有机化学课件7-芳烃
,而使C2-C3、C5-C6之间的π电子云密度削弱。整体看来,苯环 的6个碳原子中每相邻的两个碳原子之间的p电子云密度都相等, 所以,苯的C-C键长完全平均化了。
四、从氢化热看苯的稳定性
氢化热是衡量分子内能大小尺度。氢化热越大分子内能越 高,越不稳定;氢化热越低,分子内能越低,分子越稳定。
1.
的氢化热119.6kJ/mol
多取代苯命名:按最低系列原则编号,“较优” 基团(原子序数大的基团)放在后边。
⑵ 当取代基为-NH2 ,–OH ,–CHO ,–COOH ,–SO3H 等,则把它们看 作一类化合物
⑶ 当环上有多种取代基时,首先选择好母体。选择母体的顺序如下:
-Cl, -NO2,-OR,-R,-NH2,-OH,-COR,-CHO,-CN,-CONH2,-COX,COOR,-SO3H,-COOH,-N+R3等。 在这个顺序中排在后面的为母体,排在前的为取代基,如:
表7-1常见官能团的词头和词尾名称
补充:
(1)命名时,先出现的官能团为主官能团,与苯环一起作母体,另一 个为取代基。例如:
NO2
Cl 对硝基氯苯
Cl OCH3
邻氯苯甲醚
HO COOH
间羟基苯甲酸 OH OCH3
2-甲氧基苯酚
CHO或更多取代基时,可按表中所列顺序,先出 现的官能团为主官能团,与苯环一起作为母体,母体官能团的位
五、共振理论与苯的共振结构
1、共振论认为:有些分子的真正结构是两个或两个以上价键结构式共
振的结果。共振论基本要点: 当一个分子、离子或自由基按照价键理论可以写出两个以上
的经典结构式时,这些结构式构成一个共振杂化体,共振 杂化体接近实际分子。 如苯分子是由下列式子参加共振的:
为共振符号,与表示平衡的
(2)电荷分离式贡献小,不稳定(见课本) (3)等价的极限式对共振杂化体贡献相等。 (4)极限式中所有原子均有完整的价电子层的结构稳定
(5) 在电负性大的原子上带负电荷的结构比负电荷在电负 性较小的原 子上的结构更稳定;同样,正电荷在电负性小的 原子上比电负性大的原子更加稳定。
(6)键角和键长有改变的结构不稳定。
问题:离域的大π键如何形成?
三、苯的分子轨道模型 分子轨道法认为六个p轨道线性组合成六个π分子轨道,其中三个 成键轨道ψ1ψ2ψ3 和三个反键轨道ψ4ψ5ψ6 。
离域大π键的形成解释:
苯分子的大π键可以看作三个π键轨道叠加而成。Ψ1使6个碳原子 之间的π电子云密度都加大; Ψ2使C2-C3、C5-C6之间的π电子云 密度加大,而使C1-C2、C3-C4、 C4-C5之间的π电子云密度削弱。 Ψ3使C1-C2、C3-C4、 C4-C5之间的π电子云密度加大。
不同。这些可能的经
典结构式称为极限式,任何一个极限式都不足以反映该分子的真实
结构。
2、共振能与分子的稳定性 共振能:将极限式的能量与实际分子的能量作对比,差值即为 共振能。 同一化合物不同极限式对共振杂化体的贡献大小判断或极限式 稳定性大小判断: ⑴ 有较多共价键的结构通常比共价键少的结构更稳定,对共振 杂化体贡献更大。
2、如果苯的构造式用凯库勒式表示的话,苯的氢化热为环己烯氢 化热的三倍。119.6×3=358.8kJ/mol
3、实际上苯的氢化热是208.4kJ/mol,比预计的数值低150.4kJ/mol. 这是由于苯环中存在共轭体系,π电子高度离域的结果,这部分能 量为苯的共轭能或离域能。 从上所述,我们可以认识到苯分子具有较低的内能,分子稳定。
凯库勒式并不能确切地反映苯的某些性质,如不易发生加 成反应。
20世纪30年代,根据现代物理方法如X射线法,光谱法等, 证明了苯分子是一个平面正六边形构型,键角都是120o ,碳碳 键的键长都是0.1397nm。
二、苯分子结构的价键观点
按照杂化轨道理论,苯分子中六个碳原子都以sp2杂化轨道互相沿对 称轴的方向重叠形成六个C-C σ 键,组成一个正六边形。每个碳原子 各以一个sp2杂化轨道分别与氢原子1s轨道沿对称轴方向重叠形成六个 C-H σ键。由于是sp2杂化,所以键角都是120o,所有碳原子和氢原子都 在同一平面上。每个碳原子还有一个垂直于σ 键平面的p轨道,每个p 轨道上有一个p电子,六个p轨道组成了大π键。
3 极限式的书写规则 ⑴ 必须遵守价键理论,氢原子的外层电子数不能超过2个。第 二周期元素最外层电子数不能超过8个,碳为4价。 ⑵ 原子核的相对位置不能改变,只允许电子排布上有所差别。
但不能写成环状结构
(3)在所有极限式中,未共用电子数必须相等。
六、苯的构造式的表示法
目前一般仍采用凯库勒式,但在使用时不能把它误作为单双键 之分。也有用一个带有圆圈的正六角形来表示苯环,在六角形 的每个角上都表示每个碳连有一个氢原子,直线表示σ键,圆 圈表示大π键。
第七章 芳烃
Aromatic hydrocarbon
芳烃的定义:芳香族碳氢化合物。
“芳香”的含义:结构上,有一个环闭的共轭体系,共轭体系中 的原子在一个平面上,平面的上下两侧有环状离域的p电子云,而 且组成该p电子云的p电子数符合4n+2规则。
第一节 苯的结构
一、苯的凯库勒式
凯库勒曾用两个式子来表示苯的结构,并且设想这两个式 子之间的摆动代表着苯的真实结构:
第二节 芳烃的异构现象
及命名
1. 单取代烃基苯只有一种,没有异构体。
① 简单烃基苯命名是以苯环作为母体,称为某烃基苯(“某” 字可略去)
② 如烃基较复杂,即取代基较多,或有不饱和键时,也可以把链烃当 作母体,苯环当作取代基。
⒉ 二取代苯有三种异构体
⒊ 三烃基苯也有三种异构体
连三甲苯
偏三甲苯
均三甲苯
⒋ 芳基 当芳烃分子消去一个氢原子所剩下的原子团叫芳基(Aryl),用Ar
表示。C6H5- 叫苯基(Phenyl)。可用Ph表示或用 f 表示。 C6H5CH2- 叫苄基(苯甲基),可用Bz表示。 ⒌ 芳烃衍生物的命名 ⑴ 某些取代基(硝基 -NO2,亚硝基 -NO,卤素 -X等)通常只作取代 基而不作母体。具有这些取代基的芳烃衍生物,命名时,芳烃为母 体,叫做某取代芳烃。如: