有人说我笨, 其实并不笨, 脱去竹笠换草帽, 化工生产逞英雄。 苯
第五章 芳香烃-1
芳香烃最早是从一些天然香料中提取出来的,因其具有芳香味故称之为芳香烃。芳香烃是重要的基础有机化工原料,是合成染料、药物、塑料、合成纤维等的主要原料. 凯库勒(Friedrich August Kekulé)注意到许多芳香化合物经过逐步降解后,最终得到C6H6的物质,C6H6非常稳定,再进行降解非常困难,称之为苯(Benzene)。这一节所讨论的芳香烃均为苯及苯的衍生物。 芳香烃根据含有苯环的多少可以分为单环和多环.
一、单环芳烃的化学性质及应用 芳烃不易发生加成和氧化,而易发生取代的特性称为其 “芳香性”,而其化学性质又决定了其应用。 任务1:如何由苯合成氯苯? 任务2 :以芳香烃为原料合成其它物质并进行分离 要想解决该问题,首先要了解芳香烃的主要化学性质并选择合适的方法对其进行定性,选择合适的合成路线,这是我们这节课要解决的问题。
一、单环芳香烃的化学性质及应用 1、取代反应(Substitution) 在一定的条件下,苯环上的氢原子可以被卤素、硝基、磺酸基、烷基、酰基等基团所取代,生成苯的衍生物。
应用:制备芳香族氯化物和溴化物的主要方法。 (1)卤代反应(Halogenation) 在Fe或FeX3的催化下,苯可以与X2发生反应,X取代苯环上的氢原子生成卤苯。并且氯苯继续氯化比苯困难。 + Cl2 Fe或FeCl3 应用:制备芳香族氯化物和溴化物的主要方法。
这样我们就解决了任务一。
(2)硝化反应(Nitration) 将苯与混酸(浓硝酸、浓硫酸)共热,硝基取代苯环的氢原子得到硝基苯,这个反应叫硝化反应。 H2SO4 + HNO3 H2SO4 50-60℃ 硝基苯淡黄色液体,比水重,具有苦杏仁氯味,其蒸 气有毒。
硝基苯继续硝化比苯困难
烷基苯比苯易硝化 应用:硝基苯在酸性条件下用铁还原得到苯胺,是一种重要 的化工原料,广泛应用于医药、染料工业。
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(3)磺化反应(Sulphonation) + H2SO4 + H2O 70-80℃ 苯与浓硫酸共热得到苯磺酸,这个反应称为磺化反应。 该反应是可逆反应,当苯磺酸与水共热时,苯磺酸脱去磺酸基(-SO3H)重新生成苯。
应用: 1. 在实验室中利用这个反应,对苯进行分离、纯化。 2.此反应常用于有机合成上控制环上某一位置不被其它基团取代.
4. 付瑞德—克拉夫茨(C.Friede —J.M.Crafts)反应 无水AlCl3 + CH3Cl 无水AlCl3 常用的催化剂:无水AlCl3、FeCl3、ZnCl2、BF3、H2SO4等。 常用的烷基化试剂:
②傅瑞德-克拉夫茨酰基化反应(Friedel-Crafts acylation) 无水AlCl3 + + 无水AlCl3 在无水三氯化铝的催化作用下,苯可与酰卤、酸酐反应,酰 基化反应不发生重排。
问题:请问F-C烷基化与F-C酰基化 反应的异同? 相同 a. 反应所用催化剂相同 b. 当芳环上有强吸电子基(如:-NO2、-COR、-CN等)时, 既不发生 F-C 烷基化反应,也不发生 F-C 酰基化反应。
不同点: a. 烷基化反应难以停留在一取代阶段,往往得到的是多元取代的混合物;而酰基化反应却可以停留在一取代阶段。
b. 烷基化反应,当R≥3时易发生重排;而酰基化反应则不发生重排。
2、加成反应 (1)加氢 (2)加氯 + 3 Cl2 hv 六、六、六是一种杀虫剂,残存毒性大,危害生态环境, 现已禁止生产使用。
用途:这是工业上生成顺丁烯二酸酐的方法。 3、氧化反应 苯环很稳定的不易被氧化,不过在特殊的条件下苯环也能 被氧化。 用途:这是工业上生成顺丁烯二酸酐的方法。
4、烷基苯的侧链卤代反应 (1)卤化 甲苯与氯气在光照下的反应发生在甲基上,生成氯 化苄,同时生成少量苯基二氯甲烷和苯基三氯甲烷。
(2)氧化 苯环侧链有α-H时,苯环侧链较易被氧化,不管侧链多长,都变为羧基。 KMnO4 / H+ or K2Gr2O7 /H+
练习 1、完成下列反应: (1)
本章小结 1. 加氢反应: 2. 加氯反应: 氧 化 反 应 1. 苯环氧化: 2. 烷基苯的氧化( 侧链氧化 ):
取 代 反 应 1. 卤代: 2. 硝化:
3. 磺化: 4. Friedel – Crafts反应 (1) F – C 烷基化反应:
常用的催化剂 :无水AlCl3、FeCl3、ZnCl2、H2SO4等。 常用的烷基化试剂: (2) F – C 酰基化反应: 常用的酰基化试剂:RCOX、( RCO)2O、RCOOH。