芳环上的取代反应.pptVIP

Vilsmeier反应是用DMF为酰化剂： 25.2.7 芳基重氮盐的偶联反应 芳基重氮离子也是一种亲电试剂，由于它的亲电进攻能力弱，只能进攻高度活化的芳环，如酚和N,N-二取代芳胺。 25.2.8 邻位金属化 19 3 9年Gilman H发现苯甲醚与烷基锂反应生成邻位金属化产物： 锂原子容易被亲电试剂取代生成各种取代产物。例如： 以后陆续发现了一系列金属化定向基(directed metallation group，DMG)，如 CONEt2，OCONEt2，NHCOOBu-t等，它们都有一个氧原子或氮原子，能与烷基锂中的锂原子络合，引导烷基夺取芳环邻位上的氢，生成邻位金属化产物，后者继续与各种亲电试剂反应，生成邻位取代产物： §25.3 芳环上的亲核取代 芳环上的亲核取代也是一类重要反应，有许多实际应用。芳环上亲核取代反应的机理比较多样，有些反应机理还不十分清楚。 25.3.1 加成-取代机理(SNAr) 芳环上的吸电子取代基例如硝基，使环上的电子云密度降低，使邻位或对位上的卤原子容易被亲核试剂取代。 氯苯与浓的氢氧化钠溶液在常压下回流几天也不起反应，要在压力下加热到300oC以上才能转变成酚钠。邻和对硝基氯苯与氢氧化钠溶液一起加热就可以水解成硝基苯酚： 邻对位上硝基增加，使水解更容易。 当然，也可以与其它亲核试剂反应： 卤原子是很好的离去基团，但其它基团也可被取代，其中常见的可被取代的基团以及它们的活性次序大致如下： 所以下列取代也能发生： 这种芳香族亲核取代的机理是怎样的呢？根据前人巳做的研究，认为可能是双分子反应，因为在上述的反应中，底物浓度和亲核试剂的浓度都与反应速度成正比。但与脂肪族的SN2反应不同之处是，它是先加成、后离去，称为SNAr： 这种机理的证明，最好的证据莫过于中间体被分离得到。确实，在1902年一个叫Meisenheimer的化学家就分离得到了下列化合物： 因此这种化合物就叫做Meisenheimer络合物。 人们用现代分析手段对这种络合物的结构进行分析，都证实了上述结构是正确的。例如下面这个化合物的1HNMR谱中只有两组单峰，一个是甲基质子的信号，另一个是苯环上两个质子的信号，证明两个甲基是完全相同的，两个苯环氢也是完全相同的。 Meisenheimer络合物之所以稳定，是由于硝基极强的吸电子共扼效应分散了负电荷；如果硝基处在离去基的间位，没有吸电子共扼效应传递到间位，这种亲核取代反应就难以发生，下面的反应就非常清楚地说明，只有处于硝基邻、对位的卤素才可以被取代： 硝基也是易于被取代的基团。但在下面这个反应中，处于两个甲基中间、位阻较大的硝基被取代掉！这是因为由于两个甲基相“挤”，该硝基不能与苯环共平面，因而不能与苯环共轭，所以它不能使对位的硝基活化，所以对位的硝基难以被取代；相反，对位的硝基却活化了该硝基，所以它被取代掉。 由于与上述的例子相似的理由，下列两个化合物的活性很小，与氯苯相似： SNAr反应有中间体生成，因此是两步反应。那么哪一步是慢的决速步呢？在大多数情况中，第一步加成是总的反应的决速步，因此离去基团的性质对反应速度影响不大。下列反应中，离去基团分别为－Cl、－Br、－I、－SOC6H5和－SO2C6H5时，反应速度差别不大： 如果消除是决定反应速率的步骤，则离去倾向大的Y，反应速率特别快。下面反应的相对速率为： 当Y=Cl, Br, I时，速率变化不大，氟化物起反应的速率较快，是由于它的场效应特别强，能使中间体的稳定性增加。 * 第九章 芳环上的取代反应 § 25.1 芳环上的亲电取代 在没有取代基的情况下，芳香族化合物可以起亲电取代反应(H被取代)。这类反应使芳烃成为各种衍生物，在合成上有广泛的用途，对于它们的机理也进行了比较全面的研究。大多数亲电取代反应是照下列模式进行的，即亲电试剂进攻芳环，生成σ-络合物，然后离去基团(H)以正离子形式离去。 通常第二步快于第一步，即σ-络合物的生成是决速步，这种机理也称为Ar-SE. 25.1.1 σ-络合物 σ络合物又称为Wheland络合物或芳基正离子。有的σ络合物可 以分离鉴定。例如，2,4,6-三甲基苯与 EtF和BF3在低温下反应，生成熔点为-15oC的固体，加热后分解成乙基化产物： 有的σ络合物可以用NMR检测出来。例如，苯在超强酸(HF- SbF5-SO2ClF-SO2F2)中，-134oC下生成的σ络合物的13C NMR的化学位移为：C(3): 178.1; C(1), C(5): 186.6; C(2), C(4): 136.9; C(6): 52.2. 说明正电荷主要分布在1，3，5位碳原子上(这种络合物的酸性很强，pKa-10). 在以上例子中，介质的亲核性非常弱，不会进攻σ络合物；在一般的