9-2-芳香族化合物的取代反应
芳香族取代反应
活性药物成分的合成
某些芳香族取代反应可以用于直接合成活性药物成分，如合成抗高血压药物、抗 抑郁药物等。
工业生产中的芳香族取代反应
染料工业
芳香族取代反应在染料工业中应用广泛，如偶氮染料、荧光 染料的合成。
高分子材料
芳香族化合物可用于合成高分子材料，如聚酯、聚酰胺等， 这些高分子材料在工业生产中有广泛应用。
分类
根据取代基和环的大小，芳香族化合 物可以分为苯环化合物、萘环化合物 、蒽环化合物等。
芳香族化合物的结构特点
共轭体系
芳香族化合物具有环状共轭体系，这是其具有特殊性质的关键结构特点。
π电子
芳香族化合物中的π电子数决定了其化学性质，尤其是取代反应的性质。
芳香族化合物的性质
稳定性
芳香族化合物在化学反应中相对稳定，不易发 生氧化或还原反应。
当底物中的取代基具有给电子效应时， 有利于亲核取代反应；而具有吸电子 效应时，则有利于亲电取代反应。
反应条件的影响
温度
01
温度对芳香族取代反应的影响显著，高温有利于提高反应速率，
但可能导致副反应增多。
压力
02
对于某些需要特定压力条件的芳香族取代反应，压力的变化会
对反应产生影响。
溶剂
03
溶剂的极性和酸碱性等性质会影响反应物的溶解度和反应中间
常见的自由基取代反应有烯烃的氧化、烷烃的氧化等。
04构的影响
取代基的性质
底物中取代基的性质对芳香族取代反 应的速度和选择性有重要影响。一般 来说，取代基的电子效应和立体效应 都会影响取代反应的进程。
取代基的电子效应
取代基的立体效应
化学有机化合物的反应类型与反应机理
化学有机化合物的反应类型与反应机理化学有机化合物是指由碳-碳键和碳-氢键组成的化合物。
它们是化学反应的重要研究对象，掌握有机化合物的反应类型和反应机理对于理解和应用有机化学具有重要意义。
本文将讨论几种常见的有机反应类型及其机理。
一、取代反应取代反应是有机化学中最基本、最常见的反应类型之一。
它指的是在一个分子中，一个原子或官能团被另一个原子或官能团取代的化学反应。
取代反应可分为烷基取代反应和芳香族取代反应两种类型。
1. 烷基取代反应烷基取代反应是指在饱和碳链上，一个或多个氢原子被烷基基团或其他原子或官能团取代的反应。
常见的烷基取代反应有卤代烷的亲核取代、重氮化合物的替换、酸催化的碱性取代等。
2. 芳香族取代反应芳香族取代反应是指芳香化合物上的一个或多个氢原子被原子、官能团或离子取代的反应。
常见的芳香族取代反应有硝化反应、卤代反应、烷基化反应等。
二、加成反应加成反应是指两个或多个分子之间形成新的化学键的反应。
加成反应又可分为电子亲和性加成反应和亲核性加成反应两种类型。
1. 电子亲和性加成反应电子亲和性加成反应是指一个或多个亲电性反应物加到具有π电子体系的反应物上，形成新的共价键。
常见的电子亲和性加成反应有烯烃的与电子亲和性试剂的加成反应、炔烃的与电子亲和试剂的加成反应等。
2. 亲核性加成反应亲核性加成反应是指一个或多个亲核试剂加到具有电子云空间的反应物上，形成新的共价键。
常见的亲核性加成反应有醇的与醛或酮的加成反应、胺的与酰氯的加成反应等。
三、消除反应消除反应是指有机化合物中两个官能团之间失去一个分子或官能团的反应。
消除反应可分为β-消除反应和α-消除反应两种类型。
1. β-消除反应β-消除反应是指某个官能团的β-碳和相邻的官能团之间发生断键和形成新的π键，失去一个分子或官能团。
常见的β-消除反应有醇的脱水反应、卤代烃的脱氢反应等。
2. α-消除反应α-消除反应是指某个官能团的α-碳和相邻的官能团之间发生断键和形成新的π键，失去一个分子或官能团。
芳香族化合物的取代反应
(D)H (D)H NO2 H(D) HNO3/H2SO4 H(D) H(D) kH/kD = 1.05 (D)H (D)H NO2 H(D) NO2 H(D)
容易观察到较小的同位素效应 (kH/kD = 1-3，而非正常的6-7)： 第一步具有可逆性及由此引起 的分配效应所产生的。
:
:
:
:OMe
+
H
E
H
E :
H
E : :OMe H E
H
E
:OMe
+
:
:OMe
+
H E
H E
+
化学
-I > +C ，钝化苯环：X
Cl
Cl E H H E
B间位定位基 的定位能力次序大致为（从强到弱） 2.
-NR3， -NO2， -CF3， -CCl3， -CN， -SO3H， -CHO， -COR，-COOH， -CONH2。
反 应 进 程
化学
2. 同位素效应 当一个反应进行时，在决定反应速率的步骤中发生 了反应物分子的同位素键的断裂，将显示初级动力 学同位素效应。最常见的是，反应物分子中的氢被 氘取代后，反应时有速率上的不同，这种变化称为 氘同位素效应，用kH/kD表示。 例如下列反应有 动力学同位素效 应，说明质子是 在决速步的失去 的：
CH2CH3 H
CH3CH2 + [AlCl3Br]
CH2CH3
H+
+
HBr AlCl3
化学
特点： 1°常用的催化剂是无水AlCl3，此外 FeCl3、BF3、 无水HF、SnCl4、ZnCl2、H3PO4、H2SO4等都有催 化作用。
06 芳香性和芳香化合物的取代反应(2)
+ +NO2 slow
- H+ +
3．卤化
芳香化合物在催化剂（常用铁粉）存在下用 溴或氯处理发生溴化或氯化作用，真实的催化 剂不是铁，而是反应中生成的少量溴化铁或氯 化铁。氯化铁及其它Lewis酸也常直接用来作 为催化剂。活泼的芳香族化合物，如芳胺、酚、 多烷基苯等则不需要催化剂，实际上这些化合 物的溴化或氯化用溴或氯的稀水溶液在室温即 能迅速进行。芳胺一般不易停留在一取代上， 而且易同时发生邻、对位的多取代反应。要制 取芳胺的一元卤代物，常将氨基酰化降低其活 性，再进行卤化。
其它常用的卤化试剂还有N-氯代酰胺，HOCl，tBuOCl，NBS，BrCl，ICl及IBr。特别强的卤化试剂 为氯化硫S2Cl2及三氯化铝-硫酰氯混合物。过氧化苯 甲酰和卤化锂亦为很好的卤化试剂。
加入Lewis酸作为催化剂时，它和氯或溴作用形成 Cl+或Br+。
FeCl3 + Br2
[FeCl3Br] - + Br+
邻、对位定位基
邻对位定位基主要使反应易于进行（卤素例外），并 使新导入基团进入苯环的邻位或对位。其特点为与苯环 相连的原子外层均有未成对电子或可与苯环大π键发生 σ-π超共轭的基团，根据电子效应可分为以下几类：
(1) 表现-I及+C效应的基团 这类基团根据其-I和 +C效应的相对大小又可分为两类：
H2S2O7 RSO2Cl + AlCl3
R3CX + MXn (X = Br、Cl ) R3COH + H+
R2C=CR’2 + H+ RCH2X + MXn RCOX + MXn
HX R2C=O + H+ R2C=O + MXn
芳香族亲核取代反应
该反应通常需要使用路易斯酸或质子 酸等催化剂，反应过程中通常伴随着 电子重排。
反应机理
01
02
03
第一步
亲核试剂向芳香环的π电 子云靠拢，形成络合物。
第二步
亲核试剂进攻中心碳原子， 形成碳正离子中间体。
第三步
离去基团离去，形成产物。
反应类型
烷基取代
如苯环上的氯原子被甲基 取代。
酰基取代
如苯甲酰氯上的氯原子被 苯甲酰基取代。
羟基取代
如苯酚上的氢原子被醇基 取代。
02 影响芳香族亲核取代反应 的因素
离去基团的影响
• 离去基团的影响：离去基团对芳香族亲核取代反应的速率和选 择性起着关键作用。离去基团越容易离去，反应速率越快。例 如，卤素离去基团（如氯、溴、碘）相对于其他离去基团（如 硝基、磺酸基）更容易离去，因此芳香族化合物与卤代烃的反 应通常更快。
性、催化剂的种类和浓度、反应温度和时间等。同时，对实验结果进行
讨论，总结实验的优缺点和改进方向。
05 芳香族亲核取代反应的最 新研究进展
新型反应机理的研究
新的反应机理
近年来，科研人员对芳香族亲核 取代反应的机理进行了深入研究， 发现了一些新的反应路径和中间 体，有助于更深入地理解反应过
程。
动力学研究
亲核试剂的影响
• 亲核试剂的影响：亲核试剂的活性对芳香族亲核取代反应的 速率和产物构型有重要影响。亲核试剂的活性越高，反应速 率越快。例如，醇钠、胺和硫醇等强亲核试剂与芳香族化合 物的反应速率通常较快。
溶剂的影响
• 溶剂的影响：溶剂对芳香族亲核取代反应的速率和 产物构型也有显著影响。极性溶剂通常促进反应进 行，因为它们可以更好地溶解反应物并促进离子间 的相互作用。例如，在极性溶剂如水中，醇与卤代 烃的反应速率通常较快。
芳香烃的性质
芳⾹烃的性质芳⾹烃的性质物理性质芳⾹烃不溶于⽔，但溶于，如、、等。
⼀般芳⾹烃均⽐⽔轻；沸点随升⾼⽽升⾼；熔点除与相对分⼦质量有关外，还与其结构有关，通常对位异构体由于分⼦对称，熔点较低。
⼀些常见芳⾹烃的物理性质列于下表中：⼀些常见的芳⾹烃的名称及物理性质化学性质加成反应1.苯的加成反应具有特殊的稳定性，⼀般不易发⽣加成反应。
但在特殊情况下，芳烃也能发⽣加成反应，⽽且总是三个双键同时发⽣反应，形成⼀个体系。
如苯和氯在阳光下反应，⽣成六氯代环⼰烷。
只在个别情况下，⼀个双键或两个双键可以单独发⽣反应。
2.萘、蒽和菲的加成反应萘⽐苯容易发⽣加成反应，例如：在不受光的作⽤下，萘和⼀分⼦氯⽓加成得1,4⼆氯化萘，后者可继续加得，反应在这⼀步即停⽌，因为四氯化后的分⼦剩下⼀个完整的苯环，须在催化剂作⽤下才能进⼀步和氯⽓反应。
1,4-⼆氯化萘和1,2,3,4-四氯化萘加热可以失去氯化氢⽽分别得1-氯代萘和1,4-⼆氯代萘。
由于稠环化合物的环⼗分活泼，因此⼀般不发⽣侧链的卤化。
蒽和菲的9、10位化学活性较⾼，与卤素的加成反应优先在9、10位发⽣。
还原反应还原反应（钠、钾或锂）在液氨与醇（⼄醇、异丙醇或⼆级丁醇）的混合液中，与芳⾹化合物反应，苯环可被还原成1,4-环⼰⼆烯类化合物，这种反应叫做Birch（伯奇）还原。
例如，苯可被还原成。
Birch还原反应与苯环的催化氢化不同，它可使芳环部分还原⽣成环⼰⼆烯类化合物，因此Birch还原有它的独到之处，在合成上⼗分有⽤。
萘同样可以进⾏Birch还原。
萘发⽣Birch还原时，可以得到1,4⼆氢化萘和1,4,5,8-四氢化萘。
2.催化氢化反应苯在催化氢化( catalytic hydrogenation)反应中⼀步⽣成环⼰烷体系。
萘在发⽣催化加氢反应时，使⽤不同的催化剂和不同的反应条件，可分别得到不同的加氢产物。
蒽和菲的9、10位化学活性较⾼，与氢⽓加成反应优先在9、10位发⽣。
大学有机化学反应方程式总结亲电芳香取代反应
大学有机化学反应方程式总结亲电芳香取代反应在有机化学领域中，亲电芳香取代反应是一类非常重要的反应类型。
它涉及到芳香烃的化学变化，从而引发大量有机合成的研究。
本文将对亲电芳香取代反应进行总结，并介绍其中一些典型的反应方程式。
1. 亲电芳香取代反应概述亲电芳香取代反应是指通过亲电试剂攻击芳香环上具有亲核性的位点，将一个原子或者基团取代到芳香环上。
亲电试剂可以是带正电荷的离子，如卤素阳离子或者亲电的中性分子，如卤代烃、硝基化合物等。
亲电芳香取代反应的反应机理通常包括电子云位移、中间体生成和脱去某些基团等步骤。
其中，具体的机理取决于亲电试剂和反应条件的不同。
2. 典型亲电芳香取代反应方程式2.1 卤代烃取代反应卤代烃是一类常用的亲电试剂，可以在芳香体系中发生亲电取代反应。
以下是一些典型的卤代烃取代反应方程式：(1) 氯代烃的芳香取代反应:Ar-H + Cl2 -> Ar-Cl + HCl(2) 溴代烃的芳香取代反应:Ar-H + Br2 -> Ar-Br + HBr(3) 碘代烃的芳香取代反应:Ar-H + I2 -> Ar-I + HI2.2 硝基化合物的取代反应硝基化合物是另一类常见的亲电试剂，也广泛应用于亲电芳香取代反应中。
以下是一些典型的硝基化合物取代反应方程式：(1) 硝酸的芳香取代反应:Ar-H + HNO3 -> Ar-NO2 + H2O(2) 硝酸酯的芳香取代反应:Ar-H + RONO2 -> Ar-NO2 + ROH2.3 其他亲电试剂的取代反应除了卤代烃和硝基化合物，还有其他各种亲电试剂在亲电芳香取代反应中发挥重要作用。
以下是一些典型的反应方程式：(1) 酰氯的芳香取代反应:Ar-H + RCOCl -> Ar-COR + HCl(2) 硫酸酯的芳香取代反应:Ar-H + RSO3H -> Ar-SOR + H2O(3) 亚硝酸酯的芳香取代反应:Ar-H + RONO -> Ar-NO + ROH3. 应用举例亲电芳香取代反应在有机合成中具有广泛的应用。
大学有机化学反应方程式总结芳香化合物的亲电取代反应
大学有机化学反应方程式总结芳香化合物的亲电取代反应在大学有机化学中，芳香化合物的亲电取代反应是一种重要的反应类型。
亲电取代反应指的是通过一个亲电试剂与芳香化合物反应，将一个取代基引入到芳环上的过程。
本文将对芳香化合物的亲电取代反应进行总结。
一、芳烃的氢氯化反应芳烃的氢氯化反应属于典型的芳香化合物的亲电取代反应。
该反应需要在强酸催化剂的作用下进行，通常使用氯化铁(III)或硫酸为催化剂。
反应的产物为芳香环上一个氯原子取代芳烃的氢原子。
该反应可使用以下反应方程式表示：Ar-H + HCl → Ar-Cl + H2其中，Ar代表芳香环，HCl为氯化氢。
二、酰氯的取代反应酰氯是常用的亲电试剂，能够与芳烃进行亲电取代反应，产生酰基取代芳烃的产物。
酰氯的常见反应条件是在强酸的存在下进行。
反应的产物可以通过以下反应方程式表示：Ar-H + O=C(Cl)R → Ar-C(=O)R + HCl其中，Ar代表芳香环，O=C(Cl)R为酰氯。
三、硝基的取代反应硝基是另一种常用的亲电试剂，能够与芳烃进行亲电取代反应，产生硝基取代芳烃的产物。
反应的条件是在浓硝酸的存在下进行。
反应的产物可以通过以下反应方程式表示：Ar-H + HNO3 → Ar-NO2 + H2O其中，Ar代表芳香环，HNO3为硝酸。
四、醇的取代反应醇也能够与芳烃进行亲电取代反应，产生醚类产物。
该反应需要在强酸的条件下进行。
反应的产物可以通过以下反应方程式表示：Ar-H + ROH → Ar-O-R + H2O其中，Ar代表芳香环，ROH为醇。
五、另类亲电取代反应除以上常见的亲电取代反应外，还存在一些特殊的亲电取代反应，如亚硝酰化反应、亚砜化反应等。
这些反应通常需要特殊的试剂和条件，并且产物多种多样。
这里将不再详细讨论。
综上所述，芳香化合物的亲电取代反应是有机化学中的重要反应类别。
通过与亲电试剂的反应，可以引入不同的取代基到芳环上。
熟练掌握这些反应的特点和条件，对于有机合成等领域具有重要意义。
有机中的取代和还原反应
有机化学中的取代反应和还原反应是两类常见的反应类型，它们在合成有机分子和改变分子结构中起着重要的作用。
###1.取代反应（SubstitutionReactions）：
在取代反应中，一个或多个原子或基团被其他原子或基团替代。
以下是一些常见的取代反应：
-烷烃的卤代反应：烷烃（烷烃烷烃的碳链）中的氢原子被卤素（如氯、溴）取代，形成卤代烷。
-芳香族取代反应：芳香烃中的氢原子被取代，通常发生在芳香环上的活泼位上。
在还原反应中，分子中的一个或多个原子或基团获得电子，减少了氧化态。
以下是一些常见的还原反应：
-金属还原：金属离子被电子还原为相应的金属。
-醛和酮的还原：醛和酮中的碳氧双键被还原为碳-碳单键，形成相应的醇。
这些反应是有机化学中基础的反应类型，被广泛应用于合成有机分子、药物、聚合物等领域。
这里提到的只是一小部分例子，实际上有机化学中还有许多其他的取代和还原反应，具体的反应条件和机理会根据具体反应类型而有所不同。
第五章：芳香性和芳香化合物的取代反应
Fe
从表面看杯烯的偶极矩应为µ＝0，而实际测得 杯烯的µ＝5.6 D，为什么？
Ph Ph Ph Ph Ph Ph
Ph Ph Ph Ph
富烯
Ph
Ph
6.3 D
有偶极矩，有芳香性的 非芳香化合物
R
R‘
R
R‘
2、 中环芳香结构
（1） 七元环π 体系
上述4个化合物，哪个具有芳香性？为什么？
Br H Br2 -HBr Br H H H H H H Br Br
(B)
(C)
A是全顺式，B是反,顺,顺,顺,顺式，C是反,顺, 反,顺,顺式,都没有芳香性。在C中由于环内两 个氢的排斥力影响分子的稳定性,使之不具芳 香性；[10]-环共轭的不稳定性可归于容易热环 化为双环体系。
原因：
在[10]-轮烯中，若用一个桥键代替两个轮内氢 原子得1，6-桥-[10]-环共轭多烯，则有芳香性：
5.1 芳香性
芳香性定义
早期的定义是考虑动力学及热力学的稳定性： 芳香 性——易取代难加成，环的热稳定性，即化学标准； 后来的定义是以共轭能的大小来量度，具有较大的共 轭能的化合物具有芳香性； 另一种物理标准：是整个芳香体系具有相同键长和共 平面的特性。 最近的定义提倡用光谱及磁学的标准，看考察的化合 物是否存在反磁环流。既可用质子磁共振光谱中位移 到较低的场来鉴定或借反磁性的灵敏度上升的测定。
三、定位效应和反应活性
1、邻对位定位基和间位定位基 致活效应：取代基的影响使芳环的反应活性提高； 致钝效应：取代基的影响使芳环的反应活性降低。
第一类定位基： (1).指示新进入的取代基进入它的邻、对位 。
Y
N(CH3)2, NH2, OH, OCH3, NHCOCH3, OCOCH3， Cl, Br, I, CH3, CH2COOCH3
9-2第九章 羰基α–取代反应和缩合反应
三、Aldol加成和Aldol缩合
1. Aldol addition and aldol condensation
Mechanism for the aldol addtion
三、Aldol加成和Aldol缩合
1. Aldol addition and aldol condensation
O H3C C OH
+
CX3
O H3C C O
如果是CHI3,则出现黄色沉淀
二、a – 卤代反应
（1）Aldehyde and ketone
O H3C C CI3 O H3C C CI3 OH O H3C C O + O H3C C OH
OH
+ CI3
CHI3 (yellow)
碘仿反应：用于鉴别甲基酮和能氧化为甲基酮的醇
COOH SOCl2
COCl
EtOH
COOEt
(CH3)2CHCH2COOH
PBr3
(CH3)2CHCH2COBr
EtOH
(CH3)2CHCH2COOEt
(CH3)CHCH2COOH
(CH3)CHCHCOOH Br P(cat.)
Br2
EtOH (CH3)CHCHCOOEt Br H+
三、Aldol加成和Aldol缩合
O C C H
BH2
C
O C
C 烯醇负离子
O C
烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定
羰基化合物的结构与反应特征
——烯醇中的C-C双键接受亲电试剂进攻，发生a –卤代反应； 醛酮、羧酸和酰卤可以发生该反应 ——烯醇负离子作为亲核试剂，进攻卤代烃的缺电子碳，则 发生亲核取代反应；进攻羰基碳则发生亲核加成反应；
芳香族化合物的取代反应
氯磺化反应包括两个反应步骤，即先由芳环化合物与 氯磺酸作用生成芳基磺酸，后者再与第二分子氯磺酸作 用生成芳磺酰氯化合物。
第一步反应由于有氯化氢放出而易于完成; 第二步为可逆反应，需用过量试剂(为理论量的2～5 倍)，才能保证所生成的芳磺酰氯有较好产率。
磺化反应机理尚未彻底了解，一般而言，磺化是 SO3或HSO3+对芳环的进攻，和硝化反应的机理相同。 但是随所用磺化剂的种类和浓度不同，甚至作用物种 类不同，进攻试剂的形式也不尽相同。
CH 3
+ Br2
FeBr3
CH 3 Br
+
Δ
CH 3
Br
有烷基侧链的芳烃，在光照条件下，卤代反应发生在侧 链上。
CH 3
+ Cl2
CH2 Cl
光
某些含卤素化合物具有生理作用，同时卤化物又 是制备某些药物的重要中间体，如灭癣酚 (tribromocresol)为局部抗真菌药，双碘喹啉 (diiodohydroxyqulnoline)为治疗阿米巴痢疾药物，盐 酸氨溴索(ambroxol)为镇咳药，其他还有降胆固醇药 物氯贝特(dofibrate)、安定药氟哌啶醇(haloperidol)和 照影剂碘必乐(iodipamide)等，这些都为含卤素药物， 其中的卤原子可能为具有生理活性的部分结构。
含有磺酸基的药物比较少，但是有许多药物都含有磺 酰氨基，如磺胺类抗菌药、磺酰脲类降血糖药物等。 乙酰苯胺的氯磺化产物与各种杂环氨基物反应，生成 磺酰胺衍生物。水解后得到各种磺胺类抗菌药。
降糖药格列美脲(glimepiride)的中间体是由氯磺酸经下 列反应而生成。
其他磺酰脲类降糖药物和含有磺酸基的药物也都可以用 类似方法制备：
• 混酸配制注意事项 (1) 混合温度要控制在30～40℃。温度过高会使硝酸分解， 发生爆炸。
有机化学的十大基本反应类型
有机化学的十大基本反应类型有机化学是研究含有碳元素的化合物的科学。
它是化学的分支学科，主要研究分子和化学反应。
在有机化学中，有许多类型的化学反应。
这些反应被组织成十个基本类型，这十个基本反应类型是：1. 取代反应取代反应是一种常见的有机化学反应类型。
它是指一个原子或一个功能基团被另一个原子或功能基团取代的过程。
这种反应可以在芳香族化合物和非芳香族化合物中发生。
代表性的反应有卤代烷与氢氧化钠反应，酰氯与醇反应，也有烯烃的卤化反应等。
2. 加成反应加成反应是一种将两个分子合成为一个分子的反应。
在这种类型的反应中，通常需要一个碳-碳或碳-氢双键和一个特殊的试剂。
代表性的反应有烯烃与溴反应，芳香烃与氢气反应等。
3. 消除反应4. 氧化还原反应氧化还原反应是一种电子转移的反应。
在有机化学中，这种类型的反应可以改变有机分子的氧化状态。
代表性的反应有醇的氧化反应，醛的还原反应等。
5. 酸碱反应6. 分解反应分解反应是指一个化合物分解成两个或更多的产物。
这种类型的反应可发生在有机分子的单个原子或部分上，例如C-C键的断裂等。
代表性的反应有乙酸乙酯的水解反应，酮类的酸催化分解反应等。
7. 缩合反应8. 重排反应9. 反应机理反应机理是指化学反应中化学物质之间相互作用的顺序及机理。
涉及的化学过程有两种：中间体和过渡态。
中间体是一个反应中的可观察到的中间化合物，过渡态是位于反应物之间的不稳定化合物。
反应机理对于我们理解反应过程的细节至关重要，也是有机化学研究的重点。
10. 重要化合物和反应最后一种类型的反应是有机化合物和反应的总结。
这是有机化学中最重要的一组反应类型，包含了所有其他反应的总结。
在这些化合物和反应中，含有许多常见的有机物，如醇、酯、醛、酮、芳香化合物等。
芳香伯胺反应的名词解释
芳香伯胺反应的名词解释芳香伯胺反应，也称为亲电芳烃取代反应，是有机化学中重要的一个反应类型。
其原理是亲电试剂攻击芳香烃上的氢原子，将其取代为相应的取代基团。
芳香伯胺反应可以在室温下进行，不需要高温或强碱条件，因此具有许多实际应用价值。
一、芳香烃的亲电取代反应机制在芳香伯胺反应中，亲电试剂通常是一些含有亲电中心的化合物，如卤代烃、酚、酸酐等。
其攻击芳香烃上的氢原子，生成过渡态，随后发生质子转移或亲核取代，形成新的化合物。
例如，卤代烃可以通过与芳香烃发生取代反应，取代芳香烃上的氢原子。
这种反应可以由以下步骤描述：首先，卤代烃中的卤素离子亲电地攻击芳香烃上的氢原子，形成卤化芳烃中间体；然后，此中间体经历质子转移，生成芳香胺。
二、芳香伯胺反应的应用芳香伯胺反应在有机合成过程中具有广泛的应用。
1. 药物合成芳香伯胺反应可以用于合成药物分子的核心骨架。
通过改变亲电试剂的选择，可以获得不同取代基团的芳香胺，从而导致具有不同生物活性的药物分子。
这种反应对于制造新的药物和优化已有药物的活性非常有用。
2. 化学品合成芳香伯胺反应也在化学品产业中被广泛应用，用于合成广谱的有机化合物。
例如，合成染料、香料、某些化妆品和功能材料，均可以通过芳香伯胺反应实现。
3. 高分子材料合成芳香伯胺反应可用于合成聚合物和高分子材料。
通过在芳香烃分子中引入取代基团，可以改变材料的性质，如增强抗氧化性、抗腐蚀性、热稳定性等。
这种方法也被应用于合成高分子涂料、塑料和纤维等工业材料的制备。
4. 有机合成在有机合成化学中，芳香伯胺反应是一个常用的方法，用于合成具有特定结构和性质的有机分子。
这种反应可以在温和条件下进行，反应产率较高，因此被广泛应用于合成复杂的天然产物、有机配体和合成路线的构建。
三、总结芳香伯胺反应作为有机合成化学中的一种重要反应，具有广泛的应用领域和重要的理论意义。
它在药物合成、化学品合成、高分子材料和有机合成等领域都有着重要的贡献。
芳香族亲核取代反应PPT教案
NN Me
NN
NO O
第26页/共37页
(3)按苯炔机理进行的亲核取代反应
对于一取代
Cl
NH3
NH2
NH2
对于二取代
Z
Z
X
Z
Z
X
Z
Z
Z
X 第27页/共37页
形成苯炔: Z=吸电子基, 有助于脱掉邻位氢， Z=给电子基, 有利 于脱掉对位氢。 形成碳负离子中间体: Z=吸电子的，则负电荷距取代基比较近的碳负离子 比较稳定。
第28页/共37页
第29页/共37页
18.2.2 离去基团影响
某些基团当连在芳环上时，可以作为离去基团，
如NO2 , OR , OAr , SO2R 和 SR。
OH
OH, 100℃
NO2
NO2 NO2
NO2
NO2
NO2 ,100℃ NH3 C2H5OH
CH3O , CH3OH
NH2 NO2
OCH3
典型的反应
第3页/共37页
在芳香族化合物和脂肪族化合物中碳原子轨道杂 化的情况不同， 因而C芳-X键和C脂-X键的性质很 不一样。在sp2杂化形成的分子轨道中s轨道的比 例比较大， 在sp3杂化轨道中s轨道的比例比较小， 因而在Csp2 -X键中碳原子对价电子的吸引力比在 Csp3-X键中碳原于对价电子的吸引力强。从而芳 香族亲核取代反应没有脂肪族亲核取代反应那么 容易发生。再有，如果离去基团的中心原子对来 共用电子对，则P-共轭使得C-X键更加牢固。
NO2
P-CH3-C6H4-SNa
NO2 S C6H4 CH2 P
Cl
第31页/共37页 NO2
离去基团离去能力的大致次序是: F> NO2 > OTs > SOC6H5 > Cl , Br , I, > N3 > NR3 > OR , OAr , SR, SO2R , NH2 18.2.3 亲核试剂的影响
芳香烃的取代反应的条件
芳香烃的取代反应的条件
芳香烃取代反应是由各种芳香烃衍生物反应特定位置上去取得氢原子，同时形
成新的产物构成的一类反应，芳香烃取代反应在有机化学中有重要的 use。
芳香烃取代反应主要发生在具有活泼的氢原子存在的位置，最常见的取代反应
就是氯代取代反应，它利用一价氯在N、O、S等容易被取代的化学元素上形成二价氯，然后参与芳香烃取代反应。
由于氯的取代反应的特性，一般都在《芳香族化合物的制备》过程中引入氯代取代反应，以提高芳香族化合物的结构完整性和选择性。
此外，芳香烃的取代反应也可以是由伯胺（TBA）、硝酸盐等进行取代反应，TBA可以将具有活泼的氢原子取代，形成碳氮双键，硝酸它可以孤立出氢原子，而
后以氧化物取代芳香族结构中的位置，形成芳香烃的官能团。
另外，根据芳香烃取代反应的反应特性决定，其反应条件要求弱酸弱碱介质，
以最小化他可能由其他类型反应干扰，因此，芳香烃取代反应需要精密平衡的PH
状态，并应用适当的抑制剂来防止由其他类型反应的失控和产物的混乱。
此外，温度也是一个关键因素，芳香烃取代反应的温度一般在室温到50摄氏度之间，如果
温度太高，会加速其他类型反应。
总之，影响芳香烃取代反应条件的因素有很多，包括pH和温度。
因此，芳香
烃取代反应的条件应精确控制，改变有利的反应条件，充分发挥芳香烃取代反应的作用，为有机合成提供有效的手段。
高二化学总结有机化合物的取代反应与重排反应
高二化学总结有机化合物的取代反应与重排反应有机化合物的取代反应与重排反应是化学中重要的反应类型。
通过取代反应和重排反应，我们可以合成新的有机化合物，也可以对已有的有机化合物进行结构调整。
下面就有机化合物的取代反应和重排反应进行总结和概述。
一、取代反应1. 取代反应的定义取代反应是指有机化合物中一个官能团（通常是氢原子）被另一个官能团所替代的化学反应。
在取代反应过程中，取代基团会与有机化合物中的官能团发生反应，使有机化合物的结构发生改变。
2. 取代反应的类型常见的取代反应类型有以下几种：（1）卤代烃的取代反应：卤代烃可以与亲核试剂如氢氧化钠、氨水等发生取代反应，生成相应的取代产物。
（2）醇的取代反应：醇可以与酸酐、卤代烃等发生取代反应，生成醚、酯等取代产物。
（3）芳香族化合物的取代反应：芳香族化合物可以通过芳香族取代反应，如取代基的亲电取代、亲核取代等反应生成相应的取代产物。
3. 取代反应的机理取代反应的机理主要包括亲核取代机理和亲电取代机理。
亲核取代机理是指亲核试剂攻击有机化合物中的正电荷部位，而亲电取代机理是指亲电试剂或电子不足的物质进攻有机分子中的电子富集部位。
二、重排反应1. 重排反应的定义重排反应是指有机化合物中的官能团内部发生位置变化，生成其他同分异构体或同分异构体的新结构的化学反应。
重排反应可以改变有机化合物的结构和性质。
2. 重排反应的类型常见的重排反应类型有以下几种：（1）烃类的重排反应：烃类可以通过重排反应生成稳定性更高的同分异构体。
（2）醇的重排反应：醇可以通过重排反应发生异构化，生成同分异构体。
（3）羧酸和酯的重排反应：羧酸和酯可以通过重排反应生成相应的异构体。
3. 重排反应的机理重排反应的机理多种多样，常见的机理有木脱氧反应、脱氢反应、环境调整反应等。
总结：有机化合物的取代反应和重排反应是化学中重要的反应类型。
通过取代反应和重排反应，可以合成新的有机化合物，也可以对已有的有机化合物进行结构调整。
邻近基团效应的举例
邻近基团效应的举例邻近基团效应是有机化学中一个重要的概念，指的是在一个有机分子中，它的邻近基团对该分子的化学性质和反应起到影响。
下面我将列举十个具体的例子，来说明邻近基团效应的作用。
1. 取代基对芳香环的影响：在芳香族化合物中，邻位或间位取代基的引入可以改变分子的电子密度分布，从而影响其反应性。
例如，邻位或间位带有电子给体基团（如-OCH3）的芳香化合物，会增加反应活性，容易发生亲电取代反应。
2. 取代基对酚的酸碱性影响：在苯酚分子中，邻位或间位取代基的引入会影响其酸碱性。
例如，苯酚的邻位或间位带有电子给体基团（如-OCH3）时，会增强其酸性，使其更容易失去质子。
3. 取代基对醇的酸碱性影响：在醇分子中，邻位或间位取代基的引入会影响其酸碱性。
例如，苯甲醇的邻位或间位带有电子给体基团（如-OCH3）时，会增强其酸性，使其更容易失去质子。
4. 取代基对羧酸的酸性影响：在羧酸分子中，邻位或间位取代基的引入会影响其酸性。
例如，苯甲酸的邻位或间位带有电子给体基团（如-OCH3）时，会增强其酸性，使其更容易失去质子。
5. 取代基对酰胺的稳定性影响：在酰胺分子中，邻位或间位取代基的引入会影响其稳定性。
例如，苯甲酰胺的邻位或间位带有电子给体基团（如-OCH3）时，会增强其稳定性，使其更不容易水解。
6. 取代基对酮的稳定性影响：在酮分子中，邻位或间位取代基的引入会影响其稳定性。
例如，邻位或间位带有电子给体基团（如-OCH3）的酮，由于电子效应的作用，会增加其稳定性。
7. 取代基对醛的稳定性影响：在醛分子中，邻位或间位取代基的引入会影响其稳定性。
例如，邻位或间位带有电子给体基团（如-OCH3）的醛，由于电子效应的作用，会增加其稳定性。
8. 取代基对酮和醛的亲核加成反应影响：在酮和醛分子中，邻位或间位取代基的引入会影响其亲核加成反应。
例如，邻位或间位带有电子吸引基团（如-NO2）的酮和醛，由于电子效应的作用，会降低其亲核加成反应的速率。
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C6H5CH2CH2Cl
§3 芳香族亲核取代反应
由于芳环上电荷密度大的原因，发生亲核 取代反应是困难的。
Cl 340 C NaOH OH
1.中间络合物机理
分两步反应，中间体是芳基负离子。
Y -X
X Y
X
Y
反应事实根据
吸电子基团能加速反应
CH 3 NO 2 NH 2 CH 3 CH 3 O 2N NO 2 H 2N CH 3 H 2N NO 2 CH 3
NH 2
+
50%
50%
苯炔机理
14
Cl H
-HCl
14
NaNH
2
14
NH 2 +
14
NH 2
当氯原子两个邻位都有取代基时，不会 发生这种反应。
当使用伯卤代烷时，试剂没有完全电离， 而是形成络合物。
δ+ δ-
RCH2Cl + AlCl3
RCH2Cl
AlCl3
Friedel-Crafts反应
烷基化试剂中烷基的活泼性顺序
烯丙基、卞基 > 叔基 > 仲基 > 伯基
烷基化试剂中卤素的活泼性顺序
F > Cl > Br > I
C6H6 + FCH2CH2Cl
V =/= k[C6H6][HNO3]
H HNO
3
NO 2
NO 2
硝化反应
反应速度与芳基阳离子稳定性关系不大。
CH 3 CH 3 CH 3
反应物
CH 3 CH 3
K相
1
0.84
0.51
0.85
硝化反应
决定反应速度的步骤不是发生在苯环的 改变上，而是取决于进攻试剂的离解，即 NO2+的形成。 HNO3 + 2H2SO4 2HNO3 NO2+ + 2HSO4 + H3O+ NO2+ + NO3- + H2O
2. SE1机理
X -X Y Y
由于芳烃的稳定性，第一步是困难 的，要在强碱介质中进行。
反应事例
H R
NH 2 + R NH 3
当R基是吸引电子基时反应速度加快， 当R基是推电子基时反应速度减慢。
反应事例
羧酸盐的脱羧反应基本上按照SE1
机理进行。
COO H
反应动力学上是一级反应。环上 有吸电子基时能加速反应。
代苯C6H6X。
环上推电子基能加速反应
同位素法证实重氮盐离解是可逆过程。
C6H6N≡N15+
C6H615N≡N+
3.苯炔机理
在芳环的亲核取代反应中有时会出现异
常结果，离去基团与进入基团不在同一个位 置。
Cl NaNH
2
NH 2 NH 2 +
同位素标记清楚说明
Cl
14
NH 2 NaNH
2 14 14
反应事例
Br t-BuOK Br Br Br 2 Br Br Br Br
Br Br Br phNHK Br
Br
Br
§1
亲电取代反应机理
3.加成—消除机理
烷基苯在AlCl3存在下用卤胺进行 胺基化反应时，主要得到间位产物。
R AlCl + NCl
3 3
R
NCl
2
反应机理 —— 先加成后消除
NCl3 + AlCl3
H2SO4 + H3O+ 温度高于80-85℃： H2SO4 + SO3 H 2S 2O 7 H3SO4+
事实依据：
随硫酸浓度的变化而改变。
在稀溶液中，反应速度与H3SO4+的活性 成比例； 在浓溶液中，反应速度与H2S2O7的活性 成比例；
甲苯的磺化反应在稀溶液和浓溶液中分
别进合物的取代反应
§1
亲电取代反应机理
1.芳烃阳离子机理
亲电试剂先进攻苯环，形成芳烃阳离子
H Y
H
Y
Y
相关的反应事实
动力学方程是二级反应
V=k[C6H6][Y+]
没有动态同位素效应
KH/HD = 1
相关的反应事实
芳烃阳离子的离析
H
EtF BF 3
H Et BF 4
§1
亲电取代反应机理
R Cl R H Cl R NCl Cl H Cl H Cl
2
Cl2N-AlCl3 + Cl+
R NCl
2
Cl H H NCl R
- HCl
2
R
NCl H NCl
2
2
- HCl
实际情况比上面提到的机理要复杂，
几乎每种类型的反应都存在差异。
§2 几种主要的芳环取代反应及其机理 1.硝化反应
特殊：反应速度与反应物的浓度没有直 接的比例关系，动力学方程不是二级反应。
[AlCl3 X]- + X+
X -H X
[AlCl3 X]- + H+
AlCl3 + HX
4. Friedel-Crafts反应
RX + C6H6 C6H6R + HX
基本上按照芳基阳离子机理进行。
H R H R -H R
Friedel-Crafts反应
为了形成 R+离子，最好使用仲、叔卤 代烷做烷基化试剂。 RCl + AlCl3 R+ + AlCl4-
H2SO4的作用不是脱水剂，加入强脱水剂
P2O5并不增加反应速度。
硝化反应机理
HNO3 + 2H2SO4 NO2+ + 2HSO4 + H3O+
NO 2
H NO 2
NO 2
2.磺化反应
做了大量研究，但对进攻实体的本性还 没有完全明白。与反应温度有关系。 在多数情况下：SO3
温度低于80-85℃：
磺化反应机理
在一般情况下：
H + H 2S 2O 7 H 3 SO 4 SO 3 H -H SO 3 H
纯SO3在非质子溶剂中活性非常高，第 一步是快的，后面慢。
3.卤代反应
大体上按照芳基阳离子机理进行。
需要有lewis酸作为催化剂产生卤素正
离子作为进攻试剂。
卤代反应机理
AlCl3 + X2
H X
NO 2
NO 2
NO2对中间体有稳定作用
2.SN1机理
与饱和碳上的SN1机理相同，中间体同样 是正离子。
HNO2 C6H6NH2
N2 - N2
H 2O C 6H 6N 2+ C6H6OH
OH OH
支持数据
动力学一级反应，与碱的浓度无关。
V=k[C6H6N2+]
反应体系里存在卤盐NaX时产物也会出现卤
CH 3 O 2N NH 2 CH 3 CH 3
O 2N CH 3 O 2N NO 2 CH 3 NH 3
反应事实根据
离去基团性能对反应速度影响不大
O 2N
X NO 2
+
H
N
O 2N
N NO 2
X = Cl,Br,I,phSO2时 反应速度差别不大。
反应事实根据
中间体离析
OEt O 2N NO 2 O 2N MeO OEt NO 2