有机化学 芳香化合物

南开大学化学学院有机化学课件

Organic Chemistry

第六章 芳香化合物

Chapter 6 Aromatic hydrocarbons

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1. Structure and stability of benzene

1.1 Structure of benzene

1825: 法拉第 (Michael Faraday)从鲸油热解产生的可燃气体中首次分 离到苯，测定了其 C:H = 1:1，法拉第把它叫碳化氢 1833: 人们测出苯的分子式为 C6H6 发现苯不易加成, 易取代, 一取代物1种, 二取代物3种 分子式 C6H6，不饱和度4 如果开链：

C C C C C C 4个双键： C C C C C C C C C C C C C C C C C C 2双1叁： C C C C C C C C C C C C C C C C C C

C C C C C C 2个叁键： C C C C C C C C C C C C C C C C C C

易加成，取代不符

2013-9-21

一取代符合，二取代不符 易加成

2

《有机化学》第六章 芳香化合物

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1.1 Structure of benzene

分子式C6H6，不饱和度4 如果环状：

4环 (Ladenburg prismane) 当时认为取代符合(实际含对映体)，三元环不稳定

3环1双键 (Benzvalene)

取代不符，三元环不稳定

2环2双键 (Dewar benzene) X Y ' 1环3双键 (Kekule formula) X Y

取代符合，四元环不稳定 实际不共面，低温下存在

Fulvene

2013-9-21 《有机化学》第六章 芳香化合物 3

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1.1 Structure of benzene

39%

39%

7.3%

7.3%

7.3%

Kekulé

2013-9-21 《有机化学》第六章 芳香化合物 4

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1.1 Structure of benzene

物理方法测定结果(Electron diffraction in gas phase)

H H C C H C H C C C H H

分子共平面

键角相同120o

C-C键长相同0.139 nm, 无单双键差别， 键长平均化, 介于单双键之间 (C-C 0.153 nm, C=C 0.134 nm)

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《有机化学》第六章 芳香化合物

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1.1 Structure of benzene

杂化轨道理论描述

H H

碳原子sp2杂化, 键角120°

平面型分子, 6个p轨道肩并肩

H

H

重叠形成大π键 电子离域，为整个分子所共有

H

H

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《有机化学》第六章 芳香化合物

6

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1.1 Structure of benzene

分子轨道理论描述

6三个节面

4

6 Antibonding MOs 5 2p

4二个节面 5二个节面

2 1

3 Bonding MOs

简并轨道 非键轨道

2一个节面

3一个节面

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《有机化学》第六章 芳香化合物

1无节面

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1.1 Structure of benzene

1925年，Robinson建议用下式表示苯的结构:

由于苯的特殊结构导致其性质与烯烃都有很大区别，苯的 这种异常稳定，难加成、难氧化、易取代的性质，就被称 为芳香性(Aromaticity)。

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《有机化学》第六章 芳香化合物

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1.2 Stability

CH2=CH-CH=CHCH3 共轭能：28 kJ/mol

Potential energy

Resonance energy = 152 kJ/mol (36 kcal/mol) Benzene + 3 H2

x 3= 84 kJ/mol

< 152 kJ/mol

+ H2

H = -360 kJ/mol H = -208 kJ/mol

H = -120 kJ/mol

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《有机化学》第六章 芳香化合物

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芳香烃的分类及命名

1. 单环芳烃

CH3

CH CH2

芳 香 烃

联苯

2. 多环芳烃

多苯代脂肪烃 稠环芳烃

3. 非苯芳烃

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