102 单环芳烃Word文档格式.docx
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二、单环芳烃的命名只含有一个苯环的芳烃称单环芳烃。
当苯环上的取代基为烷基时，以苯环作为母体，烷基为取代基，称作某烷基苯。
“基”字可省略。
当苯环上连有两个或两个以上取代基时，可用阿拉伯数字表示它们之间的相对位置。
苯环上只连接两个取代基时，也可以用“邻”，“间”,“对”，或o-，m-，p-表示它们的相对位置。
CH3
CH3CH3
如：
甲苯
1,2-二甲苯邻二甲苯O-二甲苯
1,3--二甲苯间二甲苯m-二甲苯
CH3CH3CH3
H3C
1,4-二甲苯对二甲苯p-二甲苯
1,2,3-三甲苯连三甲苯
1,2,4-三甲苯偏三甲苯
1,3,5-三甲苯均三甲苯
当苯环上的取代基为不饱和烃基或取代基比较复杂，一般是以侧链为母体，苯环作为取代基来命名。
但有时亦以苯环作为母体来命名。
H3CHCCH3
2－甲基－3－苯基戊烷
CHCH2
HC
H2C
CCH2H
CCH
CH
苯乙烯
苯乙炔
CH2
对二乙烯基苯
芳烃分子中去掉一个或几个氢原子后所剩下的基团叫芳基，通常用Ar-表示。
苯分子中去掉一个氢原子后所剩下的基团C6H5-为苯基，也可用Ph－表示。
甲苯的甲基上去掉一个氢原子后所剩下的基团C6H5CH2称为苯甲基或苄基。
练一练知识拓展
三、单环芳烃的化学性质1.取代反应
（1）卤代反应
在铁粉或三卤化铁催化剂作用下，
芳香烃和卤素发生反应，苯环上的氢原子被卤素取代，生成卤代苯。
+
Cl2
FeCl355～60℃
Cl
+HCl
FeBr3
Br
Br2
+HBr
55～60℃
邻位和对位二卤代苯。
温度升高，一卤苯可以继续卤代，主要产物是
BrBr
Br2
FeBr390℃
烷基苯比苯更容易进行卤代反应，主要生成邻位和对位产物。
Fe粉或FeCl3
CH3Cl
知识窗
（2）硝化反应硝化反应。
芳环上的氢原子被硝基取代的反应称
常用的硝化剂是浓硝酸和浓硫酸的混合物，俗称混酸。
+HNO3
H2SO4
50～60℃50～60℃NO2
H2O
硝基苯不容易继续硝化，要在更高的温度和用发烟HNO3和浓H2SO4的混合物作硝化剂，才能生成间二硝基苯。
NO2
HNO3（发烟）,浓H2SO4100℃
烷基苯比苯容易硝化，硝化的主要产物是邻硝基甲苯、对硝基甲苯。
CH3CH3NO2
HNO3,H2SO430℃
+H2O
（3）磺化反应
苯以及同系物在加热的条件下与浓
H2SO4发生反应，苯环上的氢原子被磺酸基－SO3H取代生成苯磺酸的反应称磺化反应。
70～80℃
SO3H
若用发烟硫酸（H2SO4·
nSO3），苯在室温即可反应。
苯磺酸比苯难于磺化，须采用发烟硫酸并在较高温度下进行，主要生成间苯二磺酸。
H2SO4-SO3200～230℃
烷基苯比苯易于磺化，主要得到邻对位产物。
H2SO4O℃
CH3SO3H+
CH3+SO3H53%
SO3H4%
性质应用
43%
（4）傅瑞德尔－克拉夫茨（Friedel－Crafts）反应在无水三氯化铝等路易斯酸的催化作用下，芳烃分子中芳环上的氢原子被烷基或酰基取代的反应叫做傅－克反应，分为烷基化和酰基化。
烷基化反应是在上述催化剂的作用下，苯与卤烷、烯烃或醇等烷基化试剂作用，芳环上的氢原子被烷基取代生成烷基苯。
+CH3Cl
无水AlCl3
如引入的烷基含有三个或三个以上碳原子时，常常发生重排，生成重排产物。
+CH3CH
无水AlCl3痕量HCl
CHCH3
+CH3CH2CH2Cl
CH（CH3）270%
30%
CH2CH2CH3
烷基化反应时，常常伴随多烷基化反应发生。
应用示例：
十二烷基苯磺酸钠是合成洗涤剂即洗衣粉中的主要成分。
制备如下：
C12H25Cl
C12H25
发烟H2SO440～50℃
NaOH
SO3Na
酰基化反应是在无水三氯化铝作用下，苯与酰卤或酸酐作用，苯环上的氢原子被酰基取代生成芳酮。
O
C
CH4
HCl
OOCCH3
+CH4
CH3COOH
酰基化反应既不发生异构化，也不生成多元取代物。
当苯环上连有强的吸电子基：
等基团时，一般不发生傅－克反应。
应用：
硝基苯常作傅－克反应的溶剂。
2.加成反应加成反应苯环非常稳定，加成反应比较困难，但在一定的条件下，可以发生加成反应。
如：
+3H2
Ni180～250℃
在催化剂的存在下，苯环加氢生成环己烷，这是工业生产环己烷的方法。
3.氧化反应苯环稳定，不易被氧化，强烈氧化，苯环亦被氧化：
+O2（空气）
V2O5400～500℃
OOO
+CO2
H2O
4．侧链上的反应
（1）氧化反应在酸性KMnO4等氧化剂的作用下，侧链含有α－H时，不论侧链长短，均被氧化成羧基。
CH3CH2CH3CH（CH3）2
KMnO4H+
COOH
（2）卤代反应
芳烃苯环侧链上连有α－H时，在光照的作用下与卤素发生反应，α－H原子被卤素取代。
CH2Cl
hν或光照
Cl2hν
CHCl2
CCl3
CH2CH3
hν
+Cl2
CHCH3Cl
四、苯环上亲电取代反应的定位规律及应用1.一元取代苯的定位规律实例分析：
硝基苯、甲苯分别进行硝化，反应条件及产物如下：
NO2+NO2
NO2+H2ONO2
93.3%
6.4%
NO2+
0.3%
CH3NO2
NO24%
58%
38%
定位基：
一元取代苯进行取代反应时，原有取代基对新取代基的进入有定位效应，原有的取代基称为定位基。
常见的取代基按其定位效应分为两类：
（1）邻、对位定位基（第一类定位基）使新引入的
取代基主要进入其邻位和对位，邻位和对位取代物之和大于60％。
邻、对位定位基的特点：
与苯环直接相连的原子具有孤对电子（烷基例外）；
除卤素原子、氯甲基等以外，第一类定位基一般都使苯环活化。
（2）间位定位基（第二类定位基）：
使新进入的取代基主要进入它的间位，间位产物大于40％。
间位定位基的特点是：
一般与苯环直接相连的原子以重键与其它原子结合，或者带正电荷，－CCl3除外；
这类定位基均使苯环钝化，即当苯环上连有这类取代基时，难以发生取代反应。
常见定位基的分类及活性顺序见下表
邻对位定位基
间位定位基
强烈活化—O-，—NR2，—NHR，—NH2，—OH中等活化—OR，—NHCOR弱活化-CH3，-R，—OCOR较弱钝化—F，—Cl，—Br，—I，—CH2Cl
强烈钝化—N+H3，—N+R3，—NO2，—CF3，—CCl3中等钝化—CN，—SO3H，—CHO，—COR，—COOH—CONH2
2.二元取代苯的定位规律2.二元取代苯的定位规律苯环上已有两个取代基，再引入第三个取代基时，有以下两种情况：
（1）．原来的取代基为同类的，第三个取代基进入的位置由定位能力强的决定。
NH2
OCH3
定位基强弱：
—OCH3>
—CH3—NO2>
—COOH—NH2>
—OCH3
（2）.原来的两个取代基为不同类的，取决于邻对位定位基。
原来的两个取代基为不同类的如：
13%
ClCOOH
NHCOCH3
少量（位阻）
87%
练一练3.定位规律的应用在生产实践和科学实验中，应用定位规律可以预测反应的主要产物，得到较高产率和容易分离的有机化合物。
应用
（本节完）本节完）
由苯合成间硝基溴苯，利用定位规律分析得出由苯先硝化再溴代，否则得到的为邻硝基溴苯和对硝基溴苯，过程示意为：
HNO3,H2SO4
Br2Fe粉
HNO3H2SO4
BrNO2
由甲苯合成间硝基苯甲酸。
根据定位规律得出合成路线为由甲苯先氧化再硝化；
否则得到邻硝基苯甲酸和对硝基苯甲酸。
分析过程示意如下：
KMnO4/H+
COOHHNO3,H2SO4
COOHNO2
COOHNO2
NO2
标记出下列化合物进行一元硝化时硝基进入苯环的位置：
CN
CHO
OH
改善有机物的水溶性。
苯不溶于水而苯磺酸易溶于水。
如染料及多数助剂分子极性小甚至无极性，在这些分子中引入极性基团，可改善其水溶性，有利于改善应用这些化合物的工艺环境及及其它的工艺目的。
改变有机物的酸碱性。
在某些分子中引入-SO3H基团，-SO3H有较强的酸性。
练一练:
由甲苯制取邻氯甲苯时，若用甲苯直接氯代，得到难以分离的邻氯甲苯和对氯甲苯的混合物。
若甲苯先磺化再氯化，产物经水解即可得到高产率的邻氯甲苯。
试写出反应方程式。
幻
以苯的溴代为例说明芳环上亲电取代反应的历程．该反应分两步进行。
第一步，生成带正电荷的－络合物。
第一步，生成带正电荷的σ－络合物。
+Br
FeBr4-
+Br+
慢
Br++
快
Br+
σ
络合物
第二步．络合物脱去一个氢离子恢复成稳定的苯环结构。
络合物脱去一个氢离子，第二步．σ-络合物脱去一个氢离子，恢复成稳定的苯环结构。
H++FeBr4-
HBr
H+
+FeBr3
苯环上的其它取代反应的机理和卤代反应相似，苯环上的其它取代反应的机理和卤代反应相似，不一样的是亲电试剂不同而已。
试剂不同而已。
苯的卤代、硝化衍生物的命名同苯的烃基衍生物，将取代基的名称放在“苯”字之前；
取代基的位置用阿拉伯数字表示，或用邻、间、对等汉字表示。
当苯环上有如下次序基团时：
-COOH,-SO3H,-CHO,＝C=O,CN,-OH,-NH2,次序优先者与苯一起构成母体，其它基团视为取代基。
p-HO3S-C6H4-NO2名称为：
4－硝基苯磺酸.
写出下列化合物结构式
（1）乙烯基环戊烷乙烯基环戊烷
（2）环丙基环己烷（3）对硝基氯苯（4）2，4-二甲基苯乙炔，二甲基苯乙炔（5）2-氯苯乙烯）氯苯乙烯（6）1，2，3-三甲基苯，，三甲基苯
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