有機(jī)化學(xué)環(huán)烴芳香烴學(xué)時(shí)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 有機(jī)化學(xué)環(huán)烴芳香烴學(xué)時(shí)有機(jī)化學(xué)環(huán)烴芳香烴學(xué)時(shí) CH2 R 一、芳香烴的分類和命名一、芳香烴的分類和命名 1.芳香烴分類芳香烴分類 第1頁(yè)/共55頁(yè) 二、苯同系物的異構(gòu)現(xiàn)象和命名二、苯同系物的異構(gòu)現(xiàn)象和命名 苯的同系物：指苯分子中的氫原子被烴苯的同系物：指苯分子中的氫原子被烴 基取代的衍生物?；〈难苌?。 可分為：可分為： 一烴基苯一烴基苯 二烴基苯二烴基苯 三烴基苯三烴基苯 第2頁(yè)/共55頁(yè) 一烷基苯的命名：一烷基苯的命名：以苯環(huán)為母體，烷基為取代基。以苯環(huán)為母體，烷基為取代基。 苯與復(fù)雜烷基或不飽和烴相連，則苯為取代基。苯與復(fù)雜烷基或不飽和烴相連，則苯為取代基。 甲苯甲苯 to

2、luene 異丙苯異丙苯 isopropylbenzene 苯乙烯苯乙烯 phenylethene3苯基丙烯苯基丙烯 3-phenylpropene 第3頁(yè)/共55頁(yè) 2-苯基丁烷苯基丁烷 2-phenylbutane 二烷基苯有三種位置異構(gòu)體：二烷基苯有三種位置異構(gòu)體： 鄰二甲苯鄰二甲苯 間二甲苯間二甲苯 對(duì)二甲苯對(duì)二甲苯 ,二甲苯二甲苯 ,二甲苯二甲苯 ,二甲苯二甲苯 二甲苯二甲苯 二甲苯二甲苯 二甲苯二甲苯 o-xylene m-xylene p-xylene 第4頁(yè)/共55頁(yè) 若苯環(huán)上連接不同的烷基時(shí)，烷基名稱的排列若苯環(huán)上連接不同的烷基時(shí)，烷基名稱的排列 順序按順序按“優(yōu)先基團(tuán)優(yōu)先基

3、團(tuán)”后列出后列出的原則，其位置的編號(hào)的原則，其位置的編號(hào) 應(yīng)將應(yīng)將簡(jiǎn)單的烷基所連的碳原子定為簡(jiǎn)單的烷基所連的碳原子定為1-位，并以位號(hào)位，并以位號(hào) 總和最小為原則來(lái)命名?？偤妥钚樵瓌t來(lái)命名。 1-乙基乙基-5-丙基丙基-2-異丙基苯異丙基苯 1-ethyl-2-isopropyl-5propylbenzene 第5頁(yè)/共55頁(yè) 三烷基苯也有三種異構(gòu)體：三烷基苯也有三種異構(gòu)體： 連三甲苯連三甲苯 1,2,3三甲苯三甲苯 1,2,3- trimethylbenzene 偏三甲苯偏三甲苯 1,2,4三甲苯三甲苯 1,2,4- trimethylbenzene 均三甲苯均三甲苯 1,3,5三甲苯三甲

4、苯 1,3,5- trimethylbenzene 第6頁(yè)/共55頁(yè) 芳香烴分子中去掉一個(gè)氫原子后，所剩下的一芳香烴分子中去掉一個(gè)氫原子后，所剩下的一 價(jià)基團(tuán)稱為芳基（價(jià)基團(tuán)稱為芳基（aryl），用），用“Ar”表示。表示。 或或C6H5或或C6H5CH2 苯基苯基 phenyl或或Ph 芐基或苯甲基芐基或苯甲基 benzyl 第7頁(yè)/共55頁(yè) H H H H H H 符合苯的一元取代物符合苯的一元取代物 只有一種和苯加氫生成環(huán)只有一種和苯加氫生成環(huán) 己烷的事實(shí)。說(shuō)明苯分子己烷的事實(shí)。說(shuō)明苯分子 中的中的6個(gè)氫原子是完全相等個(gè)氫原子是完全相等 的。的。 第8頁(yè)/共55頁(yè) H H H H H H

5、 H H H H H H XH H H H X H H H H X X 第9頁(yè)/共55頁(yè) H H H H H 第10頁(yè)/共55頁(yè) H H H H H H 第11頁(yè)/共55頁(yè) 這樣形成的這樣形成的電子云高度離域，電子云密度完全電子云高度離域，電子云密度完全 平均化，由此導(dǎo)致苯分子中六個(gè)碳平均化，由此導(dǎo)致苯分子中六個(gè)碳-碳鍵完全相等，碳鍵完全相等， 沒(méi)有單、雙鍵之分，沒(méi)有單、雙鍵之分，所以苯環(huán)的結(jié)所以苯環(huán)的結(jié) 構(gòu)可用構(gòu)可用 表示。表示。 由于用由于用Kekul式來(lái)研究取代反應(yīng)機(jī)理，表示反式來(lái)研究取代反應(yīng)機(jī)理，表示反 應(yīng)中間體的結(jié)構(gòu)更直觀，所以用應(yīng)中間體的結(jié)構(gòu)更直觀，所以用 來(lái)表示苯的結(jié)構(gòu)仍然采用。

6、來(lái)表示苯的結(jié)構(gòu)仍然采用。 第12頁(yè)/共55頁(yè) 毒性、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、密度、溶解度 第13頁(yè)/共55頁(yè) 第14頁(yè)/共55頁(yè) ENuE+Nu_ + E+ E+ E+ H E H E 慢 H E +Nu_ E + HNu 配合物配合物 配合物配合物 第15頁(yè)/共55頁(yè) + Br2 FeBr3 or Fe Br HBr+ + Cl2 FeCl3 or Fe 55 60 C C l HCl+ （2 2）親電取代反應(yīng)）親電取代反應(yīng) 第16頁(yè)/共55頁(yè) H Cl + H Cl + H Cl + Cl2 + FeCl3 Cl+ FeCl4- + H Cl+ + C l + 慢 FeCl4- + C l 快 HCl

7、FeCl3+ H C l + 第17頁(yè)/共55頁(yè) CH3 CH2CH3 CH3CH2CH3 CH3CHCH3 CH3 CH2. . . CH3 + Cl2 ( Br2 ) 高溫或光照 CH2Cl ( Br ) + HCl ( HBr ) 第18頁(yè)/共55頁(yè) + N HNO3 H2SO4 O2 52 C NO2 HNO3 + N NO2 O2 (NO2) HNO3 + N N CH3 N O2 O2 (NO2) CH3 O2 TNT 第19頁(yè)/共55頁(yè) HNO3H2SO4+2H3O+HSO4-NO2+ + NO2+ 慢 O2 + HN + HNO2 快 HSO4- + H2SO4 NO2 第20

8、頁(yè)/共55頁(yè) +H2SO4 SO3H +H2O （濃） +H2SO4 SO3H +H2O（蒸汽） 第21頁(yè)/共55頁(yè) HSO4-+ H + SO3- 快快 SO3 - H2SO4 H3O+H2O+ 快快 - SO3- SO3H +SO 3 H + SO 3 - 慢慢 H2SO4 H3O+HSO4- SO32+ 第22頁(yè)/共55頁(yè) + CH3CH2Cl 無(wú)水無(wú)水AlCl3CH2CH3 直鏈的鹵代烴的碳原子數(shù)多于三個(gè)時(shí)，可直鏈的鹵代烴的碳原子數(shù)多于三個(gè)時(shí)，可 發(fā)生發(fā)生重排重排生成多支鏈的芳香烴。生成多支鏈的芳香烴。 + CH3CH2CH2Cl 無(wú)水無(wú)水AlCl3CHCH3 CH3 乙苯乙苯 異丙苯

9、異丙苯 + HCl 第23頁(yè)/共55頁(yè) 苯在無(wú)水三氯化鋁催化下與酰鹵作用，生成酰基苯。苯在無(wú)水三氯化鋁催化下與酰鹵作用，生成?；健?+ R-C-Cl 無(wú)水無(wú)水AlCl3CR 加熱加熱 O O + HCl ?；；? RC O ?；锦；?aromatic ketone 注：?；磻?yīng)中，不會(huì)有重排產(chǎn)物。注：?；磻?yīng)中，不會(huì)有重排產(chǎn)物。 第24頁(yè)/共55頁(yè) + + 慢 E+ H + E 快 E H+ 第25頁(yè)/共55頁(yè) （2 2）加氯）加氯 + Cl2 50 Cl Cl Cl Cl Cl Cl + 3H2 Ni,200,加壓 或Pt,175 第26頁(yè)/共55頁(yè) CH3 + Cl2 ( Br

10、2 ) 高溫或光照 CH2Cl ( Br ) + HCl ( HBr ) 芳環(huán)上的鹵代如前所述為親電取代機(jī)理，而芳環(huán)上的鹵代如前所述為親電取代機(jī)理，而 側(cè)鏈上的鹵代如同烷烴鹵代，為自由基機(jī)理。側(cè)鏈上的鹵代如同烷烴鹵代，為自由基機(jī)理。 CH3 CH2CH3 CH3CH2CH3 CH3CHCH3 ，所以性質(zhì)表現(xiàn)為：，所以性質(zhì)表現(xiàn)為： （1）萘的鍵長(zhǎng)平均化程度沒(méi)有苯高，穩(wěn)）萘的鍵長(zhǎng)平均化程度沒(méi)有苯高，穩(wěn) 定性比苯低，萘比苯易取代、定性比苯低，萘比苯易取代、 加成和氧化加成和氧化 。 （2）取代多發(fā)生在）取代多發(fā)生在位。位。 鹵代鹵代 +Cl2 Fe FeCl3 Cl 第43頁(yè)/共55頁(yè) 硝化硝化 +

11、 NO 2 60 %HNO 3 80 %H 2 SO 4 磺化磺化 Oc + SO3H 濃H2SO4 160 + SO3H 濃H 2SO4 60 O c O c 第44頁(yè)/共55頁(yè) H2/PtH2/Pt 四氫化萘四氫化萘 十氫化萘十氫化萘 二環(huán)二環(huán)4.4.0癸烷癸烷 第45頁(yè)/共55頁(yè) 葸和菲分子式都為葸和菲分子式都為C14H10，二者互為同分異，二者互為同分異 構(gòu)體，存在于煤焦油中。葸為無(wú)色片狀晶體，構(gòu)體，存在于煤焦油中。葸為無(wú)色片狀晶體， 熔點(diǎn)：熔點(diǎn)：101，沸點(diǎn)：，沸點(diǎn)：340。 二、蒽和菲二、蒽和菲 anthracene and phenanthrene 1 10 98 7 6 54

12、3 2 () () () () () () () () () () 葸葸 4 3 2 110 9 5 6 7 8 菲菲 蒽、菲互為同分異構(gòu)體，、位易取代。蒽、菲互為同分異構(gòu)體，、位易取代。 第46頁(yè)/共55頁(yè) 生物體內(nèi)許多重要化合物分子結(jié)構(gòu)中都含有生物體內(nèi)許多重要化合物分子結(jié)構(gòu)中都含有 菲的骨架。例如，由一個(gè)完全氫化的菲與環(huán)戊烷菲的骨架。例如，由一個(gè)完全氫化的菲與環(huán)戊烷 稠合在一起的結(jié)構(gòu)，稱為稠合在一起的結(jié)構(gòu)，稱為。它以。它以 衍生物的形式存在于動(dòng)植物體內(nèi)，具有重要的生衍生物的形式存在于動(dòng)植物體內(nèi)，具有重要的生 理功能。例如，膽固醇、膽酸、性激素等。理功能。例如，膽固醇、膽酸、性激素等。 環(huán)戊

13、烷并氫化菲環(huán)戊烷并氫化菲 膽固醇膽固醇 第47頁(yè)/共55頁(yè) 三、致癌烴三、致癌烴 已知的許多致癌烴是稠環(huán)芳香烴。它們多已知的許多致癌烴是稠環(huán)芳香烴。它們多 存在于煤焦油、瀝青和煙草的焦油中，其中下存在于煤焦油、瀝青和煙草的焦油中，其中下 列三種化合物是最強(qiáng)的致癌烴。列三種化合物是最強(qiáng)的致癌烴。 1,2-苯并蒽苯并蒽 1,2,5,6-二苯并蒽二苯并蒽 3,4-苯并芘苯并芘 第48頁(yè)/共55頁(yè) 致癌烴的一些共同結(jié)構(gòu)特征是：都包含致癌烴的一些共同結(jié)構(gòu)特征是：都包含 四個(gè)或四個(gè)以上的稠環(huán)，并且都有一個(gè)四個(gè)或四個(gè)以上的稠環(huán)，并且都有一個(gè)“角角” ，這些，這些“角角”的結(jié)構(gòu)特征與致癌作用正在研究的結(jié)構(gòu)特征

14、與致癌作用正在研究 之中。之中。 糖、油脂和蛋白質(zhì)等食品加熱時(shí)，若燒糖、油脂和蛋白質(zhì)等食品加熱時(shí)，若燒 焦會(huì)產(chǎn)生焦會(huì)產(chǎn)生 3, 4-苯并芘；汽車尾氣和煙等的煙苯并芘；汽車尾氣和煙等的煙 氣中都含有氣中都含有3, 4-苯并芘。苯并芘。3, 4-苯并芘容易誘發(fā)苯并芘容易誘發(fā) 肺癌和唇癌。肺癌和唇癌。 第49頁(yè)/共55頁(yè) 六、非苯型芳香烴六、非苯型芳香烴 休克爾提出了判斷環(huán)狀化合物是否具有芳香性的休克爾提出了判斷環(huán)狀化合物是否具有芳香性的 規(guī)則：在具有規(guī)則：在具有平面的環(huán)狀共軛體系平面的環(huán)狀共軛體系中，當(dāng)中，當(dāng)電子電子 數(shù)為（、數(shù)為（、.）時(shí)均時(shí)均 具有芳香性。即必須同時(shí)符合以下三個(gè)條件：具有芳香性

15、。即必須同時(shí)符合以下三個(gè)條件： 環(huán)狀共軛體系環(huán)狀共軛體系 環(huán)共平面性環(huán)共平面性 環(huán)內(nèi)有環(huán)內(nèi)有+個(gè)個(gè)電子。電子。 （1） Huckel 規(guī)則規(guī)則 第50頁(yè)/共55頁(yè) 幾個(gè)例子幾個(gè)例子 電子數(shù)電子數(shù) 41+2=6 雖為平面性的共軛體系，雖為平面性的共軛體系， 但但電子數(shù)電子數(shù) （不符合（不符合+），不具），不具 芳香性芳香性 第51頁(yè)/共55頁(yè) HHH + 環(huán)丙烯正碳離子環(huán)丙烯正碳離子 空的軌道空的軌道電子數(shù)，電子數(shù)， 環(huán)丙烯正離子具有芳香性。環(huán)丙烯正離子具有芳香性。 _ 環(huán)戊二烯負(fù)離子，環(huán)戊二烯負(fù)離子，電子數(shù)，電子數(shù)，有芳香性。有芳香性。 第52頁(yè)/共55頁(yè) 1 2 10 4 5 6 7 8 9 3 奧奧(azulene)又稱藍(lán)烴，是一個(gè)天藍(lán)色的穩(wěn)定化合又稱藍(lán)烴，是一個(gè)