无机化学教学课件7.1. 苯的结构命名和性质.ppt

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1、---具有芳香性的碳氢化合物2021/10/21结构苯系芳烃非苯系芳烃不含苯环的芳烃单环：含一个苯环多环芳烃：含两个以上独立苯环稠环芳烃：含两个或两个以上苯环，彼此间共用两个相邻的碳原子结合而成2021/10/221825年，由法拉弟(M.Farady)从照明气中首先分离得到苯，并测得其组成元素：C和H。1833年，米歇尔利希(E.Mitscherlich)采用蒸汽密度法确定了苯的分子式：C6H6。7.1苯的结构和芳香性苯的不饱和度为4，这应该是一种高度不饱和的结构。似乎应具有不饱和烃的相关反应特性。2021/10/23苯在结构上的不饱和性与其性质上的饱和性发生了矛盾，苯究竟是一

2、什么样的结构？2021/10/247.1.1凯库勒结构式2021/10/25123321456456最为人们所普遍接受的是共轭环己三烯2021/10/26Kekulé式中有单双键之分，但事实上键长一样.Kekulé苯结构式不能解释的现象：Kekulé式并不能表明苯的真实结构2021/10/27苯的氢化热低－－苯稳定性强（氢化热定量计算）：H22H23H2H=_120kJ/molH=_232kJ/molH=_208kJ/molH苯实=208kJ/molH苯理=3x120=360kJ/mol从以上氢化热数据上可以看出苯比环己三烯稳定，其能量差为152kJ/mol。以上问题表明：苯的K

3、ekulé式并不能代表苯分子的真实结构．随着结构理论的发展，苯的结构才有了令人满意的解释．2021/10/28每个C都是sp2杂化,形成平面正六边形结构，所有原子在同一平面上。(碳碳键长都是0.1396nm,C–C–C键角都是120°)每个C上未参与杂化的p轨道垂直于苯环平面,彼此相互平行,从侧面互相重叠,形成一个包括6个电子离域的、封闭(即首尾相连)的共轭π键.7.1.2苯分子结构的近代概念①价键理论（杂化）2021/10/29由于六个碳原子完全等同，所以大π键电子云在六个碳原子之间均匀分布，即电子云分布完全平均化，因此碳-碳键长完全相等。不存在单双键之分，因此不使溴水褪色。由

4、于苯环共轭大π键的高度离域，使分子能量大大降低（氢化热降低），因此苯环具有高度的稳定性。苯的分子模型2021/10/210苯环结构的表示方法:或符合习惯强调离域②分子轨道理论（了解）共振论：pauling苯的真实结构是由若干个共振结构式叠加成的共振杂化体。2021/10/211结构：环状闭合共轭体系较大的离域能化学性质：环稳定，不易加成、氧化，易取代。归纳芳烃的共性：闭合环状体系、有较大离域的化合物一定有芳香性？2021/10/2127.1.3休克尔规则及芳香性的判断当年芳香性引起了人们的极大的兴趣。人们偿试着合成类似苯一样的闭环体系不稳定，没有芳香性！和烯烃一样活泼，无芳香性2

5、021/10/213Húckel规则（4n+2规则）一个环状化合物具有共平面的离域体系且π电子数符合4n+2时（n=0，1，2------）——有芳香性苯芳香性的判断2021/10/214π电子数=6符合4n+2芳香性π电子数=10符合4n+2芳香性ab分析举例芳香性：具有稳定闭壳层电子构型的结构，能量远低于相应的直链烯烃，独特的热力学稳定性，独特的反应性能1)符合4n+2（一）环状共轭烯烃2021/10/215π电子数=4符合4n极不稳定的双自由基——反芳性a2)：符合4n半填满2021/10/216π电子数=8符合4n却是一个稳定的环状共轭化合物—非芳性bπ电子数=10符合4

6、n+2芳香性2021/10/217（二）环状共轭烯离子1）环丙烯正离子该正离子中，两个π电子呈离域状态均匀分布在三个碳原子上的。从图可以看出，基态下两个π电子正好填满一个成键轨道。可见，环丙烯正离子应该具有芳香性。π电子数=2符合4n+2芳香性-H-2021/10/2182）环戊二烯负离子SP3杂化SP2杂化π电子数=6符合4n+2芳性2021/10/219π电子数=6符合4n+2芳香性环庚三烯正离子（卓正离子）3）环庚三烯正离子2021/10/220凡共面的环上原子均为SP2杂化的环状共轭分子或离子,其π电子数：㈠符合4n+2（休克尔规则）的就是具有芳香性。㈡符合4n的为反芳香

7、性化合物。㈢而非共面的环状共轭烯烃分子则为非芳香性化合物。随着结构理论的发展，芳香性概念还在不断深化发展。总结2021/10/2211.一元取代苯的命名当苯环上连的是简单烷基（R-），-NO2，-X等基团时，则以苯环为母体，叫做“某某苯”。7.2芳烃的异构和命名2021/10/222当苯环上连有-COOH，-SO3H，-NH2，-OH，-CHO，不饱和烃基或较复杂-R等基团时，基团为母体,则把苯环作为取代基,叫做“苯某某”。3CC2HH苯乙烯苯乙炔SOH苯磺酸2021/10/22