芳烃及芳香性

有机化学之芳烃以及芳香性的总结。什么是芳香烃？取自大学有机化学芳香烃的有关知识。我们将芳香烃分为非本芳烃和萘，分析其取代定位效应的应用、单环芳烃异构现象和命名、苯的分子结构、物理性质、化学性质等知识。带你系统地了解芳香烃，快来一起学习呀！

芳烃

• 苯的化学性质
  • 苯环上的反应
    • 亲电取代反应
      • 卤化反应
        • 苯与卤素（HX）在催化剂（FeX3或Fe）下反应
        • 活性：F>Cl>Br>I；
        • 烷基苯与卤素，比苯更易取代，主要生成邻位和对位产物。
        • 卤化反应机理
      • 硝化反应
        • 苯与浓HNO3和浓H2SO4混合物（50-60℃）
        • 活性：烷基苯
        • 子主题
        • 子主题
      • 磺化反应
      • Friedel—Crafts反应
        • 烷基化反应
        • 酰基化反应
      • 氯甲基化反应
    • 加成反应
      • 加氢
      • 加氯
    • 氧化反应
      • 子主题
    • 聚合反应
  • 苯环侧链上的反应
    • 卤化反应
    • 氧化反应
    • 聚合反应
• 苯环上亲电取代定位规则
  • 两类定位基
    • 邻对位定位基
      • 新取代基（亲电试剂）主要进入原取代基邻对位，且邻位+对位>60%
      • 一般为致活基（卤素除外）
    • 间位定位基
      • 一般为致钝基
      • 新取代基主要进入原取代基间位，间位>40%
  • 理论解析
    • 电子效应
      • 分为诱导效应（I）和共轭效应（C）
        • +C给电子共轭效应；—C吸电子共轭效应
        • +I给电子诱导效应；—I吸电子诱导效应
      • 邻对位定位基
        • +I&+C，这里主要为+C
        • Cl取代基
          • —I和+C，而且—I>+C
      • 间位定位基
        • —NO3：—I，—C
    • 空间效应
      • 空间效应越大（新旧基团的体积），邻位异构体越少
    • 二取代苯亲电取代定位规则 （苯环上已有两个取代基，第三个要进来时）
      • 两个取代基是同类定位基时
        • 若定位作用一致，则两者共同决定
        • 若定位作用不一致，则服从强者
          • 定位能力差异大则，服从强者
          • 定位能力强弱相似，则各种产物都有
      • 两个取代基不同类时
        • 一般服从第一类定位基邻对位取代
      • 空间位阻
  • 定位规则在有机合成的应用
    • 子主题
    • 子主题
• 稠环芳烃
  • 萘（C10H8）
    • 萘的结构
      • 键长并不完全相等，电子云也不完全平均化，存在两种位置的碳原子，a位和B位，且所有碳原子都是sp2杂化
    • 物理性质
      • 片状晶体，熔点80.2℃，非沸点218，有特殊气味，易升华，不溶于水，易溶于有机溶剂。
    • 化学性质
      • 取代反应
        • a—碳原子电子云密度较大，故亲电取代一般发生在a为碳原子
        • 卤化反应
          • 氯化铁作用下，Cl2通入熔融的萘中，得到a—氯萘。
        • 硝化
          • a位硝化比苯快750倍，B位比苯快50倍
          • 萘与混酸硝化，室温即可进行，主要产物a—硝基萘
        • 磺化
          • 在较低温用浓硫酸磺化（60℃），主要得到a—萘磺酸
            • 低温下反应不可逆
          • 在较高温（165℃）用浓硫酸磺化，主要生成B—萘磺酸
            • 可逆
          • 低温下，亲电试剂进攻a位活化能较低，故生成a—萘磺酸，但是a位的磺酸基与8位的H位阻大，在高温时两者范德华排斥力更明显，使得a—萘磺酸不稳定，且萘的高温磺化反应可逆，故a—萘磺酸B—萘磺酸成主要产物转化为B—萘磺酸，
            • 此反应常用于，制备其他萘B—产物
        • F—K反应
          • 酰基化
            • 非极性溶剂下，产物以a—异构体为主
            • 极性统计下，产物以B—产物为主
              • 由空间效应引起，B位空间位阻较小
        • 萘环上二元亲电取代反应定位规则
          • 当萘环原有取代基为第一类定位基（致活基），则新取代基同环取代
            • 当原有取代基在a位时，新取代基进去同环另一a位。
            • 当原有取代基在B位（2位）时，新取代基进入同环a位（1位）。
          • 苯环上原有取代基位第二类定位基（致钝基）时，且无论原取代基在a位还是B位，新取代基都进入异环a位。
      • 氧化反应
        • 氧化生成萘醌
        • 强烈条件下氧化
        • 一取代的萘氧化，哪个环破裂取决于原取代基性质，硝基是第一类定位基使所在苯环钝化，氨基位第二类取代基使所在苯环活化，故氧化时，电子密度较高的苯环破裂，生成邻苯二甲酸或其衍生物。
      • 还原反应
        • 当萘与用Na在液氨和乙醇的混合物中进行还原时，得到1，4—二氢萘。
  • 蒽（C14H10）
    • 三个苯环稠合而成
      • 直的
    • 存在a位，B位和r位（中位）三种位置，其中r位最活泼。
  • 菲（C14H10）
    • 存在5种相互对应位置，9，10位比较活泼
  • 概要
    • 键长并不完全相等，电子云也不完全平均化，菲的芳香性比蒽强
• 芳香性
  • 芳香性的特征
    • 具有不饱和键，但是不易进行加成反应，而是与苯类似，容易进行亲电取代反应；
    • 这类环状分子比相应的非环体系具有较低的氢化热和燃烧热，从而显示特殊稳定性；
    • 成环原子的键长趋于平均化
    • 用物理方法如核磁共振氢谱进行测定，这类化合物或者离子环外质子的化学位移与苯及其衍生物的相近
  • Huckle规则
    • 对于共轭多烯烃分子，当成环原子都处于同一平面，且离域的pi电子数是4n+2（碳原子数）时，该化合物具有芳香性
  • 非苯芳烃芳香性判断
    • 单环共轭多烯分子（轮烯）
      • 用Huckle判断
    • 芳香离子
      • 某些烃没有芳香性，但是转变成正负离子后就可能显示芳香性
• 多官能团化合物命名
  • 官能团优先次序表
    • 子主题
  • 按照优先次序以较优官能团位母体，根据母体官能团成为某X，有时候会构成多官能团母体化合物，如炔醇。
  • 除母体外，其他官能团或取代基作为取代基，按照优先次序，优先的基团写在后面。
  • 最后将取代基的位次，个数，名称依次列在母体面前，即可得到名称。