《第二节芳香烃精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二节芳香烃精选文档.ppt（48页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第二节 芳香烃本讲稿第一页，共四十八页苯的结构特点1、6个C都是sp2杂化 2、所有原子共平面 3、分子中有闭合环状的共轭体系，键 长平均化 4、稳定性高本讲稿第二页，共四十八页关于苯的结构的两种解释n1、苯的凯库勒结构式n1865年凯库勒从苯的分子式出发，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。因为碳原子是四价的，故再 把它写成 简写为：这个式子虽然可以说明苯分子的组成以及原子间连接的次序，本讲稿第三页，共四十八页但这个式子仍存在着缺点，它不能说明下列问题：第一、既然含有三个双键，为什么苯不起类似烯烃的加成反应？第二、根据上式，苯的邻二元取代物应当有两种
2、，然而实际上只有一种。本讲稿第四页，共四十八页n凯库勒曾用两个式子来表示苯的结构，并且设想这两个式子之间的摆动代表着苯的真实结构：由此可见，凯库勒式并不能确切地反映苯的真实情况。本讲稿第五页，共四十八页n2、苯分子结构的近代解释n根据现代物理方法（如X射线法，光谱法等）证明了苯分子是一个平面正六边形构型，键角都是120o,碳碳键的键长都是0.1397nm。按照轨道杂化理论，苯分子中六个碳原子都以sp2杂化轨道互相沿对称轴的方向重叠形成六个C-C键，组成一个正六边形。本讲稿第六页，共四十八页每个碳原子各以一个sp2杂化轨道分别与 氢原子1s轨道沿对称轴方向重叠形成六个C-H 键。由于是sp2杂化
3、，所以 键角都是120，所有碳原子和氢原子都在同一平面上。每个碳原子还有一个垂直于键平面的p轨道，每个p轨道上有一个p电子，六个p轨道组成了大 键。本讲稿第七页，共四十八页n1、苯的物理性质：n苯是无色有特殊气味的液体,密度比水小,不溶于水,苯的沸点80.1,熔点5.5。n2、苯的化学性质n在通常情况下比较稳定，在一定条件下能发生氧化、加成、取代等反应。n1）苯的氧化反应：在空气中燃烧，有黑烟。n但不能使酸性高锰酸钾溶液褪色苯的物理和化学性质本讲稿第八页，共四十八页n2）苯的取代反应（卤代、硝化、磺化）本讲稿第九页，共四十八页小结：能燃烧，难加成，易取代3）苯的加成反应（与H2、Cl2)本讲稿
4、第十页，共四十八页苯与甲烷,乙烯,乙炔性质比较本讲稿第十一页，共四十八页课堂练习n1、能证明苯分子中不存在单双键交替的理由是（）n（A）苯的邻位二元取代物只有一种n（B）苯的间位二元取代物只有一种n（C）苯的对位二元取代物只有一种n（D）苯的邻位二元取代物有二种A本讲稿第十二页，共四十八页n2、苯环结构中不存在C-C单键与C=C双键的交替结构，可以作为证据的是 n苯不能使溴水褪色n苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色n苯在一定条件下既能发生取代反应，又能发生加成反应n经测定，邻二甲苯只有一种结构n经测定，苯环上碳碳键的键长相等，都是1.4010-10m A B C DA本讲稿第十三页，共四十八页n3、
5、下列物质中所有原子都有可能在同一平面上的是（）B本讲稿第十四页，共四十八页n4、下列关于苯的性质的叙述中，不正确的是n （）n A、苯是无色带有特殊气味的液体n B、常温下苯是一种不溶于水且密度小于水的液体n C、苯在一定条件下能与溴发生取代反应n D、苯不具有典型的双键所应具有的加成反应，故不可能发生加成反应D本讲稿第十五页，共四十八页 1.苯的同系物：只有苯的同系物：只有一个一个苯环，并且苯环上的氢苯环，并且苯环上的氢原子被原子被烷基烷基代替而得到的烃。代替而得到的烃。CH3CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH3CH3CH3CH3如：如：甲苯甲苯(C7H8)乙苯乙苯(C8H10)对二甲
6、苯对二甲苯(C8H10)六甲基苯六甲基苯(C12H18)由这些物质可以推断苯及其同系物的通式是什么？由这些物质可以推断苯及其同系物的通式是什么？本讲稿第十六页，共四十八页分子式分子式C6H6C7H8C8H10分子结构分子结构都都只只含含有有一一个个苯苯环环苯苯环环上上的的取取代代基基是是烷烷基基CH3CH3CH3CnH？H:？=2n6本讲稿第十七页，共四十八页 1.苯的同系物：只有苯的同系物：只有一个一个苯环，并且苯环上的氢苯环，并且苯环上的氢原子被原子被烷基烷基代替而得到的烃。代替而得到的烃。CH3CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH3CH3CH3CH3如：如：2.苯及其同系物通式：苯及
7、其同系物通式：CnH2n-6(n6)甲苯甲苯(C7H8)乙苯乙苯(C8H10)对二甲苯对二甲苯(C8H10)六甲基苯六甲基苯(C12H18)本讲稿第十八页，共四十八页甲苯的化学性质n写出下列反应的化学方程式n1,甲苯的硝化反应n2,甲苯的磺化反应n3,甲苯与氯气的取代反应本讲稿第十九页，共四十八页n1 甲苯的硝化反应本讲稿第二十页，共四十八页n2 甲苯的磺化反应本讲稿第二十一页，共四十八页n3 取代反应本讲稿第二十二页，共四十八页小结:苯与甲苯性质比较本讲稿第二十三页，共四十八页观察与思考观察与思考1.取一支试管，向其中加入取一支试管，向其中加入2ml甲苯，再加入甲苯，再加入3-5滴滴溴水，振
8、荡试管，观察现象。溴水，振荡试管，观察现象。2.取一支试管，向其中加入取一支试管，向其中加入2ml甲苯，再加入甲苯，再加入3-5滴滴酸性高锰酸钾溶液，振荡试管，必要时稍微酸性高锰酸钾溶液，振荡试管，必要时稍微加热加热，观察现象。观察现象。3.取一支试管，向其中加入取一支试管，向其中加入2ml二甲苯，再加入二甲苯，再加入3-5滴滴酸性高锰酸钾溶液，振荡试管，必要时稍微酸性高锰酸钾溶液，振荡试管，必要时稍微加热加热，观察现象。观察现象。本讲稿第二十四页，共四十八页溴水溴水不褪色不褪色酸性高锰酸酸性高锰酸钾溶液钾溶液褪色褪色酸性高锰酸酸性高锰酸钾溶液钾溶液褪色褪色现象现象结论结论苯苯+溴水溴水甲苯甲
9、苯+溴水溴水苯苯+酸性酸性高锰酸钾高锰酸钾甲苯甲苯+酸性酸性高锰酸钾高锰酸钾二甲苯二甲苯+酸酸性高锰酸钾性高锰酸钾溴水溴水不褪色不褪色酸性高锰酸酸性高锰酸钾溶液钾溶液不褪色不褪色甲苯也不与溴水甲苯也不与溴水发生加成反应发生加成反应苯环不与溴水苯环不与溴水发生加成反应发生加成反应苯不能被酸性苯不能被酸性高锰酸钾氧化高锰酸钾氧化甲苯能被酸性高锰酸钾氧甲苯能被酸性高锰酸钾氧化化二甲苯能被酸性高锰酸钾氧化二甲苯能被酸性高锰酸钾氧化1.你观察到了什么现象？完成下表。你观察到了什么现象？完成下表。本讲稿第二十五页，共四十八页-CH3-HH-CH3苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但是甲苯二甲苯却可以苯不能使酸
10、性高锰酸钾溶液褪色，但是甲苯二甲苯却可以使酸性高锰酸钾溶液褪色。对比苯、甲苯、思考：究竟是使酸性高锰酸钾溶液褪色。对比苯、甲苯、思考：究竟是什么导致了酸性高锰酸钾溶液的褪色？什么导致了酸性高锰酸钾溶液的褪色？想一想想一想苯环对烷基产生了影响，使得侧链的饱和烃基变活泼，使苯环对烷基产生了影响，使得侧链的饱和烃基变活泼，使得酸性高锰酸钾溶液褪色得酸性高锰酸钾溶液褪色。本讲稿第二十六页，共四十八页与苯环直接相连的碳原子上连有氢原子与苯环直接相连的碳原子上连有氢原子二、苯的同系物的化学性质二、苯的同系物的化学性质 氧化反应氧化反应 被酸性高锰酸钾氧化被酸性高锰酸钾氧化 KMnO4（H+）H|CH|H
11、H|CC|H C|CC|CCH3COOH本讲稿第二十七页，共四十八页烷烃基的氧化烷烃基的氧化CH3CH2COOHCOOHCOOHCH3COOHCH3CH3KMnO4（H+）KMnO4（H+）KMnO4（H+）连在苯环上的烷烃基都会被酸性高锰酸钾溶液氧化成羧基。本讲稿第二十八页，共四十八页-CH3-HH-CH3苯环会对连在它上面的烷基产生影响，苯环会对连在它上面的烷基产生影响，烷基是否烷基是否也会对他所连接的苯环产生影响？也会对他所连接的苯环产生影响？想一想想一想本讲稿第二十九页，共四十八页 取代反应取代反应1.硝化反应 甲苯、甲苯、浓浓HNO3、浓、浓H2SO4在在100时生成时生成2 2，4
12、 4，6-6-三硝基甲苯，三硝基甲苯，俗称俗称TNTTNT，淡黄色晶体，一种烈，淡黄色晶体，一种烈性炸药，广泛应用于国防及民用性炸药，广泛应用于国防及民用爆破中。爆破中。本讲稿第三十页，共四十八页1)取代反应取代反应(可与卤素、硝酸、硫酸等反应可与卤素、硝酸、硫酸等反应)CH3对苯环的影响使取对苯环的影响使取代反应更易进行代反应更易进行淡黄色针状晶体，淡黄色针状晶体，不溶于水。不稳不溶于水。不稳定，易爆炸定，易爆炸浓硫酸浓硫酸+3HNO3+3H2O2,4,6三硝基甲苯三硝基甲苯本讲稿第三十一页，共四十八页TNT 炸炸 药药 爆爆 炸炸 时时 的的 场场 景景本讲稿第三十二页，共四十八页（三）加
13、成反应（三）加成反应+3H2催化剂催化剂 催化剂催化剂+3H2注意：苯的同系物可以使酸性高锰酸钾褪色！但不能使溴水褪色！但水层颜色变浅。(可以利用萃取的原理解释）本讲稿第三十三页，共四十八页小结：小结：在苯的同系物中，由于烃基与苯环的相互影响。在苯的同系物中，由于烃基与苯环的相互影响。是苯环上的氢原子是苯环上的氢原子更易被取代更易被取代，而烃基则，而烃基则易被氧化易被氧化。苯的同系物的性质：苯的同系物的性质：可以使酸性高锰酸钾褪色，但不能使溴水可以使酸性高锰酸钾褪色，但不能使溴水褪色，可以与氢气在一定条件下发生加成。褪色，可以与氢气在一定条件下发生加成。本讲稿第三十四页，共四十八页CH3+Cl
14、2FeCH3Cl+HClCH3+Cl2光光CH2Cl+HCl下面两个反应的反应条件分别是？下面两个反应的反应条件分别是？光或加热铁粉铁粉会与氯气反应，实际起催化作用的是三氯化铁。本讲稿第三十五页，共四十八页P37 思考与交流 第三问n1、由于制取溴苯需要用剧毒试剂液溴为原料，因此不宜作为学生操作的实验，只要求学生根据反应原理设计出合理的实验方案。下面是制取溴苯的实验方案与实验步骤：n把苯和少量液态溴放在烧瓶里，同时加入少量铁屑作催化剂。用带导管的瓶塞塞紧瓶口（如图2-4），跟瓶口垂直的一段导管可以兼起冷凝器的作用。在常温时，很快就会看到，在导管口附近出现白雾（由溴化氢遇水蒸气所形成）。本讲稿第
15、三十六页，共四十八页n反应1完毕后，向锥形瓶内的液体里滴入AgNO3溶液，有浅黄色溴化银沉淀生成。把烧瓶里的液体倒在盛有冷水的烧杯里，烧杯底部有褐色不溶于水的液体。不溶于水的液体是溴苯，它是密度比水大的无色液体，由于溶解了溴而显褐色。Fe +Br2 -Br+HBr本讲稿第三十七页，共四十八页注意事项n(1)装置特点:长导管;长管管口接近水面,但不接触n(2)长导管的作用:导气;冷凝 冷苯与溴n(3)苯,溴,铁顺序加药品(强调:是液溴,不是溴水,苯与溴水只萃取,不反应)n(4)铁粉的作用:催化(真正的催化剂是FeBr3)n(5)提示观察三个现象:导管口的白雾;烧瓶中的现象;滴入硝酸银后水中生成的
16、沉淀n白雾是如何形成的?(长管口与水面位置关系为什么是这样)本讲稿第三十八页，共四十八页n(6)将反应的混合物倒入水中的现象是什么?n 有红褐色的油状液体沉于水底n(7)溴苯的物理性质如何?n 比水重,不溶于水,油状n(8)如何除去溴苯中的溴?n 水洗,再用10%烧碱溶液洗,再干燥,蒸馏 本讲稿第三十九页，共四十八页n2、制取硝基苯的实验方案与实验步骤：n 配制混和酸：先将1.5 mL浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入2 mL浓硫酸，并及时摇匀和冷却。n 向冷却后的混酸中逐滴加入1 mL苯，充分振荡，混和均匀。n 将大试管放在5060 的水浴中加热约10 min，实验装置如图2-5所示。n 将反应
17、后的液体倒入一个盛有冷水的烧杯中，可以观察到烧杯底部有黄色油状物生成，用分液漏斗分离出粗硝基苯。本讲稿第四十页，共四十八页n 粗产品依次用蒸馏水和5%NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤。若将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，可得纯硝基苯。蒸馏应在通风柜或通风良好处进行。n纯硝基苯为无色、具有苦杏仁气味的油状液体，其密度大于水。+HO-NO2 -NO2+H-O-H 本讲稿第四十一页，共四十八页注意事项n(1)装置特点:水浴;温度计位置;水浴的水面高度（反应装置中的温度计，应插入水浴液面以下，以测量水浴温度。）n(2)药品加入的顺序:先浓硝酸再浓硫酸冷却到50-60C再加入苯(讲清为什么
18、)n(3)水浴温度:50-60C(温度高苯挥发,硝酸分解,温度低),水浴加热n(4)HNO3HO-NO2去HO-后,生成-NO2称为硝基n(5)浓硫酸的作用:催化剂,吸水剂本讲稿第四十二页，共四十八页P38实验2-2n阅读p38 苯,甲苯与酸性高锰酸钾溶液的反应n现象:在苯中酸性高锰酸钾溶液未褪色，在甲苯中酸性高锰酸钾溶液褪色 n结论:苯不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，甲苯二甲苯能被酸性高锰酸钾溶液氧化。本讲稿第四十三页，共四十八页n说明：甲苯 二甲苯被酸性高锰酸钾溶液氧化，被氧化的是侧链，即甲基被氧化。这样的氧化反应，都是苯环上的烷基被氧化，说明苯环上的烷基比烷烃活泼。这活动性是苯环对烷烃基影响
19、的结果。可用酸性高锰酸钾溶液作为试剂来鉴别苯的同系物和苯。苯的同系物和烷烃。苯的同系物易燃烧，燃烧现象与苯燃烧现象相似。本讲稿第四十四页，共四十八页芳香烃的来源及其应用n阅读课本p39.了解芳香烃的来源和基本应用。1、多环芳烃的污染源及其污染途径污染源：自然界的燃烧过程（森林着火、火山喷发等）、人类生产生活。污染途径：燃料作为能源的过程；废弃物的燃烧及矿化过程；吸烟；燃料作为化工原料进行化工生产过程。本讲稿第四十五页，共四十八页稠环芳香烃-萘、蒽n1、定义：由两个或两个以上的苯环共用相邻的两个C原子而成的芳香烃。n2、萘和蒽的性质及结构阅读课本p39资料卡片。本讲稿第四十六页，共四十八页n多环
20、芳香烃怎样影响我们的健康？多环芳香烃怎样影响我们的健康？n致癌性 少多环芳香烃已被界定为致癌物。床实验报告指出：长期接触高浓多环芳香烃的混合物，会引起皮肤癌、肺癌、胃癌及肝癌等疾病。我们确信多环芳香烃可破坏体内的遗传物质，引发癌细胞增长，增加癌病的发病。首先，我们体内的某些酵素，如：细胞色素 P450 会把吸进体内的多环芳香烃，经过多阶段代谢作用转化，变成亲电反应的衍生物，如环氧化二醇、奎、共轭的羟烷基衍生物等。有些衍生物，如环氧化物可迅速发生重排反应变为酚，或经水解变为二氢化二醇。这些多环芳香烃具体择性，代谢后生成同的构体，而且倾向生成体最稳定的构体，具有最高的诱发突变性和激发肿瘤生长的活性。这些致癌的最稳定构体与体内的 DNA 分子容形成共价键，结果在体内的细胞和器官生成多环芳香烃-DNA 加成物。在众多的多环芳香烃衍生物中，环氧化多环芳香烃二醇对核酸分子起最高代谢作用。位于鸟嘌呤和腺嘌呤的核外氨基最受到环氧化多环芳香烃二醇攻击，生成多环芳香烃-DNA 加成物。在长期吸烟者体内的乳房动脉内皮层中可找到多环芳香烃-DNA 加成物。本讲稿第四十七页，共四十八页完成课后习题本讲稿第四十八页，共四十八页