A. 芳烃的理化特性和用途
芳香烃,通常指分子中含坦团有苯环结构的碳氢化合物。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、二甲苯、萘等。
通过分离,分出其中的苯、甲苯、二甲苯。主要老信源用于橡胶工业,胶黏剂,制鞋业等。也是生产对二甲苯(PX)的主要原料。
混合芳烃是无色透明液体,气味:有特殊气味,窄馏分重整芳烃抽提所得的芳烃混合物。其中含有苯、甲苯、二甲苯。可作为石油树脂、汽油、溶剂的原料。
芳香烃不溶于水,但溶于有机溶剂,如乙醚、侍态四氯化碳、石油醚等非极性溶剂。一般芳香烃均比水轻;沸点随相对分子质量升高而升高;熔点除与相对分子质量有关外,还与其结构有关,通常对位异构体由于分子对称,熔点较高。
碱金属(钠、钾或锂)在液氨与醇(乙醇、异丙醇或二级丁醇)的混合液中,与芳香化合物反应,苯环可被还原成1,4-环己二烯类化合物,这种反应叫做Birch(伯奇)还原。例如,苯可被还原成1,4-环己二烯。
B. 芳烃是什么
芳烃是什么?
含苯环结构的碳氢化合物的总称,是有机化工的重要原料,包括塌谈单环芳烃、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。
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数辩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、染料等薯衫缺工业。
芳烃的主要危害是什么?
苯是一种应用广泛的有机溶剂,是黏合剂、油性涂料、油墨等的溶剂。
短时间内吸入大量苯蒸气可引起急性中毒。急性苯中毒主要表现为中枢神经系统麻醉,甚至导致呼吸心跳停止。
长期反复接触低浓度的苯可引起慢性中毒,主要是对神经系统、造血系统的损害,表现为头痛、头晕、失眠,白血球持续减少、血小板减少而出现出血倾向我国规定操作车间,内空气中苯的浓度不得超过40mg·m,居室内空气中苯含量平均每小时不得超过0。 09mg·m。
制鞋、皮革加工业、箱包、家具制造中使用的黏胶剂,喷漆、油漆工作中使用的溶剂都含有苯或苯的同系物,因此从事上述职业的人群要加强防范,避免苯中毒。虽然环芳烃对人体有害,但是人类却对一种原始的烹饪方式情有独钟,那就是烧烤(这可能是由于祖先遗传给我们的行为因子造成的,在有些时候竟然使我们对环芳烃产生一种愉悦感)。
人若长期接触或吸入稠环芳烃如萘(俗称卫生球,过去用来驱蚊防霉)等则会致癌。许多稠环芳烃是强烈的致癌物质,如苯并芘等。
秸秆、树叶等物质不完全燃烧形成的烟雾中含有较多的稠环芳烃,我国有些省市已经禁止焚烧树叶和秸秆。香烟的烟雾中也存在多种稠环芳烃,提醒青少年应珍视生命,远离香烟烟雾的危害。
芳烃油是什么?
芳烃油也称芳香烃或芳烃,是指分子中含有苯环结构的碳氢化合物,它是石油化工的基本产品和基础原料之一,主要包括苯、甲苯和二甲苯、乙苯等。因为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CnH2n-6(n≥6)。
芳烃油(aromatic hydrocarbon oil)又称芳香烃油深色黏稠液体,相对密度0.9529~1.0188。凝固点
芳烃油具有良好的橡胶相容性,耐高温、低挥发等特点,能显着改善橡胶的加工性能,可以增强橡胶产品的抗风化、氧化、磨擦、衰老程度,同时能帮助胶料中填充剂的混合和分散,被广泛应用于再生胶及多种橡胶制品等行业。
芳香烃是什么?
芳香烃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。
C. 芳香烃的物理性质是什么
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
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。[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。它们的分子中都具睁野桥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脊败,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。本部分悉猛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。
D. 芳香烃简介
fāng xiāng tīng
芳香烃指含有苯环的碳氢化合物(狭义)。芳香烃指含有 4n+2(n=0、 1、 2、 3……)个π电子的平面环状的共轭烯烃(广义),即苯型芳烃和非苯芳烃(如薁)的总称。通常所说的芳烃,一般指苯型芳烃。根据结构,芳烃分单环芳烃、多环芳烃和稠环芳烃三类。
(1)单环芳烃它是分子中含有一个苯环的芳烃,其中包括苯及其神源核同系物。如苯、甲苯和二甲苯。
(2)多环芳烃 它是分子中含有两个或两个以上独立苯环的芳烃。
(3)稠环芳烃 它是分子中含有由两个或多个苯环通过共用两个相邻碳原子稠合而成的芳烃。
单环芳烃命名时,侧链是饱和烃基的一般以苯作母体,侧链为取代裂如基的“基”字往往省略。当环上有两个以上的取代基时,要用数字表明取代基的位次和数目,也可用“邻”、“间”、“对”、“连”、“偏”、“均”冠词表示取代基的位次。如果侧链比较庞大,或侧链是不饱和基团时,可将侧链作母体,苯环看成取代基。芳烃的性质跟烷烃和不饱和烃有明显的差异。苯环上的氢易被卤原子、硝基、磺基、烷基、酰基等基团取代。在一定条件下苯环能发生加成反应。苯环一般不易被氧化,在特殊条件下,氧化反应使苯环破裂,侧链比苯环容易发生氧游掘化反应。
E. 链烃和芳香烃的物理性质
链烃:不溶于水,C<4为气启弊大体,易溶于卜数氯仿,苯,酒精,CCl4.
芳香烃:较稳定,有毒,易溶于氯仿,CCl4.不悄竖溶于水.为液体
F. 芳香烃的性质,特点,反应
苯及其大森同系物、多苯环物及衍生物构成芳香族碳氢化合则埋物简称芳香烃或芳烃。准确的讲,符合休克尔规则4n+2的就算。
与开链类似物相比,芳香烃比较稳定,苯环滚盯亩较容易进行取代反应,不容易进行加成反应和氧化反应,称为芳香性。
至于反应就很多了,如苯发生亲电取代反应等,随着取代基的不同母体的电负性不同,反应的机理也不一样,建议在网络上寻找和该知识点相关的课件或文档,先系统学习下为妙。
G. 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。
H. 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