小學教育芳香烴PPT教案

1、小學教育芳香烴小學教育芳香烴第一階段：從植物膠中取得的具有芳香第一階段：從植物膠中取得的具有芳香 氣味的物質(zhì)稱為芳香化合物。氣味的物質(zhì)稱為芳香化合物。第二階段：將苯和含有第二階段：將苯和含有 苯環(huán)苯環(huán) 的化合物稱的化合物稱 為芳香化合物。為芳香化合物。第三階段：將具有第三階段：將具有 芳香性 的化合物稱的化合物稱 為芳香化合物。為芳香化合物。芳香性的概念芳香性的概念和和芳香化合物的定義芳香化合物的定義將具有芳香性的碳氫化合物稱為將具有芳香性的碳氫化合物稱為芳香烴芳香烴芳 香 烴廣義：廣義：狹義：狹義：分子中含有苯環(huán)結構的化合物分子中含有苯環(huán)結構的化合物第1頁/共57頁CHCH2CH2（A A）

2、單環(huán)芳烴）單環(huán)芳烴苯乙烯苯乙烯間二甲苯間二甲苯甲苯甲苯苯苯（B）多環(huán)芳烴多環(huán)芳烴（C）稠環(huán)芳烴稠環(huán)芳烴1,2-1,2-二苯乙二苯乙烷烷聯(lián)苯聯(lián)苯三苯甲烷三苯甲烷萘萘蒽蒽菲菲CH3CH=CH2CH3CH3第2頁/共57頁1825年年 法拉第發(fā)現(xiàn)了苯。法拉第發(fā)現(xiàn)了苯。1857年年 凱庫勒提出碳四價。凱庫勒提出碳四價。1858年年 凱庫勒提出苯分子具有環(huán)狀結構。凱庫勒提出苯分子具有環(huán)狀結構。苯芳香烴的母體。C C6 6H H6 6最簡單的芳香烴，也是芳香烴的典型代表物。CCCCCCHHHHHH第3頁/共57頁CCCCCCHHHHHH現(xiàn)代物理方法測得正六邊形正六邊形一、苯分子的結構特點第4頁/共57頁6

3、個相互平行未參與雜化的P軌道離域離域閉閉合合的大的大鍵鍵肩并肩重疊肩并肩重疊第5頁/共57頁大大鍵鍵典型的共軛體系典型的共軛體系苯環(huán)非常穩(wěn)定！第6頁/共57頁或或怎樣表示苯分子的構造？碳原子的 雜化和碳的四價。但實際上并不存在碳碳單鍵和碳碳雙鍵。鍵電子云均勻分布和電子的離域，但不適于其它的芳香烴，如萘。兩種表示方式各有利弊兩種表示方式各有利弊第7頁/共57頁二、命名側鏈復雜側鏈復雜或連接有不飽和烴基或連接有不飽和烴基第8頁/共57頁第9頁/共57頁幾幾 個個 命命 名名 實實 例例甲甲苯苯 乙乙苯苯 正丙正丙苯苯異丙異丙苯苯 叔丁叔丁苯苯第10頁/共57頁CH3CH3CH3CH3CH3CH3C

4、H3CH3H3C連連三甲苯三甲苯 偏偏三甲苯三甲苯 間間三甲苯三甲苯鄰鄰二甲苯二甲苯 間二間二甲苯甲苯 對對二甲苯二甲苯1，2-二甲苯二甲苯 1，3二二甲苯甲苯 1，4二甲苯二甲苯 第11頁/共57頁或者Ph或者PhCH2或者或者CH2第12頁/共57頁三、苯的物理性質(zhì)1.苯及其同系物一般是無色液體；2.密度小于1；3.其蒸氣有特殊氣味，有毒！4.不溶于水，易溶于有機溶劑；5.苯的熔點5.5，沸點80.1 ，用冰冷卻，苯凝結為無色晶體。第13頁/共57頁四、苯的化學性質(zhì)苯環(huán)的特點：一個整體，很穩(wěn)定，不易被破壞。苯環(huán)的特點：一個整體，很穩(wěn)定，不易被破壞。高度不飽和，但不能使高度不飽和，但不能使K

5、MnO4酸性溶液和溴水褪色。酸性溶液和溴水褪色。芳香性：不易加成，不易被氧化；易發(fā)生取代反應。芳香性：不易加成，不易被氧化；易發(fā)生取代反應。第14頁/共57頁苯環(huán)上的反應側鏈上的反應CCCCCCHHHHHCH3取代反應（連接在苯環(huán)上的氫原子）氧化反應加成反應氧化反應取代反應（側鏈上的-氫原子）第15頁/共57頁1.苯的典型反應取代反應，苯分子中的氫原子苯分子中的氫原子被其它原子或基團取代的反應。被其它原子或基團取代的反應。氯苯溴苯鹵代反應催化劑催化劑催化劑催化劑FeFe或或FeClFeCl3 3、 FeBrFeBr3 3苯環(huán)上的反應苯環(huán)上的反應第16頁/共57頁+HONO2濃硫 酸加 熱NO2

6、+H2OH硝基苯混酸：濃硝酸和濃硫酸的混合物。苯進行硝化反應時必須用混酸。硝基苯：苦杏仁味，無色油狀液體，密度大于1，有毒！制備染料的重要原料。硝化反應第17頁/共57頁磺化反應苯磺酸應用：-SO3H有較強的酸性，可以改變有機物的酸堿性。 利用它的逆反應在有機合成中起到占位作用，以得到所需的化合物。 在分子中引入一個極性大的磺酸基，可以改善有機物的水溶性。 +HOSO3H(濃)SO3H+H2O加 熱HSO3HH2OH2SO4稀HCl加壓150 200+，+第18頁/共57頁烷基化反應在無水三氯化鋁等催化劑的作用下，苯與鹵烷、烯烴或醇等烷基化試劑作用，芳環(huán)上的氫原子被烷基取代生成烷基苯。 +CH

7、3ClCH3+HCl無 水 AlCl3+CH3CHCH2無水AlCl3痕量HClCHCH3CH3+CH3CH2CH2ClCH(CH3)2+CH2CH2CH370%30%無水AlCl3特點：烷基化反應時，常常伴隨多烷基化反應發(fā)生。為了使一烷基苯為主要產(chǎn)物，制備時，苯要過量。 引入的烷基含有三個或三個以上碳原子時，常常發(fā)生重排，生成重排產(chǎn)物。 第19頁/共57頁十二烷基苯磺酸鈉是合成洗劑即洗衣粉中的主要成份 在洗滌劑中使用的烷基苯磺酸鈉有支鏈結構(ABS)和直鏈結構(LAS)兩種，支鏈結構生物降解性小，會對環(huán)境造成污染，而直鏈結構易生物降解，生物降解性可大于90%，對環(huán)境污染程度小。 第20頁/共

8、57頁CH3CHCH2+H+CH3CHCH3+H+CH3CHCH3+CH3CHCH3+H+CH3CHCH2H+CH3CHCH3第21頁/共57頁CH2+CH3CHCH3+CH3CH2重 排更穩(wěn)定第22頁/共57頁?；磻?在無水三氯化鋁作用下，苯與酰鹵或酸酐（?；噭┳饔?，苯環(huán)上的氫原子被?；〈煞纪?。 +CH3COClCOCH3+HCl無水AlCl3+CH3CCOCH3無水AlCl3COCH3+CH3COOHOO 與烷基化相比，酰基化反應既不發(fā)生異構化，也不生成多元取代物。 第23頁/共57頁當苯環(huán)上連有強的吸電子基：NO2SO3H、COR、CN等基團時，一般不發(fā)生傅克反應。 傅瑞

9、德爾克拉夫茨（FriedelCrafts）反應：在無水三氯化鋁等路易斯酸的催化作用下，芳烴分子中芳環(huán)上的氫原子被烷基或?；〈姆磻凶龈悼朔磻?，又稱烷基化反應和?；磻?第24頁/共57頁氯甲基化反應 在無水氯化鋅的存在下，芳烴與甲醛及氯化氫作用，芳環(huán)上的氫原子即被氯甲基（-CH2Cl）取代，此反應叫氯甲基化反應。 H2O+3HClCH2Cl3(HCHO)3ZnCl26033第25頁/共57頁 由于苯環(huán)上電子云密度較大，與苯環(huán)發(fā)生取代反應的試劑都是親電試劑，因此苯環(huán)上的取代反應都是親電取代反應。第26頁/共57頁2.苯的加成反應苯環(huán)非常穩(wěn)定，加成反應比較困苯環(huán)非常穩(wěn)定，加成反應比較困難，

10、但在一定的條件下，可以發(fā)生加成反應。難，但在一定的條件下，可以發(fā)生加成反應。 +3H2Ni1802503.苯的氧化反應苯環(huán)穩(wěn)定，不易被氧化，但在高苯環(huán)穩(wěn)定，不易被氧化，但在高溫和催化劑存在下也可被氧化。溫和催化劑存在下也可被氧化。H2O+400 50029O2V2O5HHCCCCOOOCO22443Cl2紫外光ClClClClClCl第27頁/共57頁1.氧化反應：氧化反應：在酸性KMnO4等氧化劑的作用下，側鏈含有-H時，不論側鏈長短，均被氧化成羧基。 CH3CH2CH3CH(CH3)2KMnO4H+COOHCCH3CH3CH3KMnO4H+側鏈上的反應側鏈上的反應第28頁/共57頁CH3，

11、V2O5CH3O2加熱COOHCOOH(對苯二甲酸）+CH3480 3O2V2O5CCOOOCH3工業(yè)制備CH3CH3H3CH3CO2(空氣), V2O5350500OOOOOO70%均苯四甲酸二酐均苯四甲酸二酐鄰苯二甲酸酐鄰苯二甲酸酐第29頁/共57頁 把苯、甲苯、二甲苯各2ml分別注入3支試管，各加入3滴KMnO4酸性溶液，用力震蕩，實驗現(xiàn)象：苯不能使KMnO4酸性溶液的紫色褪去；但甲苯、二甲苯能使KMnO4酸性溶液的紫色褪去。苯環(huán)上的側鏈被KMnO4酸性溶液氧化了。苯苯實驗室鑒別第30頁/共57頁2.鹵代反應鹵代反應 芳烴苯環(huán)側鏈上連有-H時，在光照的作用下與鹵素發(fā)生反應，-H原子被鹵素

12、取代。CH2CH3+Cl2hCHCH3Cl第31頁/共57頁甲苯的取代反應第32頁/共57頁+HNO3H2SO45060NO2+H2O濃濃HNO3H2SO430,CH3NO2NO2NO2CH3CH3CH359% 37% 4%第33頁/共57頁第34頁/共57頁第35頁/共57頁+HNO3H2SO45060NO2+H2O濃濃HNO3H2SO430,CH3NO2NO2NO2CH3CH3CH359% 37% 4%硝基苯的取代反應濃濃HNO3H2SO4110,NO2NO2NO2NO2NO2NO2NO293% 6% 1%比 較第36頁/共57頁結 論硝基使苯環(huán)鈍化，取代反應更難進行； 苯環(huán)上有硝基時，第

13、二個取代基的位置主要是間位。第37頁/共57頁+Br2FeBr390Br+BrBrBrBr2ClCl2FeCl3ClClClClClCl39 55 6 在更強烈的條件下鹵苯的取代反應第38頁/共57頁結 論鹵素原子使苯環(huán)鈍化，取代反應更難進行； 苯環(huán)上有鹵素原子時，第二個取代基的位置主要是鄰位和對位。第39頁/共57頁五、定位規(guī)律五、定位規(guī)律1. 1. 兩類定位基兩類定位基 第一類第一類鄰、對位定位基：使新進入的取代基主要進鄰、對位定位基：使新進入的取代基主要進入它的鄰位和對位；同時使苯環(huán)活化（鹵素除外）。入它的鄰位和對位；同時使苯環(huán)活化（鹵素除外）。 定位基ON(CH3)2NH2OHOCH3

14、NHCOCH3名稱氧負離子二甲胺基氨基羥基甲氧基乙酰胺基定位基CH3OCOCH3ClBrIC6H5名稱甲基乙酰氧基氯原子溴原子碘原子苯基OH+Br+ 3HBr3Br2H2OBrBrOH第40頁/共57頁OH+Br+ 3HBr3Br2H2OBrBrOH室溫下即可反應；室溫下即可反應；三個氫原子被取代；三個氫原子被取代；立刻出現(xiàn)白色沉淀。立刻出現(xiàn)白色沉淀。-OH使苯環(huán)大大的活化使苯環(huán)大大的活化-OH 是鄰對位定位基。是鄰對位定位基。第41頁/共57頁第二類第二類間位定位基：使新進入的取代基主要進入它間位定位基：使新進入的取代基主要進入它的間位；同時使苯環(huán)鈍化。的間位；同時使苯環(huán)鈍化。+N(CH3)

15、3+NH3定位基NO2CNSO3HCHO名稱三甲胺基硝基氰基磺基醛基或甲?；ㄎ换鵆OCH3COOHCOOCH3CONH2名稱乙?；然籽豸驶蚣柞セ被柞；@基第42頁/共57頁濃 H2SO4,或 20%發(fā)煙H2SO4,70-8025SO3H發(fā) 煙 H2SO466%90SO3HSO3H第43頁/共57頁一取代苯硝化時的相對速率與異構體的分布一取代苯硝化時的相對速率與異構體的分布取取代代基基相相對對速速率率(與與氫氫比比)o（鄰鄰）p（對對） m（間間）H 1OCH3200000741115NHCOCH3很很快快19792CH3 2558384C(CH3) 3 15167311CH2Cl

16、0.3325216Cl 0.03330691Br 0.0336631COOC2H5 0.003724472COOH 0.00119180NO2 0.000000066193N+(CH3) 3 0.000000012100第44頁/共57頁2.2.取代基的空間效應取代基的空間效應 對于鄰對位定位基，取代基的空間效應越大，鄰對于鄰對位定位基，取代基的空間效應越大，鄰位異構體越少。位異構體越少。R=CH3 () 58.45 37.15 4.40 CH2CH3 () 45.0 48.5 6.5HNO3H2SO4RRRRNO2NO2NO2CH(CH3)2 () 30.0 62.3 7.7C(CH3)3

17、() 15.8 72.7 11.5例一，不同取代的苯，引入相同的集團例一，不同取代的苯，引入相同的集團: :減減少少第45頁/共57頁RCH3CH3CH3RRRCH3相同的取代苯，引入不同的集團時：相同的取代苯，引入不同的集團時：R=CH3 () 53.8 28.8 17.3 CH2CH3 () 45 25 30 CH(CH3)2 () 37.5 32.7 29.8 C(CH3)3 () 0 93 7 第46頁/共57頁CH3H2SO4CH3SO3HCH3SO3HCH3SO3H0 43% 53%43% 53% 4%4%100100 13%13% 79%79% 8%8%這種現(xiàn)象的發(fā)生可歸因于這種

18、現(xiàn)象的發(fā)生可歸因于“空間障礙空間障礙”的結果。在高溫時，的結果。在高溫時，由于基團的震動加強而這種影響較為顯著，鄰位取代就格由于基團的震動加強而這種影響較為顯著，鄰位取代就格外受到限制，因此磺酸基就進入空間障礙小的對位，這種外受到限制，因此磺酸基就進入空間障礙小的對位，這種現(xiàn)象也叫現(xiàn)象也叫鄰位效應。鄰位效應。第47頁/共57頁3.3.二元取代苯的定位規(guī)律二元取代苯的定位規(guī)律苯環(huán)上已有兩個取代基，再引入第三個取代基時，有以下兩種情況：苯環(huán)上已有兩個取代基，再引入第三個取代基時，有以下兩種情況： 原來的取代基為同類的，第三個取代基進入的位置由原來的取代基為同類的，第三個取代基進入的位置由定位能力強

19、定位能力強的決定。的決定。 CH3OCH3COOHNO2NH2OCH3 原來的兩個取代基為不同類的，取決于原來的兩個取代基為不同類的，取決于鄰對位定位基鄰對位定位基。 BrCOOHCH3NO2ClCOOHNHCOCH3NO213%87%少量（位阻）第48頁/共57頁4.4.定位規(guī)律的應用定位規(guī)律的應用（）由苯合成間硝基溴苯 Fe粉NO2BrBr2Fe粉H2SO4NO2BrBrNO2+BrNO2HNO3,H2SO4Br2HNO3第49頁/共57頁（）由甲苯合成間硝基苯甲酸 CH3KMnO4/H+HNO3,H2SO4+COOHHNO3,H2SO4COOHNO2CH3NO2CH3NO2KMnO4/H

20、+COOHNO2+COOHNO2第50頁/共57頁六、芳烴的來源 1.1.從煤焦油中分離從煤焦油中分離 煤經(jīng)干餾得到的黑色黏稠液體叫做煤焦油，從煤焦油中可以分離出芳烴煤經(jīng)干餾得到的黑色黏稠液體叫做煤焦油，從煤焦油中可以分離出芳烴苯、甲苯、萘、蒽、菲等。苯、甲苯、萘、蒽、菲等。 2.2.從石油裂解產(chǎn)品中分離從石油裂解產(chǎn)品中分離 石油為原料高溫裂解生產(chǎn)乙烯、丙烯和石油為原料高溫裂解生產(chǎn)乙烯、丙烯和1 1，3-3-丁二烯時，得到一定量的液體副產(chǎn)物。液體副產(chǎn)物分離后可得苯、甲苯、二甲苯等芳烴。丁二烯時，得到一定量的液體副產(chǎn)物。液體副產(chǎn)物分離后可得苯、甲苯、二甲苯等芳烴。第51頁/共57頁第52頁/共57頁七、簡單的稠環(huán)芳烴七、簡單的稠環(huán)芳烴 1.萘萘12345678 其中的其中的1 1、4 4、5 5、8 8位是等同的，