2.3.2苯的同系物 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3

第二章 烃 第三节 芳香烃 第一课时 苯的同系物 一、苯的同系物 1.组成和结构 (1)定义：苯环上的氢原子被烷基取代所得到的产物。 (2)结构：分子中只有一个苯环，且苯环上的氢被烷基取代。 (3)通式：CnH2n－6 (n≥7) (4)常见苯的同系物： 、 、 、 、 　甲苯　　　　　乙苯　　　　　邻二甲苯　　间二甲苯　　　 对二甲苯 命名：若将苯环上的6个碳原子编号，某甲基所在碳原子为1号，选取最小位次号给另一碳原子编号，则二甲苯的三种同分异构体命名为邻二甲苯：1,2-二甲苯，间二甲苯：1,3-二甲苯，对二甲苯：1,4-二甲苯。 2.物理性质 (1)一般具有类似苯的气味的无色液体，不溶于水，易溶于有机溶剂，密度比水的小。 (2)随碳原子数增多，熔、沸点依次升高。 3.苯的同系物的化学性质(以甲苯为例) ①与苯相似，都可发生取代(卤代、硝化、磺化)、加成、氧化反应。 ②但由于苯环与烷基的相互影响，苯的同系物的化学性质与苯及烷烃相比又有所不同。 【实验探究】苯和甲苯与溴水、酸性高锰酸钾溶液能否反应 实验内容 实验现象 解释 ①向两支分别盛有2 mL苯和甲苯的试管中各加入几滴溴水，振荡后静置，观察现象 ②向两支分别盛有2 mL苯和甲苯的试管中各加入几滴酸性高锰酸钾溶液，振荡后静置，观察现象 ①苯和甲苯密度均小于水 ②苯和甲苯均不与溴水反应，但可以萃取溴 苯与酸性KMnO4溶液不反应，甲苯与酸性KMnO4溶液反应 ①燃烧 ②甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色，这是由于甲苯上的甲基被酸性KMnO4氧化的结果（侧链氧化）。 现象：火焰明亮并带有浓烟。 通过这个反应，可以说明：苯环对侧链影响：苯环活化侧链，使侧链易于氧化。 (2)氧化反应 CH2 CH CH3 CH3 CH2 CH2 CH3 能使酸性高锰酸钾溶液褪色 CH3 C CH3 CH3 CH3 C CH2CH3 CH3 规律：苯的同系物中如果与苯环直接相连的碳原子上连有氢，该苯的同系物则可使酸性高锰酸钾溶液褪色，与苯环相连的烷基通常被氧化成羧基。 无论R—的碳链有多长，氧化产物都是苯甲酸。 反应机理： 不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 ①卤代反应 规律：a：光照条件下，苯的同系物的取代反应发生在烷基侧链上； b：溴化铁作催化剂，苯的同系物的取代反应发生在苯环上烷基的邻、对位上。 苯环和侧链都能发生取代反应,但条件不同。 以甲苯为例 邻位 对位 甲基使苯环邻对位C活化 (3)取代反应 ②硝化反应 甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下可以发生取代反应，生成一硝基取代物、二硝基取代物和三硝基取代物，硝基取代的位置均以甲基的邻、对位为主。 例如在30 ℃条件下，主要生成邻硝基甲苯和对硝基甲苯两种一取代产物： 62% 33% 甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下发生反应生成2,4,6-三硝基甲苯。 ＋3H2O 2,4,6-三硝基甲苯又叫梯恩梯(TNT)，是一种淡黄色晶体，不溶于水，是一种烈性炸药，应用于国防、采矿、筑路、水利建设等。 在一定条件下甲苯与H2发生加成反应，生成甲基环己烷。 结论:苯的同系物与氢气的加成反应很困难，也不能使溴的四氯化碳溶液褪色，进一步证明：苯环中不是一般的碳碳单键和碳碳双键，是一种介于单键和双键之间独特的键。 (4)加成反应 (1)苯的同系物分子中，苯环与侧链相互影响，苯环影响侧链，使侧链烃基性质活泼而被氧化。苯的同系物被氧化时，不论它的侧链长短如何，氧化都发生在跟苯环直接相连的碳原子上。 (2)侧链对苯环的影响，如甲苯：使苯环上与甲基邻、对位上的氢原子变得活泼，甲苯与硝酸反应时，生成三硝基甲苯，而苯与硝酸反应只生成硝基苯。 苯环与侧链的关系 (1)在光照条件下，甲苯与氯气发生取代反应时，氯原子取代甲基上的氢原子。反应后可能的有机产物是甲基上的氢原子分别被1个、2个或3个氯原子取代所生成的氯甲基苯。分离提纯的方法一般是蒸馏。 (2)在FeBr3的催化下，甲苯与溴发生取代反应生成的一溴代甲苯主要有两种：邻溴甲苯和对溴甲苯。甲基的存在活化了苯环上处于甲基邻位和对位的氢原子，使相应的C-H更容易断裂，发生取代反应。该反应对反应条件的要求更低。 【关注条件不同时，发生取代反应的可能是甲基，也可能是苯环】 (3)甲苯与氢气发生加成反应后生成甲基环已烷。该反应与苯的反应相似，相同条件下发生加成反应的是苯环。 (4)对比苯和甲苯的结构，以及二者发生硝化反应产物的结构，可以发现甲基活化了苯环，并使甲基邻位和对位上的氢原子更容易被取代。可以从取代基团影响苯环大键的角度进行分析:苯环中原本平均分布的电子云，在甲苯中的分布有了差异，使某些位置上的亲电取代反应变得容易。 (1)定义 由两个或两个以上的苯环共用相邻的两个碳原子的芳香烃是稠环芳香烃。 (2)示例 萘：分子式为C10H8，结构简式为 ，是一种无色片状晶体，有特殊气味，易升华，不溶于水。 蒽：分子式为C14H10，结构简式为 ，是一种无色晶体，易升华，不溶于水，易溶于苯。 稠环芳香烃 1.下列有关甲苯的实验事实中，能说明侧链对苯环性质有影响的是 A.甲苯通过硝化反应生成三硝基甲苯 B.甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C.甲苯燃烧时产生很浓的黑烟 D.1 mol甲苯与3 mol氢气发生加成反应 √ 和没有侧链时苯的硝化反应不同，这是侧链对苯环性质的影响 是苯环对甲基的影响 苯的含碳量高造成的 苯还是苯的同系物均能与H2发生加成反应 2.如图是两种烃的球棍模型，下列说法正确的是 A.二者与Cl2不能反应 B.二者互为同分异构体 C.都不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D.都不能发生加成反应 √ 3.实验室用溴和苯反应制取溴苯，得到粗溴苯后，要用如下操作精制：①蒸馏、②水洗、③用干燥剂干燥、④10% NaOH溶液润洗。下列操作顺序正确的是 A.①②③④② B.②④②③① C.④②③①② D.②④①②③ √ 首先要了解制取溴苯的反应原料是苯、液溴、铁粉，反应原理是 ＋Br2 ＋HBr↑，生成物有溴化氢，溴苯中含有多余的液溴，要用一定的方法除杂干燥，才能得到精制的溴苯。先用水洗除去水溶性杂质，如溴化氢、少量的溴，然后用10%的NaOH溶液润洗，可把溴转变为水溶性的物质除去；需再用水洗一次，把残余的NaOH洗去；接着用干燥剂除水，最后蒸馏得到溴苯。正确的顺序是②④②③①。 eq \o(――――――――――――――――→,\s\up17(酸性高锰酸钾溶液)) CnH2n－6＋eq \f(3n－3,2)O2eq \o(――――→,\s\up17(点燃))nCO2＋(n－3)H2O。 eq \o(――――――→,\s\up17(KMnO4),\s\do15(H＋)) ＋HNO3eq \o(――――――→,\s\up17(浓硫酸),\s\do15(30 ℃)) ＋H2O　 ＋HNO3eq \o(――――――→,\s\up17(浓硫酸),\s\do15(30 ℃)) ＋H2O　 ＋3HO—NO2eq \o(――――→,\s\up17(浓硫酸),\s\do15(△)) ＋3H2eq \o(――――→,\s\up17(催化剂),\s\do15(△)) $$