苯环上亲电取代反应机理
苯环的亲电加成
苯环的亲电加成苯环的亲电加成是有机化学中一种重要的反应类型。
在这种反应中，亲电试剂与苯环发生反应，形成新的化学键。
亲电试剂可以是正离子、中性分子或负离子。
本文将重点介绍苯环的亲电加成反应及其机理。
一、苯环的亲电加成反应类型：苯环的亲电加成反应可以分为两类：电子不足亲电加成和电子富余亲电加成。
1. 电子不足亲电加成：电子不足亲电加成是指苯环上的亲电试剂与苯环中的π电子云相互作用，形成新的化学键。
代表性反应有烷基卤化反应、酰基卤化反应、酸酐酰化反应等。
烷基卤化反应是最常见的苯环亲电加成反应之一。
在该反应中，烷基卤化物作为亲电试剂与苯环发生反应，生成烷基苯。
反应机理中，烷基卤化物首先与路易斯酸作用，生成烷基正离子，然后烷基正离子与苯环中的π电子云发生亲核取代反应，形成新的化学键。
2. 电子富余亲电加成：电子富余亲电加成是指苯环上的亲电试剂与苯环中的空轨道相互作用，形成新的化学键。
代表性反应有苯环的氧化反应、硝化反应、芳基取代反应等。
苯环的氧化反应是一类重要的亲电加成反应。
在该反应中，氧化剂作为亲电试剂与苯环发生反应，生成醌。
反应机理中，氧化剂首先与苯环中的π电子云发生亲核取代反应，形成正离子中间体，然后正离子中间体再与氧化剂发生电子转移反应，形成新的化学键。
二、苯环的亲电加成反应机理：苯环的亲电加成反应机理可以分为两步：亲电试剂的激活和亲核取代反应。
1. 亲电试剂的激活：亲电试剂与路易斯酸或路易斯碱作用，发生电荷转移或电子云重排，形成活化的中间体。
这一步骤可以增强亲电试剂的亲电性，使其更容易与苯环中的π电子云相互作用。
2. 亲核取代反应：活化的亲电试剂与苯环中的π电子云发生亲核取代反应，形成新的化学键。
这一步骤可以通过亲电试剂的正离子或中间体与苯环中的π电子云发生亲核反应，也可以通过亲电试剂的空轨道与苯环中的π电子云发生亲核反应。
三、苯环的亲电加成反应应用：苯环的亲电加成反应在有机合成中具有广泛的应用。
苯环亲电取代反应机理
苯环亲电取代反应机理1. 苯环的魅力好嘞，咱们今天聊聊苯环亲电取代反应的那些事。
首先，得跟大家普及一下，苯环这个小家伙可是化学界的明星，它不仅有个高大上的名字，而且看上去也特别的优雅。
想象一下，那六个碳原子，围成一个环，像是坐在一起喝茶聊天的小伙伴。
苯环里头有很多的π 电子，就像是它们在环里开着派对，热热闹闹。
正因为有这些电子，苯环对外界的亲和力可强得很，特别喜欢跟“亲电试剂”们交朋友。
2. 亲电取代反应的基础2.1 亲电试剂的来临那啥，亲电取代反应，顾名思义，就是苯环上的某个氢原子被一个亲电试剂替代了。
想象一下，这个亲电试剂就像是一位热情的访客，带着满满的好奇心，想要加入到这个化学派对里。
最常见的亲电试剂，比如卤素、硝酸根离子、磺酸根离子等等，都是拿着“入场券”来的。
2.2 反应的起始当亲电试剂靠近苯环时，苯环里的π 电子就开始紧张起来。
它们在想：“哎呀，快来帮忙！这位新朋友要进来啦！”于是，苯环中的π 电子就会部分转移，形成一个带正电的中间体，这个中间体我们称之为“芳香碳正离子”。
听上去有点复杂，但其实就是一块儿蛋糕上多了个草莓，虽然不太完美，但也别有一番风味。
3. 中间体的命运3.1 中间体的稳定性可别小看这个芳香碳正离子，它其实是有点脆弱的。
在这个时刻，它就像一位紧张兮兮的选手，随时可能被打回原形。
为了保证自己的安全，它会尽快找回一个氢原子，这个氢原子就像是它的老朋友，随时准备回归。
只要这个氢原子回到原来的位置，反应就算成功了，苯环的“派对”又继续热闹下去。
3.2 反应的结束最后，当氢原子被亲电试剂替代后，新的化合物就诞生啦！比如说，苯环如果遇上卤素，就变成了卤代苯；如果碰上硝酸根，那就是硝基苯。
哇，这些新朋友都很有个性，各自的性质和用途让人惊喜不已。
4. 结语好了，今天的苯环亲电取代反应就聊到这儿，大家有没有被这些化学小故事逗乐呢？其实，化学就像生活一样，总是充满了意外和惊喜。
每一次反应都是一次新的冒险，每一个小变化都可能引发大不同。
苯环上的亲电子取代反应及定位效应与反应活性正文
苯环上的亲电子取代反应及定位效应与反应活性一、苯的亲电子取代反应1.简介苯环平面的上下有π电子云①，与σ键②相比，平行重叠的π电子云结合较疏松，因此在反应中苯环可充当一个电子源，与缺电子的亲电试剂③发生反应，类似于烯烃中π键④的性质。
但是苯环中π电子又有别于烯烃，π键共振形成的大π键⑤使苯环具有特殊的稳定性，反应中总是保持苯环的结构。
苯的结构特点决定苯的化学性质，它容易发生亲电子取代反应⑥。
π键σ键电子云2.卤代⑦苯与卤素作用，在三卤化铁（FeX3）的催化下，得到卤代苯，同时放出卤化氢。
（1）与Cl2反应FeCl3+Cl2+HCl反应2FeBr3+ Br2 +HBr（3）与I2反应:碘活性不够，只有与非常活泼的芳香化合物才能发生取代反应。
目前采用氧化剂将碘氧化为碘正离子后直接引入苯环。
HNO3I+I286%）铁屑与卤素反应产生三卤化铁，起到同样的作用。
3Br2+2Fe 2FeBr3苯与氯、溴的取代反应应用十分广泛。
其公认的反应历程是首先缺电子的FeX3与卤素络合，促进卤素之间σ键的极化、异裂。
FeX3+X2X++FeX4-带正电的卤素进攻苯环的π电子。
形成苯碳正离子中间体，类似于烯烃的亲电加成，这一步是速度决定步骤+二卤代烃+X-也可失去质子，恢复苯的骨架。
苯的稳定性起了决定作用，得到取代而不是加成产物。
-H++FeX3+HX3.硝化苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物（称混酸）反应，生成硝基苯。
浓H2SO4+HNO3（浓）（98%）+H2O50℃其反应历程如下：浓硫酸的酸性比硝酸的强，它作为酸提供质子（H+），硝酸作为碱提供氢氧根（OH-），去掉一分子水，产生硝基正离子，硝基正离子具有很强的亲电子性，与苯发生亲电子取代反应。
若采用浓硝酸，则反应速度明显减慢，这是由于浓硝酸中仅存在少量的硝基正离子。
4.磺化不同浓度的硫酸与苯反应的速度不同，浓度越高反应越快。
含三氧化硫的发烟硫酸的反+H2SO4（7%SO3(52%)+H2O磺化反应也是亲电取代反应，通常认为亲电试剂是三氧化硫。
苯环亲电取代反应的定位规律和理论解释
苯环亲电取代反应的定位规律和理论解释
苯环亲电取代反应是一种常见的有机化学反应，它指的是苯环上的一个电子富位碳原子被其他物质的电子富位原子所取代的反应。
这种反应可以通过电离平衡和等温线来解释。
苯环亲电取代反应的定位规律是，取代反应的定位总是优先发生在苯环上最容易被取代的位置。
在二甲苯和苯乙烯这类苯环中，电子富位碳原子多半是取代反应的首选目标；而在苯并环烷和苯并三唑这类苯环中，取代反应更多地会发生在含氧原子的位置。
苯环亲电取代反应的理论解释可以通过极化和电离平衡来进行。
极化是指分子内部电荷分布的不均匀现象，它会导致分子内部电子密度的不均匀分布，从而使得某些原子或基团更容易被
取代。
电离平衡则是指反应中电子富余和电子缺乏的均衡状态，它决定了反应的方向和速率。
苯环亲电取代反应的定位规律可以通过电离平衡来解释。
由于苯环上某些原子的电离能更高，因此它们更容易被取代。
而由于苯环上某些原子的电离能更低，因此它们更难被取代。
这就是为什么苯环亲电取代反应的定位总是优先发生在苯环上最容易被取代的位置的原因。
通过对苯环亲电取代反应的定位规律和理论解释的研究，我们可以更好地理解和掌握这种常见的有机化学反应，并运用到实际应用中。
苯环上的亲电取代反应
苯环上的亲电取代反应1. 概述亲电取代反应是化学中一种常见的反应类型，它可以在有机分子中引入新的官能团或取代已有的官能团。
苯环上的亲电取代反应是指在苯环上进行亲电取代反应的过程。
苯环是由6个碳原子构成的环状结构，由于苯环具有特殊的共轭性和稳定性，因此苯环上的反应需要一定的条件和催化剂。
在苯环上进行亲电取代反应的机理通常分为两种类型：亲电取代和自由基取代。
亲电取代是指通过亲电试剂与苯环上的π电子发生作用，形成共轭稳定的化合物；自由基取代则是指在自由基试剂的作用下，发生自由基取代反应。
2. 亲电取代反应的机理亲电取代反应的机理主要涉及以下步骤：2.1 亲电试剂的进攻亲电试剂（如卤代烷、羧酸酰基等）与苯环上的π电子发生亲电进攻反应，形成中间体。
这一步骤是整个反应的关键，亲电试剂的进攻位置主要受到取代基的取向效应和反应条件的影响。
2.2 中间体的稳定化形成的中间体会进行稳定化反应，主要是通过迁移质子或电子的方式使中间体更加稳定。
2.3 取代产物的生成在稳定化反应后，中间体会生成取代产物，同时释放出催化剂或其他副产物。
取代产物的结构和性质取决于亲电试剂和反应条件。
3. 亲电取代反应的条件亲电取代反应的条件包括温度、催化剂、试剂浓度等因素。
3.1 温度亲电取代反应通常在室温下进行，较高的温度可能导致副反应的发生，降低产率。
3.2 催化剂某些反应需要催化剂的存在才能进行，常用的催化剂有铝黄原、铁黄原等。
催化剂可以提高反应速率和产物选择性。
3.3 试剂浓度试剂浓度对反应速率和产率有一定影响，较高的试剂浓度可以提高反应速率和产率，但过高的浓度可能导致副反应的发生。
4. 苯环上的常见亲电取代反应4.1 卤代取代反应卤代取代反应是最常见的亲电取代反应之一。
在卤代取代反应中，卤代烷与苯环上的π电子发生反应，取代其中的氢原子形成卤代苯。
4.2 羟基取代反应羟基取代反应是在苯环上引入羟基（-OH）官能团的反应。
常见的羟基取代反应有酰基氯与苯的反应，生成苯酚（phenol）。
苯环上亲电取代反应的定位规律
苯环上亲电取代反应的定位规律苯环上亲电取代反应的定位规律基本概念：定位基：在进行亲电取代反应时，苯环上原有取代基，不仅影响着苯环的取代反应活性，同时决定着第二个取代基进入苯环的位置，即决定取代反应的位置。
原有取代基称做定位基。
一、两类定位基在一元取代苯的亲电取代反应中，新进入的取代基可以取代定位基的邻、间、对位上的氢原子，生成三种异构体。
如果定位基没有影响，生成的产物是三种异构体的混合物，其中邻位取代物40%（2/5）、间位取代物40%（2/5）和对位取代物20%（1/5）。
实际上只有一种或二种主要产物。
例如各种一元取代苯进行硝化反应，得到下表所示的结果：1．第一类定位基对苯环的影响及其定位效应以甲基、氨基和卤素原子为例说明。
甲基在甲苯中，甲基的碳为sp3杂化，苯环碳为sp2杂化，sp2杂化碳的电负性比sp3杂化碳的大，因此，甲基表现出供电子的诱导效应（A）。
另外，甲基C—H σ 键的轨道与苯环的π 轨道形成σ—π 超共轭体系（B）。
供电诱导效应和超共轭效应的结果，苯环上电子密度增加，尤其邻、对位增加得更多。
因此，甲苯进行亲电取代反应比苯容易，而且主要发生在邻、对位上。
亲电试剂E+进攻甲基的邻、间、对位置，形成三种σ 络合物中间体，三种σ 络合物碳正离子的稳定性可用共振杂化体表示：进攻邻位：进攻对位：进攻间位：亲电试剂进攻苯生成的σ 络合物的碳正离子也可以用共振杂化体表示：苯环上亲电取代反应的定位规律显然，共振杂化体Ⅰ和Ⅱ比Ⅲ稳定，因为Ⅰc和Ⅱb的正电荷在有供电基的叔碳上，较分散。
而在Ⅲ中，正电荷都分布在仲碳上，不稳定。
所以甲基是邻对位定位基。
共振杂化体Ⅲ比Ⅳ稳定，虽然在Ⅲ和Ⅳ中的共振极限结构式都是正电荷分布在仲碳上，但甲基有供电性，使Ⅲ的正电荷可以分散在环和甲基上，因此，甲基活化了苯环。
从共轭效应和共振论两种观点分析、考察甲苯的亲电取代反应，都得出甲基是第一类定位基、有活化苯环作用的一致结论。
亲电取代反应是苯环的典型反应
10/11/2019
无水AlCl3
+ CH3CH2Cl
CH2CH3 + HCl
• 催化剂的作用是使卤代烷变成亲电试剂烷基碳正离子。
• 傅-克烷基化常用的烷基化试剂有卤代烷、烯烃和醇，它们在适当的催化剂的作用下都能产 生烷基碳正离子。
RCl + AlCl3
R+ + AlCl4-
RCH=CH2 + HF ROH + BF3
SO3- + H3O+
SO3+H
SO3+ H2SO4
SO3H + H2O
10/11/2019
• 磺化反应是可逆反应，正逆磺化反应在反应进程中的能量变化情况如图6-3 所示。
10/11/2019
势能
中间体
ArH + SO3
ArSO3- + H+
反应进程
图 6-3 正逆磺化反应的能量变化示意图
• 苯磺酸在加热下与稀酸反应，可失去磺酸基，生成苯。
NO2
+ 发烟 HNO3 （98％以上）
发烟 H2SO4 95℃
NO2
+ H2O NO2
间二硝基苯
10/11/2019
• 烷基苯硝化比苯容易，甲苯与混酸作用，30 ℃便可以生成邻硝基甲苯和对硝基甲苯。
CH3
+ HNO3
H2SO4 30℃
CH3
CH3
NO2
+
NO2
邻硝基甲苯 对硝基甲苯
• 硝基甲苯继续硝化，可得到2,4,6-三硝基甲苯，即炸药TNT。
10/11/2019
Fe 或 FeBr3
苯环上的亲电取代反应
苯环上的亲电取代反应苯环上的亲电取代反应是有机化学中比较常见的一类反应。
它通常发生在苯环上的芳香性碳原子上，将亲电试剂与苯环上的氢原子置换掉，从而形成新的有机化合物。
这种反应常被用于制备苯环上的取代基，也可以用于制备其他复杂的有机化合物。
亲电取代反应中通常使用的亲电试剂包括卤化物、烷基化试剂、酰基化试剂、亚硝基化试剂等。
这些试剂可以与苯环上的氢原子发生反应，将自身的功能基固定在苯环上。
其中最常见的反应是取代反应，它指的是亲电试剂与苯环上的氢原子形成互换反应，产生取代基的过程。
在这个反应中，苯环的芳香性被打破，导致反应产物失去了一部分芳香性。
在苯环上的亲电取代反应中，通常需要加入辅助试剂来促进反应的进行。
这些辅助试剂可以帮助亲电试剂与苯环上的氢原子发生反应，并促进反应的速度和选择性。
常用的辅助试剂包括路易斯酸类催化剂、氧化剂、酸类催化剂等。
在实验室中，常用的亲电试剂包括溴化亚铁、溴化亚锡、三氟甲磺酸等。
其中溴化亚铁和溴化亚锡是常见的卤化物类试剂，它们与苯环上的氢原子发生反应，形成卤代苯基。
三氟甲磺酸是一种强烷基化试剂，它可以将甲基基固定在苯环上。
不同的亲电试剂在苯环上的取代反应中，产生的取代基种类不同。
苯环上的取代基又可以进一步反应，形成各种复合化合物。
因此，苯环上的亲电取代反应在有机合成中扮演着重要的角色，也是化学家们需要掌握的重要技术之一。
总之，苯环上的亲电取代反应是有机化学中必不可少的一环。
通过选择不同的亲电试剂和辅助试剂，可以产生不同的取代基，从而制备出各种不同的有机化合物。
在实验中，需要注意反应物的选择、反应条件的控制和安全操作，以确保反应的高效和可靠性。
苯亲电取代反应历程
苯亲电取代反应历程1. 引言苯是有机化学中最简单的芳香烃，由于其特殊的结构和性质，在有机合成中具有重要的地位。
苯亲电取代反应是一类常见的反应，通过在苯环上引入亲电试剂，可以实现对苯环上氢原子的取代，从而合成各种取代苯化合物。
本文将介绍苯亲电取代反应的历程、机理以及一些典型的实例。
2. 反应机理苯亲电取代反应是一个两步反应过程，包括亲电试剂进攻和芳香稳定化两个步骤。
2.1 亲电试剂进攻在第一步中，亲电试剂（通常为卤代烷或酸酐）与苯环发生加成反应，生成一个带正离子中间体。
这个中间体具有较高的能量，因为它违背了芳香性规则。
2.2 芳香稳定化在第二步中，带正离子中间体通过负离子攻击或负离子相邻基团共轭系统的形式进行芳香稳定化。
负离子可以是一个碱（如氢氧根离子）或一个碱性试剂（如碱金属或碱土金属）。
这个步骤是整个反应的关键，使得中间体恢复为稳定的芳香化合物。
3. 典型实例3.1 氯代苯的制备氯代苯是一种常见的取代苯化合物，通常用于有机合成和药物制备中。
它可以通过苯亲电取代反应来合成。
反应方程式如下：C6H6 + Cl2 -> C6H5Cl + HCl在这个反应中，氯气作为亲电试剂与苯发生加成反应，生成带正离子中间体C6H5+。
然后，这个中间体通过负离子攻击形成稳定的氯代苯，并释放出HCl。
3.2 酰基化反应酰基化反应是一类重要的取代反应，可用于合成酮、醛等化合物。
在酰基化反应中，酸酐作为亲电试剂与苯发生加成反应。
例如，乙酸酐与苯发生酰基化反应：C6H6 + (CH3CO)2O -> C6H5COCH3 + CH3COOH在这个反应中，乙酸酐与苯发生加成反应，生成带正离子中间体C6H5CO+。
然后，这个中间体通过负离子攻击形成稳定的乙酰苯，并释放出乙酸。
4. 反应条件苯亲电取代反应的条件取决于具体的反应类型和试剂选择。
一般来说，以下条件可能适用：•反应温度：通常在室温下进行，但某些情况下需要加热。
苯亲电取代反应历程
苯亲电取代反应历程苯亲电取代反应是一种重要的有机合成方法，它可以通过在苯环上引入不同的官能团来合成各种有机化合物。
本文将详细介绍苯亲电取代反应的历程。
1. 反应机理苯亲电取代反应是一种亲电取代反应，其反应机理可以分为两个步骤：首先是亲电试剂攻击芳香环，形成一个中间体；然后中间体再失去一个负离子，生成最终产物。
具体来说，该反应分为以下三步：（1）亲电试剂的进攻：在苯环上加入一个新的官能团需要先有一种强亲电试剂来进行攻击。
常见的亲电试剂包括卤素、磺酰氯、酰氯、硝基等。
以卤素为例，当卤素分子接近苯环时，卤素原子与芳香环上的碳原子形成了一个临时化学键。
（2）中间体的形成：在第一步中，卤素和苯环形成了一个临时化学键，并且这个键不太稳定。
因此，在第二步中，这个键会断裂并重新组合，形成一个新的化学物质，即中间体。
中间体是一个非常重要的中间产物，它包含了新官能团与苯环上的碳原子。
（3）负离子的失去：在第三步中，中间体会失去一个负离子，生成最终产物。
这个过程也称为脱离反应。
在这个过程中，新官能团会取代苯环上的一个氢原子，并且负离子会从分子中释放出来。
2. 影响反应速率的因素苯亲电取代反应速率受到以下几个因素的影响：（1）亲电试剂的性质：不同的亲电试剂对反应速率有不同的影响。
一般来说，亲电性越强的试剂反应速率越快。
（2）芳香环上基团的性质：苯环上已经存在着其他基团时，新加入官能团时就会受到这些基团的影响。
一些基团可以增加反应速率，而另一些则会减慢反应速率。
（3）溶剂：溶剂对反应速率也有很大影响。
有些溶剂可以促进反应发生，而其他溶剂则可能抑制反应。
3. 应用领域苯亲电取代反应在有机化学中应用广泛，可以合成各种有机化合物。
例如，它可以用于制备芳香族酮、芳香族酸、芳香族醇、芳香族胺等化合物。
此外，苯亲电取代反应还可用于制备药物、染料和高分子材料等。
4. 反应类型苯亲电取代反应的类型包括以下几种：（1）卤代烷的取代：这是最常见的苯亲电取代反应之一。
苯环上的亲电取代反应(electrophilicsubstitutionreaction)(A)
苯环上的亲电取代反应教案目标：掌握亲电取代反应的类型、反应机理及其应用教案重点：亲电取代反应的机理及其应用教案安排：G1—>G3；50min苯环上的亲电取代反应：苯环上没有典型的 C＝C 双键性质，但环上电子云密度高，而易被亲电试剂进攻，引起 C—H 键的氢被取代，这种由亲电试剂的进攻而引起的取代反应，称为亲电取代反应。
一、苯环上亲电取代反应机理从苯的结构可知，苯环碳原子所在平面上下电子密度高，不利于亲核试剂进攻，相反，有利于亲电试剂的进攻。
苯与亲电试剂 E+ 作用时，亲电试剂先与离域的π电子结合，生成π络合物，接着亲电试剂从苯环的π体系中得到两个π电子，与苯环上一个碳原子形成σ键，生成σ络合物。
此时，这个碳原子由 sp2 杂化变成 sp3 杂化状态，苯环中六个碳原子形成的闭合共轭体系被破坏，变成四个π电子离域在五个碳原子上。
从共振论的观点来看，σ络合物是三个碳正离子的共振杂化体：σ络合物的能量比苯高，不稳定，存在时间很短。
它很容易从 sp3 杂化碳原子上失去一个质子，使该碳原子恢复成 sp2杂化状态，再形成六个π电子离域的闭合共轭体系——苯环，从而降低了体系的能量，产物比较稳定，生成取代苯。
其反应机理可表示如下：b5E2RGbCAP其能量变化如图：苯亲电反应进程和能量曲线图讨论：1.当过渡态比稳定时，中间体σ络合物较难形成，一形成后很快转化成产物。
2.当过渡态与能量相近时，σ络合物能逆转回反应物，即反应可逆。
苯环上的亲电取代反应二、亲电取代反应的类型1．卤化反应：在卤化铁等路易斯酸作用下，苯与卤素作用生成卤化苯的反应称作卤代反应或卤化反应。
无催化剂存在时，苯与溴或氯并不发生反应，苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色。
在催化剂如 FeX3 或铁粉存在下，则生成溴苯或氯苯。
催化剂的作用是使卤素变成强亲电试剂，促进反应。
反应机理：苯与 I2 的反应需要在氧化剂<如 HNO3）存在下进行，氧化剂的作用是产生碘正离子：2．硝化反应：苯与浓 HNO3 和浓 H2SO4 的混合物<又称混酸）作用生成硝基苯的反应称作硝化反应。
苯环上的亲电取代反应
苯环上的亲电取代反应苯环是一种芳香族化合物，由于其结构的稳定性，其进行亲电取代反应的能力较弱。
然而，通过引入适当的基团和适当的反应条件，苯环上的亲电取代反应依然是重要且有价值的反应。
本文将对苯环上的亲电取代反应进行详细的讨论，包括反应机理、基团的选择、反应条件等。
一、反应机理亲电取代反应是通过外部的电子亲和力较强的电离或分子与芳香族化合物发生反应的过程。
在苯环上的亲电取代反应，其反应机制主要有以下两种：1. 电子亲和力强的电离或分子与苯环发生反应。
这种反应一般需要强的反应条件以激发分子的反应性能。
典型的实例是邻硝基苯和硝酸，由硝酸的碱性作用（形成NO2-）和酰基硝化作用（形成亲电性更强的NO+2）两个反应生成邻硝基苯。
2. 亲电性较强的反应物与苯环经过一个中间体，即通常所说的共轭碳负离子，发生反应。
这种反应机理是最常见的亲电取代反应机制之一。
基本反应的机理如下图：1.进攻性亲电子（比如卤原子、硝基、磺酰基等）在亲电性反应物的催化下，向苯环上的一个碳原子发起进攻，并将其取代。
2.这个过程中，苯环上原有的负离子中心会向新结构上的离子中心所在的位置移动。
这个移动过程是一个桥式转移，大约持续10-14秒的时间。
3.负离子中心和离子中心在过渡态的情况下相互重叠，而这个过渡态非常不稳定，因此在这样非常高能量的条件下，它立即形成了一个新的芳香族环，并把原来的离子中心转移到了新的位置。
二、基团的选择苯环上的亲电取代反应需要适当的基团参与才能得到较好的反应效果。
不同的基团对亲电取代反应的作用是不同的。
基团的选择可以从下列几个方面考虑：1. 引入电子给体基团的选择：引入电子给予基团可通过提高苯链上的零点位能增加苯环上位点的亲电性，促进取代反应的进行。
如：氨基(—NH2)、羟基(-OH)、甲氧基(-OCH3)、醇基(-OCH2CH3)等。
2. 引入电子受体基团的选择：引入电子受体基团也可以增加苯环上的亲电性。
如：硝基(-NO2)、卤原子（氯、溴、碘等）等。
(1) 苯环上的亲电取代反应
10
2 分子轨道理论
6 个相互交盖的 2p轨道 组合成6个分子轨道
简并轨道
苯的π分子轨道和能级
11
3 共振论对苯分子结构的解释
Kekulé结构式:
两个或多个经典结构的共振杂化体：
其共振能为：149.4 kJ· mol
环状的共轭体系导致苯分子具有相当高的稳定性。
12
5.3 单环芳烃的物理性质:
苯及其同系物一般为无色液体，相对密度小于1，但比 相对分子质量相近的烷烃和烯烃的相对密度大，不溶于水， 可溶于有机溶剂，有些有机化合物常被用来萃取芳烃。单 环芳烃具有特殊气味，有毒。 在二取代苯的三种异构体中，对位异构体的对称性最大， 所以其熔点比其它两个异构体高。所以可以通过重结晶来 分离。 烷基取代基越多，稳定性越大。稳定性的大小可从生成 热上看出，生成热越小，越稳定。
选择合成路线：
例如：
NH2
NH2 COCH3
CH3
COOH
Br
NO2
CH3
COOH NO2 NO2
CH3
COOH NO2
39
练习：用箭头表示新进入基团主要进入苯环的哪个部位
CHO
OH
NH2
NR2 CH3
NO2
Cl
NO2
C 2 H5
OH
Br
CH3 CHO
COOH
CH3
CH3
NO2
40
5.11 加特曼(Gattermann)—科赫(Koch )反应
多官能团化合物的命名
6
二取代苯的3个异构体:
CH3 CH3
1,2–二甲苯 邻二甲苯 o–二甲苯
CH3 CH3
1,3–二甲苯 间二甲苯 m–二甲苯
苯及苯环上的亲电取代反应
H NO2
比较稳定
Cl
NO2+ 对位
Cl
Cl
Cl
Cl
H
NO2
H
NO2
H
NO2
H
NO2
比较稳定
Cl 间位 NO2 H H NO2 H NO2 Cl Cl
3、二取代苯亲电取代反应的定位规律
1）两个定位基对新基的定位作用一致时，新基进入指定位置。
CH3 NO2 Cl
SO3H SO3H
Cl
CH3
NO2
混酸
H3C
CH3 均三甲苯 1,3,5-三 甲 苯
d.苯环上被其他官能团取代
OH
CHO
NH2
COOH
NO2
苯酚
苯甲醛
苯胺
苯甲酸
硝基苯
NO
F
Cl
Br
SO3H
亚硝基苯
氟代苯
氯代苯
溴代苯
苯磺酸
苯分子结构
H H H H H H
苯分子结构特征
● 苯分子结构为正六边形
键角均为1200
● 单双键完全平均化
● 电子云均匀分布于整个苯环上下方
Br Br +
FeBr3
慢
Br
Br
Br
H
FeBr3
Br
Br + Br
H Br
FeBr3
H Br
H
Br
H
Br
Br
FeBr3
Br
Br H + FeBr3
注 意：
① 卤代通常用Cl2、Br2
氟代太剧烈，反应难于控制
② 中间体碳正离子(苯鎓离子)远不及苯环
稳定,生成碳正离子(苯鎓离子) 是决速步骤
苯环上的亲电取代反应—卤代
• 因而使得被进攻的那个碳原子脱离了共轭体系,剩下的四个π 电子则分部在余下的五个碳原子上,因而带了一个正电荷。
• 在FeBr4-的作用下，很快使碳正离子消去一个质子，恢复了 原来的苯环。
无催化剂存在时，苯与溴或氯并不发生反 应，苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色。在 催化剂如 FeX3 或铁粉存在下，则生成溴苯 或氯苯。催化剂的作用是使卤素变成强亲 电试剂，促进反应。
反应机理：
• 苯与 I2 的反应需要在氧化剂（如 HNO3）存在下进行，氧化剂的作用是 产生碘正离子：
注意： 反应通常用Cl2、Br2 。氟代过于剧烈， 反应难以控制 中间体碳正离子（苯鎓离子）远不及 苯环稳定，生成碳正离子（苯鎓离子 ）是决定反应速率的关键步骤 卤代要加催化剂，催化剂也可用Fe
谢谢~
苯环上的亲电取代反应 ——卤代
演讲：王海涛
亲电取代反应
亲电试剂 E+进攻苯环，与苯环的π电子作用生成π络合物 ，紧接着E+从苯环π体系中获得两个电子，与苯环的一个 碳原子形成σ键，生成σ络合物（方基正离子中间体），σ 络合物内能高不稳定，sp3杂化的碳原子失去一个质子，恢 复芳香结构，形成取代产物。 • 生成σ络合物这一步是决定反应速率的与卤 素作用生成卤化苯的反应称作卤代反 应或卤化反应。
l C
Fe 或 3 Cl + 2 5 5 ~ 6 0 ℃ FeCl
+ HCl
r B
+Br 2
FeBr Fe 或 3
5 5 ~ 6 0 ℃
+ HBr
• 氯或溴本身不能与苯起取代反应,必须在Lewis酸的帮助下, 才能使氯或溴分子极化.因此,卤化的第一步是苯环形成π络 合物,在Lewis酸FeBr3帮助下,进一步生成σ络合物,苯环两 个π电子与Br+生成C-Br键。
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同学们，大家好。
今天讲的是苯环上的亲电取代反应的机理：
苯环上的大π键使苯环富含π电子，因此它是一个很强的负电场，容易受到亲电试剂的进攻，发生亲电反应。
当亲电试剂靠近苯环时，苯环上的大π键和亲电试剂形成配位键，生成π-络合物，在π-络合物中，亲电试剂进一步吸引π电子，使π电子发生偏移，生成σ-络合物，σ-络合物失去氢离子，从而生成具有完整苯环的亲电取代的产物。
在这三步反应中，π-络合物的形成，大π键没有被破坏，所以会很容易进行，而由π-络合物生成σ-络合物，大π键被破坏掉，反应很难进行，所以反应比较慢，而σ-络合物又非常不稳定，很容易失去氢离子，生成稳
定的具有苯环结构的取代产物，所以第三步也比较快。
因为第一步反应很快，对整个反应影响也比较小，所以苯环上的亲电取代反应机理一般简化为两步。
第一步亲电试剂靠近苯环，生成σ-络合物；σ-络合物失去氢离子，生成最终的取代
产物。
第一步反应非常慢，是整个反应的决速步骤。
在决速步骤中生成的σ-络
合物，实际上就是碳正离子，而且是烯丙基型碳正离子，在烯丙基型碳正离子中，存在p-π共轭效应，所以σ-络合物的共振结构可以用下面三个极限式来表示。
通过以上的学习，我们已经知道了苯环的亲电取代机理包含了两步，那么苯环的硝化反应、磺化反应、卤化反应等，这些亲电取代反应中亲电试剂是什么呢？这些亲电试剂又是如何产生的？下面让我们来一一分析。
例如硝化反应，在硝化反应中是浓硝酸和浓硫酸和苯环的作用，那它的亲电试剂是什么呢？硫酸的酸性比硝酸强，二者共处，硝酸表现出碱性，硫酸表现出酸性，硝酸中的氧用孤对电子与硫酸中的氢离子结合，结合之后的硝酸，氮氧键极性增大，更容易断裂，断裂时电子转向氧，生成一分子的水，还有一个阳离子，该阳离子叫硝酰阳离子，硝酰阳离子具有亲电性，因此，它可以和苯环发生亲电取代反应。
硝酰阳离子靠近苯环，生成σ-络合物，σ-络合物失去氢离子，生成最终取代的产物硝基苯。
所以
硝化反应的亲电试剂是硝酰阳离子，硫酸的作用是帮助硝酸产生亲电离子：硝酰阳离子。
下面来看磺化反应，磺化反应的亲电试剂一般认为是三氧化硫。
三氧化硫中的硫氧双键是一个极性键，硫带部分正电性，氧带部分负电性，当三氧化硫靠近苯环时，是带正电性的硫靠近苯环，发生亲电取代反应，生成σ-络合物，
再失去氢离子，生成最终的磺化产物。
那么卤化反应中亲电试剂是什么呢？卤素与苯环发生反应时需要用三卤化铁等催化剂进行催化，其作用是帮助卤素产生一个正电中心，因为卤素中卤卤键苯身是一个非极性键，但是卤素中的孤对电子可以和铁的空轨道形成配位键，使卤卤键发生极化，最终导致卤卤键发生异裂，产生带正电荷的卤素和四卤化铁负离子这样的紧密离子对，在这个紧密离子对中，带正电荷的卤素就具有亲电性，因此这个紧密离子对就可以和苯发生亲电取代反应，带正电性的卤素靠近苯环，生成σ-络合物，最终生成卤代苯这样的取代产物。
从这个过程我们也可以看出来，三卤化铁就是一个催化剂的作用。
傅克烷基化反应的亲电试剂又是什么呢？在傅克烷基化反应中，与苯环作用的是卤代烷烃，用到的催化剂是三卤化铁这样的催化剂，在卤代烷中，卤素的孤对电子与铁形成配位键，使碳卤键发生异裂，产生烷基碳正离子，因此，烷基碳正离子就做为亲电试剂，与苯环发生亲电取代反应。
从这个过程大家可以看出来，在傅克烷基化反应中出现了烷基碳正离子，大家都知道烷基碳正离子是非常容易重排的，这也就不难理解傅克烷基化反应为什么容易产生异构化的产物。
下面我们来看一个例子，例如苯和正丙基氯反应，生成的主产物是异丙基苯，很明显这是一个异构化的产物，为什么会产生这样一个异构化的产物呢？首先正丙基氯和氯化铝作用，形成一个伯碳正离子，其邻位碳上的氢带着一对电子迁移到带正电荷的碳上，发
生碳正离子的重排，形成更稳定的仲碳正离子，之后仲碳正离子再作为亲电试剂和苯环发生反应，这样就得到了异构化的产物异丙基苯。
傅克酰基化反应的亲电试剂又是什么呢？酰氯和氯化铝作用会产生一个酰基碳正离子，酰基碳正离子具有亲电性，所以傅克酰基化反应的亲电试剂就是酰基碳正离子。
酰基碳正离子和苯环作用，生成 络合物，之后失去氢离子，生成酰基取代的苯。
酰基碳正离
子区别于一般的烷基碳正离子，酰基碳正离子不会重排，所以傅克酰基化反应也不会重排。
氯甲基化反应中，与苯作用的是甲醛、浓盐酸和无水氯化锌，它的亲电试剂又是如何产生的呢？甲醛中碳氧双键是一个极性键，氧上带有部分负电性，很容易和氢离子结合，形成羟甲基碳正离子，那这个羟甲基碳正离子就具有亲电性，可以和苯发生亲电取代反应。
那大家可以看到，在羟甲基碳正离子和苯环发生的反应之后，产物实际上并不是氯甲基苯，而是羟甲基苯，也就是苄基醇，那么为什么最后得到的是氯甲基化的产物呢？原因是这个苄基醇很容易和氯化氢、氯化锌反应，羟基被氯原子取代，最终生成氯甲基苯，也就是苄基氯。
关于苯环上的亲电取代反应机理，今天就讲到这里，再见。