完全相同，是一种介于单键和双键之间的特殊(独特)的键。1、苯的分子结构(1)分子式：C6H6最简式(实验式)：CH(2)苯分子为平面正六边形结构，键角为120°。苯为平面形分子。(3)苯分子中碳碳键键长完全相等，是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的化学键。(4)结构式(5)结构简式（凯库勒式）或CCCCCCHHHHHH1、苯的分子结构(1)分子式：C6H6最简式(实验式)：CH(2)苯分子为平面正六边形结构，键角为120°。苯为平面形分子。(3)苯分子中碳碳键键长完全相等，是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的化学键。(4)结构式(5)结构简式（凯库勒式）或CCCCCCHHHHHH2、苯的物理性质(1)无色、有特殊气味的液体。(2)密度比水小（0.88g/ml），不溶于水，易溶于有机溶剂。（常用做有机溶剂）(3)熔点为5.5℃，沸点为80.1℃。熔沸点低，易挥发，用冷水冷却，苯凝结成无色晶体(4)苯有毒。【复习】回忆苯的物理性质？预测苯的化学性质苯的特殊结构（介于单双键之间）苯具有特殊性质烷烃烯烃取代加成3、苯的化学性质1）氧化反应——可燃性2C6H6+15O212CO2+6H2O点燃①现象：火焰明亮并伴有大量的黑烟②注意：不能被高锰酸钾氧化使其褪色2）苯的取代反应①卤代反应:苯环上的H原子被卤素原子所代替的反应a、溴苯是无色液体，密度比水大，有毒b、苯只能与液溴发生取代反应，不能和溴水取代FeBr3Br2+Br+HBr溴苯(无色液体)c、反应条件：催化剂（FeBr3或Fe）注意：溴苯的制备实验装置c、反应现象：①混合液呈现微沸状态（放热反应）；②反应器内充满红棕色气体，导管口有白雾，锥形瓶中滴入AgNO3(aq)，出现浅黄色沉淀；③烧瓶中液体倒入盛有水的烧杯中，烧杯底部有油状的褐色液体。1.苯、溴、Fe屑等试剂加入烧瓶的顺序是怎样的？2.Fe屑的作用是什么？3.将Fe屑加入烧瓶后，烧瓶内有什么现象？这说明什么？4.长导管的作用是什么？与溴反应，作催化剂剧烈反应，轻微翻腾，有气体逸出。反应放热。用于导气和冷凝回流(回流苯、溴)（或冷凝器）苯液溴Fe屑（大密度加到小密度里）溴苯的制备实验重要问题和结论5.为什么导管末端不插入液面下？溴化氢易溶于水，防止倒吸。6.哪些现象说明发生了取代反应而不是加成反应？苯与溴反应生成溴苯的同时有溴化氢生成，说明它们发生了取代反应而非加成反应。因加成反应不会生成溴化氢。7.纯净的溴苯应是无色的，为什么所得溴苯为褐色？怎样使之恢复本来的面目？因为未发生反应的溴溶解在生成的溴苯中。用水和碱溶液反复洗涤分液可以使褐色褪去，还溴苯以本来的面目。除去溴苯中的溴，用NaOH溶液②硝化反应:苯环上的H原子被硝基所代替的反应HONO2浓H2SO450-60℃+NO2H2O+硝基苯注意：a、反应温度55°~60°C，水浴加热b、浓硫酸作用是催化剂、吸水剂c、硝基苯是一种带有苦杏仁味、无色油状的液体，密度比水大，不溶于水硝基苯的制备实验重要结论①浓硝酸和浓硫酸的混合酸要冷却到50～60℃以下，再慢慢滴入苯，边加边振荡。（因为反应放热，温度过高，苯易挥发，且硝酸也会分解，同时苯和浓硫酸在70～80℃时会发生反应。）②因为反应需要加热，且一定要控制在100℃以下，故采用水浴加热。④长导管的作用：冷凝回流。⑤不纯的硝基苯显黄色，因为溶有NO2，而纯净硝基苯是无色，有苦杏仁味，比水重油状液体。⑥为提纯硝基苯，5%NaOH溶液洗涤,然后再用蒸馏水洗涤.最后将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏,得到纯硝基苯③温度计的位置，必须放在悬挂在水浴中。硝基苯的制备实验装置3）加成反应：H2Ni180-250℃+3Cl2紫外线+C6H6Cl63【总结】苯分子中碳碳原子结合是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的键，所以其化学性质就既能像烷烃那样易发生取代、硝化反应等，也能像烯烃那样发生加成反应。易取代能加成难氧化课堂练习1.在分子中，在同一平面内的碳原子最少应有___个；CH3CH391、概念：具有苯环（有且只有1个）结构，且在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物。判断：下列物质中属于苯的同系物的是（）ＡＢＣＤＥＦCF只含有一个苯环，侧链为烷烃基的芳香烃2、通式：CnH2n-6(n≥6)判断方法：3、苯的同系物的物理性质及递变规律物理性质：碳原子数较少的苯的同系物，在通常状况下都是无色、有特殊气味的液体，密度小于水，不溶于水，易溶于有机溶剂，其本身也是有机溶剂。递变规律：①随着碳原子数递增，苯的同系物的熔沸点升高，密度增大；②相同碳原子数的苯的同系物的同分异构体中，苯环上的侧链越短，侧链在苯环上分布越分散，物质的熔沸点越低。（1）取代反应FeBr3光注意：条件不同，产物不同+Br2CH3|+HBr+Br2CH3|+HBr4、苯的同系物的化学性质甲苯能发生硝化反应2，4，6-三硝基甲苯简称三硝基甲苯，又叫TNT淡黄色晶体，不溶于水，是一种烈性炸药CH3||NO2CH3|NO2O2N+3HNO3+3H2O浓硫酸100℃—CH3（侧链）对苯环的影响：使苯环的邻、对位上的H更易取代。（2）氧化反应A.可燃性⑵可使酸性高锰酸钾褪色CH3COOHKMnO4溶液H+RCOOHKMnO4溶液H+苯环对侧链的影响：使侧链能被强氧化剂氧化2CnH2n-6+3(n-1)O2点燃2nCO2+2(n-3)H2O现象：火焰明亮并带有浓烟请分析，下列物质被酸性高锰酸钾氧化之后生成什么产物？CHCOOHKMnO4（H+）思考：如何鉴别苯及其苯的同系物？CH3CH3CH2CH3CHCH3CH3CH3CH3CCH3（1）侧链影响苯环，使苯环上的氢原子比苯更易被取代（2）苯环影响侧链，使侧链能被强氧化剂氧化苯的同系物含有侧链，性质与苯又有不同，苯环和侧链相互影响。(3)加成反应CH3CH3催化剂△+3H2历史含义：具有香味的物质现代含义：含苯环的有机化合物现实意义：名称沿用芳香烃：分子中含有一个或多个苯环的烃芳香族化合物芳香烃苯及苯的同系物苯的同系物：苯分子中的一个或几个氢原子被烷基取代的产物芳香族化合物、芳香烃、苯及苯的同系物之间的关系（如图）2.分子组成为C9H12的苯的同系物，已知苯环上只有一个取代基，下列说法中正确的是（）A．该有机物不能发生加成反应，但能发生取代反应B．该有机物不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但能使溴水褪色C．该有机物分子中的所有原子可能在同一平面上D．该有机物的一溴代物最多有6种同分异构体D课堂练习1.下列各组物质用酸性高锰酸钾溶液和溴水都能区别的是()A．苯和甲苯B．1己烯和二甲苯C．苯和1己烯D．己烷和苯C3.下列分子的一氯代物有多少种？3种4种3种2种3种5种4、已知分子式为C12H12的物质A结构简式为A环上的二溴代物有9种同分异构物，由此推断A环上的四溴代物的异构体的数目有A9种B10种C11种D2种CH3CH3换元法：若A环上的m元溴代物的数目和A环上的n元溴代物的异构体的数目相等，则m、n的关系：Am+n=6