精细有机合成基础

如-OH、-OCH3、-NH2、-N(CH3)2、-NHCOCH3
（1）诱导效应与共轭效应作用不一致，共轭效
应作用大于诱导效应，使苯环活化；
（2）使邻、对位取代产物更稳定；
（3）邻、对位定位基。
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有-I，+T，且|-I|>|+T|： 如-F,-Cl,-Br,-I等 （1）总效果使苯环电子云密度降低； （2）使取代基间位低于邻、对位电子云密度； （3）邻、对位定位基。
大时，已有取代基体积
越大，邻位异构产物的 比例越小。
R -CH3 -C2H5 -CH(CH3)2
o/p 1.66 0.90 0.41
-C(CH3)3
0.12
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(2)当极性效应起主导作用时，结果可能相反。
表
X
一 硝化（HNO3,67.5%H2SO4,25℃)产物异构体比例
X -F -Cl -Br -I
定位 基团
理论平均值：40%
①决定反应的难易——以苯的相对反应速率为标准， 分为活化基和钝化基 ②决定反应的位置——以邻对位产率60%为标准， 分为邻对位基和间位基
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表2-1 邻、对位定位基和间位定位基
定位 效应 邻 、 对 位 定 位 强度 最强 -O强 中 弱 弱 间 位 定 位
活 化 基
强
最强 NH3+、NR3+
钝 化 基
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一、诱导效应 (1)电负性与共价键的极性:除相同元素的双原子分子外,成 键两原子之间的电子云的分布并不是完全对称的,而是偏向 电负性(元素原子吸引电子的能力)大的原子一边,共价键的 一端带有部分正电荷,另一端带有部分负电荷,共价键具有 极性,此类共价键称为极性共价键。 (2)诱导效应释义:由于成键两原子电负性不同所引起的,电 子云沿键链按一定方向移动的效应或者说键的极性通过键 链依次诱导传递的效应,称为诱导效应(静态) 。 (3)诱导效应特点:沿碳链传递;随碳链增长而减弱,经5个原 子后可认为不存在了。 (4)动态诱导效应:在外电场作用下,或在反应瞬间受极性试 剂的影响,分子内部电子云分布发生瞬时变化的现象(又称 可极化性);起主导作用。

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二、共轭效应 (1)共轭体系:π-π共轭,p-π共轭 (2)共轭效应:在共轭体系中原子之间的相互 影响使体系的π(p)电子分布发生变化的一种 电子效应。 (3)共轭效应特点:通过π键传递,并不随共轭 体系增长而减弱。 (4)动态共轭效应:由外电场作用所引起的, 仅在分子进行化学反应时才表现出来。有利 于反应时才发生。
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有-I，-T：
如-NO2、-CN、-COOH、-CHO等
（1）诱导效应与共轭效应作用一致；
（2）则使苯环钝化； （3）间位定位基。
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有+I，+T：
如-O-、-CH3
（1）共轭效应与诱导效应作用一致；
（2）则使苯环活化；
（3）邻、对位定位基。
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有-I，+T，且|-I|<|+T|： 等
第2章 精细有机合成基础
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本章教学基本内容和要求 1、芳香族亲电取代的定位规律
2、化学反应的计量学
3、化学反应器 4、精细有机合成中的溶剂效应 5、有机合成新技术 教学重点：芳香族亲电取代反应及定位规律 教学难点：有机合成新技术
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2.1 芳香族亲电取代的定位规律
NO 2 NO 2 NO 2 NO 2 ＋ NO 2 NO 2 ＋ NO 2
混酸 硝化
0℃ 90℃
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5％ 13％
94％ 91％ 85％
1％ 2％ 2％
30
40℃ 7％
（2）使不可逆的磺化、C-烷化反应转变为可逆反应， 从而影响产物异构体的比例。
CH3
实例1：
磺化
0℃
CH3 SO3H
CH3
CH3
SO3H SO3H 43% CH3 4% CH3 SO3H 53% CH3
磺化
200℃
SO3H 4.3% 54.1%
SO3H 35.2%
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CH3
CH3 CH(CH3)2
CH2=CH-CH3 AlCl3,0℃
CH3
CH3
Br2/Fe
CH3 Br NO2 CH3 Br
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注1：引入第三个基团时，前两 个基团的定位作用一致更好。
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NO2 CH3
溴化
？
三、苯环上的已有取代基的定位规律及影响因素
1、已有取代基的电子效应
诱导效应(Inductive effect) （I）：由电负性大小决定。 -I:吸电子 ＋I:供电子 共轭效应（T）：包括π -π 共轭和p-π 共轭。 -T:吸电子 ＋T:供电子
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取代基
电子效应 给电子诱导效应、 给电子共轭效应 吸电子诱导效应小于给 电子共轭效应 *给电子诱导效应， 给电子超共轭效应 吸电子诱导效应大于给 电子共轭效应 吸电子诱导效应、 吸电子共轭效应 **只有吸电子诱导效应 吸电子诱导效应
综合 性质
NR2、NHR、NH2、OH、OR OCOR、NHCOR NHCHO、C6H5、CH3*、CR3* F、Cl、Br、I、CH2Cl、 CH=CHCOOH、CH=CHNO2 COR、CHO、COOR、CONH2、 COOH， SO3H、CN、NO2、CF3**、CCl3**

间位定位基（第二类定位基）：
-COOCH3,-COCH3,-CONH2,-N+H3,-CCl3等。
-N+(CH3)3,-CF3,-NO2,-CN,-SO3H,-COOH,-CHO,
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2、已有取代基的空间效应

已有取代基的空间效应
(1)在电子效应相差不
表
R
一硝化（Ac0.0041 +4.46 +0.0202 -0.02
NH2
-0.003 0
O=N→ O
+0.260 +0.191 +0.270
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两类定位基：

邻、对位定位基（第一类定位基）：
-F,-Cl,-Br,-I,-CH3,-CH2Cl,-CH2COOH,-CH2F等。
-O-,-N(CH3)2,-NH2,-OH,-OCH3,-NHCOCH3,-OCOCH3,
+C¡ +IÍ Ï £ ¶ Ê ± » É µ × Ô Ã ¶ ¢ ¬ ò ¬ ¼ ¹ ½ ·Ï ç Ó Æ Ü È
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有-I，无T：
如-N+(CH3)3、-CF3、-CCl3等
（1）使σ-配合物均不稳定，使苯环钝化； （2）使邻、对位取代产物更不稳定； （3）为间位定位基。
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异构产物比例，％ 邻位 55.7 38.4 26.2 0 间位 9.9 21.0 26.2 32.1 对位 34.4 40.6 47.2 67.9
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3、亲电试剂的活泼性（电子效应）

亲电试剂的活泼性越高，亲电取代反应速度 越快，反应的选择性越低。

亲电试剂的活泼性越低，亲电取代反应速度
+
BF3,<-50℃
>-50℃
σ络合物，固体，无一定熔点
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二、苯的二元亲电取代反应
1、概念
苯的二元亲电取代是指一元取代苯再进行第二次亲电取代 的反应。在绝大多数情况下，反应的结果是苯环上的另一个氢 被取代成为二元取代苯。
A B
A B +
A + B
A
B
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2、单环芳烃二元亲电取代反应的定位规律 A 1、定位规律 E A E + 40% A + E E 20% A
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(5)诱导效应强弱: ①同族元素中: -Is——随原子序数增加而降低;如:-F>-Cl>-Br>-I +Is——随原子序数增加而增加;如:Li<Na<K<Rb ②同周期元素中： -Is——随原子序数增加而增加;如:-F>-OH>-NH2>-CH3 +Is——随原子序数增加而降低; ③同一种原子上,负电荷增加+Is,正电荷增加-Is;如: +Is：-O->-OR -Is：-N+R3>-NR2 ④不饱和键增加-Is;如: -Is:≡N>=NR>NR2、-C≡CR>-CR=CR2 ⑤烷基增加+Is;如:+Is:-C(CH3)3>-CH(CH3)2>-CH2CH3>-CH3 ⑥富电子性及电子云可流动性强则Id强。如: Id：-F<-Cl<-Br<-I; -F<-OR<-NR2<-CR3; -O->-OR>-O+R2; 苯基>乙烯基>乙基
σ络合物证据
一、反应历程 化学反应所经历的途径或过程，又称反应机理。 以苯的一元亲电取代为例，其反应过程可表示如下：
ì Â
+ E+
E+ p-ÂÂÂ
k1 Â K-1
+
E H
-H+
E
s-ÂÂÂ
k2
+
E H
+