1、第九章 芳环上的亲电和亲核取代反应HHCCCCHHCCHH芳环上离域的电子的作用，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。芳环的亲电取代反应8.18.1.1 芳环上的亲电取代历程1.亲电试剂的产生+-NO2 H3O 2HSO4HNO32H2SO42络合物的形成芳环上电子云密度大亲电试剂NO2NO2-配合物3.络合物的形成HNO2sp3杂化慢+NO2 络合物消去H+，恢复芳环的Kekul 结构H4.+-HNO2NO2芳香稳定性快络合物的证据CH3CH3-CH3CH2F BF3BF4CH2CH3H通过红外和核磁等 可鉴定其结构CH3CH3HEtEtF黄色-BF4
2、BF,-803CH3CH3CH3CH3Cmp-15CH3Et加成-消除历程CH3CH3sp2EE+-络合物生成是决定反应速率的步骤 这种机理称:Ar-SE sp2+E+sp3 sp2H-H+E苯环上亲电取代反应的定位规律8.1.2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致活基NH2NHCRPhRNHRNR2OHOR-I+C-I,+C2.第二类定位基（间位定位基）均为致钝基OCRCHOCOOHCOORNR3NO2CCl3CNSO3H8.1.3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+-NO2 H3O
3、 2HSO4HNO32H2SO4真正的硝化试剂混酸体系有强氧化性OHOHOHNO220%HNO3NO2如用混酸将得氧化产物NH2-NH3HSO4浓HNO3同时还有部分氧化产物浓H2SO4NO2OCH3CH3COOHHNO3CH3ONO22磺化反应亲电试剂为SO3或OSO3H（共轭酸）H-SO3 S H+SO3-+OOSO3HHSO3HH+慢-SO3H快特点：(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。SO3HSO3HH2SO4HNO3H2SO4NO2CH3CH3CH3SO3HSO3HSO3HNaNO2,HClFe/HClCuBr0-5NH2N2Cl-B
4、rCH3CH3CH3H2OH2SO4BrCH3OHOHHO3SSO3HNO2NO2SO3HNO3PhOHH2SO4SO3HNO2苦味酸,黄色炸药3卤化反应（1）卤素作卤化剂+-XXFeX3 FeX3X2FeBr3BrBrBr2+FeBr3HX+-XXFeX4H+FeX3X慢快(2)N-卤代酰胺或N-卤代磺酰胺作卤化剂OCOONBSBrCH3SO2NCl2NCH3CNHBr CH3CNHClCO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）FeCl3PhCH3NBSBr CH3O60CHCl3.HClSO2NCl2 OCH3NHCCH3O20NHCCH3 CH3SO2N
5、H2ClNHCCH3Cl次主OOFeCl3Br+N-NBrHClOO亲电试剂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OO(PhCOO)2 BrBrNNCCl4OOCH2CH3CHBrCH3Br+自由基取代反应邻位和对位定向比：1)亲电试剂的活性越高，选择性越低：p%3729m%32o%6069CH3相对速率17H2SO4HNO32.3+-NO2 BF4/CH3CN空间效应越大，对位产物越多：2)C(CH3)3C(CH3)3100%H2SO4SO3HXF ClIo%123032p%886960m%018X具有I效应，使邻位的电子云密度降低。XI效应 依次 减小
6、电子云密度降低的位置是不利于E+进攻的。FCl Br I电负性依次降低OCCH3溶剂效应：CS2OCCH3E+被硝基苯溶剂化，体积增大。较大的空间效应使它进入1位。O CH3C ClPhNO2AlCl34.Fridel-Crafts反应(1)烃基化亲电试剂产生-+ClR+AlCl4-RAlClClAlClR33-H2OXR+ROHHROH2X-RCHCH3 HSO4CH2H2SO4RCH催化剂活性AlCl3FeCl3SbCl5SnCl4BF3TiCl4ZnCl2特点A.易发生重排反应AlCl3PhCHMe PhCH CH CHCH3CH2CH2Cl270%230%23-AlCl 4CH3CH2
7、CH2ClAlCl3CH3CH2CH2CH3CHCH3重排H+H2SO4HOB.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 HO+BF356%CH3CH CH3HFCH3CHCH2+0 84%（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。OAlCl3OAlCl3ClRCOAlCl3ArORCRCRCOAl
8、Cl3B.酚的酰化是Fries重排OHOACl3PhOCCH3PhOHCH3COOHPhNO2CCH3OOOCCH3+AlCl3HCl+CH3CClOOOC CH3+CH3CAlCl3CH3 COH+OCH3CO不会发生重排C.OCH3CH2CH2CAlCl3CH3CH2CH2COCl+Zn-HgCH3CH2CH2CH2HClOO+AlCl3R CClCClAlCl3RO+RCORCOAlCl4AlCl3R CClHRCR+COOHCR+CR+HClAlCl3OAlCl4OOOCH2CCCH2CH2COOHAlCl3+OH2CCOCH2AlCl3CH2CClOO5.重氮盐的偶联反应ArN2X
9、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。AcONaPhN2Cl PhNMe2PhN=NNMe290%HONHONaOH-PhN2HSO4 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OZnCl2PhCH2ClH2OHCHHCl70 C活泼芳烃才能发生反应ZnCl2CH3CHOHClMeOCHCH3ClMeOOH-MeOCH=CH28.5 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
10、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).CH3OOCH3又称为SNAr2历程Meisenheimer络合物已被分离出K+NO2NO2 NO2OHClO2NO2NOH-25NO2NO2NO2NO2LNNO2NO2N HNO2NO2p-O2NC6H5O-L=Cl Br ISO2PhNuLLNu快Nu-F Cl，Br,IOC2H5OCH3OC2H5H3CO
11、O2N O2NNO2O2NNO2NO2OCH3KOC2H5NO2NO2NO2LNuLNu+L-Nu-+快慢NO2NO2NO2CH3OOCH3又称为SNAr2历程Meisenheimer络合物已被分离出K+NO2NO2 NO2OC H-nNHPh37NO2NO2180PhNH2NO2NO280%影响亲核取代反应的因素消去加成（苯炔历程）当8.5.2苯环上没有较强的吸电子基存在时,Cl现象NH2*NH2液氨 NaNH23350%50%NaNH2.液氮NH2CH3BrCH3NH235CH357%43%BrCH3OCH3KNH2.液氮35因为没有邻位氢，推断不能发生消除反应。OCH3BrOCH3NaN
12、H2NH2OCH3-NH2NH2ClNH2NaNH2-NH2BrBrH*-NH*Br-3苯炔*NH2NH2NH3*加成NH250%50%中间体证据（捕获，Diels-Alder反应）INaNH2液氨消除底物结构对活性的影响Z+I，NH3NH3-ZZZX-I，CH3+NH3ZI，NH3ZZ+NH3-ZX-+NH3I，CH3CF3CF3NaNH2,NH3ClNH2CF3CF3CF3NaNH2,NH3+NH2NH2OCH3ClOCH3ClNaNH2,NH3NH28.5.3 芳基重氮离子的单分子亲核取代（SNAr1）H2ON N-N2OH快慢证据v=kPhN2一级反应+芳环上的供电基有利于反应，吸电基
13、不利于反应，说明有正离子形成 同位素标记R*N NN *N*N N*N15N=SN1 机理.+NNN2+OHOH2+-H+快H2O+Cl-IN2NH2NaNO2KIHClN N+CuCNCNZn+HClN2ClNH2+NH3NaNO2/HClHBF4ArN2ClArFArXArNH2ArNH2NaNO2/HClCuXArN2Cl(X=Cl,Br)合成？ClBrCH3CH3CH3(CH3CO)2ClNHCOCH3NO2NH2CH3CH3CH3CuBrBrClBrClClNHCOCH3CH3NHCOCH3NH2CH3NaNO2,HCl0-5oCClBrClBrN 2Cl-氧化反应苯环有特殊的稳定性
14、，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。KMnO4,H2SO4CH3COOHCH2CH3COOHKMnO4,H2SO4CH2CH2CH2CH3COOHKMnO4,H2SO4CH2CH2CH2CH3COOHKMnO4,H2SO4C(CH3)3C(CH3)3Birch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C2H5OHNa,NH3(l)CH3CH3C2H5OH给电子基和双键相连Na,NH3(l)CH3CH3COOHCOOHC2H5OH吸电子基连在饱和碳原子上Na,NH3(l)与金属反应反应活性：IBrClFCl干Et2O不反应+MgClTHF+MgMgClBrMgBrTHF+MgClMgClBr+MgBrEt O干2MgClClCl+Li干Et2O2LiLiCl+习题
