第八章 芳环上的亲电 和亲核取代反应H H CC CC CH C H HH芳环上离域的π电子的作用，易于发生 亲电取代反应，只有当芳环上引入了强吸电 子基团，才能发生亲核取代反应。8.1 芳环的亲电取代反应8.
1.1 芳环上的亲电取代历程 1. 亲电试剂的产生HNO3＋2H2SO4 NO2+＋H3O+＋2HSO4亲电试剂2? π－络合物的形成 芳环上电子云密度大＋ NO2NO23.σ－络合物的形成?-配合 物H NO2+慢sp3杂化NO2 σ －络合物4. 消去H+，恢复芳环的Kekulè 结构H NO2-H+快NO2芳香稳定性σ－络合物的证据CH3 ＋ CH3CH2F ＋ BF3 H CH3 BF4-通过红外和核磁等 可鉴定其结构CH2CH3CH3 EtF CH3 BF3,-80℃ CH3 CH3CH3 HEt BF4黄色CH3CH3mp - 15 C△Et加成--消除历程sp2 + E+ sp2 + E+ + sp3 HCH3CH3sp2 3 sp H E + E-H+ E+-H+σ -络合物生成是决定反应速率的步骤 这种机理称:Ar-SE8.1.2 苯环上亲电取代反应的定位规律从反应速度和取代基进入的位置进行考虑 1. 第一类定位基(邻、对位定位基)O NH2 NHR NR2 OH OR NHCR Ph R-I&+C 效应致活基致钝基FClBrI-I, +C 效应 但 CI & +C2. 第二类定位基（间位定位基） 均为致钝基O NR3 NO2 CCl3 CN SO3H COOH COOR CHO CR8.1.3定位规律在有机合成中的应用 8.1.4典型的芳香亲电取代反应1. 硝化反应 HNO3-H2SO4为常见的硝化试剂HNO3＋2H2SO4 NO2+＋H3O+＋2HSO4真正的硝化试剂混酸体系有强氧化性OH 20%HNO 3 OH NO2 ＋ NO2 OH如用混酸将得氧化产物NH2 浓HNO3 浓H2SO4 NO2 NH3HSO4-同时还有部分氧化产物HNO3/CCl4低温时的硝化速度较快OCH3 ＋HNO3 CH3COOH CH3O NO22．磺化反应亲电试剂为SO3或 SO3H（共轭酸）+ ??? S O ??? OH+SO3- - H+SO3-O＋SO3H慢H SO3H- H+ 快SO3H特点：(1)可逆反应，可用于芳环的定向取代（占位）；(2)置换反应，合成一些难于合成的物质。SO3HH2SO4 △HNO3 H2SO4SO3HCH3SO3HFe/HClNO2 CH3CH3SO3HNaNO2,HClSO3HCuBrNH2 CH30-5℃ CH3N2ClCH3BrH2O H2SO4Br CH3OH HO3S PhOHSO3 H2SO4OH SO3HHNO3NO2NO2SO3HNO23．卤化反应 （1）卤素作卤化剂X2 ＋ FeX3 δ + δ X X-FeX3Br2 + FeBr3δ δ + X X+ -Br BrFeX4慢δδFeBr3H+H X快XFeX3(2) N-卤代酰胺或N-卤代磺酰胺作卤化剂O C NBS C O O O N Br CH3CNHBr CH3CNHCl CH3 SO2NCl2卤化性能较差，只与活泼芳烃反应，可避免氧化反应发生（对芳胺和酚特别有用）PhCH3＋NBSCH3FeCl3 60℃BrCH3O CHCl3.HCl NHCCH3 20℃ O NHCCH3 ＋ CH3ClSO2NCl2 ＋O NHCCH3 ＋ClSO2NH2主OFeCl3次O N- ＋ O Br+N Br O亲电试剂HCl需要在极性溶剂和极性催化剂存在下发生 而在非极性CCl4等溶剂中是自由基引发剂O(PhCOO)2O N Br N ＋ Br OCHBrCH3CCl4O CH2CH3Br +自由基取代反应NH2 + (CH3CO)2O ClNHCOCH3 ClKClO3,HClH3O+Cl NHCOCH3 Cl NH2NH2NHCOCH3+ (CH3CO)2OHNO3O2NNHCOCH3H3O+O2NNH2NH2*H2SO4NH*SO3HNH2*SO3H-H2OH+NH2 NH2 HO3S NH2-H+HSO3H180oCSO3H邻位和对位定向比： 1)亲电试剂的活性越高，选择性越低：CH3HNO3 H2SO4 NO2+BF4-/CH3CN相对速率 o % 60 17 2.3 69m% p%3 2 37 292) 空间效应越大，对位产物越多：C(CH3)3 H2SO4 C(CH3)3100 %SO3HXX o% p% m% F 12 88 0 Cl 30 69 1 I 32 60 8X 具有－I效应，使邻位的电子云密度降低。 F Cl Br I电负性 依次 降低－I 效应 依次 减小电子云密度 降低的位置 是不利于E+ 进攻的。ｄ溶剂效应：CS2 O CH3C Cl AlCl3 PhNO2O CCH3 O CCH3E+被硝基苯溶剂化，体积增大。 较大的空间效应使它进入1位。ｅ 螯合作用CH2 O CH3 CH2NO2 O NO2-NO3-CH2 OCH3 CH2 69% (邻） NO2 28%（对）CH3 CH2 O CH2 NO2能够发生螯合 效应的条件： 1〕杂原子能与 试剂结合； 2）所形成环为 五员环或六员环。CH2 O CH3 CH2 H - H+ 产物 NO2
ｆ 原位取代原位取代 (Ipso取代):在芳环上已有取代基的位置上，发生取代作用－ Ipso效应： CH3 CH3 CH3 CH3 NO2 NO2OAc + + Ac2O NO2 CH(CH3)2 NO2 CH(CH3)2 CH(CH3)2 8% 10% 82% 取代基消除的难易程度取决于其容纳正电荷 的能力。＋CH(CH3)2比较稳定，异丙基容易作为 正离子消除。
4. Fridel-Crafts反应 (1) 烃基化亲电试剂产生R Cl＋AlCl3δ + δ R Cl AlCl3R+＋AlCl4-ROH＋H XX-ROH2H2OR+R CH CH2＋H2SO4＋ HSO4RCHCH3催化剂活性AlCl3&FeCl3&SbCl5&SnCl4&BF3&TiCl4&ZnCl2特点A. 易发生重排反应＋ CH3CH2CH2ClAlCl3PhCHMe2＋PhCH2CH2CH370%CH3CH2CH2Cl ＋ AlCl3- AlCl 430%CH3CHCH3CH3CH2CH2重排H2SO4H+HOB. 易发生多烷基化 烷基为活化基 C. 可逆反应 动力学条件下，遵守定位规律；热力学控制条件下 得稳定的间位产物。 D. 钝化的芳烃不发生烷基化 烷基化试剂为较弱的亲电试剂 E．-OH，-NH2和-OR等易与路易斯酸配位，使催 化剂难于发生烷基化，可改用烯作烷基化剂，以 酚铝或苯胺铝作催化剂+HF 0℃ 62%60 ℃ BF3 56%+ HOCH3 + CH3CH CH2 HF 0℃ 84% CH CH3（2）酰基化反应 A. 用酰氯时,AlCl3的量要大于1mol,用酸酐时AlCl3要大于2mol。O AlCl3 O AlCl3 R C Cl R C R C O O AlCl3 R C ArO AlCl3B. 酚的酰化是Fries重排O PhOH＋CH3COOH PhOCCH3ACl3 PhNO2OHC OCH3O O+CH3 C ClAlCl3C CH3+HClO CH3 CO O AlCl3 C CH3 O+CH3 C O+ CH3 C OHC. 不会发生重排CH3CH2CH2C + CH3CH2CH2COClZn-HgOAlCl3CH3CH2CH2CH2HClO R C Cl O R C Cl AlCl3 RO+ AlCl3R C Cl AlCl3 C O R C O+ AlCl4RHC R O+HC OC R OC R O+ AlCl4+ HCl+ AlCl3OO O AlCl3 CCH2CH2COOH+H2C H2CC C OCH2 CH2 Cl C OAlCl3O5.重氮盐的偶联反应 ArN2+X-极弱的亲电试剂，只能与高活性的酚和芳胺反应，通常为对位缩合或同环缩合。PhN2Cl ＋PhNMe2AcONaPh N=N 90%NMe2HO PhN2HSO4-＋HONaOHN N当重氮盐的邻对位有强吸电基时，其亲电性提高，可与芳醚或均三甲基反应。6.氯甲基化反应O ＋ HCH＋HClZnCl270 CPhCH2Cl＋H2O活泼芳烃才能发生反应MeOOH -＋CH3CHO＋HClZnCl2MeOCHCH3 ClMeOCH=CH28.5 芳香族亲核取代反应由于芳环上的电子云密度较高，因此亲核取代比亲 电取代困难得多.只有当芳环上存在较强的吸电子基团 （-NO2,-SO3H等）时才能发生亲核取代反应。历程包括：加成-消除历程，消除-加成历程（苯炔历程）和单分子亲核历程（SNAr1）8.5.1 加成-消除历程 －－－芳香族亲核取代反应 吸电基有利于降低芳环的电子云密度，特别是邻、对 位电子云密度降低得更为显著，从而有利于亲核试剂 对这些位置发生亲核加成，生成离域的碳负离子中间体(即Meisenheimer络合物).CH3O K+ NO2OCH3 NO2又称为SNAr2历程Meisenheimer络合物已被分离出NO2
Cl O 2N NO2 NO2 OH- O2N25℃OH NO2 NO2L NO2 NO2 N HN NO2 NO2L=Cl Br I SO2Ph p-O2NC6H5O-L Nu-LNu快NuF 》Cl，Br, IO 2NOCH3 H3CO OC2H5 NO2 NO2 KOC2H5 O2N NO2 NO2OC2H5 OCH3 O2N NO2 NO2L δ+ δ NO2+L ＋ Nu-Nu L-Nu慢快NO2NO2CH3O K+ NO2OCH3 NO2又称为SNAr2历程 Meisenheimer络合物已被分离出NO2OC 3H7-n NO2 ＋ PhNH2 NO2 180℃NHPh NO2NO2 80%影响亲核取代反应的因素
8.5.2 消去－加成（苯炔历程）当苯环上没有较强的吸电子基存在时,现象Cl * ＋ NaNH 2液氨 －33℃NH2 * ＋ 50% 50%CH3＋ CH3 NH2*NH2BrCH3NaNH2.液氮 －35℃NH2Br CH3O CH3KNH2.液氮 －35℃57%43%因为没有邻位氢，推断不能发生消除反应。
Br OCH3 NaNH2 OCH3OCH3 NH2 NH2-Cl NaNH2 NH2NH2 NH2-Br * H -NH3 ＋ NH2消除Br *Br-*NH2 ＋苯炔* NH2NH3 加成*50%50%中间体证据（捕获，Diels-Alder反应）INaNH2 液氨底物结构对活性的影响Z I，NH3 Z X I，CH3 Z Z-NH3+NH3+I，NH3 Z ZZ-NH3+Z X I，CH3+NH3
CF3 NaNH2,NH3 Cl CF3 NaNH2,NH3CF3NH2 CF3+CF3NH2 Cl OCH3 Cl NH2 OCH3 NaNH2,NH3 NH28.5.3 芳基重氮离子的单分子亲核取代（SNAr1）N N-N 2慢H2O 快OH证据①v=k[PhN2+] 说明有正离子形成 ③ 同位素标记*N N ＋* N N *N =15一级反应②芳环上的供电基有利于反应，吸电基不利于反应，RN * NN. SN1 机理N N+ +N2+H2O快OH2+ -H+OHNH2 NaNO2 HClN2+ClKIINN+ CuCNCNZn +HClN2Cl NH2 + NH3ArNH2ArNH2NaNO2/HClNaNO2/HClArN2ClArN2ClHBF4CuXArFArX (X=Cl,Br)合成？？？ClBrCH3CH3CH3(CH3CO)2ClNO2NH2NHCOCH3CH3CH3CH3CuBrCl NHCOCH3 CH3ClBr NHCOCH3 CH3Cl NH2BrNaNO2,HCl 0-5oCCl N2ClBr Cl Br氧化反应 苯环有特殊的稳定性，烷基苯在高锰酸钾、硝酸、铬酸等强氧化剂作用 下，烷基氧化成羧基。 CH3KMnO4 , H2SO4COOHCH2CH3KMnO4 , H2SO4COOHCH2CH2CH2CH3 KMnO , H SO 4 2 4COOHCH2CH2CH2CH3 KMnO4 , H2SO4COOHC(CH3)3C(CH3)3Birch还原（伯齐还原） 苯在液氨中用碱金属（Li，Na）和乙醇还原，通过1,4-加成生成1,4-环己二烯的反应C2H5OH Na , NH3(l)CH3C2H5OH Na , NH3(l)CH3给电子基和双键相连CH3 COOHCH3COOH C2H5OH Na , NH3(l)吸电子基连在饱和碳原子上与金属反应 反应活性：I＞Br＞Cl＞FCl + Cl + Br + Mg Cl Mg Mg干 Et2O不反应THFMgClMgBr THFMgClBr + Mg干 Et2OMgBrCl Cl + 2Li 干 Et2OCl Li + LiCl习题
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硕士学位论文
卤代苯的芳香亲核取代反应及其反应机理的探讨
姓名：王建功
申请学位级别：硕士
专业：药物化学
指导教师：John E.Reiner
座机电话号码
卤代苯的芳香亲核取代反废是一种重要的有机合成方法，具有广泛的应用价
值。本文对芳香亲核取代反应的应用和常见的反应梳理进彳亍了综述，设计了四种
亲核试荆 鼗一鬣基己酸乙酯，乙酰乙酸己酯，2．荦基乙酰乙酸乙醒和强甲基曦
嗪 分别和一系列的活化芳基卤代物的亲核取代反应。
首先，通过一照常用的方法合成出一系列的含有活化基团的卤代苯，在此基
硪上选取4．氯o。磷基苯骑瘁兔模板反应麓底物，分裂竣乙酰乙酸乙酶帮批翠基
噘嚷作必亲核试剂， 对反应的溶剂、温度及碱的种类及用量进行优化，得到理
想的反应条件。
在此基磷上，分掰用上述嚣种亲核试帮与滔纯懿卤代苯反痰，考察了滔纯萋
爱以及离去基圜 氟、氯、溴 对亲核取代反鹿的影赡，嗣时对四种亲核试剡的
亲核能力进行了比较。得到2．甲基乙酰乙酸乙醣在碱作用下烯酵氧负离子亲核取
代的产物，发现了一种比较新颖的涮备芳氧基取代静a，13一不镪秘酯豹方法。
根据实验现象及结论，对上述翻类反建的历程进行了初步豹探讨，发现它们
都具备双分予加成消除历程的特征。重点考察了Ⅱ一氰基乙酸乙酯的亲核取代历
程，发现其既符合双分子加戚消除机理，也其有单电子自密基的特征，获丽提出
了一释瓣静亲核取
正在加载中，请稍后...达夫反应_百度百科
关闭特色百科用户权威合作手机百科 收藏 查看&达夫反应本词条缺少概述、名片图，补充相关内容使词条更完整，还能快速升级，赶紧来吧！外文名Duff reaction原&&&&料、类&&&&型化学反应
Duff反应（Duff reaction，达夫反应），又称“六亚甲基四胺甲酰化反应”
用（）对进行甲酰化。[1][2][3][4][5][6]
此反应为亲电芳香取代，其中为乌洛托品衍生出的 CH2NR2。 一碳的甲酰基来源于六亚甲基四胺中单位的亚甲基。 反应最初产物为另一亚胺离子，经得到。
反应需要在芳环上有强活化基，如羟基。 醛基进入酚羟基的邻位或对位（如果邻位已有取代基）。
反应产率较低，但操作简便，产物也较纯净。
例如用此反应合成3,5-二叔丁基乌洛托品质子化、断裂产生亚胺离子，亚胺离子对芳环发生亲电芳香取代，经，生成一个衍生物。接下来乌洛托品部分发生第二次质子化、断裂产生亚胺离子，然后进行分子内氧还作用，苄胺部分被氧化为亚苄基亚胺离子，它经过水解，即得到醛。
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第2章有机合成反应的理论基础.ppt54页
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第二章 有机合成反应的理论基础
有机化学反应大致分为取代反应、消去反应、加成反应、重排反应、氧化－还原反应。根据反应历程的不同，又可以分为离子反应、自由基反应和周环反应。
取代反应又可分为离子型取代反应和自由基取代反应。离子型取代反应包括亲核取代反应和亲电取代反应两类。 第一节
脂肪族取代反应
一、亲核取代反应
二、亲电取代反应 第二节
芳香族取代反应
一、亲电取代反应
二、亲核取代反应 第三节 自由基反应
一、自由基反应和自由基的形成
二、自由基反应的分类 第一节
脂肪族取代反应 RX
X- 1.反应动力学与历程 溴甲烷、溴乙烷和异溴丙烷的水解速度取决于溴代烷的浓度和OH-的浓度，在动力学上为二级反应，表示为： 反应速度 k2[RX][OH-]
（1）SN2反应
SN2反应历程是同步过程，可以一般式表示：
（2）SN1反应
SN1反应历程是分步进行的。SN1的反应历程一般表示为：
表2-2例示出了溴代烷水解的反应速度。一般伯卤代烷主要按SN2历程进行，叔卤代烷主要按SN1历程进行，仲卤代烷则可以按两种历程同时进行；与强亲核试剂作用时，主要按SN2历程进行，如有极性较强的浓剂存在时，主要按SN1历程进行。 2.影响因素 底物结构 离去基团的影响 亲核试剂的影响 溶剂的影响
（1）底物结构的影响 SN2取代反应的相对活性可排列成两个次序： 在SN1反应中，正碳离子的形成是控制反应速度的一步。因此，生成的正碳离子的稳定程度就决定了卤代烷的反应活性大小。SN1取代反应中卤代烷的反应活性由高到低的次序是： 烯丙基卤 苄基卤代物 叔卤代烷
仲卤代烷 伯卤代烷 CH3X 当被进攻的碳原子
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