4.2苯及其他单环芳烃的性质（课件）-《有机化学》同步教学（化学工业出版社）

第四章 芳香烃 目 录 ONTENTS 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 一般为液体，具有特殊气味，有一定的毒性。 密度比相应的脂肪烃大。 微溶或不溶于水，能与多种有机溶剂互溶，是良好的有机溶剂。 苯具有易挥发、易燃的特点，其蒸气有爆炸性。 苯及其他单环芳烃的性质 一、芳香烃的物理性质 苯及其同系物一般为液体，具有特殊的气味，具有一定的毒性，长期吸入苯能导致再生障碍性贫血，在使用过程中要注意做好个人防护措施。密度一般比相应的脂肪烃大。苯及其同系物一般是非极性或极性很小的化合物，微溶或不溶于水，能与醇、醚、丙酮和四氯化碳互溶，同时也是良好的有机溶剂。苯具有易挥发、易燃的特点，其蒸气有爆炸性。 苯及其他单环芳烃的性质 单环芳烃的化学性质主要发生在苯环及其附近。 苯环上及C—H键断裂引发亲电取代反应 苯环的碳碳键断裂引发的加成反应 苯环侧链上-H的活性引发的氧化反应、取代反应 α 苯及其他单环芳烃的性质 二、苯及其他单环芳烃的化学性质 芳香族化合物广泛存在于自然界和日常生活中，例如药品阿司匹林，聚苯乙烯等化合物，他们的结构中都含有苯环结构。我们先来回忆一下前面学习的苯的结构，苯分子中六个碳原子相连成六元环，未参与杂化的p轨道垂直于六元环平面相互交叠形成离域大派键。大派键的电子云像两个轮胎一下在六元环的上下两面，因此非常容易被亲电试剂进攻。单环芳烃的化学性质主要发生在苯环及其附近，主要分为三类。第一类是苯环上的碳氢键断离发生亲电取代反应，引入各种取代基。第二类是是由苯环侧链-H的活性引发的氧化反应和自由基取代反应。第三类是苯环上的碳碳键断裂引发的加成反应。通过这些反应，可以在苯环上和苯环外的各个位置引入不同的取代基，从而合成多种多样的芳香烃，这在合成上具有重要的意义。 （一） 取代反应 卤代反应 以在FeX3或Fe粉的催化作用下，苯环上的氢原子被卤素（氯或溴）取代，生成卤苯。 邻氯甲苯 对氯甲苯 氯苯 苯及其他单环芳烃的性质 二、苯及其他单环芳烃的化学性质 首先我们先来学习取代反应。第一类卤代反应。在三卤化铁或铁粉的催化作用下，苯环上的氢原子被卤素取代，生成卤苯。由于氟和碘的性质，常用的卤素为氯和溴。例如苯和氯在三氯化铁或铁粉的催化下生成氯苯。甲苯在同样条件下生成邻氯甲苯和对氯甲苯。 硝化反应 浓硝酸和浓硫酸的混合物（称为混酸）与苯共热，苯环上的氢原子被硝基（―NO2）取代，生成硝基苯。 苯及其他单环芳烃的性质 二、苯及其他单环芳烃的化学性质 接下来学习第二类取代反应，硝化反应。浓硝酸和浓硫酸的混合物与苯共热，苯环上的氢原子被硝基取代，生成硝基苯。硝基苯进一步硝化，生成间二硝基苯；烷基苯的硝化比苯容易，主要生成邻位和对位产物。例如甲苯在混酸催化下，可以生成邻硝基甲苯和对硝基甲苯。 磺化反应 苯与浓硫酸或发烟硫酸反应，苯环上的氢原子被磺酸基（―SO3H）取代生成苯磺酸，此反应称为磺化反应。磺化反应的试剂一般是SO3。发烟硫酸是SO3和硫酸的混合物。 磺化反应是一个可逆反应，利用磺化反应的可逆性，把磺酸基作为临时占位基团，以得到所需的产物。 苯及其他单环芳烃的性质 二、苯及其他单环芳烃的化学性质 接下来我们介绍第三类取代反应，磺化反应。苯与浓硫酸或发烟硫酸反应，苯环上的氢原子被磺酸基（―SO3H）取代生成苯磺酸，称为磺化反应。磺化反应的试剂一般是SO3。发烟硫酸是SO3和硫酸的混合物。磺化反应是一个可逆反应，苯磺酸在稀硫酸加热可以得到苯。常利用磺化反应的可逆性，把磺酸基作为临时占位基团，以得到所需的产物。 傅-克烷基化反应 卤代烷在无水AlCl3、SnCl4等催化剂作用下与苯反应，苯环上的氢原子被烷基取代生成烷基苯，此反应称为傅-克烷基化反应。 反应通式： 若烷基化试剂含有3个或3个以上碳原子，反应中常发生烷基的异构化。 苯及其他单环芳烃的性质 二、苯及其他单环芳烃的化学性质 第四类傅-克烷基化反应。卤代烷在无水AlCl3、SnCl4等催化剂作用下与苯反应，苯环上的氢原子被烷基取代生成烷基苯，此反应称为傅-克烷基化反应。反应通式为苯与卤代烃在无水三氯化铝催化下生成烃基苯。例如苯与氯乙烷生成乙苯。这里需要注意的是若烷基化试剂含有3个或3个以上碳原子，反应中常发生烷基的异构化。例如，1-溴丙烷与苯反应主要产物是异丙苯 （二）加成反应 苯不易发生加成反应。但在高温、高压等特殊条件下也能与氢气、氯气等物质加成，分别生成环己烷、六氯环己烷等。 苯及其他单环芳烃的性质 二、苯及其他单环芳烃的化学性质 除亲电取代反应外，苯还能发生加成反应。反应活性不如烯烃高，但在高温