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苯环上取代基的定位效应.doc

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取代基定位效应 开放分类: 化学、效应、芳香烃目录  • 定义  • 单取代的苯衍生物的定位效应  • 苯环上有两个取代基的定位效应  • 取代基定位效应解析 取代基定位效应英文名称:Substituent positioning effects 定义含有取代基的苯衍生物,在进行芳香族亲电取代反应时,原有的取代基,对新进入的取代基主要进入位置,存有一定指向性的效应。 这种效应称为取代基定位效应。单取代的苯衍生物的定位效应①如苯环上的取代基为-NH2(-NHR 、-NR2 ,R 为烷基)、-OH、-OCH3(-OC2H5 等) 、-NHCOCH3、-C6H5 、-CH3(-C2H5 等)等( 按定位效应由强到弱次序排列)时,其亲电取代的反应性较苯高。在取代反应中,此类取代基导致得到大部分为邻位和对位取代的异构体。此类取代基称为有活化作用的邻、对位取代基。 取代基的定位效应是个反应速率问题。上邻、对位反应快而上间位慢,就显示邻、对位定位效应;上间位反应快而上邻、对位慢,就显示间位定位效应。稳定的活性中间体的能量低,与之相应的过渡状态的能量也就低,活化能低,反应速率就快;过渡状态能量高,活化能高,反应速率就慢。因此,不同的反应速率实质上反映了活性中间体的稳定性,而活性中间体的稳定性,可以用共振论的方法加以分析。例如用甲苯进行亲电取代反应时,亲电试剂 E+可以进攻邻、对位和间位。当亲电试剂进攻邻、对位时,有比较稳定的极限式(a,b) 参与共振,CH3 与带正电荷的碳相连,CH3 有给电子效应,可以中和部分正电荷,使正碳离子稳定,杂化产生的活性中间体也比较稳定。亲电试剂进攻间位时,没有比较稳定的极限式,没有 CH3 与带正电荷的碳相连的极限式参与杂化。因此,甲基是邻、对位定位基。 ② 如苯环上的取代基为 -F、-Cl、-Br 、-I 、-CH2Cl、-CH 匉 CHNO2 等时,则具有这些取代基的苯的亲电取代反应性较苯低,即这些基使苯环钝化。邻位和对位钝化程度较间位小,有利于形成邻位和对位的取代异构体。此类取代基称为有钝化作用的邻、对位取代基。 这类取代基的情况比较特殊。如在氯苯中,氯原子是强的吸引电子的取代基,在进行亲电取代反应时,它使苯环正碳离子的电荷更加集中,正碳离子不稳定,对苯环起钝化作用。 如果亲电试剂进攻邻、对位,有比较稳定的极限式(c、e),这是由于氯原子的非共享电子对向苯环转移,使(c、e)的每个原子均具有稳定的八隅体结构,由稳定极限式参与共振杂化所产生的活化中间体也较稳定。如亲电试剂进攻间位,极限式(d)有六电子的碳,不如极限式(c、e) 稳定。因此,氯原子是邻、对位定位基。 ③ 如苯环上的取代基为-NO2、-+NH3、-+NR3、-CF3、-+PR3、-+SR2、-SO3H、-SO2R、-COOH、-COOR、-CONH2、-CHO、-COR 、-CN 等时,则具有这些取代基的苯的亲电取代反应性不如苯,即这些基团使苯环钝化。邻位和对位钝化程度较间位大,在取代反应中,新取代基大多进入间位,形成间位异构体。这类取代基称为有钝化作用的间位取代基。 这些取代基都有吸电子作用。例如当三氟甲基取代苯上的氢后,由于三氟甲基的吸电子作用,使连结三氟甲基和苯环的一对电子偏向三氟甲基一边,使苯环正电荷更加集中,造成苯环的钝化。 当亲电试剂进攻邻、对位时,有特别不稳定的极限式(f、g)参与共振,使杂化产生的活化中间体不稳定。 当亲电试剂进攻间位时,没有特别不稳定的极限式参与共振,使杂化产生的活性中间体相对地较稳定,因此,CF3 是间位定位基。 苯环上有两个取代基的定位效应当一个环上有两个取代基时,其定位指向较复杂,但下列情况仍可作出预测: ①新取代基优先进入使两个取代基可以处于相互加强定位作用的位置上。②当两个原有的取代基的定位效应不一致时,第三个取代基进入苯环的位置一般决定于属于第①类的那个原有取代基的影响(k)。 ③如果两个原有取代基属于同一类型,则取代反应优先发生于定位效应较强的取代基所指示的位置(1)。 ④在彼此处于间位的两个取代基之间的位置,通常很少发生取代(m)。 取代基定位效应解析一、 定位基分类与定位效应解析:苯环上已有的取代基叫做定位取代基。 1、邻对位定位取代基①概念:当苯环上已带有这类定位取代基时,再引入的其它基团主要进入它的邻位或对位,而且第二个取代基的进入一般比没有这个取代基(即苯) 时容易,或者说这个取代基使苯环活化。②特征:这类取代基中直接连于苯环上的原子多数具有未共用电子对,并不含有双键或三键。③定位取代效应按下列次序而渐减:-N(CH3)2 , -NH2 , -OH , -OCH3 , -NHCOCH3 , -R , (Cl,Br,I) 二甲氨基 氨基 羟基 甲氧基 乙酰氨基 烷基
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