第一章有機(jī)合成反應(yīng)理論

1、 本課程從精細(xì)化學(xué)品合成的共性出發(fā)，按本課程從精細(xì)化學(xué)品合成的共性出發(fā)，按有機(jī)合成的單元反應(yīng)分類，介紹精細(xì)化學(xué)品生有機(jī)合成的單元反應(yīng)分類，介紹精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)中常見的單元反應(yīng)。在介紹其基本理論的基產(chǎn)中常見的單元反應(yīng)。在介紹其基本理論的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)討論反應(yīng)過程的影響因素。結(jié)合工礎(chǔ)上，重點(diǎn)討論反應(yīng)過程的影響因素。結(jié)合工業(yè)實(shí)例討論單元過程的一般技術(shù)；還簡(jiǎn)要介紹業(yè)實(shí)例討論單元過程的一般技術(shù)；還簡(jiǎn)要介紹有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)方法的一般知識(shí)，對(duì)有機(jī)合有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)方法的一般知識(shí)，對(duì)有機(jī)合成新工藝、新技術(shù)也作了適當(dāng)介紹。講授內(nèi)容成新工藝、新技術(shù)也作了適當(dāng)介紹。講授內(nèi)容共分十二章；單元反應(yīng)的理論基礎(chǔ)，磺化，硝共分十

2、二章；單元反應(yīng)的理論基礎(chǔ)，磺化，硝化，鹵化，羥基化，烷基化，?；?，還原，氨化，鹵化，羥基化，烷基化，?；?，還原，氨基化和芳胺基化，氧化，縮合等?；头及坊?，氧化，縮合等。緒言緒言 1.1 脂肪族親核取代反應(yīng)脂肪族親核取代反應(yīng) 鹵代烴是受攻擊的對(duì)象，稱為底物；鹵代烴是受攻擊的對(duì)象，稱為底物；Nu-是親核試是親核試劑或稱為進(jìn)入基團(tuán)；劑或稱為進(jìn)入基團(tuán)；X-為反應(yīng)中離開的基團(tuán)，稱為離為反應(yīng)中離開的基團(tuán)，稱為離去基團(tuán)去基團(tuán) 有機(jī)合成反應(yīng)中研究得較為深入的一類反應(yīng)。有機(jī)合成反應(yīng)中研究得較為深入的一類反應(yīng)。最經(jīng)典的是鹵代烷與許多親核試劑可以發(fā)生親最經(jīng)典的是鹵代烷與許多親核試劑可以發(fā)生親核取代反應(yīng)，可以生

3、成相應(yīng)的醇、醚、胺等化核取代反應(yīng)，可以生成相應(yīng)的醇、醚、胺等化合物合物表表1-1 常見的鹵代烴親核取代反應(yīng)常見的鹵代烴親核取代反應(yīng)Williamson醚合成法醚合成法1.1.1 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與歷程反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與歷程 SN2反應(yīng)能量變化圖反應(yīng)能量變化圖（2）SN1反應(yīng)反應(yīng)SN1反應(yīng)能量變化圖反應(yīng)能量變化圖1.1.2 影響反應(yīng)的因素影響反應(yīng)的因素（1）烷基結(jié)構(gòu)）烷基結(jié)構(gòu)電子效應(yīng)電子效應(yīng) 空間效應(yīng)空間效應(yīng)SN1SN2(2)立體化學(xué)和重排立體化學(xué)和重排SN2新戊基溴代烷與新戊基溴代烷與C2H5O-作用，通過作用，通過SN2反應(yīng)得醚反應(yīng)得醚 新戊基溴代烷在乙醇中進(jìn)行反應(yīng)，通過新戊基溴代烷在乙醇中進(jìn)行反應(yīng)，通

4、過SN1重排重排取代和消除得醚和烯取代和消除得醚和烯（3） 進(jìn)入基團(tuán)（親核試劑，進(jìn)入基團(tuán)（親核試劑，Nu-) Nu-能提供一對(duì)電子，與底物碳原子成鍵。Nu-的給電子能力強(qiáng)，成鍵就快，親核性強(qiáng)。通常Nu-的堿性愈強(qiáng)，親核能力亦愈強(qiáng)。在很多情況下，堿性與親核性是一致的，但有時(shí)并不完全一致，因?yàn)閴A性是對(duì)質(zhì)子的親合能力，而親核性是堿在過渡態(tài)對(duì)碳原子的親合能力。Nu-的親核能力取決于兩個(gè)因素：堿性和可極化性。一般而言，周期表中第三、第四周期元素的親核性強(qiáng)，第二周期元素的堿性強(qiáng)。 堿性強(qiáng)弱與溶劑的關(guān)系很大，因此親核性亦受溶劑的影響，但是可極化性很少受溶劑的影響。一些常見的親核試劑的親核性由高到低一些常見的

5、親核試劑的親核性由高到低的順序是：的順序是：但是在偶極溶劑中，有些試劑的親核性是相反的： 在在SN2反應(yīng)中，反應(yīng)中，由于由于Nu-參加決定反應(yīng)速度參加決定反應(yīng)速度的一步，的一步， Nu-親核能力越大，越利于親核能力越大，越利于SN2反應(yīng)反應(yīng)。在在SN1反應(yīng)中，親核試劑與正碳離子的反應(yīng)不反應(yīng)中，親核試劑與正碳離子的反應(yīng)不是反應(yīng)速度的控制步驟，因此是反應(yīng)速度的控制步驟，因此Nu-對(duì)反應(yīng)速度對(duì)反應(yīng)速度影響不大。影響不大。由于正碳離子的反應(yīng)性很高，不論由于正碳離子的反應(yīng)性很高，不論Nu-的親核能力是大或小，均能發(fā)生反應(yīng)。的親核能力是大或小，均能發(fā)生反應(yīng)。（4）離去基團(tuán)）離去基團(tuán) 不論不論SN2反應(yīng)還是

6、反應(yīng)還是SNl反應(yīng)，變換離去基團(tuán)都反應(yīng)，變換離去基團(tuán)都會(huì)影響其反應(yīng)的速度，影響基本相同。不同的離會(huì)影響其反應(yīng)的速度，影響基本相同。不同的離去基團(tuán)在親核取代反應(yīng)中的相對(duì)活性如下：去基團(tuán)在親核取代反應(yīng)中的相對(duì)活性如下：(5) 溶劑效應(yīng)溶劑效應(yīng) 親核取代反應(yīng)中，質(zhì)子溶劑中的質(zhì)子可以與親核取代反應(yīng)中，質(zhì)子溶劑中的質(zhì)子可以與反應(yīng)中生成的負(fù)離子，尤其是與由氧與氮形成反應(yīng)中生成的負(fù)離子，尤其是與由氧與氮形成的負(fù)離子通過氫鍵溶劑化，使負(fù)電荷得到分散，的負(fù)離子通過氫鍵溶劑化，使負(fù)電荷得到分散，負(fù)離子變得穩(wěn)定，因此有利于離解反應(yīng)，有利負(fù)離子變得穩(wěn)定，因此有利于離解反應(yīng)，有利于反應(yīng)按于反應(yīng)按SN1進(jìn)行，所以增加溶劑

7、的酸性，即增進(jìn)行，所以增加溶劑的酸性，即增加質(zhì)子形成氫鍵的能力，有利于反應(yīng)按加質(zhì)子形成氫鍵的能力，有利于反應(yīng)按SNl進(jìn)行。進(jìn)行。1.1.3 氧親核試劑的反應(yīng)氧親核試劑的反應(yīng)（1）酯的水解）酯的水解（2）羧酸的酯化）羧酸的酯化（3）酯的醇解）酯的醇解（4）酰鹵的醇解）酰鹵的醇解1.1.4 硫親核試劑的反應(yīng)硫親核試劑的反應(yīng)1.1.5 氮親核試劑的反應(yīng)氮親核試劑的反應(yīng)（1）氨或胺的烷基化）氨或胺的烷基化（2）環(huán)氧化合物的胺化）環(huán)氧化合物的胺化1.1.6 鹵素親核試劑的反應(yīng)鹵素親核試劑的反應(yīng)1.1.7 在磺?；蛏系挠H核取代反應(yīng)在磺?；蛏系挠H核取代反應(yīng)1.2 脂肪族親電取代反應(yīng)脂肪族親電取代反應(yīng)1.

8、2.1 反應(yīng)歷程反應(yīng)歷程（1）雙分子歷程）雙分子歷程SE2和和SEi（2）單分子歷程）單分子歷程SE1(3)親電取代伴隨雙鍵移動(dòng)親電取代伴隨雙鍵移動(dòng)1.2.2 氫作離去基團(tuán)的反應(yīng)氫作離去基團(tuán)的反應(yīng)（1）雙鍵及三鍵的遷移）雙鍵及三鍵的遷移（2）醛、酮的鹵化）醛、酮的鹵化1.2.3 碳作為離去基團(tuán)的反應(yīng)碳作為離去基團(tuán)的反應(yīng)容易脫羧的羧酸容易脫羧的羧酸1.2.4 在氮上親電取代的反應(yīng)在氮上親電取代的反應(yīng)（1）重氮化）重氮化（2）氧化物偶氮化合物）氧化物偶氮化合物1.3 芳香族親電取代反應(yīng)芳香族親電取代反應(yīng) 芳香族化合物是有機(jī)合成的重要組成部分。芳香族化合物是有機(jī)合成的重要組成部分。一般可包括苯衍生的

9、芳香化合物、稠環(huán)芳香化一般可包括苯衍生的芳香化合物、稠環(huán)芳香化合物、稠環(huán)非苯芳香化合物和雜環(huán)芳香化合物合物、稠環(huán)非苯芳香化合物和雜環(huán)芳香化合物四大類。在芳香化合物的有機(jī)合成反應(yīng)中，以四大類。在芳香化合物的有機(jī)合成反應(yīng)中，以取代反應(yīng)最為重要，通過取代反應(yīng)，可以從簡(jiǎn)取代反應(yīng)最為重要，通過取代反應(yīng)，可以從簡(jiǎn)單的芳香化合物合成各式各樣較為復(fù)雜的芳香單的芳香化合物合成各式各樣較為復(fù)雜的芳香化合物。芳環(huán)上取代反應(yīng)從歷程上區(qū)分，包括：化合物。芳環(huán)上取代反應(yīng)從歷程上區(qū)分，包括：親電、親核及自由基取代，其中以親電取代最親電、親核及自由基取代，其中以親電取代最為常見和重要。為常見和重要。1.3.1 苯的一元親電取

10、代反應(yīng)苯的一元親電取代反應(yīng)苯分子的電子集中在分子平面的上下兩邊，和烯苯分子的電子集中在分子平面的上下兩邊，和烯烴有些相似，不易受親核試劑的進(jìn)攻而易受親電烴有些相似，不易受親核試劑的進(jìn)攻而易受親電試劑的進(jìn)攻，這是苯類芳香化合物的重要特征。試劑的進(jìn)攻，這是苯類芳香化合物的重要特征。苯環(huán)上的親電取代反應(yīng)歷程：苯環(huán)上的親電取代反應(yīng)歷程：惠蘭特中間體的共振結(jié)構(gòu)式惠蘭特中間體的共振結(jié)構(gòu)式質(zhì)子化的苯的正電荷分布質(zhì)子化的苯的正電荷分布（1）絡(luò)合物絡(luò)合物 芳烴的離域芳烴的離域軌道能與親電能力較弱的軌道能與親電能力較弱的試劑試劑HCl、HBr、Ag+等相互作用形成下列等相互作用形成下列絡(luò)合物：絡(luò)合物：HCl的的絡(luò)

11、合物絡(luò)合物-78絡(luò)合物和絡(luò)合物和絡(luò)合物確實(shí)能夠穩(wěn)定的存在，有絡(luò)合物確實(shí)能夠穩(wěn)定的存在，有些穩(wěn)定的些穩(wěn)定的絡(luò)合物可以制備，并能在低溫條件絡(luò)合物可以制備，并能在低溫條件下分離出來：下分離出來：（3）親電取代反應(yīng)歷程）親電取代反應(yīng)歷程芳香族親電取代的兩步反應(yīng)歷程可以簡(jiǎn)單表示芳香族親電取代的兩步反應(yīng)歷程可以簡(jiǎn)單表示如下：如下：第一步第一步第二步第二步絡(luò)合物絡(luò)合物芳香族親電取代在生成芳香族親電取代在生成絡(luò)合物、絡(luò)合物、 絡(luò)合物以絡(luò)合物以及最終產(chǎn)物的過程中，能量變化如圖所示：及最終產(chǎn)物的過程中，能量變化如圖所示：絡(luò)絡(luò)合合物物絡(luò)絡(luò)合物合物加成產(chǎn)物加成產(chǎn)物取代產(chǎn)物取代產(chǎn)物（4）親電取代反應(yīng)的可逆性）親電取代反

12、應(yīng)的可逆性 大多數(shù)親電取代反應(yīng)是大多數(shù)親電取代反應(yīng)是不可逆的不可逆的。通常當(dāng)芳環(huán)上。通常當(dāng)芳環(huán)上引入吸電子基后，如硝基、鹵素、酰基或偶氮基，芳引入吸電子基后，如硝基、鹵素、?；蚺嫉辑h(huán)的電子云密度有所降低，特別是與上述取代基相連環(huán)的電子云密度有所降低，特別是與上述取代基相連的碳原子上的電子云密度降低得更多，的碳原子上的電子云密度降低得更多，H+不易進(jìn)攻不易進(jìn)攻這個(gè)位置重新生成原來的中間體正離子，因而也不易這個(gè)位置重新生成原來的中間體正離子，因而也不易進(jìn)一步脫落親電質(zhì)點(diǎn)而回復(fù)為起始的反應(yīng)物，進(jìn)一步脫落親電質(zhì)點(diǎn)而回復(fù)為起始的反應(yīng)物，所以硝所以硝化、鹵化、化、鹵化、C-?；团己系扔H電取代反應(yīng)

13、實(shí)際上是不酰化和偶合等親電取代反應(yīng)實(shí)際上是不可逆的?？赡娴?。如果親電質(zhì)點(diǎn)進(jìn)攻芳環(huán)底引入了一個(gè)供電子如果親電質(zhì)點(diǎn)進(jìn)攻芳環(huán)底引入了一個(gè)供電子基基(如烷基如烷基)，這使芳環(huán)的電子云密度增大，尤其是與，這使芳環(huán)的電子云密度增大，尤其是與烷基相連的碳原子增加得更多，烷基相連的碳原子增加得更多，H+就較易進(jìn)攻這個(gè)就較易進(jìn)攻這個(gè)位置，重新生成原先的中間體正離子，并進(jìn)一步脫落位置，重新生成原先的中間體正離子，并進(jìn)一步脫落烷基回復(fù)為起始的反應(yīng)物，烷基回復(fù)為起始的反應(yīng)物，所以所以C烷基化通常是可烷基化通常是可逆的。逆的。（5）取代苯的偶極矩）取代苯的偶極矩一些一元取代苯的偶極矩一些一元取代苯的偶極矩（20-25，

14、苯中測(cè)定），苯中測(cè)定）4.085.603.774.60（6）苯環(huán)取代基的電子效應(yīng)）苯環(huán)取代基的電子效應(yīng) 苯環(huán)上絕大多數(shù)取代基都具有苯環(huán)上絕大多數(shù)取代基都具有誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)和共軛效應(yīng)（烷基為超共扼效應(yīng)），取代苯（烷基為超共扼效應(yīng)），取代苯中實(shí)際表現(xiàn)出的是這些效應(yīng)的綜合結(jié)果，統(tǒng)中實(shí)際表現(xiàn)出的是這些效應(yīng)的綜合結(jié)果，統(tǒng)稱為取代基的稱為取代基的電子效應(yīng)電子效應(yīng) (A)誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng) 是由鄰鍵的極化而引起某個(gè)鍵是由鄰鍵的極化而引起某個(gè)鍵的極化。誘導(dǎo)效應(yīng)對(duì)鄰鍵的影響最大，隨著鍵的極化。誘導(dǎo)效應(yīng)對(duì)鄰鍵的影響最大，隨著鍵的遠(yuǎn)離影響逐漸減弱。凡取代苯的取代基使電的遠(yuǎn)離影響逐漸減弱。凡取代苯的取代基使

15、電子云向苯環(huán)偏移，從而子云向苯環(huán)偏移，從而增加苯環(huán)電子云密度增加苯環(huán)電子云密度，增加堿性，增大苯環(huán)親電能力的，這類取代基增加堿性，增大苯環(huán)親電能力的，這類取代基具有給電子誘導(dǎo)效應(yīng)（具有給電子誘導(dǎo)效應(yīng)（+I）。凡取代裝使苯）。凡取代裝使苯環(huán)電子云向取代基偏移，從而環(huán)電子云向取代基偏移，從而降低苯環(huán)電子云降低苯環(huán)電子云密度密度，降低堿性，削弱苯環(huán)親電能力的，這類，降低堿性，削弱苯環(huán)親電能力的，這類取代基具有吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)取代基具有吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)（-I）。）。 (B)共軛效應(yīng)共軛效應(yīng) 是由共軛體系內(nèi)取代基引起的共軛是由共軛體系內(nèi)取代基引起的共軛體系的電子云密度的變化，因而對(duì)分子的偶極矩體系的電子云密

16、度的變化，因而對(duì)分子的偶極矩產(chǎn)生影響。取代苯中的取代基的產(chǎn)生影響。取代苯中的取代基的p軌道與苯環(huán)上軌道與苯環(huán)上碳原子的碳原子的p軌道相互重疊，電子發(fā)生較大范圍的軌道相互重疊，電子發(fā)生較大范圍的離域使整個(gè)分子的電子云密度分布發(fā)生變化，即離域使整個(gè)分子的電子云密度分布發(fā)生變化，即可產(chǎn)生共軛效應(yīng)。重疊得越多，共軛效應(yīng)越強(qiáng)?？僧a(chǎn)生共軛效應(yīng)。重疊得越多，共軛效應(yīng)越強(qiáng)。凡取代基通過共軛效應(yīng)供凡取代基通過共軛效應(yīng)供給苯環(huán)電子給苯環(huán)電子的，稱為給的，稱為給電子共軛效應(yīng)（電子共軛效應(yīng)（+C），如），如NH2、Cl、0H、OR、OCOR等；凡取代基移走苯環(huán)電子的，稱為吸電等；凡取代基移走苯環(huán)電子的，稱為吸電子共軛

17、效應(yīng)子共軛效應(yīng)（-C），），如如NO2、CN、COOH、CHO、COR等。等。Ar取代基具有兩種效應(yīng)。取代基具有兩種效應(yīng)。 (C)超共軛效應(yīng)超共軛效應(yīng) 當(dāng)取代苯中的取代基為烷基當(dāng)取代苯中的取代基為烷基時(shí)，烷基內(nèi)的碳原子與極小的氫原子結(jié)合對(duì)時(shí)，烷基內(nèi)的碳原子與極小的氫原子結(jié)合對(duì)于電子云屏蔽的作用很小，所以這些電子容于電子云屏蔽的作用很小，所以這些電子容易與相連接的苯環(huán)上碳原子的易與相連接的苯環(huán)上碳原子的電子共軛電子共軛,發(fā)發(fā)生電子向苯環(huán)離域的現(xiàn)象，使體系變得穩(wěn)電生電子向苯環(huán)離域的現(xiàn)象，使體系變得穩(wěn)電這種這種鍵與鍵與鍵的共扼稱為超共軛效應(yīng)。超共鍵的共扼稱為超共軛效應(yīng)。超共軛效應(yīng)一般是給電子的，其大

18、小順序如下軛效應(yīng)一般是給電子的，其大小順序如下 CH3CH2RCHR2CR3可見，烷基內(nèi)可見，烷基內(nèi)CH鍵愈多，超共軛效應(yīng)越大。鍵愈多，超共軛效應(yīng)越大。應(yīng)該指出，超共軛效應(yīng)的影響比共軛效應(yīng)小應(yīng)該指出，超共軛效應(yīng)的影響比共軛效應(yīng)小得多。得多。1.3.2 苯的二元親電取代反應(yīng)苯的二元親電取代反應(yīng)二元親電取代發(fā)生在苯環(huán)上哪個(gè)位置主要取二元親電取代發(fā)生在苯環(huán)上哪個(gè)位置主要取決于已有取代基的性質(zhì)、親電試劑的性質(zhì)、決于已有取代基的性質(zhì)、親電試劑的性質(zhì)、反應(yīng)的可逆性和反應(yīng)條件反應(yīng)的可逆性和反應(yīng)條件(溫度、催化劑、溫度、催化劑、溶劑溶劑)。但在上述各種因素中最重要的是。但在上述各種因素中最重要的是已已有取代基

19、的性質(zhì)有取代基的性質(zhì)。此外，也有一些反應(yīng)，二。此外，也有一些反應(yīng)，二元親電取代的不是氫而是第一取代基被取代，元親電取代的不是氫而是第一取代基被取代，這種取代稱為這種取代稱為自位自位(ipso)取代。取代。 苯及帶有活化基團(tuán)或鈍化基團(tuán)的苯進(jìn)行親電取代反應(yīng)的能量變化圖（1）定位規(guī)律）定位規(guī)律 一元取代苯中取代基所起的一元取代苯中取代基所起的作用主要表現(xiàn)在是使苯環(huán)活化了還是鈍化了。作用主要表現(xiàn)在是使苯環(huán)活化了還是鈍化了。鄰、對(duì)位定位基和間位定位基鄰、對(duì)位定位基和間位定位基 取代基的定位規(guī)律實(shí)質(zhì)上是反應(yīng)速度問題，取代基的定位規(guī)律實(shí)質(zhì)上是反應(yīng)速度問題，如苯酚的氯化能生成三種正碳離子中間體：如苯酚的氯化能

20、生成三種正碳離子中間體：鄰位進(jìn)攻鄰位進(jìn)攻對(duì)位進(jìn)攻對(duì)位進(jìn)攻間位進(jìn)攻間位進(jìn)攻苯酚氯化形成鄰、間、對(duì)中間體正離子的能苯酚氯化形成鄰、間、對(duì)中間體正離子的能量變化圖量變化圖鄰位間位對(duì)位硝基苯硝化的三種共振式硝基苯硝化的三種共振式硝基苯硝化形成鄰、間、對(duì)中間體硝基苯硝化形成鄰、間、對(duì)中間體正離子的能量變化圖正離子的能量變化圖為什么弱鈍化基有使第二個(gè)取代基進(jìn)入鄰、對(duì)位的為什么弱鈍化基有使第二個(gè)取代基進(jìn)入鄰、對(duì)位的定位效應(yīng)。以氯苯的硝化為例來加以說明，可能形定位效應(yīng)。以氯苯的硝化為例來加以說明，可能形成的正碳離子中間體的共振式和相應(yīng)的產(chǎn)物是成的正碳離子中間體的共振式和相應(yīng)的產(chǎn)物是:氯鎓離子氯鎓離子 由于鹵苯

21、中鹵原子的吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)比它由于鹵苯中鹵原子的吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)比它的給電子共軛效應(yīng)大，所以使苯環(huán)上的電子云的給電子共軛效應(yīng)大，所以使苯環(huán)上的電子云密度降低，反應(yīng)活性減弱，反應(yīng)速度變小。但密度降低，反應(yīng)活性減弱，反應(yīng)速度變小。但是鹵素的給電子共軛效應(yīng)卻使形成鄰、對(duì)位中是鹵素的給電子共軛效應(yīng)卻使形成鄰、對(duì)位中間體正離子所需的活化能較低，因此鹵原子雖間體正離子所需的活化能較低，因此鹵原子雖為鈍化基，但其定位效應(yīng)卻使第二個(gè)取代基進(jìn)為鈍化基，但其定位效應(yīng)卻使第二個(gè)取代基進(jìn)入它的鄰、對(duì)位。入它的鄰、對(duì)位。（2）影響苯的二元產(chǎn)物異構(gòu)體比例的因素）影響苯的二元產(chǎn)物異構(gòu)體比例的因素 影響產(chǎn)物異構(gòu)體比例的因素除了第

22、一個(gè)影響產(chǎn)物異構(gòu)體比例的因素除了第一個(gè)取代基的性質(zhì)外，還有其他一些因素，如反取代基的性質(zhì)外，還有其他一些因素，如反應(yīng)應(yīng)溫度溫度、空間效應(yīng)空間效應(yīng)、催化劑催化劑、親電試劑親電試劑、反反應(yīng)的可逆性應(yīng)的可逆性等對(duì)取代反應(yīng)的速度和進(jìn)入苯環(huán)等對(duì)取代反應(yīng)的速度和進(jìn)入苯環(huán)的位置均有一定的影響。的位置均有一定的影響。 (A)反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度 升高溫度可以促使磺化和升高溫度可以促使磺化和C烷基化成為可逆反應(yīng)烷基化成為可逆反應(yīng)。溫度對(duì)不可逆親電。溫度對(duì)不可逆親電取代產(chǎn)物異構(gòu)體比例也有影響，以硝基苯在取代產(chǎn)物異構(gòu)體比例也有影響，以硝基苯在不同溫度下的再硝化為例，升高溫度不同溫度下的再硝化為例，升高溫度 ，主要，主要

23、產(chǎn)物間二硝基的生成量將減少，見表產(chǎn)物間二硝基的生成量將減少，見表:表表 硝基苯用混酸硝化產(chǎn)物異構(gòu)體比例硝基苯用混酸硝化產(chǎn)物異構(gòu)體比例（B）空間效應(yīng)）空間效應(yīng) 鄰位進(jìn)攻會(huì)受到空間效應(yīng)的鄰位進(jìn)攻會(huì)受到空間效應(yīng)的影晌影晌,而對(duì)位進(jìn)攻受此效應(yīng)的影響較小。由于而對(duì)位進(jìn)攻受此效應(yīng)的影響較小。由于空間效應(yīng)的存在空間效應(yīng)的存在,往往使二元取代產(chǎn)物中鄰位往往使二元取代產(chǎn)物中鄰位異構(gòu)體所占的比例隨著已有取代基或進(jìn)攻親異構(gòu)體所占的比例隨著已有取代基或進(jìn)攻親電質(zhì)點(diǎn)的體積增加而下降。（所以導(dǎo)致鄰位：電質(zhì)點(diǎn)的體積增加而下降。（所以導(dǎo)致鄰位：對(duì)位小于對(duì)位小于2：1）表表 各種鹵代烴硝化產(chǎn)物異構(gòu)體比例各種鹵代烴硝化產(chǎn)物異構(gòu)體

24、比例 (C)催化劑催化劑 催化劑不同也可以改變異構(gòu)體催化劑不同也可以改變異構(gòu)體比例。例如溴苯分別用比例。例如溴苯分別用FeCl2和和AlCl3做催化做催化劑進(jìn)行溴化所得異構(gòu)體的百分比例分別為：劑進(jìn)行溴化所得異構(gòu)體的百分比例分別為： 鄰位：間位：對(duì)位鄰位：間位：對(duì)位 13：2：85 8：30：62 （D）親電試劑：）親電試劑：在有些情況下，可能發(fā)生占突在有些情況下，可能發(fā)生占突出優(yōu)勢(shì)的鄰位取代，而明顯減少對(duì)位取代。這是出優(yōu)勢(shì)的鄰位取代，而明顯減少對(duì)位取代。這是由于苯環(huán)上的已有取代基與進(jìn)攻的親電質(zhì)點(diǎn)生成由于苯環(huán)上的已有取代基與進(jìn)攻的親電質(zhì)點(diǎn)生成絡(luò)合物，因此使第二個(gè)取代基優(yōu)先進(jìn)入鄰位。絡(luò)合物，因此使

25、第二個(gè)取代基優(yōu)先進(jìn)入鄰位。 混酸硝混酸硝化苯甲化苯甲醚（采醚（采用硝酸用硝酸和乙酐）和乙酐）71(E) 反應(yīng)的可逆性反應(yīng)的可逆性 對(duì)于不可逆親電取代反應(yīng)，對(duì)于不可逆親電取代反應(yīng)，異構(gòu)體比例主要受極性效應(yīng)影響。對(duì)于可逆親異構(gòu)體比例主要受極性效應(yīng)影響。對(duì)于可逆親電取代反應(yīng)則空間效應(yīng)起主要作用。以甲苯在電取代反應(yīng)則空間效應(yīng)起主要作用。以甲苯在AlCl3存在下用丙烯進(jìn)行異丙基化為例：存在下用丙烯進(jìn)行異丙基化為例：間位體一經(jīng)生成，不易再質(zhì)子間位體一經(jīng)生成，不易再質(zhì)子化和脫異丙基化和脫異丙基,所以在可逆烷所以在可逆烷基化反應(yīng)條件下，間位異構(gòu)體基化反應(yīng)條件下，間位異構(gòu)體將是主要產(chǎn)物。將是主要產(chǎn)物。1.3.3

26、 苯的多元取代反應(yīng)苯的多元取代反應(yīng)（1）取代效應(yīng)一致時(shí)，其定位效應(yīng)具有加和性；）取代效應(yīng)一致時(shí)，其定位效應(yīng)具有加和性；（2）取代效應(yīng)不一致時(shí)，取決于已有取代基定）取代效應(yīng)不一致時(shí)，取決于已有取代基定位效應(yīng)的強(qiáng)弱，通?；罨亩ㄎ恍?yīng)大于鈍位效應(yīng)的強(qiáng)弱，通?；罨亩ㄎ恍?yīng)大于鈍化基的定位效應(yīng)，鄰、對(duì)位的大于間位的定位化基的定位效應(yīng)，鄰、對(duì)位的大于間位的定位效應(yīng)。效應(yīng)。（3） 當(dāng)苯環(huán)上兩個(gè)取代基都是鈍化基時(shí)，很當(dāng)苯環(huán)上兩個(gè)取代基都是鈍化基時(shí)，很難再進(jìn)入新取代基。難再進(jìn)入新取代基。（4）新取代基一般不進(jìn)入）新取代基一般不進(jìn)入1，3-取代苯的取代苯的2位。位。1.3.4 稠環(huán)化合物的親電取代反應(yīng)稠環(huán)

27、化合物的親電取代反應(yīng) 稠環(huán)化合物也是一類重要的多環(huán)芳香化稠環(huán)化合物也是一類重要的多環(huán)芳香化合物。這類化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩個(gè)或兩合物。這類化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩個(gè)或兩個(gè)以上的環(huán)共用兩個(gè)鄰位的碳原子稠合而個(gè)以上的環(huán)共用兩個(gè)鄰位的碳原子稠合而成的環(huán)系，如兩個(gè)環(huán)稠合，就有一個(gè)公共成的環(huán)系，如兩個(gè)環(huán)稠合，就有一個(gè)公共邊，三個(gè)環(huán)稠合則可有兩種方式：一種是邊，三個(gè)環(huán)稠合則可有兩種方式：一種是線式稠合，另一種是角式稠合。線式稠合，另一種是角式稠合。 萘是稠環(huán)化合物中最重要的代表，染料、萘是稠環(huán)化合物中最重要的代表，染料、農(nóng)藥和香料合成中有不少是萘系中間體。農(nóng)藥和香料合成中有不少是萘系中間體。 萘的一元取代物有萘

28、的一元取代物有，兩種產(chǎn)物，下面是兩種產(chǎn)物，下面是，取代中間體正離子的、含有一個(gè)苯環(huán)的較穩(wěn)取代中間體正離子的、含有一個(gè)苯環(huán)的較穩(wěn)定的共振結(jié)構(gòu)式：定的共振結(jié)構(gòu)式：萘一元親電取代反應(yīng)異構(gòu)體比例萘一元親電取代反應(yīng)異構(gòu)體比例萘的二元取代反應(yīng)規(guī)律：萘的二元取代反應(yīng)規(guī)律：2 蒽和菲蒽和菲 蒽和菲都是由煤焦油提取的，它們的衍生物蒽和菲都是由煤焦油提取的，它們的衍生物具有重要用途，其分子結(jié)構(gòu)為：具有重要用途，其分子結(jié)構(gòu)為：蒽的結(jié)構(gòu)蒽的結(jié)構(gòu)菲的結(jié)構(gòu)菲的結(jié)構(gòu)如果以取代反應(yīng)作為芳香性的標(biāo)準(zhǔn)，則苯萘菲蒽如果以取代反應(yīng)作為芳香性的標(biāo)準(zhǔn)，則苯萘菲蒽的芳香性依次變小。的芳香性依次變小。 由于蒽的中位比較活潑，容易發(fā)生反應(yīng)，其

29、由于蒽的中位比較活潑，容易發(fā)生反應(yīng)，其中最重要的是將蒽氧化成蒽醌，每個(gè)邊環(huán)都可中最重要的是將蒽氧化成蒽醌，每個(gè)邊環(huán)都可以看作是在鄰位有兩個(gè)第二類取代基以看作是在鄰位有兩個(gè)第二類取代基(羰基羰基)的的苯環(huán)。因此蒽醌的親電取代比苯和萘要因難得苯環(huán)。因此蒽醌的親電取代比苯和萘要因難得多。蒽醌環(huán)上已有一個(gè)取代基，再引入第二個(gè)多。蒽醌環(huán)上已有一個(gè)取代基，再引入第二個(gè)取代基時(shí)，取代基時(shí)，其定位規(guī)律和萘環(huán)基本相同其定位規(guī)律和萘環(huán)基本相同。例如：。例如： 芳香族親核取代是親核試劑對(duì)芳環(huán)進(jìn)攻芳香族親核取代是親核試劑對(duì)芳環(huán)進(jìn)攻的反應(yīng)，這類取代按反應(yīng)類型可以分為：芳環(huán)的反應(yīng)，這類取代按反應(yīng)類型可以分為：芳環(huán)上氫的親

30、核取代；芳環(huán)上已有取代基的親核取上氫的親核取代；芳環(huán)上已有取代基的親核取代和通過苯炔中間體的親核取代。按反應(yīng)歷程代和通過苯炔中間體的親核取代。按反應(yīng)歷程可以分為：雙分子反應(yīng)，單分子反應(yīng)和苯炔中可以分為：雙分子反應(yīng)，單分子反應(yīng)和苯炔中間體等歷程。間體等歷程。 大多數(shù)親核取代反應(yīng)是雙分子反應(yīng)歷程，大多數(shù)親核取代反應(yīng)是雙分子反應(yīng)歷程，單分子反應(yīng)歷程主要有芳香重氮鹽的親核置單分子反應(yīng)歷程主要有芳香重氮鹽的親核置換，苯炔中間體的親核取代實(shí)際歷程是一個(gè)換，苯炔中間體的親核取代實(shí)際歷程是一個(gè)親核親核-消除消除-加成反應(yīng)。加成反應(yīng)。1.4 芳香族親核取代反應(yīng)芳香族親核取代反應(yīng)1.5 自由基反應(yīng)自由基反應(yīng) 自由

31、基反應(yīng)又稱游離基反應(yīng)，是有機(jī)合成自由基反應(yīng)又稱游離基反應(yīng)，是有機(jī)合成反應(yīng)中除親電、親核反應(yīng)外的另一類重要反應(yīng)。反應(yīng)中除親電、親核反應(yīng)外的另一類重要反應(yīng)。任何有機(jī)化合物的燃燒過程幾乎全是自由基反任何有機(jī)化合物的燃燒過程幾乎全是自由基反應(yīng)；烴類在氣相中和氯反應(yīng)等。在溶液中，尤應(yīng)；烴類在氣相中和氯反應(yīng)等。在溶液中，尤其是在非極性溶劑中，也能發(fā)生自由基反應(yīng)，其是在非極性溶劑中，也能發(fā)生自由基反應(yīng)，此時(shí)往往要靠光或其他能產(chǎn)生自由基的物質(zhì)來此時(shí)往往要靠光或其他能產(chǎn)生自由基的物質(zhì)來引發(fā)反應(yīng)。自由基在溶液中生成后，與正碳離引發(fā)反應(yīng)。自由基在溶液中生成后，與正碳離子或負(fù)碳離子相比，自由基對(duì)其他型體的進(jìn)攻，子或負(fù)

32、碳離子相比，自由基對(duì)其他型體的進(jìn)攻，或者對(duì)同一型體進(jìn)攻其不同位置的或者對(duì)同一型體進(jìn)攻其不同位置的選擇性都較選擇性都較低低。絕大部分自由基反應(yīng)一經(jīng)引發(fā)，通常都能很快絕大部分自由基反應(yīng)一經(jīng)引發(fā)，通常都能很快進(jìn)行下去，具有低能障的快速連鎖反應(yīng)特征。進(jìn)行下去，具有低能障的快速連鎖反應(yīng)特征。自由基反應(yīng)的自由基反應(yīng)的另一特征是很易受到某些物質(zhì)的另一特征是很易受到某些物質(zhì)的抑制抑制，這些物質(zhì)能非?？斓嘏c自由基反應(yīng)，如，這些物質(zhì)能非?？斓嘏c自由基反應(yīng)，如酚類、酮類、二苯胺、碘等，使自由基反應(yīng)終酚類、酮類、二苯胺、碘等，使自由基反應(yīng)終止。止。1.5.1 反應(yīng)歷程反應(yīng)歷程（1）自由基的形成）自由基的形成（A）光解

33、）光解（B）熱解）熱解65 83 凡能熱解生成自由基的這些反應(yīng)物分子中，如果含有能對(duì)生成的自由基進(jìn)行穩(wěn)定的基團(tuán)，則熱解速度就會(huì)加快。例如，偶氮二異丁腈在100 以下就能熱解，其半衰期為5分鐘，因?yàn)榇嬖谟邢铝须x域基團(tuán)：（C）氧化還原反應(yīng)）氧化還原反應(yīng) 這樣便得到了生成這樣便得到了生成C6H5OOC自由基的有自由基的有效方法，否則（效方法，否則（C6H5COO）2按熱解方式將按熱解方式將有進(jìn)一步分解成有進(jìn)一步分解成C6H5十十CO2的危險(xiǎn)。的危險(xiǎn)。芬頓（芬頓（Fenton）試劑）試劑（2）自由基反應(yīng)的分類）自由基反應(yīng)的分類 根據(jù)自由基本身的根據(jù)自由基本身的觀點(diǎn)主要可以分為三類：自由基與飽和鍵反應(yīng)，觀點(diǎn)主要可以分為三類：自由基與飽和鍵反應(yīng)，同時(shí)奪取一個(gè)原子；自由基加成到不飽和鍵上；同時(shí)奪取一個(gè)原子；自由基加成到不飽和鍵上；自由基與其他自由基反應(yīng)，產(chǎn)生偶聯(lián)或歧化。自由基與其他自由基反應(yīng)，產(chǎn)生偶聯(lián)或歧化。（A）奪取反應(yīng)）奪取反應(yīng)（B）加成反應(yīng)）加成反應(yīng)（C）偶聯(lián)和歧化）偶聯(lián)和歧化 偶聯(lián)反應(yīng)是兩個(gè)白由基的化合導(dǎo)致生成新偶聯(lián)反應(yīng)是兩個(gè)白由基的化合導(dǎo)致生成新鍵，成為二聚物，如鍵，成為二聚物，如RR。這類偶聯(lián)反應(yīng)不僅。這類偶聯(lián)反應(yīng)不僅可以發(fā)生在相同的自由基之間，也可以發(fā)生在可以發(fā)生在相同的自由基之間，也可以發(fā)生在不同的自由基之間。不同的自由基之間。 歧化反應(yīng)是發(fā)生在