㈠ 芳香烃包括有哪些,它的性质是
具有芳香性的烃类化合物。分为苯型芳香烃和非苯型芳香烃。
可以根据休克尔规则(4n+2)判定芳香性。
典型的非苯型芳香烃有环多烯离子,薁(蓝烃),富勒烯等。
芳香性:环状闭合共轭体系,π电子高度离域,具有离域能,体系能量低,较稳定.在化学性质上表现为易进行亲电取代反应,不易进行加成反应和氧化反应,这种物理,化学性质称为芳香性。
休克尔规则:一个单环化合物只要具有平面离域体系,它的 π 电子数为 4n+2(n=0,1,3,…整数),就有芳香性(当 n>7 时,有例外).其中n相当于简并的成键轨道和非键轨道的组数(如图).苯有六个 π 电子,符合 4n+2 规则,六个碳原子在同一平面内,故苯有芳香性.而环丁二烯,环辛四烯的 π 电子数不符合 4n+2 规则,故无芳香性。性质, 芳香族化合物在历史上指的是一类从植物胶里取得的具有芳香气味的物质,但目前已知的芳香族化合 芳香烃,大多数是没有香味的。因此,芳香这个词已经失去了原有的意义,只是由于习惯而沿用至今。[1] 芳香族化合物是符合休克尔规则的碳环化合物及其衍生物的总称。它们的分子中都具有闭合环状的共轭体系;∏电子满足4n+2,且高度离域;键长平均化.因此,该类化合物虽然具有高度不饱和的情况,但性质却是比较稳定的,比如容易发生取代,而难加成和氧化。本部分重点掌握芳烃的结构、命名、化学性质、定位效应以及应用于有机合成
㈡ 大学化学课本
<>上绪论
第一篇 物质结构基础
第1章 原子结构与元素周期系
1-1 道尔顿原子论
1-2 相对原子质量(原子量)
1-2-1 元素、原子序数和元素符号
1-2-2 核素、同位素和同位素丰度
1-2-3 原子的质量
1-2-4 元素的相对原子质量(原子量)
1-3 原子的起源和演化
1-4 原子结构的玻尔行星模型
1-4-1 氢原子光谱
1-4-2 玻尔理论
1-5 氢原子结构(核外电子运动)的量子力学模型
1-5-1 波粒二象性
1-5-2 德布罗意关系式
1-5-3 海森堡不确定原理
1-5-4 氢原子的量子力学模型
1-6 基态原子电子组态(电子排布)
1-6-1 构造原理
1-6-2 基态原予电子组态
1-7 元素周期系
1-7-1 元素周期律、元素周期系及元素周期表
1-7-2 元素周期表
1-8 元素周期性
1-8-1 原子半径
1-8-2 电离能
1-8-3 电子亲和能
1-8-4 电负性
1-8-5 氧化态
习题
第2章 分子结构
2-1 路易斯结构式
2-2 单键、双键和叁键——σ键和π键——价键理论(一)
2-3 价层电子互斥模型(VSEPR)
2-4 杂化轨道理论--价键理论(二)
2-4-1 杂化轨道理论要点
2-4-2 sp3杂化
2-4-3 sp2杂化
2-4-4 sp杂化
2-5 共轭大π键
2-6 等电子体原理
2-7 分子轨道理论
2-8 共价分子的性质
2-8-1 键长
2-8-2 共价半径
2-8-3 键能
2-8-4 键角
2-8-5 键的极性与分子的极性
2-9 分子间力
2-9-1 范德华力
2-9-2 氢键
2-9-3 分子间作用力的其他类型
2-9-4 范德华半径
2-10 分子对称性(选学材料)
2-10-1 对称性
2-10-2 对称操作与对称元素
2-10-3 分子的对称类型
2-10-4 分子的性质与对称性的关系
习题
第3章 晶体结构
3-1 晶体
3-1-1 晶体的宏观特征
3-1-2 晶体的微观特征--平移对称性
3-2 晶胞
3-2-1 晶胞的基本特征
3-2-2 布拉维系
3-2-3 晶胞中原子的坐标与计数
3-2-4 素晶胞与复晶胞-体心晶胞、面心晶胞和底心晶胞
3-2-5 14种布拉维点阵型式
……
第4章 配合物
第二篇 化学热力学与化学动力学基础
第5章 化学热力学基础
第6章 化学平衡常数
第7章 化学动力学基础
第三篇 水溶液化学原理
第8章 水溶液
第9章 酸碱平衡
第10章 沉淀平衡
第11章 电化学基础
第12章 配位平衡
习题答案(选)
附表
元素周期表
<>下第四篇 元素化学(一)非金篇
第13章 氢和稀有气体
13.1 氢
13.2 稀有气
习题
第14章 卤素
14.1 卤素的通性
14.2 卤素单质
14.3 氟氯溴碘的化合物
14.4 砹的化学
习题
第15章 氧族元素
15.1 氧族元素的通性
15.2 氧及其化合物
15.3 硫及其化合物
15.4 硒和碲
习题
第16章 氮磷砷
16.1 元素的基本性质
16.2 氮和氮的化合物
16.3 磷及其化合物
16.4 砷
习题
第17章 碳硅硼
17.1 透性
17.2 碳
17.3 硅
17.4 硼
17.5 碳化物、硅化物和硼化物
习题
第18章 非金属元素小结
第五篇 元素化学(二)金属
第19章 金属通论
第20章 S区金属(碱金属和碱土金属)
第21章 P区金属
第22章 ds区金属
第23章 d区金属(一)第四周期d金属
第24章 d区金属(二)第五、第六周期d区金属
第25章 f区金属 镧系与锏系金
第六篇 无机化学选论
第26章 无机合成化学简介
第27章 特殊类型的无机化合物
第28章 生物无机化学简介
第29章 无机固体化学简介
第30章 核化学
习题答案
《有机化学》上目录
第一部分 基础篇
第一章 绪论
一、 有机化合物与有机化学
二、 共价键
三、 价键理论和分子轨道理论
四、 有机反应的类型
五、 诱导效应与共轭效应
第二章 烷烃
第一节 链烷烃
一、 通式,同系列,同分异构
二、 命名
三、 烷烃的构型
四、 烷烃的制备
五、 烷烃的物理性质
六、 烷烃的化学性质
第二节 环烷烃
一、 分类和命名
二、 环烷烃的制法
三、 环烷烃的物理性质
四、 环烷烃的化学性质
五、 环的稳定性
六、 环烷烃的立体化学
参考文献
习题
第三章 烯烃、炔烃
第一节 单烯烃
一、 烯烃的结构--碳原子的sp2杂化
二、 单烯烃的同分异构现象及命名
三、 单烯烃的制备
四、 单烯烃的物理性质
五、 单烯烃的化学性质
第二节 共轭双烯烃
一、 共轭双烯烃的结构
二、 双烯烃和多烯烃的命名
三、 共轭双烯烃的化学性质
四、 橡胶,合成橡胶,异戊二烯法则
第三节 炔烃
一、 炔烃的结构--碳原子的sp杂化
二、 炔烃的同分异构现象及命名
三、 炔烃的制备
四、 炔烃的物理性质
五、 炔烃的化学性质
习题
第四章 芳烃
第一节 苯系芳烃
一、 分类
二、 同系物的同分异构及命名
三、 苯的结构
四、 单环芳烃的物理性质
五、 单环芳烃的化学性质
六、 苯环上取代基的定位规则
七、 取代定位规则的理论解释
八、 多环及稠环芳烃
第二节 非苯系芳烃
一、 休克尔规则
二、 非苯芳烃
三、 富勒烯
参考文献
习题
第五章 对映异构
第一节 对映异构与分子结构的关系
一、 立体异构现象
二、 物质的旋光性
三、 对映异构与分子结构的关系
第二节 含手性碳原子化合物的对映异构
一、 含一个手性碳原子化合物的对映异构
二、 含多个手性碳原子化合物的对映异构
……
第六章 卤代烃
第七章 有机化合物结构的光谱分析
第八章 醇、酚、醚
第九章 醛、酮
第十章 羧酸及其衍生物
第十一章 含氮有机化合物
习题参考答案
《有机化学》下
第一部分 基础篇
第十二章 杂环化合物
第一节 五元杂环化合物
第二节 六元杂环化合物
第三节 生物碱
习题
第十二章 天然有机化合物
第一节 糖类化合物
第二节 脂类化合物
第三节 核酸化学
第四节 氨基酸与蛋白质
习题
第十三章 合成高分子化合物
第一节 高分子化合物的基本概念
第二节 高分子化合物的合成反应
第三节 高分子化合物的结构与物理性能
习题
第十四章 周环反应
第一节 电环化反应
第二节 环加成反应
第三节 δ迁移反应
习题
第十五章 合成高分子化合物
第一节 高分子化合物的基本概念
第二节 高分子化合物的合成反应
第三节 高分子化合物的结构与物理性能
习题
第二部分 机理篇
第十六章 亲电反应机理
第一节 碳碳重键的亲电加成反应
第二节 芳环上的亲电取代反应
第三节 亲电重排反应
第四节 脂肪族亲电取代反应
习题
第十七章 亲核反应机理
第一节 碳碳双键的亲核加成反应
第二节 碳氧双键的亲核加成反应
第三节 亲核取代反应
第四节 亲核重排反应
第五节 消除反应
习题
第十八章 游离基反应机理
第三部分 合成篇
第十九章 有机合成路线设计
第二十章 不对称合成反应
第二十一章 绿色有机合成
第四部分 专论篇
第二十二章 有机过渡金属络合物在有机合成上的应用
第二十三章 有机功能材料
第二十四章 有机污染物与环境
习题参考答案
㈢ 单环芳烃的命名
单环芳烃是指仅含有一个苯环的烃,此类化合物大多有芳香味。
单环芳烃Ir1nI1C}ryr}ic SrVmallCS二最基本的代表物是苯。名一苯环上的氢被各种烷基、烯簇、炔摹取代则可生成各种单环芳烃这些化合物通常司时具有烃类取代基的性质和茉的一些基本性质
㈣ 苯系物的物理性质与化学性质是什么
苯系物,即芳香族有机化合物(Monoaromatic Hydrocarbons,简写为MACHs),为苯及衍生物的总称,是人类活动排放的常见污染物,完全意义上的苯系物绝对数量可高达千万种以上,但一般意义上的苯系物主要包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、三甲苯、苯乙烯、苯酚、苯胺、氯苯、硝基苯等,其中,由于苯(benzene),甲苯(toluene)、乙苯(ethylbenzene)、二甲苯(xylene)四类为其中的代表性物质,也有人简称苯系物为BTEX。
组成及物化性质
㈤ 什么是芳香烃化合物的性质和应用
芳香烃(Aromatics)简称“芳烃”,通常指分子中含有苯环结构的碳氢化合物。芳香烃是闭链类的一种,具有苯环基本结构。历史上早期发现的这类化合物多有芳香味道,所以称这些烃类物质为芳香烃,后来发现的不具有芳香味道的烃类也都统一沿用这种叫法,例如苯、萘等。苯的同系物的通式是(n≥7)。
芳香烃不溶于水,溶于有机溶剂。芳香烃一般比水轻,沸点随分子量的增加而升高。芳香烃易起取代反应,在一定条件下也能起加成反应。如苯跟氯气在铁催化剂条件下生成氯苯和氯化氢,在光照下则发生加成反应生成六氯化苯()。芳香烃主要用于制药、染料等工业。
根据结构的不同,芳香烃可分为3类:①单环芳香烃,如苯的同系物;②稠环芳香烃,如萘、蒽、菲等;③多环芳香烃,如联苯、三苯甲烷。
芳香烃主要来源于煤、石油和焦油。芳香烃在有机化学工业里是最基本的原料。现代用的药物、炸药、染料,绝大多数是由芳香烃合成的。燃料、塑料、橡胶及糖精也用芳香烃为原料。其中的糖精,为白色结晶性粉末,其难溶于水,而其钠盐易溶于水,对热稳定,其甜度为蔗糖的300~500 倍,不含热量,吃起来会有轻微的苦味和金属味残留在舌头上,是最古老的甜味剂。糖精于1878年被美国科学家发现,很快就被食品工业界和消费者接受。糖精不被人体代谢吸收,在各种食品生产过程中都很稳定。缺点是风味差,有后苦,这使其应用受到一定限制。急性毒性 (兔) 为 5000~8000毫克/千克BW (口服 );每日摄取安全容许量 (ADI)为 0~2.5毫克/千克BW。有一些研究结果显示,其曾在动物实验中发现有导致膀胱癌的可能性,但在人体试验上并未发现有不良影响。糖精很多年来都是世界上惟一大量生产与使用的合成甜味剂,尤其是在第二次世界大战期间,糖精在世界各国的使用明显增加。 制造糖精的原料主要有甲苯、氯磺酸、邻甲苯胺等,均为石油化工产品。甲苯易挥发和燃烧,甚至引起爆炸,大量摄入人体后会引起急性中毒,对人体健康危害较大;氯磺酸极易吸水分解产生氯化氢气体,对人体有害,并易爆炸;糖精生产过程中产生的中间体物质对人体健康也有危害。糖精在生产过程中还会严重污染环境。此外,目前从部分中小糖精厂私自流入广大中小城镇、农村市场的糖精,还因为工艺粗糙、工序不完全等原因而含有重金属、氨化合物、砷等杂物。它们在人体中长期存留、积累,不同程度地影响着人体的健康。
芳香族化合物在历史上指的是一类从植物胶里取得的具有芳香气味的物质,但目前已知的芳香族化合物中,大多数是没有香味的。因此,芳香这个词已经失去了原有的意义,只是由于习惯而沿用至今。下面介绍一下各种芳香族化合物的化学性质及其在工业、医药等方面的用途。
多环芳香烃的简介
烟熏食品
多环芳香烃,分子中含有2个或2个以上苯环结构的化合物,是最早被认识的化学致癌物。早在1775年英国外科医生Pott就提出,打扫烟囱的童工,成年后多发阴囊癌,其原因就是燃煤烟尘颗粒穿过衣服擦入阴囊皮肤所致——实际上就是煤烟中的多环芳香烃所致。多环芳香烃也是最早在动物实验中获得成功的化学致癌物。1915年日本学者Yamagiwa 和Ichikawa,用煤焦油中的多环芳香烃使动物致癌。在20世纪50年代以前,多环芳香烃曾被认为是最主要的致癌因素,50年代后,被认为是各种不同类型的致癌物中之一。 但总的来说,它在致癌物中仍然有很重要的地位,因为至今它仍然是数量最多的一类致癌物,而且分布极广。空气、土壤、水体及植物中都有其存在,甚至在深达地层下50米的石灰石中也分离出了3,4?苯并芘。在自然界,它主要存在于煤、石油、焦油和沥青中,也可以由含碳氢元素的化合物不完全燃烧产生。汽车、飞机及各种机动车辆所排出的废气中和香烟的烟雾中均含有多种致癌性多环芳香烃。露天焚烧(失火、烧荒)可以产生多种多环芳香烃致癌物。烟熏、烘烤及焙焦的食品均可受到多环芳香烃的污染。
致癌性多环芳香烃的类别
目前已发现的致癌性多环芳香烃及其致癌性的衍生物已达400多种。按其化学结构基本上可分成苯环和杂环2类。 苯环类多环芳香烃
苯是单环芳香烃,它是多环芳香烃的母体。过去一直认为苯无致癌作用,近年来通过动物实验和临床观察,发现苯能抑制造血系统,长期接触高浓度的苯可引起白血病。
三环芳香烃
二环芳香烃不致癌,三环以上的多环芳香烃才有致癌性。三环芳香烃的两异构体蒽和菲都无致癌性,但它们的某些甲基衍生物有致癌性。例如,9,10-二甲基蒽、1,2,9,10-四甲基苯等都有致癌性。菲的环戊基衍生物中有不少具有较强的致癌性,特别是15H-环戊并(a)菲的二甲基及三甲基衍生物都具有强烈的致癌性。
四环芳香烃有6个异构体,实验证明只有3,4-苯并菲有中等强度的致癌性,1,2-苯并蒽有极弱的致癌性。它们的甲基衍生物中2-甲基-3,4-苯并菲是强致癌物。1,2-苯并蒽的许多甲基、烷基及多种其他取代基的衍生物都有一定的致癌性,如9,10-二甲基-1,2-苯并蒽是目前已知致癌性多环芳香烃中作用最快、活性最大的皮肤致癌物之一。 屈可能是致癌活性较弱的致癌物,但它的衍生物中3-甲基屈及5-甲基屈具有强烈致癌作用。
五环芳香烃
五环芳香烃有15个异构体,其中5个有致癌性。3,4-苯并芘为特强致癌物,1,2,5,6-二苯并蒽为强致癌物,1,2,3,4-二苯并菲为中强致癌物,1,2,7,8-二苯并蒽和1,2,5,6-二苯并菲为弱致癌物。
六环芳香烃
六环芳香烃的异构体比五环芳香烃的更多,但进行过致癌实验的仅10多种。其中3,4,8,9-二苯并芘是强致癌物,1,2,3,4-二苯并芘致癌性很强,3,4,9,10-二苯并芘及1,2,3,4-二苯并芘的7-甲基衍生物也有明显致癌作用,其余六环芳香烃无致癌作用或仅有弱的致癌性。
七环以上的芳香烃研究得较少。
有致癌性的其他多环芳香烃还很多,现举例如下。 芴类
芴本身无致癌性,但其某些衍生物具有致癌性。
例如,1,2,5,6-二苯并芴、1,2,7,8-二苯并芴和1,2,3,4-二苯并芴等已被证实具有一定的致癌性,如可使小鼠发生皮肤癌。2,3-苯并芴蒽和7,8-苯并芴蒽具有强致癌作用,对小鼠皮肤的致癌作用仅次于3,4-苯并芘。
胆蒽类
胆蒽具有较强的致癌性,它的许多甲基及其他烷基衍生物也具有较强的致癌性。例如3-甲基胆蒽是极强的致癌物,可致小鼠皮肤癌、宫颈癌、肺癌等癌症。在肠道,由细菌作用得到的脱氧胆酸可转化为甲基胆蒽,这一化学致癌物可能对人体有致癌作用。
杂环类多环芳香烃
多环芳香烃的环中碳原子被氮、氧、硫等原子取代而成的化合物为杂环多环芳香烃。杂环类多芳香烃中有一些化合物具有一定的致癌性。现以含氮苯稠杂环类举例如下。
苯并吖啶
蒽分子环中十位的碳原子被氮原子取代的化合物为吖淀。苯并(a)吖啶、苯并(c)吖啶均无致癌性,它们的某些甲基衍生物却有致癌性。例如,8,10,12-三甲基苯并(a)吖啶和9,10,12-三甲基苯并(a)吖啶均为强致癌物,7,9-二甲基苯并(c)吖啶和7,10-二甲基苯并(c)吖啶均为极强的致癌物。后二者的致癌力比3-甲基胆蒽还强。
二苯并吖啶
二苯并吖啶中研究较多的有3个异构体,即二苯并(a,h)吖啶、二苯并(a,j)吖啶及二苯并(c,h)吖啶,三者均有致癌性。二苯并(a,h)吖啶和二苯并(a,j)吖啶的某些烷基衍生物有致癌性,如二苯并(a,h)吖啶的8-乙基和14-正丁基衍生物有致癌性。
咔唑是芴分子环中九位的碳原子被氮原子取代的化合物。它的一些单苯及双苯衍生物已有不少被证实有致癌性。例如7-H-二苯并(a,g)咔唑和7-H-二苯并(c,g)咔唑对小白鼠都有致癌作用。后者的N-甲基及N-乙基衍生物有弱的致癌活性。近年来又发现一些二氮杂苯并咔唑类化合物,也具有明显致癌物。其中11-氮杂-二苯并(c,i)咔唑及1-氮杂-二苯并(a,i)咔唑为中强致癌物。 含氮苯稠杂环的致癌性是20世纪50年代才开始研究的。这类化合物的致癌作用不像对多环芳香烃化合物被研究得那样深入、广泛,而且大多数缺乏对人致癌的充分证据。这类化合物广泛分布于自然界,不少是植物中的生物碱和其他生物物质,很多还是人工合成的药物。因此,利用这些化合物时应加注意。芳香族化合物并不是所有的芳香族化合物都是有芳香味道,因为最开始化学界在研究和接触这类物质是从一些染料、一些有香味的花草中得知有这些物质,所以才叫芳香族。
㈥ 寻求芳烃的分类、命名、单环芳烃发的结构、主要化学性质
芳香烃的母体是苯
芳烃的分类
苯的同系物,就是烷基苯
cnh2n-6
一苯代脂肪烃,如苯乙烯,苯乙炔
多苯代脂肪烃
,如
二苯甲烷
c6h5-ch2-c6h5,,三苯甲烷,1,2-二苯基乙烷
联苯
,如
二联苯
c6h5-c6h5
,三联苯等
稠环芳烃
如
萘,蒽
,菲等
㈦ 单环芳香烃的定义
含有一个苯环的芳香烃叫单环芳香烃。
分类:支链饱和的,如甲苯、乙苯等;支链不饱和的,如苯乙烯、苯乙炔等
㈧ 寻求芳烃的分类、命名、单环芳烃发的结构、主要化学性质
含苯环结构的碳氢化合物的总称,是有机化工的重要原料,包括单环芳烃、多环芳烃及稠环芳烃。单环芳烃只含一个苯环,如苯、甲苯、乙苯、二甲苯、异丙苯、十二烷基苯等。多环芳烃是由两个或两个以上苯环(苯环上没有两环共用的碳原子)组成的,它们之间是以单键或通过碳原子相联,如联苯、三苯甲烷等。稠环芳烃是由两个或两个以上的苯环通过稠合(使两个苯环共用一对碳原子)而成的稠环烃,其中至少一个是苯环,如萘、蒽等。芳烃中最重要的产品是苯、二甲苯,其次是甲苯、乙苯、苯乙烯、异丙苯。苯及其分子量较小的同系物是易燃液体,不溶于水,密度比水小;多环芳烃及稠环芳烃多是晶状固体。芳烃均有毒性,其中以苯对中枢神经及血液的作用最强。稠环芳烃有致癌作用。
来源 芳烃来源于煤和石油,煤干馏过程中能生成多种芳烃。19世纪初叶至中叶,从煤干馏所得煤焦油中陆续分离出苯、甲苯、萘、蒽等芳烃。此后,工业用芳烃主要来自煤炼焦副产焦炉煤气及煤焦油。石油中含多种芳烃,但含量不多,且其组分与含量也因产地而异。20世纪40年代后实现石脑油的催化重整,将石脑油中的非芳烃转化为芳烃。从烃类裂解所得的裂解汽油中也可分离出芳烃。芳烃主要来源已从煤转化为石油。现在,世界总产量中90%以上来自石油。不同来源含芳烃馏分的组成不同(见表)。 生产方法 重整汽油中芳烃可用萃取法分出。裂解汽油中的芳烃,也常用萃取法分出,但在萃取前需用催化加氢法除去不稳定的双烯烃、单烯烃和含硫化合物等(见芳烃抽提)。由于裂解汽油中芳烃含量较高,因此也可用萃取精馏分离出芳烃。常用的萃取剂有N,N-二甲基甲酰胺、N-甲酰吗啉、Ν-甲基吡咯烷酮、环丁砜等。在萃取精馏塔中,非芳烃从塔顶蒸出,芳烃与溶剂留在塔底。此法与萃取法相比,设备简单、操作费用低,但芳烃收率略低。煤炼焦副产的焦炉煤气,经吸收得吸收液,分离出其中粗苯馏分,内含C8、C9芳烃,可再精馏分离。煤炼焦副产煤焦油,经分馏可得轻油、酚油、萘油、洗油、蒽油、沥青等馏分,再用精馏、结晶等方法分离得到苯系、萘系、蒽系芳烃。芳烃中,苯、对二甲苯用途广,需求量大;甲苯、间二甲苯、C9芳烃等用途较少。工业上可通过各种转化过程将甲苯、间二甲苯、C9芳烃等转化为苯、对二甲苯等。转化过程中主要进行烷基化、脱烷基、异构化、歧化以及烷基转移反应(见图)。 用途 芳烃是有机化工重要基础原料,其中单环芳烃更为突出。苯、二甲苯是制造多种合成树脂、合成橡胶、合成纤维的原料。甲苯可转化为二甲苯和苯。高级烷基苯是制造表面活性剂的重要原料。多环芳烃中联苯用作化工过程的热载体。稠环芳烃中萘是制造染料和增塑剂的重要原料。多种含氧、含氯、含氮、含硫的芳烃衍生物用于生产多种精细化工产品。某些芳烃或其混合物如苯、二甲苯、甲苯等可作溶剂,芳烃(如异丙苯等)辛烷值较高,用重整等方法增加轻质馏分油中的芳烃含量,对提高汽油质量有重要意义。70年代世界芳烃的化工年利用量已超过30Mt。
㈨ 什么是芳烃
分子中含有一个或多个苯环的烃类,简称芳烃。根据它们的结构,可分为三类:
1.单环芳烃分子中只含一个苯环的芳烃。如苯、甲苯、二甲苯等。
2.稠环芳烃两个或两个以上的苯环分别共用两个相邻的碳原子而成的芳烃。如萘、蒽、菲
蒽和菲互为同分异构体。
3.多环芳烃如:
芳香烃主要来源于煤焦油和石油。芳香烃不溶于水,溶于有机溶剂。芳香烃一般比水轻;沸点随分子量的增加而升高。芳香烃易起取代反应,在一定条件下也能起加成反应。如苯跟氯气在铁催化剂条件下生成氯苯和氯化氢,在光照下则发生加成反应生成六氯化苯(C6H6Cl6)。芳香烃主要用于制药、染料等工业。
㈩ 芳香烃的取代及定位规则
芳香族碳氢化合物简称芳烃,也叫芳香烃。芳香族化合物是结构和化学性质类似于苯的化合物。芳烃按其结构可分为两类:单环芳烃;多环芳烃。单环芳烃:苯、甲笨、乙烯苯、乙炔苯等。多环芳烃:联苯、对三联苯;多苯代脂肪烃(二苯甲烷、三苯甲烷等);稠环烃(萘、蒽、芘等)。第一节 苯的结构一、苯的凯库勒(Kekule)式 1865年凯库勒从苯的分子式出发,根据苯的一元取代物只有一种,说明六个氢原子是等同的事实,提出了苯的环状构造式。因为碳原子是四价的,故再把它写成.简写为称为: 这个式子虽然可以说明苯分子的组成以及原子间连接的次序,但这个式子仍存在着缺点,它不能说明下列问题。第一、既然含有三个双键,为什么苯不起类似烯烃的加成反应?第二、根据上式,苯的邻二元取代物应当有两种,然而实际上只有一种。凯库勒曾用两个式子来表示苯的结构,并且设想这两个式子之间的摆动代表着苯的真实结构:由此可见,凯库勒式并不能确切地反映苯的真实情况。二、苯分子结构的价键观点 根据现代物理方法(如X射线法,光谱法等)证明了苯分子是一个平面正六边形构型,键角都是120o , 碳碳键的键长都是0.1397nm。 按照轨道杂化理论,苯分子中六个碳原子都以sp2杂化轨道互相沿对称轴的方向重叠形成六个C-C σ 键,组成一个正六边形。每个碳原子各以一个sp2杂化轨道分别与氢原子1s轨道沿对称轴方向重叠形成六个C-H σ键。由于是sp2杂化,所以键角都是120o,所有碳原子和氢原子都在同一平面上。每个碳原子还有一个垂直于σ 键平面的p轨道,每个p轨道上有一个p电子,六个p轨道组成了大π键。三、苯的分子轨道模型 分子轨道法认为六个p轨道线性组合成六个π分子轨道,其中三个成键轨ψ1ψ2ψ3和三个反键轨道ψ4ψ5ψ6。在这个分子轨道中,有一个能量最低的ψ1轨道,有两个相同能量较高的ψ2和ψ3轨道,各有一个节面,这三个是成键轨道。ψ4ψ5能量相同,有两个节面,ψ6能量最高有三个节面,这三个是反键轨道。在基态时,苯分子的6个p电子成对地填入三个成键轨道,这时所有能量低的成键轨道,全部充满了电子,所以苯分子是稳定的,体系能量较低。四、从氢化热看苯的稳定性氢化热是衡量分子内能大小尺度。氢化热越大分子内能越高,越不稳定;氢化热越低,分子内能越低,分子越稳定。1、环己烯氢化热为119.6kj/mol 。2、如果苯的构造式用凯库勒式表示的话,苯的氢化热为环己烯氢化热的三倍。119.6*3=358.8KJ/mol 。3、实际上苯的氢化热是208.4KJ/mol,比预计的数值低150.4KJ/mol.这是由于苯环中存在共轭体系,π电子高度离域的结果,这部分能量为苯的共轭能或离域能。从上所述,我们可以认识到苯分子具有较低的内能,分子稳定。五、苯的共振式和共振论简介 共振论是鲍林(Pauling L)在1933年左右提出来的,其基本要点如下:当一个离子或自由基按照价键理论可以写出现两个以上的经典结构林时,这些结构式构成一个共振杂化体,共振杂化体接近实际分子。 如苯分子是由下列式子参加共振的:为共振符号,与表示平衡的不同。这些可能的经典结构式称为极限式,任何一个极限式都不是以反映该分子的真实结构。2、共振结构式对分子的贡献大小与它们的稳定性大小成正比。在判断关于离子和分子共振结构的相对稳定性时,下示这些经验规则常常是有用的。 ⑴有较多共价键的结构通常比共价键少的结构更稳定。 ⑵在电负性更大的原子上带负电荷的结构比负电荷在电负性较小的原子上的结构更稳定;同样,正电荷在电负性小的原子上比电负性大的原子更加稳定。 ⑶键角和键长有改变的结构不稳定。 ⑷在其他条件相同时,如果写出主要共振式越多,分子则越稳定3、书写极限式应注意的规则⑴必须遵守价键理论,氢原子的外层电子数不能超过2个。第二周期元素最外层电子数不能超过8个,碳为4价。⑵原子核的相对位置不能改变,只允许电子排布上有所差别。⑶在所有极限式中,未共用电子数必须相等。目前,国内外对共振论的看法不一致。六. 苯的构造式的表示法 自从1825年英国的法拉第(Faraday)首先发现苯之后,有机化学家对它的结构和性质做了大量研究工作,直到今日还有人把它作为主要研究课题之一。在此期间也有不少人提出过各种苯的构造式的表示方法,但都不能圆满的表达苯的结构。 目前一般仍采用凯库勒式,但在使用时不能把它误作为单双键之分。也有用一个带有圆圈的正六角形来表示苯环,在六角形的每个角上都表示每个碳连有一个氢原子,直线表示σ键,圆圈表示大π键。第二节 芳烃的异构现象及命名 单环芳烃可以看作是苯环上的氢原子被烃基取代的衍生物。一烃基苯只有的一种,没有异构体。 ①简单烃基苯命名是以苯环作为母体,称为某烃某基苯(“某”字可略去)②如烃基较复杂,即取代基较多,或有不饱和键时,也可以把链烃当作母体,苯环当作取代基。 ⒉ 二烃基苯有三种异构体 ⒊ 三烃基苯也有三种异构体⒋芳基当芳烃分子消去一个氢原子所剩下的原子团叫芳基(Aryl).用Ar表示。 C6H5- 叫苯基(Phenyl)。可用ph表示。 C6H5CH2- 叫苄基(苯甲基),可用bz表示。 ⒌芳烃衍生物的命名⑴某些取代基(硝基 -NO2,亚硝基 -NO,卤素 -X等)通常只作取代基而不作母体。具有这些取代基的芳烃衍生物,命名 时,芳烃为母体,叫做某取代芳烃。如:⑵当取代基为氨基(-NH2 ,–OH ,–CHO ,–COOH ,–SO3H 等)则把它们看作一类化合物⑶当环上有多种取代基时,首先选择好母体。选择母体的顺序如下: -OR,-R,-NH2,-OH,-COR,-CHO,-CN,-CONH2,-COX,-COX.-COOR.-SO3H.-COOJ.-NR3等。在这个顺序中排在后多为母体,排在前的为取代基,如:第三节 单环芳烃的性质一、物理性质:一般为无色有芳香味的液体,不溶于水,相对密度在0.86-0.93,是良好的溶剂,有一定的毒性。二、亲电取代反应亲电试剂E+进攻苯环,与苯环的π电子作用生成π络合物,紧接着E+从苯环