有机选修5第二章第二节

第二节 芳香烃,一、苯的结构与化学性质二、苯的同系物三、芳香烃的来源及其应用,当地大量居民出现苯中毒症状，伤亡惨重！,约100吨左右苯类污染物进入松花江，松花江一线150多公里水体遭受严重污染！,苯是一种无色具有芳香气味的液体，所以专家们称呼它为“芳香杀手”苯是最简单的芳香烃。,【复习】请同学们回忆苯的结构、物理性质和主要的化学性质.1、苯的结构,苯分子比例模型,苯分子的大 键模型,苯分子中的 键模型,一、苯的结构与化学性质,6个碳原子都是sp2杂化，在垂直于环平面上有一个大键，使每个碳碳键键长相等，其数值介于单键和双键之间之间的特殊的化学键。由于大键的存在，使苯的结构稳定，难发生加成反应，容易发生取代反应。,1、苯的结构,1.结构式2.结构简式（凯库勒式）,分子式为C6H6，最简式(实验式)：CH，苯分子具有平面正六边形结构，各个键角都是120°，苯分子中六个碳原子等效，六个氢原子等效。,一、苯的结构与化学性质,2、物理性质,问题思考：苯是否具有烯烃、炔烃类似的化学性质？可设计怎样的实验来证明？,1）能否可使溴水褪色，2）能否可使酸性高锰钾溶液褪色？,实验探究：1往试管中加入少量苯，再加入溴的四氯化碳溶液，振荡后，观察现象。2往试管中加入少量苯，再加入酸性高锰酸钾溶液，振荡后，观察现象。,苯不与溴的四氯化碳溶液和酸性高锰酸钾溶液反应，说明苯分子中没有与乙烯类似的双键。,酸性高锰酸钾溶液不褪色,溴的四氯化碳溶液不褪色,【认识到】苯属于不饱和烃，苯的结构比较稳定，化学性质与烯烃和炔烃明显不同。,3、化学性质,1）苯的氧化反应：在空气中燃烧,在通常情况下比较稳定，在一定条件下能发生氧化、加成、取代等反应。,但不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,现象：明亮的火焰、伴有黑烟,C6H6与C2H2最简式相同，含碳量相同，因此燃烧时的现象相同,2）苯的取代反应（卤代、硝化、磺化）,(1)跟卤素的取代反应,三个现象:导管口产生白雾;烧瓶中产生红棕色的烟雾;锥形瓶水中滴入硝酸银后生成淡黄色沉淀。,3.Fe屑的作用是什么？,1.长导管的作用是什么？,2.为什么导管末端不插入液面下？,4.哪些现象说明发生了取代反应而不是加成反应？怎样证明？,思考,5.如何将粗溴苯提纯？,用于导气和冷凝回流（或冷凝器）,溴化氢易溶于水，防止倒吸。,与Br2反应生成FeBr3作催化剂,水洗、NaOH溶液、水洗、干燥、蒸馏,注意事项：1、加药品顺序是:苯,溴,铁 (溴是液溴,不是溴水,苯与 溴水只萃取,不反应)2、白雾是如何形成的?（HBr溶于水形成的小液滴）3、将反应的混合物倒入水中的现象是什么?有红褐色的油状液体沉于水底4、溴苯的物理性质如何?比水重,不溶于水,油状,（2）苯的硝化（取代）反应,硝基苯：无色、具有苦杏仁味的油状液体，其密度 大于水,注意：,浓硝酸和浓硫酸的混合酸要冷却到5060以下，再慢慢滴入苯，边加边振荡，因为反应放热，温度过高，苯易挥发，且硝酸也会分解，同时苯和浓硫酸在7080时会发生反应，要采用水浴加热。,温度计的位置，必须悬挂在水浴中。, 硫酸的作用是:催化剂、吸水剂,不纯的硝基苯显黄色，因为溶有NO2，而纯净硝基苯是无色，有苦杏仁味，比水重，油状液体，硝基苯蒸气有毒性。,为提纯硝基苯，一般将粗产品依次用蒸馏水和NaOH溶液洗涤。,(3)苯的磺化(取代)反应,浓硫酸的作用:吸水剂和磺化剂 SO3H叫磺酸基。苯分子里的氢原子被硫酸分子里的磺酸基所取代的反应叫磺化反应。,条件： 浓硫酸，水浴加热,苯磺酸,3）苯的加成反应 （与H2、Cl2),（环己烷）,(六六六)是一种被禁用的农药,【总结】苯分子中碳碳原子结合是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的键，所以其化学性质就既能像烷烃那样易发生取代、硝化反应等，也能像烯烃那样发生加成反应。 能燃烧 易取代 难加成 难氧化,苯是一种重要的化工原料，广泛用于生产合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、医药、染料和香料等，也常作有机溶剂,4、苯的重要用途,5、苯的制取,煤焦油分离提纯、石化产品催化重整,【思考与交流】填空 P37,C6H6+Br2,C6H6+3H2,二、苯的同系物,1、定义,通式：CnH2n-6(n7),如：,苯环上的氢原子被烷基取代的产物，结构特点：只含有一个苯环，侧链为烷基。,1）、甲苯和二甲苯与苯相似（无色、特殊气味比水轻不溶水液体，易溶于有机溶剂，本身也是有机溶剂。）2）、随着碳原子数的增加，其熔、沸点升高，密度增大；相同碳原子数的同分异构体中，苯环上侧链越短，其在苯环上分布越散，物质的沸点越低。,2、物理性质,3、化学性质,(1)苯的同系物和苯都含有苯环，性质有相似处,具有可燃性,都能发生苯环上取代反应,能发生加成反应,例如：甲苯能发生硝化反应,(2)苯的同系物因含有侧链，性质与苯又有不同,侧链影响苯环，使苯环上的氢原子更易被取代,邻硝基甲苯,对硝基甲苯,2,4,6-三硝基甲苯（T.N.T）,因苯环受的影响，支链的邻（）位、对（）位的H原子被活化，更易取代。,是一种淡黄色针状晶体，不溶于水，不稳定，是一种烈性炸药，广泛用于国防、开矿、筑路、兴修水利等。,支链氧化,苯不能使KMnO4（H+）溶液褪色，但苯的同系物大都能使KMnO4（H+）溶液褪色，不能使溴水褪色。用此区别苯和烯烃，也可以区别苯和苯的同系物,苯甲酸,总结：苯的同系物受侧链和苯环的相互影响，因此就有：,（1）侧链影响苯环，使苯环上的氢原子比苯更易被取代（一般在邻位和对位上的H）,（2）苯环影响侧链，使侧链能被强氧化剂氧化（与苯环直接相连的第一个碳被氧化为羧基。）,(3)苯及甲苯的鉴别,烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃的比较,正四面体,平面型,直线型,平面正六边形,无色气体，难溶于水,无色液体,易燃，完全燃烧时生成CO2和H2O,不反应,不反应,取代,加成反应,氧化反应,加成、聚合,加成反应,氧化反应,加成、聚合,不反应,侧链可氧化,取代、加成,名师解惑一、苯的同系物、芳香烃、芳香族化合物的比较注意：苯的同系物都是芳香烃，但是芳香烃不一定是苯的同系物。分子里有且只有一个苯环，苯环上的侧链全为烷基的芳香烃才是苯的同系物。 符合通式的不一定是苯的同系物。,二、苯、甲苯的结构以及性质的相似点和不同点,(续表),三、芳香烃的来源及其应用,2、来源：a、煤的干馏 b、石油的催化重整,3、应用：简单的芳香烃是基本的有机化工原料。可用来合成炸药、染料、药品、农药合成材料。制鞋、皮革、箱包、家具、喷漆、油漆等工作，是黏合剂、油性涂料、油墨等的常用有机溶剂,1、芳香烃的概念及其分类 含有1个到n个苯环的烃，常见的有以下几种：1）、单环芳香：含一个苯环、苯的同系物：只含有一个苯环，侧链为烷基。通式：CnH2n-6(n7)、芳香烯：只含有一个苯环，侧链含有一个C=C。通式：CnH2n-8(n8)、芳香炔：只含有一个苯环，侧链含有一个碳碳叁键。通式：CnH2n-10(n8)2）、稠环芳烃：若由两个或两个以上的苯环共用相邻的2个碳原子而成为的芳香烃,稠环芳香烃,（P.39 资料卡片）,萘,蒽,苯环间共用两个或两个以上碳原子形成的一类芳香烃,菲,苯并芘,芳香烃对健康的危害,苯,稠环芳烃,操作车间空气中苯的浓度40mg·m-3,居室内空气中苯含量平均每小时0.09mg·m-3,对中枢神经和血液有较强的作用，严重的急性苯中毒可引起抽搐，甚至失去知觉。,慢性苯中毒能损坏造血功能，长期吸入苯及苯的同系物蒸汽，会引起肝的损伤，损坏造血器及神经系统，并能导致白血病。,致癌物质,萘过去卫生球的主要成分,秸秆、树叶等不完全燃烧形成的烟雾中,香烟的烟雾中,作业1、预习课本下一节的内容2、完成课后习题的第1、2、3、4题 课外作业 课后查阅有关苯及其同系物对人体健康的危害。,1、能证明苯分子中不存在单双键交替的理由是（ ） （A） 苯的邻位二元取代物只有一种 （B） 苯的间位二元取代物只有一种 （C） 苯的对位二元取代物只有一种 （D） 苯的邻位二元取代物有二种,A,练 习,2、下列物质中所有原子都可能在同一平面上的是 （ ）,B,C,(A),(B),(C),(D),典例导析知识点1：苯及其同系物的结构例1试分析有机物 的分子结构(已知 为平面三角形结构)。(1)在同一条直线上最多有_个原子。(2)可能在同一平面内且原子数最多的有_个。,4,17,知识点2：苯及其同系物的性质例2有4种无色液态物质：己烯、己烷、苯和甲苯，符合下列各题要求的分别是：(1)不能与溴水或酸性KMnO4溶液反应，但在铁屑作用下能与液溴反应的是_，生成的有机物名称是_，反应的化学方程式为_，此反应属于_反应。(2)不能与溴水或酸性KMnO4溶液反应的是_。(3)能与溴水或酸性KMnO4溶液反应的是_。(4)不与溴水反应但能与酸性KMnO4溶液反应的是_。,解析己烯、己烷、苯、甲苯四种物质中，既能和溴水反应，又能和酸性KMnO4溶液反应的只有己烯；均不反应的为己烷和苯；不能与溴水反应但能被酸性KMnO4氧化的是甲苯。苯在铁的催化作用下与液溴发生取代反应生成溴苯。答案(1)苯；溴苯； Br2 HBr；取代(2)己烷、苯(3)己烯(4)甲苯,知识点3：判断芳香烃同分异构体数目的方法例3已知甲苯的一氯代物有4种同分异构体，将甲苯完全氢化后，再发生氯代反应，其一氯代物的同分异构体数目有()A4种 B5种 C6种 D7种解析将甲苯完全氢化得到甲基环己烷： ，在CH3上、CH3的邻、间、对位及与CH3相连的碳原子上的氢原子可以被氯原子取代而得到5种一氯代物，可图示为 。答案B,