武汉理工大学有机化学C芳烃.ppt

,下页,退出,有机化学,5 芳烃,(Aromatic Hydrocarbons),返回,基本内容和重点要求,苯和萘的结构、化学性质；,芳环中亲电取代反应的基本类型及反应机理；,芳环亲电取代反应的定位规律及应用；,非苯芳烃及休克尔,(,Hckel,),规则,重点要求掌握芳烃的化学性质，尤其是亲电取代反应、定位规则及其在有机合成上的应用。,返回,5 芳烃,5.1,单环芳烃的构造异构和命名,5.2,苯的结构,5.3,单环芳烃的物理性质,5.4,单环芳烃的化学性质,5.5,亲电取代反应定位规律,5.6,多,环芳烃,5.7,非苯芳烃,返回,在有机化学发展的初期，人们把那些从香树脂、香料油等天然产物中得到的，具有芳香,气味,的有机化合物，叫做芳香性化合物。,现在我们所说的芳香族化合物是按,结构,来划分，包括,芳烃及其衍生物,。而芳烃一般分为三类：,返回,返回,单环芳烃：分子中只含一个苯环。,芳烃,多环芳烃,非,苯芳烃：分子中不含苯环但具有芳香性,的一类烃。,联苯及联多苯,多苯代脂烃,稠环芳烃,环戊二烯负离子,(,杂环芳烃,),返回,5.1,单环芳烃的构造异构和命名,邻二甲苯,（,o-,二甲苯）,（,1,2-,二甲苯）,间二甲苯,（,m-,二甲苯）,（,1,3-,二甲苯）,对二甲苯,（,p-,二甲苯）,（,1,4-,二甲苯）,偏三甲苯,（,1,2,4,-,三甲苯）,均三甲苯,（,1,3,5,-,三甲苯）,连三甲苯,（,1,2,3,-,三甲苯）,甲苯只有一种，无构造异构体。,返回,芳烃衍生物（,取代苯,）的命名：,苯环上常见的官能团（取代基）按,优先次序,排列有：,（,1,）一取代苯,苯环上有后面四个,红色基团,时，以这些基团作取代基，,苯环作母体命名，称为“,某某苯,”。,苯环上有,蓝色基团,时，以苯环作取代基，这些基团所代,表的化合物作为母体来命名，称为“,苯某某,”。,-,OCH,3,、,-C,6,H,5,、,-CH,3,、,-R,、,-X,、,-NO,2,-COOH,、,-SO,3,H,、,COOR,、,COCl,、,CONH,2,、,CN,、,CHO,、,-,COR,、,-,OH(,醇,),、,-,OH(,酚,),、,-,NH,2,、,-,CCH,、,-,CH=CH,2,、,磺酸基,酯基,氯甲酰基,氨基甲酰基,氰基,甲酰基,酰基,（见,P148,）,返回,例：,苯乙烯,（,1,）一取代苯,甲苯 氯苯 硝基苯,苯甲酸,苯磺酸,苯甲腈,苯乙酮,苯甲醚,后面四个基团称为“,某某苯,”,其它基团称为“,苯某某,”,返回,与一取代,苯,命名,相似，相同基团合并并标明它们的位次。,（,2,）多取代苯,（,）取代基相同,例：,1,4-,苯二甲酸,1,2-,二氯苯,1,3,5-,苯三酚,（对苯二甲酸）,（邻二氯苯）,（均苯三酚）,返回,（,2,）多取代苯,（,）取代基不同,选择主官能团，称为“,某某苯,”或“,苯某某,”并作为母体,;,从主官能团开始编号并使各,取代基,位次之和最小。,例：,3-,硝基氯苯,（,间硝基氯苯,）,2-,乙基,-4-,异丙,基甲苯,（,-CH,3,优于其它,-R,）,（,-Cl,优于,-NO,2,）,3-,甲氧基苯甲酸,（,间甲氧基苯甲酸,）,（,-COOH,优于,-OCH,3,）,4-,甲基,-2-,氨基,苯甲醛,（主官能团,-CHO,）,（,2,）多取代苯,对其它含混合官能团的化合物，上述命名原则也适用。,上述命名原则适用于一般情况，,有时会有例外,。,环上有三个或以上基团时，不用邻、对、间表示基团的位置；,例：,2-,氨基乙醇,3-,丁酮酸,5-,氨基,-2-,萘磺酸,注意,例：,5.2,苯的结构,返回,5.2.1,凯库勒,结构式（价键结构式,）,根据以下实验事实，可以推测出苯的凯库勒结构式：,（,1,）根据元素分析及分子量的测定，确定苯的分子式为,C,6,H,6,；,（,2,）苯的一元取代物只有一种，说明分子中,6,个,C,和,6,个,H,的地,位等同；,（,3,）苯催化加氢生成环己烷，说明苯具有,6,碳环结构。,简写为,奥古斯特.凯库勒,（1829-1896）,凯库勒提出的的苯的环状结构学说，在有机化学发展史上起了卓越的作用。1890年，在纪念苯的环状结构学说发表25周年时，伦敦化学会指出：“苯作为一个封闭链式结构的巧妙概念，对于化学理论发展的影响，对于研究这一类及其相似化合物的衍生物中的异构现象的内在问题所给予的动力，以及对于象煤焦油染料这样巨大的工业的前导，都已为举世公认。”,返回,下页,退出,上页,凯库勒结构式的局限性,返回,（,1,）不能说明为什么苯的邻二取代物只有一种；,（,2,）不能说明为什么苯具有特别的稳定性；,（,3,）不能说明为什么苯不容易起加成反应而容易起取代反应；,（,4,）不能说明为什么分子中六个,C,C,键都是,0.139nm,。,5.2.1,苯的凯库勒式,返回,计算值：,H,2,=3H,1,=-360kJ/mol,差值：,-208,（,-360,）,=152 kJ/mol,(,苯的共轭能,),3 H,2,H,1,=-120kJ/mol,H,2,同一化合物,H,2,=-208kJ/mol,实际值：,返回,5.2.2,分子轨道理论,(,分子轨道式,),平面正六边形结构,120,闭合的共轭体系,分子轨道式,大,键,p,轨道,大,键,0.139nm,返回,5.2.2,分子轨道理论,(,分子轨道式,),苯的,分子轨道能级图,2,1,3,*,6,*,5,*,4,返回,下页,退出,上页,E,P,原子轨道,不能用经典结构式圆满表示其离域结构的分子，它的真实结构可以由多种假设的结构,(,其中每一结构各相当于某一价键结构式,),共振（或称叠加）而形成的共振杂化体来代表。,共振论：鲍林在上世纪30年代提出的一种分子结构理论,5.2.3,共振结构式,返回,5.2.3,共振结构式,共振杂化体,（,）,（,）,共振或叠加,共振结构式,（,1,）,式和,式这两个共振结构式只是苯的,两种极限结构。,还有其它的共振结构式。如：,5.2.3,共振结构式,（,2,）苯的,真实结构,，既不是,式也不是,式，而是,它们的共振杂化体。,（,3,）共振杂化体不能理解成是所有共振结构式的简,单混合物，苯在任何时候都只,具有单一的结构,。,就象,sp,3,杂化轨道一样，,sp,3,杂化,轨道代表了,C,原子,成键时的,真实轨道,，但它既不是,S,轨道也不是,P,轨道，,不是,S,和,P,的混合物，而是由,S,和,P,轨道杂化而成的。,（,4,）由于共振的结果，使苯分子能量降低，产生,共,振能,，使键发生离域，,C,C,键完全平均化。,例：,烯丙基正离子：,烯丙基自由基：,羧酸根负离子：,5.2.3,共振结构式,（,5,）除苯以外，其它具有共轭体系结构的分子或离,子，它们的真实结构也可以用,共振结构式,来表示。,5.3,单环芳烃的物理性质,一般都是,无色液体,，相对密度小于,1,；,具有,特殊气味,，,易燃,，燃烧时产生浓烟的明亮火焰；,具有显著的,毒性,，长期吸入它们的蒸汽，能损坏造血器官及神经系统；,非极性,，不溶于水，易溶于有机溶剂；,沸点,随相对分子质量的增加而升高。,返回,5.4,单环芳烃的化学性质,5.4.1,亲电取代反应,5.4.2,加成反应,5.4.3,支链反应（,H,原子的反应）,返回,返回,下页,退出,上页,5.4,单环芳烃的化学性质,5.4.1,取代反应,X,NO,2,SO,3,H,R,COR,卤化,硝化,磺化,烷基化,酰基化,亲电取代反应,返回,5.4.1,取代反应,反应历程：,E,+,：,X,+,、,NO,2,+,（硝酰正离子）,、,SO,3,、,R,+,、,RC,+,O,（酰基正离子）,催化剂,试剂分子,亲电试剂,络合物,快,络合物,慢,sp,3,返回,反应历程：,快,生成的,络合物,(,碳正离子,),越稳定，反应所需的活化能就越小，,反应也就越容易进行。,总的反应历程：,快,慢,快,为什么不和负离子结合生成加成产物？,慢,络合物,苯亲电取代反应中能量变化,返回,亲电取代反应机理,返回,动画,(1),卤化反应,返回,Fe,或,FeBr,3,2,）,FeX,3,的作用：,促使卤素分子极化，易离解出卤素正离子,X,。,用,FeX,3,或,Fe,粉作催化剂，苯与,X,2,作用生成卤化苯：,Fe,或,FeCl,3,5560,氯 苯,1,）,活性次序,:,F,2,Cl,2,Br,2,I,2,，仅氯化和溴化有实用价值；,返回,(1),卤化反应,比苯难,Fe,或,FeCl,3,对位取代,邻位取代,很少甚至无,或,Fe,或,FeCl,3,比苯易,或,返回,5060,浓,H,2,SO,4,（,2,）硝化,苯与混酸（,浓,HNO,3,浓,H,2,SO,4,的混合物,）作用生成硝基苯：,H,2,SO,4,的作用,：促进硝酰正离子,N,O,2,的产生。,(2),硝化反应,返回,105,95,比苯困难,间位取代,（主）,30,邻硝基甲苯,对硝基甲苯,比苯容易,100,2,4,6-,三硝基甲苯（,TNT,）,50,返回,25,7080,200230,280290,25,（,3,）磺化,苯与发烟硫酸在室温下作用，生成苯磺酸：,甲苯比苯易磺化，在室温下与浓硫酸就可作用,：,1,，,3,，,5-,苯三磺酸,(3),磺化反应,返回,1,）磺化剂：浓,H,2,SO,4,、,H,2,SO,4,SO,3,、,SO,3,、,ClSO,3,H(,氯磺酸,),等；,3,）与卤化、硝化不同，,磺化反应是可逆反应,。,150,4,）,应用：,芳烃的,分离提纯,及,有机合成,。,例：,2,）与一般有机物不同，,磺酸可溶于水,；,PCl,5,苯磺酰胺,返回,(3),磺化反应,4,）,应用：,芳烃的,分离提纯,及,有机合成,。,磺酸基,-SO,3,H,起“,导向基,”的作用,返回,(4),烷基化和酰基化反应,(,傅,克反应,),在无水,AlCl,3,存在下，芳烃与卤代烷或酰氯作用，环上,H,原子被烷基或酰基取代，生成,烷基苯或芳酮,：,Frieclel,Crafts(,傅,克反应,),烷基化反应,酰基化反应,烷基化剂：,RX,、,还有,RCH,CH,2,、,ROH,、,环氧乙烷等。,酰基化剂：,RCOCl,、,羧酸、酸酐等。,催化剂：,AlCl,3,，,FeCl,3,、,ZnCl,2,、,BF,3,、,H,2,SO,4,等，,其中,AlCl,3,催化活性最高,。,返回,乙酸酐,(4),烷基化和酰基化反应,返回,烷基化与酰基化,共同点：,1,）催化剂相同；,2,）反应历程相同：,3,）环上有,强吸电子取代基,时，如,NO,2,、,CF,3,、,SO,3,H,、,COR,、,CN,等，都不起,Friedel,Crafts,反应；,4,）环上有,NH,2,、,NHR,、,NR,2,等取代基时，也不起反应。,返回,(4),烷基化和酰基化反应,烷基化与酰基化,不同点：,2,）烷基化反应时伴随有异物化反应。例如：,1,）烷基化反应不易停留在一烷基苯的阶段，可在环上引入多,个烷基。,吸电子取代基,返回,正构烷基苯,3,）烷基化反应是一个可逆反应，因此在反应中常常发生歧化,反应。,o-、p-、m-,产物,酰基化反应不重排：,伯,仲,重排,更稳定,返回,在无水,ZnCl,2,存在下，芳烃与,HCHO,及,HCl,作用，环上氢原子被氯甲基（,CH,2,Cl,）取代，生成苄氯。,与烷基化反应相似，,环上有强吸电子基时反应不能,进行,。,（,5,）氯甲基化反应,(2),加氯,5.4.2,加成反应,返回,在光照射下，无,FeCl,3,存在时，苯与氯发生自由基加成生成六氯化苯（六氯环己烷）：,光,无,FeCl,3,六六六,Pt,175,(1),加氢,8,个异构体中仅 具有杀虫活性,返回,5.4.3,支链反应（,H,原子的反应）,（,KMnO,4,褪色）,（,1,）氧化,KMnO4,或,K,2,CrO,7,H,2,SO,4,或,HNO,3,返回,并且只要,含,H,，,不管,-R,大小，都可以氧化成羧基：,O,2,V,2,O,5,480,对苯二甲酸,邻苯二甲酸酐,（,1,）氧化,两个羧基处于邻位易分子内脱水,返回,如果,-R,中,不含,-,氢，则不发生氧化,。例如：,无,-H,V,2,O,5,400500,顺丁烯二酸酐（马来酐）,在特殊条件下，苯环也会发生破裂（氧化）。例如：,（,1,）氧化,返回,反应历程与烷烃卤代相似，是自由基取代反应。,(2),氯化,返回,(2),氯化,卤代烷基苯容易水解：,醛,酮,羧酸,醇,5.5,亲电取代反应的定位规律,返回,5.5.1,定位规律,引进第二个,取代基,E,40%,20%,40%,三种产物所占的比例由,A,的性质来决定,!,返回,5.5.1,定位规律,95,30,当,A,为甲基时，第二个取代基主要是进入邻位和对位。,（主）,比苯容易,甲基使苯环活化,!,又如：,（主）,硝基使苯环钝化,!,比苯硝化困难,当,A,为硝基时，第二个取代基主要进入间位。,（主）,例：,返回,5.5.1,定位规律,和甲基性质相似的称为,第一类取代基,（,邻对位定位基,）。,和硝基性质相似的称为,第二类取代基,（,间位定位基,）。,第一类取代基,（,邻对位定位基,）,-O,-,-N,（,R,）,2,-NH,2,-OH,-OCH,3,-NHCOCH,3,-R,-OCOR,-X,-Ar,结构特点：,取代基与苯环相连的原子上一般只有单键或带负电荷,按定位效应强弱排列如下：,除,X,外，,它们都是推电子基,，推电子作用（活化作用）,强弱一般也符合上述顺序，,X,有弱的纯化作用,。,结构特点：,取代基与苯环相连的原子上一般具有重键或带正,电荷,（,-CF,3,除外,）,按定位强弱顺序排列如下：,返回,第二类取代基,（,间位定位基,）,-N,+,（,CH,3,）,3,-NO,2,-CF,3,-CN,-SO,3,H,-CHO,-COR,-COOH,-COOR,-CONH,2,-N,+,H,3,它们,都是吸电子基,，吸电子作用（钝化作用）强弱一,般也符合上述顺序。,用途,（,1,）,预测,主要产物；（,2,）判断反应活泼性。,例：,硝化反应,活泼性：,问题：,（,1,）邻、对位（间位）基使苯环活化（钝化）的原,因？,（,2,）邻、对位（间位）基使第二个取代基主要进入,邻、对位（间位）的原因？,（,3,）,-X,使苯环钝化并使第二个取代基主要进入邻、对,位的原因？,这些问题都可以从原有取代基的推电子或吸电子作用,对,-,络合物（碳正离子）稳定性的影响,方面来解释。,5.5.2,定位规律的解释,邻、对位定位基,:,当甲基连在苯环上时,苯环上的电子密度将发生如下变化,:,甲基为推电子基：,推电子诱导效应,(+,I,),推电子超共轭效应,(+,C,),邻对位电子,云密度较大,5.5.2,定位规律的解释,(1),从反应物角度,返回,E,+,慢,-,络合物（碳正离子）,当氨基连在苯环上时,苯环上的电子密度发生如下变化,:,(,I,),(,C,),(,结果,),因为,C,I,所以,邻对位电子,云密度较大,返回,间位定位基,:,当硝基与苯环相连时，苯环上的电子密度将发生如下变化：,(,I,),(,C,),邻对位电子,云密度减小,返回,相对苯环而言，甲苯、苯胺、氯苯和硝基苯分子中苯环上有效电荷分布如下图示：,注,：,“”表示电子密度（有效电荷）比苯小；,“,”,表示电子密度比苯大,苯,甲苯,苯胺,氯苯,硝基苯,返回,当甲苯进行硝化时,亲电试剂（,NO,2,）进攻甲基的邻对位生成,-,络合物,(),和,();,进攻间位时生成,-,络合物,():,(),(),较稳定,(2),-,络合物的稳定性,返回,5.5.2,定位规律的解释,(),亲电试剂,进攻邻位,亲电试剂,进攻对位,和工都 在和甲基相连的碳原子上带正电荷，因此这两个共振结构的能量比较低，它们在共振杂化体中的参与或贡献也最大,邻对位定位基的影响,返回,亲电试剂,进攻间位,返回,进攻甲基的邻位和对位所形成的中间体要比进攻间位所生成的中间体能量更低，形成时所需的活化能也比较小。这样邻位和对位发生取代的速度就快，从而使第二个取代基主要进入甲基的邻 位和对位,甲苯和苯亲电取代反应中能量变化比较,返回,八隅体结构，稳定,亲电试剂,进攻间位,亲电试剂,进攻邻、对位,邻对位定位基的影响,返回,邻对位定位基的影响,八隅体结构，稳定,亲电试剂,进攻间位,亲电试剂,进攻邻、对位,返回,当硝基苯进行硝化时,亲电试剂（,NO,2,）进攻硝基的邻、对位时生成,-,络合物,(),和,();,进攻间位时生成,-,络合物,():,较稳定,返回,间位定位基的影响,亲电试剂,进攻对位,亲电试剂,进攻邻位,和,中硝基氮原子和它直接相连的碳原子都带有正电荷，这两个共振结构的能量特别高,间位定位基的影响,返回,亲电试剂,进攻间位,返回,硝基苯和苯亲电取代反应中能量变化比较,进攻硝基间位生成的碳正离子中间体要比进攻邻位和对位生成的中间体碳正离子的能量低，所以在硝基间位上亲电取代反应要比邻位和对位上的亲电取代反应要快,返回,当氯苯进行硝化时,亲电试剂（,NO,2,）进攻氯原子的邻对位时生成,-,络合物,(A),和,(B);,进攻间位时生成,-,络合物,(C):,(A),(C),较稳定,返回,卤原子的定位效应,(B),八隅体结构，稳定,亲电试剂,进攻间位,卤原子的定位效应,亲电试剂,进攻邻、对位,返回,卤原子是强吸电子基团，由于诱导效应，使苯环钝化，亲电取代反应的进行比苯困难。而卤原子的未共用,p,电子对的共轭效应却使邻位和对位上的钝化作用小于间位，所以主要得到邻位和对位取代产物。,卤苯和苯亲电取代反应中能量变化比较,返回,返回,5.5.3,二取代苯的定位规律,两个基团共同的邻位由于空间阻碍不易进入（空间效应）,（,1,）两个取代基的定位效应一致，则进入两个取代基共同指,向的位置。,例：,或,(,少,),返回,5.5.3,二取代苯的定位规律,（,2,）两个取代基的定位效应不一致：,1,）两个取代基属同一类时，由定位效应强的决定。,第一类定位基,由活化作用强的决定,；,第二类定位基,由,钝,化作用强的决定,。例：,2,）两个取代基属,不同类时，由第一类定位基决定,。例：,返回,5.5.4,定位规律在合成上的应用,定位规律不仅可解释某些实验现象，而且能够预测反,应的主要产物以及选择适当的合成路线。,先硝化再氯化,返回,先溴化再氧化,钝化基,返回,卤化 磺化 硝化,设计合成路线时,不仅要考虑产物是否能得到,而且需考虑反应的难易、步骤多少、产率、分离等因素。,课堂练习：,1.比较下列各组化合物进行硝化反应的难易。,DABC,返回,DACB,返回,2.指出下列化合物进行一次硝化的主要产物。,返回,返回,返回,苯蒸气通过红热的铁管热解得到联苯：,5.6,多环芳烃,5.6.1,联苯,（,1,）联苯制法：,700800,红热的铁管,联苯是苯的苯基取代物，故性质与苯相似，可发生取代反应：,（,2,）性质：,返回,4,硝基联苯,采取固定方式编号：,（,3,）命名,(1),萘的结构,返回,动画,5.6.2,萘,萘分子与苯相似也具有,平面结构,:,每个碳原子都是,sp,2,杂化，每个,C,原子上都剩下一个没有参加杂化的,p,轨道，这些,p,轨道可以从侧面交盖组成一个,闭合的共轭体系,，形成,大,键,，,电子是离域的，这些与苯相似。,sp,2,大,键,但与苯不同的是，萘分子中,电子云的分布没有完全平均化，,碳碳键长不完全相等,。,返回,萘的结构式,：,(1),萘的结构,萘的一元取代物有两种异构体,1,、,4,、,5,、,8,四个,C,地位等同，称,位,2,、,3,、,6,、,7,四个,C,地位等同，称,位,命名：,-,萘磺酸,（,1-,萘磺酸）,-,萘磺酸,（,2-,萘磺酸）,1,，,8-,二硝基萘,6-,甲基,-1-,萘磺酸,固定方式编号；主官能团的位次需标明。,(2),萘的化学性质,返回,与苯相似，可发生,取代、加成、氧化,等反应，且比苯容易进行。,-,氯萘,-,硝基,萘,(92%),1),取代反应,萘,位比,位活泼，主要得到,取代产物,：,-,萘胺,卤化,硝化,萘的磺化是可逆反应，主要产物与反应温度有关。,返回,动力学（速度）,控制反应,热力学（平衡）,控制反应,磺化：,165,65,165,较稳定,1),取代反应,付列德尔,-,克拉夫茨反应,:,萘在三氯化铁（或铁粉）和溴化钾的催化下，与氯乙酸反应生成,-,萘乙酸。,氯乙酸,-,萘乙酸,（植物激素）,FeCl,3,KBr,200218,返回,萘的,傅,克反应,得到的混合物很难分离，合成上意义不大。,1),取代反应,返回,1),取代反应,萘环的定位规律：,1,）,环上无取代基时，主要进入,位；,2,）,位上有,o,、,p,位定位基时，,同环取代,，主要 进入另一,位；,3,）,位上有,o,，,p,位定位基时，,同环,进入相邻的,位；,4,）,位或,位有间位定位基时，,异环取代,，进入另一环的,位（,5,、,8,位）。,返回,2),加成反应,萘比苯容易加成：,1,，,2,，,3,，,4-,四氢化萘,1,，,2-,二氢化萘,1,，,4-,二氢化萘,十氢化萘,反式,顺式,十氢化萘有两种构象,：,返回,1015,3),氧化反应,萘比苯容易氧化：,2-,甲基,-1,，,4-,萘醌,1,，,4-,萘醌,25,因此，不能用氧化支链的方法来制备萘甲酸。,返回,3),氧化反应,400500,氧化产物取决于,取代基的性质,邻苯二甲酸酐,返回,9,，,10,-,二氢化蒽,1,、,4,、,5,、,8,四个碳地位相同称为,位,，,2,、,3,、,6,、,7,四个碳称为,位,，,9,、,10,位等同叫,位,。,5.6.3,蒽,蒽,位比,、,位活泼，反应主要发生在,位,上。,例：,蒽的结构和编号表示如下：,5.6.3,蒽,返回,-,蒽醌磺酸,9,，,10,-,蒽醌,9,-,溴代蒽,反应发生在,位上，反应,活性中间体或产物仍有两个苯环,，,而发生在其它位上，只有一个萘环，一个萘环的共轭能比,两个苯环小。,为什么,位比,、,位活泼，反应主要发生在,位上？,5.6.4,菲,返回,9,-,溴代菲,9,，,10,-,菲醌,2,，,2,/,-,联苯二甲酸,例：,菲,的结构和编号表示如下：,一元取代物有五种异构体，反应主要发生在,9,、,10,位,。,5.7,非苯芳烃,返回,芳香性,（芳香族化合物的特性）：,稳定性高（具有共轭能）；,易取代、难加成、难氧化；,键长趋于平均化。,非苯芳烃,分子中不含苯环，但具有,芳香性,的环状烯烃。,休克尔规则,判断是否具有芳香性,5.7.1,休克尔（,Hckel）,规则,(4n+2,规则,),一个单环化合物，当,成环原子共平面,形成,闭合的共轭体系,，并且,电子数为,4n,2,（,n=0,、,1,、,2,整数）时，该化合物具有芳香性。,n,为,简并轨道,的对（组）数；,简并轨道：能量相等的两个成键轨道或非键轨道；,如何判断芳香性：,1,）成环原子共平面；,2,）有闭合的共轭体系；,3,）,电子数为,4n,2,。,环丁二烯,苯,环辛四烯,反键轨道,非键轨道,成键轨道,电子数,碳原子数,4,6,8,能量,4,6,8,轨道能级图,返回,4n,4n+2,4n,反芳性,芳香性,非芳性,下页,退出,上页,5.7.1,休克尔（,Hckel）,规则,(4n+2,规则,),返回,例：,（,1,）环丙烯分子,无芳香性，不稳定，一般不存在。,（,2,）环丁二烯分子,无芳香性。,反而具有,反芳香性,，是双自由基。,凡是满足,条件,1,）,成环原子共平面,、,2,）,有闭合的共轭体系,、,3),电子数为,4n,的分子就具有反芳香性。,与非芳香性化合物相比，具有芳香性的化合物能量低稳 定性高；而,反芳香性化合物能量高不稳定,。,返回,5.7.1,休克尔（,Hckel）,规则,(4n+2,规则,),例：,（,3,）环辛四烯,（,4,）苯、萘、蒽、菲等具有,芳香性,非平面分子，非芳香性化合物。,环外围（最外层）只有,14,个,电子，,符合,4n,2,。,芘,例：,对于稠环化合物，计算,电子数时只计算,环外围碳,原子,上的,电子，休克尔规则仍适用。,5.7.2,休克尔（,Hckel,）规则的应用,休克尔规则一方面可以,判断一个化合物是否具有芳香,性,，另一方面可以用来,指导人们合成一些具有芳香性的、,比较稳定的化合物。,稳定,（,1,）环丙烯正离子,H,自由基,e,正离子,具有芳香性,sp,2,CC,键长相等为0.140,nm,返回,具有芳香性,环戊二烯容易离解出质子而显弱酸性,（,2,）环戊二烯负离子,无芳香性,返回,可方便地由下列反应得到：,无芳香性,有芳香性,正离子,溴化,具有一般盐的性质，可溶于水，这与,正离子的特殊,稳定性是分不开的。,溴化,（,3,）环庚三烯正离子,1.08D,返回,(4),薁,兰烃,薁又称,兰烃,，,是萘的异构体。与一般芳烃不,同的是它具有较大的偶极矩（,1.08D,），故其结构,可以看成是由环戊二烯负离子和环庚三烯正离子,稠合而成。,内盐,(5),轮烯,10轮烯,没有芳香性,18轮烯,有芳香性,两个环内氢彼此干扰，使环不共平面，破坏了共轭,返回,通常将,n10,的具有交替单双键的单环多烯烃,(,C,n,H,n,),叫做轮烯。,16,轮烯和,20,轮烯，,电子数符合,4n,，但都是柔顺的,非平面分子,，因而都是,非芳香性化合物,。,