芳香性和芳香化合物的取代.ppt
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1、第3章 芳香性和芳香化合物的取代,教学目的与要求,1、掌握芳香性的基本概念和休克尔规则; 2、能运用休克尔规则判断环状化合物的芳香性; 3、掌握亲电取代反应机理和定位效应,3-1 芳香性(Aromaticity) 一、芳香性概念 1.分子高度不饱和(C/H比值很高) 2.键长平均化 3.分子平面化 4.化学性质反常 难加成 难氧化 易亲电取代,芳香性(aromaticity):易发生取代反应,难发生加成和氧化反应,环具有特殊稳定性不易破裂。 芳香烃:具有芳香性的碳氢化合物。,形成了一个闭合的-共轭体系,高度对称均匀,环上没有单键和双键的区别,键长完全平均化。,苯的结构,共振论,苯的真实结构式是
2、两个苯的共振式产生的杂化体。,苯的分子模型,苯的表示法:,非苯芳烃,环丙烯正离子 环戊二烯负离子 性质特点:环稳定,易取代,难氧化和加成(具有芳香性)。无苯环,具有芳香性的化合物称为非苯芳香烃。,二、4n+2规则(Huckel(休克尔)规则),1930年,德国化学家Huckel(休克尔)提出判断环状化合物是否具有芳香性的规则: 在具有平面的环状共轭体系中,当电子数为(、.)时均具有芳香性。 即必须同时符合以下三个条件: 环状共轭体系 环共平面性 环内有+个电子。,电子数 41+2=6,不符合+,不具芳香性,环丙烯正碳离子具有芳香性,环戊二烯负离子,电子数,有芳香性。,芳香性的判断,电子数:4
3、4 6 6 芳香性:无 无 有 有,电子数:8 8 10 芳香性:无 无 有,奥(azulene)又称蓝烃,是一个天蓝色的稳定化合物,具有平面结构,电子数为10,符合4n+2(n=2)规则,它是一个非苯芳香烃典型例子。容易发生亲电取代反应(3位),几乎不发生加成反应, 奥具有芳香性,有抗菌、镇痛作用。,轮烯:, 18轮烯 有芳香性; 10轮烯 因环内两个氢原子的相互排斥使整个分子 不共平面,因而无芳香性; 1,6桥代 10轮烯 亚甲基取代了 中两个氢原子, 消除了斥力,有芳香性; 12轮烯双负离子 有芳香性。,思考题:1、判断下列体系有无芳香性,第一组:,无,无,无,有,第二组,无,3.2 苯
4、的亲电取代反应,卤代反应 硝化反应 磺化反应 烷基化和酰基化反应,亲电取代反应历程,亲电取代能量曲线:,1)卤代反应(halogenation),卤素的活性次序是:氟 氯 溴 碘,卤代反应除少数活泼的苯环(如苯酚)外,都需要催化剂。,催化剂的作用是什么?,因为卤素本身活性不足以进攻苯环。催化剂能使卤素转变为更强的亲电试剂:,卤代反应机理,为什么不发生亲电加成反应?,2)硝化反应(nitration),常用浓硝酸和浓硫酸的混合物(混酸)为硝化试剂。它们通过路易斯酸碱反应,产生亲电试剂,氮作为进攻原子:,3)磺化反应(solfonation),磺化反应是可逆的。苯磺酸与稀酸一起加热又返回苯和硫酸,
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