苯环上亲电取代反应的定位规律.ppt

一、定位规律由此可以看出，当芳环上已有取代基时，新引入基团是否容易， 进入哪个位置，主要由芳环原来取代基的性质所决定我们把 芳环上原来的取代基叫做定位基而把定位基支配新引入基团 进入芳环的位置和定位能力的大小称为定位规律或定位效应 第一类定位基称为邻、对位定位基，它使新引入的基团主要进入 定位基的邻、对位除卤素之外，它们都是供电子基，使芳环 上电子云密度增加，活化芳环，亲电取代活性大于苯它们定 位能力强弱的次序为：－O－＞－N(CH3)2＞－NH2＞－OH＞ －OCH3＞－NHCOCH3＞－R＞－OCOCH3＞－C6H5＞－F＞ －Cl＞－Br＞－I 可以看出，这些基团与芳环相连的原子(除R和Ph外)都有未共用 电子对，可以芳环发生P－超共轭，使芳环上电子云密度增加 定位规律第二类定位基称为间位定位基它们使新引入基团主要进入定位 基的间位间位定位基都是吸电子基，使芳环上电子云密度降 低，钝化芳环，亲电取代反应活性小于苯它们定位能力强弱 的次序为： －＋NH3＞－NO2＞－CN＞－SO3H＞－COOH ＞－CHO＞－COCH3＞－COOCH3＞－CONH2 可以看出，间位定位基(除带正电荷的－＋NH3外)都是由电负性较 大的原子组成，且含有不饱和键，可以与芳环发生－共轭， 使芳环电子云密度降低。

二、定位规律的理论解释亲电取代反应的定位规律可从反应物的电子效应和－络合物的稳 定性两方面去解释 对苯环来说，环上电子云密度是平均分布但当引入一个取代基 后，由于取代基的影响(供电子或吸电子)，会使苯环上电子云 密度分布发生变化由于苯环共轭链的传递作用，一般使电子 云密度出现交替分布的现象结果造成苯环各位置上发生亲电 取代反应的难易程度不同 1.邻、对位取代基对苯环的影响，以甲苯、苯酚和氯苯为例 (1)甲苯 在甲苯中，无论从诱导效应还是共轭效应，甲基都表现为供电子 性，使苯环上电子云密度增加，更有利于亲电试剂的进攻所 以说，甲基使苯环活化但由于在共轭体系中，电子云的传递定位规律的理论解释是交替极化，即使甲基的邻位和对位上 电子云密度增加的更多些，量子化学计 算,甲苯中各碳上电子云密度分布如图 所以亲电试剂主要进攻邻位和对位 从反应历程和－络合物的稳定性看：由反应历程看， －络合物越稳定，反应的活化能越小，越容易 反应定位规律的理论解释当亲电试剂进攻甲苯时，可能形成三种－络合物，即 可以看出，当亲电试剂 进攻邻、对位时，甲基 与带部分正电荷的碳 相连，使正电荷得到 分散，这两种络合物 就较稳定，而进攻间 位时，正电荷得不到 分散，就不稳定。

络 合物越稳定，过渡态 就也稳定，活化能就越低2) 苯酚我们只从反应物的电子效应云解释： 诱导效应使芳环电子云密度降低，用“－I”表示 共轭效应使芳环电子云密度增加，用“＋C”表示 但在苯酚中，︱+C︱>> ︱-I︱，所以总的结果 使苯环电子云密度增加与甲苯相似 由于P－＞－，所以，羟基的供电性大于甲基的供电性苯酚 比甲苯更容易进行亲电取代反应与苯酚相似的还有：inductive effect(3) 氯苯在氯苯中，具有与苯酚相似的情况即共轭与诱导 效应方向相反但不同的是，在氯苯中， ︱+C︱＜ ︱-I︱，总的结果是苯环上电子云密度 降低因此，氯苯比苯难进行亲电取代反应如 氯苯硝化比苯慢33倍但由于共轭效应使苯环的 邻、对位电子云密度增加，所以总的结果使苯环邻、对位电子云密 度下降的较少亲电试剂主要进攻电子云密度较高的邻、对位 所以，氯苯是钝化芳环，邻、对位定位基 与氯苯相似的还有氟苯、溴苯、碘苯2. 间位定位基对苯环的影响以硝基苯为例： 由于N、O的电负性大于碳，诱导效应 使芳环上电子云密度降低，用“－I”表示 从共轭效应看，硝基有一个 键，当它 与苯环相连时，就与苯环的大键发生－ 共轭，形成 大共轭体系。

在这个大共轭 体系中，由于氧的电负性较大，使共轭体系 中电子云向氧一边偏移，表现为吸电子性 用“－C”表示总的结果是：诱导和共轭 方向一致，都使苯环电子云密度降低亲电取代比苯更难 与硝基苯相似的还有苯磺酸、苯甲酸、苯甲腈等三、二取代苯的定位规律当苯环上已有两个取代基时，第三个取 代基的位置由原来两个取代基共同决定 根据定位是否一致，又分为两种情况 1.两个取代基定位效应一致，进入共同决 定的位置 2.两个取代基定位效应不一致时，第三个 取代基进入的位置主要由定位能力强的决 定又分为两种情况： (1)两个取代基属于同类 (2)两个定位基不同类，邻、对位定位基定 位能力强于间位定位基四、空间效应空间效应：又称空间阻碍效应或空间位阻效应是分子中原有基 团对新引入基团产生的一种空间阻碍作用例如：五、定位规律在有机合成中的应用例1 在合成之前，先要考虑几个问题： (1)要考虑定位规律和空间效应 (2)要考虑引入三个基团的先后顺序 (3)要考虑反应的难易，产率的高低一般是先引入供电子基和大 基团定位规律在有机合成中的应用例2例3。