第四节 芳香烃
浓H2SO4
CH 3
SO3H
用途:*在某些反应中帮助定位
Eg 甲苯合成邻卤甲苯
CH 3
浓H2SO4
CH 3
X2/Fe
CH 3 X 稀H SO 2 4
150oC
CH 3 X
SO3H
SO3H
邻氯甲苯(bp159oC)对 氯甲苯(bp162oC)邻溴 甲苯(bp181oC)对溴甲 苯(bp184oC)
(4)傅-克烷基化反应:苯环上的氢被烷基
例3 由苯合成间硝基苯乙酮.硝基是强吸电子基,不 能进行傅氏反应。因此,从苯制备间硝基苯乙酮应 先酰基化、后硝化。
四、几种重要的单环芳烃及高聚物
苯 甲苯 二甲苯 苯乙烯和聚苯乙烯
总结: 布置作业:补充课外2题 1、异丙苯与浓硫酸反应主要生成( )异丙基苯磺酸。 A、邻位 B、对位 C、间位 D、邻、对位 2、以甲苯为主要原料合成下列化合物
的酸性溶液。
能够被氧化的条件有α-H的芳香烃。
(2)苯环氧化 芳香烃在V2O5,O2条件下反应×
CH3 CH 2CH3 O O V2O5 , O2 O
4、芳烃的侧链反应-卤代
实例一
Cl2
CH2CH3
h
主要产物
实例二
Br2
CH2CH3
h
CHBrCH3
主要产物
5、亲电取代反应历程P324
苯环亲电取代反应的一般模式
O RCCl
AlCl3 芳香化合物 酰基化试剂
O CR
傅-克酰基化反应的特点
特点一:酰基是一个钝化的间位定位基,所以反应 能控制在一元取代阶段,产率很好。
O (CH3C)2O
AlCl3
COCH3 + CH3COOH
85%
特点二:反应是不可逆的,不会发生取代基的转移反 应。
2、加成反应(P326)
较高。
二、单环芳烃的化学性质
苯的芳香性:P323
苯具有特殊的稳定性,难以发生加成反应, 易发生亲电取代反应,难以发生氧化反应。
1、苯环的亲电取代反应
(1) 硝化反应:有机化合物碳上的氢被硝基取代的反应
称为硝化反应。
HNO3 ,浓H2SO4
△
NO2
HNO3 ( 发烟),浓H2SO4
△
NO 2
NO2
如
NH2
OH 苯酚 苯甲醛
CHO
COOH 苯甲酸 苯磺酸
SO3H
:
苯胺
几种重要的芳基取代基
苯基(Ph-)
苄基(Bz-)
芳基(Ar-)
3、芳香烃的物理性质P323
芳香烃不溶于水,但溶于有机溶剂。一般
芳香烃均比水轻。沸点随相对分子质量升高而
升高。熔点除与相对分子质量有关外,还与结
构有关,通常对位异构体由于分子对称,熔点
⑵ 单环芳烃的命名 P322
简单的芳香烃以苯环为母体叫做××苯 复杂的芳香烃以苯环为取代基。
案例引入:运用所学知识,命名
常见烃基的优先顺序为:
C C
> CH CH >
>R
在介绍完芳烃之后,将会遇到多元取代的芳烃衍生
物,如何命名各种芳香化合物,现作初步介绍。
常见的取代基有:
例
NO2 硝基苯
Br 溴苯
高分子材料化学基础 第六单元 第四节 芳香烃
新学期要求
1、以笔记为主要的学习工具,书为辅助。 2、实验课10节。 3、理论课50节。 4、添加学案为辅助工具。
学习目标:
1、掌握苯的结构 2、掌握芳烃的同分异构、物理性质 3、掌握苯的化学性质、定位规律 4、了解几种重要的单环芳烃
芳烃的分类
单环芳烃: 多环芳烃
芳烃比较稳定,一般情况下不起加成反应。但在特殊 条件下,芳烃可与氢、氯等起加成反应。 (1)加氢反应 苯在催化剂存在时,于较高温度或加压下才能 加氢生成环己烷。
(2)加氯反应 苯在紫外线的照射下能与氯加成生成六氯环己烷, 俗称666。
3、氧化反应
(1)侧链氧化:苯环一般很难被氧化,苯的同系物( : 烷基苯)在氧化剂作用下,氧化反应总是发生在侧链上 ,产生苯甲酸。常用的氧化剂为 或
+ E+ E+ + H E
E
+
H+
亲电试剂
-络合物
-络合物
三、苯环上亲电取代反应的定位规律
例1 由甲苯合成间硝基苯甲酸 由甲苯为原料合成间硝基苯甲酸应考虑先氧 化,后硝化。合成路线为:
若合成邻硝基苯甲酸或对硝基苯甲酸,则顺序相反:
例2 由间苯二酚合成2-硝基-1,3-苯二酚 以间苯二酚为原料经磺化、硝化、水解而制成产品。 合成路线如下:
COOH (1) NO2
(2) Br
CH3 Br
二、稠环化合物
1、定义:两个或多个苯环共用两个邻位碳原子的化合
物,称为稠环芳烃。
2、重要稠环化合物的名称和结构
8 7 6 5 4 1 2 3
6 5 4 3 2 8 9 10 1
8
9 10
1 2 3
萘
7 6 5 4
蒽
7
菲
1,4,5,8称为位 2,3,6,7称为位
道,每个p轨道上有一个p电子,六个p轨道组成了6原子6
电子的离域π 键。
2、单环芳烃的同分异构现象和命名
⑴ 单环芳烃(CnH 2n-6)的同分异构体
单环芳烃可以看作是苯环上的氢原子被烃基取代的衍生
物。分为一烃基苯、二烃基苯和三烃基苯等。 一烃基苯只有一种,没有异构体。 简单的烃基苯的命名是以苯环作母体,烃基作取代基, 称为某烃基苯(“基”字常略去)。C NO2
92%
4-5% +
NO2
92%
* 萘的磺化
SO 3H
96%
40-80oC 160oC H2SO4 + H2SO4 160 C
o
SO 3H
85%
*
萘的酰基化、烷基化
COCH3 AlCl3 CS2 -15oC
O + CH 3CCl
AlCl3 C6H5NO2 250oC
5、多环芳烃
多环芳烃中最重要的是联苯。联苯为无色晶体,不溶于水 而溶于有机溶剂。联苯的化学性质与苯相似,在两个苯 环上均可发生反应。其最重要的衍生物为联苯胺。
复习提问:
命名
完成方程式
鉴别苯、甲苯
5、苯环上亲电取代反应的定位规律(×不讲)
⑴ 第一类定位基(邻、对位定位基)-反应易于进行
B 类定位基: 烷基、烯基、苯基 以苯酚为例讲授诱导效应和共轭效应
75%
COCH3
90%
(2)萘的氧化
O O O
V2O5 200-500oC CrO3-HOAc 10-15 C
o
O
温和氧化剂得醌, 强烈氧化剂得酸酐。
O
O CH3
CrO3-HOAc 25 C
o
CH3
萘环比侧链更易氧 化,所以不能用侧 链氧化法制萘甲酸。
O
NH2
NO2
<O>
COOH
NO2
<O>
COOH
CH3 HNO3 , 浓H2SO4
CH3 NO2
+
CH3
NO2
Cl HNO3, 浓 H2SO4
Cl NO2
+
Cl
NO2
(2)卤化反应:有机化合物碳上的氢被卤素取代的
反应称为卤化反应。
.
X2 FeX3
以FeX3或Fe为催化剂
X
(3) 磺化反应:苯环上的氢被(-SO3H)取代的反应
称为磺化反应
CH 3
CH3 NO2
CH3 Cl
NO2 Cl
例题:合成
NO2 Cl
CH3
COOH NO2
NO2
NO2
COOH
COOH
电子云密度高的环易被氧化。
(3)
萘的还原
H2 / 弱催化剂 H2 / pt 高温高压 H2 / Ni (pd) Na C2H5OH 152oC Na (or Li) NH3-C2H5OH (2mol) Na C2H5OH 78oC 高温高压
Na (or Li) NH3-C2H5OH (4mol)
基较多,或有不饱和键时,也可把链烃当作母体,苯环当作
取代基(即苯基)。
二烃基苯有三种异构体P322 。这是由于取代基在苯环 上相对位置的不同而产生的。例如,二甲苯有三个异构 体,它们的构造式和命名为:
三个烃基相同的三烃基苯也有三种异构体,常用“ 连”字表示三个烃基处于相邻的位置,或用1,2,3表 示;“偏”字表示偏于一边,或用1,2,4表示;“均 ”字表示对称或用1,3,5表示。 例如三甲基苯的三种异构体的构造式和命名为:
取代的反应称为傅-克烷基化反应。
RCl
R
AlCl3
芳香化合物 烷基化试剂 产物
傅-克烷基化反应的特点
特点一:烷基化反应易发生重排,不适合制备长的直链烷基 苯。 CH3CH2CH2Cl
CH(CH3)2
AlCl3 70%
(CH3)CHCH2Cl
AlCl3
C(CH3)3
特点二:反应不易控制在一元取代阶段,常常得到一元、 二元、多元取代产物的混合物。
萘的命名,例题
3、萘的物理性质
存在于煤焦油中,白色闪光状晶体,熔点 80.6, 沸点 218 ℃, 有特殊气味,能挥发并易升华,不溶于水。 萘是重要的化工原料.。也常用作防蛀剂(如卫生球)
4、萘的化学性质 (1)萘的亲电取代反应
萘的-位比-位更易发生亲电取代反应。
* 萘的硝化和溴化
Br Br2 CH3COOH Cl2 I2 C6H6 Cl
烷基化反应的应用