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取代基对苯环活性的影响

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内蒙古石油化工第29卷

取代基对苯环活性的影响

周子英

(包头市第九中学)

摘要根据苯环的亲电取代定位规律,定位基可使苯环活化的邻对位定位基;使苯环钝化的间位定位基。新导入基团在苯环上的位置和反应难易由原有取代基决定。

关键词取代基;定位基;诱导效应;共轭效应;定位效应芳香族化合物中的芳环是一个环状的共轭体系,环上的兀一电子云高度离域,具有很高的流动性,容易与亲电试剂发生取代反应,其中亲电取代反应主要包括碘化、硝化、卤化、烷基化、酰基化

等。

亲电试剂进攻芳环时,先形成『络合物,然后进一步作用,形成r络合物。该络合物脱去

质子,恢复原芳环结构,从而完成亲电取代反应的全过程。

⑤+汐一⑨一E巷妒E型

『络合物

r络合物

对于大多数亲电取代反应来说,形成r络

合物是反应速度的控制步骤。

略小于其一I,总的结果使苯环上的电子云密度稍有下降,对苯环有致钝作用。

(2)具有吸电子性的取代基,这类取代基中与芳环直接相连的原子上没有未共用的电子对,具有吸电子性的诱导效应或共轭效应。如~N凡、

一NO'、一CF3、一CN、一S03H、一C}Io、一CoR、

l苯环的亲电取代定位规律

当苯环上已有一个或多个取代基时,再引入

新的取代基,它进入的位置与已有取代基的性质、亲电试剂(被引入取代基)的性质以及反应条件等因素有关。其中已有取代基的性质最为重要。

根据新引入取代基所进入的位置,原有取代基可分为两类:第一类定位基使新引入的取代基团进入其自身的邻位或对位;第二类定位基使引入的取代基进入其自身的问位。

根据原有取代基与苯环的电子效应,原有取代基又可分二类:

(1)与苯环相连的原子含有未共用电子对的取代基,未共用电子对(P电子)可以与苯环形成

一COOR、一CONR2、~CCl3和一NH3等,这些效应均使苯环上的电子云密度降低,对苯环有致钝

作用。

具有给电子性的取代基,将使所连苯环上的电子云密度增加,尤其在邻对位处增加得更多,对苯环有活化作用,有利于亲电试剂对这些位置的进攻,所以新引入的取代基主要进入原有取代基的邻对位。

相反,具有吸电子性的取代基将使所连苯环上的电子云密度降低,并且在邻对位处降低得更多,对苯环有致钝作用,不利于亲电试剂的进攻。但相比之下,在问位的电子云密度较高些,所以亲电的取代基主要进入原有取代基的间位,具有这种性质的取代基属于第二类定位基。

卤素原子比较特殊,作为取代基它最终具有

P一兀共轭体系,具有给电子性,如~伊、一NR2、

一NHR、~NH2、一OH、一OR、~F、一C1、一Br、一

I等。但这些基团中,除一oe以外,其它基团还

具有吸电子诱导效应(一I)。对氨基、羟基而言,其给电性的共轭效应(+C)大于吸电性的诱导效应(一I),总结果是使苯环活化,对于卤素,其+C

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