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第五章 芳香烃


0℃ SO3H
4-甲基-1-萘磺酸
80%
SO3H HNO3-H2SO4
NO2 SO3H
SO3H
NO2
5-硝基-2-萘磺酸
8-硝基-2-萘磺酸
②加成反应
H2,Ni 140~160℃,3MPa
四氢化萘
H2,Ni 200℃,10~30MPa
十氢化萘
③氧化反应
V2O5 O2 (空气) 460℃
O
C O
C
邻甲苯磺酸
(4)付氏反应(付列德尔-克拉夫茨)
(A)烷基化反应(引入烷基的反应)
无水AlCl3
CH3 CH2 Br
80 ℃
CH2CH3 HBr
乙苯
常用催化剂:AlCl3、FeCl3、SnCl4、SbCl3、ZnCl2等 路易斯酸和HF、H2SO4、H3PO4等质子酸
常用烷化剂:卤烷、烯烃、醇
CH2
Cl
+0.043 +0.116 +0.028
O
CH3
NH2
NO
思考题:下列一取代苯在进行硝化反应时,将 主要得到什么产物:
+
Cl
COOH NH3
NH COCH3 NH CH3 2
O CH3
CONH2
O O CCH3
O C OCH3
(二)二取代苯的定位效应
引入第三个取代基的情况: ①两个取代基的定位效应一致
Cl
Cl
实验结果表明,苯环上原有的取代基按其 进行亲电取代时的定位效应,大致分为两类:
(1)邻对位定位基(第一类定位基)
-N(CH3)2 -NH2 -OH -OCH3 -NH-C-CH3
甲氧基
O 乙酰氨基
-O-C-CH3 -CH3(R) -X(-Cl,-Br) -CH2COOH
O
(致钝基团)
乙酸亚甲基
CH3
CH3
CH3
邻甲苯基 间甲苯基 对甲苯基
思考题:命名下列化合物
CH3
CH3 CH2 CH3
CH CH3 2
CH2CH2 CH3
对异丙基甲苯
2-乙基-4-正丙基甲苯
CH3 CH CH CH CH3 CH3
4-邻甲苯基-2-戊烯
多官能团化合物的命名
分子中含有两个或两个以上官能团的化合物, 叫做多官能团化合物。
萘的α-碳原子上的电子密度较高,β-碳 原子上次之,中间两个共用碳原子上更低,因 此亲电取代反应一般发生在α位。
(A)卤化
Cl
Cl2
FeCl3
100~110℃,91%
HCl -氯萘(1-氯萘)
Br2
CCl4
沸,72%~91%
Br HCl
-溴萘(1-溴萘)
(B)硝化
NO2
HNO3
H2SO4
30~60℃,95%
乙酰氧基

致活能力

(2)间位定位基(第二类定位基)
-N+(CH3)2 -NO2 -CN -SO3H -C-H(R) -C-OH -CCl3

O
O
致钝能力

解释:取代基对苯环上电子云密度布的影 响是通过诱导效应和共轭效应的影响。
0
0
0
0
0
0
NH2 -0.03
0 -0.02
NO2
+0.26 +0.192 +0.0274
(2)硝化
浓H2SO4 HNO3 50-60℃
CH3
浓H2SO4
HNO3 10-30℃
NO2
硝基苯 CH3
NO2
H2O
CH3
邻硝基甲苯
NO2 对硝基甲苯
注:甲苯比苯易硝化
(3)磺化
浓H2SO4 ,70-80℃
或发烟硫酸
SO3H H2O 苯磺酸
浓H2SO4 (98%)
SO3H H2O 苯磺酸
多官能团化合物的命名要点如下: (1)官能团的优先次序:(按优先递降排列)
类别 羧酸 磺酸 羧酸酯 酰氯 酰胺 氰
官能团 COOH SO3H COOR COCl CONH2 CN
类别 官能团
醛 CHO
酮C
O

OH

OH
硫醇 SH
类别
官能团
炔烃
CC
烯烃
CC

O
氯化物
Cl
硝基化合物 NO2
(2)母体确定后,所余下的官能团和取代 基(如烷基等)均为取代基,取代基的排列 按优先基团原则; (3)最后将取代基的名称依次排放在母体 名称之前,即得全名。
第五章 芳香烃
5.1 芳香性 5.2 芳香烃的分类和命名 5.3 苯的分子结构 5.4 单环芳烃的物理性质 5.5 单环芳烃的化学性质 5.6 苯环取代的定位规律 5.7 稠环芳烃
5.1 芳香性
(一)定义:芳香族碳氢化合物叫做芳香烃 芳烃及其衍生物统称芳香族化合物。 芳烃一般是指分子中含有苯环结构的烃。
CH2
无水AlCl3
90-100 ℃
CH2CH3
乙苯
解释: 1、烷基化剂所含的碳原子数≥3时,烷基常常
发生异构化;
CH3CH
CH2
无水AlCl3
90-100 ℃
CHCH3 CH3
异丙苯
2、除得到一烷基化产物外,还生成多烷基化产物;
3、烷基化反应是可逆反应,反应时常发生歧化反应
(B)酰基化反应
O CH3C Cl
3 H2 Ni
3Cl 2
日光或紫外光
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
5.5.3 氧化反应
(1)侧链的氧化
CH3
注:
CH2 CH3
K Mn O 4
COOH ①强氧化剂高锰酸钾、 重铬酸钾或硝酸
CH CH3 2
②苯环上侧链有α-H无 论链多长,氧化的主要
C CH3 3 K MnO4
不反应
产物都是芳基甲酸 ③鉴别苯和苯的同系物
5.5 单环芳烃的化学性质
化学反应主要表现
CH2 R
-碳原子
1、苯环上的氢原子被取代 2、苯环发生加成反应 3、苯环发生氧化反应 4、α碳原子上的取代反应和
氧化反应
5.5.1 取代反应
亲电取代反应历程分三步进行:
第一步:试剂解离(或在催化剂的作用下)
A-B
A++ B –
第二步:
+ A+
HA

+
HA
COOH
HNO3 H2SO4
COOH NO2
CH3
HNO3 H2SO4
CH3
NO2
CH3 NO2
KMn O 4 H+
COOH NO2
5.7 稠环芳烃
(一)萘 (1)结构
与苯分子不同,萘分子
8
中的碳原子是不等同的, 7
通常采用下列两种标记 6
以示区别:
5
1
2
3 4
(2)萘的化学性质 ①取代反应
5.6苯环取代的定位规律
(一)一取代苯的定位效应
当苯环已有一个取代基再进行亲电取代反应
时,新引进的取代基可以进入原有取代基的邻间
和对位,生成三种异构体。
Z
Z
Z
Z
HNO3
NO2
H2SO4
+
+
NO2 NO2
问题:已有的取代基,对新进入的取代基的定位作 用以哪一种为主,即以哪一种异构体为主?
CH3
CH3
无水AlCl3
70-80 ℃
C CH3 O
苯乙酮
O
CH3C
O
CH3C
O
无水AlCl3
70-80 ℃
C CH3 O
苯乙酮
O CH3C OH
酰基化剂:酰氯、酸酐、酯、光气(COCl2)
解释:1、这一反应是制备芳酮的重要方法; 2、芳烃的酰基化反应停留在一酰基化产物阶段, 且不发生重排 3、苯环上有-NO2、-SO3H、-CN,不发生付氏反应
思考题:
完成下列反应:
CH3 Br 2
Fe Cl 3

CH3
CH3
Br
Br CH2 Br
2、
CH3 CH2CH2 CH2 Br Al Br 3
3、
O C Cl
Al Cl 3
4、
CH3 C
CH2 Al Cl 3
CH3
CH CH2 CH3 CH3 C O
C CH3 3
5.5.2 加成反应
H2O -硝基萘
NO2
HNO3-H2SO4
0℃
NO2
NO2 NO2
NO2
1,5-二硝基萘 1,8-二硝基萘
CH3 HNO3-HOAC
NO2
CH3
80℃ 4-甲基-1-硝基萘 70%-80%
(C)磺化
浓H2SO4
80℃
SO3H H2O
-萘磺酸
165℃
SO3H H2O
-萘磺酸
CH3
CH3
ClSO3H-CCl4
CH3
思考题:
下列化合物进行一元硝化反应时,主要生成什么产物?
(1)
CH2
(3)
OC
O
(2) CH3 (4)
C O
C NH O
(三)定位规律的应用
指导合成多官能团取代的苯
例一,
Br
Br 2
FeCl3
N O2 Br
HNO3 H2SO4
Br
Br NO2
N O2
例二, CH3
COOH
NO2
CH3 KMn O 4 H+
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