芳香烴，通常指分子中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠衔?。是閉鏈類的一種。具有苯環(huán)基本結(jié)構(gòu)，歷史上早期發(fā)現(xiàn)的這類化合物多有芳香味道，所以稱這些烴類物質(zhì)為芳香烴，后來發(fā)現(xiàn)的不具有芳香味道的烴類也都統(tǒng)一沿用這種叫法。例如苯、二甲苯、萘等。苯的同系物的通式是CnH2n-6(n≥6)。芳香烴的π 電子數(shù)為4n+2 (n為非負(fù)整數(shù))。

折疊加成反應(yīng)

1.苯的加成反應(yīng)

苯具有特殊的穩(wěn)定性，一般不易發(fā)生加成反應(yīng)。但在特殊情況下，芳烴也能發(fā)生加成反應(yīng)，而且總是三個(gè)雙鍵同時(shí)發(fā)生反應(yīng)，形成一個(gè)環(huán)己烷體系。如苯和氯在陽光下反應(yīng)，生成六氯代環(huán)己烷。

只在個(gè)別情況下，一個(gè)雙鍵或兩個(gè)雙鍵可以單獨(dú)發(fā)生反應(yīng)。

2.萘、蒽和菲的加成反應(yīng)

萘比苯容易發(fā)生加成反應(yīng)，例如:在不受光的作用下，萘和一分子氯氣加成得1,4二氯化萘，后者可繼續(xù)加氯氣得1,2,3,4-四氯化萘，反應(yīng)在這一步即停止，因?yàn)樗穆然蟮姆肿邮Ｏ乱粋€(gè)完整的苯環(huán)，須在催化劑作用下才能進(jìn)一步和氯氣反應(yīng)。1,4-二氯化萘和1,2,3,4-四氯化萘加熱可以失去氯化氫而分別得1-氯代萘和1,4-二氯代萘。

由于稠環(huán)化合物的環(huán)十分活潑，因此一般不發(fā)生側(cè)鏈的鹵化。

蒽和菲的9、10位化學(xué)活性較高，與鹵素的加成反應(yīng)優(yōu)先在9、10位發(fā)生。

折疊還原反應(yīng)

1.Birch還原反應(yīng)

堿金屬(鈉、鉀或鋰)在液氨與醇(乙醇、異丙醇或二級(jí)丁醇)的混合液中，與芳香化合物反應(yīng)，苯環(huán)可被還原成1,4-環(huán)己二烯類化合物，這種反應(yīng)叫做Birch(伯奇)還原。例如，苯可被還原成1,4-環(huán)己二烯。

Birch還原反應(yīng)與苯環(huán)的催化氫化不同，它可使芳環(huán)部分還原生成環(huán)己二烯類化合物，因此Birch還原有它的獨(dú)到之處，在合成上十分有用。

萘同樣可以進(jìn)行Birch還原。萘發(fā)生Birch還原時(shí)，可以得到1,4二氫化萘和1,4,5,8-四氫化萘。

2.催化氫化反應(yīng)

苯在催化氫化( catalytichydrogenation)反應(yīng)中一步生成環(huán)己烷體系。萘在發(fā)生催化加氫反應(yīng)時(shí)，使用不同的催化劑和不同的反應(yīng)條件，可分別得到不同的加氫產(chǎn)物。蒽和菲的9、10位化學(xué)活性較高，與氫氣加成反應(yīng)優(yōu)先在9、10位發(fā)生。

3.用金屬還原

用醇和鈉也可以還原萘，溫度稍低時(shí)得1,4-二氫化萘，溫度高時(shí)得1,2,3,4-四氫化萘。

折疊氧化反應(yīng)

1.苯及其衍生物的氧化

烯、炔在室溫下可迅速地被高錳酸鉀氧化(oxidation)，但苯即使在高溫下與高錳酸鉀、鉻酸等強(qiáng)氧化劑同煮，也不會(huì)被氧化。只有在五氧化二釩的催化作用下，苯才能在高溫被氧化成順丁烯二酸酐。

烷基取代的苯易被氧化，但一般情況下，氧化時(shí)苯環(huán)仍保持不變，只是和苯環(huán)相連的烷基被氧化成羧基。

而且，不管側(cè)鏈多長，只要和苯環(huán)相連的碳上有氫，氧化的Zui終結(jié)果都是側(cè)鏈變成只有一個(gè)碳的羧基，如果苯環(huán)上有兩個(gè)不等長的側(cè)鏈，通常是長的側(cè)鏈先被氧化。

只有苯環(huán)和一個(gè)三級(jí)碳原子相連或與一個(gè)極穩(wěn)定的側(cè)鏈相連時(shí)，在強(qiáng)烈的氧化條件下，側(cè)鏈才得以保持，苯環(huán)被氧化成羧基。

2.萘、蒽和菲的氧化反應(yīng)

萘比苯易氧化，在室溫用三氧化鉻的醋酸溶液處理得1,4-萘醌。若在高溫和五氧化二釩的催化下被空氣氧化，則得重要的有機(jī)化工原料鄰苯二甲酸酐。

當(dāng)萘環(huán)上有取代基時(shí)，活化基團(tuán)常常使氧化反應(yīng)在同環(huán)發(fā)生，而鈍化基團(tuán)使氧化反應(yīng)在異環(huán)發(fā)生。

由于萘環(huán)比側(cè)鏈更易氧化，所以不能應(yīng)用側(cè)鏈氧化法來制備萘甲酸。

蒽和菲的氧化反應(yīng)首先在9、10位發(fā)生。蒽用硝酸或三氧化鉻的醋酸溶液或zhonggesuanjia的硫酸溶液氧化生成9,10-蒽醌，9,10-蒽醌是合成蒽醌染料的重要中間體。菲用上述氧化劑氧化生成9,10 -菲醌。

折疊取代反應(yīng)

芳香族化合物芳核上的取代反應(yīng)從機(jī)理上講包括親電、親核以及自由基取代三種類型。所謂芳香親電取代(aromaticelectrophilicsubstitution)是指親電試劑取代芳核上的氫。苯的親電取代稱為苯的一元素電取代，一元取代苯再在苯環(huán)上發(fā)生親電取代稱為苯的二元親電取代。典型的芳香親電取代有苯環(huán)的硝化、鹵化、磺化、烷基化和?；?。這些反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理大體是相似的。

硝化反應(yīng)

有機(jī)化合物分子中的氫被硝基(-NO2)取代的反應(yīng)稱為硝化反應(yīng)。苯在濃硝酸和濃硫酸的混合酸作用下，能發(fā)生硝化反應(yīng)，反應(yīng)的結(jié)果是苯環(huán)上的氫被硝基取代。

芳香族化合物的硝化反應(yīng)是一個(gè)十分有用的取代反應(yīng)。例如:苯甲醛的硝化產(chǎn)物間硝基苯甲醛是生產(chǎn)強(qiáng)心急救藥阿拉明的重要原料。

因?yàn)槿┗籽趸?，因此反?yīng)必須在低溫(0℃)進(jìn)行，操作時(shí)，先在濃硫酸中加入少量fayanxiaosuan，冷卻至0℃，然后慢慢滴加苯甲醛和fayanxiaosuan，反應(yīng)完成后，立即將產(chǎn)物傾倒在冰中。許多xiaojihuahewu是炸藥。廣泛使用的強(qiáng)烈炸藥TNT是2,4,6-sanxiaojijiaben，它是甲苯經(jīng)分階段硝化制備的，即三個(gè)硝基是在多次硝化反應(yīng)中逐步引入的。

三次硝化的硝化試劑(即混合酸)濃度逐漸增高，在生產(chǎn)中，為節(jié)約成本，可把第三階段硝化后的混合酸用于第二階段硝化，第二階段硝化后的混合酸用于第一階段硝化。如果需要得到中間產(chǎn)物，反應(yīng)可以在第一階段或第二階段中止，鄰硝基甲苯和對(duì)硝基甲苯可以通過減壓蒸餾或重結(jié)品分離提純而分別獲得，2,4二硝基甲苯也能通過重結(jié)晶提純得到。

定位效應(yīng)

一元取代苯進(jìn)行二元硝化時(shí)，已有的基團(tuán)對(duì)后進(jìn)入基團(tuán)進(jìn)入苯環(huán)的位置產(chǎn)生制約作用，這種制約作用即為取代基的定位效應(yīng)(directingeffect)。取代基的定位效應(yīng)是與取代基的誘導(dǎo)效應(yīng)、共軛效應(yīng)、超共軛效應(yīng)等電子效應(yīng)有關(guān)的。

1.取代基的誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)

誘導(dǎo)效應(yīng)與原子的電負(fù)性有關(guān)。比碳電負(fù)性強(qiáng)的原子或基團(tuán)能使苯環(huán)上的電子通過σ鍵向取代基移動(dòng)，即具有吸電子的誘導(dǎo)效應(yīng)。電負(fù)性比碳弱的原子或基團(tuán)使取代基上的電子通過σ鍵向苯環(huán)移動(dòng)，即具有給電子的誘導(dǎo)效應(yīng)。

共軛效應(yīng)是取代基的σ(或π)軌道上的電子云與苯環(huán)碳原子的p軌道上的電子云互相重疊，從而使σ(或π)電子發(fā)生較大范圍的離域引起的，離域的結(jié)果如使取代基的σ電子向苯環(huán)遷移則發(fā)生了給電子的共軛效應(yīng)，如使苯環(huán)上的π電子向取代基遷移則發(fā)生了吸電子的共軛效應(yīng)。產(chǎn)生給電子共軛效應(yīng)的取代基有:

-NR2>-OR>-F，-O->-OR，-F>-Cl>-Br>-I

絕大多數(shù)取代基既可與苯環(huán)發(fā)生誘導(dǎo)效應(yīng)，也可發(fā)生共軛效應(yīng)，Zui終的表現(xiàn)是兩者綜合的結(jié)果。大部分取代基的誘導(dǎo)效應(yīng)與共軛效應(yīng)方向是一致的，但有的原子或基團(tuán)的誘導(dǎo)效應(yīng)與共軛效應(yīng)方向不一致。例如，鹵素的電負(fù)性比較大，它具有吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)，鹵苯的鹵原子的p軌道與苯環(huán)碳上的p軌道平行重疊，鹵原子的孤電子對(duì)離域到苯環(huán)上，發(fā)生給電子的共軛效應(yīng)，但總的結(jié)果是吸電子的誘導(dǎo)效應(yīng)大于給電子的共軛效應(yīng)，因此鹵素是吸電子基，它使苯環(huán)的電子云密度降低。取代基的綜合電子效應(yīng)可以從取代苯的偶極矩大小和方向上表現(xiàn)出來。

在烷基苯中，烷基與苯環(huán)不發(fā)生共軛作用，但烷基的C-H中σ電子與苯的π電子能發(fā)生σ-π超共軛作用，烷基的超共軛作用有微弱的給電子能力。