内容正文:
第二章 烃
第三节 芳香烃
课时2 苯的同系物
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苯的同系物
苯的同系物:苯环上的氢原子被烷基取代后的一系列产物。
结构特点:分子中只有一个苯环,侧链都是烷基。
通式:CnH2n-6 (n ≥ 7)。
芳香化合物:含有一个或多个苯环的有机化合物。
芳香烃:含有一个或多个苯环的烃(只含碳、氢元素)。
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苯的同系物
常见的苯的同系物有甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯等。
习惯命名法:苯环上的烃基为侧链,命名为某苯,如甲苯;
系统命名法:将苯环上碳原子编号,以某个甲基所在的碳原子的位置为1号,选取最小位次号给另一个基编号。
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苯的同系物
名称 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/(g·cm-3)
甲苯 -95 111 0.867
乙苯 -95 136 0.867
邻二甲苯
(1,2-二甲苯) -25 144 0.880
间二甲苯
(1,3-二甲苯) -48 139 0.864
对二甲苯
(1,4-二甲苯) 13 138 0.861
物理性质:
苯的同系物一般是具有类似苯的气味的无色液体,不溶于水,易溶于有机溶剂,密度比水小,本身也是良好的有机溶剂。
随碳原子数的增多,熔沸点及密度依次增大;
苯环上的支链越多,溶沸点越低;
多种同分异构体,对称性越好,熔沸点越低。
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苯的同系物
实验
振荡前 溴水在下层 溴水的密度大于苯和甲苯 酸性KMnO4溶液在下层 酸性KMnO4溶液的密度大于苯和甲苯
振荡后 液体分层
上层均为橙黄色
下层几乎无色 苯、甲苯与溴水均不反应
但能萃取溴 苯无明显现象
甲苯中紫红色褪去 苯不与酸性KMnO4溶液反应
甲苯与酸性KMnO4溶液反应
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苯的同系物
苯的同系物与苯都含有苯环,因此能在一定条件下发生溴代、硝化和催化加氢反应;
但由于苯环与烷基的相互作用,苯的同系物的化学性质与苯又有所不同,如甲苯中甲基使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子活化而易被取代,而苯环也使甲基活化,易被氧化。
氧化反应:苯的同系物多数能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色。
烷基上与苯环直接相连的碳上连有氢原子的才能被氧化。
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苯的同系物
氧化反应:苯的同系物均能燃烧。
取代反应:与卤族单质发生取代反应,但条件不同产物不同。
当条件为光照时烷基上的氢被取代,类似于甲烷的取代,产物可以通过蒸馏的方法进行分离。
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苯的同系物
若在FeCl3催化的条件下,苯环上邻对位的氢被取代。
同理,在FeBr3催化下,甲苯与液溴发生取代反应可以生成一溴代甲苯。
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苯的同系物
甲苯与浓硝酸反应可以生成一硝基取代物、二硝基取代物和三硝基取代物。
30℃时,苯环上的氢原子被取代,主要得到邻硝基甲苯和对硝基甲苯。
100℃时,苯环上的氢原子被取代,主要得到2,4,6-三硝基甲苯(TNT)。
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苯的同系物
邻对位定位基(如-R,-OH,-OR,-NH2,-NHCOR)——甲基(给电子基)有利于苯环上邻对位发生取代反应。
间位定位基(-COOH,-COOR,-NO2,-HSO3,-CHO,-CO-R)——硝基(吸电子基)有利于苯环上间位发生取代反应。
加成反应:在Pt催化和加热的条件下,甲苯与氢气发生类似苯与氢气的加成反应。
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苯的同系物
除苯的同系物之外,还存在着其它的一些芳香烃:
多苯代脂烃——苯环通过脂肪烃连在一起;
联苯或多联苯——苯环之间通过碳碳单键直接相连;
稠环芳烃——通过共用苯环的若干环边而形成。
萘(C10H8):无色片状晶体、有特殊气味、熔点80℃、易升华、不溶于水。
用途:曾用于杀菌、防蛀、驱虫,现在是重要的化工原料,用于生产增塑剂,农药,染料等。
蒽(C14H10):无色晶体,易升华,不溶于水,易溶于苯。
用途:合成染料的重要原料。
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苯的同系物
芳香烃因其独特的性质,在实际的生产生活中应用广泛,但同时也具有不可避免的危害。
医药
燃料
染料
香水香精
光伏材料
化工合成
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苯的同系物
苯 苯的同系物
相
同
点 结构
组成 ①分子中都含有一个苯环
②都符合分子通式CnH2n-6 (n ≥ 7)
化学
性质 ①燃烧时现象相同,火焰明亮,伴有浓烟
②都易发生苯环上的取代反应
③都能发生加成反应,但都比较困难
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苯的同系物
苯 苯的同系物
不同点 取代
反应 易发生取代反应,主要得到一元取代产物 更容易发生取代反应,常得到多元取代产物
氧化
反应 难被氧化,不能使酸性KMnO4溶液褪色 易被氧化剂氧化,能使酸性KMnO4溶液褪色
差异
原因 苯的同系物分子中,苯环与侧链相互影响。
苯环影响侧链,使侧链烃基活化而易被氧化;侧链烃基影响苯环,使苯环上烃基邻、对位的氢原子活化而被取代
下列有关甲苯的性质中,能说明苯环对甲基性质有影响的是 ( )
A.能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.能在一定条件下催化加氢
C.能燃烧产生带浓烟的火焰
D.能与浓硝酸和浓硫酸混合物加热条件下发生取代反应
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A
已知苯乙烯在一定条件能发生如下反应,下列说法正确的是 ( )
A.①是苯乙烯与H2发生加成反应,又是氧化反应
B.②是取代反应,且产物所有碳原子一定共平面
C.③是加成反应,条件是光照
D.④为加聚反应,苯乙烯是该高分子的单体
课堂巩固
D
课堂小结
谢谢观看
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