甘肃农业大学：《有机化学》课程教学资源（课件讲稿）第四章 芳香烃

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第四章 芳香烃

芳香烃（芳烃）—芳香族碳氢化合物 (1)碳氢比高 如： C:H=1:1C:H=10:8 (2) 碳碳键长介于C一C与C=C之间 特点 如： C-C C=C 0.139nm 0.154nm 0.134nm (3)对于氧化作用有相当大的抗力 (4)易发生亲电取代反应，不易发生加成反应 PDF文件使用"pdfFactory”试用版本创建ww,fineprint.cn

芳香烃（芳烃）——芳香族碳氢化合物 特点 （1）碳氢比高 (2) 碳碳键长介于C—C与C=C之间 (3) 对于氧化作用有相当大的抗力 (4) 易发生亲电取代反应,不易发生加成反应 如： 0.139nm 0.154nm 0.134nm C— C C = C 如： C : H = 1 : 1 C : H = 10 : 8

单环芳烃 联苯和联多苯 苯系芳烃 如： 联苯 多苯代脂肪烃 芳烃 多环芳烃 如： 三苯甲烷 非苯系芳烃 稠环芳烃 如： 萘 最典型的芳香烃-苯 PDF文件使用"pdfFactory”试用版本创建ww,fineprint.cn

最典型的芳香烃------苯 芳烃 苯系芳烃 非苯系芳烃 单环芳烃 多环芳烃 联苯和联多苯 多苯代脂肪烃 稠环芳烃 如： 如： 如： 联苯 三苯甲烷 萘

§4-1单环芳烃 苯的结构 1、凯库勒式 凯库勒(Keklé)于1865年首先提出苯的结构式： H 但凯库勒结构式不能说明苯 的全部特性，它的主要缺点有： (1)分子中有三个双键，应该具有烯烃的性质。 例如，容易起加成反应与氧化反应，但实验证明在一般情 况下苯不易与C,或Br,加成，也不被KMnO4所氧化。 PDF文件使用"pdfFactory”试用版本创建ww,fineprint.cn

§4-1 单环芳烃 一 苯的结构 C C C C C C H H H H H H 但凯库勒结构式不能说明苯 的全部特性，它的主要缺点有： （1）分子中有三个双键，应该具有烯烃的性质。 例如，容易起加成反应与氧化反应，但实验证明在一般情 况下苯不易与 Cl2 或 Br2 加成，也不被 KMnO4 所氧化。 凯库勒（Kekülé）于1865年首先提出苯的结构式： 1、凯库勒式

(2)苯的邻位二元取代物应有两种， 但实际上只有一种。 (3)苯分子中有三个C=C和三个C一C键长应不相同，这样苯环 就不是一个正六边形。但实验证明苯环是一个正六边形结构， 环中的碳碳键长是完全相等的。 (4)氢化热不是环己烯的三倍。 +H2→ 120 KJ/mol Q=3 X120=360 KJ/mol +3H,一○ +( 实验值：208KJ/mol 实验值比理论值低(360-208=152KJ/mol) 说明苯分子中不是三个双键的简单组合，而应该是比环己烯 更稳定的物质。 PDF文件使用"pdfFactory”试用版本创建ww,fineprint.cn

（3）苯分子中有三个C = C和三个 C—C 键长应不相同，这 样苯环 就不是一个正六边形。但实验证明苯环是一个正六边形结构， 环中的碳碳键长是完全相等的。 （2）苯的邻位二元取代物应有两种， 但实际上只有 一种。 X X X X + H2 + 120 KJ / mol + 3 H2 + Q （4）氢化热不是环己烯的三倍。 Q = 3 ×120 = 360 KJ / mol 实验值：208 KJ / mol 实验值比理论值低（360﹣208 = 152 KJ / mol ） 说明苯分子中不是三个双键的简单组合，而应该是比环己烯 更稳定的物质

2、近代物理方法测定苯的结构 (1)6个碳组成一个平面正六边形，6个氢与6个碳都 在同一个平面上。（共平面性） .139nm (2)所有键角都是1209 (3)碳碳键键长为0.139nm. ※ 轨道杂化理论 苯环所有碳原子都是采用SP2杂化 每个碳原子以三个杂化轨道分别与相邻的 碳原子和氢原子形成三个σ键。 每个碳原子的未参与杂化的P轨道都垂直于碳环的平面。 相邻的两个P轨道彼此从侧面重叠，开成一个封闭的共轭体 系，这个封闭的共轭体称为大π键，由于T电子高度离域，从 而使键达到完全平均化。 PDF文件使用"pdfFactory”试用版本创建ww,fineprint.cn

2、近代物理方法测定苯的结构 （2）所有键角都是120° （1）6个碳组成一个平面正六边形，6个氢与6 个 碳都 在同一个平面上。（共平面性） （3）碳碳键键长为0. 139nm. 0.139nm 120° 轨道杂化理论 苯环所有碳原子都是采用SP2 杂化 ， 每个碳原子以三个杂化轨道分别与相邻的 碳原子和氢原子形成三个σ键。 每个碳原子的未参与杂化的P 轨道都垂直于碳环的平面。 相邻的两个P 轨道彼此从侧面重叠，开成一个封闭的共轭体 系，这个封闭的共轭体称为大π键，由于π电子高度离域，从 而使键达到完全平均化

(1)米的骨排 (2)碳瓜子的卫凯道 《3》p轨道的重叠 《4)萍分子中的元电子云 图7一2苯的纬构 PDF文件使用"pdfFactory'”试用版本创建ww,fineprint.cn

丧分子轨道理论 苯分子形成σ键后，其分子中六个碳原子未参与杂化 的P轨道可组成六个分子轨道。其中为π1、2、3为 成键轨道，产、弯、为反键轨道。当苯分子处于基 态时，六个电子分成三对分别充满了工1、元2、3轨道。 使苯的体系能量低，性质比较稳定。 反键轨道 E 原子轨道 成键轨道 PDF文件使用"pdfFactory”试用版本创建ww,fineprint.cn

分子轨道理论 苯分子形成σ键后，其分子中六个碳原子未参与杂化 的P 轨道可组成六个分子轨道。其中为π1 、π2 、π3 为 成键轨道， π4 、π5 、π6 为反键轨道。当苯分子处于基 态时，六个电子分成三对分别充满了π1 、π2 、π3 轨道。 使苯的体系能量低，性质比较稳定。 * * * π1 π2 π3 π4 π5 π* 6 * * E 反键轨道 成键轨道 原子轨道

苯的结构小结 (1)苯是一个正六边形的平面分子， 键长、键角平均化； (2)电子云分布在苯环的上方和下方； (3)π电子高度离域，6个π电子在基 态下都在成键轨道内，故体系的 能量降低，而使苯环稳定。 苯的表示方法： 或 PDF文件使用"pdfFactory”试用版本创建ww,fineprint.cn

苯的结构小结 苯的表示方法： 或 （1）苯是一个正六边形的平面分子， 键长、键角平均化； （3）π电子高度离域，6个π电子在基 态下都在成键轨道内，故体系的 能量降低，而使苯环稳定。 （2）电子云分布在苯环的上方和下方；

二芳烃的异构体及命名 1.一烃基取代苯的命名（无异构体) (1)当烃基为简单烷基时，把烃基作取代基，苯作母体。 CH(CH3) 甲苯 乙苯 异丙苯 (2)当烃基为复杂烷基、不饱和烃基或烃链上含有多个苯 环时，把苯作取代基，烃作母体。 CH=CH2 CH3 CH3 CH:CH,CH,-CH-CH-CHz 苯乙烯 2,3-二甲基-1-苯基已烷 PDF文件使用"pdfFactory”试用版本创建ww,fineprint.cn

二 芳烃的异构体及命名 1. 一烃基取代苯的命名（无异构体） （2）当烃基为复杂烷基、不饱和烃基或烃链上含有多个苯 环时，把苯作取代基，烃作母体。 -CH=CH2 甲苯 乙苯 异丙苯 CH3 C2H5 CH(CH3 )2 （1）当烃基为简单烷基时，把烃基作取代基，苯作母体。 CH3CH2CH2 -CH—CH-CH2 CH3 CH3 苯乙烯 2,3-二甲基-1-苯基己烷