芳香烴-完整版PPT課件

1、 苯是一種無(wú)色有特殊氣味的液體，密度比水小，不溶于水。苯的沸點(diǎn)是801 ，熔點(diǎn)是55，易揮發(fā)。一、苯的物理性質(zhì)（苯有毒！是常用的有機(jī)溶劑。）分子式：C6H6最簡(jiǎn)式：CH結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式苯的分子結(jié)構(gòu)六個(gè)碳原子和六個(gè)氫原子都在同一平面上，碳-碳鍵長(zhǎng)均相等，六個(gè)碳原子組成一個(gè)正六邊形，所有鍵角均為120。 苯的結(jié)構(gòu)碳原子均為2雜化 苯分子中的碳原子均為2雜化，每個(gè)碳原子的三個(gè)2雜化軌道分別與相鄰的兩個(gè)碳原子的2雜化軌道和氫原子的軌道重疊形成三個(gè)鍵。六個(gè)碳原子形成一個(gè)正六邊形，所有鍵角均為120o。 每個(gè)碳原子上還有一個(gè)未參加雜化的軌道，這6個(gè)軌道互相平行，且垂直于苯環(huán)所在的平面。軌道之間彼此重疊形成一

2、個(gè)閉合共軛大鍵。使電子云分布完全平均化,分子能量大大降低，苯環(huán)具有高度的穩(wěn)定性 。苯分子中鍵軌道形成大鍵環(huán)平面上下的電子云1、能證明苯分子中不存在單雙鍵交替的理由是 （A） 苯的鄰位二元取代物只有一種（B） 苯的間位二元取代物只有一種（C） 苯的對(duì)位二元取代物只有一種（D） 苯的鄰位二元取代物有二種A現(xiàn)象： 明亮的火焰并伴有大量的黑煙2C6H6 + 15 O2 12CO2+6 H2O點(diǎn)燃不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，即：不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化。三、苯的化學(xué)性質(zhì)1、氧化反應(yīng)苯與溴的反應(yīng)2、取代反應(yīng)苯與溴的反應(yīng)a、反應(yīng)方程式：b、反應(yīng)條件：無(wú)色液體，密度大于水是液溴不是溴水，真正的催化劑是FeB

3、r32、取代反應(yīng)+ Br2FeBr+ HBr實(shí)驗(yàn)制得的粗溴苯帶棕色，為什么？c、反應(yīng)現(xiàn)象：混合液呈現(xiàn)微沸狀態(tài)（放熱反應(yīng)）；反應(yīng)器內(nèi)充滿(mǎn)紅棕色氣體，導(dǎo)管口有白霧，錐形瓶中滴入AgNO3 a q ，出現(xiàn)淺黃色沉淀；燒瓶中液體倒入盛有水的燒杯中，燒杯底部有油狀的褐色液體。反應(yīng)中制取的是粗苯，可能含有： Br2、HBr,苯，F(xiàn)eBr3怎樣提純呢？水洗堿洗水洗干燥蒸餾（得到純凈的溴苯）e、溴苯的提純：除去溴苯中的溴，用NaOH溶液硝基苯 烴分子中的氫原子被NO2所取代的反應(yīng)叫做硝化反應(yīng)硝基:NO2注意與NO2 區(qū)別）（）苯與硝酸反應(yīng)濃H2SO45560NO2+H2O+ HONO2H注意硝基苯的物理性質(zhì)苯

4、的硝化實(shí)驗(yàn)裝置圖條件*（）磺化反應(yīng)磺酸基中的硫原子和苯環(huán)直接相連（磺酸基：O3H）苯磺酸磺化反應(yīng)的原理：磺酸基與苯環(huán)的連接方式：環(huán)己烷3、加成反應(yīng)+ H2催化劑 催化劑 + H2苯在一定的條件下能進(jìn)行加成反應(yīng)。跟氫氣在鎳的存在下加熱可生成環(huán)己烷苯也能與2 發(fā)生加成反應(yīng)1、概念：具有苯環(huán)（有且只有1個(gè)）結(jié)構(gòu)，且在分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的有機(jī)物。二、苯的同系物判斷：下列物質(zhì)中屬于苯的同系物的是（ ） C F 只含有一個(gè)苯環(huán)，側(cè)鏈為C-C單鍵的芳香烴2、通式：CnH2n-6n6判斷方法：?jiǎn)苇h(huán)芳烴的命名單環(huán)芳烴包括苯、苯的同系物和苯基取代的不飽和烴。 1、一元取代物的命名 一般是以苯作

5、母體，烷基作取代基，稱(chēng)為“某基苯”， 甲（基）苯 乙（基）苯 正丙（基）苯 異丙（基）苯2、二元取代物的命名 兩個(gè)烷基的相對(duì)位置既可用“鄰”、“間”、“對(duì)”表示，也可用數(shù)字表示。若烷基不同，一般較簡(jiǎn)單的烷基所在位置編號(hào)為1。 CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH3C(CH3)3 1,4-二甲苯對(duì)二甲苯1,2-二甲苯 鄰二甲苯1,3-二甲苯 間二甲苯3-叔丁基乙苯間叔丁基乙苯2-乙基甲苯 鄰乙基甲苯3、三元取代物的命名 三個(gè)烷基的相對(duì)位置可用數(shù)字表示，還可用“連、均、偏”來(lái)表示。1,2,4-三甲苯偏三甲苯1,2,3-三甲苯連三甲苯1,3,5-三甲苯均三甲苯 4不飽和烴

6、基苯和復(fù)雜烷基苯 一般把苯作取代基來(lái)命名。 苯乙烯苯乙炔3-苯基丙烯2-甲基-2苯基丁烷練習(xí)：苯乙烯苯甲醛苯乙酮苯乙炔苯甲酸苯甲醚苯胺苯磺酸CHCH2CCHCHOCOCH3NH2SO3HCOOHOCH3hCHCH22苯的同系物含有側(cè)鏈，性質(zhì)與苯又有不同側(cè)鏈影響苯環(huán)，使苯環(huán)上的氫原子比苯更易被取代苯環(huán)影響側(cè)鏈，使側(cè)鏈能被強(qiáng)氧化劑如酸性高錳酸鉀溶液氧化1苯的同系物和苯都含有苯環(huán)，性質(zhì)相似能氧化易取代能加成化學(xué)性質(zhì)不能使溴水褪色2、取代反應(yīng)FeBr3光注意：條件不同，產(chǎn)物不同+ Br2CH3 |+ HBr+ Br2CH3 |+ HBr甲苯能發(fā)生硝化反應(yīng)2，4，6-三硝基甲苯簡(jiǎn)稱(chēng)三硝基甲苯，又叫TNT

7、淡黃色晶體，不溶于水，是一種烈性炸藥CH3 | |NO2CH3 |NO2O2N + 3HNO3 + 3H2O濃硫酸100CH3（側(cè)鏈）對(duì)苯環(huán)的影響：使苯環(huán)的鄰、對(duì)位上的H更易取代。2、氧化反應(yīng)可燃性可使酸性高錳酸鉀褪色KMnO4溶液H+ KMnO4溶液H+ 苯環(huán)對(duì)側(cè)鏈的影響：使側(cè)鏈能被強(qiáng)氧化劑氧化 請(qǐng)分析，下列物質(zhì)被酸性高錳酸鉀氧化之后生成什么產(chǎn)物？KMnO4（H+）思考：如何鑒別苯及其苯的同系物？CH3CH3CH2CH3CHCH3CH3CH3CH3C CH3HHCCCCCCHHHH+三、苯及單環(huán)芳烴的性質(zhì) 單環(huán)芳烴大多為無(wú)色液體，具有特殊氣味，相對(duì)密度在086-093之間，不溶于水，易溶于乙

8、醚、石油醚、乙醇等多種有機(jī)溶劑。同時(shí)它們本身也是良好的有機(jī)溶劑。單環(huán)芳烴具有一定的毒性，長(zhǎng)期吸入其蒸氣，能損壞造血器官及神經(jīng)系統(tǒng)，大量使用時(shí)應(yīng)注意防毒。（一）親電取代反應(yīng)H3CC 苯環(huán)上的氫原子可以被多種基團(tuán)取代，可發(fā)生鹵代、硝化、磺化和傅氏反應(yīng) 1、鹵代反應(yīng) 苯與氯、溴在鐵或三鹵化鐵等催化劑存在下，苯環(huán)上的氫原子被氯、溴取代，生成氯苯和溴苯。鹵代僅限于氯代和溴代，鹵素的反應(yīng)活性為：C2 Br2。溴苯+ BrBr 首先溴分子和三溴化鐵作用，生成溴正離子和四溴化鐵配離子： 溴正離子是一個(gè)親電試劑，其進(jìn)攻富電子的苯環(huán)，生成一個(gè)不穩(wěn)定的芳基正離子中間體（或-配合物）：這步反應(yīng)很慢，是決定整個(gè)取代反應(yīng)

9、速度的步驟。在芳基正離子中間體中，原來(lái)苯環(huán)上的兩個(gè)電子與Br 生成了CBr鍵，余下的四個(gè)電子分布在五個(gè)碳原子組成的缺電子共軛體系中。由親電試劑（Br）進(jìn)攻富電子的苯環(huán)發(fā)生的是離子型親電取代反應(yīng)。 芳基正離子非常不穩(wěn)定，在四溴化鐵配離子的作用下，迅速脫去一個(gè)質(zhì)子生成溴苯，恢復(fù)到穩(wěn)定的苯環(huán)結(jié)構(gòu)。鹵代反應(yīng)歷程 2、硝化反應(yīng) 苯與濃硝酸和濃硫酸的混合物共熱，苯環(huán)上的氫原子被硝基（NO2）取代生成硝基苯。 硝基苯為淺黃色油狀液體，有苦杏仁味，其蒸氣有毒。在硝化反應(yīng)中，濃硫酸不僅是脫水劑，而且它與硝酸作用產(chǎn)生硝基正離子（NO2）。硝基正離子是一個(gè)親電試劑，進(jìn)攻苯環(huán)發(fā)生親電取代反應(yīng)。硝化反應(yīng)歷程硝基苯 +H

10、O NO23、磺化反應(yīng) 苯與98%的濃硫酸共熱，或與發(fā)煙硫酸在室溫下作用， 苯環(huán)上的氫原子被磺酸基（O3H）取代生成苯磺酸。 苯磺酸是一種強(qiáng)酸，易溶于水難溶于有機(jī)溶劑。有機(jī)化合物分子中引入磺酸基后可增加其水溶性，此性質(zhì)在合成染料、藥物或洗滌劑時(shí)經(jīng)常應(yīng)用。 磺化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，苯磺酸通過(guò)熱的水蒸汽，可以水解脫去磺酸基。反應(yīng)歷程： +HO SO3H苯磺酸磺化反應(yīng)是由三氧化硫中帶部分正電荷的硫原子進(jìn)攻苯環(huán)而發(fā)生的親電取代反應(yīng)。4、傅氏反應(yīng)傅瑞德?tīng)朏riede-克拉夫茨Craft反應(yīng) 在無(wú)水三氯化鋁催化下，苯環(huán)上的氫原子被烷基或?；〈姆磻?yīng)，叫做傅氏反應(yīng)。傅氏反應(yīng)包括烷基化和?；磻?yīng)。 傅氏烷基化

11、反應(yīng):常用的烷基化試劑為鹵代烷，有時(shí)也用醇、烯等。常用的催化劑是無(wú)水三氯化鋁，此外有時(shí)還用三氯化鐵、三氟化硼等。無(wú)水三氯化鋁與鹵代烷作用生成烷基正離子，烷基正離子作為親電試劑進(jìn)攻苯環(huán)發(fā)生親電取代反應(yīng)。+ CH3CH2 Cl CH3CH2 C傅氏烷基化反應(yīng)的歷程三個(gè)碳以上的鹵代烷進(jìn)行烷基化反應(yīng)時(shí)，常伴有異構(gòu)化（重排）現(xiàn)象發(fā)生：傅氏?；磻?yīng)： 常用的?；噭轷Ｂ然蛩狒１揭彝?傅氏?；磻?yīng)的歷程：乙酰氯乙酐當(dāng)苯環(huán)上連有強(qiáng)吸電子基如硝基、羰基時(shí)，苯環(huán)上的電子云密度大大降低，不發(fā)生?；磻?yīng)。5、苯的同系物與鹵素的反應(yīng) （1）在紫外光照射或高溫條件下，苯環(huán)側(cè)鏈上的氫易被鹵素（氯或溴）取代。（屬

12、于自由基即游離基反應(yīng)） 氯化芐 苯二氯甲烷 苯三氯甲烷側(cè)鏈為兩個(gè)或兩個(gè)碳以上的烷基時(shí)，鹵代反應(yīng)主要發(fā)生在-碳原子上。-氯代乙苯9%-氯代乙苯91%（2）在鐵或三鹵化鐵催化下，苯環(huán)上氫易被鹵素取代，主要取代側(cè)鏈鄰位和對(duì)位上的氫。 （屬于親電取代反應(yīng)），鄰氯乙苯 對(duì)氯乙苯小結(jié)：常見(jiàn)的幾類(lèi)苯環(huán)上的親電取代反應(yīng)鹵代反應(yīng)硝化反應(yīng)磺化反應(yīng)烷基化反應(yīng)酰基化反應(yīng)Friede-Craft 反應(yīng)（傅克反應(yīng)） 苯環(huán)比較穩(wěn)定，但在催化劑、高溫、高壓、或光照，也可發(fā)生某些加成反應(yīng)，如加氫、加鹵素等。2加成反應(yīng)環(huán)己烷 六氯環(huán)己烷 屬于游離基型的加成反應(yīng) 3、苯的同系物的氧化反應(yīng)苯環(huán)上的側(cè)鏈易被氧化, 氧化反應(yīng)總是發(fā)生在-

13、碳原子上，不論側(cè)鏈長(zhǎng)短，-碳原子都被氧化成羧基。間苯二甲酸 苯甲酸 注意：側(cè)鏈的-碳原子上無(wú)氫原子，側(cè)鏈不能被氧化。 C(CH3)3COOHCH3C(CH3)3KMnO4 /H+在劇烈的條件下，苯環(huán)可被氧化生成順丁烯二酸酐。 - 紫紅色褪去結(jié)論:苯不能使高錳酸鉀溶液褪色，苯的同系物（-碳原子上有氫原子）能使高錳酸鉀溶液褪色四、苯環(huán)上取代基的定位效應(yīng)及應(yīng)用 1、定位規(guī)則 苯環(huán)上已有的取代基不僅影響第二個(gè)取代基進(jìn)入苯環(huán)的難易，而且還影響其進(jìn)入苯環(huán)的位置作用，稱(chēng)為苯環(huán)上親電取代反應(yīng)的定位效應(yīng)，苯環(huán)上原有的取代基稱(chēng)為定位基。 甲苯進(jìn)行硝化反應(yīng)時(shí)，硝基主要進(jìn)入甲基的鄰位和對(duì)位，并且該硝化反應(yīng)比苯容易。硝

14、基苯再進(jìn)行硝化反應(yīng)時(shí)，硝基主要進(jìn)入原硝基的間位，并且該硝化反應(yīng)比苯困難。易難（1）鄰、對(duì)位定位基 能使苯環(huán)活化（鹵素除外），即第二個(gè)取代 基的進(jìn)入比苯容易，第二個(gè)取代基主要進(jìn)入它的鄰位和對(duì)位。常見(jiàn)的鄰、對(duì)位定位基（定位能力由強(qiáng)到弱排列）有：-NR2,-NH2,-OH,-OR,-NH-COR,-O-COR,-CH3（-R）,-Ar,-（C、,Br,I）活化苯環(huán) 鈍化苯環(huán) 鄰、對(duì)位定位基的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):1、與苯環(huán)相連的原子均以單鍵與其他原子相連，2、與苯環(huán)直接相連的原子大多帶有未共用電子對(duì)或帶負(fù)電荷）。（2）間位定位基 這類(lèi)定位基能使苯環(huán)鈍化，即第二個(gè)取代基的進(jìn)入比苯困難，同時(shí)使第二個(gè)取代基主要進(jìn)入它

15、的間位。-NR3、-NO2、-CN、-O3H、-CHO、 -COOH常見(jiàn)的間位定位基（定位能力由強(qiáng)到弱排列）有：苯環(huán)鈍化間位定位基的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：與苯環(huán)直接相連的原子帶正電荷，或以重鍵與電負(fù)性較強(qiáng)的原子相連接。 2、定位規(guī)則的解釋?zhuān)?）鄰、對(duì)位位定位基CHHH- 一般來(lái)說(shuō)它們是供電子基（鹵素除外），為致活基團(tuán)，可以通過(guò)-共軛效應(yīng)或I效應(yīng)向苯環(huán)提供電子，使苯環(huán)上電子云密度增加，尤其在鄰、對(duì)位上增加較多。因此取代基主要進(jìn)入鄰、對(duì)位，而且取代比苯容易。 間位定位基均是吸電子基，為致鈍基團(tuán)，它們通過(guò)吸電子誘導(dǎo)效和吸電子共軛效應(yīng)使苯環(huán)電子云密度降低，尤其是鄰、對(duì)位降低的更多，所以親電取代主要發(fā)生在電子云密度相對(duì)較高的間位，而且取代比苯困難。（2）間位定位基+30+59%4%37%3、定位規(guī)則的應(yīng)用OHSO3HCNBr93.3%6.4%0.3%+95100+(發(fā)煙)（1）（2）（3）（1）以苯為原料合成間硝基氯苯 （2）以甲苯為原料合成間溴苯甲酸 練習(xí)：ClNO2FeCl2NO2HNO3H2SO4BrCOOHBr2FeCOOHKMnO4 /H+CH3一、萘萘是有光亮的白色片狀晶體，熔點(diǎn)802 oC ，沸點(diǎn)218 oC，不溶于