苯及其同系物ppt课件

选修5有机化学基础第二章 烃和卤代烃 十九世纪初，由于冶金工业的发展，十九世纪初，由于冶金工业的发展，需要大量焦碳，生产焦碳的主要方法是需要大量焦碳，生产焦碳的主要方法是煤的干馏煤的干馏即对煤隔绝空气加强热。即对煤隔绝空气加强热。煤的干馏除得到焦碳外还能获得有煤的干馏除得到焦碳外还能获得有用的煤气，但同时却生成一种黑糊糊，用的煤气，但同时却生成一种黑糊糊，粘乎乎有特殊臭味的油状液体！人们粘乎乎有特殊臭味的油状液体！人们把它称作把它称作煤焦油煤焦油。【芳香烃的来源【芳香烃的来源】历史回顾历史回顾 当时，当时，煤焦油煤焦油被当作废物扔掉，污染环境，造成公被当作废物扔掉，污染环境，造成公害。随着炼焦工业的发展，煤焦油的堆积也愈来愈严害。随着炼焦工业的发展，煤焦油的堆积也愈来愈严重，煤焦油的利用就成为当时生产中迫切需要解决的重，煤焦油的利用就成为当时生产中迫切需要解决的一个重要的环境和社会问题。一个重要的环境和社会问题。大约到了大约到了1930年，由煤生产苯已经发展成为世年，由煤生产苯已经发展成为世界性的大吨位工业。界性的大吨位工业。1940年以来，通过年以来，通过石油催化重石油催化重整整生成苯、甲苯、二甲苯等；烃生成苯、甲苯、二甲苯等；烃裂解裂解制乙烯时，裂制乙烯时，裂解汽油副产物中含芳烃达解汽油副产物中含芳烃达4048%，因此石油也，因此石油也成为成为芳香烃芳香烃的重要来源的重要来源。芳香烃及其化合物芳香烃及其化合物的来源的来源煤的干煤的干馏，石油的催化重馏，石油的催化重整整历史回顾历史回顾【复习】什么叫芳香烃？最简单的芳香烃是哪种物质？什么是苯及其同系物？分子中含有一个或多个苯环的一类烃属于芳香烃。最简单的芳香烃是：苯最简单的芳香烃是：苯 苯苯甲苯甲苯萘萘蒽蒽C C7 7H H8 8C C1010H H8 8C C1414H H1010现代技术对苯分子结构的研究表明现代技术对苯分子结构的研究表明:苯分子是平面正六边形的结构，苯分子里的苯分子是平面正六边形的结构，苯分子里的6 6个碳原子和个碳原子和6 6个氢原子都在同一平面上。个氢原子都在同一平面上。键角键角 键键 能能(KJ/mol)键键 长长(10-10 m)CC109o28 3481.54 C=C120o 6151.33 苯中碳碳键苯中碳碳键120o 约约4941.40键参数的比较键参数的比较一、苯一、苯(benzene)(benzene)的结构与化学性质的结构与化学性质 苯分子里不存在一般的碳碳双键，分子里的苯分子里不存在一般的碳碳双键，分子里的6 6个碳原子之间的键完全相同，个碳原子之间的键完全相同，是一种介于单键和双是一种介于单键和双键之间的特殊键之间的特殊(独特独特)的键。的键。1、苯的分子结构、苯的分子结构(1)分子式：分子式：C6H6 最简式最简式(实验式实验式)：CH(2)苯分子为平面正六边形结构，键角为苯分子为平面正六边形结构，键角为120。苯为苯为平面形分子平面形分子。(3)苯分子中碳碳键键长完全相等，是苯分子中碳碳键键长完全相等，是介于碳碳介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的化学键单键和碳碳双键之间的特殊的化学键。(4)结构式结构式 (5)结构简式结构简式 （凯库勒式）或（凯库勒式）或CCCCCCHHHHHH 1、苯的分子结构、苯的分子结构(1)分子式：分子式：C6H6 最简式最简式(实验式实验式)：CH(2)苯分子为平面正六边形结构，键角为苯分子为平面正六边形结构，键角为120。苯为。苯为平面形分平面形分子子。(3)苯分子中碳碳键键长完全相等，是苯分子中碳碳键键长完全相等，是介于碳碳单键和碳碳双键介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的化学键之间的特殊的化学键。(4)结构式结构式 (5)结构简式结构简式 （凯库勒式）或（凯库勒式）或CCCCCCHHHHHH 2 2、苯的物理性质、苯的物理性质 (1)无色、有特殊气味的液体。无色、有特殊气味的液体。(2)密度比水小（密度比水小（0.88g/ml），），不溶于水，易溶不溶于水，易溶于有机溶剂。于有机溶剂。（常用做有机溶剂）（常用做有机溶剂）(3)熔点为熔点为5.5，沸点为，沸点为80.1。熔沸点低，易熔沸点低，易挥发，用冷水冷却，苯凝结成无色晶体挥发，用冷水冷却，苯凝结成无色晶体(4)苯有苯有毒毒。【复习】回忆苯的物理性质？【复习】回忆苯的物理性质？预测苯的化学性质预测苯的化学性质苯的特殊结苯的特殊结构（介于单构（介于单双键之间）双键之间）苯具有特苯具有特殊性质殊性质烷烃烷烃烯烃烯烃取代取代加成加成3 3、苯的化学性质、苯的化学性质1 1）氧化反应）氧化反应可燃性可燃性2C6H6 +15 O2 12CO2+6 H2O点燃点燃现象：现象：火焰火焰明亮并伴有大量的明亮并伴有大量的黑烟黑烟注意：注意：不能被不能被高锰酸钾氧化使其褪色2 2）苯的取代反应）苯的取代反应卤代反应卤代反应:苯环上的苯环上的 H H 原子被卤素原子所代原子被卤素原子所代替的反应替的反应a a、溴苯是无色液体，密度比水大，有毒、溴苯是无色液体，密度比水大，有毒b b、苯只能与、苯只能与液溴液溴发生取代反应，不能和发生取代反应，不能和取代取代FeBr3Br2+Br+HBr溴苯溴苯(无色液体无色液体)c、反应条件：催化剂（、反应条件：催化剂（FeBr3或或Fe）注意：注意：溴苯的制备实验装置溴苯的制备实验装置c、反应现象：、反应现象：混合液呈现微沸状态混合液呈现微沸状态（放热反应）；（放热反应）；反应器内充满红棕色反应器内充满红棕色气体，导管口有气体，导管口有白雾白雾，锥形瓶中滴入锥形瓶中滴入AgNO3(a q)，出现，出现浅黄色浅黄色沉淀；沉淀；烧瓶中液体倒入盛有水的烧杯中，烧杯底部有油烧瓶中液体倒入盛有水的烧杯中，烧杯底部有油状的状的褐色液体。褐色液体。1.1.苯、溴、苯、溴、FeFe屑等试剂加入烧瓶的顺序是怎样的？屑等试剂加入烧瓶的顺序是怎样的？2.Fe2.Fe屑的作用是什么？屑的作用是什么？3.3.将将FeFe屑加入烧瓶后，烧瓶内有什么现象？这说明什么？屑加入烧瓶后，烧瓶内有什么现象？这说明什么？4.4.长导管的作用是什么？长导管的作用是什么？与溴反应，作催化剂与溴反应，作催化剂剧烈反应，轻微翻腾，有气体逸出。反应放热。剧烈反应，轻微翻腾，有气体逸出。反应放热。用于导气和冷凝回流用于导气和冷凝回流(回流苯、溴回流苯、溴)（或冷凝器）（或冷凝器）苯苯 液溴液溴 FeFe屑屑（大密度加到小密度里）（大密度加到小密度里）溴苯的制备实验重要问题和结论溴苯的制备实验重要问题和结论5.5.为什么导管末端不插入液面下？为什么导管末端不插入液面下？溴化氢易溶于水，防止倒吸。溴化氢易溶于水，防止倒吸。6.6.哪些现象说明发生了取代反应而不是加成反应？哪些现象说明发生了取代反应而不是加成反应？苯与溴反应生成溴苯的同时有溴化氢生成，说明它苯与溴反应生成溴苯的同时有溴化氢生成，说明它们发生了取代反应而非加成反应。因加成反应不会们发生了取代反应而非加成反应。因加成反应不会生成溴化氢。生成溴化氢。7.7.纯净的溴苯应是无色的，为什么所得溴苯为褐色？怎纯净的溴苯应是无色的，为什么所得溴苯为褐色？怎样使之恢复本来的面目？样使之恢复本来的面目？因为未发生反应的溴溶解在生成的溴苯中。用水和碱因为未发生反应的溴溶解在生成的溴苯中。用水和碱溶液反复洗涤分液可以使褐色褪去，还溴苯以本来的溶液反复洗涤分液可以使褐色褪去，还溴苯以本来的面目。面目。除去溴苯中的溴，除去溴苯中的溴，用用NaOH溶液溶液硝化反应硝化反应:苯环上的苯环上的 H H 原子被硝基所代替的反应原子被硝基所代替的反应 HONO2浓 H2SO450-60+NO2 H2O+硝基苯硝基苯注意：注意：a、反应温度、反应温度5560C，水浴加热，水浴加热b、浓硫酸作用是催化剂、吸水剂、浓硫酸作用是催化剂、吸水剂c、硝基苯是一种带有苦杏仁味、无色油状、硝基苯是一种带有苦杏仁味、无色油状的液体，密度比水大，不溶于水的液体，密度比水大，不溶于水硝基苯的制备实验重要结论硝基苯的制备实验重要结论浓硝酸和浓硫酸的混合酸要冷却到浓硝酸和浓硫酸的混合酸要冷却到50506060以下，再以下，再慢慢滴入苯，边加边振荡。（因为反应放热，温度过高，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，同时苯和浓硫酸在苯易挥发，且硝酸也会分解，同时苯和浓硫酸在70708080时会发生反应。）时会发生反应。）因为反应需要加热，且一定要控制在因为反应需要加热，且一定要控制在100100以下，故以下，故采用采用水浴加热水浴加热。长导管的作用：冷凝回流。长导管的作用：冷凝回流。不纯的硝基苯显黄色，因为溶有不纯的硝基苯显黄色，因为溶有NONO2 2，而纯净硝，而纯净硝基苯是无色，有苦杏仁味，比水重油状液体。基苯是无色，有苦杏仁味，比水重油状液体。为提纯硝基苯，为提纯硝基苯，5%NaOH溶液洗涤溶液洗涤,然后再用蒸馏然后再用蒸馏水洗涤水洗涤.最后将用无水最后将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行干燥后的粗硝基苯进行蒸馏蒸馏,得到纯硝基苯得到纯硝基苯温度计的位置，必须放在悬挂在水浴中。温度计的位置，必须放在悬挂在水浴中。硝基苯的制备实验装置硝基苯的制备实验装置3）加成反应：）加成反应：H2Ni180-250+3 Cl2紫外线+C6H6Cl63【总结【总结】苯分子中碳碳原子结合是介于苯分子中碳碳原子结合是介于碳碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的键碳单键和碳碳双键之间的特殊的键，所以，所以其化学性质就既能像其化学性质就既能像烷烃那样易发生取代、烷烃那样易发生取代、硝化反应硝化反应等，也能像等，也能像烯烃那样发生加成反烯烃那样发生加成反应应。易取代。易取代 能加成能加成 难氧化难氧化 课堂练习课堂练习1.在分子在分子 中，在同一平面内的碳原子最少中，在同一平面内的碳原子最少应有应有_个；个；CH3CH39 9具有苯环具有苯环（有且只有（有且只有1个）个）结构，且在分子组成上相结构，且在分子组成上相差一个或若干个差一个或若干个CH2原子团的有机物。原子团的有机物。判断：判断：下列物质中属于苯的同系物的是（下列物质中属于苯的同系物的是（）只含有一个苯环，侧链为烷烃基的芳香烃只含有一个苯环，侧链为烷烃基的芳香烃CnH2n-6(n6)3、苯的同系物的物理性质及递变规、苯的同系物的物理性质及递变规律律物理性质：物理性质：碳原子数较少的苯的同系物碳原子数较少的苯的同系物，在通，在通常状况下都是无色、有特殊气味的液体，常状况下都是无色、有特殊气味的液体，密度密度小于水，不溶于水，小于水，不溶于水，易溶于有机溶剂，其本身易溶于有机溶剂，其本身也是有机溶剂。也是有机溶剂。递变规律：递变规律：随着碳原子数递增随着碳原子数递增，苯的同系物，苯的同系物的的熔沸点升高，密度增大熔沸点升高，密度增大；相同碳原子数的相同碳原子数的苯的同系物的同分异构体中，苯环上的苯的同系物的同分异构体中，苯环上的侧链越侧链越短，侧链在苯环上分布越分散，物质的熔沸点短，侧链在苯环上分布越分散，物质的熔沸点越低。越低。（1）取代反应）取代反应FeBrFeBr3 3光光注意：条件不同，产物不同注意：条件不同，产物不同+Br2CHCH3 3|+HBr+Br2CHCH3 3|+HBr4、苯的同系物的化学性质、苯的同系物的化学性质甲苯能发生硝化反应甲苯能发生硝化反应2 2，4 4，6-6-三硝基甲苯三硝基甲苯简称三硝基甲苯，又叫简称三硝基甲苯，又叫TNTTNT淡黄色晶体，不溶于水，是一种烈性炸药淡黄色晶体，不溶于水，是一种烈性炸药CHCH3 3|NONO2 2CHCH3 3|NONO2 2O O2 2N N+3HNO3+3H2O浓硫酸浓硫酸100CH3（侧链）对苯环的影响：使（侧链）对苯环的影响：使苯环的邻、对位上的苯环的邻、对位上的H更易取代。更易取代。（2）氧化反应）氧化反应A.可燃性可燃性可使酸性高锰酸钾褪色可使酸性高锰酸钾褪色CH3COOHKMnO4溶液溶液H+RCOOHKMnO4溶液溶液H+苯环对侧链的影响：使侧链能被强氧化剂氧化苯环对侧链的影响：使侧链能被强氧化剂氧化2CnH2n-6+3(n-1)O2点燃点燃 2nCO2+2(n-3)H2O现象：火焰明亮并带有浓烟现象：火焰明亮并带有浓烟 请分析，下列物质被请分析，下列物质被酸性高锰酸钾酸性高锰酸钾氧化之后生成什么产物？氧化之后生成什么产物？CHCOOHKMnO4（H+）思考：如何鉴别苯及其苯的同系物？思考：如何鉴别苯及其苯的同系物？CH3CH3CH2CH3CHCH3CH3CH3CH3C CH3（1）侧链影响苯环，使苯环上的氢原子比）侧链影响苯环，使苯环上的氢原子比苯更易被取代苯更易被取代（2）苯环影响侧链，使侧链能被强氧化剂）苯环影响侧链，使侧链能被强氧化剂氧化氧化苯的同系物含有侧链，性质与苯又有苯的同系物含有侧链，性质与苯又有不同，苯环和侧链相互影响。不同，苯环和侧链相互影响。(3)加成反应加成反应CH3CH3催化剂催化剂+3H2历史含义：具有香味的物质历史含义：具有香味的物质现代含义：现代含义：含苯环的有机化合物含苯环的有机化合物现实意义：名称沿用现实意义：名称沿用芳香烃：分子中含有一个或芳香烃：分子中含有一个或多个苯环的烃多个苯环的烃芳香族化合物芳香族化合物芳香烃芳香烃苯及苯的苯及苯的同系物同系物苯的同系物：苯分子中的一个或几苯的同系物：苯分子中的一个或几个氢原子被烷基取代的产物个氢原子被烷基取代的产物芳香族化合物、芳香烃、苯及苯的同系物之芳香族化合物、芳香烃、苯及苯的同系物之间的关系（如图）间的关系（如图）2.分子组成为分子组成为C9H12的苯的同系物，已知苯环上只有一个的苯的同系物，已知苯环上只有一个取代基，下列说法中正确的是（）取代基，下列说法中正确的是（）A该有机物不能发生加成反应，但能发生取代反应该有机物不能发生加成反应，但能发生取代反应B该有机物不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但能使溴该有机物不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但能使溴水褪色水褪色 C该有机物分子中的所有原子可能在同一平面上该有机物分子中的所有原子可能在同一平面上D该有机物的一溴代物最多有该有机物的一溴代物最多有6种同分异构体种同分异构体D D课堂练习课堂练习1.下列各组物质用酸性高锰酸钾溶液和溴水都能区别的下列各组物质用酸性高锰酸钾溶液和溴水都能区别的是是()A苯和甲苯苯和甲苯 B1-己烯和二甲苯己烯和二甲苯 C苯和苯和1-己烯己烯 D己烷和苯己烷和苯C C3.下列分子的一氯代物有多少种？3种种4种种3种种2种种3种种5种种4、已知分子式为、已知分子式为C12H12的物质的物质A结构简式为结构简式为 A环上的二溴代物有环上的二溴代物有9种同分异构物，由此推断种同分异构物，由此推断A环上的四溴代物的异构体的数目有环上的四溴代物的异构体的数目有A 9种种 B 10种种 C 11种种 D 2种种CH3CH3换元法：换元法：若A环上的环上的m元溴代物的数目和元溴代物的数目和A环环上的上的n元溴代物的异构体的数目相等，则元溴代物的异构体的数目相等，则m、n的的 关系关系 ：Am+n=6