1、Chemistry is a key of science 第五章 芳香烃目的要求:掌握芳香烃的基础理论和基本知识;了解某些非苯芳香性化合物 具体掌握内容:1苯环结构和芳香性;2芳环的亲电取代反应和苯环取代定位法则;3非苯芳香性和休克尔规则。学时:学时:6 6学时学时一、命名 1.单环芳烃 CH2CH3CH3CH3BrCH3CH2CCH3CH2CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3H3CCH3CH3CH3CH3CH3NH2ClNO24-硝基-2-氯苯胺COOHNO24-硝基苯甲酸COOHNH24-氨基苯甲酸CHOOCH34-甲氧基苯甲醛NO2ClCl1-硝基-2,4-二氯
2、苯CH3ClCl2,4-二氯甲苯(2)多环芳烃 CH2二、苯的结构和芳香性 C6H6Br2FeBr3C6H5BrHBr+苯的结构苯的结构 1Kekule环状结构 XXXX1200.1392苯分子结构的现代解释 三、苯环上的亲电取代反应N02ClRH2OH2OHClRX+SO3HHNO3H2SO4H2SO4Cl2FeCl3AlCl3SO3亲电取代反应,分两步进行。第一步:第一步:第二步:第二步:E+HE)(HE+慢亲电试剂 配合物sp3HE+Nu快E+HNu反应机理:反应机理:1.卤代反应ClCl:+FeCl3FeCl4+ClHE+配合物Cl5560+FeCl4Cl+HClFeCl32.硝化反应
3、HONO2NO2H3OHSO4H2SO4+22H+配合物5560+NO2HSO4H2SO4NO2NO23.磺化反应2H3OHSO4H2SO4+SO3SOOO+H+配合物HSO4SO3SO3sp3H3O+SO3SO3HH2O4.烷基化反应(Friedel-crafts reaction)RCl+AlCl3R+AlCl4H+配合物+RRsp3sp2AlCl4RAlCl3练习:练习:CH3CH3CH3ClClCH2ClCl2光Cl2FeCl3+主产物是:o,pCH3CH3CH3+HNO3H2SO4NO2+CH3NO2NO258%4%38%练习:练习:主产物是:o,pCH3CH3CH3+HNO3H2S
4、O4NO2+CH3NO2NO258%4%38%主产物是:m+HNO3H2SO4NO2+NO2NO2COOHCOOHCOOHCOOH19%80%1%o o,p,p 定位基定位基-结构特点:与苯环碳直接相连的原子不含双键、三键,多数含有未共用电子对。NH2NHROHORNHCOCH3RX、等如:如:NR3NO2CNSO3HCHOCOOH等、m m定位基定位基-结构特点:与苯环直接相连的原子一般有双键、叁键或带正电荷。o,p位定位基(除了卤素外)都能使苯环电子云密度升高。其中,o,p位定位基使苯环上o,p位电子云密度升高得更多,M位定位基使苯环上电子云密度降低。而间位(M)定位基使间位电子云密度降低
5、得最少。o.p定位基:CHHH-+C、-+C、POH:m定位基:+CNOO+CCIX:PCI而X:练习练习:COOHNO2COOHNO2CH3NO2OCOOHNO2CH3OCOOHNO2四、烷基苯的反应CH2R侧链上反应苯环上反应由于-超共轭,-H活性增大,易发生-H卤代。1.侧链上反应-H卤代CH3FeCl2CH3Cl+Cl2hhCH3CH2Cl+CHCl2+CCl3机理:自由基取代机理:亲电取代CH3ClCH2CH3NBSCHCH3BrNBS为溴代试剂。2).氧化反应CH3KMnO4,H2SO4COOH 苯环有特殊的稳定性,烷基苯在高锰酸钾、硝酸、铬酸等强氧化剂作用下,烷基氧化成羧基。CH
6、2CH2CH2CH3KMnO4,H2SO4COOHCH2CH3COOHKMnO4,H2SO4CH2CH2CH2CH3C(CH3)3KMnO4,H2SO4COOHC(CH3)3注意:不论侧链有多长,总是-H反应生成苯甲酸。若无-H,一般不发生氧化,若用强烈的氧化剂,环被破坏。CCH3CH3CH3O强烈CCH3CH3CH3COOH2.烷基苯苯环上反应1).苯环上的亲电取代反应2).加成反应CH2CH33 H2+Ni,1751.8107PaCH2CH3+Cl2紫外光ClHHHClClClHClHHCl3).苯环氧化 用特殊催化剂V2O5,将苯氧化成顺丁烯二酸酐(简称顺酐),是工业上合成顺酐的方法。O
7、2+OOOV2O5385400顺丁烯二酸酐顺酐马来酸酐五、多环芳烃和非苯芳烃(一)稠环芳烃12345678910(1)卤代反应Cl2FeCl3+Cl主要发生在主要发生在位位1.萘(3)磺化反应(4)加成反应+H2SO460165SO3HSO3H2H2+Pt3H2Pt+HNO3H2SO4NO22550(2)硝化反应主要发生在位HHHH=aeeaeeee顺式反式顺氢化萘反氢化萘a,e 稠合 e,e 稠合2.蒽和菲蒽菲+H2NaEtOH全氢菲BACD1234567891011121317161514(二)非苯型芳烃或或Hckel规则:凡在环烯分子中,具有平面结构的闭合共轭体系,而且电子数目符合4n+2(n为自然数)都具有芳香性。SP2P有两个电子P:SP2P空 电子PP空SP2反键轨道非键轨道成键轨道*练习:HHHHHH10轮烯14轮烯18轮烯=10=14=18下节课内容提示下节课内容提示对映异构对映异构