掌握苯的結構和苯的物理性質市公開課獲獎課件

1、第八章 芳 烴 掌握苯結構和苯物理性質，苯衍生物命名； 苯同系物同分異構、芳烴親電取代反應，苯環(huán)上親電取代反應定位規(guī)律、解釋和應用； 苯同系物其它性質； 掌握休克爾規(guī)律及其應用； 掌握其它芳香化合物命名和多環(huán)芳烴命名和性質；第1頁第1頁hua082_ 密碼hua0822hua083_ 密碼hua0832hua084_ 密碼hua0841hua084_ 密碼hua0842hua084_ 密碼hua0843第2頁第2頁第一階段：從植物膠中取得含有芳香氣味物質稱為芳香化合物。第二階段：將苯和含有苯環(huán)化合物稱為芳香化合物。第三階段：將含有芳香特性化合物稱為芳香化合物。對芳香族化合物結識階段：第3頁第3

2、頁芳香性概念：1 C/H百分比高。2 含有平面或靠近平面環(huán)狀結構。3 鍵長趨于平均化。4 在核磁共振譜中，環(huán)外氫化學位移明顯移向低場， 環(huán)內氫化學位移明顯移向高場。5 化學性質穩(wěn)定，易發(fā)生親電取代而不易發(fā)生加成。第4頁第4頁不足之處：1、不能解釋為何苯不起類似烯烴加成反應；成功之處：解釋了苯環(huán)單取代物只有一個，二取代有三種；8.1 苯結構8.1.1 苯凱庫勒式，C6H6，不飽和度等于4一、1865年凱庫勒提出苯環(huán)為環(huán)己三烯結構 2、不能完整解釋鄰位二取代只有一個。 第5頁第5頁二、苯環(huán)結構 三、苯環(huán)結構表示辦法 苯甲苯萘凱庫勒式 第6頁第6頁7.1.2 苯共振式和共振能苯含有特殊穩(wěn)定性-從氫化

3、熱數(shù)據(jù)看苯內能。 環(huán)己烯 環(huán)己二烯 環(huán)己三烯 苯氫化熱（kJ / mol） 119.5 231.8 119.53=358.5 208.5 (測定) (測定) (依據(jù)假設計算) (測定)每個C=C平均 119.5 115.9 119.5 69.5氫化熱 (kJ / mol）從整體看： 苯比環(huán)己三烯能量低 358.5 - 208.5 = 150 kJ / mol （苯共振能） 苯比環(huán)己二烯能量低 231.8 - 208.5 = 23.3 kJ / mol第7頁第7頁8.2 芳烴異構現(xiàn)象和命名 8.2.1 苯衍生物異構和命名1、一取代(一個) 2、二取代（三種） 鄰（o-） 間（m-） 對（p-）

4、3、三取代（3個取代基相同時有三種） 連三甲苯 偏三甲苯 均三甲苯苯衍生物異構:第8頁第8頁一 烴基苯命名 1、命名規(guī)則：烷基作為取代基，苯環(huán)作為母體 甲苯 乙苯 異丙苯 鄰二甲苯 間二甲苯 對二甲苯 苯衍生物命名:第9頁第9頁2、含有雙鍵和叁鍵苯乙烯 苯乙炔 二苯基乙烯3、如所連基團較復雜，也能夠把苯環(huán)作為取代基 2甲基3苯基戊烷3苯丙烯第10頁第10頁4、幾種主要取代基Ph 或 C6H5 苯基PhCH2或 Bz芐基 烯丙基 第11頁第11頁二 芳烴衍生物命名 1、一些基團只能做取代基 2，4二硝基氯苯2、當取代基為NH2，OH，CHO，COOH，SO3H時通常做為一類化合物處理，依次為苯胺

5、，苯酚，苯甲醛，苯甲酸，苯磺酸。 硝基苯3硝基4氯甲苯第12頁第12頁對氯苯酚 對氨基苯磺酸 對甲?；郊姿?3、苯環(huán)上連有各種取代基時，選擇母體（排在后面為母體）OR， R，NH2，OH，COR，CHO，CN，CONH2，COX，CO2R，SO3H，CO2H第13頁第13頁8.2.3 物理性質：無色有芳香氣味液體，密度在0.86和0.93之間8.2.2 苯衍生物偶極矩8.2.4 苯衍生物生成熱從表8.3可見：苯環(huán)上甲基使其更穩(wěn)定。第14頁第14頁8.3 苯環(huán)上親電取代反應8.3.1苯鹵化反應*1 定義有機化合物碳上氫被鹵素取代反應稱為鹵化反應。*2 反應式第15頁第15頁*3 反應機理共振式

6、離域式第16頁第16頁反應進程E第17頁第17頁氯化碘化第18頁第18頁8.3.2苯硝化反應在苯硝化反應中，攻打試劑是硝甕正離子：第19頁第19頁(1) HNO3 + 2H2SO4 H3O+ + +NO2 + 2 HSO4-+ +NO2NO2+ HSO4-+ H2SO4(2)(3)NO2反應機理HNO3 + H2SO4 HSO4- + H2O+NO2 H2O+NO2 H2O + +NO2 H2SO4 + H2O H3+O + HSO4-第20頁第20頁8.3.2磺化反應 1、苯和發(fā)煙硫酸在7580C之間反應，苯環(huán)上氫原子被磺酸基所取代反應。2、機理3、磺化反應是可逆反應第21頁第21頁芳烴在路

7、易斯酸催化下，苯環(huán)上氫原子被?；驘N基所取代反應。 8.3.4 傅克反應： 傅克?；磻?1 酰化試劑：苯乙酮第22頁第22頁2 機理第23頁第23頁 傅克烴基化反應 1、催化劑：AlCl3，F(xiàn)eCl3，ZnCl2，BF3 2、烷基化試劑(能生產碳正離子試劑)：RX，ROH，烯烴 3、機理 第24頁第24頁4、傅克烴基化反應特點（重排, 可逆 ）反應是可逆，因此經(jīng)常發(fā)生烷基移位、移環(huán)。第25頁第25頁離域式苯環(huán)親電取代反應普通模式共振式到8.5第26頁第26頁8.4 苯環(huán)上親電取代反應定位規(guī)律8.4.1 定位規(guī)律但事實上主要產物只有一個或兩種.第27頁第27頁第28頁第28頁第29頁第29頁第

8、30頁第30頁問題 8.5 寫出下列化合物在硝化反應中(導入一個硝基)主要產物。第31頁第31頁8.4.2 定位規(guī)律理論依據(jù)反應進程勢能反應速度控環(huán)節(jié)是形成C+，該步過渡態(tài)能量與C+較靠近， C+越穩(wěn)定，活化能越低。因此， 能夠通過判別C+穩(wěn)定性來判別速度快慢和定位效應。第32頁第32頁第33頁第33頁第34頁第34頁 甲基(活化、鄰對位定位基、位阻)(1)(2)(3)第35頁第35頁 三氟甲基(間位定位基、鈍化)第36頁第36頁第37頁第37頁 甲氧基(鄰對位定位基、鄰對位活化、間位鈍化)第38頁第38頁第39頁第39頁 鹵素(鄰對位定位基、鈍化苯環(huán))第40頁第40頁一、兩個定位效應所在位置

9、一致時，同時滿足兩個效應 8.4.3 二取代苯定位效應 位阻 第41頁第41頁二、不同類定位基時，由第一類定位基決定 三、相同類定位基，由排在前面定位基決定，如位置相距不大，則得到混合物。第42頁第42頁第43頁第43頁第44頁第44頁8.4.5 定位規(guī)律應用有機合成目的普通是制備一個純凈化合物,如反應生成幾種異構體混合物,又不能有效分離,這個反應就沒有制備價值. 取代基性質鄰對位產物很少，容易用重結晶或用別辦法除去。第45頁第45頁假如苯環(huán)上有一個鄰對位定位基，普通生成鄰位和對位取代混合物，假如兩種異構體容易分離，也能夠用于制備。對位異構體分子間能夠形成氫鍵,沸點較高；鄰位異構體分子內能夠形

10、成氫鍵,氫鍵含有飽和性和方向性,分子內形成氫鍵了,分子間就不能形成氫鍵,因此沸點較低；第46頁第46頁鄰硝基苯酚中氫鍵第47頁第47頁 FC反應 苯環(huán)上強鈍化基團能制止FC反應進行，比如，硝基苯能夠用作FC反應溶劑。第48頁第48頁在FC酰化反應中，酰氯與氯化鋁生成體積很大絡合物，攻打鄰位有阻礙，酰化產物以對位為主。第49頁第49頁FC烴基化反應往往生成不易分離混合物，制備意義不大。第50頁第50頁第51頁第51頁問題8.7 如何從苯或取代苯合成下列化合物1234第52頁第52頁5678轉到8.7第53頁第53頁8.5 烷基苯反應鹵化氧化還原催化加氫Birch(伯奇還原)第54頁第54頁8.5

11、.1 側鏈鹵化(自由基反應)第55頁第55頁側鏈鹵化機理:卞基自由基第56頁第56頁8.5.2 氧化第57頁第57頁順丁烯二酸酐(馬來酐)第58頁第58頁慣用氧化劑強弱: 溫和氧化劑： CrO3 + Ac2O 強氧化劑： K2Cr2O7H2SO4, KMnO4H2O, KMnO4H2SO4H2O 更強氧化劑： V2O5O2第59頁第59頁8.5.3 催化加氫苯催化加氫沒有中間產物,一次加3mol氫.第60頁第60頁8.5.3 伯奇還原反應 1,4環(huán)己二烯 1 一取代苯還原時，能夠有兩種產物， A為供電子取代基時，主要得（1）。 A為吸電子取代基時，主要得（2）。 （1）（2）第61頁第61頁第

12、62頁第62頁2 不與苯環(huán)共軛雙鍵不能在該條件下發(fā)生還原，與苯環(huán)共軛C=C雙鍵能在該條件下發(fā)生還原。并且反應首先在此處發(fā)生。第63頁第63頁氯甲基化反應：苯環(huán)上特殊反應：GettermanKoch反應：到8.4第64頁第64頁8.7 多環(huán)芳烴8.7.1 多苯代脂烴二苯甲烷 三苯甲烷 1，2-二苯乙烷鏈烴分子中氫被兩個或多個苯基取代化合物稱為多苯代脂烴1 命名: 多苯代脂烴命名時，普通把苯基作為取代基第65頁第65頁2 制備: 可用傅 - 克烷基化反應來制備，但是苯要大大過量。第66頁第66頁3 化學性質第67頁第67頁第68頁第68頁第69頁第69頁幾種鹵代烴在SN1反應中活性順序:第70頁第

13、70頁8.7.2 聯(lián)苯通過烏耳曼反應制備聯(lián)苯:第71頁第71頁第72頁第72頁8.7.3 稠環(huán)芳烴(兩個苯環(huán)共有兩個碳原子) 萘第73頁第73頁第74頁第74頁萘反應:第75頁第75頁第76頁第76頁第77頁第77頁第78頁第78頁第79頁第79頁蒽：9，10位受兩個苯環(huán)活化，活性較高。第80頁第80頁菲：9，10位，活性較高。第81頁第81頁8.9 鹵代芳烴8.9.1 鹵代芳烴結構和物理性質二者偶極矩不同原因:碳原子雜環(huán)狀態(tài)不同,軌道S成份越多,吸電子能力越強,苯為SP2雜化,縮小了碳與Cl差距;Cl原子P電子與苯環(huán)共軛,Cl上部分電荷分散到苯環(huán)中,也使偶極矩降低;第82頁第82頁8.9.2

14、 鹵代芳烴反應鹵代芳烴中CX鍵含有部分雙鍵性質，不易離解；芳基正子又不穩(wěn)定，SN1反應不易進行；親核試劑從后面攻打受到芳環(huán)阻礙，也不能起SN2反應；卞基氯：SN1和SN2反應都很容易進行。第83頁第83頁這些都是芳環(huán)上親核取代反應，其機理與飽和碳原子上親核取代反應不同。但鹵代芳烴在比較猛烈條件下仍能起親核取代反應：第84頁第84頁第85頁第85頁環(huán)狀共軛多烯；成環(huán)所有原子在同一個平面上；離域電子數(shù)目為:4m+2個（m0、1、2）；內容：單環(huán)體系如要含有芳香性，必須具備下列三個條件：8.10 休克爾規(guī)則第86頁第86頁預習：第九章 核磁共振譜、紅外光譜和質譜重點預習：核磁共振譜和紅外光譜第87頁第87頁三聚氰胺由于食品和飼料工業(yè)蛋白質含量測試辦法缺點，三聚氰胺也常被不法商人用作食品添加劑，以提升食品檢測中蛋白質含量指標，因此三聚氰胺也被人稱為“蛋白精”。蛋白質主要由氨基酸構成，其含氮量普通不超出30%，而