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1、第六章第六章 单环芳烃单环芳烃要求深刻理解和熟练掌握的内容:要求深刻理解和熟练掌握的内容:苯的结构苯的结构;单环芳烃的化学性质单环芳烃的化学性质,苯环上的亲苯环上的亲电取代反应机理及定位规律的理论解释。电取代反应机理及定位规律的理论解释。要求一般理解和掌握的内容:要求一般理解和掌握的内容:单环芳烃的来源和制法单环芳烃的来源和制法难点难点:苯环上亲电取代反应定位规律的理论解释苯环上亲电取代反应定位规律的理论解释大大多多数数芳芳烃烃含含有有苯苯的的六六碳碳环环结结构构,少少数数非非苯苯芳烃的结构和性质与苯环相似,也称芳烃芳烃的结构和性质与苯环相似,也称芳烃.芳烃的性质特点:芳烃的性质特点:第六章第
2、六章 单环芳烃单环芳烃(1)不不易易发发生生加加成成反反应应,(2)不易氧化不易氧化,(3)而而容容易易起起取取代代反反应应.(1)单环芳烃单环芳烃(2)多环芳烃多环芳烃(3)非苯芳烃非苯芳烃 芳烃可分为以下三类芳烃可分为以下三类:苯苯甲苯甲苯苯乙烯苯乙烯联苯联苯萘萘(nai)蒽蒽(en)(1)单环芳烃单环芳烃分子中只含有一个苯环分子中只含有一个苯环(2)多环芳烃多环芳烃分子中有两个或以上的苯环分子中有两个或以上的苯环如:如:如:如:分子中不含苯环,但结构性质与苯环相似,分子中不含苯环,但结构性质与苯环相似,即具有芳香族化合物的共同特性(芳香性)的环。即具有芳香族化合物的共同特性(芳香性)的环
3、。环戊二烯负离子环戊二烯负离子环庚三烯正离子环庚三烯正离子奥奥(3)非苯芳烃非苯芳烃如:如:苯的分子式苯的分子式:(C6H6)一一 苯环的结构苯环的结构1.凯库勒结构式凯库勒结构式性质特点(芳香性):性质特点(芳香性):苯不易发生加成,不易氧化,但容易发生取代反应。苯不易发生加成,不易氧化,但容易发生取代反应。苯的凯库勒式结构苯的凯库勒式结构(1)单键和双键的键长是不等的。苯应该是一个不单键和双键的键长是不等的。苯应该是一个不规则的六边形结构。实际上规则的六边形结构。实际上:苯分子中碳碳键的苯分子中碳碳键的键长完全相等,均为键长完全相等,均为0.139nm。即比一般的碳碳。即比一般的碳碳单键短
4、,比一般的碳碳双键长一些。单键短,比一般的碳碳双键长一些。(2)不能解释苯的邻二卤代物不能解释苯的邻二卤代物只有一种只有一种凯库勒凯库勒式的缺陷式的缺陷凯库勒式并凯库勒式并不能不能代表苯分子的代表苯分子的真实结构真实结构.(1)分子轨道理论分子轨道理论2.苯分子苯分子结构的近代概念结构的近代概念二、二、单单环芳烃的构造和命名环芳烃的构造和命名 (1)苯为母体的取代物苯为母体的取代物(2)苯环作为取代基苯环作为取代基(4)苯苯的的二二元元取取代代物物加加“邻邻,间间或或对对”字字,或或用用1,2-;1,3-;1,4-表表示示。或或用用英英文文“O-”“m-”“P-”表表示示.(5)三三元取代物元
5、取代物用数字代表取代基的位置或用用数字代表取代基的位置或用“连连,偏偏,均均”字表示它们的位置。字表示它们的位置。1,2,31,2,3-三甲苯三甲苯(连三甲苯连三甲苯)1,2,4-1,2,4-三甲苯三甲苯(偏三甲苯偏三甲苯)1,3,5-1,3,5-三甲苯三甲苯(均三甲苯均三甲苯)(7 7)苯基,苯基,芳芳基,苄基,苄(bianbian)基的概念基的概念芳基芳基用用“Ar”表示表示.苯基苯基用用“Ph”表示表示.甲苯基甲苯基PhOH?苄基苄基用用“Bz”表示表示.苄氯苄氯(氯化苄氯化苄)苄醇苄醇(苯甲醇苯甲醇)五、五、单环单环芳烃的化学反应芳烃的化学反应(一)苯的亲电取代反应亲电试剂亲电试剂第一
6、步第一步第二步第二步第三步第三步硝酰阳离子,硝酰阳离子,强亲电试剂强亲电试剂机理:机理:机理:机理:取代产物芳环亲电取代反应历程芳环亲电取代反应历程:+H+亲电试剂亲电试剂 -络合物络合物 -络合物络合物E+HE+E+4.Friedel-Crafts(傅傅列德尔列德尔-克拉夫茨克拉夫茨)反应反应酰基化:酰基化:烷基化:烷基化:路易斯酸,路易斯酸,AlCl3,FeCl3注意:重排反应!注意:重排反应!酰卤(酰卤(X=Cl,酰氯),酰氯)路易斯酸,路易斯酸,AlCl3,FeCl3注意:无重排反应!可通过还原制备长链芳烃。注意:无重排反应!可通过还原制备长链芳烃。(二)(二)加成加成反应反应加氢加氢
7、加氯加氯(三)(三)芳烃芳烃侧链反应侧链反应(1)氧化反应氧化反应侧链氧化侧链氧化:在在过量氧化剂存在下,无论支链长短,最后都氧化成过量氧化剂存在下,无论支链长短,最后都氧化成苯甲酸苯甲酸(说明说明的活泼性的活泼性):环的破裂环的破裂(2)氯氯代反应代反应氯氯代反应代反应反应机理反应机理Cl22Cl +Cl +HCl+Cl2+Cl h 苄基自由基苄基自由基比较稳定比较稳定六、苯环上亲电取代反应的定位效应六、苯环上亲电取代反应的定位效应1.定位规律定位规律A.烷基苯的取代反应烷基苯的取代反应实验现象实验现象:B.硝基苯的取代反应硝基苯的取代反应(1)邻邻对位定位基对位定位基第一类定位基第一类定位
8、基-X,(2)间位定位基间位定位基第二类定位基第二类定位基使苯环使苯环活化活化(卤素除外),即亲电取代反应比苯容易进行(卤素除外),即亲电取代反应比苯容易进行使苯环使苯环钝化钝化给电子基团给电子基团吸电子基团吸电子基团3.苯苯的二元取代产物的定位规律的二元取代产物的定位规律(1)(1)两两个个取取代代基基的的定定位位效效应应一一致致时时,第第三三个个取取代代基基进进入入位位置置由上述取代基的定位规则来决定由上述取代基的定位规则来决定:(2)(2)两个两个取代基的定位效应不一致时,第三个取代基进取代基的定位效应不一致时,第三个取代基进入的主要位置由入的主要位置由定位效应强定位效应强的取代基所决定的取代基所决定:(3)当当两个取代基属于不同类型时两个取代基属于不同类型时,第三个取代基进入的第三个取代基进入的位置由位置由邻对位定位基邻对位定位基决定决定(因为邻、对位基反应的速度因为邻、对位基反应的速度大于间位基大于间位基).