《單環(huán)芳烴》PPT課件.ppt

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1、第六章單環(huán)芳烴6.1芳烴的構(gòu)造異構(gòu)和命名6.2苯的結(jié)構(gòu)6.5單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)6.6苯環(huán)上取代反應(yīng)的定位規(guī)則6.3單環(huán)芳烴的來源6.4單環(huán)芳烴的物理性質(zhì)7/31/20211有機化學(xué)芳烴——芳香族碳氫化合物。含有苯環(huán)的一大類C、H化合物?！胺枷恪倍值暮x：過去：天然產(chǎn)物中許多有香味的物質(zhì)分子中都含有苯環(huán)?，F(xiàn)在：環(huán)流效應(yīng)、Hückel4n+2規(guī)則、以及特殊的化性。芳香性——易進行離子型取代反應(yīng)，不易加成、氧化，并具有特殊的穩(wěn)定性。芳香族化合物——具有芳香性(3點)的一大類有機化合物。第六章單環(huán)芳烴芳烴芳香性芳烴按其結(jié)構(gòu)分為三類：6.1.1構(gòu)造異構(gòu)一元取代只有一個

2、結(jié)構(gòu)式，二、三、四元取代各有三個異構(gòu)體。例：6.1芳烴的構(gòu)造異構(gòu)和命名6.1.2命名命名時，一般以芳環(huán)為取代基，也可以芳環(huán)為母體。具體情況，具體對待：C6H5－苯基(Ph－)；C6H5CH2－芐基；Ar－芳基(芳環(huán)上去掉一個氫后，所剩下的原子團)；儀器測得：苯分子中12個原子共平面。所有的C-C鍵長為0.140nm，所有的C-H鍵長為0.104nm，鍵角∠CCH及∠CCC均為120o。6.2苯的結(jié)構(gòu)+H2???-120kJ/mol+3H2???-208kJ/mol(2)苯的氫化(3)1,3-環(huán)己二烯脫氫?-H2???-23kJ/mol苯的穩(wěn)定性證明(1)環(huán)己烯

3、催化加氫:6.2.1價鍵理論Kekulé于1865年對苯的結(jié)構(gòu)提出了一個設(shè)想：在19世紀，Kekulé提出的苯的結(jié)構(gòu)式是最滿意的一種。它成功地解釋了許多實驗事實，但不能解釋苯環(huán)的特殊穩(wěn)定性及苯只有一種鄰二取代物。雜化軌道理論的解釋：苯分子中12個原子共面，其中六個碳原子均采取sp2雜化，每個碳原子上還剩下一個與σ平面⊥的p軌道，相互之間以肩并肩重疊形成π66大π鍵。π66是離域的大π鍵，其離域能為152KJ/mol，體系穩(wěn)定，能量低，不易開環(huán)(即不易發(fā)生加成、氧化反應(yīng))。處于π66大π鍵中的π電子高度離域，電子云完全平均化，像兩個救生圈分布在苯分子平面的上下側(cè)

4、,在結(jié)構(gòu)中并無單雙鍵之分，是一個閉合的共軛體系。閉合共軛體系大?鍵HHHHHH6.2.2分子軌道理論六個p軌道可線性組合成6個分子軌道：成鍵軌道反鍵軌道苯的?分子軌道能級圖位相符號+,-.節(jié)點,節(jié)面苯的基態(tài)是三個成鍵軌道的疊加解釋：①三個成鍵軌道能量低，三個反鍵軌道能量高。分子軌道中節(jié)面越多，能量越高。②六個π電子均進入成鍵軌道，且能量低于3個孤立的π鍵。③苯分子中電子云分布。由以上討論知：苯的結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定，其π電子高度離域，鍵長完全平均化。苯分子結(jié)構(gòu)的表示方法：共振理論--是鮑林在20世紀30年代提出的.應(yīng)用量子力學(xué)的變分法近似地計算和處理象苯那樣難于用價鍵結(jié)

5、構(gòu)式代表結(jié)構(gòu)的分子能量,從而認為:苯的真實結(jié)構(gòu)可以由多種假設(shè)的結(jié)構(gòu),共振(或疊加)而形成的共振雜化體來代表.(A)碳酸根離子的共振結(jié)構(gòu)6.2.3共振論對苯分子結(jié)構(gòu)的解釋三個碳氧鍵是等同的,鍵長0.128nm.參與結(jié)構(gòu)組成的價鍵結(jié)構(gòu)式叫共振結(jié)構(gòu)式.也叫參與結(jié)構(gòu)式.(B)苯的共振結(jié)構(gòu)或共振論規(guī)定:(A)各共振結(jié)構(gòu)式中原子核的相互位置必須是相同的+共振結(jié)構(gòu)能量的比較:1.各參與結(jié)構(gòu)式中,共價鍵越多則能量越低.C=C-C=C能量低于C+-C=C-C-2.各共振結(jié)構(gòu)式中,相鄰原子成鍵的和不相鄰原子成鍵的能量相比較,前者能量低.比低.3.具有不同電荷分布的共振結(jié)構(gòu)式,如不

6、同電荷的分布是符合元素電負性所預(yù)計的,其能量就低.低高(B)共振結(jié)構(gòu)參與雜化的比重不同-能量低貢獻大4.共振結(jié)構(gòu)式中,第二周期的C,N,O等元素的外層如具有八個電子(),這個共振結(jié)構(gòu)式的能量低,是穩(wěn)定的.反之,則能量高.如:C+-C=C-C-,C+外層電子只有六個,它的能量高,是不重要的參與結(jié)構(gòu)式.5.相鄰兩原子帶有相同電荷的共振結(jié)構(gòu)式,其能量高.八偶體電子構(gòu)型哪個穩(wěn)定？(C)如果在共振結(jié)構(gòu)式中,具有結(jié)構(gòu)上相似和能量上相同的兩個或幾個參與結(jié)構(gòu)式,則不僅這些相同的參與結(jié)構(gòu)式都是主要的參與結(jié)構(gòu)式,而且由此共振而形成的共振雜化體也特別穩(wěn)定.如1:苯的主要參與結(jié)構(gòu)式如

7、2:丙烯基正離子的主要參與結(jié)構(gòu)式6.3單環(huán)芳烴的來源(1)從煤焦油分離(2)從石油裂解產(chǎn)品中分離石油裂解制乙烯、丙烯時的副產(chǎn)品。(3)芳構(gòu)化環(huán)烷烴或烷烴在鉑催化下脫氫形成芳烴?！K重整6.4單環(huán)芳烴的物理性質(zhì)單環(huán)芳烴不溶于水，比重小于1，b.p隨分子↑而↑，…單環(huán)芳烴的IR譜圖特征：①νC－H吸收大于3000cm－1(3100～3010cm-1)；②1600、1500、1580、1450cm-1處苯環(huán)呼吸振動；③900～650cm-1處(指紋區(qū))一系列γC－H面外彎曲振動可提供苯環(huán)上的取代信息。單環(huán)芳烴的NMR譜圖特征：δ苯氫≈7.256.5單環(huán)芳烴的化學(xué)性

8、質(zhì)6.5.1取代反應(yīng)(3)硝化反應(yīng)(1