标题：芳香烃竞赛理论
芳香烃命名
两种情况：一是单环芳烃的命名，通常以苯环作母体，烷基作取代基。二是结构比较复杂的芳烃，通常以烃基为母体，苯环作取代基。例如：1，2-二甲苯；2-甲基-3-苯基戊烷；二苯甲烷等。 　　对于多官能团化合物的命名，注意判断官能团的优先次序。排在前面的优先为母体。 　　一般为：正离子、COOH、SO3H、COOR、COCl、CONH2、CN、CHO、CO、OH、SH、NH2、炔、烯、醚、X、NO2等。
苯的结构
根据元素分析得知苯的分子式为C6H6.仅从苯的分子式判断,苯应具有很高的不饱和度,显示不饱和烃的典型反应—加成,氧化,聚合,然而苯却是一个十分稳定的化合物.通常情况下,苯很难发生加成反应,也难被氧化,在一定条件下,能发生取代反应,称为"芳香性".
1865年,德国化学家凯库勒提出了关于苯的结构的构想.苯分子中的6个碳原子以单双键交替形式互相连接,构成正六边形平面结构,内角为120度.每个碳原子连接一个氢原子.
然而根据苯的凯库勒结构式,苯的邻位二元取代物应有两个异构体,实际上只有一种.苯具有特殊的稳定性,苯的氢化热比假想的1,3,5-环已三烯小150.6kJmol-1,这些问题都是苯的凯库勒结构无法解释的.
杂化理论认为,组成苯分子的6个碳原子均以SP2杂化,每个碳原子形成三个SP2杂化轨道,其中一个SP2杂化轨道与氢的1S轨道形成C-Hσ键,另两个SP2杂化轨道与两个碳原子的SP2杂化轨道形成两个C—Cσ键.SP2杂化为平面杂化,键角为120度,碳氢原子均在同一平面上.每一个碳原子还有一个末参加杂化的P轨道,相互平行重叠,形成一个六原子六电子的共轭大π键.
π电子云分布在苯环的上下,共分子中没有单双键之分,所以邻位二元取代物没有异构体.
命名及同分异构体
苯及其同系物的通式为CnH2n-6.
烷基苯的命名以苯作为母体,烷基作取代基,根据烷基的名称叫"某苯".例如:
甲苯 乙苯 异丙苯
当苯环上连有多个不同的烷基时,烷基名称的排列应从简单到复杂,环上编号从简单取代基开始,沿其它取代基位次尽可能小的方向编号.例如:
1,2-邻-二甲苯 间-二甲苯 对-二甲苯 对-甲乙苯
1,连-三甲苯 偏-三甲苯 均-三甲苯
当命名某些芳烃时,也可以把苯作为取代基.例如:3-甲基-4-间甲苯基已烷
1-苯丙烯 
芳烃分子中去掉一个氢,剩余部分叫芳香烃基(-Ar),常见的有:
苯基 苯甲基(苄基) 邻甲苄基物理性质苯及其同系物一般为无色透明有特殊气味的液体,相对密度小于1,不溶于水而溶于有机溶剂.苯和甲苯都具有一定的毒性.烷基苯的沸点随着分子量的增大而 高.
化学性质 
(一)取代反应
1,卤代
苯的卤代反应是在路易斯酸(FeCl3,AlCl3,FeBr3等)催化下进行的.
+ Cl2 + HCl
2,硝化反应
苯的硝化反应常用浓硫酸和浓硝酸(称为混酸)为硝化试剂,在一定温度下进行.
+ 浓HNO3 
3,磺化反应
苯的磺化反应常用浓硫酸或发烟硫酸作为磺化试剂,磺化反应为可逆反应.
+ 浓H2SO4 
4,傅-克反应
傅-克烷基化反应
在无水三氯化铝催化下,苯与卤代烷反应,可以在苯环上引入一烷基.
+ RX 
苯和1-氯丙烷的傅-克反应,产物比较复杂.因为在反应过程中,碳正离子稳定
性
(3 C+>2 C+>1 C+),正丙基碳正离子发生重排而形成较稳定的异丙基碳正离子,因而使产物有两种:
+ CH3CH2CH2Cl + 
70℅ 30℅
傅-克酰基化反应
在无水三氯化铝催化下,苯可以与酰卤或酸酐反应,在苯环上引入一个酰基而生成酮.
+ RCOCl 
从上述反应可看出,反应首先由正电基团或缺电子试剂进攻苯环引起的,这些试剂称
为亲电试剂.与苯所发生的取代反应称为亲电取代反应.用下列通式表示其反应机理:
+ H+ 
因为反应的第一步需要较高的能量,所以反应速度较慢,一旦形成中间体,只需很少 
能量就能反应,所以第二步反应进行很快.
5,苯环侧链上的取代反应
甲苯在光照情况下与氯的反应,不是发生在苯环上而是发生侧链上.
+ Cl2 
(二)加成反应
加氢
在加热,加压和催化剂作用下,苯能加三分子氢生成环已烷.
+ 3H2 
2,加氯
在紫外线照射下,经过加热,苯可以和三分子氯发生加成反应生成六氯环已烷.
+ 3 Cl2
(三)氧化反应
苯环的侧链氧化
在强氧化剂(如高锰酸钾和浓硫酸,重铬酸钾和浓硫酸)作用下,苯环上含
α-H的侧链能被氧化,不论侧链有多长,氧化产物均为苯甲酸.
若侧链上不含α-H,则不能发生氧化反应.
当用酸性高锰酸钾做氧化剂时,随着苯环的侧链氧化反应的发生,高锰酸钾的颜逐渐褪去,这可作为苯环上有无α-H的侧链的鉴别反应.
苯环的氧化
苯环一般不易氧化,但在高温和催化剂作用下,苯环可被氧化破裂.
+ O2 
四,亲电取代反应的定位规律及其应用定位规律当苯环上引入第一个取代基时,由于苯环上6个氢原子所处的地位相同,所以取代哪个氢原子都不产生异构体.苯环上进入一个取代基之后,再导入第二个取代基时,从理论上讲它可能有三种位置.
若按统计学处理,邻位产物为40℅,间位产物为40℅,对位产物为20℅.事实上反应不按此比例进行.大量的实验事实告诉我们:新的取代基引入时,有两种情况,一是主要进入原取代基的邻位或对位,次要进入间位;二是主要进入原取代基的间位,次要进入邻对位.新的取代基导入的位置,受苯环上原有取代基影响,苯环上原有取代基称为定位基.也就是说定位基分为两类:第一类定位基(邻对位定位基)和第二类定位基(间位定位基).
第一类定位基:能使苯环的亲电取代反应变得比苯容易,将苯环活化,把第二个取代基引入它的邻对位.常见的有:
-NHCH3 -NH2 -OH -OCH3 -NHCOCH3 -R -X 
第二类定位基:能使苯环的亲电取代反应变得比苯困难,将苯环钝化,把第二个取代基引入它的间位,常见的有:
-N(CH3)3 -NO2 -CN -SO3H -CHO -COOH
定位规律的应用
(一),预测反应产物
当苯环上有两个取代基,再导入第三个取代基时,新的取代基导入位置的确定,分以下几种情况:
(1)两个取代基定位方向一致
当两个取代基定位效应一致时,它们的作用具有加和性.如:
(2)两个取代基定位方向不一致
当两个定位基定位效应发生矛盾时,又分为三种情况.
两个都是邻对位定位基,但是强弱不同,总的定位效应是强的取代基起主导作用.
一个是邻对位定位基,一个是间位定位基,邻对位定位基起主导作用.
两个均是间位定位基,二者的定位效应又互相矛盾时反应很难发生.
(二),选择适当的合成路线
定位规律还可应用于有机合成,以选择适当的合成路线.如:
如以甲苯为原料制备4-硝基-2-氯苯甲酸稠环芳烃1,萘
萘是两个苯环通过共用两个相邻碳原子而形成的芳烃.其为白色的片状晶体,不溶于水而溶于有机溶剂,有特殊的难闻气味.萘有防虫作用,市场上出售的卫生球就是萘的粗制品.
萘及其衍生物的命名:按下述顺序将萘环上碳原子编号,稠合边共用碳原子不编号.
在萘分子中1,4,5,8位是相同位置,称为α位,2,3,6,7位是相同位置,称为β位.命名时可以用阿拉伯数字,也可用希腊字母标明取代基的位次.
1-甲萘 1-甲基-5-氯萘甲酸
α-甲萘
萘分子中键长平均化程度没有苯高,因此稳定性也比苯差,而反应活性比苯高,不论是取代反应或是加成,氧化反应均比苯容易.
萘的化学性质
(1)取代反应 萘的化学性质与苯相似,也能发生卤代,硝化和磺化反应等亲电取代反应.由于萘环上α位电子云密度比β位高,所以取代反应主要发生在α位.
在三氯化铁的催化下,萘能顺利地与氯发生反应.
+ Cl2 
萘的硝化比苯容易,α位比苯快750倍,β位也比苯快50倍.因此萘的硝化在室温下也能顺利进行.
萘的磺化反应随反应温度不同,产物也不一样,低温产物主要为α-萘磺酸,高温条件下主要产物为β-萘磺酸.
+ H2SO4 
(2)氧化反应
萘比苯易氧化,氧化反应发生在α位.在缓和条件下,萘氧化生成醌;在强烈条件下,萘氧化生成邻苯二甲酸酐.
2,蒽和菲
蒽的分子式为C14H10,它是由三个苯环稠合而成,且三个环在一条直线上.蒽是白色片状带有蓝色荧光的晶体,不溶于水,也不熔于乙醇和乙醚,但在苯中溶解度较大.蒽环的编号从两边开始,最后编中间环,其中1,4,5,8四个位相同,称为α位,2,3,6,7四个位相同,称为β位,9,10两个位相同,称为γ位.
菲的分子式也是C14H10,与蒽互为同分异构体,它也是由三个苯环稠合而成,但三个苯环不在一条直线上,其结构式为:
休克尔规则
1931年,休克尔从分子轨道理论角度提出了 断芳香化合物的规则,这个规则强调了两点:①在环状共轭多烯烃分子中,组成环的原子在同一平面上或接近同一平面;②离域的π电子数为4n+2时,该类化合物具有芳香性.这个规则称为休克尔规则,也叫4n+2规则.
多环芳香烃多环芳香烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAH）,分子中含有两个或两个以上苯环结构的化合物，是最早被认识的化学致癌物。早在1775年英国外科医生Pott就提出打扫烟囱的童工，成年后多发阴囊癌，其原因就是燃煤烟尘颗粒穿过衣服擦入阴囊皮肤所致，实际上就是煤炱中的多环芳香烃所致。 　　German: Polyzyklischer Aromatischer Kohlenwasserstoffe (PAK) 　　English: Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) 　　也称为：polyaromates, polyaromatic hydrocarbons 　　共有100多种化学结构式的总称