页数：57页文件大小：2.69 MB来源： 有机化学ppt课件
本课件先说明苯的环状大π键结构及稳定性，再讲述苯及其同系物的命名、物理性质与亲电取代反应，重点分析取代基的定位效应及其理论解释；随后介绍萘、蒽、菲等稠环芳香烃的结构与反应，并说明致癌芳香烃与判断芳香性的Hückel规则。
第四章 芳香烃：本章目录页。
具有“芳香性”的碳氢化合物称芳香烃。
一、苯的结构(一)苯的Kekulé结构式简写为：
预期的1,3,5-环己三烯键长数据134pm147pm
120o120o(二)苯分子结构的现代解释120o139pm环状大π键苯分子中6个C都是sp2杂化,每个C都以3个sp2杂化轨道分别与2个相邻的C和1个H形成3个σ键,构成平面正六边形碳环结构。
每个C还有1个未杂化的p轨道，均垂直于碳环平面而相互平行。
每个p都可与2个相邻C的p侧面重叠，形成一个包含6个原子6个π电子的闭合“大π键”。
虽然苯的结构在今天已得到完全阐明,但苯的结构式仍然采用当初Kekulé提出的式子。
或用圆圈代表环闭大π键的苯结构式。
苯的结构也可以用两个Kekulé结构式的共振式或共振杂化体表示。
可分为一烃基苯、二烃基苯和多烃基苯等。
命名时，一般以苯作母体，将其它烃基作为取代基，称“某苯”。
甲苯(toluene)异丙苯(isopropylbenzene)
间-二甲苯1,3-二甲苯m-二甲苯m-xylene对-二甲苯1,4-二甲苯p-二甲苯p-xylene二烃基苯有三种异构体，用邻或1,2-；
间或1,3-；
对或1,4-表示；
邻-二甲苯1,2-二甲苯o-二甲苯o-xylene
具有三个相同烃基的取代苯也有三种异构体。
如:连-三甲苯1,2,3-三甲苯偏-三甲苯1,2,4-三甲苯均-三甲苯1,3,5-三甲苯(1,2,3-trimethylbenzene)
12351-乙基-5-丙基-2-异丙基苯(1-ethyl-2-isopropyl-5-propylbenzene)若苯环上连接不同的烷基时，烷基名称的排列顺序按“优先基团”后列出的原则，其位置的编号应将简单的烷基所连的碳原子定为1-位，并以位号总和最小为原则来命名。
另外，IUPAC还规定，保留俗名的芳烃如甲苯、二甲苯、苯乙烯等作为母体来命名。
对叔丁基甲苯4-t-butyltoluene
芳烃分子去掉一个氢原子剩下来的原子团叫芳基，可用Ar－代表。
苯基(phenyl)或Ph-苯甲基或苄基(benzyl)
苯环上连接复杂烷基或其他官能团,则可把侧链当作母体,苯环当作取代基,称作“苯某”。
2-苯基丁烷(2-phenylbutane)苯乙烯(phenylethene)(E)-5-甲基-2-苯基-2-己烯(E)-5-methyl-2-phenyl-2-hexene
13421-乙基-4-丙基-2-异丙基苯1-Ethyl-2-isopropyl-4-propylbenzene课堂练习：命名2,4-二甲基-3-苄基己烷3-Benzyl-2,4-dimethylhexane
由于苯环具有环闭大键结构，故其化学性质与饱和烃和不饱和烃都有显著不同。
苯环相当稳定，不易氧化，不易加成，但易发生取代反应。
这些都是芳香族化合物的特性,称之为芳香性。
(一)苯的亲电取代反应(electrophilic substitution)苯环π电子的高度离域形成一个富电子体系,对亲电子试剂能起提供电子的作用,易发生亲电取代反应。
卤代反应硝化反应磺化反应烷基化反应酰基化反应*
苯在三卤化铁或铁粉等催化剂作用下,与氯和溴作用,分别生成氯苯和溴苯以及卤化氢。
苯与混酸作用，生成硝基苯:2.硝化反应硝基苯(nitrobenzene)反应机制:
苯与发烟硫酸作用，室温下就能生成苯磺酸。
苯与浓硫酸共热也能生成苯磺酸。
第四章芳香烃第一节苯及其同系物(三、性质)有些芳香族类药物难溶于水，常通过磺化反应在分子中引进磺酸基，增强其水溶性。
4.烷基化和*酰基化反应乙酰氯苯乙酮(95%)
烷基苯在光照或加热条件下，与氯或溴作用，在烷基侧链上发生自由基取代反应,主要生成α-H(或称苄基氢)被卤原子取代的产物。
四、苯环亲电取代的定位效应(一)定位效应当苯环上已有取代基，在进行亲电取代反应时，苯环上原有取代基将影响亲电取代反应活性和第二个基团进入苯环的位置。
如在硝化反应中甲苯和硝基苯的硝化活性和主要产物不同。
硝基苯硝化时，须提高温度，并增加硝酸的浓度，主产物为间-二硝基苯。
间-二硝基苯（93％）实验还显示，甲苯比苯容易发生硝化反应，而硝基苯比苯难发生硝化反应。
苯环上原有的取代基称为定位基(orienting group),定位基的这种影响称为定位效应(orienting effect)。
原有定位基不但有定位效应,还能影响反应的相对活性。
即有活化或钝化苯环的作用。
属于第一类基的有(按定位能力由大到小排)：中等致活基弱致活基强致活基弱致钝基特点：与苯环直接相连的原子多数具有孤对电子；
除卤素外,均为供电基,活化苯环。
属于第二类基的有（按钝化能力由大到小排）：强致钝基中等致钝基弱致钝基特点:与苯环直接相连的原子带正电荷或带部分正电荷或有重键;是吸电子基，钝化苯环。
空间位阻
×但有时亲电基E+主要进入-NO2的邻位。
空间位阻
课堂练习：用箭头表示下列化合物发生亲电取代反应的位置。
例：由甲苯合成间-硝基苯甲酸:先硝化再氧化先氧化再硝化×√
课堂练习:以苯为原料合成m-溴苯甲酸和p-溴苯甲酸(1)(2)
若取代基(G)的存在使正碳离子更稳定,正碳离子就比较容易生成，则该产物的比率就大，反应活性也比苯高。
反之，产物比率就小，且钝化苯环。
亲电试剂E+进攻芳环后形成正碳离子的主要共振结构式为：对位进攻：间位进攻：邻位进攻：能形成最稳定的正碳离子
亲电试剂E+进攻芳环后形成正碳离子的主要共振结构式为：对位进攻：间位进攻：邻位进攻：形成的正碳离子最不稳定
碳原子相互稠合而成。
这类化合物各有其特殊的名称和编号。
萘Naphthalene蒽Anthracene菲Phenanthrene
1,5-二硝基萘α-萘酚1-萘酚β-萘酚2-萘酚4-甲基-1-萘磺酸
（二）萘的化学性质1.亲电取代反应
萘比苯易发生加成反应，在不同的条件下催化加氢，可生成不同的加成物。
eea反-十氢萘(刚性构象)顺-十氢萘的两种构象异构体可通过单键的旋转而相互转化顺-十氢萘a
煤焦油约含0.25%. mp216℃, bp240℃.
菲：C14H10.有光泽的无色晶体, mp101℃, bp340℃.
蒽和菲的芳香性比苯和萘都差，具有一定的不饱和性及可氧化性。
蒽和菲分子中9、10位碳原子特别活泼，大部分反应发生在9，10位碳上。
反应产物分子中都保留两个完整的苯环。
本页以图示为主，文字内容详见原课件页面。
广泛存在于动植物体内具有重要生物活性的甾族化合物如甾醇、胆甾酸及甾体激素等，分子中都含环戊烷多氢菲的基本结构。
环戊烷多氢菲(cyclopentanoperhydrophenanthrene)
致癌芳烃多是蒽和菲的衍生物,其中3,4-苯并芘的致癌作用最强.3,4-苯并芘3,4-benzopyrene1,2,3,4-二苯并菲1,2,3,4-dibenzophenanthrene1,2,5,6-二苯并蒽1,2,5,6-dibenzanthrene三、致癌芳香烃(carcinogenic aromatic hydrocarbon)
：Hückel规则第四章芳香烃第三节Hückel规则萘、蒽和菲等是由苯环稠合而成的,由于分子中存在着环状的闭合共轭体系,π电子云高度离域,所以具有芳香性。
但是有些不具有苯环结构的烃类化合物，例如环戊二烯负离子和环庚三烯正离子等，也具有一定的芳香性,这类化合物称为非苯型芳香烃。
环戊二烯负离子环庚三烯正离子
此规则称为休克尔规则（Hückel rule），又称为4n+2规则(rule of 4n+2)。
苯既有平面的离域体系，π电子数又符合4n+2规则(n=1),萘、蒽、菲等也满足Hückel规则，因此都具有芳香性。
薁可看成是由环戊二烯负离子和环庚三烯正离子稠合而成，具有环状平面共轭体系,π电子数为10,符合4n+2(n=2)规则,具有芳香性。
μ=1.0D
薁能发生某些典型的亲电取代反应，取代基主要进入1位。
π电子数虽符合4n+2，但环内H原子空阻作用太大，使环不能共平面，故无芳香性。
[18]轮烯[18]annulene[10]轮烯[14]轮烯[14]annulene问题:用Hückel规则判断下列轮烯是否具有芳香性。
√×√
本
下载地址：{{downurl}}
{{{a}}}
{{#b}}{{{b}}}
{{/b}} {{/title}} {{#nolog}}登陆注册
{{/nolog}} {{#djsx}}点我刷新
{{/djsx}} {{#gocz}} {{/gocz}} {{#ffqr}} {{/ffqr}}