高考化學(xué)復(fù)習(xí)芳香烴知識(shí)點(diǎn)

　　芳香烴通常指分子中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠�合物。下面是芳香烴知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)大家有幫助。

　　苯的結(jié)構(gòu)和表達(dá)

　　(1)苯的結(jié)構(gòu)

　　近代物理方法證明：苯分子的六個(gè)碳原子和六個(gè)氫原子都在一個(gè)平面內(nèi)，因此它是一個(gè)平面分子，六個(gè)碳原子組成一個(gè)正六邊形，碳碳鍵長(zhǎng)是均等的，約為140 pm，介于單鍵和雙鍵之間。碳?xì)滏I鍵長(zhǎng)為108pm，所有的鍵角都為120°。

　　(2)苯的芳香性

　　從結(jié)構(gòu)上看，苯具有平面的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，鍵長(zhǎng)完全平均化，碳?xì)浔葹?。從性質(zhì)上看，苯具有特殊的穩(wěn)定性：環(huán)己烯的氫化熱ΔH=-120kJ/mol,1,3-環(huán)己二烯的氫化熱ΔH=-232kJ/mol(由于其共軛雙鍵增加了其穩(wěn)定性)。而苯的氫化熱ΔH=-208kJ/mol。1,3-環(huán)己二烯失去兩個(gè)氫變成苯時(shí)，不但不吸熱，反而放出少量的熱量。這說(shuō)明：苯比相應(yīng)的環(huán)己三烯類(lèi)要穩(wěn)定得多，從1,3-環(huán)己二烯變成苯時(shí)，分子結(jié)構(gòu)已發(fā)生了根本的變化，并導(dǎo)致了一個(gè)穩(wěn)定體系的形成。

　　苯難于氧化和加成，而易于發(fā)生親電取代反應(yīng)，與普通烯烴的性質(zhì)有明顯的區(qū)別。

　　苯還具有特殊的光譜特征。苯環(huán)上的氫處于核磁共振的低場(chǎng)。

　　上述特點(diǎn)說(shuō)明了苯具有典型的芳香特征。

　　物理性質(zhì)

　　芳香烴不溶于水，但溶于有機(jī)溶劑，如乙醚、四氯化碳、石油醚等非極性溶劑。一般芳香烴均比水輕;沸點(diǎn)隨相對(duì)分子質(zhì)量升高而升高;熔點(diǎn)除與相對(duì)分子質(zhì)量有關(guān)外，還與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，通常對(duì)位異構(gòu)體由于分子對(duì)稱(chēng)，熔點(diǎn)較高。

　　化學(xué)性質(zhì)

　　加成反應(yīng)

　　1.苯的加成反應(yīng)

　　苯具有特殊的穩(wěn)定性，一般不易發(fā)生加成反應(yīng)。但在特殊情況下，芳烴也能發(fā)生加成反應(yīng)，而且總是三個(gè)雙鍵同時(shí)發(fā)生反應(yīng)，形成一個(gè)環(huán)己烷體系。如苯和氯在陽(yáng)光下反應(yīng)，生成六氯代環(huán)己烷。

　　只在個(gè)別情況下，一個(gè)雙鍵或兩個(gè)雙鍵可以單獨(dú)發(fā)生反應(yīng)。

　　2.萘、蒽和菲的加成反應(yīng)

　　萘比苯容易發(fā)生加成反應(yīng)，例如：在不受光的作用下，萘和一分子氯氣加成得1,4二氯化萘，后者可繼續(xù)加氯氣得1,2,3,4-四氯化萘，反應(yīng)在這一步即停止，因?yàn)樗穆然�后的分子剩下一個(gè)完整的苯環(huán)，須在催化劑作用下才能進(jìn)一步和氯氣反應(yīng)。1,4-二氯化萘和1,2,3,4-四氯化萘加熱可以失去氯化氫而分別得1-氯代萘和1,4-二氯代萘。

　　由于稠環(huán)化合物的環(huán)十分活潑，因此一般不發(fā)生側(cè)鏈的鹵化。

　　蒽和菲的9、10位化學(xué)活性較高，與鹵素的加成反應(yīng)優(yōu)先在9、10位發(fā)生。[2]

　　還原反應(yīng)

　　1.Birch還原反應(yīng)

　　堿金屬(鈉、鉀或鋰)在液氨與醇(乙醇、異丙醇或二級(jí)丁醇)的混合液中，與芳香化合物反應(yīng)，苯環(huán)可被還原成1,4-環(huán)己二烯類(lèi)化合物，這種反應(yīng)叫做Birch(伯奇)還原。例如，苯可被還原成1,4-環(huán)己二烯。

　　Birch還原反應(yīng)與苯環(huán)的催化氫化不同，它可使芳環(huán)部分還原生成環(huán)己二烯類(lèi)化合物，因此Birch還原有它的獨(dú)到之處，在合成上十分有用。

　　萘同樣可以進(jìn)行Birch還原。萘發(fā)生Birch還原時(shí)，可以得到1,4二氫化萘和1,4,5,8-四氫化萘。

　　2.催化氫化反應(yīng)

　　苯在催化氫化( catalytic hydrogenation)反應(yīng)中一步生成環(huán)己烷體系。萘在發(fā)生催化加氫反應(yīng)時(shí)，使用不同的催化劑和不同的反應(yīng)條件，可分別得到不同的加氫產(chǎn)物。蒽和菲的9、10位化學(xué)活性較高，與氫氣加成反應(yīng)優(yōu)先在9、10位發(fā)生。

　　3.用金屬還原

　　用醇和鈉也可以還原萘，溫度稍低時(shí)得1,4-二氫化萘，溫度高時(shí)得1,2,3,4-四氫化萘。[2]

　　氧化反應(yīng)

　　1.苯及其衍生物的氧化

　　烯、炔在室溫下可迅速地被高錳酸鉀氧化( oxidation)，但苯即使在高溫下與高錳酸鉀、鉻酸等強(qiáng)氧化劑同煮，也不會(huì)被氧化。只有在五氧化二釩的催化作用下，苯才能在高溫被氧化成順丁烯二酸酐。

　　烷基取代的苯易被氧化，但一般情況下，氧化時(shí)苯環(huán)仍保持不變，只是和苯環(huán)相連的烷基被氧化成羧基。

　　而且，不管側(cè)鏈多長(zhǎng)，只要和苯環(huán)相連的碳上有氫，氧化的最終結(jié)果都是側(cè)鏈變成只有一個(gè)碳的羧基，如果苯環(huán)上有兩個(gè)不等長(zhǎng)的側(cè)鏈，通常是長(zhǎng)的側(cè)鏈先被氧化。

　　只有苯環(huán)和一個(gè)三級(jí)碳原子相連或與一個(gè)極穩(wěn)定的側(cè)鏈相連時(shí)，在強(qiáng)烈的氧化條件下，側(cè)鏈才得以保持，苯環(huán)被氧化成羧基。

　　2.萘、蒽和菲的氧化反應(yīng)

　　萘比苯易氧化，在室溫用三氧化鉻的醋酸溶液處理得1,4-萘醌。若在高溫和五氧化二釩的催化下被空氣氧化，則得重要的有機(jī)化工原料鄰苯二甲酸酐。

　　當(dāng)萘環(huán)上有取代基時(shí)，活化基團(tuán)常常使氧化反應(yīng)在同環(huán)發(fā)生，而鈍化基團(tuán)使氧化反應(yīng)在異環(huán)發(fā)生。

　　由于萘環(huán)比側(cè)鏈更易氧化，所以不能應(yīng)用側(cè)鏈氧化法來(lái)制備萘甲酸。