3-3 芳香烴
班級： 座號： 姓名： 一、芳香烴 (一) 定義： (二) 來源：芳香烴及其衍生物的天然來源為煤溚，煤溚經過分餾即可得到不同的產物。 二、苯的結構與性質： (一) 苯（C6H6）的共振結構： 1. 形狀：苯是由 6 個碳原子組成的平面六角形，12 個原子都在同 一平面。 2. 鍵角：苯分子中任何兩個鍵間的夾角均為 120。 3. 鍵級及鍵長：實驗證實苯分子中碳碳鍵長均相同，鍵長為 1.39 Å ， 介於碳碳單鍵（1.54 Å ）與碳碳雙鍵（1.34 Å ）之 間，既非單鍵亦非雙鍵，視為11 2鍵。 4. 為了說明苯的每個碳碳鍵結均相同，化學家克古列認為苯具有兩個共振結構，而苯的實際 結構即為此兩個共振結構的混合平均體。也因具有共振，使苯較為安定，化學性質不同於 一般的不飽和烴。 【範例1】 認識芳香烴 下列何者為芳香烴？ (A) (B) (C) (D) (E) 答 (B)(C) 解 含有「苯環」的「碳、氫」化合物稱為芳香烴，故選(B)(C)。 [類題 1] 下列何者為同分異構物？ (A)甲苯 (B)聯苯 (C)萘 (D)蒽 (E)菲。 答 (D)(E) (B) C12H10。(C) C10H8。(D)(E) C14H10。注意：(B)(C)聯苯及萘非同分異構物。 名詞 芳香族化合物 芳香烴 定義 1. 早期：從植物中提煉出具有芳香味的物質 2. 現今：分子中含有苯環結構的烴，稱為芳 香烴，因通常具有獨特的香味，故 得其名。 僅含 C、H 的芳香族化合物 例子 香草精 柳酸甲酯（冬青油） 苯甲酸 一種多氯聯苯 一種最毒的戴奧辛 俗稱世紀之毒 苯 甲苯 對二甲苯 聯苯（C12H10） 萘（C10H8） 蒽 菲二、芳香族化合物的命名 (一) 苯上接有烴基或簡單取代基，苯為主名：當苯環上只有一個「簡單烴基」或其他「簡單取代 基」(鹵素、硝 基、胺基等)，以苯環為母體名稱，此稱為「某基苯」，通常省略「基」字。 甲苯 乙苯 乙烯苯 (苯乙烯) 溴苯 硝苯 胺苯 (苯胺) (二) 含有特殊取代基時的名稱：如果有複雜或更高位階的官能基存在，則苯環作為取代基。 苯甲酸 苯磺酸 酚（苯酚） ※ 硫酸( HO－SO3H )去掉羥基（－OH）稱之為「磺酸基（－SO3H）」 (三) 含有 2 個以上取代基時，要標明取代基位置： 1. 當有兩個相同取代基時，有三種可能的異構物結構；其中 1,2 位俗稱「鄰位」(ortho, o-)， 1,3 位俗稱「間位」(meta, m-)，1,4 俗稱「對位」(para, p-)。 鄰二甲苯(1,2-二甲苯) 間二甲苯(1,3-二甲苯) 對二甲苯(1,4-二甲苯) 對苯二甲酸 2. 如果是兩個不同取代基時，以「命名位階」高的取代基為主體。 2-溴苯甲酸 3. 多個取代基： (1) 有二個以上取代基時，則它們的相對位置用數字表示出。 (2) 如果有不同種類取代基，以「命名位階」高的取代基為主體。 1,3,5-三甲苯 2,4,6-三硝基甲苯(黃色炸藥 T.N.T.) 2,4,6-三溴苯酚 (四) 芳香烴系列(俗名)：
芳香烴 聯苯 (Biphenyl) 萘 (Naphthalene) 蒽 (Anthracene) 菲 (Phenanthrene)
分子式 C12H10 C10H8 C14H10 C14H10
三、異構物 1. C9H12的異構物共有 8 種，分別為 2、C6H6 的衍生物之異構物數目： 取代基 分 類 算 法 說 明 2 取代 C6H4X2 3 種 、 、 C6H4XY 3 種 、 、 3 取代 C6H3X3 3 種 、 C6H3X2Y 6 種 、 、 、 【範例2】芳香族的命名 2-氯甲苯可作為農藥、醫藥的原料；寫出 2-氯甲苯的結構式。 答 解 甲苯為母體，甲基在 1 號 C。
[類題 2] 在酸性環境下，1,2-二甲苯會被二鉻酸鉀氧化成鄰苯二甲酸。寫出 1,2-二甲苯與鄰苯二 甲酸的結構式。 答 、 1,2-二甲苯 鄰苯二甲酸 【範例3】芳香烴的異構物 分子式為 C8H10、屬於芳香烴的異構物有多少種？ 答 4 解 、 、 、 [類題 3] 於二甲苯之苯環上再接 1 個氯原子，結果得到 2 種異構物，則此二甲苯屬於何種結構？ (A)鄰位 (B)間位 (C)對位。 答 (A) 鄰位有 2 種： 、 ；間位有 3 種： 、 、 ；對位有 1 種： 。 四、苯與萘 物 質 苯 萘 分子式 C6H6 C10H8 俗 名 安息油 焦油腦 結 構 ，六角形平面分子 ，含兩個苯環的平面分子 性 質 (1) 無色、有特殊氣味之揮發性液體 (2) 熔點為 5.5 C，沸點為 80.1 C，凝 固時為無色晶體 (3) 難溶於水，可溶於乙醇、乙醚、丙 酮及四氯化碳等有機溶劑 (4) 能溶解脂肪、樹脂及橡膠等有機化 合物 (5) 會誘發白血病 (6) 易著火 (1) 白色片狀晶體，具有特殊臭味 (2) 熔點為 80.5 C，沸點為 218 C (3) 難溶於水，可溶於乙醇、乙醚等有 機溶劑 (4) 可昇華為氣體 用 途 (1) 苯為有機化學工業之重要原 料，廣 泛用於製造醫藥品、 染料、塑膠及 其他芳香族衍 生物。 (2) 苯為常用的有機溶劑，但苯 可能會 「誘發白血病」，已漸 為甲苯或二甲 苯取代。 (3)可添加在油品中提高辛烷值。 (1) 萘有極強之殺菌性，可作殺蟲劑(市 售萘丸)、防腐劑、染料。 (2) 對於「蠶豆症」者，會誘發急性溶 血反應，目前已逐漸 被其他產品 （對二氯苯）替代。
【範例4】苯的結構及性質 下列有關苯的敘述，何者正確？ (A)為平面分子 (B) C－C－C 及 C－C－H 的鍵角均為 120º (C)其碳原子間的鍵長等於乙烯分子中碳-碳鍵長 (D)常溫、常壓下呈液態，不易燃 (E)難溶於水，易溶於有機溶劑。 答 (A)(B)(E) 解 (C) C、C 鍵長：苯（11 2 鍵）＞乙烯（雙鍵） (D) 苯易燃。 [類題 4] 下列有關苯及萘的敘述，何者正確？ (A)兩者均為平面分子 (B)苯的 C、C 鍵級為 11 2 鍵 (C)常溫、常壓下，萘為球狀晶體，具有臭味且易昇華 (D)萘俗稱安息油，會誘發白血病 (E)苯可作為有機溶劑。 答 (A)(B)(E) (C)萘為片狀晶體。(D)萘俗稱焦油腦，苯會誘發白血病。 五、烷基苯 (一) 定義：苯分子上一個或數個氫原子被烷基取代的烴類，稱為烷基苯。 甲苯（甲基之基字可省略） 乙苯 正丙苯 異丙苯 (二) 甲苯(Toluene)的性質與用途： 1. 性質： (1) 為無色、有特殊味之液體，性質與苯相似。 (2) 熔點為－93 ºC，沸點為 110.6 ºC。 (3) 不溶於水，但可溶於乙醇、 乙醚等有機溶劑，可溶解脂肪、石蠟、橡膠… 等有機物。 (4) 常用為油漆溶劑、製造染料、提高油品辛烷值及炸藥。 2. 用途： (1) 可作為有機溶劑。 (2) 作為三硝基甲苯炸藥 (TNT)的原料。 (3) 為製備醫藥、染料…的原料。 (4) 可添加在油品中提高辛烷值。 (三) 二甲苯的異構物： 結 構 系統名 1,2-二甲苯 1,3-二甲苯 1,4-二甲苯 俗 名 鄰二甲苯 間二甲苯 對二甲苯 沸點（C） 144 139 138 熔點（C） －27 －54 13
【範例5】烷基苯的結構及性質 下列有關甲苯及二甲苯的敘述，何者正確？ (A)二甲苯與乙苯互為異構物 (B)鄰二甲苯結構為 (C)甲苯為常用的有機溶劑 (D)兩者均屬於芳香烴 (E)兩者均難溶於水。 答 (A)(C)(D)(E) 解 (B) 為 。 [類題 5] 寫出下列物質的結構： (1)乙苯 (2) 1,4-二甲苯 (3)聯苯 (4)萘 答 (1) (2) (3) (4)
