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萘是有光亮的白色片状晶体, oC ,沸点218 oC,不溶于水,易溶于乙醇、***和苯等有机溶剂。燃烧时光亮弱、烟多。萘挥发性大,易升华,有特殊气味,具有驱虫防蛀作用,过去曾用于制作“卫生球”。近年来研究发现,萘可能有致癌作用,现使用樟脑取代萘制造卫生球。萘在工业上主要用于合成染料、农药等。萘的来源主要是煤焦油和石油。
萘的分子式为C10H8,是由两个苯环共用两个相邻的碳原子稠合而成,两个苯环处于同一平面上。萘分子中每个碳原子均以sp2杂化轨道与相邻的碳原子形成碳碳σ键,每个碳原子的p轨道互相平行,侧面重叠形成一个闭合共轭大π键,因此同苯一样具有芳香性。但萘和苯的结构不完全相同,萘分子中两个共用碳上的p轨道除了彼此重叠外,还分别与相邻的另外两个碳上的p轨道重叠,因此闭合大π键电子云在萘环上不是均匀分布的,导致碳碳键长不完全等同,所以萘的芳香性比苯差。
萘分子中碳碳键长数据如下:
萘的芳香性不如苯还可通过离域能数据看出。•mol-1,如果萘的芳香性和苯一样,萘的离域能应为苯的离域能的2倍,而事实上萘的离域能仅是250kJ•mol-1。
由于萘环上各碳原子的位置并不完全等同,因此萘的衍生物命名时,无论萘环上有几个取代基,取代基的位置都要注明。萘环的编号方法如下:
其中,1、4、5、8位置相同,称做α-位;2、3、6、7位置相同,称做β-位。
由于萘环上闭合大π键电子云密度分布不是完全平均化的,因此它的芳香性比苯差。
(1)取代反应萘比苯更易发生亲电取代反应。根据测定,萘环的α-位电子云密度比β-位高,因此亲电取代主要发生在α-位。但由于β-位取代产物的热力学稳定性大于α-位取代产物,所以当温度较高时,主要为β-位取代产物。
在三***化铁催化下,将***气通入萘的苯溶液中,主要生成α-***萘。
萘用混酸进行硝化,主要生成α-硝基萘。α-硝基萘是合成染料和农药的中间体。
萘在较低的温度下磺化,主要生成α-萘磺酸。在较高温度时磺化,主要生成β-萘磺酸。因磺化反应是可逆的,温度升高使最初生成的α-萘磺酸转化为对热更为稳定的β-萘磺酸。
萘环上亲电取代反应的定位规律: 萘环上有一供电子的定位基时,主要发生同环取代(即取代发生在定位基所在的苯环上)。若定位基位于α位,取代基主要进入同环的另一α位。若定位基位于β位,取代基则主要进入定位基相邻的α位。当萘环上有一吸电子的定位基时,主要发生异环取代,取代基主要进入异环的两个α位。
(2)氧化反应萘比苯容易被氧化,在不同的条件下,可分别被氧化生成邻苯二甲酸酐和1,4-萘醌。
一般来说,萘氧化的产物为苯的衍生物,仍保留一个苯环,表明苯比萘稳定。
蒽和菲的分子式都是C14H10,互为同分异构体。它们都是由三个苯环稠合而成的,并且三个苯环都处在同一平面上。不同的是,蒽的三个苯环的中心在一条直线上,而菲的三个苯环的中心不在一条直线上。
蒽、菲每个碳原子上的p轨道互相平行,从侧面重叠形成闭合大π键,因此它们都具有芳香性。但各个p轨道重叠的程度不完全等同,环上电子云密度分布比萘环更加不均匀,所以蒽、菲的芳香性比萘差。
在蒽环和菲环