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文檔簡介

1、 苯是一種無色有特殊氣味的液體,密度比水小,不溶于水。苯的沸點是801 ,熔點是55,易揮發。一、苯的物理性質(苯有毒!是常用的有機溶劑。)分子式:C6H6最簡式:CH結構式結構簡式苯的分子結構六個碳原子和六個氫原子都在同一平面上,碳-碳鍵長均相等,六個碳原子組成一個正六邊形,所有鍵角均為120。 苯的結構碳原子均為2雜化 苯分子中的碳原子均為2雜化,每個碳原子的三個2雜化軌道分別與相鄰的兩個碳原子的2雜化軌道和氫原子的軌道重疊形成三個鍵。六個碳原子形成一個正六邊形,所有鍵角均為120o。 每個碳原子上還有一個未參加雜化的軌道,這6個軌道互相平行,且垂直于苯環所在的平面。軌道之間彼此重疊形成一

2、個閉合共軛大鍵。使電子云分布完全平均化,分子能量大大降低,苯環具有高度的穩定性 。苯分子中鍵軌道形成大鍵環平面上下的電子云1、能證明苯分子中不存在單雙鍵交替的理由是 (A) 苯的鄰位二元取代物只有一種(B) 苯的間位二元取代物只有一種(C) 苯的對位二元取代物只有一種(D) 苯的鄰位二元取代物有二種A現象: 明亮的火焰并伴有大量的黑煙2C6H6 + 15 O2 12CO2+6 H2O點燃不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,即:不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化。三、苯的化學性質1、氧化反應苯與溴的反應2、取代反應苯與溴的反應a、反應方程式:b、反應條件:無色液體,密度大于水是液溴不是溴水,真正的催化劑是FeB

3、r32、取代反應+ Br2FeBr+ HBr實驗制得的粗溴苯帶棕色,為什么?c、反應現象:混合液呈現微沸狀態(放熱反應);反應器內充滿紅棕色氣體,導管口有白霧,錐形瓶中滴入AgNO3 a q ,出現淺黃色沉淀;燒瓶中液體倒入盛有水的燒杯中,燒杯底部有油狀的褐色液體。反應中制取的是粗苯,可能含有: Br2、HBr,苯,FeBr3怎樣提純呢?水洗堿洗水洗干燥蒸餾(得到純凈的溴苯)e、溴苯的提純:除去溴苯中的溴,用NaOH溶液硝基苯 烴分子中的氫原子被NO2所取代的反應叫做硝化反應硝基:NO2注意與NO2 區別)()苯與硝酸反應濃H2SO45560NO2+H2O+ HONO2H注意硝基苯的物理性質苯

4、的硝化實驗裝置圖條件*()磺化反應磺酸基中的硫原子和苯環直接相連(磺酸基:O3H)苯磺酸磺化反應的原理:磺酸基與苯環的連接方式:環己烷3、加成反應+ H2催化劑 催化劑 + H2苯在一定的條件下能進行加成反應。跟氫氣在鎳的存在下加熱可生成環己烷苯也能與2 發生加成反應1、概念:具有苯環(有且只有1個)結構,且在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的有機物。二、苯的同系物判斷:下列物質中屬于苯的同系物的是( ) C F 只含有一個苯環,側鏈為C-C單鍵的芳香烴2、通式:CnH2n-6n6判斷方法:單環芳烴的命名單環芳烴包括苯、苯的同系物和苯基取代的不飽和烴。 1、一元取代物的命名 一般是以苯作

5、母體,烷基作取代基,稱為“某基苯”, 甲(基)苯 乙(基)苯 正丙(基)苯 異丙(基)苯2、二元取代物的命名 兩個烷基的相對位置既可用“鄰”、“間”、“對”表示,也可用數字表示。若烷基不同,一般較簡單的烷基所在位置編號為1。 CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH3C(CH3)3 1,4-二甲苯對二甲苯1,2-二甲苯 鄰二甲苯1,3-二甲苯 間二甲苯3-叔丁基乙苯間叔丁基乙苯2-乙基甲苯 鄰乙基甲苯3、三元取代物的命名 三個烷基的相對位置可用數字表示,還可用“連、均、偏”來表示。1,2,4-三甲苯偏三甲苯1,2,3-三甲苯連三甲苯1,3,5-三甲苯均三甲苯 4不飽和烴

6、基苯和復雜烷基苯 一般把苯作取代基來命名。 苯乙烯苯乙炔3-苯基丙烯2-甲基-2苯基丁烷練習:苯乙烯苯甲醛苯乙酮苯乙炔苯甲酸苯甲醚苯胺苯磺酸CHCH2CCHCHOCOCH3NH2SO3HCOOHOCH3hCHCH22苯的同系物含有側鏈,性質與苯又有不同側鏈影響苯環,使苯環上的氫原子比苯更易被取代苯環影響側鏈,使側鏈能被強氧化劑如酸性高錳酸鉀溶液氧化1苯的同系物和苯都含有苯環,性質相似能氧化易取代能加成化學性質不能使溴水褪色2、取代反應FeBr3光注意:條件不同,產物不同+ Br2CH3 |+ HBr+ Br2CH3 |+ HBr甲苯能發生硝化反應2,4,6-三硝基甲苯簡稱三硝基甲苯,又叫TNT

7、淡黃色晶體,不溶于水,是一種烈性炸藥CH3 | |NO2CH3 |NO2O2N + 3HNO3 + 3H2O濃硫酸100CH3(側鏈)對苯環的影響:使苯環的鄰、對位上的H更易取代。2、氧化反應可燃性可使酸性高錳酸鉀褪色KMnO4溶液H+ KMnO4溶液H+ 苯環對側鏈的影響:使側鏈能被強氧化劑氧化 請分析,下列物質被酸性高錳酸鉀氧化之后生成什么產物?KMnO4(H+)思考:如何鑒別苯及其苯的同系物?CH3CH3CH2CH3CHCH3CH3CH3CH3C CH3HHCCCCCCHHHH+三、苯及單環芳烴的性質 單環芳烴大多為無色液體,具有特殊氣味,相對密度在086-093之間,不溶于水,易溶于乙

8、醚、石油醚、乙醇等多種有機溶劑。同時它們本身也是良好的有機溶劑。單環芳烴具有一定的毒性,長期吸入其蒸氣,能損壞造血器官及神經系統,大量使用時應注意防毒。(一)親電取代反應H3CC 苯環上的氫原子可以被多種基團取代,可發生鹵代、硝化、磺化和傅氏反應 1、鹵代反應 苯與氯、溴在鐵或三鹵化鐵等催化劑存在下,苯環上的氫原子被氯、溴取代,生成氯苯和溴苯。鹵代僅限于氯代和溴代,鹵素的反應活性為:C2 Br2。溴苯+ BrBr 首先溴分子和三溴化鐵作用,生成溴正離子和四溴化鐵配離子: 溴正離子是一個親電試劑,其進攻富電子的苯環,生成一個不穩定的芳基正離子中間體(或-配合物):這步反應很慢,是決定整個取代反應

9、速度的步驟。在芳基正離子中間體中,原來苯環上的兩個電子與Br 生成了CBr鍵,余下的四個電子分布在五個碳原子組成的缺電子共軛體系中。由親電試劑(Br)進攻富電子的苯環發生的是離子型親電取代反應。 芳基正離子非常不穩定,在四溴化鐵配離子的作用下,迅速脫去一個質子生成溴苯,恢復到穩定的苯環結構。鹵代反應歷程 2、硝化反應 苯與濃硝酸和濃硫酸的混合物共熱,苯環上的氫原子被硝基(NO2)取代生成硝基苯。 硝基苯為淺黃色油狀液體,有苦杏仁味,其蒸氣有毒。在硝化反應中,濃硫酸不僅是脫水劑,而且它與硝酸作用產生硝基正離子(NO2)。硝基正離子是一個親電試劑,進攻苯環發生親電取代反應。硝化反應歷程硝基苯 +H

10、O NO23、磺化反應 苯與98%的濃硫酸共熱,或與發煙硫酸在室溫下作用, 苯環上的氫原子被磺酸基(O3H)取代生成苯磺酸。 苯磺酸是一種強酸,易溶于水難溶于有機溶劑。有機化合物分子中引入磺酸基后可增加其水溶性,此性質在合成染料、藥物或洗滌劑時經常應用。 磺化反應是可逆反應,苯磺酸通過熱的水蒸汽,可以水解脫去磺酸基。反應歷程: +HO SO3H苯磺酸磺化反應是由三氧化硫中帶部分正電荷的硫原子進攻苯環而發生的親電取代反應。4、傅氏反應傅瑞德爾Friede-克拉夫茨Craft反應 在無水三氯化鋁催化下,苯環上的氫原子被烷基或?;〈姆磻?,叫做傅氏反應。傅氏反應包括烷基化和酰基化反應。 傅氏烷基化

11、反應:常用的烷基化試劑為鹵代烷,有時也用醇、烯等。常用的催化劑是無水三氯化鋁,此外有時還用三氯化鐵、三氟化硼等。無水三氯化鋁與鹵代烷作用生成烷基正離子,烷基正離子作為親電試劑進攻苯環發生親電取代反應。+ CH3CH2 Cl CH3CH2 C傅氏烷基化反應的歷程三個碳以上的鹵代烷進行烷基化反應時,常伴有異構化(重排)現象發生:傅氏?;磻?常用的?;噭轷B然蛩狒1揭彝?傅氏酰基化反應的歷程:乙酰氯乙酐當苯環上連有強吸電子基如硝基、羰基時,苯環上的電子云密度大大降低,不發生酰基化反應。5、苯的同系物與鹵素的反應 (1)在紫外光照射或高溫條件下,苯環側鏈上的氫易被鹵素(氯或溴)取代。(屬

12、于自由基即游離基反應) 氯化芐 苯二氯甲烷 苯三氯甲烷側鏈為兩個或兩個碳以上的烷基時,鹵代反應主要發生在-碳原子上。-氯代乙苯9%-氯代乙苯91%(2)在鐵或三鹵化鐵催化下,苯環上氫易被鹵素取代,主要取代側鏈鄰位和對位上的氫。 (屬于親電取代反應),鄰氯乙苯 對氯乙苯小結:常見的幾類苯環上的親電取代反應鹵代反應硝化反應磺化反應烷基化反應?;磻狥riede-Craft 反應(傅克反應) 苯環比較穩定,但在催化劑、高溫、高壓、或光照,也可發生某些加成反應,如加氫、加鹵素等。2加成反應環己烷 六氯環己烷 屬于游離基型的加成反應 3、苯的同系物的氧化反應苯環上的側鏈易被氧化, 氧化反應總是發生在-

13、碳原子上,不論側鏈長短,-碳原子都被氧化成羧基。間苯二甲酸 苯甲酸 注意:側鏈的-碳原子上無氫原子,側鏈不能被氧化。 C(CH3)3COOHCH3C(CH3)3KMnO4 /H+在劇烈的條件下,苯環可被氧化生成順丁烯二酸酐。 - 紫紅色褪去結論:苯不能使高錳酸鉀溶液褪色,苯的同系物(-碳原子上有氫原子)能使高錳酸鉀溶液褪色四、苯環上取代基的定位效應及應用 1、定位規則 苯環上已有的取代基不僅影響第二個取代基進入苯環的難易,而且還影響其進入苯環的位置作用,稱為苯環上親電取代反應的定位效應,苯環上原有的取代基稱為定位基。 甲苯進行硝化反應時,硝基主要進入甲基的鄰位和對位,并且該硝化反應比苯容易。硝

14、基苯再進行硝化反應時,硝基主要進入原硝基的間位,并且該硝化反應比苯困難。易難(1)鄰、對位定位基 能使苯環活化(鹵素除外),即第二個取代 基的進入比苯容易,第二個取代基主要進入它的鄰位和對位。常見的鄰、對位定位基(定位能力由強到弱排列)有:-NR2,-NH2,-OH,-OR,-NH-COR,-O-COR,-CH3(-R),-Ar,-(C、,Br,I)活化苯環 鈍化苯環 鄰、對位定位基的結構特點:1、與苯環相連的原子均以單鍵與其他原子相連,2、與苯環直接相連的原子大多帶有未共用電子對或帶負電荷)。(2)間位定位基 這類定位基能使苯環鈍化,即第二個取代基的進入比苯困難,同時使第二個取代基主要進入它

15、的間位。-NR3、-NO2、-CN、-O3H、-CHO、 -COOH常見的間位定位基(定位能力由強到弱排列)有:苯環鈍化間位定位基的結構特點:與苯環直接相連的原子帶正電荷,或以重鍵與電負性較強的原子相連接。 2、定位規則的解釋(1)鄰、對位位定位基CHHH- 一般來說它們是供電子基(鹵素除外),為致活基團,可以通過-共軛效應或I效應向苯環提供電子,使苯環上電子云密度增加,尤其在鄰、對位上增加較多。因此取代基主要進入鄰、對位,而且取代比苯容易。 間位定位基均是吸電子基,為致鈍基團,它們通過吸電子誘導效和吸電子共軛效應使苯環電子云密度降低,尤其是鄰、對位降低的更多,所以親電取代主要發生在電子云密度相對較高的間位,而且取代比苯困難。(2)間位定位基+30+59%4%37%3、定位規則的應用OHSO3HCNBr93.3%6.4%0.3%+95100+(發煙)(1)(2)(3)(1)以苯為原料合成間硝基氯苯 (2)以甲苯為原料合成間溴苯甲酸 練習:ClNO2FeCl2NO2HNO3H2SO4BrCOOHBr2FeCOOHKMnO4 /H+CH3一、萘萘是有光亮的白色片狀晶體,熔點802 oC ,沸點218 oC,不溶于

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