項(xiàng)目三認(rèn)識(shí)芳香烴

應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)群資源庫—有機(jī)化學(xué)新疆應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院在線開放課程建設(shè)項(xiàng)目自治區(qū)第二批優(yōu)質(zhì)高等職業(yè)院校建設(shè)項(xiàng)目學(xué)校院校及系部：新疆應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院主講人：何春霞職稱：副教授教學(xué)目標(biāo)具有各芳香烴的結(jié)構(gòu)識(shí)別能力。具有根據(jù)芳香烴的結(jié)構(gòu)判斷其物理參數(shù)的能力。具有根據(jù)芳香烴的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行鑒別和合成路線設(shè)計(jì)能力。能力目標(biāo)掌握芳香烴類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、命名以及同分異構(gòu)等。掌握芳香烴烴的物理性質(zhì)。掌握芳香烴的化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用。知識(shí)目標(biāo)

培養(yǎng)誠實(shí)守信、團(tuán)結(jié)協(xié)作、愛崗敬業(yè)精神；培養(yǎng)安全、環(huán)保、健康生產(chǎn)意識(shí)；培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力；

創(chuàng)新能力培養(yǎng)等。

素質(zhì)目標(biāo)2目錄contents3.1單環(huán)芳烴的結(jié)構(gòu)、異構(gòu)和命名3.2單環(huán)芳烴的物理性質(zhì)3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)3.4稠環(huán)芳烴3.5苯環(huán)上取代反應(yīng)的定位規(guī)律3.6芳烴的來源和重要的芳烴3.2單環(huán)芳烴的物理性質(zhì)（1）物態(tài)

常溫下，苯及其同系物都是無色具有芳香氣味的液體。（2）沸點(diǎn)

單環(huán)芳烴的沸點(diǎn)隨分子中碳原子數(shù)目的增加而升高。苯同系列中,每增加一個(gè)CH2單位,約升高30℃。側(cè)鏈的位置對其沒有大的影響。例：二甲苯的三個(gè)異構(gòu)體的沸點(diǎn)很接近，難于分離。3.2單環(huán)芳烴的物理性質(zhì)（3）熔點(diǎn)

單環(huán)芳烴的熔點(diǎn)變化與分子的對稱性有關(guān)。對稱性較大的分子熔點(diǎn)高于對稱性小的分子。結(jié)構(gòu)對稱的異構(gòu)體,都具有較高的熔點(diǎn)。

例：苯是高度對稱的分子，它的熔點(diǎn)比甲苯、乙苯高得多；對二甲苯分子的對稱性比鄰二甲苯和間二甲苯大，因此其熔點(diǎn)也是三種異構(gòu)體中最高的。3.2單環(huán)芳烴的物理性質(zhì)（4）相對密度

單環(huán)芳烴的相對密度小于1，比水輕。鹵代苯和硝基苯的的相對密度大于1。（5）溶解性

單環(huán)芳烴不溶于水，可溶于醇、醚，特別易溶于二甘醇、環(huán)丁砜和N，N-二甲基甲酰胺等溶劑，因此常用這些溶劑來萃取芳烴。芳烴易燃，燃燒時(shí)產(chǎn)生濃煙。其蒸氣有毒。3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)

單環(huán)芳烴的化學(xué)反應(yīng)主要發(fā)生在苯環(huán)上。在一定條件下，苯環(huán)上的氫原子容易被其他原子或基團(tuán)取代，生成許多重要的芳烴衍生物。在強(qiáng)烈的條件下，苯環(huán)也可以發(fā)生加成和氧化反應(yīng)，但這往往會(huì)使苯環(huán)結(jié)構(gòu)遭到破壞。當(dāng)苯環(huán)上連有側(cè)鏈時(shí)，直接與苯環(huán)相連的α-C-H鍵表現(xiàn)出較大的活潑性，可以在一定條件下發(fā)生取代、氧化等反應(yīng)。3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)1.取代反應(yīng)（1）鹵代反應(yīng)

芳烴與鹵素在不同條件下可發(fā)生不同的取代反應(yīng)。

a.苯環(huán)上的鹵代

在鐵粉或三鹵化鐵催化作用下，苯可與氯或溴發(fā)生鹵代反應(yīng)，氯原子或溴原子取代苯環(huán)上的氫原子，生成氯苯或溴苯，同時(shí)放出鹵化氫。3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)

烷基苯發(fā)生環(huán)上鹵代反應(yīng)時(shí)，比苯容易進(jìn)行。反應(yīng)主要發(fā)生在烷基的鄰位和對位。鄰氯甲苯（59%）

對氯甲苯（40%）3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)b.側(cè)鏈上的鹵代烷基苯與鹵素發(fā)生取代反應(yīng)時(shí)，如果沒有催化劑存在，用光照射或加熱，則側(cè)鏈上的α-氫原子被鹵原子取代。例如，在日光照射下或?qū)⒙葰馔ㄈ敕序v的甲苯中，甲基上的氫原子可逐一被取代：光或熱光或熱光或熱甲烷

苯一氯甲烷

苯二氯甲烷

苯三氯甲烷3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)側(cè)鏈較長的芳烴光照鹵代主要發(fā)生在α碳原子上。3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)（2）硝化反應(yīng)

濃硝酸和濃硫酸的混合物叫做混酸。苯與混酸作用時(shí)，硝基（-NO2）取代苯環(huán)上的氫原子，生成硝基苯。這一反應(yīng)叫做芳烴的硝化反應(yīng)。濃H2SO450～60℃（濃）硝基苯硝基苯繼續(xù)硝化？3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)硝基苯繼續(xù)硝化比苯困難,需在更強(qiáng)烈的條件下進(jìn)行：3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)

烷基苯的硝化反應(yīng)比苯容易進(jìn)行。苯環(huán)上取代基不同，對硝化反應(yīng)的速度有較大的影響。3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)

（3）磺化反應(yīng)

苯與濃硫酸或發(fā)煙硫酸作用，磺酸基（—SO3H）取代苯環(huán)上的氫原子，生成苯磺酸，這類反應(yīng)叫做芳烴的磺化反應(yīng)。70～80℃苯磺酸3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)

若要去掉苯環(huán)上的磺酸基時(shí)，可將苯磺酸與稀硫酸或稀鹽酸一起在加壓下共熱，就可使苯磺酸發(fā)生水解，生成原來的芳烴。

稀酸

加壓，150～200℃3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)

烷基苯的磺化反應(yīng)比苯容易進(jìn)行，主要生成鄰位和對位取代產(chǎn)物。一般說來，提高溫度比較有利于對位產(chǎn)物的生成。3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)

還可利用磺化反應(yīng)，讓磺酸基占據(jù)苯環(huán)上的某一位置，待進(jìn)行完其他反應(yīng)后，再將磺酸基水解脫去。苯磺酸與稀硫酸共熱時(shí)可水解脫下磺酸基。

此反應(yīng)常用于有機(jī)合成上控制環(huán)上某一位置不被其它基團(tuán)取代，或用于化合物的分離和提純。

3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)(4)烷基化和?；磻?yīng)

1877年法-美化學(xué)家Friedel和Crafts發(fā)現(xiàn)在催化劑（無水AlCl3）的催化下,苯環(huán)上的氫可被烷基（R-）或酰基（RCO-）取代。其中被烷基取代的反應(yīng)叫做烷基化反應(yīng)，被酰基取代的反應(yīng)叫做?；磻?yīng)。這類反應(yīng)又稱付-克反應(yīng)（Friedel-Crafts）反應(yīng)。3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)①烷基化反應(yīng)

芳烴與鹵代烴、醇類或烯類化合物在Lewis催化劑(如AlCl3，F(xiàn)eCl3,H2SO4,H3PO4,SnCl4，ZnCl2，BF3,HF等)存在下，發(fā)生芳環(huán)的烷基化反應(yīng)。催化劑

3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)

當(dāng)引入的烷基為三個(gè)碳以上時(shí)，引入的烷基會(huì)發(fā)生碳鏈異構(gòu)現(xiàn)象。3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)

②?；磻?yīng)

在芳烴與?；噭┤珲｛u、酸酐、羧酸、烯酮等在Lewis酸（通常用無水三氯化鋁）催化下發(fā)生?；磻?yīng)，得到芳香酮。3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)AlCl370～80℃AlCl370～80℃3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)

2.加成反應(yīng)

由于苯的特殊穩(wěn)定性，所以一般情況下難以發(fā)生像烯烴、炔烴那樣的加成反應(yīng)。但如果在催化劑作用或紫外光照射下，苯也可與氫或氯發(fā)生加成，生成環(huán)己烷或六氯環(huán)己烷。（1）催化加氫

在鉑、鈀或鎳的催化作用下，苯能與氫加成生成環(huán)己烷：3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)（2）光照加氯

在日光或紫外光照射下，苯與氯發(fā)生加成反應(yīng)生成六氯環(huán)己烷。紫外光3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)

3.氧化反應(yīng)

（1）側(cè)鏈氧化

苯環(huán)比較穩(wěn)定，一般氧化劑不能使其氧化。但如果苯環(huán)上連有側(cè)鏈時(shí)，由于受苯環(huán)的影響，其α-氫原子比較活潑，容易被氧化。而且無論側(cè)鏈長短、結(jié)構(gòu)如何，最后的氧化產(chǎn)物都是苯甲酸。3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)當(dāng)與苯環(huán)相連的側(cè)鏈碳（α-C）上無氫原子（α-H）時(shí)，該側(cè)鏈不能被氧化。3.3單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)

若用較溫和的氧化劑或用空氣(O2)氧化,側(cè)鏈

-C可選擇性地氧化為:醇,醛,酮。3.3單環(huán)芳烴的