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文檔簡介
第六章芳香烴第一節芳香烴的分類、構造異構及命名第二節苯的結構第三節單環芳烴的物理性質第四節單環芳烴的化學性質第五節苯環上親電取代反應歷程第六節苯環上親電取代反應的定位規律第七節多環芳烴第八節非苯芳烴第六章芳香烴第一節芳香烴的分類、構造異構及命名第一節
芳香烴的分類、異構及命名一、分類二、構造異構及命名第一節
芳香烴的分類、異構及命名一、分類一、分類
單環芳烴芳香烴聯苯類多環芳烴多苯代脂肪稠環芳烴一、分類單環芳烴二、構造異構及命名1、單環芳烴2、多環芳烴二、構造異構及命名1、單環芳烴1、單環芳烴(1)取代基簡單時(2)二元取代物及三元取代物(3)復雜基團或不飽和基團取代時(4)幾種取代基1、單環芳烴(1)取代基簡單時(1)取代基簡單時以苯為母體,烷基為取代基。例如(1)取代基簡單時以苯為母體,烷基為取代基。例如(2)二元取代物及三元取代物二元取代物的表示方法三元取代物的表示方法(2)二元取代物及三元取代物二元取代物的表示方法二元取代物的表示方法鄰二甲苯1,2-二甲苯o-二甲苯間二甲苯1,3-二甲苯m-二甲苯對二甲苯1,4-二甲苯d-二甲苯1)兩基團相同時,有三種異構體:鄰(o)、間(m)、對(p)二元取代物的表示方法鄰二甲苯間二甲苯對二甲苯1)兩基團相同時2)兩基團不同時,主管能團與苯環一起作母體,另一個作取代基。
間氯苯酚對甲苯磺酸鄰氨基苯甲醛2)兩基團不同時,主管能團與苯環一起作母體,另一個作取代基。三元取代物的表示方法連三甲苯1,2,3-三甲苯偏三甲苯1,2,4-三甲苯均三甲苯1,3,5-三甲苯1)三基團相同時,為:1,2,3-(連)1,2,4-(偏)1,3,5-(均)三元取代物的表示方法連三甲苯偏三甲苯均三甲苯1)三基團相同時2)三基團不同時,①先定主管能團并編號為1;②取代基位號盡可能小;③寫名稱,次序規則小的基團優先。2)三基團不同時,(3)取代基復雜時取代基復雜時或取代基上有官能團時,可以把支鏈看作母體,苯環作為取代基。例如:2-苯基-2-丁烯苯乙炔苯乙烯2-甲基-3-苯基丁烷(3)取代基復雜時取代基復雜時或取代基上有官能團時,可以把支幾種取代基幾種取代基2、多環芳烴(1)聯苯類(2)多苯代脂肪烴(3)稠環芳烴2、多環芳烴(1)聯苯類(1)聯苯類聯(二)苯對聯三苯(1,4-聯三苯)間聯三苯(1,3-聯三苯)4,4‘-二苯基聯苯(聯四苯)(1)聯苯類聯(二)苯對聯三苯(1,4-聯三苯)間聯三苯(1(2)多苯代脂肪烴二苯基甲烷1,2-二苯基乙烯1-苯基-2-對甲苯基乙烯(2)多苯代脂肪烴二苯基甲烷1,2-二苯基乙烯1-苯基-2-
位:
1,4,5,8位:
2,3,6,7位:
9,10
(3)稠環芳烴位:1,4,5,8萘蒽菲萘蒽菲第二節苯的結構苯的芳香性一、凱庫勒結構式二、苯分子結構的近代概念第二節苯的結構苯的芳香性苯的芳香性苯的不易加成、不易氧化、容易取代和碳環異常穩定的特性,不同于一般不飽和化合物的性質,總稱為方向性。苯的芳香性苯的不易加成、不易氧化、容易取代和碳環異常穩定的特
二.苯的結構和表達式平面分子,正六邊形,碳碳鍵長均等:140pm;鍵角120o
Csp2,C-C鍵和C-H鍵;
p軌道,鍵;電子云分布在平面上下;環閉共軛體系;能量降低穩定、鍵長平均化。二.苯的結構和表達式平面分子,正六邊形,一、凱庫勒結構式一、凱庫勒結構式二、苯分子結構的近代概念(一)價鍵理論對苯結構的處理(二)分子軌道理論對苯結構的處理二、苯分子結構的近代概念(一)價鍵理論對苯結構的處理(一)價鍵理論對苯結構的處理(一)價鍵理論對苯結構的處理(二)分子軌道理論對苯結構的處理(二)分子軌道理論對苯結構的處理第三節單環芳烴的物理性質溶解度:苯及其同系物多數為液體,不溶于水,易溶于有機溶劑。相對密度:單環芳烴的相對密度小于1,但比同碳數的脂肪烴和脂環烴大,一般在0.8-0.9。沸點:苯的同系物中每增加一個CH2單位,沸點平均增高約25℃,含同碳數的各種異構體的沸點很接近;熔點:在同分異構體中,結構對稱的異構體具有較高的熔點第三節單環芳烴的物理性質溶解度:苯及其同系物多數為液體,不第四節單環芳烴的化學性質一、取代反應二、加成反應三、氧化反應第四節單環芳烴的化學性質一、取代反應一、取代反應1、鹵代反應2、硝化反應3、磺化反應4、烷基化反應5、?;磻?、取代反應1、鹵代反應1、鹵代反應苯的鹵代烷基苯的鹵代1、鹵代反應苯的鹵代苯的鹵代苯的鹵代烷基苯的鹵代烷基苯的鹵代2、硝化反應2、硝化反應3、磺化反應苯的磺化和氯磺化烷基苯的磺化磺化的可逆性3、磺化反應苯的磺化和氯磺化苯的磺化和氯磺化苯的磺化和氯磺化烷基苯的磺化烷基苯的磺化磺化的可逆性除水、加過量苯有利于正反應;稀酸、加熱有利于逆反應;磺化的可逆性除水、加過量苯有利于正反應;稀酸、加熱有利于逆4、烷基化反應烷基化反應的特點4、烷基化反應烷基化反應的特點
[討論]親電試劑是烷基正離子,伴隨碳正離子重排.
常用的催化劑:路易斯酸、質子酸;
烷基化試劑:鹵代烷、烯、醇等。
反應機理[討論]親電試劑是烷基正離子,伴隨碳正離子重排.烷基化反應的特點(1)易異構化(2)易多烷基化(3)鹵代烯烴、鹵代苯不能發生(4)可逆、易歧化反應局限性:含吸電子基的芳烴不發生F-C反應。烷基化反應的特點(1)易異構化烷基化反應的特點烷基化反應的特點5、?;磻;磻奶攸c可用于制備芳香酮、雙官能團化合物或直鏈取代烷基苯:5、?;磻;磻奶攸c可用于制備芳香酮、雙官能團化合酰基化反應的特點(1)不易異構化(2)不易多?;?)鹵代烯烴、鹵代苯不能發生反應的局限性:芳環上有吸電子基如:硝基、羰基等不發生F-C?;磻?。?;磻奶攸c(1)不易異構化氯甲基化反應加特曼—科赫反應5.氯甲基化與加特曼-科赫反應芳環上有強吸電子基,反應均不發生。氯加特曼—科赫反應5.氯甲基化與加特曼二、加成反應1、催化加氫2、加氯二、加成反應1、催化加氫1、催化加氫1、催化加氫2、加氯2、加氯三、氧化反應三、氧化反應第五節
苯環上親電取代反應歷程一、通式二、反應歷程第五節
苯環上親電取代反應歷程一、通式一、通式一、通式二、反應歷程1、生成π-絡合物和σ-絡合物2、質子的離去二、反應歷程1、生成π-絡合物和σ-絡合物1、生成π-絡合物和σ-絡合物1、生成π-絡合物和σ-絡合物2、質子的離去2、質子的離去
親電試劑絡合物絡合物產物用極限式表示中間體:親電試劑絡合物第六節
苯環上親電取代反應的定位規律一、電子效應二、兩類定位基三、定位規律的解釋四、定位規律的應用第六節
苯環上親電取代反應的定位規律一、電子效應一、電子效應p-π共軛π-π共軛σ-π共軛σ-p共軛一、電子效應p-π共軛σ-π共軛
誘導效應為短程效應。誘導效應:σ電子的偏移。用→表示。δδδ+δδ+δ+δ-吸電子基:原子或基團的電負性大于氫原子給電子基:原子或基團的電負性小于氫原子誘導效應為短程效應。誘導效應:σ電子的偏移。用→表示。δ一、兩類定位基1、第一類定位基2、第二類定位基一、兩類定位基1、第一類定位基1、
第一類定位基
第一類定位基又稱鄰對位定位基,在親電取代反應中使新進入的取代基主要進入它的鄰、對位(鄰+對>60%),同時使苯環活化。致活的鄰對位定位基(除鹵素外)。-X為致鈍的鄰對位定位基.例如:—O-,—N(CH3)2,—NH2
,—OH,—OCH3,—NHCOCH3,—OCOCH3,—F,—Cl,—Br,一I,一R,一C6H51、第一類定位基第一類定位基又稱鄰對位定2、第二類定位基
第二類定位基又稱間位定位基,在進行親電取代反應中,使新進入的取代基主要進入它的間位(間位>40%),同時使苯環鈍化。例如:—N+(CH3)3,—NO2,—CN,—SO3H,—CHO,—COCH3,—COOH,—COOCH3,—CONH2等。2、第二類定位基第二類定位基又稱間位定位基[鄰對位定位基]含有未共用電子對的原子與芳環成鍵,形成大鍵;(2)含有電子的基團,例如:(3)可通過誘導效應或超共軛效應產生給電子效應的烷基等。[間位定位基]與苯環相連的原子有極性雙鍵;(2)與苯環相連的是帶正點荷的原子或強的吸電子基,如:-CCl3-CF3[鄰對位定位基]含有未共用電子對的原子與芳環成鍵,形成大鍵二、定位規律的解釋1、第一類定位基2、第二類定位基二、定位規律的解釋1、第一類定位基1、第一類定位基甲苯苯胺1、第一類定位基甲苯甲苯+I+C甲苯+I+C苯胺-I+C苯胺-I+C
為什么鄰對位定位基對鄰對位活化作用更大?結果:苯環上電子云密度增加,并且鄰對位高于間位。σ-π結果:苯環上電子云密度增加,并且鄰對位高于間位。σ
為什么鹵素致鈍(-I>+C)卻是鄰對位定位基?
共軛效應控制定位為什么鹵素致鈍(-I>+C)卻是鄰對位定位基?共2、第二類定位基-I-C2、第二類定位基-I-C
為什么間位定位基鈍化苯環,并且鈍化鄰對位大于間位?結果:取代速率間位大于鄰對位,產物以間位為主。為什么間位定位基鈍化苯環,并且鈍化鄰對位大于間位?結三、定位規律的應用1、預測反應的主要產物2、選擇合適的合成路線三、定位規律的應用1、預測反應的主要產物1、預測反應的主要產物當苯環上有一個取代基時第二取代基進入的位置,由定位規律確定。有兩個取代基時,第三取代基進入的位置:(1)兩個取代基是同一類(2)兩個取代基不是同一類1、預測反應的主要產物當苯環上有一個取代基時第二取代基進入的(1)兩個取代基是同一類(1)兩個取代基是同一類(2)兩個取代基不是同一類(2)兩個取代基不是同一類2、選擇合適的合成路線2、選擇合適的合成路線有機化學課件——第六章-芳香烴生物體內芳烴的反應生物體內芳烴的反應第七節多環芳烴一、多苯代脂肪烴二、聯苯和聯多苯三、稠環芳烴第七節多環芳烴一、多苯代脂肪烴一、多苯代脂肪烴
多苯代脂烴的苯環被取代基活化,比苯容易發生各種取代反應;與苯環相連的亞甲基和次甲基上的氫原子受苯環的影響也比較活潑,容易被氧化、取代和顯酸性。當多苯代脂烴中的苯基相距較遠時,它主要顯示單環芳烴烴基衍生物的性質。
重要的多苯代脂烴:三苯甲烷一、多苯代脂肪烴多苯代脂烴的苯環被取代基活化,比苯容易發生三苯甲烷三苯甲烷為斜方葉狀晶體,熔點92℃。它是三苯甲烷類染料的母體。三苯甲烷的制備三苯甲烷的性質三苯甲烷三苯甲烷為斜方葉狀晶體,熔點92℃。它是三苯甲烷類染三苯甲烷的制備可由苯與氯仿制備:三苯甲烷的制備可由苯與氯仿制備:三苯甲烷的性質1、酸性2、與溴反應3、氧化反應4、三苯甲基自由基的生成5、三苯甲基正離子的生成三苯甲烷的性質1、酸性1、酸性
三苯甲烷的C—H鍵與三個苯基形成σ—π共扼體系,氫原子顯示出“酸性”,pKa=31.5。在溶劑中三苯甲烷與鈉反應生成血紅色的三苯甲基鈉,其中含有三苯甲基負離子:1、酸性三苯甲烷的C—H鍵與三個苯基形成σ—π共扼體系,氫2、與溴反應2、與溴反應3、氧化反應3、氧化反應4、三苯甲基自由基的生成三苯(基)氯甲烷在苯溶液中與鋅粉作用,得到黃色的三苯甲基自由基溶液4、三苯甲基自由基的生成三苯(基)氯甲烷在苯溶液中與鋅粉作用5、三苯甲基正離子的生成
三苯氯甲烷在液體SO2中能電離成三苯甲基正離子和氯離子。
三苯甲基正離子比較穩定,可以同親核性弱的負離子形成穩定的鹽。在苯環的鄰、對位再引入給電子基團,會使三苯甲基正離子更加穩定、就得到一類色澤鮮艷的染料——三苯甲烷類染料5、三苯甲基正離子的生成三苯氯甲烷在液體SO2中能電離成二、聯苯
聯苯的制備聯苯的性質二、聯苯聯苯的制備聯苯的制備聯苯為無色晶體,熔點70℃,沸點225℃。工業上由苯蒸氣通過紅熱的鐵管子脫氫制得。聯苯的制備聯苯為無色晶體,熔點70℃,沸點225℃。工業上由聯苯的性質親電取代芐基化反應聯苯的性質親電取代親電取代聯苯進行親電取代反應時,主要生成對位產物:親電取代聯苯進行親電取代反應時,主要生成對位產物:芐基化反應是用于博—克反應的最典型例子.得到了用傳統的路易斯酸為催化劑所得不到的高選擇性的對位芐基化產物。例如:芐基化反應是用于博—克反應的最典型例子.得到了用傳統的路易斯三、稠環芳烴(一)萘(二)蒽和菲三、稠環芳烴(一)萘(一)萘萘的結構1.親電取代反應2.親電取代反應規津3.氧化反應4.加氫反應(一)萘萘的結構萘的結構環閉共軛體系(大鍵);C-C鍵長不完全等同;電子云不完全平均化;離域能~255kJ/mol。萘的結構環閉共軛體系(大鍵);C-C鍵長不完全等同;1.親電取代反應(1)鹵化反應(2)硝化反應(3)磺化反應(4)?;磻ǚ磻獥l件較溫和,取代主要發生在α位。)1.親電取代反應(1)鹵化反應(1)鹵化反應(轉化率93%,選擇性100%)(1)鹵化反應(轉化率93%,選擇性100%)(2)硝化反應(2)硝化反應(3)磺化反應高溫制得的β—萘磺酸是制備某些β—取代萘的中間產物,如β—萘磺酸的堿熔制備β—萘酚:[磺化]可逆。低溫有利α位取代,高溫有利β位取代。(3)磺化反應高溫制得的β—萘磺酸是制備某些β—取代萘的中間有機化學課件——第六章-芳香烴Β-萘磺酸的堿熔制備β-萘酚:Β-萘磺酸的堿熔制備β-萘酚:(4)?;磻?4)酰基化反應2.親電取代反應規津
萘分子有兩個苯環,第二個取代基進人的位置可以是同環,也可以是異環,主要取決于原有取代基的定位作用。原取代基為第一類定位基時原取代基是第二類定位基時如果是可逆反應2.親電取代反應規津萘分子有兩個苯環,第二個取代基進人的位原取代基為第一類定位基時
第二個取代基進入同環原取代基的鄰或對位中的α位。例如:原取代基為第一類定位基時第二個取代基進入同原取代基是第二類定位基時第二個取代基進入異環的α位。例如:原取代基是第二類定位基時第二個取代基進入異環的α位。例如:如果是可逆反應如果是可逆反應,產物隨反應條件不同而變化如果是可逆反應如果是可逆反應,產物隨反應條件不同而變化3.氧化反應萘的氧化取代萘的氧化3.氧化反應萘的氧化萘的氧化1,4—萘醌萘的氧化1,4—萘醌取代萘的氧化取代基為第一類定位基時,使所在的環活化,氧化時同環破裂;取代基為第二類定位基時,使所在環鈍化,氧化時異環破裂。例如:取代萘的氧化取代基為第一類定位基時,使所在的環活化,氧化時同4.加氫反應4.加氫反應(二)蒽和菲取代反應氧化反應加氫反應環閉共軛體系(大鍵);離域能:苯>萘>菲>蒽
9,10位化學活性較大。(二)蒽和菲取代反應環閉共軛體系(大鍵);離域能:苯>萘取代反應取代反應氧化反應氧化反應加氫反應加氫反應
(三)致癌芳烴5,10-二甲基-1,2-苯并蒽1,2,5,6-二苯并蒽2,3-苯并芘1,2,3,4-二苯并菲(三)致癌芳烴5,10-二甲基-1,2-苯并蒽第八節非苯芳烴
凡具有芳香性而不含苯環的烴類化合物稱做非苯芳烴,非苯芳烴包括一些環多烯和芳香離子等。一、休克爾規則二、判斷非苯芳烴的條件第八節非苯芳烴凡具有芳香性而不含一、休克爾規則一個單環化合物只要具有平面離域體系,它的π電子數為4n十2(n=0.1,2,3,…整數)、就有芳香性。其中n相當于簡并的成鍵軌道和非鍵軌道的組數電子數6101414n1233一、休克爾規則一個單環化合物只要具有平面離域體系,它的π電子二、判斷非苯芳烴的條件一、成環的所有碳原子必須共平面二、環上的π電子數符合4n+2規則例如:二、判斷非苯芳烴的條件一、成環的所有碳原子必須共平面例例環戊二烯負離子環辛四烯雙負離子
判斷下列離子有無芳香性?
有有有有芳香離子環戊二烯負離子環辛四烯雙負離子判斷下列離子有無芳香性茚和薁(yù)茚
無有
薁茚和薁(yù)茚無
神奇的全碳分子——富勒烯
C60C70神奇的全碳分子——富勒烯C60第六章芳香烴第一節芳香烴的分類、構造異構及命名第二節苯的結構第三節單環芳烴的物理性質第四節單環芳烴的化學性質第五節苯環上親電取代反應歷程第六節苯環上親電取代反應的定位規律第七節多環芳烴第八節非苯芳烴第六章芳香烴第一節芳香烴的分類、構造異構及命名第一節
芳香烴的分類、異構及命名一、分類二、構造異構及命名第一節
芳香烴的分類、異構及命名一、分類一、分類
單環芳烴芳香烴聯苯類多環芳烴多苯代脂肪稠環芳烴一、分類單環芳烴二、構造異構及命名1、單環芳烴2、多環芳烴二、構造異構及命名1、單環芳烴1、單環芳烴(1)取代基簡單時(2)二元取代物及三元取代物(3)復雜基團或不飽和基團取代時(4)幾種取代基1、單環芳烴(1)取代基簡單時(1)取代基簡單時以苯為母體,烷基為取代基。例如(1)取代基簡單時以苯為母體,烷基為取代基。例如(2)二元取代物及三元取代物二元取代物的表示方法三元取代物的表示方法(2)二元取代物及三元取代物二元取代物的表示方法二元取代物的表示方法鄰二甲苯1,2-二甲苯o-二甲苯間二甲苯1,3-二甲苯m-二甲苯對二甲苯1,4-二甲苯d-二甲苯1)兩基團相同時,有三種異構體:鄰(o)、間(m)、對(p)二元取代物的表示方法鄰二甲苯間二甲苯對二甲苯1)兩基團相同時2)兩基團不同時,主管能團與苯環一起作母體,另一個作取代基。
間氯苯酚對甲苯磺酸鄰氨基苯甲醛2)兩基團不同時,主管能團與苯環一起作母體,另一個作取代基。三元取代物的表示方法連三甲苯1,2,3-三甲苯偏三甲苯1,2,4-三甲苯均三甲苯1,3,5-三甲苯1)三基團相同時,為:1,2,3-(連)1,2,4-(偏)1,3,5-(均)三元取代物的表示方法連三甲苯偏三甲苯均三甲苯1)三基團相同時2)三基團不同時,①先定主管能團并編號為1;②取代基位號盡可能小;③寫名稱,次序規則小的基團優先。2)三基團不同時,(3)取代基復雜時取代基復雜時或取代基上有官能團時,可以把支鏈看作母體,苯環作為取代基。例如:2-苯基-2-丁烯苯乙炔苯乙烯2-甲基-3-苯基丁烷(3)取代基復雜時取代基復雜時或取代基上有官能團時,可以把支幾種取代基幾種取代基2、多環芳烴(1)聯苯類(2)多苯代脂肪烴(3)稠環芳烴2、多環芳烴(1)聯苯類(1)聯苯類聯(二)苯對聯三苯(1,4-聯三苯)間聯三苯(1,3-聯三苯)4,4‘-二苯基聯苯(聯四苯)(1)聯苯類聯(二)苯對聯三苯(1,4-聯三苯)間聯三苯(1(2)多苯代脂肪烴二苯基甲烷1,2-二苯基乙烯1-苯基-2-對甲苯基乙烯(2)多苯代脂肪烴二苯基甲烷1,2-二苯基乙烯1-苯基-2-
位:
1,4,5,8位:
2,3,6,7位:
9,10
(3)稠環芳烴位:1,4,5,8萘蒽菲萘蒽菲第二節苯的結構苯的芳香性一、凱庫勒結構式二、苯分子結構的近代概念第二節苯的結構苯的芳香性苯的芳香性苯的不易加成、不易氧化、容易取代和碳環異常穩定的特性,不同于一般不飽和化合物的性質,總稱為方向性。苯的芳香性苯的不易加成、不易氧化、容易取代和碳環異常穩定的特
二.苯的結構和表達式平面分子,正六邊形,碳碳鍵長均等:140pm;鍵角120o
Csp2,C-C鍵和C-H鍵;
p軌道,鍵;電子云分布在平面上下;環閉共軛體系;能量降低穩定、鍵長平均化。二.苯的結構和表達式平面分子,正六邊形,一、凱庫勒結構式一、凱庫勒結構式二、苯分子結構的近代概念(一)價鍵理論對苯結構的處理(二)分子軌道理論對苯結構的處理二、苯分子結構的近代概念(一)價鍵理論對苯結構的處理(一)價鍵理論對苯結構的處理(一)價鍵理論對苯結構的處理(二)分子軌道理論對苯結構的處理(二)分子軌道理論對苯結構的處理第三節單環芳烴的物理性質溶解度:苯及其同系物多數為液體,不溶于水,易溶于有機溶劑。相對密度:單環芳烴的相對密度小于1,但比同碳數的脂肪烴和脂環烴大,一般在0.8-0.9。沸點:苯的同系物中每增加一個CH2單位,沸點平均增高約25℃,含同碳數的各種異構體的沸點很接近;熔點:在同分異構體中,結構對稱的異構體具有較高的熔點第三節單環芳烴的物理性質溶解度:苯及其同系物多數為液體,不第四節單環芳烴的化學性質一、取代反應二、加成反應三、氧化反應第四節單環芳烴的化學性質一、取代反應一、取代反應1、鹵代反應2、硝化反應3、磺化反應4、烷基化反應5、酰基化反應一、取代反應1、鹵代反應1、鹵代反應苯的鹵代烷基苯的鹵代1、鹵代反應苯的鹵代苯的鹵代苯的鹵代烷基苯的鹵代烷基苯的鹵代2、硝化反應2、硝化反應3、磺化反應苯的磺化和氯磺化烷基苯的磺化磺化的可逆性3、磺化反應苯的磺化和氯磺化苯的磺化和氯磺化苯的磺化和氯磺化烷基苯的磺化烷基苯的磺化磺化的可逆性除水、加過量苯有利于正反應;稀酸、加熱有利于逆反應;磺化的可逆性除水、加過量苯有利于正反應;稀酸、加熱有利于逆4、烷基化反應烷基化反應的特點4、烷基化反應烷基化反應的特點
[討論]親電試劑是烷基正離子,伴隨碳正離子重排.
常用的催化劑:路易斯酸、質子酸;
烷基化試劑:鹵代烷、烯、醇等。
反應機理[討論]親電試劑是烷基正離子,伴隨碳正離子重排.烷基化反應的特點(1)易異構化(2)易多烷基化(3)鹵代烯烴、鹵代苯不能發生(4)可逆、易歧化反應局限性:含吸電子基的芳烴不發生F-C反應。烷基化反應的特點(1)易異構化烷基化反應的特點烷基化反應的特點5、酰基化反應?;磻奶攸c可用于制備芳香酮、雙官能團化合物或直鏈取代烷基苯:5、酰基化反應?;磻奶攸c可用于制備芳香酮、雙官能團化合?;磻奶攸c(1)不易異構化(2)不易多酰基化(3)鹵代烯烴、鹵代苯不能發生反應的局限性:芳環上有吸電子基如:硝基、羰基等不發生F-C?;磻u;磻奶攸c(1)不易異構化氯甲基化反應加特曼—科赫反應5.氯甲基化與加特曼-科赫反應芳環上有強吸電子基,反應均不發生。氯加特曼—科赫反應5.氯甲基化與加特曼二、加成反應1、催化加氫2、加氯二、加成反應1、催化加氫1、催化加氫1、催化加氫2、加氯2、加氯三、氧化反應三、氧化反應第五節
苯環上親電取代反應歷程一、通式二、反應歷程第五節
苯環上親電取代反應歷程一、通式一、通式一、通式二、反應歷程1、生成π-絡合物和σ-絡合物2、質子的離去二、反應歷程1、生成π-絡合物和σ-絡合物1、生成π-絡合物和σ-絡合物1、生成π-絡合物和σ-絡合物2、質子的離去2、質子的離去
親電試劑絡合物絡合物產物用極限式表示中間體:親電試劑絡合物第六節
苯環上親電取代反應的定位規律一、電子效應二、兩類定位基三、定位規律的解釋四、定位規律的應用第六節
苯環上親電取代反應的定位規律一、電子效應一、電子效應p-π共軛π-π共軛σ-π共軛σ-p共軛一、電子效應p-π共軛σ-π共軛
誘導效應為短程效應。誘導效應:σ電子的偏移。用→表示。δδδ+δδ+δ+δ-吸電子基:原子或基團的電負性大于氫原子給電子基:原子或基團的電負性小于氫原子誘導效應為短程效應。誘導效應:σ電子的偏移。用→表示。δ一、兩類定位基1、第一類定位基2、第二類定位基一、兩類定位基1、第一類定位基1、
第一類定位基
第一類定位基又稱鄰對位定位基,在親電取代反應中使新進入的取代基主要進入它的鄰、對位(鄰+對>60%),同時使苯環活化。致活的鄰對位定位基(除鹵素外)。-X為致鈍的鄰對位定位基.例如:—O-,—N(CH3)2,—NH2
,—OH,—OCH3,—NHCOCH3,—OCOCH3,—F,—Cl,—Br,一I,一R,一C6H51、第一類定位基第一類定位基又稱鄰對位定2、第二類定位基
第二類定位基又稱間位定位基,在進行親電取代反應中,使新進入的取代基主要進入它的間位(間位>40%),同時使苯環鈍化。例如:—N+(CH3)3,—NO2,—CN,—SO3H,—CHO,—COCH3,—COOH,—COOCH3,—CONH2等。2、第二類定位基第二類定位基又稱間位定位基[鄰對位定位基]含有未共用電子對的原子與芳環成鍵,形成大鍵;(2)含有電子的基團,例如:(3)可通過誘導效應或超共軛效應產生給電子效應的烷基等。[間位定位基]與苯環相連的原子有極性雙鍵;(2)與苯環相連的是帶正點荷的原子或強的吸電子基,如:-CCl3-CF3[鄰對位定位基]含有未共用電子對的原子與芳環成鍵,形成大鍵二、定位規律的解釋1、第一類定位基2、第二類定位基二、定位規律的解釋1、第一類定位基1、第一類定位基甲苯苯胺1、第一類定位基甲苯甲苯+I+C甲苯+I+C苯胺-I+C苯胺-I+C
為什么鄰對位定位基對鄰對位活化作用更大?結果:苯環上電子云密度增加,并且鄰對位高于間位。σ-π結果:苯環上電子云密度增加,并且鄰對位高于間位。σ
為什么鹵素致鈍(-I>+C)卻是鄰對位定位基?
共軛效應控制定位為什么鹵素致鈍(-I>+C)卻是鄰對位定位基?共2、第二類定位基-I-C2、第二類定位基-I-C
為什么間位定位基鈍化苯環,并且鈍化鄰對位大于間位?結果:取代速率間位大于鄰對位,產物以間位為主。為什么間位定位基鈍化苯環,并且鈍化鄰對位大于間位?結三、定位規律的應用1、預測反應的主要產物2、選擇合適的合成路線三、定位規律的應用1、預測反應的主要產物1、預測反應的主要產物當苯環上有一個取代基時第二取代基進入的位置,由定位規律確定。有兩個取代基時,第三取代基進入的位置:(1)兩個取代基是同一類(2)兩個取代基不是同一類1、預測反應的主要產物當苯環上有一個取代基時第二取代基進入的(1)兩個取代基是同一類(1)兩個取代基是同一類(2)兩個取代基不是同一類(2)兩個取代基不是同一類2、選擇合適的合成路線2、選擇合適的合成路線有機化學課件——第六章-芳香烴生物體內芳烴的反應生物體內芳烴的反應第七節多環芳烴一、多苯代脂肪烴二、聯苯和聯多苯三、稠環芳烴第七節多環芳烴一、多苯代脂肪烴一、多苯代脂肪烴
多苯代脂烴的苯環被取代基活化,比苯容易發生各種取代反應;與苯環相連的亞甲基和次甲基上的氫原子受苯環的影響也比較活潑,容易被氧化、取代和顯酸性。當多苯代脂烴中的苯基相距較遠時,它主要顯示單環芳烴烴基衍生物的性質。
重要的多苯代脂烴:三苯甲烷一、多苯代脂肪烴多苯代脂烴的苯環被取代基活化,比苯容易發生三苯甲烷三苯甲烷為斜方葉狀晶體,熔點92℃。它是三苯甲烷類染料的母體。三苯甲烷的制備三苯甲烷的性質三苯甲烷三苯甲烷為斜方葉狀晶體,熔點92℃。它是三苯甲烷類染三苯甲烷的制備可由苯與氯仿制備:三苯甲烷的制備可由苯與氯仿制備:三苯甲烷的性質1、酸性2、與溴反應3、氧化反應4、三苯甲基自由基的生成5、三苯甲基正離子的生成三苯甲烷的性質1、酸性1、酸性
三苯甲烷的C—H鍵與三個苯基形成σ—π共扼體系,氫原子顯示出“酸性”,pKa=31.5。在溶劑中三苯甲烷與鈉反應生成血紅色的三苯甲基鈉,其中含有三苯甲基負離子:1、酸性三苯甲烷的C—H鍵與三個苯基形成σ—π共扼體系,氫2、與溴反應2、與溴反應3、氧化反應3、氧化反應4、三苯甲基自由基的生成三苯(基)氯甲烷在苯溶液中與鋅粉作用,得到黃色的三苯甲基自由基溶液4、三苯甲基自由基的生成三苯(基)氯甲烷在苯溶液中與鋅粉作用5、三苯甲基正離子的生成
三苯氯甲烷在液體SO2中能電離成三苯甲基正離子和氯離子。
三苯甲基正離子比較穩定,可以同親核性弱的負離子形成穩定的鹽。在苯環的鄰、對位再引入給電子基團,會使三苯甲基正離子更加穩定、就得到一類色澤鮮艷的染料——三苯甲烷類染料5、三苯甲基正離子的生成三苯氯甲烷在液體SO2中能電離成二、聯苯
聯苯的制備聯苯的性質二、聯苯聯苯的制備聯苯的制備聯苯為無色晶體,熔點70℃,沸點225℃。工業上由苯蒸氣通過紅熱的鐵管子脫氫制得。聯苯的制備聯苯為無色晶體,熔點70℃,沸點225℃。工業上由聯苯的性質親電取代芐基化反應聯苯的性質親電取代親電取代聯苯進行親電取代反應時,主要生成對位產物:親電取代聯苯進行親電取代反應時,主要生成對位產物:芐基化反應是用于博—克反應的最典型例子.得到了用傳統的路易斯酸為催化劑所得不到的高選擇性的對位芐基化產物。例如:芐基化反應是用于博—克反應的最典型例子.得到了用傳統的路易斯三、稠環芳烴(一)萘(二)蒽和菲三、稠環芳烴(一)萘(一)萘萘的結構1.親電取代反應2.親電取代反應規津3.氧化反應4.加氫反應(一)萘萘的結構萘的結構環閉共軛體系(大鍵);C-C鍵長不完全等同;電子云不完全平均化;離域能~255kJ/mol。萘的結構環閉共軛體系(大鍵);C-C鍵長不完全等同;1.親電取代反應(1)鹵化反應(2)硝化反應(3)磺化反應(4)酰基化反應(反應條件較溫和,取代主要發生在α位。)1.親電取代反應(1)鹵化反應(1)鹵化反應(轉化率93%,選擇性100%)(1)鹵化反應(轉化率93%,選擇性100%)(2)硝化反應(2)硝化反應(3)磺化反應高溫制得的β—萘磺酸是制備某些β—取代萘的中間產物,如β—萘磺酸的堿熔制備β—萘酚:[磺化]可逆。低溫有利α位取代,高溫有利β位取代。(3)磺化反應高溫制得
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