(共42张PPT)
第二章
烃和卤代烃
第二节
芳香烃
1.什么叫芳香烃?
分子中含有苯环的一类烃属于芳香烃
2.最简单的芳香烃是
苯
一、苯的物理性质
颜色
无色
气味
特殊气味
状态
液态
熔点
5.5℃
沸点
80.1℃(易挥发)
密度
比水小
毒性
有毒
溶解性
不溶于水,易溶于有机溶剂
二、苯的分子结构与化学性质:
⑴分子式、结构式、结构简式
(1)苯分子是平面六边形的稳定结构;
(2)苯分子中六个碳碳键相等,是介于C—C和C=C之间的独特的键;
(3)苯分子中六个碳原子等效,六个氢原子等效。
1、组成与结构:
C6H6
⑵结构特点:
C-C
1.54×10-10m
C=C
1.33×10-10m
键的特点
是一种介于C-C与C=C之间的独特的键
2、苯的化学性质
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。
1.苯的化学性质和烷烃、烯烃、炔烃有何异同点?为什么?
2.
分别写出苯与氧气反应、与溴和硝酸发生取代、与氢气加成的化学方程式.
1)苯的氧化反应:在空气中燃烧
但不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
产生浓烟
2)苯的取代反应(卤代、硝化等)
+Br2
Br
+HBr
FeBr3
+
HNO3(浓)
NO2
+
H2O
浓H2SO4
50~60℃
设计制备溴苯和硝基苯的实验方案(注意仪器的选择和试剂的加入顺序)
(放热反应、常温下进行)
2C6H6+15O2
12CO2+
6H2O
点燃
(1)为了方便思考我给大家提供了几个链接
1.溴是一种易挥发有剧毒的药品
2.溴的密度比苯大
3.溴与苯的反应非常缓慢,常用铁粉作为催化剂
4.该反应是放热反应,不需要加热
通常实验装置的选择应该先考虑发生装置,
实验一:苯跟溴的取代反应实验方案
因为反应物是易挥发的物质,所以我们应该找一个封闭的装置
(2)从反应方程式得知产物中有HBr,我们要检验该产物
链接:
1.反应最后苯和溴会有剩余它们易挥发
2.长导管在很多实验中被用作冷凝蒸气
使之回流
3.溴化氢的性质与氯化氢相似
回答问题。
1.用什么试剂去检验?现象是什么?
2.
检验过程中有没有其他物质干扰,有的话如何解决问题?
2Fe
+
3Br2
2FeBr3
+
Br2
Br
+
HBr
FeBr3
AgNO3
+HBr
AgBr↓
+HNO3
实验步骤:按左图连接好实验装置,并检验装置的气密性.把少量苯和液态溴放在烧瓶里.同时加入少量铁粉.在常温下,很快就会看到实验现象.
实验思考题
1.实验开始后,可以看到哪些现象?
2.Fe屑的作用是什么?
3.长导管的作用是什么?
4.为什么导管末端不插入液面下?
与溴反应生成催化剂
液体轻微翻腾,有气体逸出。导管口有白雾,锥型瓶中生成浅黄色沉淀。烧瓶底部有褐色不溶于水的液体
用于导气和冷凝回流
溴化氢易溶于水,防止倒吸。
5.哪些现象说明发生了取代反应而不是加成反应?
6.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?
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。因加成反应不会生成溴化氢。
因为未发生反应的溴和反应中的催化剂FeBr3溶解在生成的溴苯中。
用水和碱溶液洗涤可以使褐色褪去。
实验二、苯与硝酸的实验设计
链接
1.苯与硝酸的反应在50℃-60℃时产物是硝基苯,温度过高会有副产物。
2.硫酸是该反应的催化剂,和硝酸混合时剧烈放热。
3.反应过程中硝酸会部分分解。
4
.苯和硝酸都易挥发。
考虑以下问题:1.如何控温
2.加入药品的顺序
1.水浴加热
2.
①
先将浓硝酸注入大试管中,再慢慢注入浓硫酸,并及时摇匀和冷却。②
向冷却后的混酸中逐滴加入苯,充分振荡,混和均匀。
+
HNO3(浓)
NO2
+
H2O
浓H2SO4
50~60℃
玻璃管
实验步骤:①先将1.5mL浓硝酸注入大试管中,再慢慢注入2mL浓硫酸,并及时摇匀和冷却.
②向冷却后的酸中逐滴加入1mL苯,充分振荡,混和均匀.
③将混合物控制在50-60℃的条件下约10min,实验装置如左图.
④将反应后的液体到入盛冷水的烧杯中,可以看到烧杯底部有黄色油状物生成,经过分离得到粗硝基苯.
⑤粗产品依次用蒸馏水5%NaOH溶液洗涤,最后再用蒸馏水洗涤.将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏,得到纯硝基苯.
+
HNO3(浓)
NO2
+
H2O
浓H2SO4
50~60℃
②水浴的温度一定要控制在60℃以下,温度过高,苯易挥发,且硝酸也会分解,同时苯和浓硫酸反应生成苯磺酸等副反应。
③浓硫酸的作用:催化剂和脱水剂。
④反应装置中的温度计,应插入水浴液面以下,以测量水浴温度。
⑤把反应的混合物倒入一个盛水的烧杯里,烧杯底部聚集淡黄色的油状液体,这是因为在硝基苯中溶有HNO3分解产生的NO2的缘故。除去杂质提纯硝基苯,可将粗产品依次用蒸馏水和NaOH溶液洗涤,再用分液漏斗分液。
为何要水浴加热,并将温度控制在60℃?
浓硫酸的作用?
温度计的位置?
如何得到纯净的硝基苯?
①加入药品时,先浓硝酸再浓硫酸?冷却到50-60℃,再加入苯
切不可将浓硝酸注入浓硫酸中,因混和时要放出大量的热量,以免浓硫酸溅出,发生事故。
如何混合硫酸和硝酸的混合液?
3)苯的加成反应
(与H2、Cl2)
+
H2
Ni
环己烷
+
3Cl2
催化剂
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
H
H
H
H
H
H
苯的同系物
三
、
1.含义:苯的苯环上氢原子被烷基代替而得
到的芳香烃。
CH3
|
CH2CH3
|
CH3
|
|
CH3
|
CH3
CH3
|
CH3
CH3
H3C
H3C
甲苯(C7H8)
乙苯(
C8H10)
对二甲苯(C8H10)
六甲基苯(C12H18)
只含有一个苯环,且侧链为C-C单键的芳香烃。
2.通式:CnH2n-6(n≥7)
1、对比苯和甲苯结构的相似点和不同点?
2、根据以上对比,请探究推测甲苯与溴水、酸性高锰酸钾、浓硝酸是否反应?写出你所推测的所有方程式。
交流●研讨
问题研讨组3:
3、苯的同系物化学性质
甲苯+高锰酸钾酸性溶液
二甲苯+高锰酸钾酸性溶液
用力振荡,必要时加热
现象:紫红色褪去
①氧化反应
反应机理:
|
—C—H
|
O
||
C—OH
|
酸性高锰酸钾溶液
鉴别苯与苯的同系物
实验:课本P38观察与思考
H
|
—C—H
|
H
H
|
|
—C—C—
|
|
H
CH3
|
—C—CH3
|
CH3
×
CH3
|
—C—CH3
|
CH3
CH3
|
|
CH2—R
CH3
|
—C—CH3
|
CH3
HOOC
|
|
COOH
KMnO4/H+
烷基上与苯环直接相连的碳原子上
一定要直接连氢原子。
2CnH2n-6
+
3
(n-1)O2
点燃
2nCO2+
2(n-3)H2O
燃烧反应
现象:火焰明亮并带有浓烟
(2)取代反应
CH3
|
|
NO2
CH3
|
NO2
O2N
+
3HO-NO2
+
3H2O
浓硫酸
100℃
2,4,6—三硝基甲苯
(TNT)
不溶于水的淡黄色针状晶体
黄色烈性炸药
a、硝化反应
TNT
炸
药
爆
炸
时
的
场
景
b、卤代反应
邻位或对位
CH3
+
Cl2
+
HCl
CH2Cl
|
光照
(苯环的H被取代)
(苯环侧链上的H被取代)烷烃取代条件,因而取代的是烷基上的氢原子
(3)加成反应
催化剂
△
+
3H2
CH3
CH3
比较苯和甲苯与酸性高锰酸钾的现象,以及硝化反应的条件,你从中发现了什么?得到什么启示?
学
与
问?2
侧链受苯环影响易被氧化;
苯环受侧链影响易被取代。
比较苯、苯的同系物(甲苯)、烯烃(己烯)的鉴别方法。
烷基(甲基)与苯环的相互影响
苯环上的甲基可以与高锰酸钾反应,普通的甲基是不能与高锰酸钾反应
甲苯硝化时一次向苯环引入三个硝基,而苯只能引入一个硝基
三、芳香烃的来源及其应用
1、来源:
a、煤的干馏
b、石油的催化重整
2、应用:
简单的芳香烃是基本的有机化工原料。
萘
蒽
稠环芳香烃苯环间共用两个或两个以上碳原子形成的一类芳香烃
C10H8
C14H10
苯并芘
致癌物
几种典型代表烃与溴水、KMnO4(H+)反应比较
甲烷
(烷烃)
乙烯
(烯烃)
乙炔
(炔烃)
苯
甲苯
(苯的同系物)
溴水
KMnO4
(H+)
不反应
加成
不反应
褪色
加成
褪色
萃取
(水层褪色,
油层红棕色)
不反应
萃取
(水层褪色,
油层红棕色)
褪色
(侧链被氧化)
对比与归纳
烷
烯
苯
与Br2作用
Br2试剂
反应条件
反应类型
与KMnO4作用
点燃
现象
结论
现象
结论
纯溴
光照
取代
溴水
加成
纯溴
Fe粉
取代
溴水
萃取
无反应
不褪色
不被KMnO4氧化
褪色
易被KMnO4氧化
不褪色
苯环难被KMnO4氧化
焰色浅,无烟
C%低
焰色亮,有烟
C%较高
焰色亮,浓烟
C%高
单环芳烃的异构和命名
一、异构现象
1.烃基苯有烃基的异构
例如:
2.二烃基苯有三中位置异构
例如:
3.三取代苯有三中位置异构
例如:
二、命名
1.基的概念
芳烃分子去掉一个氢原子所剩下的基团称为芳基(Aryl)
用Ar表示。重要的芳基有:
a
当苯环上连的是烷基(R-),-NO2,-X等基团时,则以苯环为母体,叫做某基苯。
例如:
2.一元取代苯的命名
b
当苯环上连有-COOH,-SO3H,-NH2,-OH,-CHO,
-CH=CH2或R较复杂时,则把苯环作为取代基。例如:
3.二元取代苯的命名
取代基的位置用邻、间、对或1,2;
1,3;
1,4表示。
例如:
4.多取代苯的命名
a
取代基的位置用邻、间、对或2,3,4,……表示
b
母体选择原则(按以下排列次序,排在后面的为母体,排在前
面的作为取代基。)
选择母体的顺序如下:
-NO2、
-X、
-OR(烷氧基)、
-R(烷基)、
-NH2、
-OH、
-COR、
-CHO、
-CN、-CONH2(酰胺)、
-COX(酰卤)、
-COOR(酯)、
-SO3H、
-COOH、
-N+R3等
例如:
二、苯的同系物
1.通式:
结构特点:
只含有一个苯环,苯环上连结烷基.
1.比较苯和甲苯结构的异同点,推测甲苯的化学性质.
2.设计实验证明你的推测.
CnH2n-6(n≥6)
1.取苯、甲苯各2分别注入2支试管中,各加入3滴KMnO4酸性溶液,充分振荡,观察现象。
结论:甲苯能被酸性KMnO4溶液氧化
阅读课本P38实验2-2以下的内容
思考:1.甲苯与硝酸的反应和苯与硝酸的反应有什么不同?
2.比较苯和甲苯与KMnO4溶液的作用,以及硝化
反应的条件产物等,你从中得到什么启示?
现象:苯的同系物能使KMnO4(H+)褪色
2、化学性质:
(1)取代反应(可与卤素、硝酸、硫酸等反应)
—CH3对苯环的影响使取代反应更易进行
(2)氧化反应
a.可燃性
b.可使KMnO4[H+]
褪色
(可鉴别苯和苯的同系物)
浓硫酸
△
+
3HNO3
+
3H2O
(淡黄色晶体,不溶于水,易爆炸)
(苯环对侧链的影响→侧链被氧化)
(3)加成反应
催化剂
△
+
3H2
三、芳香烃的来源及其应用
1、来源:
a、煤的干馏
b、石油的催化重整
2、应用:
简单的芳香烃是基本的有机化工原料。