苯环的亲电取代定位效应()是指苯环上已有的取代基对亲电取代反应的影响。1895年霍里曼()等从大量实验事实中归纳出这一规律。主要有两个作用:苯环的活化,促进亲电取代反应;苯环的失活,抑制亲电取代反应。
影响因素
取代基的影响
第一类邻、对位定位基
邻、对位定位基亦被称为'()、'()定位基,可使新的取代基主要进入邻、对位(' + '>60%),除了卤素以外都可使苯环活化,有利于亲电取代反应的进行。
烷基
烷基的碳取'3杂化,而苯环上的碳取'2杂化,因为轨道的电负性'2>'3,所以烷基是推电子基,向苯环提供电子。烷基(尤其是甲基)键的电子可以和苯环形成σ-π超共轭体系,从而使得苯环活化。亲电试剂进攻苯环形成碳正离子的稳定性不同,也是重要原因之一。
鹵素
鹵素的電負性大於碳,使得苯環的電子雲密度降低。儘管鹵素可以和苯環形成**'共軛體系。但是氯、溴、碘的原子半徑過大,導致共軛的效果不好。因此,誘導效應大於共軛效應,不利於親電取代反應的發生。對於氟原子,儘管半徑較小,有利於共軛效應,但是氟的電負性很大,也使得誘導效應大於共軛效應。從親電試劑進攻鹵素原子的鄰、對位和間位所生成的碳正離子來看,鄰、對位生成的碳正離子更穩定,而進攻間位則不能產生類似的穩定極限結構。因此,取代反應主要發生在鹵素的鄰、對位。但是,反應比苯的取代困難。
间位定位基
一般地,间位定位基大都是直接与苯环相连的原子含有不饱和键或是正离子的基团,都是拉电子基,使得苯环的电子云密度降低,不利于亲电取代反应的进行。其中,邻、对位电子云密度降低要比间位多。此外,间位定位基还会使苯环钝化,不利于反应的继续进行。
定位效应的应用
预测反应所得的主要产物
根据定位基的定位效果,可以判断新导入的定位基的位置。但是,若苯环上已经有了两个取代基,第三个取代基进入苯环的位置则取决于已有基团的性质与位置。
一、原有取代基不是同一类,第三个取代基导入的位置一般取决于邻对位定位基。
二、原有取代基是同一类,第三个取代基导入的位置一般取决于较强的定位基。
指导合成路线
苯作为一种极其重要的化工原料,其产物丰富多样,定位效应对产物以及产率有着重要影响。根据定位基的定位效果,可以指导选择合适的合成路线。
(硝基是間位修飾才對)
合成间硝基氯苯,图中路线Ⅰ明显优于路线Ⅱ。由此可见苯环的亲电取代定位效应对于有机合成的重要指导作用。
相关条目
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参考资料
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