深度有机:芳香烃
时间:2024-09-25 18:35 来源:未知 作者:张德金 点击:次 所属专题: 芳香烃
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一、芳香烃的定义
具有芳香性的烃称为芳香烃,一般是指分子中含有苯环的烃。
广义的芳香烃包括非苯芳烃。
非苯芳烃:对完全共轭的、单环的、平面多烯来说,具有(4n+2)个 π电子(n≥0)的分子,可能具有特殊芳香稳定性。
二、一些反应
1、与氯气的反应
+3Cl2→加热、加压→
2、V2O5下的催化氧化
2+9O2→V2O5/Δ→2+4CO2+4H2O
3、伯奇(Birch)还原反应:反应条件为Na、乙醇、液氨。
2+2Na+2CH3CH2OH→液氨→2+2CH3CH2ONa
有给电子基团的,反应结果如下
→Na、液氨、CH3CH2OH→
有吸电子基团的,反应结果如下
→Na、液氨、CH3CH2OH→
共轭烯烃、不饱和醛、酮、酯,双取代炔烃、苯乙烯衍生物等,都能发生此类反应。
4、傅-克(Friedel-Crafts)反应
(1)傅-克烷基化反应
+CH3CH2Cl→AlCl3→-CH2CH3+HCl
+CH3CH2OH→BF3→-CH2CH3+H2O
+CH2=CH2→HF→-CH2CH3
注意:有可能发生重排现象,也有可能出现过度烷基化现象。
+CH3CH2CH2Cl→AlCl3→-CH(CH3)2+HCl
(2)傅-克酰基化反应
+CH3COCl→AlCl3→-COCH3+HCl
注意:芳香酮可以被还原为烷基,这种烷基化历程比直接烷基化的重排和过度现象。
-COCH3+4HCl+2Zn→Δ→-CH2CH3+H2O+2ZnCl2
5、加特曼-科赫(Gattermann-Kach)反应:与CO、HCl、CuCl生成芳香醛。
+ CO→CuCl/HCl→-CHO
6、苄位的化学性质
与苯基相连的第一个碳原子所在的位置叫苄位。
与烷基相连时,苯环体现了吸电子效应和超共轭效应。这两个效应极化了苄基上的C-H,使其易发生异裂或均裂。所形成的苄基中苯环上的π体系与苄基碳原子上的P轨道发生重叠,这种作用称为苄基共振效应。对应的负离子、正离子、自由基都较稳定,自由基卤化、SN2、SN1反应都容易进行。
(1)被酸性KMnO4氧化。
(2)-CH2Cl+KCN→- CH2CN+KCl
(3)-CH2CH3+2MnO2+2H2SO4→Δ→-COCH3+2MnSO4+3H2O
(4)-CH2OH+MnO2+H2SO4→Δ→-CHO+MnSO4+2H2O
(MnO2的氧化性比KMnO4的氧化性温和)
三、芳香亲电取代反应,苯环的活化与钝化、取代基的位置选择
1、芳香亲电取代反应
芳环上的H被亲电试剂所取代的反应。硝化、卤化、磺化、烷基化、酰基化都是如此。
反应机理如下:
2、取代基的定位效应,致活基团和致钝基团(考虑反应活性及速度的影响)
(1)定位效应:一元取代苯的取代基,对再取代进入的基团进入苯环的位置产生制约作用,这种作用也这是取代基的定位效应。
这种效应与取代基的诱导效应、共轭效应、超共轭效应等电子效应是紧密相关的。
(2)定位效应的几种可能
①给电子诱导效应为主的取代基的定位效应:活化、邻对位。
如甲基等。它们使苯环的电子云密度有所增加,对于亲电取代来说,变得更容易。它们将大π键的电子云推得分布不均匀,邻、对位的电子云密度更高,这两种位置变得更容易。
下图是加入推电子基团后,苯环上的电子云在碳原子上的分布密度。
-CH3→HNO3→
②吸电子诱导效应为主的取代基的定位效应:钝化、间位。
如三氟甲基等。它们使苯环的电子云密度降低,对于亲电取代来说,变得不容易。它们将大π键的电子云吸得分布不均匀,间位的电子云密度更高,取代间位变得更有可能。
下图是加入吸电子基团后,苯环上的电子云在碳原子上的分布密度。
-CF3→HNO3→
③给电子共轭效应为主的取代基的定位效应:活化,邻对位。
氨基、羟基、烷氧基等既有给电子的共轭效应,又有吸电子的诱导效应,它们主要以给电子的共轭效应为主。
-OH→Br2→
④吸电子共轭效应为主的取代基的定位效应:钝化,间位。
硝基、羧基、酯基、醛基、羰基、氰基等既有吸电子的共轭效应,又有吸电子的诱导效应,它们显示为以吸电子效应。
-NO2→HNO3→
⑤卤素原子取代基的定位效应:钝化,邻对位。
-Cl→HNO3→
(3)苯环的活化与钝化
比如,硝基苯C6H5NO2与液溴更难反应,而苯酚C6H5OH与液溴更容易反应。
(4)邻对位定位基和间位定位基(考虑对反应取向的影响)
比如,硝基苯C6H5NO2与液溴反应会生成间位取代产物,而苯酚C6H5OH与液溴反应会生成邻对位取代产物。
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