7.4单环芳烃的化学性质(课件）-《有机化学》同步教学（高教版）

第七章 芳香烃 芳烃的分类与命名; 苯的结构； 单环芳烃的物理性质； 单环芳烃的化学性质； 苯环上亲电取代反应的定位规律； 常见稠环芳烃的结构与性质； 芳烃的来源与制备。 主要内容： 掌握芳烃的命名; 理解苯分子中的共轭大π键的形成及其对性质的影响； 掌握苯及其同系物的化学性质； 理解苯环亲电取代反应机理； 掌握苯环亲电取代反应的定位规律及其应用； 了解常见稠环芳烃的结构特征及性质。 学习目标： 化学性质 （1）苯环上的亲电取代反应 （3）侧链的反应 （2）苯环上的加成反应和氧化反应 取代反应 氧化反应 H-CR’-R 苯不易发生氧化、加成等反应，而易发生取代反应的特性称为苯的芳香性。苯环上的H原子被-X、-N02、-SO3H、-R等原子或基团所取代。单环芳烃的结构与化学性质的关系： 第四节 单环芳烃的化学性质 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 苯环上的π电子云分别位于环的上方或下方，相当于一个电子源。供电体: 苯环；亲电体: E+, Lewis 酸 一、 亲电取代反应 当芳环与亲电试剂作用时，发生取代反应： 芳烃亲电取代反应历程表示如下: (75%) 催化剂通常使用的Lewis 酸：FeCl3, FeBr3 和 AlCl3 1.卤代 反应活性：F2 > Cl2 > Br2 > I2 实验事实证明，甲苯卤代比苯的卤代更容易。 2.硝化 苯及其同系物与混酸(浓HNO3和浓H2SO4)在一定的温度下发生反应，苯环上的氢原子被硝基取代，生成硝基化合物。 50~60℃ 硝基苯不易继续硝化.在更高的温度下或发烟硫酸和发烟硝酸的化合物作硝化剂才能引入第二个硝基,且主要生成间二硝基苯。 烷基苯在混酸的作用下,也发生环上取代反应,比苯容易,而且主要生成邻位和对位的取代物。如： 邻硝基甲苯63% 对硝基甲苯34% 进一步硝化，生成2,4,6-三硝基甲苯（ TNT ） 30 ℃ 3.磺化反应 苯以及同系物在加热下与浓硫酸发生反应，苯环上的氢原子被磺酸基（－SO3H）取代，生成苯磺酸。 • 如用发烟硫酸发生反应，苯可在室温下被磺酸基（－SO3H ）取代，生成苯磺酸。 甲苯比苯容易磺化,主要产物:邻或对甲苯磺酸 43% 53% 苯磺酸在更高温度下继续磺化,可生成间苯二磺酸: • 200~300℃ 知识拓展：磺化反应在有机合成中的应用 磺化反应是可逆反应，苯磺酸与水共热可脱去磺酸基。在有机合成中可以采取用磺酸基先占位，后除去的方法合成所需的化合物。例如，由甲苯制取邻氯甲苯时，若用甲苯直接氯代，得到难以分离的邻氯甲苯和对氯甲苯的混合物。若甲苯先磺化再氯化，产物经水解即可得到邻氯甲苯。 4.傅瑞德尔-克拉夫茨反应 　　傅瑞德尔-克拉夫茨（Friedel-Crafts）反应简称傅氏反应，它包括傅氏烷基化反应和傅氏酰基化反应。 （1）烷基化 在无水三氯化铝的催化下，苯与卤代烷作用，芳环上引入烷基生成烷基苯，放出氯化氢的反应，叫傅氏烷基化反应，简称烷基化反应。常用的烷基化试剂有卤代烃、烯烃、醇等。催化剂除无水三氯化铝外，还可用无水三氯化铁、三氟化硼、氯化锌、硫酸等。 苯环上引入烷基后，由于烷基苯更易发生亲电取代反应，因此往往产生多烷基苯。另外，当卤代烷烃含有三个碳原子时，则反应中常发生异构化（重排）。且异构化产物为主要产物。 卤代烃是烷基化试剂，醇和烯烃也常用烷基化试剂。 烷基化反应时，常常伴随多烷基化反应发生。为了使一烷基苯为主要产物，制备时，苯要过量。傅 -克烷基化反应在工业生产上有重要意义。工业上利用烷基化反应来制备合成洗涤剂（即洗衣粉）中的主要成分十二烷基苯磺酸钠。 （2）酰基化 在无水三氯化铝等路易斯酸的催化下，苯也能与酰氯（R-CO-Cl）或酸酐[(RCO2）O]反应，生成芳香酮类，这一反应称为傅氏酰基化反应，简称酰基化反应。酰基化反应是制备芳香酮的重要方法。 当芳环上连有硝基、羰基等强吸电子基团时，则不发生傅氏反应，因此酰基化反应不能生成多元取代物。 　1.加氢 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。 二、 亲电取代反应 2.加氯 苯在紫外线的照射下能与氯加成生成六氯环己烷，简称666。 由于666化学性质稳定，残存毒性大，危害生态环境，现已禁止生产使用。 　　苯环很稳定的不易被氧化，不过在特殊的条件下苯环也能被氧化。例如，苯在五氧化二钒催化剂作用下能被空气氧化成顺丁烯二酸酐，这是工业上生成顺丁烯二酸酐的方法。 三、氧化反应 1.卤化反应 　　甲苯与氯气在光照下的反应发生在甲基上，生成氯化苄，同