3.2单环芳烃的性质（课件）-《有机化学》同步教学（化学工业出版社）

单环芳烃的性质 单环芳烃的物理性质 1 2 单环芳烃的化学性质 目 录 单环芳烃的物理性质 1 2 单环芳烃的化学性质 目 录 1、物态 常温下，苯及其同系物都是无色具有芳香气味的液体。 一、单环芳烃的物理性质 2、沸点 单环芳烃的沸点随分子中碳原子数目的增加而升高。侧链的位置对其没有大的影响，比如二甲苯的三个异构体的沸点很接近，难于分离。 3、熔点 单环芳烃的熔点变化与分子的对称性有关。对称性较大的分子熔点高于对称性小的分子熔点。比如，苯是高度对称的分子，它的熔点比甲苯、乙苯高得多；对二甲苯比邻二甲苯和间二甲苯的熔点高 一、单环芳烃的物理性质 4、相对密度 单环芳烃的相对密度都小于1，比水轻。 5、溶解性 单环芳烃不溶于水，可溶于醚、醇，特别易溶于二甘醇等有机溶剂，因此常用有机溶剂来萃取芳烃。芳烃易燃，燃烧时产生浓烟，其蒸气有毒。 一、单环芳烃的物理性质 单环芳烃的物理性质 1 2 单环芳烃的化学性质 目 录 一、单环芳烃的化学性质 单环芳烃的化学反应主要发生在苯环上，在一定条件下，苯环上的氢原子容易被其它原子或者基团取代，生成许多重要的芳烃衍生物。在强烈的条件下，苯环也可以发生加成和氧化反应，但这往往会使苯环结构遭到破坏。当苯环上连有侧边时，直接与苯环相连的α－C－H键表现出较大的活泼性，可以在一定条件下发生取代、氧化反应。 1、取代反应 ① 苯环上的卤代 在铁粉或卤化铁催化下，苯可与氯或溴发生卤代反应，氯原子或溴原子取代苯环上的氢原子，生成氯苯或溴苯，同时放出卤化氢。 （1）卤代反应 烷基苯发生环上卤代反应时，比苯容易进行。反应主要发生在烷基的邻位和对位。如： ② 侧链上的卤代 烷基苯与卤素发生取代反应时，如果没有催化剂的存在，用光照或加热，侧链上的α—氢原子被卤素取代。例如，在光照下或将氯气通往沸腾的甲苯中，甲苯上的氢原子被逐一取代。 （2）硝化反应 浓硝酸和浓硫酸的混合物称为混酸。苯与混酸作用时，硝基取代苯环上的氢原子，生成硝基苯。这一反应称为芳烃的硝化反应。 在这一反应中，浓硫酸的主要作用是催化剂，同时也是脱水剂。 硝基苯一般不容易被继续硝化，但如果提高反应温度并用发烟硝酸和发烟硫酸作硝化剂，则可生成间硝基苯。 烷基苯的硝化反应比苯容易进行。例如，甲苯在30℃就可发生硝化反应，生成邻硝基甲苯和对硝基甲苯。 习题一： 完成下列化学反应 （3）磺化反应 苯与浓硫酸或发烟硫酸作用，磺酸基（—SO3H）取代苯环上氢原子，生成苯磺酸。这类反应称为芳烃的磺化反应。如： 磺化反应与卤化、硝化反应不同，它是一个可逆反应，其逆反应为磺酸的水解。如果控制反应条件，如用发烟硫酸，三氧化硫可吸收体系水，生成的硫酸又增加磺化能力。因此，可使磺化反应在较低温下进行。 若要去掉苯环上的磺酸时，可将苯磺酸与稀硫酸或稀盐酸一起在加压下共热，就可使苯磺酸发生水解，生成原来的芳烃。 芳烃不溶于浓硫酸，但生成的苯磺酸却可以溶解在硫酸中，可利用这一性质将芳烃从混合物中分离出来。 烷基苯的磺化反应比苯容易进行，主要生成邻位和对位取代产物，一般情况下，提高温度有利于生成对位产物的生成。 磺酸及其钠盐都易溶于水，利用这一特性，在不溶于水的有机物中引入磺酸基，得到可溶于水的化合物。例如，表面活性剂，十二烷基苯磺酸钠的制备。 （4）傅－克烷基化和酰基化反应 在催化剂作用下，芳烃可以与烷基化试剂或酰基化试剂反应，苯环上的氢原子被烷基或酰基取代。其中被烷基取代的反应称为烷基化反应，被酰基取代的反称为酰基化反应。由于这类反应是1877年法国化学家傅里德和美国化学家克拉夫茨共同发现的，因此，又称为傅里德－克拉夫茨反应，简称傅－克反应。 ① 烷基化反应 在催化剂存在下，苯与溴乙烷或乙烯生成乙苯。 像溴乙烷和乙烯这样能将烷基引入芳环上的试剂称为烷基化试剂。 当烷基化试剂含有三个或三个以上的碳原子时，烷基往往发生异构化。如苯与丙烷或丙烯反应时，主要产物都异丙苯： ② 酰基化反应 在催化剂作用下，苯与酰氯、酸酐等发生酰基化反应，生芳酮，如： 乙酰氯、乙酸酐这样能在芳环上引入酰基的试剂称为酰基化试剂。 2、加成反应 在铂、钯或镍等催化剂的作用下，苯与氢加成生成环己烷。 （1）催化加氢 在日光或紫外光照射下，苯与氯发生加成反应，生成六氯环己烷。 （2）光照加氯 3、氧化反应 苯环比较稳定，一般氧化剂不能使其氧化。但如果苯环上连有侧链时，由于受苯环的影响，其α—氢原子比较活泼，容易被氧化，而且无论侧链的长短、结构如何，最后的氧化产物都是苯甲酸。如： （1）侧链氧化 烷基苯氧化是制备芳香族羧酸常用的方法。此外，高锰酸钾溶液氧化烷基苯后，自身的紫红色逐渐消失，实验室中可利用这一反应鉴别含有α—H原子的