2.2芳香烃（课件）-《有机化学》同步教学（北京出版社）

闭链烃 第二章 1 闭链烃又称环烃，是指碳原子之间相互结合成环状的碳氢化合物。根据闭链烃的结构和性质，闭链烃又可分为脂环烃和芳香烃。 2 1. 掌握芳香烃的概念、结构特点； 2. 掌握苯的同系物的系统命名法； 3. 掌握芳香烃的主要化学性质； 4. 了解重要的稠环芳香烃。 学习目标 第二节　芳香烃 3 芳香烃简称“芳烃”，是芳香族化合物的母体。是一类具有特定环状结构（如苯环等）和特殊化学性质的化合物。属于闭链类。历史上早期发现的这类化合物多有芳香气味，所以称为芳香烃。后来发现许多含有苯环结构的化合物并无香味，有些甚至有难闻的气味，故“芳香”一词早已失去了原来的含义。同时还发现许多不具有芳香气味的烃类，也具有含苯环化合物的特性。难加成、难氧化、易取代的特性在有机化学上被称为“芳香性”。 芳香烃与医药 芳香烃一般都有毒性。液态芳香烃中苯和苯的同系物可用作黏合剂、油性涂料、油墨等的溶剂，应用十分广泛。短时间内吸入大量苯或苯的同系物蒸气可引起急性中毒。急性中毒主要表现为中枢神经系统麻醉，甚至有可能导致心搏骤停。长期反复接触低浓度的苯或苯的同系物蒸气可引起慢性中毒，主要是对神经系统、造血系统造成损害，表现为头痛、头晕、失眠，以及因白血球持续减少和血小板减少而出现出血倾向，甚至诱发白血病。制鞋、皮革加工业、箱包、家具制造中使用的黏胶剂，喷漆、油漆工作中使用的溶剂都含有苯或苯的同系物，因此从事上述职业的人群要加强防范，避免苯中毒。许多稠环芳烃是强烈的致癌物质。各种机动车辆所排出的废气、香烟的烟雾、露天焚烧垃圾（秸秆、树叶等物质不完全燃烧）均可以产生含有多种致癌性的多环芳香烃，严重影响空气质量和我们的生存环境。我国有些省市已经禁止焚烧树叶、秸秆和垃圾。另外，烟熏、烘烤的食品也会受到多环芳香烃的污染。 【走进医药】 （一）凯库勒（F.A.Kekulé）结构式 （二）苯分子结构的现代解释 一、苯的结构 苯的同系物指的是苯环上的氢原子被烷基取代后得到的化合物。苯及苯的同系物的通式为CnH2n-6(n≥6)。 二、苯的同系物及其命名 （一）取代反应 （二）烷基苯的侧链氧化反应 （三）烷基苯的取代反应 （四）加成反应 三、苯及其同系物的性质 第二节　芳香烃 稠环芳香烃是由两个或两个以上的苯环共用两个邻位碳原子稠合而成的多环芳香烃。例如，萘、蒽、菲等。 四、稠环芳香烃 5 1865 年，德国化学家凯库勒（1829—1896）提出了苯的环状结构，即6 个碳原子彼此连接成环，每个碳原子上都连有一个氢原子，为了满足每个碳原子有4 个共价键，碳原子之间以单双键交替互相连接。凯库勒提出如下构造式： 凯库勒结构式可解释：苯经催化加氢生成环己烷，说明苯分子的6 个碳原子为环状结构；一元取代物只有一种，说明6 个氢原子完全等同。但是不能解释：凯库勒结构式显示苯分子中有3 个双键，但苯却难发生亲电加成反应。可见凯库勒结构式不能完全反映出苯的真实结构。 （一）凯库勒（F.A.Kekulé）结构式 一、苯的结构 经现代物理方法研究证明，苯分子是一个平面正六边形结构，键角均为120°，各碳碳键的键长均为0.140nm, 碳氢键的键长为0.108nm。如图2-6所示。 （二）苯分子结构的现代解释 一、苯的结构 与烷烃和烯烃相比较，烷烃中C—C 键键长为 0.154 nm ，烯烃中 C=C 键键长为0.134 nm，苯环中碳碳键的键长介于碳碳单键和碳碳双键的键长之间。 苯分子中6 个碳原子都是sp 2 杂化，每个碳原子的sp 2 杂化轨道以“头碰头”方式互相重叠形成碳碳σ 键，各自又以sp 2 杂化轨道与氢原子的1s 轨道以“头碰头” 方式互相重叠形成6 个碳氢σ 键，由于碳原子的3 个sp 2 杂化轨道处在同一平面内，夹角为120°，所以6 个碳原子正好形成一个正六边形，所有的碳原子和氢原子都在同一平面上（图2-7）。 （二）苯分子结构的现代解释 一、苯的结构 如图2-8所示，每个碳原子以3 个sp2 杂化轨道形成两个碳碳σ 键和一个碳氢σ 键外，每个碳原子还有一个p 轨道，均垂直于苯环平面且相互平行。每个p 轨道都可以与2 个相邻碳原子的p 轨道以“肩并肩”方式侧面重叠，形成一个包含6 个碳原子的闭合的π-π 共轭体系，π 电子离域中电子云密度完全相同，环上没有单键和双键的区别，键长完全相等，介于碳碳单键和碳碳双键之间。6 个碳碳键和6 个碳氢键完全等同，闭合的π-π共轭体系使苯分子的内能降低，具有特殊的化学稳定性，表现为芳香性，即难加成、难氧化、易取代。 （二）苯分子结构的现代解释 一、苯的结构 苯的结构可用 表示，外面的正六边形表示6 个碳原子的sp2杂化轨道互相重叠形成6个碳碳σ键，里面的圆圈表示p轨道以“肩并肩”方式侧面重叠形成闭合的大π键。 苯环的6