高等有机化学第三部分3-4课件

3-4-2亲电取代3-4-1亲核取代

3-4芳香族化合物的亲核取代与亲电取代反应比起脂肪族化合物、芳香族化合物的亲核取代反应较为困难，但如果具备以下条件室，反应可以进行：a.邻对位有吸电子基团的活化作用；b.强碱催化（通过芳烃中间体）c.有电子给体引发；d.重氮盐的取代。3-4-1亲核取代（一）.SNAr机理

Step2:这是目前芳环亲核取代反应中最常见也是最重要的一种。有很多证据证明SNAr机理，最著名的是Meisenheimer-Jackson盐（1902年）

Stepl:1)在决速步骤中，C－X没有断裂，所以对于卤素反应速度没有太大的影响，如：当X＝Cl,Br,I,SOPh,时，速度相差在5倍以内，也不可能期望所有的反应速度都一样，因为它们对YΘ进攻芳环有不同的影响。当X的电负性增加许多时，它减低了反应碳上的电子密度，使得进攻变得容易。这也是为什么在上述反应中，当X＝F时，速度要快3×103倍,成为芳环亲核取代反应中最好的离去基团，这也是SNAr反应不同于SN1和SN2的最好证据之一。因为在SN1或SN2反应中，是最差的离去基团之一。2)碱催化

SNAr机理中，如果进攻基团比离去基团更容易离去时，即K-1>K1，这时，第二步成为决速步骤，如有碱存在，它能及时移走胺基上的质子，从而加速反应。(二)SN1机理：

1)当为一般取代苯（如卤苯、磺酸酯等）不发生SN1，只有当是非常好的离去基团（如：OTf），且邻对位都有位阻很大的基团时（如t-BuOSiR3），SN1才会发生。2)重氮盐是SN1中另一类的最主要例子Step1

Step2

反应为一级，按说速度同的浓度有关，但这里如果增加的浓度，产物将变成ArX，所以实际速度仍与浓度无关，反而降低了产率。(合成ArI的重要方法)(Schiemann反应,是目前引入F到芳环的最重要方法)

例子：

(三)

Aryne（芳炔）机理机理:(四)SRN1机理（SET）反应不仅可以由溶剂化的电子引发，还可以由光、热引发。当苯环上有NO2等取代基时，可以分散自由基的电荷密度，所以有利于SRN1反应。(四)几例通过芳环亲核反应进行的重排1)Soummalet-HauserRearrangement反应产物是叔胺，可以变成季胺盐以后又可以反应，所以这反应可以一直进行下去，直到邻位被占为止。R＝CH3时反应最容易进行，而等于其它烷时也可以进行。机理：也是分子内的亲核取代反应，只是这里是在同一个碳上。X＝S，SO，SO2，O，O2，COOY＝OH，NH2，NHR，O2，SHZ＝NO2卤素等活化基团，邻位时反应要比对位快。机理:

3-4-2亲电取代芳环亲电取代反应是研究得最为透彻的反应之一，也是有机化学和精细化工讲得最多的反应。亲电取代反应举例：1)硝化反应（Nitration）2)磺化反应（Sulfonation）溴化反应（Bromination）

重氮化（Diazoniation）

重氮偶合（DiazoniumCoupling）证据：1)同位素效应很小，因为决速步骤中没有C－H断裂2)芳正离子的分离：π-complex在有些情况下，如苯同Br2,I2,Ag+或HCl作用时先生成π-complex，然后再转化成芳正离子。(二)定位效应orthometa

para反应中间体（单取代苯）3)当Z基团有未共享电子对时，对ortho和para有附加的稳定作用，所以ortho和para的活化作用和定位作用更为显著。4)以上讨论的定位都不是纯粹的，而只是给出了主要反应位置或反应优先发生的位置，即反应的选择性，这种选择性常不是100％。取代基分为：1)有未共享电子对，且直接与芳环相联的取代基：O－，NR2，NHR，NH2，OH，OR，NHCOR，SR，卤素原子，这里面除O－外，都是吸电子性的场效应（或诱导效应－I），但它们的共轭效应更重要，所以表现为邻对位定位。4)无未共享电子对，但有共轭作用，场效应为－I的基团。

活化，邻、对>间等苯环取代基。(三)Ipso(希腊文,自由的意思)attack（1位进攻）除了o-，m-,p-进攻之外，还发现有1位进攻现象，硝化反应中的Ipso进攻研究的较多。(四)多取代基环上的定位实际上遇到的例子很多都是多取代而非常取代苯环，当两个取代基的定位效应一致时，很好办，当不一致时，有时很困难预测反应位置，但有些原则可以指导：1）一个活化基团，一个去活化基团时，活化基团控制，一个强活化基团，一个弱活化基团时，强活化基团控制。

如cresol：

即o－，p－基团优先于m-基团，强o－，p－基团优先于弱o－，p－基团。几个基团活化作用强弱顺序：O－，NH2，OH，NR2>OROCOR,NNHCOR>R,Ar>卤素>m-定位基

2）其它都一样时，第三基团不进入处于间位的两基团之间的位置，尤其是当取代基（环上的或进攻的）的体积增大时更是如此。3）m-定位基与o－，p－基处于间位时，第三基团优先进攻m-定位取代基的邻位而非对位（邻位效应）这化合物用上所有三条规则，5位违反了1)，2位违反了2)，4位违反了3)，所以6位为主产物。

如:副产物已经违反了第二条规则，可见“邻位效应”起着重要作用。另一例：*没有关于“邻位效应”的很好解释。（五）应用举例1）烷基化（Friedel-CraftsAlkylation）

这反应主要用来合成六元环。2）酰基化（FriedeCraftsAcylation）3）甲醛化（Formylation）机理:

注意：这个方法是制