第第34讲讲 苯的同系物苯的同系物 芳香烃芳香烃分子式分子式C6H6一一.苯的分子结构苯的分子结构结构式结构式 结构简式结构简式空间构型空间构型( (正六边形平正六边形平面结构）面结构）（鲍（鲍林林式）式）凯库勒式凯库勒式凯库勒式凯库勒式鲍林式鲍林式鲍林式鲍林式键角：键角：120 ( (凯库勒式）凯库勒式）键长与键角苯的结构特点：苯的结构特点：（1 1）苯分子为）苯分子为平面正六边形平面正六边形，6 6个碳个碳原子和原子和6 6个氢原子都在同一平面个氢原子都在同一平面, ,键键角：角：120120（2 2）苯分子中的碳碳键是一种介于）苯分子中的碳碳键是一种介于单单键和双键之间键和双键之间的化学键的化学键 巩固练习：巩固练习： 1 1、哪些事实可证明苯分子中不存在单双键、哪些事实可证明苯分子中不存在单双键交替的结构交替的结构? ? 苯的邻位二元取代物只有一种苯的邻位二元取代物只有一种 经测定，苯环上碳碳键的键长相等，经测定，苯环上碳碳键的键长相等， 都是都是1.40101.4010-10-10m m 经测定，苯环中碳碳键的键能均相等经测定，苯环中碳碳键的键能均相等 苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 苯不能使溴水（因反应）褪色苯不能使溴水（因反应）褪色2 2、下列物质中所有原子都有可能在同一平面、下列物质中所有原子都有可能在同一平面上的是（上的是（ ）B CB C（二）、苯的物理性质（二）、苯的物理性质 苯通常是苯通常是 色色、 气味的气味的 毒毒 体，有较强的体，有较强的 性性 溶于水，密度比水溶于水，密度比水 ， 熔点为熔点为5.5 5.5 ，沸点，沸点80.1,80.1,易挥发易挥发。小小无无有特殊有特殊液液不不有有挥发挥发（三（三 ）、苯的化学性质苯的化学性质 在在通常情况下比较稳定，在一定条件下能通常情况下比较稳定，在一定条件下能发发生生易取代、难氧易取代、难氧化化、能加成、能加成等等反应。反应。2C6H6 + 15 O2 12CO2+6 H2O现象：现象： 明亮的明亮的火焰火焰并伴有大量的并伴有大量的黑烟黑烟点燃点燃（三）、苯的化学性质（三）、苯的化学性质1 1、氧化反应、氧化反应不能使酸性不能使酸性高锰酸钾高锰酸钾溶液褪色，即：溶液褪色，即：不能被不能被酸性高锰酸钾溶液酸性高锰酸钾溶液氧化。氧化。（1 1）苯与溴的反应）苯与溴的反应 Br2+ FeBr3+ HBrBr溴苯溴苯在催化剂的作用下，苯也可以和其他卤在催化剂的作用下，苯也可以和其他卤素发生取代反应。素发生取代反应。2、取代反应、取代反应 （1 1）苯与溴的反应）苯与溴的反应反应条件：纯溴反应条件：纯溴( (液态液态) )、催化剂、催化剂 苯分子中的氢原子被苯分子中的氢原子被NO2所所取代的反应叫做取代的反应叫做硝化反应硝化反应硝基硝基: :NO2(注意与注意与NONO2 2、NONO2 2 区别区别）（）苯的硝化反应（）苯的硝化反应纯净的硝基苯是无色而有苦杏仁气味的油状液体，纯净的硝基苯是无色而有苦杏仁气味的油状液体，不溶于水，密度比水大。硝基苯蒸气有毒性。不溶于水，密度比水大。硝基苯蒸气有毒性。 HNO3+浓硫酸浓硫酸+ H2ONO2硝基苯硝基苯50-60环己烷环己烷3 3、加成反应、加成反应 + 3H2催化剂催化剂 催化剂催化剂 +3 H2苯在一定的条件下能进行加成反应。苯在一定的条件下能进行加成反应。跟氢气在镍的存在下加热可生成环己烷跟氢气在镍的存在下加热可生成环己烷(1)(1)概念：概念：特点：特点：只含有只含有一个苯环一个苯环，且，且侧链为侧链为C-CC-C单键单键的芳香烃。的芳香烃。( (如：甲苯、乙苯等。如：甲苯、乙苯等。 ) )二二.苯的同系物苯的同系物苯的同系物苯的同系物是苯环上的氢被是苯环上的氢被烷基烷基取代的取代的产物产物(2)、常、常见的苯的同系物见的苯的同系物一CHCH3 3一一CHCH3 3CHCH3 3C7H8C8H10二甲苯二甲苯甲苯甲苯一C2H5乙苯乙苯C8H10(3)(3)通式：通式：CnH2n-6苯乙烯结构简式如图，是否为苯苯乙烯结构简式如图，是否为苯的同系物？所有原子是否在同一平面内？的同系物？所有原子是否在同一平面内？CHCH2只有苯环上的取代基是烷基时，才属于只有苯环上的取代基是烷基时，才属于苯的同系物。苯的同系物。问题：问题：4 4、苯的同系物的物理性质：、苯的同系物的物理性质：1 1、色态：、色态：2 2、密度：、密度：3 3、溶解性：、溶解性： 无色的的特殊气味的液体；无色的的特殊气味的液体； 小于水；小于水； 不不溶于水，易溶于有机溶剂；溶于水，易溶于有机溶剂； 1 1）、氧化反应、氧化反应可燃性：可燃性：火焰明亮，并有浓烟火焰明亮，并有浓烟可使可使酸性高锰酸钾褪色酸性高锰酸钾褪色KMnOKMnO4 4（H H+ +）R RR RR-R-：烷基或：烷基或H H。无论无论R-R-的碳链有多长，氧化产物都是苯甲酸。的碳链有多长，氧化产物都是苯甲酸。苯环对烃基的影响，使烃基被氧化为酸。苯环对烃基的影响，使烃基被氧化为酸。注意：注意：5 5、苯的同系物的化学性质、苯的同系物的化学性质2 2）、取代反应：、取代反应：卤代反应卤代反应甲基使苯环的邻甲基使苯环的邻对位活化，产物对位活化，产物以邻对位一取代以邻对位一取代为主为主FeFeFeFeC H3苯环和侧链都能发生取代反应苯环和侧链都能发生取代反应, ,但条件不同。但条件不同。光照光照光照光照CH3+Cl2C+HClClCl3 33 33 3(2(2）. . 硝化反应硝化反应CHCH3 3对苯环的影响对苯环的影响使取代反应更易进行使取代反应更易进行浓硫酸浓硫酸 + 3HNO+ 3HNO3 3+ 3H+ 3H2 2O O三硝基甲苯是三硝基甲苯是淡黄色淡黄色针针状晶体，状晶体，不溶于水。不不溶于水。不稳定，易爆炸稳定，易爆炸三硝基甲苯三硝基甲苯(3)、加成反应加成反应NiNiC C H H3 3+ +3H3H2 2C C H H3 3练习练习1 1下列物质属于苯的同系物是（下列物质属于苯的同系物是（ ）A.B.C.D.B练习练习3 3： 用用式式量量是是4343的的烃烃基基取取代代甲甲苯苯苯苯环环上上的的一一个个氢氢原原子子，能能得得到到的的有有机机物种数为（物种数为（ ）A 3A 3种种 B 4B 4种种 C 5C 5种种 D 6D 6种种D练习练习4： 已知分子式为已知分子式为C12H12的物质的物质A结构结构简式为简式为 A环上的二溴代物有环上的二溴代物有9种同分异构物，种同分异构物，由此推断由此推断A环上的四溴代物的异构体的环上的四溴代物的异构体的数目有数目有( )A 9种种 B 10种种 C 11种种 D 2种种A归纳小节归纳小节烃烃链烃链烃环烃环烃饱和链烃饱和链烃不饱和链烃不饱和链烃脂环烃脂环烃芳香烃芳香烃（脂肪烃）烷烃烷烃烯烃烯烃二烯烃二烯烃炔烃炔烃苯的同系物苯的同系物稠环芳烃稠环芳烃其它芳烃其它芳烃芳香族化合物、芳香烃、苯的同系物的关系芳香族化合物、芳香烃、苯的同系物的关系3）苯的）苯的取代反应取代反应（卤代卤代、硝化、磺化）、硝化、磺化）+ Br2Br + HBrFeBr3+ HNO3（浓）（浓）NO2+ H2O浓浓H2SO45060 1.根据苯与溴、浓硝酸发生反应的条件，根据苯与溴、浓硝酸发生反应的条件，请你设计制备溴苯和硝基苯的实验方案（注请你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）意仪器的选择和试剂的加入顺序）2Fe + 3Br2 = 2FeBr3+ Br2Br + HBrFeBr3AgNO3 +HBr = AgBr +HNO3实验步骤实验步骤:按左图连按左图连接好实验装置接好实验装置,并检并检验装置的气密性验装置的气密性.把把少量苯和液态溴放少量苯和液态溴放在烧瓶里在烧瓶里.同时加入同时加入少量铁粉少量铁粉.在常温下在常温下,很快就会看到实验很快就会看到实验现象现象.实验思考题：实验思考题：1.1.实验开始后实验开始后, ,可以看到哪些现象可以看到哪些现象? ?2.Fe2.Fe屑的作用是什么？屑的作用是什么？3.3.长导管的作用是长导管的作用是什么？什么？4.4.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？5.5.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？6.6.纯净的溴苯应是无色的，为什么所得溴苯为褐色？怎样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？使之恢复本来的面目？与溴反应生成催化剂与溴反应生成催化剂液体轻微翻腾，有气体逸出液体轻微翻腾，有气体逸出. .导管口有白雾，溶液中生成导管口有白雾，溶液中生成浅黄色沉淀。烧瓶底部有褐色不溶于水的液体浅黄色沉淀。烧瓶底部有褐色不溶于水的液体用于导气和冷凝回流用于导气和冷凝回流溴化氢易溶于水，防止倒吸溴化氢易溶于水，防止倒吸。苯与溴反应生成溴苯的同时有溴化氢生成，说明它们发生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。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因为未发生反应的溴和反应中的催化剂FeBr3FeBr3溶解在生成的溴苯中。溶解在生成的溴苯中。用用水和碱溶液水和碱溶液反复洗涤可以使褐色褪去，还溴苯以本来的面目。反复洗涤可以使褐色褪去，还溴苯以本来的面目。玻璃管玻璃管实验步骤实验步骤:先将先将1.5mL浓硝酸注浓硝酸注入大试管中入大试管中,再慢慢注入再慢慢注入2mL浓硫浓硫酸酸,并及时摇匀和冷却并及时摇匀和冷却.向冷却后的酸中逐滴加入向冷却后的酸中逐滴加入1mL苯苯,充分振荡充分振荡,混和均匀混和均匀.将混合物控制在将混合物控制在50-60的条件的条件下约下约10min,实验装置如左图实验装置如左图.将反应后的液体到入盛冷水的将反应后的液体到入盛冷水的烧杯中烧杯中,可以看到烧杯底部有黄色可以看到烧杯底部有黄色油状物生成油状物生成,经过分离得到粗硝基经过分离得到粗硝基苯苯. 粗产品依次用蒸馏水和粗产品依次用蒸馏水和5%NaOH溶液洗涤溶液洗涤,最后再用蒸馏最后再用蒸馏水洗涤水洗涤.将用无水将用无水CaCl2干燥后的粗干燥后的粗硝基苯进行蒸馏硝基苯进行蒸馏,得到纯硝基苯得到纯硝基苯.3、为使反应充分进行，将反应液在、为使反应充分进行，将反应液在5060度的度的水浴中加热水浴中加热10min ，采取水浴加热的优点采取水浴加热的优点-。 温温 度计放置的位置度计放置的位置-。4、浓硫酸的作用、浓硫酸的作用-，长导管的作用，长导管的作用-5、产物硝基苯呈浅黄色的原因、产物硝基苯呈浅黄色的原因- 受热均匀，易控制温度受热均匀，易控制温度温度计的水银球插入水浴锅内温度计的水银球插入水浴锅内催化剂催化剂冷凝冷凝回流回流硝基苯溶有浓硝酸受热分解生成的硝基苯溶有浓硝酸受热分解生成的NO2