芳烴

簡要介紹

命名

芳烴

兩種情況：一是單環芳烴的命名，通常以苯環作母體，烷基作取代基。二是結構比較複雜的芳烴，通常以烴基為母體，苯環作取代基。例如：1，2-二甲苯；2-甲基-3-苯基戊烷；二苯甲烷等。

對於多官能團化合物的命名，注意判斷官能團的優先次序。排在前面的優先為母體。

一般為：正離子、COOH、SO3H、COOR、COCl、CONH2、CN、CHO、CO、OH、SH、NH2、炔、烯、醚、X、NO2等。

定義

芳烴指的是一類從植物膠里取得的具有芳香氣味的物質，但目前已知的芳香族化合物中，大多數是沒有香味的。它們的分子中都具有閉合環狀的共軛體系；Π電子滿足4n+2,且高度離域;鍵長平均化.因此,該類化合物雖然具有高度不飽和的情況,但性質卻是比較穩定的,比如容易發生取代，而難加成和氧化。

結構

苯分子的結構特點：

1、6個C都是sp2雜化

2、所有原子共平面

3、分子中有閉合環狀的共軛體系，鍵長平均化

4、穩定性高

芳烴的來源

芳烴化學式

芳香烴主要來源於煤、焦油和石油。芳香烴不溶於水，溶於有機溶劑。芳香烴一般比水輕；沸點隨芳香烴分子量的增加而升高。芳香烴易起取代反應，在一定條件下也能起加成反應。如苯跟氯氣在鐵催化劑條件下生成氯苯和氯化氫，在光照下則發生加成反應生成六氯化苯(C6H6Cl6)。芳香烴主要用於製藥、染料等工業。含苯環結構的碳氫化合物的總稱，是有機化工的重要原料，包括單環芳烴、多環芳烴及稠環芳烴。單環芳烴只含一個苯環，如苯、甲苯、乙苯、二甲苯、異丙苯、十二烷基苯等。多環芳烴是由兩個或兩個以上苯環（苯環上沒有兩環共用的碳原子）組成的，它們之間是以單鍵或通過碳原子相聯，如聯苯、三苯甲烷等。稠環芳烴是由兩個或兩個以上的苯環通過稠合（使兩個苯環共用一對碳原子）而成的稠環烴，其中至少一個是苯環，如萘、蒽等。芳烴中最重要的產品是苯、二甲苯，其次是甲苯、乙苯、苯乙烯、異丙苯。苯及其分子量較小的同系物是易燃液體，不溶於水，密度比水小；多環芳烴及稠環芳烴多是晶狀固體。芳烴均有毒性，其中以苯對中樞神經及血液的作用最強。稠環芳烴有致癌作用。

芳烴來源於煤和石油，煤乾餾過程中能生成多種芳烴。19世紀初葉至中葉，從煤乾餾所得煤焦油中陸續分離出苯、甲苯、萘、蒽等芳烴。此後，工業用芳烴主要來自煤煉焦副產焦爐煤氣及煤焦油。石油中含多種芳烴,但含量不多,且其組分與含量也因產地而異。20世紀40年代後實現石腦油的催化重整，將石腦油中的非芳烴轉化為芳烴。從烴類裂解所得的裂解汽油中也可分離出芳烴。芳烴主要來源已從煤轉化為石油。現在，世界總產量中90％以上來自石油。不同來源含芳烴餾分的組成不同。

芳烴生產方法

芳烴轉換過程

重整汽油中芳烴可用萃取法分出。裂解汽油中的芳烴，也常用萃取法分出，但在萃取前需用催化加氫法除去不穩定的雙烯烴、單烯烴和含硫化合物等（見芳烴抽提）。由於裂解汽油中芳烴含量較高，因此也可用萃取精餾分離出芳烴。常用的萃取劑有N，N－二甲基甲醯胺、N－甲醯嗎啉、Ν－甲基吡咯烷酮、環丁碸等。在萃取精餾塔中，非芳烴從塔頂蒸出，芳烴與溶劑留在塔底。此法與萃取法相比，設備簡單、操作費用低，但芳烴收率略低。煤煉焦副產的焦爐煤氣，經吸收得吸收液，分離出其中粗苯餾分,內含C8、C9芳烴，可再精餾分離。煤煉焦副產煤焦油，經分餾可得輕油、酚油、萘油、洗油、蒽油、瀝青等餾分，再用精餾、結晶等方法分離得到苯系、萘系、蒽系芳烴。芳烴中，苯、對二甲苯用途廣,需求量大;甲苯、間二甲苯、C9芳烴等用途較少。工業上可通過各種轉化過程將甲苯、間二甲苯、C9芳烴等轉化為苯、對二甲苯等。轉化過程中主要進行烷基化、脫烷基、異構化、歧化以及烷基轉移反應（見圖）。

用途

芳烴是有機化工重要基礎原料，其中單環芳烴更為突出。苯、二甲苯是製造多種合成樹脂、合成橡膠、合成纖維的原料。甲苯可轉化為二甲苯和苯。高級烷基苯是製造表面活性劑的重要原料。多環芳烴中聯苯用作化工過程的熱載體。稠環芳烴中萘是製造染料和增塑劑的重要原料。多種含氧、含氯、含氮、含硫的芳烴衍生物用於生產多種精細化工產品。某些芳烴或其混合物如苯、二甲苯、甲苯等可作溶劑，芳烴(如異丙苯等)辛烷值較高，用重整等方法增加輕質餾分油中的芳烴含量，對提高汽油質量有重要意義。70年代世界芳烴的化工年利用量已超過30Mt。

運輸注意事項

1、運輸途中應防曝曬、雨淋，防高溫。
2、夏季最好早晚運輸。運輸時所用的槽車或者罐車應有接地鏈，槽內可設孔隔板以減少震蕩產生靜電。
3、運輸時運輸車輛應配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。
4、中途停留時應遠離火種、熱源、高溫區。

芳烴性質

親電取代反應

主要包含五個方面：

鹵代：與鹵素及鐵粉或相應的三鹵化鐵存在的條件下，可以發生苯環上的H被取代的反應。鹵素的反應活性為：F>Cl>Br>I不同的苯的衍生物發生的活性是：烷基苯>苯>苯環上有吸電子基的衍生物。

烷基苯發生鹵代的時候，如果是上述催化劑，可發生苯環上H取代的反應；如在光照條件下，可發生側鏈上的H被取代的反應。

套用：鑑別。（溴水或溴的四氯化碳溶液）如：鑑別：苯、己烷、苯乙烯。（答案：step1：溴水；step2：溴水、Fe粉）。

磺化：與濃硫酸發生的反應，可向苯環引入磺酸基。該反應是個可逆的反應。在酸性水溶液中，磺酸基可脫離，故可用於基團的保護。烷基苯的磺化產物隨溫度變化：高溫時主要得到對位的產物，低溫時主要得到旁邊的產物。

親電取代反應活性小結：連線給電子基的苯取代物反應速度大於苯，且連線的給電子基越多，活性越大；相反，連線吸電子基的苯取代物反應速度小於苯，且連線的吸電子基越多，活性越小。

加成反應

與H2：在催化劑Pt、Pd、Ni等存在條件下，可與氫氣發生加成反應，最終生成環己烷。與Cl2：在光照條件下，可發生自由基加成反應，最終生成六六六。

氧化反應

苯本身難於氧化。但是和苯環相鄰碳上有氫原子的烴的同系物，無論R-的碳鏈長短，則可在高錳酸鉀酸性條件下氧化，一般都生成苯甲酸。而沒有α-H的苯衍生物則難以氧化。該反套用於合成羧酸，或者鑑別。現象：高錳酸鉀溶液的紫紅色褪去。

定位效應

兩類定位基鄰、對位定位基，又稱為第一類定位基，包含：所有的給電子基和鹵素。它們使新引入的基團進入到它們的鄰位和對位。給電子基使苯環活化，而X2則使苯環鈍化。間位定位基，又稱為第二類定位基，包含：除了鹵素以外的所有吸電子基。它們使新引入的基團進入到它們的間位。它們都使苯環鈍化。

芳烴的分類

根據結構的不同可分為三類：

①單環芳烴，如苯的同系物

②稠環芳烴，如萘、蒽、菲等；

③多環芳烴，如聯苯、三苯甲烷。

主要來源於石油和煤焦油。芳香烴在有機化學工業里是最基本的原料。現代用的藥物、炸藥、染料，絕大多數是由芳香烴合成的。燃料、塑膠、橡膠及糖精也用芳香烴為原料。