第8章 芳香烃（课件）- 《有机化学》同步教学（华中科大版）

第八章芳香烃 1 2.熟悉 芳烃的分类；苯的共振理论；苯的亲电取代反应机制，苯的侧链反应。 3.了解 苯及其同系物的物理性质；蒽和菲的结构；致癌芳烃；药物成分中的苯丙烯类化合物。 芳烃的分类、命名和芳香性的定义；苯的结构；休克尔规则；苯的化学性质中的亲电取代反应；取代基对苯环亲电取代反应的影响及其定位效应；萘的结构和性质。 1.掌握 章节目标 一、芳香烃的分类 芳烃 苯型芳烃 非苯型芳烃 单环芳烃 多环芳烃 稠环芳烃 联环芳烃 多苯脂代 第一节 芳香烃的分类和命名 二、芳烃的命名 （一）苯的同系物和命名 1. 苯分子中的氢原子被烃基取代，形成一烃基苯、二烃基苯和三烃基苯等，称为苯的同系物，其通式为CnH2n-6。一烷基苯的命名多以苯作母体，例如： 第一节 芳香烃的分类和命名 二、芳烃的命名 （一）苯的同系物和命名 2. 有两个相同取代基时，会产生三种位置异构体。命名时需要标明取代基在苯环上的位置，位置可用阿拉伯数字或者字头“邻”（o- 或ortho）、“间”（m- 或meta）、“对”（p- 或para）表示。例如： 第一节 芳香烃的分类和命名 二、芳烃的命名 （一）苯的同系物和命名 3. 有三个相同取代基时，同样亦有三种位置异构体。命名时，用阿拉伯数字标明取代基的位置或者用字头“连”（英文用“vicinal”，简写“vic”）、“偏”（英文用“unsymmetrical”，简写“unsym”）、“均”（英文用“symmetrical”，简写“syn”）表示。例如： 第一节 芳香烃的分类和命名 芳烃分子中去掉一个氢原子后剩下的基团称为芳烃基（aryl group），常用“Ar—”表示。常见的芳烃基有苯基。 苯基是苯分子去掉一个氢原子后剩下的基团，可用Ph—（Phenyl的前两个字母）表示。 甲苯分子中的甲基上去掉一个氢原子后剩余的基团称为苯甲基（C6H5CH2—），又称苄基（benzyl group）。 二、芳烃的命名 （一）苯的同系物和命名 第一节 芳香烃的分类和命名 二、芳烃的命名 （一）苯的同系物和命名 当苯环上连有不饱和的基团或多个碳原子的烷基时，通常把苯环作为取代基，苯环以外的部分作为母体，例如： 第一节 芳香烃的分类和命名 二、芳烃的命名 （一）苯的同系物和命名 此外，IUPAC命名原则规定：甲苯、邻二甲苯、异丙苯和苯乙烯等少数几个芳烃也可作母体来命名。例如： 第一节 芳香烃的分类和命名 一、苯的结构 （一）苯的凯库勒结构式 碳为4价 第二节 苯的结构和稳定性 一、苯的结构 有人提出质疑: 按照这个结构, 苯的二溴代物应有两种 但实际上只得到一种! 预期的 1,3,5-环己三烯键长数据 134pm 147pm （一）苯的凯库勒结构式 碳碳键的键长完全相等，均为139 pm 第二节 苯的结构和稳定性 一、苯的结构 环状大π键 苯分子中6个C都是sp2杂化, 每个C都以3个sp2杂化轨道分别与2个相邻的C和1个H形成3个σ键,构成平面正六边形碳环结构。每个C还有1个未杂化的p轨道，均垂直于碳环平面而相互平行。每个p轨道都可与2个相邻C的p轨道侧面重叠，形成一个包含6个原子6个π电子的闭合“大π键”。 （二）苯分子结构的现代解释 第二节 苯的结构和稳定性 虽然苯的结构在今天已得到完全阐明，但苯的结构式仍然采用当初Kekulé提出的式子。或用圆圈代表环闭大π键的苯结构式。 苯的结构也可以用两个Kekulé 结构式的共振式或共振杂化体表示。 二、共振杂化式 第二节 苯的结构和稳定性 二、共振杂化式 为了解决经典结构式表达复杂的电子离域体系的矛盾，鲍林在价键理论的基础上提出了共振论（resonance theory）。其基本要点是：电子离域体系的分子、离子或自由基不能用一个经典结构式（Lewis式）表示清楚，而需用几个可能的原子核位置不变、只是电子位置变化的Lewis式来表示，这些Lewis结构式称为共振式或共振极限式。 第二节 苯的结构和稳定性 一、休克尔规则 由于在结构上形成环状的闭合共轭体系，电子高度离域，使苯环相当稳定，不易被氧化，不易进行加成，而容易发生取代反应，这些是芳香族化合物共有的特性，常把它叫做“芳香性”。 判断化合物是否具有芳香性的休克尔规则： ①分子必须是环状平面的，即p轨道必须大致平行并能够相互作用形成共轭体系； ②通常构成环状的原子均为sp2杂化，且能形成一个离域的π电子体系； ③分子在p轨道的共轭体系中必须有4n+2个电子，即π电子数等于4n+2（n = 0及1，2……正整数）。休克尔规则也被称为4n+2规则。 第三节 芳香性和休克尔规则 二、非苯型芳烃的芳香性 奇数碳的环状化合物，如果是中性分子，如环戊二烯，必须有一个sp3杂化的碳原子，不可能构成环状共轭体系。但是当它们转化为正离