芳香烃分子中去掉1个氢原子后所剩下的原子团称为芳基(aryl group),常用“Ar”来表示。通常将苯分子去掉1个氢原子后所剩下的原子团称为苯基,以C6H5-,也用Ph-(phenyl)或Φ-表示。
当苯环上连接不饱和烃基时,不属于苯同系物。命名时以不饱和烃作为母体,将苯基作为取代基。例如:
问题5.1试画出 (1)1-甲基-4-异丙基苯;(2)间二硝基苯结构式。 三. 苯及其同系物的物理性质 一般为具有特殊的气味的液体。苯蒸气可通过呼吸道对人体产生损害,高浓度的苯蒸气主要作用于中枢神经,引起急性中毒,低浓度的苯蒸气长期接触损害造血器官。
在苯的同系物中,沸点:随着相对分子量的增加而升高,一般每增加一个CH2沸点升高20℃-30℃ ,含同数碳原子的各种异构体,其沸点相差不大,而结构对称的异构体,却具有较高的熔
点。苯及其同系物的密度<1。
溶解度:苯及其同系物都不溶于水,是许多有机化合物的良溶剂。 四.苯的化学性质
苯环是一个非常稳定的体系,所以苯与烯烃性质有显著区别,具有特殊的“芳香性”,主要表现在易发生取代反应,不易发生加成反应和氧化反应。 (一) 苯的亲电取代反应
1. 卤代反应 在卤化铁和铁粉等催化剂存在下,苯与氯或溴作用,生成氯苯或溴苯,并放出氯化氢或溴化氢。
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1、产生带正电荷的亲电基团NO2+,2、NO2+进攻苯环生成正碳离子中间体(σ-配合物);3、中间体不稳定,迅速失去1个质子生成产物硝基苯。 3. 磺化反应
苯和浓硫酸在常温下难进行反应,若加热或与发烟硫酸作用时,苯环上氢原子被磺酸基(SO3H)取代,生成苯磺酸。
苯磺酸与过热水蒸汽作用时,可以发生水解反应,脱去磺酸基又生成苯。磺化反应是一个可逆反应:
苯磺酸易溶于水。有些芳香族类药物难溶于水,可通过磺化使其增加水溶性。 反应机制:
(点击下图,出现苯亲电取代的动画)
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1、产生缺电子的中性分子SO3,S带部分正电荷。
2、亲电试剂SO3进攻苯环形成中间体正碳离子;3、失去一个质子形成稳定产物。4、磺化反应在高温或水存在的条件是一个可逆反应。
总之,苯的取代反应机制是亲电取代反应,进攻试剂是缺电子的亲电试剂。若以E+代表亲电试剂,苯亲电取代反应机制一般可表示如下:
其中E多数情况下带正电荷或部分正电荷。 (二)烷基苯的侧链氧化反应
苯环相当稳定, 常用的氧化剂如:高锰酸钾、重铬酸钾、硫酸和稀硝酸等都不能使苯氧化。烷基苯在这些氧化剂的作用下,则发生侧链氧化,但不论侧链多长最后都氧化成一个与苯环直接相连的羧基,若与苯环直接相连的α-碳上不具有氢,则不发生侧链氧化反应。例如:
+
(三)苯同系物的侧链卤代反应
在较高温度或光照射下,烷基苯与氯或溴反应,优先取代与苯直接相连碳上的氢原子(通常称为苄基氢)。例如:
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苯侧链卤代与烷烃卤代反应机制相同,均属自由基反应。自由基的稳定顺序也正象正碳离子的稳定性顺序。稳定性增加顺序为:
第二节 稠环芳香烃
一 结构和命名
稠环芳香烃是由两个或两个以上苯环共用两个邻位碳原子稠合而成的多环芳香烃。例如萘、蒽、菲等。
第二章
萘(naphthalene)分子式为C10H8,为白色晶体,熔点80.5℃,沸点218℃,易升华,不溶于水,能溶于乙醇、乙醚和苯等有机溶剂。是煤焦油的一个主要成分,含量可
达5%左右。萘的结构式及碳原子的编号如下:
萘的一元取代物有两种异构体,分别用前缀1-,和2-,或 α-和β-加以区别;
多元取代物,则取代基位置用阿拉伯数字标明,例如:
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