苯及芳烴(高二)

1、有機化學芳烴1芳香族碳氫化合物簡稱芳香烴或芳烴。一芳香族碳氫化合物簡稱芳香烴或芳烴。一般在分子中都有一個苯環(huán)的結(jié)構(gòu)。它具有般在分子中都有一個苯環(huán)的結(jié)構(gòu)。它具有與烷、烯、炔不同的典型性質(zhì)。苯是最簡與烷、烯、炔不同的典型性質(zhì)。苯是最簡單的芳香烴。單的芳香烴。有機化學有機化學芳烴芳烴2芳烴名稱的由來及分類芳烴名稱的由來及分類n芳香烴是指含有苯環(huán)的烴類有機物。芳香烴是指含有苯環(huán)的烴類有機物。“芳香芳香”一一詞是歷史習慣造成的，當時人們得到的含苯環(huán)的詞是歷史習慣造成的，當時人們得到的含苯環(huán)的化合物大多是從天然植物中提取的具有香味的物化合物大多是從天然植物中提取的具有香味的物質(zhì)，質(zhì)，n如從茴香中提取的茴香

2、醚、從肉桂中提取的肉桂如從茴香中提取的茴香醚、從肉桂中提取的肉桂酸等有一種濃郁的香味，這一類有機物就以酸等有一種濃郁的香味，這一類有機物就以“芳芳香香”一詞來命名。一詞來命名。n現(xiàn)代現(xiàn)代“芳香芳香”則不再是指其味道，相反的苯、甲則不再是指其味道，相反的苯、甲苯、萘等大多數(shù)的芳烴的氣味十分難聞。苯、萘等大多數(shù)的芳烴的氣味十分難聞。n“芳香芳香”是指芳烴具有的不同于脂肪烴的獨特的是指芳烴具有的不同于脂肪烴的獨特的性質(zhì)性質(zhì)芳香性。芳香性。有機化學有機化學芳烴芳烴3分類分類芳香烴芳香烴1. 單環(huán)芳烴單環(huán)芳烴2. 多環(huán)芳烴多環(huán)芳烴CH3CH CH2 聯(lián)苯聯(lián)苯 多苯代脂烴多苯代脂烴 稠環(huán)芳烴稠環(huán)芳烴有機化

3、學有機化學芳烴芳烴4一、一、苯的結(jié)構(gòu)苯的結(jié)構(gòu)n苯最初是由苯最初是由法拉第法拉第于于1825年發(fā)現(xiàn)的，他發(fā)現(xiàn)在使用年發(fā)現(xiàn)的，他發(fā)現(xiàn)在使用過的煤氣桶底部總是殘留著一些液體，并對這些液過的煤氣桶底部總是殘留著一些液體，并對這些液體進行了研究，從中提取出一種碳氫比較高的液體，體進行了研究，從中提取出一種碳氫比較高的液體，測定了其測定了其C:H=1:1，法拉第把它叫，法拉第把它叫。n到到1833年，人們才測出其分子式為年，人們才測出其分子式為C6H6，但對其分，但對其分子結(jié)構(gòu)不太清楚，當時人們已經(jīng)知道高度不飽和化子結(jié)構(gòu)不太清楚，當時人們已經(jīng)知道高度不飽和化合物多為炔烴。但卻可確定該化合物結(jié)構(gòu)肯定不是合物

4、多為炔烴。但卻可確定該化合物結(jié)構(gòu)肯定不是CH3-CC-CC-CH3及及CHC-CC-CH2-CH3等與此類等與此類似的結(jié)構(gòu)。因為苯不易發(fā)生與它們性質(zhì)相似的加成似的結(jié)構(gòu)。因為苯不易發(fā)生與它們性質(zhì)相似的加成和氧化反應，而與它們的性質(zhì)區(qū)別很大。和氧化反應，而與它們的性質(zhì)區(qū)別很大。有機化學有機化學芳烴芳烴5苯的凱庫勒結(jié)構(gòu)式苯的凱庫勒結(jié)構(gòu)式n1865年，德國的化學家年，德國的化學家Kakule提出苯結(jié)構(gòu)為提出苯結(jié)構(gòu)為n據(jù)凱庫勒自己講，他研究據(jù)凱庫勒自己講，他研究苯的結(jié)構(gòu)很久，一直都沒苯的結(jié)構(gòu)很久，一直都沒有進展，一天，工作了很有進展，一天，工作了很長時間的他躺在壁爐前的長時間的他躺在壁爐前的椅子中休息，

5、恍忽中看到椅子中休息，恍忽中看到跳動的火苗變成一個手拉跳動的火苗變成一個手拉手跳舞的人圈，使他頓悟手跳舞的人圈，使他頓悟出苯的結(jié)構(gòu)。出苯的結(jié)構(gòu)。HHHHHH但為保證碳的但為保證碳的4價，而在環(huán)價，而在環(huán)中加了三個雙鍵，簡記作中加了三個雙鍵，簡記作有機化學有機化學芳烴芳烴6凱庫勒結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性凱庫勒結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性n對于苯的結(jié)構(gòu)也有其他的解釋，但凱庫勒結(jié)構(gòu)有其對于苯的結(jié)構(gòu)也有其他的解釋，但凱庫勒結(jié)構(gòu)有其優(yōu)越性，可以解釋許多反應。如該結(jié)構(gòu)式可以解釋：優(yōu)越性，可以解釋許多反應。如該結(jié)構(gòu)式可以解釋：n 苯為什么經(jīng)催化加氫后得到環(huán)己烷？苯為什么經(jīng)催化加氫后得到環(huán)己烷？n 苯的一元取代產(chǎn)物為什么只有一種？苯的一

6、元取代產(chǎn)物為什么只有一種？H2/PtXX原因是苯的一元取代的這兩種原因是苯的一元取代的這兩種可能的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)其實是完全相可能的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)其實是完全相同的結(jié)構(gòu)。同的結(jié)構(gòu)。有機化學有機化學芳烴芳烴7凱庫勒結(jié)構(gòu)的不足（重凱庫勒結(jié)構(gòu)的不足（重要）要）n 凱庫勒結(jié)構(gòu)式實際上是環(huán)己三烯。凱庫勒結(jié)構(gòu)式實際上是環(huán)己三烯。n則其中的則其中的“C-C”單鍵和單鍵和“C=C”雙鍵鍵長應不同，雙鍵鍵長應不同，實測結(jié)果在苯中所有的實測結(jié)果在苯中所有的“C-C”鍵長均為鍵長均為0. 140nm、“C-H”鍵長也均為鍵長也均為0.110nm，并很難進行加成或氧，并很難進行加成或氧化反應，這與環(huán)己三烯的性質(zhì)的差別較大?；磻@

7、與環(huán)己三烯的性質(zhì)的差別較大。n 按照凱庫勒結(jié)構(gòu)，苯的鄰二鹵代物應有按照凱庫勒結(jié)構(gòu)，苯的鄰二鹵代物應有以下兩種結(jié)構(gòu)，它們應有區(qū)別。以下兩種結(jié)構(gòu)，它們應有區(qū)別。XXXX但實際上苯的鄰二鹵代物只有一但實際上苯的鄰二鹵代物只有一種，也就是說此兩種結(jié)構(gòu)應相同。種，也就是說此兩種結(jié)構(gòu)應相同。有機化學有機化學芳烴芳烴8苯的其它結(jié)構(gòu)的設想（拓展）苯的其它結(jié)構(gòu)的設想（拓展）n為了補充苯的凱庫勒結(jié)構(gòu)式的這些不足，人們以為了補充苯的凱庫勒結(jié)構(gòu)式的這些不足，人們以相繼提出有關苯的其它的結(jié)構(gòu)和設想。如其它的相繼提出有關苯的其它的結(jié)構(gòu)和設想。如其它的結(jié)構(gòu)解釋還有結(jié)構(gòu)解釋還有n蓋爾的中心鍵理論蓋爾的中心鍵理論n悌勒的余價學

8、說悌勒的余價學說n價鍵理論（現(xiàn)代的解釋方法）價鍵理論（現(xiàn)代的解釋方法）n分子軌道理論（現(xiàn)代的解釋方法）分子軌道理論（現(xiàn)代的解釋方法）n共振論（現(xiàn)代的解釋方法）等共振論（現(xiàn)代的解釋方法）等有機化學有機化學芳烴芳烴9悌勒的余價學說（拓展）悌勒的余價學說（拓展）n該理論認為苯分子中的雙鍵不是成鍵該理論認為苯分子中的雙鍵不是成鍵的的p電子全部成鍵，而是還剩一點，電子全部成鍵，而是還剩一點，重新組合并在單鍵間成鍵，從而使苯重新組合并在單鍵間成鍵，從而使苯中的單雙鍵的鍵長相同。中的單雙鍵的鍵長相同。還有還有拉登堡的三棱柱結(jié)構(gòu)拉登堡的三棱柱結(jié)構(gòu)這些新提出的結(jié)構(gòu)都想彌補凱庫勒式的不這些新提出的結(jié)構(gòu)都想彌補凱庫

9、勒式的不足。但卻都不及凱庫勒式，目前，廣泛應足。但卻都不及凱庫勒式，目前，廣泛應用的仍是凱庫勒式，也叫用的仍是凱庫勒式，也叫凱庫勒經(jīng)典式凱庫勒經(jīng)典式。、德瓦爾苯結(jié)構(gòu)德瓦爾苯結(jié)構(gòu)、富烯結(jié)構(gòu)富烯結(jié)構(gòu)有機化學有機化學芳烴芳烴10苯結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代理論苯結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代理論n價鍵理論價鍵理論n該理論認為苯中的該理論認為苯中的6個碳原子和個碳原子和6個氫原子都在一個氫原子都在一個平面內(nèi)，碳原子個平面內(nèi)，碳原子sp2采用雜化方式，碳碳間形成采用雜化方式，碳碳間形成閉合環(huán)，閉合環(huán)， 6個碳構(gòu)成平面正六邊形。個碳構(gòu)成平面正六邊形。n碳碳鍵鍵長為碳碳鍵鍵長為0.140nm，比，比C-C單鍵鍵長單鍵鍵長0.154nm短，比短

10、，比C-C雙鍵鍵長雙鍵鍵長0.134nm長，各鍵角長，各鍵角都是都是120。n每個碳原子以每個碳原子以sp2雜化軌道與相鄰碳原子的雜化軌道與相鄰碳原子的sp2雜化雜化軌道相互交蓋，構(gòu)成軌道相互交蓋，構(gòu)成6個等同的碳碳個等同的碳碳 鍵，同時每鍵，同時每個碳原子以個碳原子以sp2雜化軌道與氫的雜化軌道與氫的1s軌道重疊成軌道重疊成6個等個等同的碳氫同的碳氫 鍵。鍵。有機化學有機化學芳烴芳烴11價鍵理論（拓展）價鍵理論（拓展）n此時每個碳原子上剩有此時每個碳原子上剩有一個未參與雜化一個未參與雜化的的p軌道，軌道，其其對稱軸垂直碳環(huán)所在對稱軸垂直碳環(huán)所在平面，并彼此平行，于平面，并彼此平行，于兩側(cè)相互

11、交蓋重疊，形兩側(cè)相互交蓋重疊，形成一個閉合的成一個閉合的 鍵，鍵，這樣這樣處于處于該該 鍵中的鍵中的 電子能電子能夠高度離域，使夠高度離域，使 電子云電子云完全平均化。完全平均化。HHHHHH1200.140nm0.110nm有機化學有機化學芳烴芳烴12苯的結(jié)構(gòu)描述：（重要）苯的結(jié)構(gòu)描述：（重要）n苯中的碳碳鍵苯中的碳碳鍵既不是單鍵也不是雙鍵，而是既不是單鍵也不是雙鍵，而是介于介于單鍵與雙鍵之間一種特殊的鍵。單鍵與雙鍵之間一種特殊的鍵。其碳碳鍵較烷其碳碳鍵較烷烴中短，比烯烴中碳碳雙鍵長，導致其性質(zhì)與烴中短，比烯烴中碳碳雙鍵長，導致其性質(zhì)與烷烴、烯烴都有較大區(qū)別，烷烴、烯烴都有較大區(qū)別，。現(xiàn)在一

12、般用現(xiàn)在一般用表示苯，以示苯中表示苯，以示苯中6個碳碳鍵并無個碳碳鍵并無區(qū)別，但是在研究取代反應歷程時，區(qū)別，但是在研究取代反應歷程時，不如經(jīng)典式不如經(jīng)典式方便，故兩種表示方法都在使用。方便，故兩種表示方法都在使用。有機化學有機化學芳烴芳烴13共振論（拓展）共振論（拓展）n共振論認為，苯的結(jié)構(gòu)并非只是凱庫勒式一種，而共振論認為，苯的結(jié)構(gòu)并非只是凱庫勒式一種，而是在是在。n這五種結(jié)構(gòu)叫做苯的共振雜化體，苯的真實結(jié)構(gòu)這五種結(jié)構(gòu)叫做苯的共振雜化體，苯的真實結(jié)構(gòu)不是其中任何一個，而是它們的共振雜化體。共不是其中任何一個，而是它們的共振雜化體。共振雜化體越多，則該分子結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。振雜化體越多，則該分子結(jié)

13、構(gòu)越穩(wěn)定。( )( )( )( )( )有機化學有機化學芳烴芳烴14苯的同系物苯的同系物n苯上氫原子被烷基取代，得到苯的同系物。苯的苯上氫原子被烷基取代，得到苯的同系物。苯的同系物通式為同系物通式為CnH2n-6。如。如:甲苯、二甲苯。甲苯、二甲苯。如如C9H12 碳鏈的構(gòu)造異構(gòu)碳鏈的構(gòu)造異構(gòu) 如：如： 烷基相對位置不同引起的位置異構(gòu)烷基相對位置不同引起的位置異構(gòu)CH3CH2CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH3有機化學有機化學芳烴芳烴15芳烴及其衍生物的命名芳烴及其衍生物的命名n當苯環(huán)上所連烴基較簡單時，以苯環(huán)為母體來命名，當苯環(huán)上所連烴基較簡單時，以苯環(huán)為母體來命名，叫做叫做“ X苯苯

14、 ”。如：。如：n苯環(huán)上連有苯環(huán)上連有兩個取代基兩個取代基時，可以用鄰、間、對表示時，可以用鄰、間、對表示取代基的相對位置。取代基的相對位置。CH3CH2CH3CH2CH2CH2CH3甲苯甲苯乙苯乙苯正丁苯正丁苯CH3CH3對二甲苯對二甲苯CH3CH2CH3鄰甲乙苯鄰甲乙苯有機化學有機化學芳烴芳烴16系統(tǒng)命名法系統(tǒng)命名法n苯環(huán)上連有多個烷基時，應使苯環(huán)上連有多個烷基時，應使最小的基團有最小的最小的基團有最小的編號編號。其余規(guī)則與脂環(huán)烴相似。如：。其余規(guī)則與脂環(huán)烴相似。如：n如果苯環(huán)上連的是一個如果苯環(huán)上連的是一個此時則此時則CH3CH2CH31甲基甲基4乙基苯乙基苯CHCH3CH2CHCH3C

15、H32甲基甲基4苯基戊烷苯基戊烷有機化學有機化學芳烴芳烴17命名命名n若苯環(huán)上若苯環(huán)上連有不飽和基團連有不飽和基團時，通常也是時，通常也是將苯基作為將苯基作為取代基取代基處理。命名將遵守烯或炔烴的命名原則。處理。命名將遵守烯或炔烴的命名原則。n即使是最簡單的乙烯基，在即使是最簡單的乙烯基，在命名時也是作母體，而將苯命名時也是作母體，而將苯基作為取代基。通常叫做基作為取代基。通常叫做苯苯乙烯乙烯而不是而不是乙烯基苯乙烯基苯。CH CH2苯乙烯苯乙烯CCH2CH2CHCH3CH34甲基甲基2苯基苯基1戊烯戊烯有機化學有機化學芳烴芳烴18練習（拓展）練習（拓展）1,3-二甲基二甲基-5-乙基苯乙基苯

16、1-甲基甲基-4-乙基乙基-3-異丙基苯異丙基苯CH2CH3CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CH3CH2二苯二苯基基甲烷甲烷CHCH31,1-二苯基乙烷二苯基乙烷有機化學有機化學芳烴芳烴19二、苯及苯的同系物的物理性質(zhì)二、苯及苯的同系物的物理性質(zhì)n1.狀態(tài)狀態(tài) 苯是一種有特殊氣味的無色液體，苯苯是一種有特殊氣味的無色液體，苯及苯蒸氣有毒，可影響人的呼吸道和造血器官。及苯蒸氣有毒，可影響人的呼吸道和造血器官。長期接觸容易導致白血病，在苯的同系物中，長期接觸容易導致白血病，在苯的同系物中，二甲苯的毒性相對較小。二甲苯的毒性相對較小。n2.沸點沸點 比相應的烷、烯烴要高，隨分子量增比相應的烷

17、、烯烴要高，隨分子量增加而有規(guī)律地變化，每增加一個系差，則沸點加而有規(guī)律地變化，每增加一個系差，則沸點增加增加30左右。苯的沸點為左右。苯的沸點為80，熔點，熔點5.5 n3.密度密度 d1，大約在，大約在0.860.9之間。但之間。但比分子量相近的烷烴、烯烴的相對密度大。比分子量相近的烷烴、烯烴的相對密度大。有機化學有機化學芳烴芳烴20物理性質(zhì)物理性質(zhì)n4.溶解度溶解度 苯及同系物難溶于水，易溶于苯及同系物難溶于水，易溶于有機溶劑，苯本身就是極好的有機溶劑。如：苯有機溶劑，苯本身就是極好的有機溶劑。如：苯和乙酸異戊酯的混合液，俗稱和乙酸異戊酯的混合液，俗稱“ 香蕉水香蕉水 ”，是油，是油漆的

18、良好溶劑。漆的良好溶劑。n5.危險性危險性 苯爆炸極限苯爆炸極限1.58.0%（V），），燃燒時火焰明亮，若空氣不足，則有大量黑煙燃燒時火焰明亮，若空氣不足，則有大量黑煙（C:H高，燃燒不完全，有碳生成）。苯蒸氣密度高，燃燒不完全，有碳生成）。苯蒸氣密度大于空氣，易聚于場面附近，難擴散，燃燒危險大于空氣，易聚于場面附近，難擴散，燃燒危險性大。性大。有機化學有機化學芳烴芳烴21三、苯的化學性質(zhì)三、苯的化學性質(zhì)n苯的化學性質(zhì)穩(wěn)定，它不易發(fā)生加成反苯的化學性質(zhì)穩(wěn)定，它不易發(fā)生加成反應和氧化反應，但相對容易發(fā)生取代反應和氧化反應，但相對容易發(fā)生取代反應。常見反應有以下反應：應。常見反應有以下反應：n取代反應（取代反應（鹵代、硝化、磺化鹵代、硝化、磺化）n加成反應加成反應n氧化反應氧化反應有機化學有機化學芳烴芳烴22萘、萘、蒽和菲蒽和菲12345678910123456