当前课程知识点：有机化学 > 6 芳烃 > 6.8 稠环芳烃的结构和化学反应 > Video
同学们 大家好
今天要讲的是稠环芳烃的结构和化学反应
稠环芳烃中比较有代表性的化合物有
萘 蒽 菲 芘
最简单的稠环芳烃是萘
我们首先来学习萘的结构
萘的分子式是C10H8
萘的构造式可以这样表示
对萘环编号时
与共用碳原子相连的碳为1号
沿该环开始编号
绕过共用碳原子
对另一个环编号
绕过共用碳原子
对另一个环编号
如图所示
其中1 4 5 8号碳都与共用碳原子相邻
是等价位置
因此1 4 5 8号碳又称为α-碳
而2 3 6 7位也是等价位置
称为β-碳
和苯一样
萘是平面结构
萘中的碳均是sp2杂化
如图所示
每一个碳原子都有一个未杂化的p轨道
这些p轨道彼此平行
形成闭合的大π键
但是萘环中键长并不完全相同
如图所示
而苯中键长彻底平均化
因此苯的芳香性比萘大
萘的稳定性小
更容易发生亲电取代反应
也容易被氧化
下面先来学习萘环的亲电取代反应
萘的溴化反应不需要催化剂
在四氯化碳里即可反应
主要生成α-溴化的产物
萘的硝化反应温热即可进行
与浓硫酸的磺化反应只需60度
硝化和磺化的产物也主要是α-取代的产物
萘的傅克烷基化反应和酰基化反应
也主要是α-取代的产物
从以上反应可以看出
萘的亲电取代反应特点有二
一是萘比苯的亲电取代活性大
二是萘的亲电取代产物以α-取代为主
为什么萘主要发生α-取代呢
同苯的取代反应相同
萘发生取代反应时
第一步与亲电试剂作用生成σ-络合物
是整个反应的决速步骤
在这一步反应中会生成两个σ-络合物
α-位取代的σ-络合物（Ⅰ）
和β-位取代的σ-络合物（Ⅱ）
σ-络合物的能量和经历的过渡态的能量一致
也就是说σ-络合物的能量越低
越稳定
经历的过渡态的能量越低
反应速度越快
则生成σ-络合物的速度越快
对应的产物就是主产物
下面来分析σ-络合物（Ⅰ）和（Ⅱ）的能量高低
稳定性大小
α-位取代的σ-络合物（Ⅰ）的结构
可以用5个极限式的共振表示
如图
其中前两个极限式都有完整的苯环
能量低 稳定性大
β-位取代的σ-络合物（Ⅱ）的结构
也可以用5个极限式的共振表示
如图
但只有一个极限式含有完整的苯环
因此 （Ⅰ）的能量低
稳定性大
所以生成（Ⅰ）时经历的过渡态能量低
稳定性大
所以生成（Ⅰ）时经历的过渡态能量低
生成（Ⅰ）的速度快
（Ⅰ）再脱去氢离子
得到的产物即α-取代的产物就多
是主产物
所以萘的亲电取代以α-取代为主
当萘环上有取代基时
取代产物也遵循定位原则
如果原有取代基是活化基
则同环取代
若原基团在α-位
则同环另一α-位取代
例如α-萘酚
羟基是活化基而且在α-位
则该产物是主产物
若原基团在β-位
则其邻位α-位被取代
例如β-甲基萘
甲基是活化基且在β-位
则该产物是主产物
若原取代基是钝化基
异环α-位被取代
例如β-硝基萘
硝基是钝化基
硝化时
硝基取代另一个环上的α-位
得到两个主产物
反应温度也会影响到亲电取代位置
例如萘的磺化反应
如反应式所示
低温时
主要发生α-取代
高温时主要生成β-取代产物
原因是α-萘磺酸中磺酸基和氢距离小
排斥力大
稳定性小
而β-萘磺酸中磺酸基和氢距离大
排斥力小 更稳定
高温时
α-萘磺酸容易脱去磺酸基
生成更稳定的β-萘磺酸
低温时 反应速度决定了产物的多少
叫做动力学控制
高温时
化合物的热力学稳定性决定了产物的多少
叫做热力学控制
萘与苯相比
容易被氧化
例如用五氧化二钒催化
氧气可以氧化萘生成邻苯二甲酸
邻苯二甲酸氢钾常用来标定碱的浓度
同学们
今天我们学习了萘的结构
萘的亲电取代反应和萘的氧化反应
关于稠环芳烃的结构和化学反应
今天就讲到这里
再见
-1.1 有机化合物与有机化学
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-2.1 碳原子轨道的杂化
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-2.1 碳原子轨道的杂化--作业
-2.2 烷烃的同分异构
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-2.2 烷烃的同分异构--作业
-2.3 烷烃的构象
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-2.3 烷烃的构象--作业
-2.4 烷烃的系统命名
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-2.4 烷烃的系统命名--作业
-2.5 烷烃的卤化
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-2.5 烷烃的卤化--作业
-3.1 烯烃的结构（sp2杂化）
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-3.1 烯烃的结构（sp2杂化）--作业
-3.2 烯烃的异构与命名
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-3.2 烯烃的异构与命名--作业
-3.3 烯烃与溴的加成反应 （含机理）
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-3.3 烯烃与溴的加成反应 （含机理）--作业
-3.4 烯烃与卤化氢的加成反应（含马氏与反马机理）
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-3.4 烯烃与卤化氢的加成反应（含马氏与反马机理）--作业
-3.5 烯烃的氧化与还原
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-3.5 烯烃的氧化与还原--作业
-4.1 炔烃的结构（sp杂化）
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-4.2 炔烃的加成反应（亲电与亲核）
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-4.3 炔烃的还原与氧化
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-4.4 端基炔的化学反应
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-4.5 共轭二烯烃的特性
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-4.6 共轭效应
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-4.7 共振论及其应用
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-5.1 脂环烃的分类与命名
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-5.1 脂环烃的分类与命名--作业
-5.2 环烷烃的化学反应
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-5.2 环烷烃的化学反应--作业
-5.3 脂环烃的结构与稳定性
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-5.3 脂环烃的结构与稳定性--作业
-5.4 环己烷的构象
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-5.4 环己烷的构象--作业
-5.5 取代环己烷的构象
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-5.5 取代环己烷的构象--作业
-6.1 苯的结构和芳烃命名
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-6.1 苯的结构和芳烃命名--作业
-6.2 苯环上的亲电取代反应
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-6.2 苯环上的亲电取代反应--作业
-6.3 苯环上亲电取代反应机理
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-6.3 苯环上亲电取代反应机理--作业
-6.4 烷基苯侧链上的反应
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-6.4 烷基苯侧链上的反应--作业
-6.5 取代基的定位效应
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-6.5 取代基的定位效应--作业
-6.6 定位效应的解释
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-6.6 定位效应的解释--作业
-6.7 定位效应的应用
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-6.7 定位效应的应用--作业
-6.8 稠环芳烃的结构和化学反应
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-6.8 稠环芳烃的结构和化学反应--作业
-6.9 休克尔规则和非苯芳香体系
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-7.1 同分异构体的分类
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-7.2 分子的对称因素与手性
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-7.3 旋光性与比旋光度
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-7.4 对映异构体的书写方法与构型标记
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-8.1 卤代烃的结构与化学性质
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-8.2 亲核取代反应机理（SN1和SN2）
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-8.3 影响亲核取代反应的因素
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-8.4 消去反应机理（E1和E2）
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-8.5 影响消去反应的因素
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-8.6 格氏试剂的制备与应用
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-9.1 醇的取代反应
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-9.1 醇的取代反应--作业
-9.2 醇的消去反应
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-9.2 醇的消去反应--作业
-9.3 醇的氧化反应
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-9.3 醇的氧化反应--作业
-9.4 酚的化学反应
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-9.4 酚的化学反应--作业
-9.5 醚的化学反应
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-9.5 醚的化学反应--作业
-10.1 HCN与醛酮的反应
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-10.1 HCN与醛酮的反应--作业
-10.2 半缩醛和缩醛
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-10.2 半缩醛和缩醛--作业
-10.3 氨的衍生物与醛酮的反应
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-10.3 氨的衍生物与醛酮的反应--作业
-10.4 NaHSO3与醛酮的反应
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-10.4 NaHSO3与醛酮的反应--作业
-10.5 Grignard与醛酮的反应
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-10.5 Grignard与醛酮的反应--作业
-10.6 羟醛缩合反应
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-10.6 羟醛缩合反应--作业
-10.7 碘仿反应
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-10.7 碘仿反应--作业
-10.8 醛酮的氧化与还原
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-10.8 醛酮的氧化与还原--作业
-11.1 羧酸的酸性（结构对酸性的影响）
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-11.1 羧酸的酸性（结构对酸性的影响）--作业
-11.2 羧酸衍生物的生成
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-11.2 羧酸衍生物的生成--作业
-11.3 羧酸的氧化与还原
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-11.3 羧酸的氧化与还原--作业
-11.4 脱羧反应
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-11.4 脱羧反应--作业
-11.5 Claisen酯缩合反应
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-11.5 Claisen酯缩合反应--作业
-11.6 酯的亲核加成消除反应 （酯的水解）
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-11.6 酯的亲核加成消除反应 （酯的水解）--作业
-11.7 丙二酸二乙酯的结构与性质
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-11.7 丙二酸二乙酯的结构与性质--作业
-12.1 羟基酸的脱水反应
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-12.1 羟基酸的脱水反应--作业
-12.2 a-羟基酸的分解反应
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-12.3 羰基酸的脱羧反应
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-12.3 羰基酸的脱羧反应--作业
-12.4 β-二羰基化合物酮式和烯醇式的互变异构
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-12.4 β-二羰基化合物酮式和烯醇式的互变异构--作业
-12.5 β-二羰基化合物的烃化和酰化反应
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-12.5 β-二羰基化合物的烃化和酰化反应--作业
-13.1 胺的碱性
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-13.2 Hinsberg反应
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-13.3 胺与亚硝酸的反应
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-13.4 季铵碱的霍夫曼（Hoffmann）消除
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-13.5 重氮盐的合成与化学性质
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-13.6 芳基重氮盐的偶合反应
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-14.1 五元芳杂环化合物结构与化学性质
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-14.1 五元芳杂环化合物结构与化学性质--作业
-14.2 六元杂环化合物的结构与化学性质
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-14.2 六元杂环化合物的结构与化学性质--作业
-考试题--作业
