第12章：芳环的反应.ppt

第十二章 芳环的反应 一、芳环的亲电取代反应及机制 二、取代基对芳环亲电取代反应的影响 三、多环芳烃的亲电取代反应 四、芳环亲核取代反应 五、芳环取代基的反应 六、含杂原子芳环的反应 一、芳环的亲电取代反应及机制 Mechanism: ---- Step 1: 类似烯烃，亲电试剂进攻苯环的pi-键，形成碳正离子 ---- Step 2: 这一步与烯烃不同，不是发生亲核试剂对苯环进行加成，而是脱去一个质子，回复到稳定的芳香性苯环结构，结果是取代反应。 一、芳环的亲电取代反应及机制 Step 1: Step 2: 一、芳环的亲电取代反应及机制 Reaction coordinate diagrams: 一、芳环的亲电取代反应及机制 The five most common electrophilic aromatic substitution reactions are the following: 1. Halogenation 卤代 2. Nitration 硝化 3. Sulfonation 磺化 4. Friedel-Crafts acylation 烷基化 5. Friedel-Crafts alkylation 酰基化 一、芳环的亲电取代反应及机制 以上几种亲电取代反应仅亲电试剂不同： Cl-Cl+- -AlCl3, Br-Br+ - -FeBr3, I+ +NO2, SO3, R+, or R-Cl+ - -AlCl3, RC+=O 一、芳环的亲电取代反应及机制 Activated Electrophiles （亲电试剂的活化） —— Cation formation by reaction of an elcerophile with an aromatic ring is accompanied by the loss of aromatic stabilization. 正离子的形成伴随着芳香性的丧失 —— Therefore, the electrophile that can effect aromatic subsitution of benzene must be more reactive than those addition to alkenes. 因此，与苯环反应的亲电试剂需要更高的反应活性 一、芳环的亲电取代反应及机制 1. Halogenation ( Cl-, Br- ) :B can be -AlCl4, or -Cl 一、芳环的亲电取代反应及机制 2. Halogenation ( I- ) 3. Nitration 一、芳环的亲电取代反应及机制 4. Sulfonation ---- reversible reaction 一、芳环的亲电取代反应及机制 5. Friedel-Crafts Acylation and Alkylation Rearrangement may occur in alkylation 一、芳环的亲电取代反应及机制 思考题：如何从苯合成正丁基苯？ 二、取代基对芳环亲电取代反应的影响 A study of the chemistry of aromatic compounds leads to deeper understanding of the effects of electronic and steric factors on reactivity, which will be of benefit in the further study of chemistry and biochemistry. 二、取代基对芳环亲电取代反应的影响 1. Experimental Facts: 二、取代基对芳环亲电取代反应的影响 Two possible effects on the rate: —— activating substituents 活化取代基 —— deactivating substituents 钝化取代基 Two possible effects on the orientation: —— ortho and para ( both activating and deactivting substituents) 邻对位定位（可以是活化取代基，也可以是钝化取代基） —— meta ( only deactivating substituents ) 间位定位（只是钝化取代基） 二、取代基对芳环亲电取代反应的影响 2. Weakly Activating Substituents: —— Alkyl Groups 二、取代基对芳环亲电取