中北化学课件有机6.pptx

有机化学Organic Chemistry教材:徐寿昌 主编 高等教育出版社第三章 芳烃 制作：杨云峰 教授中北大学理学院化学系第三章 芳香烃大多数芳烃含有苯的六碳环结构,少数称非苯芳烃的都具有结构、性质与苯环相似的芳环.芳环上 芳香性芳烃可分为以下三类:(1)不易发生加成反应,(2)不易氧化,(3)而容易起取代反应.(1) 单环芳烃(2) 多环芳烃(3) 非苯芳烃(1) 单环芳烃——分子中只含有一个苯环 苯甲苯苯乙烯(2) 多环芳烃——分子中有两个或以上的苯环联苯萘(nai)蒽(en)+(3) 非苯芳烃 ——分子中不含苯环,但含有结构性质与苯环相似的芳环,具有芳香族化合物的共同特性-奥环戊二烯负离子环庚三烯正离子蓝烃一 单环芳烃3.1 苯环的结构苯的分子式: (C6H6)苯比较稳定,只有在加压和催化剂作用下才发生加氢反应: C6H6 + 3H2 3.1.1 凯库勒结构式Ni压力苯不易发生加成,不易氧化,但容易发生取代反应.一元取代物只有一种苯加氢生成环己烷,苯的 ,说明苯环上的六个碳原子和六个氢原子的地位是等同的.1865年凯库勒提出苯的结构是一个对称的六碳环,每个碳原子上都连有一个氢原子.满足碳四价一元取代物: 一种 上面两式是等同的 苯的邻位二元取代物 实际上是一种凯库勒假定:苯的双键是不固定的,而是不停地来回移动,所以下列两种结构式迅速互变,不能分离.迅速互变苯的稳定性证明(1) 环己烯催化加氢:+ H2 ??? -120 kJ/mol(2) 苯的氢化??? -208 kJ/mol+ 3H2 放热反应！(3) 1,3-环己二烯脱氢?- H2 ??? -23 kJ/mol凯库勒式的缺陷(1) 按凯库勒式:苯分子中有交替的碳碳单键和双键, 而单键和双键的键长是不等的.苯应该是一个不规则的六边形结构.(2) 实际上:苯分子中碳碳键的键长完全相等,均为0.139nm.即比一般的碳碳单键短,比一般的碳碳双键长一些.所以,凯库勒式并不能代表苯分子的真实结构.3.1.2 苯分子结构的近代概念六个离域的?电子总能量较低.苯中所有碳碳键都相等.键长也完全相等(0.139nm)(1) 分子轨道理论六个碳均为 sp2杂化闭合共轭体系HHHHHH大 ? 键苯的p轨道交盖苯的离域 ? 分子轨道位相符号+,-.节点,节面反键轨道苯的基态是三个成键轨道的叠加成键轨道苯的?分子轨道能级图[小结] 苯分子结构的认识:苯分子是正六边形,碳和氢均处于同一平面, ? 电子云均匀地分布在苯环的上下. C-C 键长平均化,为0.139nm.(3) 在基态时,苯分子的六个 ? 电子都在三个稳定的成键轨道内,每个轨道都含有一对电子.最低的轨道?1,环绕全部六个碳,轨道?2和轨道?3具有不同的形状但有相等的能量,它们两个在一起,使六个碳具有同样的电子云密度.(4) 总的结果造成一个高度对称的分子,其? 电子具有相当大的离域作用,从而使它们 能量比在三个孤立的 ? 轨道中要低得多.(2) 苯的共振结构式三个碳氧键是等同的,键长0.128nm.(A) 碳酸根离子的共振结构共振理论--是鲍林在20世纪30年代提出的.应用量子力学的变分法近似地计算和处理象苯那样难于用价键结构式代表结构的分子能量,从而认为:苯的真实结构可以由多种假设的结构,共振(或叠加)而形成的共振杂化体来代表.参与结构组成的价键结构式叫共振结构式.也叫参与结构式.(B) 苯的共振结构或共振结构式共振论规定:(A) 各共振结构式中原子核的相互位置必须是相同的+(B) 共振结构参与杂化的比重不同-能量低贡献大共振结构能量的比较:1. 各参与结构式中,共价键越多则能量越低. C=C-C=C 能量低于 C+-C=C-C-2.各共振结构式中,相邻原子成键的和不相邻原子成键的能量相比较,前者能量低. 比 低.3. 具有不同电荷分布的共振结构式,如不同电荷的分布是符合元素电负性所预计的,其能量就低.低高4. 共振结构式中,第二周期的C,N,O等元素的外层如具有八个电子( ), 这个共振结构式的能量低,是稳定的.反之,则 能量高. 如: C+-C=C-C-, C+外 层电子只有六个,它的 能量高,是不重要的参与结构式.5. 相邻两原子带有相同电荷的共振 结构式,其能量高.八偶体电子构型哪个稳定？(C) 如果在共振结构式中,具有结构上相似和能量上相同的两个或几个参与结构式,则不仅这些相同的参与结构式都是主要的参与结构式,而且由此共振而形成的共振杂化体也特别稳定. 如1: 苯的主要参与结构式 如2: 丙烯基正离子的主要参与结构