河南师范大学：《有机化学》课程电子教案（PPT教学课件）第八章 芳香化合物

芳香烃及芳香性 二苯的结构 三价键理论对苯结构的处理 四分子轨道理论对苯结构的处理

一.芳香烃及芳香性 二.苯的结构 三.价键理论对苯结构的处理 四.分子轨道理论对苯结构的处理

、芳香烃及芳香性 1.芳香烃 苯及其同系物、多苯环物及衍生物构成芳香族碳 氢化合物简称芳香烃或芳烃。 2.芳香性 芳香烃比较稳定,苯环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。 3.非苯芳烃 分子中不含苯环,但有芳香性的碳氢化合物称 为非苯芳烃 页少<下一页

一、芳香烃及芳香性 1. 芳香烃 苯及其同系物、多苯环物及衍生物构成芳香族碳 氢化合物简称芳香烃或芳烃。 2. 芳香性 芳香烃比较稳定，苯环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。 3. 非苯芳烃 分子中不含苯环，但有芳香性的碳氢化合物称 为非苯芳烃

二、苯的结构 现代物理方法测得苯的结构为:苯分子的六 个碳原子和六个氢原子都在同一个平面上,六个 碳原子构成正六边形,CC键长为0140nm C—H键长为0108nm,键角∠CCH及∠CCC 均为120° 0.108nm 120 0.140nm 页少<下一页

二、苯的结构 现代物理方法测得苯的结构为：苯分子的六 个碳原子和六个氢原子都在同一个平面上，六个 碳原子构成正六边形，C—C 键长为 0.140 nm， C—H 键长为 0.108 nm，键角 ∠CCH 及 ∠CCC 均为 120°. H H H H H H 120O 120O 0.108nm 0.140nm

苯分子模型 页少<下一页

苯分子模型

三、价键理论对苯结构的处理 杂化轨道理论认为苯环中碳原子为sp2杂化状 态,三个sp2杂化轨道分别与另外两个碳原子的 sp2杂化轨道形成两个C-Co键以及与一个氢原 子的s轨道形成C—Hσ键,没有杂化的p轨道 相互平行且垂直于σ键所在平面,它们侧面互相 重叠形成闭合大π键共轭体系。大π键的电子云 像两个救生圈分布在分子平面的上下。 苯分子环状结构及子云分布图

三、价键理论对苯结构的处理 杂化轨道理论认为苯环中碳原子为 sp2 杂化状 态，三个 sp2 杂化轨道分别与另外两个碳原子的 sp2 杂化轨道形成两个 C—C σ键以及与一个氢原 子的 s 轨道形成 C—H σ 键，没有杂化的 p 轨道 相互平行且垂直于 σ 键所在平面，它们侧面互相 重叠形成闭合大 π 键共轭体系。大π键的电子云 像两个救生圈分布在分子平面的上下。 苯分子环状结构及π电子云分布图

1865年,德国化学家凯库勒提岀苯的构造式, 苯环中双键可以不停地变动: H 共振论认为苯的结构是两个或多个经典结构的 共振杂化体: 苯的氢化热比假想的1,3,5环己三烯的低150 kJ·mol-l,称作共振能或离堿能,体现了苯的稳定性。 页少<下一页

1865年，德国化学家凯库勒提出苯的构造式， 苯环中双键可以不停地变动： 共振论认为苯的结构是两个或多个经典结构的 共振杂化体： 苯的氢化热比假想的 1,3,5-环己三烯的低 150 kJ·mol-1，称作共振能或离域能，体现了苯的稳定性。 H H H H H H H H H H H H

四、分子轨道理论对苯结构的处理 分子轨道理论认为,六个碳原子上的六个 p轨道组成六个m分子轨道、φ、、 ψ、5和ψ。其中、和妁是成键 轨道;四和y6是反键轨道;和 ,ψ和ψ为简并轨道。其能量为 ≤=<y4=v5<y6。 页少<下一页

四、分子轨道理论对苯结构的处理 分子轨道理论认为，六个碳原子上的六个 p轨道组成六个π分子轨道ψ1、ψ2、ψ3、 ψ4、ψ5 和 ψ6。其中ψ1、ψ2 和 ψ3 是成键 轨道；ψ4、ψ5 和 ψ6 是反键轨道；ψ2 和 ψ3，ψ4 和 ψ5 为简并轨道。其能量为 ψ1 ＜ψ2=ψ3＜ψ4=ψ5＜ψ6

y Y6 LUMO Y. Ys 原子轨道 f HOMo + vz Vivo 能量 y ③v 苯的n分子轨道和能级 页少<下一页

苯的π分子轨道和能级

。单环芳烃的物理性质 溶解性 单环芳烃有特殊的气味,蒸气有毒,对呼吸 道、中枢神经和造血器官产生损害。 苯及其同系物多数为液体,不溶于水,易溶于有 机溶剂。二甘醇、环丁砜、N甲基吡咯烷-2-酮、N N二甲基甲酰胺等溶剂对芳烃有很好的选择性溶解。 因此,工业上用它们从烃的混合物中萃取(抽提) 芳烃。 页少<下一页

一、溶解性 单环芳烃有特殊的气味，蒸气有毒，对呼吸 道、中枢神经和造血器官产生损害。 苯及其同系物多数为液体，不溶于水，易溶于有 机溶剂。二甘醇、环丁砜、N-甲基吡咯烷-2-酮、N， N-二甲基甲酰胺等溶剂对芳烃有很好的选择性溶解。 因此，工业上用它们从烃的混合物中萃取（抽提） 芳烃。 二。单环芳烃的物理性质

二、相对密度 单环芳烃的相对密度小于1,但比同碳数的脂 肪烃和脂环烃大,一般在0.8~0.9。 页少<下一页

二、相对密度 单环芳烃的相对密度小于 1，但比同碳数的脂 肪烃和脂环烃大，一般在 0.8～0.9