芳香烃有机化学

有机化学芳香烃思维导图：包含物理性质，单环芳烃，定位效应，两个或两个以上的苯环通过碳碳单键连接的化合物，两个或两个以上苯环通过共用相邻碳原子形成的化等等

芳香烃

• 物理性质
  • 密度比水小，但比相应的脂肪烃、环烷烃、环烯烃大
  • 沸点
    • 相对分子质量越大沸点越高
  • 熔点
    • 相对分子质量
    • 对称性
• 单环芳烃
  • 键长平均化
    • 共振论
      • 等同的极限式贡献相同
      • 越稳定的极限式对杂化体的贡献越大
  • 命名
    • 单取代衍生物
      • 分子中没有比苯环优先度高的官能团
        • 以苯环为母体，像R X NO2 NO
      • 侧链较复杂，或者有比苯环优先度高的官能团
        • 苯环为取代基
      • 高优先度官能团直接连在苯环上时，可将其与苯环一起视为苯的衍生物
        • 氨基，羟基，酰基，羰基，磺酸基，羧基
    • 多取代衍生物
      • 只有烷基，硝基，卤素，亚硝基时
        • 以苯为母体
      • 除了一中的取代基还有其他基团时
        • 确定母体官能团
  • 化学性质
    • 亲电取代
      • 卤代反应
        • 催化剂铁，进攻基团卤素正离子
      • 硝化反应
        • 浓硫酸和浓硝酸加热
          • 制备一硝基苯
        • 发烟的混酸
          • 制备有多个硝基取代的多硝基苯
      • 磺化反应
        • 可逆反应，浓硫酸，80℃
          • 体积大，占住对位
            • 可做保护基保护对位
      • 烷基化反应
        • 在路易斯酸的催化下生成烷基苯
          • 反应过程中会出现碳正离子的重排
            • 不会得到正烷基苯
        • 进攻基团是正离子
      • 酰基化反应
        • 同样在路易斯酸的催化下生成苯某酮
          • 可以通过Zn/Hg HCL将其还原成正烷基苯
    • 加成反应
      • H2
        • Ni 高温加压
          • 环己烷
      • Cl2
        • 光照
          • 六氯环己烷
    • α卤代反应
      • 阿尔法位的活性很高，容易取代
    • 氧化反应
      • 酸性高锰酸钾等强氧化剂
        • 将苯环上的带有阿尔法氢的侧链氧化为苯甲酸
• 定位效应
  • 取代基的影响
    • 影响苯环发生亲电取代反应的活性
      • 致活基
        • 氨基，羟基，羟氧基，酰胺基，烷基，卤原子等
          • 邻对位取代基
      • 致钝基
        • 硝基，—CF3,—CN,SO3H,—COR，—COOH
          • 间位取代基
    • 影响第二个取代基进入苯环的位置
  • 两个取代基时的定位效应
    • 如果两个定位基定位一致
      • 共同决定
      • 子主题
    • 两个取代基定位效应不一致
      • 两个基团为同种类型的定位基
        • 谁强听谁的
      • 两个定位基不是同种类型的定位基
        • 一般由邻对位基团决定
  • 可以由共振论解释 比较反应中间体杂化体的稳定性
• 多环芳烃
  • 多苯代脂烃
    • 两个或以上的氢原子被苯基取代的化合物
      • 性质
        • 苯环被脂肪烃活化
          • 苯环容易取代
        • 脂肪烃被苯环活化
          • 氧化
          • 取代
          • 酸性
      • 制备
        • 傅克反应
  • 联苯类芳烃
    • 两个或两个以上的苯环通过碳碳单键连接的化合物
      • 命名
        • 编号
          • 相连的两个碳原子为一号位依次给两个苯环编号不同苯环上的编号用上标加以区别
            • 有取代基时按照取代基位次最小的规则进行编号
          • 如果只有一个苯环上有取代基，那么有取代基的苯环不加上标，两个苯环都有取代基时，取代基位次小的苯环编号不加上标。
      • 合成
        • 工业上
          • 两分子苯在加热、铜做催化剂的条件下制备
        • 实验室
          • 两分子碘化苯在加热、铜做催化剂的条件下制备
          • 两分子溴苯与钠制备
      • 取代反应
        • 苯基为弱的给电子基，两个苯环相互活化，苯的体积大，因此邻位的空间位阻大
        • 第一个取代基为致活基，那么第二个取代基连在同一个苯环上
        • 第一个取代基是致钝基，那么第二个取代基连在另一个苯环上
  • 稠环芳烃
    • 两个或两个以上苯环通过共用相邻碳原子形成的化合物
      • 命名
        • 共用的原子旁边的第一个碳为一号位，依次编号，共用原子最后编号
        • 萘蒽菲
      • 定位规律
        • 已有取代基为活化基
          • 已有取代基位于α位，则新的取代基位于同环的另一个α位
          • 已有取代基位于β位，则新的取代基位于同环的与之相近得α位
        • 已有取代基为致钝基时
          • 新取代基进入另一个环的α位
      • 磺化反应
        • 取代α位
          • 动力学控制
        • 取代β位
          • 热力学控制
      • 催化加氢与还原（比苯容易）
        • 制备十氢合萘 氢气，催化剂，加压
      • 氧化
        • 三氧化铬，醋酸，10到15℃
          • 1，4—萘醌
        • 五氧化二钒 加热
          • 酸酐
    • 萘蒽菲
      • 蒽与菲
        • 中间芳香性低，易发生反应，中间的环很多性质与双键相似
        • 氧化
          • 硝酸
            • 9，10—蒽醌
        • 取代
          • 硝酸和醋酸（混酸）
          • 卤素原子
        • D-A
          • 合成题常用
• 芳香性
  • 化学性质
    • 易取代、难加成、难氧化
  • 结构特征
    • 环状共轭体系、∏电子高度离域键长、均一化
  • 稳定性
    • 离域能大、分子能量低、稳定性高
      • 离域能，整个体系降低的能量
• 休克尔规则
  • 有一个环状闭合共轭体系，共轭体系中所有原子均在一个平面内
  • 环平面上下两侧存在有p轨道电子相互重叠而成的环状离域∏电子云
  • 根据组成大∏键的派电子的∏轨道电子数有以下三种情况
    • ∏电子数=4n+2
      • 芳香性
    • ∏电子数=4n
      • 反芳香性
        • 离域能为负值，体系的能量升高
    • ∏电子数不是4n+2也不是4n
      • 非芳香性
        • 不含苯环，但符合休克尔规则，具有芳香性的有机物
  • 原子自由基一个∏电子
  • 碳负离子2个∏电子
  • 碳正离子有0个∏电子
• 极限式的稳定性
  • 不带电荷的较稳定
  • 满足八隅体结构的稳定
  • 若带电荷，负电荷处于电负性较大的原子上，或者正电荷处于电负性较小的原子上
  • 异号电荷相距越近越稳定，同号电荷相距越远越稳定
• 诱导效应和共轭效应
  • 诱导效应
    • 两个原子之间的电负性大小比较
      • 吸电子
        • 卤原子、O、N
      • 给电子
        • 烷基
  • 共轭效应
    • 取代对基团的影响，主要看是使原来的母体的电子云密度增加还是减少
      • p-∏共轭
      • ∏-∏共轭
      • 超共轭
    • 定位基的定位能力强弱大致与其电子效应的强弱有关
    • 除卤素外，邻对位定位基均为致活基
    • 间位定位基全部为吸电子基