第四章 芳香烃（课件）-《有机化学》同步教学（高教版）

第四章 芳香烃 单环芳烃的命名；苯的结构特点；芳香烃的"芳香性”； 致癌芳烃； 常见的定位基的定位效应及其应用； 掌握　 熟悉 了解 重点难点 苯的结构与命名 苯及其他单环芳烃的性质 稠环芳烃 1 2 3 目 录 ONTENTS 苯的分子式为C6H6，为高度不饱和体系。 苯的环状结构式假说：苯是含有单、双键交替的六元环状化合物，即1，3，5-环己三烯。 凯库勒结构式 苯的结构与命名 一、苯的结构 我们先来学习苯的结构。苯是最简单的芳香烃。苯在1825年首次被分离得到。随后测出它的分子式为C6H6，不饱和度为4，为高度不饱和体系。科学家们对苯分子式中六个碳和六个氢是如何连接的进行了大量的研究。其中一位非常富有想象力的科学家凯库勒对苯的结构进行了持续很久的研究，日思夜想。有一天呢，凯库勒在书房睡着了，睡着睡着呢就做了一个梦，在梦中凯库勒就看到碳原子在不停的旋转，旋转旋转就形成了一条首尾相接的蛇，变成了一个环。醒来后的凯库勒受到启发，创造性的提出了苯的环状结构假说：认为苯具有单、双键交替的环状化合物，具有如图所示的1，3，5-环己三烯结构。这一结构又被称为凯库勒结构式。凯库勒提出苯环的结构绝不是一种偶然而是必然，是他长期对于科学研究执着的结果。 不能解释一些实验现象 缺陷1：不能发生烯烃类似的加成反应。 缺陷2： 与 是相同物质。 苯的结构与命名 一、苯的结构 但是这个结构具有一定的缺陷，对苯的很多实验现象不能合理解释。首先，苯很难像烯烃那样发生加成反应。同时，苯环的二取代产物只有三种，而按照凯库勒式苯的二取代产物应该有四种，其中邻二取代产物应该有分别取代在单键两侧和双键两侧的两种结构。但实验结果显示这两种形式为同一种产物。这些都表明凯库勒式并没有真实的表明苯的结构。那苯环到底是一个什么样的结构呢？ 苯分子的六个碳原子和六个氢原子在同一平面上，其中六个碳原子构成正六边形，键角为120°。 碳碳键的键长为140 pm，介于碳碳单键（154 pm）和碳碳双键（134 pm）之间。 苯的结构与命名 一、苯的结构 通过X-射线和光谱的方法对苯的结构进行了测定。发现苯分子的结构中，六个碳原子和六个氢原子在同一个平面上，六个碳原子构成了正六边形的碳环，键角为120°。同时，碳碳键等长，没有单双键之分。可见，苯环中六个氢处于等同的地位，因此苯的一取代和邻二取代产物只有一种。 碳原子采取SP2杂化，分别与2个相邻碳原子和氢原子形成C–C键和 C–H键。 每个碳原子未参加杂化的p轨道彼此侧面重叠形成1个闭合的环状大键，电子云对称而均匀地分布在整个正六边形平面的上下，形成闭合的环状共轭（-）体系。 苯的另一种表示方法 苯的结构与命名 一、苯的结构 1. 一元取代苯 取代基为-NO2、卤素、简单烷基时，以苯为母体，称为“某基苯”，“基”字可省略。 硝基苯 溴苯 异丙苯 取代基为-NH2、-OH、-CHO、-COOH等优先级别较高的官能团时，以苯为取代基。 苯酚 苯胺 苯甲醛 苯甲酸 苯的结构与命名 二、单环芳烃的命名 下面我们来介绍单环芳烃的命名。首先是一元取代苯的命名。当取代基为硝基、卤素、简单烷基时，以苯为母体，称为“某基苯”，“基”字可省略。例如硝基苯、溴苯、异丙苯。取代基为-NH2、-OH、-CHO、-COOH等优先级别较高的官能团时，以苯为取代基。例如苯胺、苯酚、苯甲醛、苯甲酸。 2. 二元取代苯 由于2个取代基的相对位置不同，可产生3种位置异构体。命名时，2个取代基的相对位置可用数字表示，也可用邻或o-(ortho-)、间或m-(meta-)、对或p-(para-)等词头表示。 1,2-二甲苯(邻二甲苯) 1,3-二甲苯(间二甲苯) 1,4-二甲苯(对二甲苯) (o-二甲苯) (m-二甲苯) (p-二甲苯) 苯的结构与命名 二、单环芳烃的命名 二元取代苯命名时，由于2个取代基的相对位置不同，可产生3种位置异构体。命名时，2个取代基的相对位置可用数字表示，也可用邻、间、对等词头表示。例如领二甲苯、间二甲苯、对二甲苯。 3. 三元取代苯 根据取代基的相对位置，常用数字编号来区别，如取代基相同，则常用连、偏、均等词头来表示。 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)