第六章芳烃

第六章芳烃
第一节苯的结构
一、凯库勒构造式
1865年凯库勒(Kekule)首先提出了苯的环状结构,即六个碳原子在同一平面上彼此连结成环,每个碳原子上都结合着一个氢原子。为了满足碳的四价,凯库勒提出如下的构造式: 
二、闭合共轭体系
近代物理方法测定,苯分子中的六个碳原子都是sp2杂化的,每个碳原子各以两个sp2杂化轨道分别与另外两个碳原子形成C-Cσ键,这样六个碳原子构成了一个平面正六边形。使苯分子中的所有原子都在一个平面上,键角都是120°。见图3-1(a)。每个碳原子还有一个未参与杂
化的p轨道,它的对称轴垂直于此平面,与相邻的两个碳原子上的p轨道分别从侧面平行重叠,形成一个闭合的共轭体系。见图6-1(b)。
图6-1(a) 苯的骨架图6-1(b) 苯的环状共轭体系图6-1(c) 苯的π电子云
至今还没有更好的结构式表示苯的这种结构特点,出于习惯和解释问题的方便,仍用凯库勒式表示。目前,为了描述苯分子中完全平均化的大π键,也用下式表示苯的结构。
 
 
第二节 单环芳烃的构造异构和命名
根据分子中所含苯环的数目和连接方式,芳香烃可分为如下几类:
单环芳烃例如:(苯)
芳香烃多环芳烃例如:(联苯)
 
稠环芳烃例如:(萘)
一、单环芳烃的构造异构
1.苯环上的支链不同,产生的构造异构
当苯环上连有不同的支链时,产生异构现象。如:
 
当苯环支链有三个以上碳原子时,可能出现碳链排列方式不同,产生异构现象。如:
 
 
正丙苯异丙苯
2.支链在环上的位置不同,产生的位置异构
当苯环上连有两个或两个以上支链时,可能出现支链在环上位置不同,产生异构现象。如:
邻二甲苯间二甲苯对二甲苯
二、单环芳烃的命名
1.苯的一元取代物只有一种时,以苯环为母体命名,烷基作取代基,称为“某烷基苯”,其
中“基”字常省略。若侧链为不饱和烃基(如烯基或炔基等),则以不饱和烃为母体命名,苯环作为取代基。如:
乙苯异丙苯苯乙烯苯乙炔
2.当苯环上有两个或两个以上烷基时,可用阿拉伯数字标明烷基的位置。对于两个烷基,也可用邻(o)、对(p)和间(m)标明两个烷基的相对位置;对于三个相同的烷基时,也可用“连”、“偏”、“均”标明烷基的相对位置。如:
 
 
1,2-二甲苯1,3-二甲苯1,4-二甲苯3-叔丁基甲苯
间硝基苯甲酸(邻二甲苯)(间二甲苯)(对二甲苯)(间叔丁基甲苯)
 
1,2,3-三甲苯1,2,4-三甲苯1,3,5-三甲苯
(连三甲苯)(偏三甲苯)(均三甲苯)
3.当苯环上连有构造复杂的烷基时,则将苯环作取代基,支链作母体。
2-苯基戊烷
4.若侧链有两个或两个以上不饱和烃基时,仍以苯环为母体。
对二乙烯苯
三、芳烃衍生物的命名
单环芳烃衍生物的系统命名法:
1.按照“官能团的优先次序”表,选择优先官能团为母体,将与母体官能团相连的苯环上的碳原子编号为1;
2.根据“最低系列”原则,给苯环上的其他碳原子编号;
3.最后按“较优基团后列出”将取代基的名称和位次写在母体名称之前即得全名。例如:
4--羟基--3--甲氧基苯甲醛3--甲基--4--羟基苯乙酮3--巯基苯酚
 
第三节单环芳烃的物理性质
苯和它的常见同系物一般为无透明有特殊气味的液体,不溶于水,易溶于有机溶剂,液态芳烃本身也是良好的溶剂。相对密度大多为0.86~0.93,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,还与结构的对称性有关,通常结构对称性高的化合物,熔点较高。芳香烃一般都有毒性,长期吸入它们的蒸气,会损害造血器官及神经系统。
第四节单环芳烃的化学性质及应用
一、取代反应
1.卤化反应
在铁粉或路易斯酸(卤化铁、卤化铝等)的催化下,氯或溴原子可取代苯环上的氢,主要生成氯苯或溴苯。
卤素的活性顺序是:F2>Cl2>Br2>I2。
氯苯和溴苯易继续反应生成二元取代物,且主要发生在卤原子的邻、对位。
邻二氯苯 对二氯苯
2.硝化反应
苯与浓硝酸及浓硫酸的混合物(混酸)共热后,苯环上的氢原子被硝基(-NO2)取代,生成硝基苯。

本文发布于:2024-09-21 12:43:34,感谢您对本站的认可!

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