芳香烃
芳香烃结构与性质
1.苯的基本结构
(1)分子式:C 6H 6 ;最简式(实验式):CH (2)苯分子为平面正六边形结构,键角为120°.
(3)苯分子中碳碳键键长为40×
10-10m ,是介于单键和双键之间的特殊的化学键. (4)结构式:
C C
C C
C C
H H H
H
H
H
(5)结构简式(凯库勒式):或
2.苯的物理性质
无色、有特殊气味的液体;密度比水小,不溶于水,易溶于有机溶剂;熔沸点低,易挥发,用冷水冷却,苯凝结成无色晶体;苯有毒.
3.苯的化学性质
(1)氧化反应:苯较稳定,不能使酸性KMnO 4溶液褪色;也不能使溴水褪色,但苯能将溴从溴水中萃
取出来.苯可以在空气中燃烧:
662222C H 15O 12CO 6H O +−−−→+点燃
苯燃烧时发出明亮的带有浓烟的火焰,这是由于苯分子里碳的质量分数很大的缘故. (2)取代反应
1)卤代反应:苯与溴的反应
在有催化剂存在时,苯与溴发生反应,苯环上的氢原子被溴原子取代,生成溴苯.苯与溴反应:化学方程式:+Br FeBr 3
Br +HBr
2)硝化反应:
苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物水浴加热至55℃—60℃,发生反应,苯环上的氢原子被硝基
2-NO 取代,生成硝基苯.
HO-NO 2+
∆
−−−→浓硫酸
NO 2
+ 2H O
硝基苯,无色,油状液体,苦杏仁味,有毒,密度大于水,难溶于水,易溶于有机溶剂 3)磺化反应
苯与浓硫酸混合加热至70℃-80℃,发生反应,苯环上的氢原子被-SO 3H 取代,生成苯磺酸.
③磺化(苯分子中的H 原子被磺酸基取代的反应)
+ HO -SO 3H
70℃~80℃
-SO 3H
小结:易取代、难加成、难氧化
+ H 2O
(苯磺酸)
-SO 3H 叫磺酸基,苯分子里的氢原子被硫酸分子里的磺酸基所取代的反应叫磺化反应. (3)加成反应
虽然苯不具有典型的碳碳双键所应有的加成反应的性质,但在特定的条件下,苯仍然能发生加成反应.例如,在有催化剂镍的存在下,苯加热至180℃-250℃,苯可以与氢气发生加成反应,生成环己烷
+3H 2
Ni
苯的同系物
1.苯同系物的结构
(1)苯的同系物指的是苯环上的氢原子被烷基取代的产物,其结构特点是:分子中只有一个苯环,苯
环上的侧链全部为烷基.甲苯和二甲苯是较重要的苯的同系物.(注意区分苯的同系物、芳香烃、芳香族化合物的概念).
(2)苯的同系物的分子通式为C n H 2n-6,(n≥6,n ∈N ).苯的同系物由于侧链的不同和不同的侧链在苯环
上的位置的不同而具有多种同分异构体.
2.物理性质
简单的苯的同系物通常状况下都是无色液体、有特殊气味,不溶于水,并比水密度小,易溶于有机溶剂,其本身也是有机溶剂.
3.化学性质
苯的同系物的性质与苯相似,能发生取代反应、加成反应.但由于侧链的存在,使苯和苯的同系物的化学性质既有相似之处也有不同之处.
(1)都能燃烧,发出明亮的带浓烟的火焰,其燃烧通式为
C n H 2n-6+(3n-3)/2O 2
nCO 2+(n-3)H 2O
(2)苯的同系物的苯环易发生取代反应(与卤素单质、硝酸、硫酸等).如:
CH 3
+Cl 2
HCl
500℃
CH 2Cl
+
CH 3
+3HNO 3
浓H
3H 2
O
+CH 3
NO 2NO 2
O 2N
由此说明明苯的同系物的侧链对苯环有很大的影响,它能使苯环更易发生取代反应 (3)苯的同系物的侧链易氧化:
CH 35
6KMnO 49H 2SO 4
3K 2SO 46MnSO 414H 2
O
COOH
+++++这个反应说明烷基侧链受苯环的影响,苯的同系物能被酸性KMnO 4溶液氧化,所以可以用来区别苯和苯的同系物。