有机化学四章 芳香烃.doc

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1、第四章芳香烃（AromaticCompounds）本章教学要求：1、掌握苯同系物的同分异构、芳烃的亲电取代反应及历程；2、掌握苯环定位规律、解释和应用；3、掌握休克尔规律及其应用；4、掌握芳香烃的其他性质；5、掌握其他芳香化合物的命名和多环芳烃的命名和性质；6、了解苯的结构和苯的物理性质。7、苯同系物的同分异构、芳烃的亲电取代反应，苯环定位规律、解释和应用休克尔规律及其应用。本章教学重点：1、重点掌握苯同系物的同分异构、芳烃的亲电取代反应及历程；2、重点掌握苯环定位规律、解释和应用；3、重点掌握休克尔规律及其应用；计划

2、课时数：8学时芳香族碳氢化合物简称芳烃，也叫芳香烃。芳香族化合物是苯和化学性质类似于苯的化合物。芳烃按其结构可分为两类：单环芳烃；多环芳烃。单环芳烃：苯、乙烯苯、乙炔苯等多环芳烃：联苯、对三联苯；多苯代脂肪烃（二苯甲烷、三苯甲烷等）；稠环烃（萘、蒽、芘等）第一节苯的结构一、苯的凯库勒（Kekule）式1865年凯库勒从苯的分子式出发，根据苯的一元取代物只有一种，说明六个氢原子是等同的事实，提出了苯的环状构造式。因为碳原子是四价的，故再把它写成简写为称为：这个式子虽然可以说明苯分子的组成以及原子间连接的次序，但这个式子仍

3、存在着缺点，它不能说明下列问题第一、既然含有三个双键，为什么苯不起类似烯烃的加成反应？第二、根据上式，苯的邻二元取代物应当有两种，然而实际上只有一种。凯库勒曾用两个式子来表示苯的结构，并且设想这两个式子之间的摆动代表着苯的真实结构：由此可见，凯库勒式并不能确切地反映苯的真实情况。二、苯分子结构的价键观点根据现代物理方法（如X射线法，光谱法等）证明了苯分子是一个平面正六边形构型，键角都是120o,碳碳键的键长都是0.1397nm。按照轨道杂化理论，苯分子中六个碳原子都以sp2杂化轨道互相沿对称轴的方向重叠形成六个C-Cσ

4、键，组成一个正六边形。每个碳原子各以一个sp2杂化轨道分别与氢原子1s轨道沿对称轴方向重叠形成六个C-Hσ键。由于是sp2杂化，所以键角都是120o,所有碳原子和氢原子都在同一平面上。每个碳原子还有一个垂直于σ键平面的p轨道，每个p轨道上有一个p电子，六个p轨道组成了大π键。三、苯的分子轨道模型分子轨道法认为六个p轨道线性组合成六个π分子轨道，其中三个成键轨ψ1ψ2ψ3和三个反键轨道ψ4ψ5ψ6。在这个分子轨道中，有一个能量最低的ψ1轨道，有两个相同能量较高的ψ2和ψ3轨道，各有一个节面，这三个是成键轨道。ψ4ψ5能量

5、相同，有两个节面，ψ6能量最高有三个节面，这三个是反键轨道。在基态时，苯分子的6个p电子成对地填入三个成键轨道，这时所有能量低的成键轨道，全部充满了电子，所以苯分子是稳定的，体系能量较低。苯分子的大π键可以看作是三个π成键轨道ψ1ψ2ψ3叠加的结果。ψ1使六个碳原子之间的电子密度都加大，ψ2使C(2)-C(3)，C(5)-C(6)的电子密度加大，而在C(1)-C(2),C(1)-C(6),C(3)-C(4),C(4)-C(5)是削弱的。ψ3使C(1)-C(2),C(1)-C(6)和C(3)-C(4),C(4)-C(5)

6、之间的电子云密度加大，而在C(2)-C(3),C(5)-C(6)之间是削弱的。也就是说，ψ2削弱之处，正好是ψ3加强之处。而ψ3削弱之处，正是ψ2加强之处。当ψ1ψ2ψ3叠加之后，六个碳原子中每相邻两个碳原子之间的电子云密度都相等了，所以，苯的C-C键长完全平均化了。四、从氢化热看苯的稳定性氢化热是衡量分子内能大小尺度。氢化热越大分子内能越高，越不稳定；氢化热越低，分子内能越低，分子越稳定。1、环己烯的氢化热为119.6kj/mol2、如果苯的构造式用凯库勒式表示的话，苯的氢化热为环己烯氢化热的三倍。119.6＊3=3

7、58.8KJ/mol3、实际上苯的氢化热是208.4KJ/mol,比预计的数值低150.4KJ/mol.这是由于苯环中存在共轭体系，π电子高度离域的结果，这部分能量为苯的共轭能或离域能。从上所述，我们可以认识到苯分子具有较低的内能，分子稳定。五、苯的共振式和共振论简介共振论是鲍林(PaulingL)在1933年左右提出来的，其基本要点如下：1.当一个，离子或自由基按照价键理论可以写出现两个以上的经典结构林时，这些结构式构成一个共振杂化体，共振杂化体接近实际分子。如苯分子是由下列式子参加共振的：为共振符号，与表示平衡的不

8、同。这些可能的经典结构式称为极限式，任何一个极限式都不是以反映该分子的真实结构。2、共振结构式对分子的贡献大小与它们的稳定性大小成正比。在判断关于离子和分子共振结构的相对稳定性时，下示这些经验规则常常是有用的。⑴有较多共价键的结构通常比共价键少的结构更稳定。⑵在电负性更大的原子上带负电荷的结构比负电荷在电负性较小的原子上的结构更稳