第8章-芳香亲电和亲核取代反应
有机化学中的芳香亲核取代与芳香亲电取代
有机化学中的芳香亲核取代与芳香亲电取代芳香亲核取代和芳香亲电取代是有机化学中的两个重要反应类型。
这两种反应是有机芳香化合物中的氢原子被置换为另一种原子或基团的过程。
本文将详细介绍芳香亲核取代和芳香亲电取代的原理、机理和应用。
一、芳香亲核取代芳香亲核取代反应是指芳香化合物中的氢原子被一个亲核试剂取代的过程。
亲核试剂可能是氢氧根离子、卤素离子、芳基负离子等。
这种反应一般需要在碱性条件下进行。
芳香亲核取代反应的机理是由共轭碳氢键的特殊性质决定的。
芳香环中的π电子可以共享给亲核试剂，而由于环上的π电子非常稳定，取代反应的活性较低，因此需要在碱性条件下进行。
常见的芳香亲核取代反应有苯酚的溴化反应、苯的硝化反应等。
苯酚的溴化反应以环境中的溴离子为亲核试剂，生成溴苯和溴化氢。
苯的硝化反应以硝酸为亲核试剂，生成硝基苯和水。
这些反应在有机合成中具有重要意义，可以用于合成药物、香料等化合物。
二、芳香亲电取代芳香亲电取代反应是指芳香化合物中的氢原子被一个亲电试剂取代的过程。
亲电试剂可能是正离子、电子不足的分子等。
这种反应一般需要在酸性条件下进行。
芳香亲电取代反应的原理是由共轭芳香体系的特殊稳定性决定的。
共轭芳香体系能够吸引亲电试剂的正电荷，使其参与反应。
芳香环上的π电子提供了稳定性和活性中心，使得亲电试剂能够与芳香化合物反应。
常见的芳香亲电取代反应有苯的硝化反应、苯的磺化反应等。
苯的硝化反应以浓硝酸为亲电试剂，在酸性条件下发生取代反应，生成硝基苯和水。
苯的磺化反应以浓硫酸为亲电试剂，生成苯磺酸和水。
这些反应在有机合成中也具有重要意义，可以用于合成各种化合物。
三、芳香亲核取代与芳香亲电取代的比较芳香亲核取代和芳香亲电取代在机理和反应条件上有明显的区别。
芳香亲核取代需要在碱性条件下进行，而芳香亲电取代需要在酸性条件下进行。
此外，芳香亲核取代的亲核试剂通常是负离子，而芳香亲电取代的亲电试剂通常是正离子或电子不足的分子。
两种反应类型在有机合成中有着不同的应用。
有机化学基础知识亲核取代反应和亲电取代反应
有机化学基础知识亲核取代反应和亲电取代反应有机化学是研究含有碳元素的化合物的科学，其中涉及了许多的反应类型和机理。
亲核取代反应和亲电取代反应是其中两种重要的反应类型，它们在有机合成中具有广泛的应用。
本文将详细介绍亲核取代反应和亲电取代反应的基本概念、机理和应用。
一、亲核取代反应亲核取代反应是指一个亲核试剂与一个电子亏损的化合物之间的反应，亲核试剂中的亲核物质与电子亏损的原子或官能团发生亲电子进攻，形成新的化学键。
亲核取代反应的机理一般分为两步骤：亲核物质的亲电子进攻和原有官能团的离去。
在亲核取代反应中，亲核试剂可以是阴离子（如氢氧根离子、溴根离子等）或中性分子（如水、醇等）。
而被取代的官能团通常是卤代烃、羰基化合物等。
亲电子进攻的位置取决于取代基的取向效应、立体效应等因素。
亲核取代反应有许多经典的例子，如Sn2反应、醇的酸性取代反应、酯的加水分解等。
Sn2反应是最典型的亲核取代反应之一，其中亲核试剂（通常为阴离子）直接在反应过渡态中与受保护的碳原子发生亲电子进攻。
亲核取代反应在有机合成中具有重要的应用价值。
它们可以用于制备具有特定官能团的化合物、构建碳碳或碳氧化合物的键等。
二、亲电取代反应亲电取代反应是指一个亲电试剂与一个电子富余的化合物之间的反应，亲电试剂中的亲电子物种与电子富余的原子或官能团发生亲电子进攻。
亲电取代反应通常可分为两个阶段：亲电子进攻和亲电子离去。
在亲电取代反应中，亲电试剂可以是正离子（如卤素离子、硫酸酯离子等）或中性分子（如酮、卤代烃等）。
而被取代的官能团通常是亲合电子能力较强的原子或官能团，如羟基、氨基等。
亲电取代反应有很多经典的例子，如卤代烃的取代反应、羟基的酸性取代反应等。
卤代烃的取代反应中，亲电试剂中的亲电子物种会与卤代烃中的卤素原子发生亲电子进攻，从而取代卤素。
亲电取代反应在有机合成中也有广泛的应用。
它们可以用于制备具有特定官能团的化合物、构建碳碳或碳氧化合物的键等。
芳环的亲电取代、亲核取代反应及芳环取代基的反应
两个钝化基存在时，则弱钝化基决定定位） —— 活性作用大小接近时，获得混合物 —— 空阻大的位置难进入
多取代苯的定位效应：
多取代苯的定位效应：
位阻较大
多取代苯的定位效应：
二、取代基对芳环亲电取代反应的影响
总反应机理如下：
E
+E
H
Step 1: 亲电试剂进攻苯环的
键，形成碳正离子
Nu
E 取代产物具有芳香性
E
Nu
加成产物失去芳香性
Nu
Step 2: 脱去一个质子， 回复芳香稳定结构
一、芳环的亲电取代反应及机制
2. Reaction coordinate diagrams:
一、芳环的亲电取代反应及机制
HCl
Cu HBr
N2+ Cl - 1) Cu, Na2SO3 2) H+
Cu
Cl Br
SO3H
四、芳环取代基的反应
5、 芳香重氮盐的偶联反应（与胺或酚反应）
——芳香重氮盐作为亲电试剂与非常活泼的芳香化合酚类或胺 类发生反应，生成偶氮化合物。
HO HO
+
CH3 +
N2+ Cl-
Br N2+ Cl-
particu larly s ta bl e
CH3
pa ra -
EH
m e ta-
CH3
E H
particu larly s ta bl e CH3
EH CH3 E H
CH3
EH CH3 E H
OH, OR；NH2, NHR, NR2：强致活基，邻对位定位基。
芳香亲电和亲核取代反应
8.5 芳环上的亲核取代反应
一．SNAr2历程
例：
Cl
Cl Nu
Nu
Nu-
-Cl-
NO2
NO2
Cl
+ NaOH
360℃ 高压
NO2 OH
Cl NO2 + NaHCO3 130℃
OH NO2
8.5 芳环上的亲核取代反应
一．SNAr2历程
Cl NO2 + NaHCO3 100℃
常见取代基定位效应
类别 邻 对 位 取 代 基
间位取代基
性质 致 活
致钝 致 钝
取 最强 强 中 弱 弱
强
最强
代
NR2
O NHC R
CH3
F
NO2 CN
NHR O CR3 Cl SO3H
基 O NH2 OC R
OH OR
Br CHO
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
NR3
I COCH3
COON
COOCH3
CONH2
电子 +I 效应 +C
二．亲电取代反应历程 三．亲电取代反应活性和定位效应
8.1 芳香亲电取代反应
卤代
+
X2
FeX3 或 Fe
X + HX
卤苯
硝化 磺化
反应活性 CI2＞Br2＞I2
+HNO3 浓50H~62S0O。4C
NO2+ H2O
硝基苯
+
HO-SO3H
70-80。C 。 或发烟 H2SO4 25 C
SO3H + H2O
反应速度与重氮盐的浓度成正比，而与亲核试剂 的浓度无关，
有机化学基础知识点整理亲电取代反应和亲核取代反应的区别
有机化学基础知识点整理亲电取代反应和亲核取代反应的区别有机化学是化学学科中的一个重要分支，主要研究有机化合物的结构、性质以及它们之间的反应。
在有机化学中，亲电取代反应和亲核取代反应是两种常见且重要的反应类型。
本文将对这两种反应进行详细介绍，并总结它们的区别。
一、亲电取代反应亲电取代反应是一种亲电子试剂（电子亲和力较强）与有机物发生反应，产生亲电子试剂的正离子和有机物的亲电子中间体，最后产生新的有机产物的反应。
亲电取代反应通常涉及到电子丰富的亲电子试剂（如卤代烃和醇类）与缺电子的有机物之间的反应。
亲电取代反应的特点是：1. 亲电子试剂攻击有机物中的亲电子中间体，将其替换为一个新的官能团。
2. 反应速率受限于亲电子试剂的浓度和反应物之间的亲合度。
3. 反应发生在一个步骤中，生成一个过渡态。
亲电取代反应的例子包括：1. 氯代烃和醇的取代反应：氯代烃与醇反应生成醚。
2. 酯键的加成取代反应：酯与亲电子试剂（如卤代烃）反应生成取代酯。
二、亲核取代反应亲核取代反应是一种亲核试剂（电子给予力较强）与有机物发生反应，产生亲核试剂的负离子和有机物的亲核中间体，最后产生新的有机产物的反应。
亲核取代反应通常涉及到电子缺乏的有机物与亲核试剂（如羟基离子和氨基离子）之间的反应。
亲核取代反应的特点是：1. 亲核试剂攻击有机物中的亲核中间体，将其替换为一个新的官能团。
2. 反应速率受限于亲核试剂的浓度和反应物之间的亲合度。
3. 反应发生在两个步骤中，首先生成一个过渡态，然后生成最终产物。
亲核取代反应的例子包括：1. 羟基离子与卤代烃的取代反应：羟基离子（OH-）攻击卤代烃中的卤素原子，生成醇。
2. 氨基离子与酰卤的取代反应：氨基离子（NH2-）攻击酰卤中的酰基，生成酰胺。
三、亲电取代反应和亲核取代反应的区别亲电取代反应和亲核取代反应在机理和试剂选择上有明显的区别：1. 亲电取代反应中，试剂是亲电子试剂，而亲核取代反应中，试剂是亲核试剂。
大学有机化学反应方程式总结芳香醇的亲电取代反应与醛的亲核加成反应
大学有机化学反应方程式总结芳香醇的亲电取代反应与醛的亲核加成反应在有机化学中，芳香醇的亲电取代反应和醛的亲核加成反应是两类重要的反应类型。
本文将对这两类反应进行总结，并给出相应的反应方程式。
一、芳香醇的亲电取代反应芳香醇的亲电取代反应是指芳香醇通过亲电试剂的攻击，发生取代反应，取代掉醇基团。
这类反应常用于有机合成中，能够合成具有重要生物学活性的化合物。
1. 酸催化的芳香醇醚化反应芳香醇与酸催化剂反应生成相应的芳香醚。
反应方程式如下：Ar-OH + R-OH → Ar-O-R + H2O2. 酸催化的芳香醇酯化反应芳香醇与酸催化剂反应生成相应的芳香酯。
反应方程式如下：Ar-OH + RCOOH → Ar-OCOR + H2O3. 脱水缩合反应芳香醇通过酸催化剂与醛或酮缩合生成相应的芳香醚。
反应方程式如下：Ar-OH + RCHO → Ar-OR + H2O4. 酸催化的烷基化反应芳香醇与卤代烷反应生成烷基取代的芳香醚。
反应方程式如下：Ar-OH + R-X → Ar-OR + HX二、醛的亲核加成反应亲核加成是指亲核试剂通过攻击醛的羰基碳，与醛反应生成加成产物。
醛的亲核加成反应广泛应用于制备醇、醚、胺等有机化合物。
1. 羟胺与醛的加成反应醛与羟胺反应生成相应的胺类化合物。
反应方程式如下：RCHO + NH2OH → RCH=NHOH + H2O2. 羟胺与醛的缩合反应醛与羟胺反应生成相应的肟类化合物。
反应方程式如下：RCHO + NH2OH → R-C(=NOH)-R + H2O3. 亚胺与醛的加成反应醛与亚胺反应生成相应的缩酮类化合物。
反应方程式如下：RCHO + R'NR'' → R-C(=NR'')R'' + H2O4. 脱氧反应醛与次硫酸氢钠反应生成相应的烯醇化合物。
反应方程式如下：RCHO + NaHSO3 → R-CH=O + NaHSO4以上是大学有机化学中芳香醇的亲电取代反应和醛的亲核加成反应的一些常见例子和反应方程式。
有机化学基础知识点整理芳香亲电取代和芳香亲核取代反应
有机化学基础知识点整理芳香亲电取代和芳香亲核取代反应有机化学基础知识点整理芳香亲电取代和芳香亲核取代反应在有机化学中，芳香亲电取代和芳香亲核取代反应是两种重要的反应类型。
它们涉及到芳香化合物的化学反应，对于理解和应用有机化学知识具有重要意义。
本文将对芳香亲电取代和芳香亲核取代反应进行整理和讲解。
一、芳香亲电取代反应芳香亲电取代反应是指在芳香环上发生的亲电取代反应。
亲电取代反应是指一个亲电试剂（通常是正离子或部分正离子）与芳香化合物发生反应，取代一个芳基上的原子或基团。
这种反应的机理通常经历亲电试剂的攻击，形成的中间体再经历解离、重排等步骤最终生成产物。
常见的芳香亲电取代反应有取代基的烷基化、酰基化、酰基氨基化、酰基氧代化等。
其中，取代基的烷基化反应是最为基础和典型的芳香亲电取代反应。
以氯代甲烷为例，氯离子是一个强亲电试剂，它可以与苯发生取代反应，生成氯代苯。
芳香亲电取代反应的速率受到电子密度、位阻效应和取代基效应等因素的影响。
电子密度越大，反应速率越快；位阻效应越大，反应速率越慢；取代基的性质也会影响反应速率。
二、芳香亲核取代反应芳香亲核取代反应是指在芳香环上发生的亲核取代反应。
亲核取代反应是指一个亲核试剂与芳香化合物发生反应，取代一个芳基上的离去基。
亲核试剂通常是以亲核离子形式存在，如氢氧根离子、氨根离子等。
芳香亲核取代反应的机理通常经历亲核试剂的进攻、解离、重排等步骤最终生成产物。
常见的芳香亲核取代反应有碱水解、碱醇解、碱胺解等，以氢氧根离子为例，它可以与苯发生取代反应，生成苯酚。
与芳香亲电取代反应相比，芳香亲核取代反应的速率受到反应性的影响更大。
反应性越高，反应速率越快；另外，电子密度、位阻效应和取代基效应等因素也会影响反应速率。
三、芳香亲电取代和芳香亲核取代反应的应用芳香亲电取代和芳香亲核取代反应在有机合成中有着广泛的应用。
根据有机化学的原理和方法，可以利用这两种反应来合成不同的有机化合物。
有机化学基础知识点整理亲电芳香取代和亲核芳香取代反应
有机化学基础知识点整理亲电芳香取代和亲核芳香取代反应有机化学基础知识点整理：亲电芳香取代和亲核芳香取代反应亲电芳香取代和亲核芳香取代反应是有机化学中常见的反应类型，它们都与芳香族化合物的反应有关。
本文将对亲电芳香取代和亲核芳香取代的基本概念、反应条件、机理和应用进行整理和探讨。
1. 亲电芳香取代亲电芳香取代反应是指在芳香环上引入一个新的官能团（通常是通过一个亲电试剂）的反应过程。
该反应发生的条件包括有合适的亲电试剂、溶剂和温度，以及适当的反应过程。
亲电试剂可以是卤素化合物、羰基化合物、硝酸酯等。
反应机理通常包括电子亲和性试剂的亲电攻击、芳香环上电子密度的变化和氢的碱性。
2. 亲电芳香取代的应用2.1 酰基化反应酰基化反应是一种常见的亲电芳香取代反应，常用的试剂为酰氯。
该反应在有机合成中广泛应用，用于引入酰基团。
2.2 硝化反应硝化反应是指芳香烃在硝化混酸的条件下引入硝基基团。
硝基芳香化合物广泛应用于药物合成、爆炸物制备和染料合成等领域。
3. 亲核芳香取代亲核芳香取代反应是指在芳香环上引入一个新的官能团（通常是通过一个亲核试剂）的反应过程。
与亲电芳香取代不同，亲核芳香取代的反应机理涉及到亲核试剂的亲核攻击和芳香环上电子密度的变化。
常见的亲核试剂有醇、氨基化合物等。
4. 亲核芳香取代的应用4.1 氢化反应氢化反应是指通过亲核试剂在芳香环上引入氢原子，形成饱和环的反应。
该反应广泛应用于工业催化反应和药物合成等领域。
4.2 氨基化反应氨基化反应是指在芳香环上引入氨基基团的反应。
该反应在药物合成和聚合物合成等领域具有重要应用。
综上所述，亲电芳香取代和亲核芳香取代是有机化学中重要的反应类型。
它们的应用广泛，对于有机合成和药物合成等领域具有重要意义。
深入理解亲电芳香取代和亲核芳香取代的基本概念、反应条件和机理，对于提高有机化学研究的水平和进一步拓宽应用领域具有重要作用。
（本文仅为示例，实际内容请根据具体要求和知识点进行撰写）。
高等第8章 芳环取代
NO2 O NO2
能够发生螯合 效应的条件： 1〕杂原子能与 试剂结合； 2）所形成环为 五员环或六员 环。
-NO3-
CH3 CH2 O CH2 NO2
CH2 O CH3 CH2 H -H+ 产物 NO2
原位取代 (Ipso取代):
CH CH2 H E CH CH2 H E
CH
CH2 + E
邻对位
间位
CH
CH2 CH
CH2 H E
CH
CH2 H E
H 共振式越多， 正电荷分散 E 程度越大，芳正离子越稳定。
动力学控制与热力学控制
H
80 ℃ 165 ℃
SO3H
+ H2SO4
165 ℃
H
SO3H
α位取代－动力学控制产物； β位取代－热力学控制产物。
1. 加成－消除机理
X Nu
-慢
X
决定步骤
Nu
Nu X-
X=卤素 NO2 OR 等 Nu-=OH- NH2- RNH- RO-
芳烃亲核取代反应负离子机理
Meisenheimer络合物
Cl
OH
OH350℃ 450 MPa
Cl O2N NO2 OH O2N
25℃
OH NO2 NO2
NO2
L NO2 NO2 N H
第8章 芳环亲电和亲核取代反应 ( )
一. 亲电取代反应 ( )
1. 反应机理 芳正离子的生成 加成－消除机理 2. 反应的定向与反应活性 ( ) a. 反应活性与定位效应 b. 动力学控制与热力学控制 ( ) c. 邻、对位定向比 ( ) 亲电试剂活性 空间效应。 极化效应
11-第八章 芳香亲电亲核取代反应
1
第八章 芳香族化合物的取代反应
2
8.1 芳环上亲电取代反应历程 8.2 亲电试剂生成方式及亲电能力 8.3 取代基的定位效应和反应活性 8.4 典型的亲电取代反应 8.5 芳香族亲核取代反应
3
芳香族化合物取代反应的种类
• 亲电取代：这类反应多，重点研究。 • 亲核取代：这类反应少。 • 自由基取代：本章不讨论。 易发生亲电取代的原因？
Cl2 - MXn
RSO2+ ................
RSO2Cl + AlCl3 ................ MXn = AlCl3, BF3, ZnCl2 等
RSO2+ + AlCl4-
杂原子亲 电试剂
以上亲电试剂是强亲电体，既可与含致活定位基的 芳环反应也可以与含致钝定位基的芳环反应。
碳原子亲电试剂 11
亲电试剂
生成方式
HC≡N+H
HC≡N + HX
+NO
HNO2 + H+
ArN≡N+
ArNH2 + HNO2 + H+
以上试剂活性低，只能取代含高活性基团的芳环
氮原子亲电试剂，且氮上只联有一个电负 较大的原子
高活性芳环：PhNHR, PhNR1R2, PhOR
12
8.3 取代基的定位效应和反应活性
28
RCl + AlCl3 R—Cl…AlCl3 R+ + AlCl4-
R—OH + H+
RO+H2 R+ + H2O
生成的碳正离子可以重排成更稳定的碳正离子。如：
《亲核取代反应》课件
定义及反应机理
亲核取代反应：一种有机化学反应，其中亲核试剂（如Nu-）攻击亲电试剂（如RX），形成新的化学键。
反应机理：亲核试剂（如Nu-）攻击亲电试剂（如R-X），形成过渡态，然后释放 出离去基团（如X-），形成新的化学键。
亲核试剂：具有亲核性的原子或分子，如Nu-、OH-、NH2-等。
亲核取代反应
,
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 亲 核 取 代 反 应 的 类
型
05 影 响 亲 核 取 代 反 应 的因素
02 亲 核 取 代 反 应 的 定 义
04 亲 核 取 代 反 应 的 历 程
06 亲 核 取 代 反 应 的 应 用
Part One
单击添加章节标题
Part Two
应速率
空间位阻和立 体效应的共同 作用：取代基 团的大小、形 状和立体结构 共同影响反应
速率
空间位阻和立 体效应的竞争： 在某些情况下， 空间位阻和立 体效应可能会 相互竞争，影
响反应速率
溶剂效应
溶剂极性：极性溶 剂有利于亲核取代 反应
溶剂酸碱性：碱性 溶剂有利于亲核取 代反应
溶剂浓度：高浓度 溶剂有利于亲核取 代反应
药物合成中的应用
药物合成中， 亲核取代反应 常用于合成药 物分子中的特
定官能团
亲核取代反应 可以改变药物 分子的立体结 构，从而改变 药物的活性和
选择性
亲核取代反应 可以合成具有 特定生物活性 的药物分子， 如抗生素、抗
肿瘤药物等
亲核取代反应 可以合成具有 特定药理作用 的药物分子， 如镇痛药、抗
SN1反应中，亲核试剂首先攻击离去基团，形成碳正离子中间体
大学有机化学反应方程式总结芳香化合物的亲电取代与亲核取代反应
大学有机化学反应方程式总结芳香化合物的亲电取代与亲核取代反应在有机化学中，芳香化合物是一类具有特殊环状结构的化合物，具有特殊的性质和反应。
本文将对芳香化合物的亲电取代和亲核取代反应进行总结。
一、芳香化合物的亲电取代反应亲电取代反应是指通过一个亲电试剂的攻击，将其中一个芳香环上的氢原子进行取代的反应。
常见的亲电试剂包括卤素、酸、酰卤、氰基离子等。
1. 卤代反应卤代反应是指将一个或多个卤素原子取代芳香环上的氢原子，常用的亲电试剂包括卤素和卤代烷。
其反应机理为：Ar-H + X2（或ROH）→ Ar-X + HX（或ROH2+）其中，X代表卤素原子（Cl、Br、I），Ar代表芳香环，ROH代表醇基团。
2. 羟基化反应羟基化反应是指将一个或多个羟基取代芳香环上的氢原子，常用的亲电试剂包括酸和酰氯。
其反应机理为：Ar-H + HX（或酰氯）→ Ar-OH（或酰基）其中，HX代表酸（如HCl、H2SO4），Ar代表芳香环。
3. 羰基化反应羰基化反应是指将一个或多个羰基（C=O）取代芳香环上的氢原子，常见的亲电试剂包括酰氯、酸酐等。
其反应机理为：Ar-H + R-COCl → Ar-COR + HCl其中，R代表脂肪基团。
二、芳香化合物的亲核取代反应亲核取代反应是指通过一个亲核试剂的攻击，将芳香环上的一个或多个取代基进行取代的反应。
常用的亲核试剂包括碱、有机锂试剂等。
1. 碱的取代反应碱的取代反应是指碱攻击芳香环上的氢原子，并将其取代为碱的共轭酸，常见的亲核试剂包括氨水、氢氧化钠等。
其反应机理为：Ar-H + Nuc- → Ar-Nuc + H-其中，Nuc-代表亲核试剂。
2. 有机锂试剂的取代反应有机锂试剂的取代反应是指有机锂试剂攻击芳香环上的氢原子并将其取代为有机锂试剂上的烃基，常见的有机锂试剂包括丁基锂、叔丁基锂等。
其反应机理为：Ar-H + RLi → Ar-R + LiH其中，R代表烃基。
综上所述，芳香化合物的反应通常可以分为亲电取代和亲核取代两类。
芳香亲核取代反应
芳香亲核取代反应氟原子与Sp2碳原子的p-π排斥作用，使氟代芬芳化合物易被亲核试剂进攻进而发生取代反应。
而且氟原子的吸电子诱导效应(－Iσ)使得该碳原子更易受亲核试剂的进攻。
尤其是一个芳环化合物假如带有如硝基或氰基等吸电子取代基时，则其邻、对位的氟原子即使在十分温柔的反应条件下也极易经过一个共振稳定的Meisenheimer协作物中间体而被各种亲核试剂所取代(图式2.46)。
卤素被亲核取代的难易挨次为F C1 Br I，正巧与脂肪族亲核取代中的挨次相反。
图式2.46 芬芳氟化物的亲核取代，该反应经由一个共振稳定的Meisenheimer协作物中间体资料来源：V. Reiffenrath, 1998，未发表的工作即使没有吸电子基团(－M)存在，芬芳氟化物的氟原子也可被取代。
它们被取代的趋势随芳环中氟原子数的增强而增强。
而全氟芳环化合物如、可以和各种不同的亲核试剂发生反应(图式2.47)。
图式2.47 的氟原子所有被亲核取代。
反应得以顺当举行的驱动力来自于苯硫酚阴离子的强亲核性以及生成具有较高晶格能的NaF(上)，或通过生成挥发性的Me3SiF除去竞争的亲核性氟离子(下) 与烃类化合物化学类似，全氟芳环化合物中其次个氟原子被取代时也具有高度的区域挑选性(图式2.48)。
对而言，其次个被取代的氟原子一定发生在第一个取代基的对位。
对于也有相同的趋向。
图式2.48 全氟芬芳化合物的氟原子被分步亲核取代的区域挑选性对此种挑选性可以归结为如下几个缘由。
生成的带有负电荷的加成物中间体(和芬芳族化合物亲电取代反应中的∑-复合物相类似)必需相对稳定。
这个稳定化作用应当来自于剩余氟原子的共同诱导作用的结果。
而且这种诱导作用必需克服sP2-杂化的碳原子和与之相连的氟原子之间剧烈的p-π二排斥所引起的去稳定作用，而当亲核进攻在取代基的邻、对位时这种诱导稳定作用表现得最为显然。
邻位氟原子对亲核取代所生成的带负电荷中间体(图式2.41)具有最大的稳定作用，第二是间位，对位氟原子的稳定化作用最小(图式2.49)。
芳香族亲电取代反应
＜1.2 ～1.0
1.6 ～ 1.7 ～1.0 1.4 10.0
（2）结论 一般无动力学同位素效应。
说明芳香族化合物的亲电取代反应是两步历程，
且σ-络合物的生成为控制步骤。
（3）特例
表 动力学同位素效应研究中的特例
反应试剂 被作用物
Br H 3C H 3C CH
3
kH/kD
1.4
CH D
3
Br2
(H 3 C) 3 C
CH 3
NO 2
NH COCH 3
COOH
2.2.5 萘环的定位规律
萘环的特性
（1）比苯环更易发生亲电取代反应。
H E H E H E H E H E
α-位
H E H E H E H E H E
β-位
（2）α位比β位 的亲电取代反应 活性高，E+优先 进攻α位。
（3）某些反应 在一定条件下 可逆，使低温 反应产物以α 位为主，高温 反应产物以β 位为主。
亲核试剂 负离子：OH-，RO含有可极化或已极化共价键 的分子偶极的负端：NH3， RNH2
含可接受共用电子对的分子： 烯烃的双键和芳环 FeCl3，AlCl3
氧化剂：Fe3+，O3
碱类：OH金属有机化合物中的烷基： RMgX
羰基的双键：C=O
还原剂：Fe2＋
酸类 卤代烷中的烷基：R-X
2.2 亲电取代反应
（1）生成了新的σ键； （2）芳烃的π电子体系被破坏，形成了不稳 定的非芳香性化合物。
2.2.1.3 两类络合物的关系
芳烃与亲电试剂接触，经过π络合物，然后形成σ 络合物，即：
R
R
R
HCl
芳香亲电与亲核取代反应
σ-络合物
• 形成 HCl（气）＋AlCl3(固）
R
H-Cl·AlCl3(溶液）
（溶液） ＋H-Cl·AlCl3(溶液）
[
. . . . +. .
H H
R
] AlCl -(溶液） 4
σ-络合物
• 结构的证明 实验1：固体AlCl3在甲苯中-78.5℃不溶解； 通入HCl转变成绿色透明溶液； 溶液吸收光谱发生变化，电子跃迁 实验2：生成和分解速度比π-络合物慢得多 实验3：溶液导电 实验4：DCl中的D与苯环上的H发生交换
取代基效应
诱导效应（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。 -I:吸电子 ＋I:供电子
• 有+I，无T： 如-C2H5 （1）使σ-配合物稳定，活化苯环；
（2）使邻、对位取代产物更稳定；
（3）为邻、对位定位基。
• 有-I，无T： 如-N+(CH3)3,-CF3,-CCl3等
上述亲电试剂进攻，系发生在芳环上已有取代基的位置上， 这种亲电进攻称为ipso进攻。
亲电体E+在不同的反应中可以进攻X的邻位、对位、间位 和X所在之位。反应既可在分子间发生也可在分子内发生。
不同的芳香亲电取代反应区别在于亲电体的不同及进攻芳环位 置的不同； 不同的亲电体是由不同的试剂和催化剂产生的。 进攻芳环的位置不同是由芳环上已有取代基团的定位效应引起 的。
• 特点
（1）生成了新的σ键；
（2）芳烃的π电子体系被破坏，形成了不稳
定的非芳香性化合物。
也可以通过中间的分离和捕获等方法，证明芳香 亲电取代反应中络合物的存在。
例如：在低温下用硝酰氟和氟化硼硝化三氟甲苯的反应， 其中间体络合物已被分离出来，结构也为核磁共振所证实。
有机化学基础知识点整理亲电和亲核取代反应
有机化学基础知识点整理亲电和亲核取代反应亲电和亲核取代反应是有机化学中常见的两类反应类型。
在这篇文章中，我们将对亲电和亲核取代反应的基础知识进行整理和总结。
一、亲电取代反应亲电取代反应是指亲电子试剂与有机化合物中的亲核位点发生反应，形成新的化学键的过程。
亲电试剂通常具有正电荷或δ+电荷，它们能够与孤对电子或具有δ-电荷的亲核位点进行反应。
亲电取代反应主要涉及到以下几个重要的概念和知识点：1. 亲电试剂：亲电试剂可以是带正电荷的离子，也可以是带正电荷的分子。
常见的亲电试剂包括卤素化合物、酸、羧基化合物等。
亲电试剂的选择决定了反应的类型和机理。
2. 亲核位点：有机化合物中富含电子的原子或官能团被称为亲核位点，通常是孤对电子、π电子或负电荷较为集中的原子或官能团。
亲电试剂会与亲核位点发生反应，从而形成新的化学键。
3. 电子云的重排：亲电试剂与有机化合物的反应通常伴随着电子云的重排。
电子云的重排可以改变化合物的立体构型和键的位置，从而影响反应的产物。
4. 规则：亲电取代反应遵循一系列的规则和机理，例如亲电试剂的攻击方式、反应的立体化学控制等。
学习和理解这些规则对于掌握亲电取代反应至关重要。
二、亲核取代反应亲核取代反应是指亲核试剂与有机化合物中的亲电位点发生反应，形成新的化学键的过程。
亲核试剂通常具有负电荷或δ-电荷，它们能够与带正电荷或δ+电荷的亲电位点进行反应。
亲核取代反应也涉及到以下几个重要的概念和知识点：1. 亲核试剂：亲核试剂是富含电子的离子或分子，通常具有孤对电子或负电荷。
常见的亲核试剂包括氢氧根离子、醇、胺等。
亲核试剂的选择和性质决定了反应类型和机理。
2. 亲电位点：有机化合物中带正电荷或δ+电荷的原子或官能团被称为亲电位点，通常是阳离子或具有正电荷的原子或官能团。
亲核试剂会与亲电位点发生反应，形成新的键。
3. 反应机理：亲核取代反应可以通过不同的机理进行，如相邻基团迁移、加成-消除反应等。
8 芳香亲电和亲核取代
ArF + N2 + BF3
ArN2 BF4
(Schiemann反应,是目前引入F到芳环的最重要方法)
(三) Aryne（芳炔）机理
机理:
14
Cl NH2
14
NH2 +
14
NH2
Cl + NH2 H H + NH3 NH2 + H NH2 + NH3 + Cl
OEt O 2N NO2 O 2N E tO OMe NO2 e tc .
+
NO2
M eO
N O O
1) 在决速步骤中，C－X没有断裂，所以对 于卤素反应速度没有太大的影响，如：
X NO2 H N
+
NO2
O2N
N NO2
+X
当X＝Cl, Br, I, SOPh, 时， O
2N
O
速度相差在5倍以内，也不可能期望所有的反 应速度都一样，因为它们对YΘ 进攻芳环有不 同的影响。
H +Y Y + Y Y
-H
+
(二) 定位效应
反应中间体（单取代苯）
Z
+
Z H Y
+
Z H Y
+
Z+ H Y H Y
ortho
Z
Z
+ +
Z H Y
Z
+
meta
+
H Y
Z
H Y
Z
Z+
para
+ +
H
Y
H
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第8章 芳香亲电和亲核取代反应
第8章 芳香亲电和亲核取代反应
8.1 亲电取代反应 8.2 结构与反应活性 8.3 同位素效应 8.4 离去基团效应 8.5 芳香亲核取代反应
8.1 芳香亲电取代反应
一．亲电取代反应类型 1．卤代反应 2．硝化反应 3．磺化反应 4．付-克烷基化反应及其相关的反应 5．付-克酰基化及其相关的反应 6．与重氮化合物的偶联反应
8.5 芳环上的亲核取代反应
一．SNAr2历程 • 亲核试剂首先与芳环加成，生成一种叫迈森海默
(Meisen heimer)络合物的活性中间体，
• 然后从中间体中消去一个取代基而完成反应。 • 反应是一个双分子反应，通常第一步是定速步骤。
L + Nu- 慢
LL Nu
快
Nu + L-
• L可为卤素或烷氧基等，L的邻位或对位必须有强 吸电子基，如-NO2、-CN、-COR、-CF3等，使中 间体的稳定性增加，有助于反应的进行。
反应速度与重氮盐的浓度成正比，而与亲核试剂 的浓度无关，
苯环间位上有供电子基时，如-OH、-OCH3、 -CH3等可使反应速度加快；
有吸电子时，如-COOH、-SO3H、-CI、-NO2等 使反应速度减慢。
8.5 芳环上的亲核取代反应
三．苯炔机理
Cl NH2-
NH2-
NH2 +
NH3
NH2
• 芳环上的亲核取代反应在理论上和实际合成中也是 很重要的。
• 芳环上的亲核取代反应很少是一步反应，而大多数 涉及不同的活性中间体。从合成的观点，芳香重氮 化合物，其中氮作为离去基团的反应最重要。
8.5 芳环上的亲核取代反应
一．通过SNAr2历程(加成-消除历程)的取代反应 二．通过SNAr1历程(重氮离子)的亲核取代反应 三．通过苯炔机理(消除-加成)的取代反应
+ E+
k1
k-1
H
+
k2 E
E + H+
k2 > k1， k-1时，无同位素效应
k2 < k1， k-1时，有同位素效应 芳环上多数亲电取代反应观察不到同位素效应， 但在有些反应中也观察到了同位素效应的存在。
8.4 离去基团效应
•在大量的芳香族亲电取代反应中，离去基团是质子， 质子确是最好的离去基团之一。其他离去基团的离去 能力次序如下：
苯磺酸
8.1 芳香亲电取代反应
烷基化 酰基化
+ R-X AlX3
R + HX
烷基苯
= =
O
+
R-C-X
(1)AlCl3 (2) H2O
O -C-R+ HX
芳香酮
8.1 芳香亲电取代反应
苯环亲电取代反应历程小结
+ E+
E+ 慢
+
H
E
快
E + H+
亲电试剂
X+ NO2+ SO3 R+ R-C+=O
• Nu：RO-、CN-、RS-、-NH2等
8.5 芳环上的亲核取代反应
一．SNAr2历程
例：
Cl
Cl Nu
Nu
Nu-
-Cl-
NO2
NO2
Cl
+ NaOH
360℃ 高压
NO2 OH
Cl NO2 + NaHCO3 130℃
OH NO2
8.5 芳环上的亲核取代反应
一．SNAr2历程
Cl NO2 + NaHCO3 100℃
二．亲电取代反应历程 三．亲电取代反应活性和定位效应
8.1 芳香亲电取代反应
卤代
+
X2
FeX3 或 Fe
X + HX
卤苯
硝化 磺化
反应活性 CI2＞Br2＞I2
+HNO3 浓50H~62S0O。4C
NO2+ H2O
硝基苯
+
HO-SO3H
70-80。C 。 或发烟 H2SO4 25 C
SO3H + H2O
NO2
Cl
O2N
NO2 + NaHCO3 35℃
NO2
OH NO2
NO2
OH
O2N
NO2
NO2
8.5 芳环上的亲核取代反应
二．SNAr1历程
• 芳香族重氮盐是合成芳香族化合物的一个重要中 间体，重氮基(N2+)可被其他原子或原子团取代并 放出氮气。重氮基(N2+)离去倾向特别强，故取代 反应较易进行。
CH3 NH2-
Cl
CH3 NH3
CH3 +
NH2
CH3 NH2
8.5 芳环上的亲核取代反应
三．苯炔机理
Cl
Cl
Cl
+
Cl
主
次
消除哪个H?
卤素二个邻位均有可消除的氢时，优先消除酸性强的氢
σ-配合物
卤素正离子 硝酰正离子 三氧化硫 烷基正离子 酰基正离子
8.1 芳香亲电取代反应
π络合物
络合物
一般来说， π络合物的形成是可逆的； 络合物的形成基本上是不可逆的， 且通常是速度的控制步骤。
8.2 结构与反应活性
定 第一类定位基－邻对位定位基
位 效
第二类定位基－间位定位基
应
反 致活效应：活化基团使芳环的反应活性提高； 应 活 致钝效应：钝化基团使芳环的反应活性降低。 性
8.4 离去基团效应
•(1) 无需协助即离去(即对于离去基团是SN1反应) 的基团:
•(2)需要从外界亲核试剂剂来的帮助才离去(SN2机理) 的基团:
这种顺序可以帮助人们估计形成什么样的芳烃正离 子，从而得到可能发生哪一个亲电取代的概念。
8.5 芳环上的亲核取代反应
• 芳环上电子云密度大，富电子的亲核试剂不易接近， 芳基正离子(如C6H5+)不稳定、不易生成。因此， 芳环上的亲核取代反应对反应物、试剂及反应条件 等都有一定限制，大多数的芳香族化合物在芳环上 不起亲核取代反应。
常见取代基定位效应
类别 邻 对 位 取 代 基
间位取代基
性质 致 活
致钝 致 钝
取 最强 强 中 弱 弱
强
最强
代
NR2
O NHC R
CH3
F
NO2 CN
NHR O CR3 Cl SO3H
基 O NH2 OC R
OH OR
Br CHO
NR3
I COCH3
COON
COOCH3
Байду номын сангаас
CONH2
电子 +I 效应 +C
+C＞-I
+C＜ -C
+I -I
-I
-I
+I:供电诱导;-I:吸电诱导; +C:供电共轭;-C:吸电共轭
8.3 同位素效应
反应物分子中的氢被重氢置换后引起反应速率发
生变化，称为重氢同位素效应。
当C-H、O-H、N-H键的断裂发生在决定速率步 骤时，就会出现同位素效应，kH/kD >1 一般C-H:C-D快7倍 C-H:C-T快20倍
8.5 芳环上的亲核取代反应
二．SNAr1历程
芳
CuCl
香
重
CuBr
氮
盐
N2+Cl-
KI
的
亲 核
H2O
取
代
H3PO2
反
应
CuCN
Cl
Br 桑德迈尔反应
I OH
CN H2O H+
COOH
8.5 芳环上的亲核取代反应
二．SNAr1历程 例如：重氮盐水解生成酚的反应
N N -N2
+H2O
OH + H+