1、苯環(huán)的成鍵特點(diǎn)與立體結(jié)構(gòu)凡是具有一個(gè)苯環(huán)或多個(gè)苯環(huán)的化合物都是芳香族化合物。要認(rèn)識(shí)和研究芳香族化合物，就當(dāng)從認(rèn)識(shí)苯環(huán)的成鍵特點(diǎn)著手，進(jìn)而了解其立體結(jié)構(gòu)。一、苯環(huán)的成鍵特點(diǎn)1 苯環(huán)中C原子的sp2雜化情況苯環(huán)中的任一個(gè)C原子，基態(tài)時(shí)的價(jià)層電子構(gòu)型為2s22p2，雜化軌道理論認(rèn)為，成鍵時(shí)C原子中的一個(gè)2s電子可以被激發(fā)到一個(gè)空的2p軌道上去，使基態(tài)的C原子轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)的C原子（2s12p3 ）。同時(shí)，C原子的2s軌道與各填有一個(gè)電子的兩個(gè)2p軌道發(fā)生sp2雜化，形成三個(gè)能量等同的sp2雜化軌道：2 苯環(huán)中C原子之間、C原子與H原子之間的成鍵情況苯環(huán)上的每個(gè)C原子都以sp2雜化方式分別與2個(gè)C原子形

2、成CC鍵、與1個(gè)H原子形成CH鍵。由于C原子是sp2雜化，所以鍵角是120°，并且6個(gè)C原子和6個(gè)H原子都在同一平面內(nèi)(參見(jiàn)示意圖1)。另外，苯環(huán)上6個(gè)碳原子各有1個(gè)未參加雜化的2p軌道，它們垂直于環(huán)的平面(參見(jiàn)示意圖2)，并從側(cè)面相互重疊而形成一個(gè)閉合的鍵，并且均勻地對(duì)稱分布在環(huán)平面的上方和下方。通常把苯環(huán)的這種鍵型稱為大鍵 (參見(jiàn)示意圖3)。 二、苯環(huán)的立體結(jié)構(gòu)由于三個(gè)sp2雜化軌道都處在同一平面內(nèi)，所以苯分子中的所有C原子和H原子必然都在同一平面內(nèi)，每個(gè)碳碳鍵的鍵長(zhǎng)相等，其數(shù)值介于CC單鍵和C=C雙鍵之間，鍵長(zhǎng)都是0.140nm（C-H鍵的鍵長(zhǎng)都是0.108nm），不存在單雙鍵

3、之分，六個(gè)C原子形成一個(gè)正六邊形，所有鍵角均為120o，這些都得到了現(xiàn)代物理方法三、相關(guān)知識(shí)運(yùn)用與拓展訓(xùn)練例1有人提出，苯除了平面正六邊形的分子結(jié)構(gòu)外，還可能有兩種具有三維空間的立體結(jié)構(gòu)的分子（）和（），如圖所示。請(qǐng)你根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)事實(shí)分析這兩種結(jié)構(gòu)是否合理? 若在結(jié)構(gòu)（）分子中引入2個(gè)-X基團(tuán)，可形成_種同分異構(gòu)體。解析答案 這兩種結(jié)構(gòu)不合理。6種例2下列有機(jī)分子中，所有的原子不可能處于同一平面的是（ ）解析因 CH2=CH2 和 為平面形分子，HCN為直線形分子， CH4 為正四面體形分子，聯(lián)想這些已有知識(shí)可知，只有 分子中所有的原子不可能處于同一平面。答案（D）。例3 下列有機(jī)分子中的所

4、有C原子不可能處于同一平面上的是（ ）解析由苯的平面結(jié)構(gòu)可知道：苯分子中的6個(gè)C原子和6個(gè)H原子處于同一平面。故A項(xiàng)中的7個(gè)C原子和B項(xiàng)中的6個(gè)C原子均共平面。C項(xiàng)中兩個(gè)苯環(huán)共用2個(gè)C原子相連而成，因此兩個(gè)苯平面重合。而D項(xiàng)中與相連的C原子用4條單鍵連接周圍的3個(gè)C原子和一個(gè)H原子，它們圍成四面體，故D項(xiàng)中14個(gè)C原子不可能處于同一平面上。答案（D）。例4已經(jīng)知道C-C單鍵可繞軸旋轉(zhuǎn)。某烴分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 （A）7 （B）8 （C）9 （D）10解析 我們已經(jīng)清楚：苯環(huán)是平面結(jié)構(gòu)，其中的6個(gè)C原子和6個(gè)H原子處于答案（C）。練習(xí)鞏固：1關(guān)于苯分子中C原子的雜化軌道方式，下列敘述正確的是 （ ）2甲烷分子中的4個(gè)氫原子全部被苯基取代，可得如圖所示的分子，對(duì)該分子的描述不正確的是 （ ）（A）分子式為C25H20 （ B）所有碳原子都在同一平面上（C）此分子為非極性分子 （D）此物質(zhì)屬于芳香烴，是苯的同系物3能說(shuō)明苯分子苯環(huán)的平面正六邊形結(jié)構(gòu)中, 碳碳鏈不是單雙鍵交替排布的事實(shí)是 （ ）（A）苯的一元取代物沒(méi)有同分異構(gòu)體 （B