有机化学知识点(三)

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特别的爱给特别的你

但愿你所有的负担都会变成礼物,所受的苦都能照亮未来迷茫的路。

第四章

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单环芳烃

异构和命名

异构:

1.侧链的碳架异构(C原子≥3)

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2.侧链的位置异构

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命名:

1.通常以苯环为母体,烃基作为取代基

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2.苯环上有许多取代基时注明取代基位次

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4.含有官能团的芳香族化合物命名

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常用官能团优先次序口诀:羧磺氰醛酮羟氨

例如:

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常用芳基(Ar-)

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物理性质

单环芳烃多为无色液体,不溶于水,易溶于石油醚、四氯化碳、乙醚、丙酮等有机溶剂。一般单环芳烃比水轻,相对密度为0.86~0.9。沸点随相对分子质量增加而升高。二元取代苯的三种异构体中,对位异构体的熔点比邻位和间位异构体高。这可能是由于对位异构体分子对称,晶格能较大。单环芳烃具有特殊气味,它们的蒸气有毒,能损坏造血器官和神经系统。

化学性质——亲电取代反应

卤代反应:

苯:

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烷基苯:

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原理:

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硝化反应:

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反应机理:

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硝基苯不易硝化,要在高温下进行:

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烷基苯在较低的温度下和混酸反应:

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磺化反应:

img原理:硫酸是SO3的水合物,SO3是亲电试剂,因为S的原子轨道没有排满,可以接受电子。
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傅克烷基化、酰基化反应:

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烷基化反应原理:(可能会出现异构化现象)

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酰基化反应原理:

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化学性质——氧化反应

苯在一般条件下很难被氧化,但在特殊条件下也能发生氧化而使苯环破裂。例如,在高温和催化剂作用下,苯可被空气氧化生成顺丁烯二酸酐。

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具有α-氢的烷基苯侧链可以被高锰酸钾、重铬酸钾、硝酸等强氧化剂氧化,并且不论烃基碳链的长短,都被氧化成苯甲酸。例如

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化学性质——加成反应

苯环是一个闭合的共轭体系,比一般的不饱和烃稳定得多,不能与亲电试剂加成,但在特定条件下也能发生加成反应。例如:

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亲电取代的定位规律及应用

邻、对位定位基

使苯环的亲电取代反应活化(卤素除外,会使苯环的亲电取代反应顿化),按强弱次序如下:

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间位定位基

使苯环的亲电取代反应钝化,不易发生亲电取代,按强弱次序如下:

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定位效应的解释:

诱导效应(±I)、共轭效应(±C)

诱导效应反映基团的带点性,如:Cl电负性极强,会诱导苯环上的电子到基团上来,从而使电子云密度降低。

共轭效应上期有提到。

邻、对位定位基与苯环直接相连的原子上只有单键,除碳以外,都带有未成键的电子对,这些原子或基团一般具有推电子作用。邻、对位定位基斥电子,使电子在大π键内发生流动,形成共轭体系后,会形成下图所示电子分布。

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但是由于卤素原子的的电负性极大,所以会产生很强的吸电子(-I)效应,大于+C效应,所以会使苯环的电子云密度下降,使亲电取代反应钝化。

间位定位基与苯环直接相连的原子或有正电荷,或以单键、重键、配价键与其他电负性更强的原子组成基团,它们具有从苯环吸电子的能力,从而降低苯环上的电子云密度。间位定位基吸电子,使电子在大π键内发生流动,形成共轭体系后,会形成下图所示电子分布。

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二元取代苯的定位规律

(1)两个取代基的定位效应一致时,则由定位规律决定。

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(2)两个取代基的定位效应不一致时,若两个取代基属于同一类定位基,则应由定位效应强的定位基决定基团进入位置;若两个取代基不属于同一类定位基,则由邻、对位定位基决定基团进入位置。

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(3)由于空间位阻,处于间位的两个基团之间很少发生取代反应。

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定位规律的应用

1.预测反应主要产物

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2.比较亲电取代活性

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3.选择合适的合成路线制备多取代苯

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稠环芳烃

结构

两个或两个以上苯环共用两个相邻的碳原子而组成的多环体系称为稠环芳烃。典型的稠环芳烃有

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它们与苯的结构相比,有以下异同点:

①碳原子都是sp2杂化,都是平面分子,分子中都存在由p轨道侧面重叠形成的闭合共轭体系;

②都有离域键,都具有芳香性;

③p轨道重叠程度不同.电子云密度分布不均匀,α-位电子云密度比β-位大,键长不完全相等,反应活性不同,芳香性不如苯典型。

命名

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物理性质

萘是白色结晶体,熔点为80.2℃,沸点为218℃,易升华,不溶于水而溶于有机溶剂;有特殊气味,是重要的有机合成原料。

化学性质

萘比苯容易发生亲电取代反应,α-位上电子云密度最高,所以主要取代在α-位上。

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氧化反应:一般难发生氧化反应,条件不同,产物不同

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加成反应:一般也难以发生

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其他的稠环芳烃

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非苯芳烃

休克尔规则

指当闭合环状平面型的共轭多烯(轮烯)π电子数为(4n+2)时(其中n为0或者正整数),具有芳香性。

利用休克尔规则判断环状化合物的芳香性的有无

  1. 环的碳原子是否在一个平面上
  2. 是否是共轭体系
  3. π电子是否符合(4n+2)

(1)环丙烯正离子
img(2)环戊二烯负离子

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(3)环庚三烯正离子img

图文来源于学习通教材

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