1. 苯的卤代反应、硝化反应和磺化反应慕课视频播放-简明有机化学（先修课）-MOOC慕课视频教程-柠檬大学

我们继续来讨论下苯的化学性质

在苯的化学性质中,它最重要的反应就是亲电取代反应

我们刚才说苯环它其实是一个相当稳定的体系

它很难发生加成和氧化反应，但是它可以发生取代反应

这个取代反应就是亲电取代反应

它可以与多种亲电试剂发生取代

那么亲电试剂

在我们之前的学习中我们知道它是一种缺电子的试剂

它可以取代苯环上的氢原子得到

比如说卤代就得到了卤代苯

可以发生硝化得到硝基苯

可以发生磺化得到了苯磺酸

那么以及可以发生一些烷基化反应

在苯环上连上一个烷基

那么还可以发生一些酰基化反应

在苯环上连接一个酰基

这些反应都属于苯的亲电取代反应

这些亲电取代反应，它们都有一个通用的反应机制

我们来看一下它的反应机理

这个反应机理通常是苯和亲电试剂首先结合

这个结合就有点类似于烯烃和亲电试剂结合

它会形成一个碳正离子中间体

这个碳正离子中间体我们把它称之为σ-配合物

如图所示，这个碳正离子它是分布在苯环上

它可以通过电子的转移跑到不同的碳原子上

所以我们用一个虚线，中间打一个正电荷的符号表示一个碳正离子状态

那么这个碳正离子，大家可以看出来实际上它是一个不太稳定的结构

因为它破坏了苯环的共轭体系

它这个时候已经产生了一个SP3杂化的碳

就是说跟亲核、亲电试剂所连的碳原子

那么这个碳原子呢

马上就会发生一个消除反应，掉下一个氢离子

最终形成一个取代的苯

那么这个反应是相对比较快的

第一步是相对比较慢

我们把第一步称为反应的决速步骤

总的来说，首先这个苯环是作为电子的来源

提供π电子，与亲电试剂作用形成σ-配合物

那么这个决定了反应的速度

σ-配合物不稳定，它破坏了苯环的共轭体系

很容易从sp3杂化的碳原子上失去一个质子

从而恢复芳香结构，形成产物

这个就是我们关于苯的亲电取代反应的通用的机制

那么在这里问大家一个问题

苯的亲电取代反应和我们之前学过的烯烃的亲电加成反应

它最主要的区别在哪里呢

大家可以看出来它的第一步非常类似

类似都是π电子与亲电试剂

大家可以看出来它的第一步非常类似

都是来π电子与亲电试剂

结合形成了碳正离子中间体

但区别就是在第二步，关于烯烃的加成反应

第二步之中是碳正离子

继续结合一个负离子，最终形成加成产物

在苯的取代反应中，第二步它没有去结合一个负离子

而是选择消除一个氢离子，最终形成一个取代苯

这个反应的驱动力主要就是它想形成更加稳定的芳香结构

所以倾向于发生消除而不发生加成

接下来，我们来看一下具体的取代

首先，我们看一下卤代反应

也就是说，苯和卤素最后反应生成一个卤苯以及氯化氢

那么这个反应我们需要催化剂

一般在三卤化铁或者铁的催化下，苯与卤素

这个卤素通常是氯和溴作用生成氯苯或者溴苯

铁作为催化剂，实际上是铁首先
跟卤素反应生成三卤化铁作为真正的催化剂

那么这个反应的活性顺序一般是

氟代大于氯带大于溴代大于碘代

这是卤素的活性顺序

但氟反应太过剧烈，所以它没有真正的合成价值

很难控制并且产物可能相对比较复杂

而碘相对来说反应太惰性，反应太慢

没有合成它的意义

所以通常氯代和溴代是我们最常用的卤代反应

大家来看一下这个卤代反应的机制

首先是卤素在催化剂三卤化铁，在这里以溴为例

那么它这个反应会进行一个转化得到一个溴正离子

大家看，这个溴正离子它就是高度缺电子的物种

它就会作为一个真正的亲电试剂和苯环结合

那就会形成σ-配合物中间体

这个σ-配合物中间体迅速的离去一个质子，得到溴苯

那么这个反应第一步是它的决速步骤，后面是非常快的

这个就是我们的卤代反应

那么除了卤代反应，还可以发生硝化反应

硝化反应是苯和浓硝酸以及浓硫酸的混合物作用就可以生成硝基苯

这个反应一般在50℃可以进行

关于这个产物，它是硝基苯

它是一个黄色的油状液体，有苦杏仁味

这是一个重要的化工中间体

它可以经过后续的转化变成非常有用的反应中间体

比如经过还原，它就可以得到苯胺

它是我们有机中的重要中间体

那么关于这个反应的机制

和之前的这个通用机制也比较类似

它首先会形成一个亲电试剂-硝酰正离子

这个是在浓硫酸和浓硝酸的作用下形成的

硝酰正离子它的结构其实是

一个直线型的、类似于二氧化碳的一个结构

中间是氮原子，带有一个电荷

从它的电势图，我们可以看出来

在氮原子上面带有一个电荷，它显示出非常强的缺电子

电势图上表现出就是蓝色的状态

而氧原子，红色的状态表示是富电子

那么这个缺电子的中心就在氮原子上面

当它遇到苯的时候，苯上的π电子就会来结合到氮原子上面来

最终形成一个σ-配合物

这个配合物不稳定，离去质子，最后得到了硝基苯

这个是关于来硝化反应

硝化反应在有机合成中非常有用

举一个例子，将甲苯进行硝化的时候

在过量的浓硫酸和浓硝酸的作用下

它就会形成2，4，6-三硝基甲苯

这个我们俗称为TNT

它是一种烈性炸药，这个炸药俗称为炸药之王

具有很强的威力，在现今TNT也常作为炸药的爆炸当量

举个例子，在2015年8月12我们知道

天津的滨海发生了危化品的爆炸

当时这个爆炸程度相当于21吨TNT的爆炸威力

下面我们来介绍另外一个亲电取代反应，就是磺化反应

苯和浓硫酸在加热的条件下或
者与发烟硫酸作用的时候就会生成苯磺酸

这个反应通常需要加热，而在室温下来很难进行

这个反应它就将这个磺酸基引入到苯环上面

引入磺酸基之后，这个苯磺它会有一些特殊的性质

比如说它的溶解度，在水中的溶解度会增加

所以这个反应它在我们医药里面是有应用的

比如说有一些芳香族的药物，它的水溶性很差

那么这个时候，我们通常将芳香族化合物引入一个磺酸基

那么就可以增加它的来溶解性

除此之外，磺化反应它是可逆反应

将产物苯磺酸和过热的水蒸汽作用的时候

它就可以脱去磺酸基生成苯

这个可以作为一个合成上的
策略，运到我们的目标分子的合成当中

作为一个导向基团

那么关于这个反应的机理

首先是浓硫酸在加热条件下会生成水和三氧化硫

三氧化硫从它的电势图大家可以看出来

中间的硫原子显示出非常强的缺子状态

它蓝色表示的是缺电子的状态

而氧原子表示是一个富电子的状态

那么这个缺电子的硫在遇到苯环的时候

苯环的π电子就会转移到硫原子上形成碳硫键

形成了σ-配合物中间体

这个中间体在离去质子之后就得到了苯磺酸负离子

苯磺酸负离子和之前离去的氢离子一结合，最终得到了苯磺酸

值得一提的是，这个亲电反应使用的亲电试剂是三氧化硫

它是一个中性的分子，和之前的亲电取代反应不同

一般来说都是来带正电的物种

关于这个亲电反应包括卤代、硝代和磺化反应我们介绍到这里

简明有机化学（先修课）课程列表：

第一章绪论

-1.1 有机化合物和有机化学

--有机化合物和有机化学

-1.1 有机化合物和有机化学

-1.2 有机化合物的特点及与其它学科的关系

--有机化合物的特点及其与其他学科的关系

-1.2 有机化合物的特点及与其它学科的关系

-1.3 有机化合物的结构

--1. 经典结构理论和现代共价键理论

--2. 碳的杂化

--3. 共价键的类型和参数

-1.3 有机化合物的结构

-1.4 有机化合物的分类，有机反应类型及条件

--有机化合物的分类与结构表示、反应类型及条件

--绪论

-1.4 有机化合物的分类，有机反应类型及条件

-1.5 酸碱的概念以及有机化合物结构的确定

--1.5 酸碱的概念以及有机化合物结构的确定

-1.5 酸碱的概念以及有机化合物结构的确定--作业

-本章习题

--本章习题--作业

--第一章绪论

第二章饱和烃

-2.1 烷烃的命名

--1. 烷烃的普通命名法和烷基的命名、烷烃中碳原子的类型

--2. 系统命名法和顺序规则

-2.1 烷烃的命名--作业

-2.2 烷烃的结构和构象异构

--烷烃的结构和构象异构

-2.2 烷烃的结构和构象异构--作业

-2.3 烷烃的物理性质

--烷烃的物理性质

-2.3 烷烃的物理性质--作业

-2.4 烷烃的化学性质

--1. 烷烃的稳定性、氧化反应和燃烧、裂化反应、卤代方应及机理

--2. 自由基反应中氢的活性反应与卤素的选择性

-2.4 烷烃的化学性质--作业

-2.5 环烷烃的分类和命名

--环烷烃的分类及命名

-2.5 环烷烃的分类和命名--作业

-2.6 环烷烃的顺反异构和构象异构

--环烷烃的顺反异构及构象异构

-2.6 环烷烃的顺反异构和构象异构--作业

-2.7 环烷烃的化学性质

--环烷烃的化学性质

-2.7 环烷烃的化学性质--作业

-本章习题

--本章习题--作业

第三章不饱和烃

-3.1 烯烃的结构和命名、烯烃的顺反异构和构型标记

--1. 乙烯的结构和烯烃的异构

--2. 烯烃的命名、烯烃的顺反异构和构型标记

-3.2 烯烃的亲电加成反应

-3.3 诱导效应和共轭效应

-3.4 自由基加成反应、硼氢化-氧化反应和烯烃的氧化反应

--自由基加成反应、硼氢化-氧化反应和烯烃的氧化反应

-3.5 共轭二烯烃的结构及反应

--1. 1，3-丁二烯烃的结构及亲电加成反应

-3.6 烯烃复分解反应简介

-3.7 炔烃的结构和命名

-3.8 炔烃的亲电加成反应和氧化反应

有机实验1：基本操作

-基本操作演示

--基本操作

第四章芳香烃

-4.1 芳香烃的分类及命名

--芳香烃的分类及命名

-4.1 芳香烃的分类及命名--作业

-4.2 苯的结构及其物理性质

--苯的结构和苯及其同系物的物理性质

-4.2 苯的结构及其物理性质--作业

-4.3 苯的亲电取代反应

--1. 苯的卤代反应、硝化反应和磺化反应

--2. 苯的傅-克反应、布兰克氯甲基化反应及加特曼-科赫反应

-4.3 苯的亲电取代反应--作业

-4.4 苯环上亲电取代反应的定位效应

--1. 单取代苯的定位效应

--2. 二取代苯的定位效应及定位效应的应用、苯环侧链的取代及氧化反应

-4.4 苯环上亲电取代反应的定位效应--作业

-4.5 稠环芳香烃

--稠环芳香烃

-4.5 稠环芳香烃--作业

-4.6 芳香性及休克尔规则

--芳香性及休克尔规则

-4.6 芳香性及休克尔规则--作业

-本章习题

--本章习题--作业

第五章立体化学

-5.1 旋光异构的基本概念

--旋光异构的基本概念

-5.1 旋光异构的基本概念--作业

-5.2 对映异构与手性分子

--对映异构与手性分子

-5.2 对映异构与手性分子--作业

-5.3 含有一个手性原子的化合物

--对映异构体的性质及其表示方法

--对映异构体的构型标记

-5.3 含有一个手性原子的化合物--作业

-5.4 具有两个手性中心的化合物

--具有两个手性中心的化合物

-5.4 具有两个手性中心的化合物--作业

-5.5 无手性碳原子的手性分子

--无手性碳原子的手性分子

-5.5 无手性碳原子的手性分子--作业

-5.6 对映异构体的不同生物活性

--对映异构体的不同生物活性

-5.6 对映异构体的不同生物活性--作业

-5.7 手性化合物的获取方法

--手性化合物的获取方法

-5.7 手性化合物的获取方法--作业

-本章习题

--本章习题--作业

第六章卤代烃

-6.1 卤代烃的分类与命名

--卤代烃的分类与命名

-6.2 卤代烷的结构及其亲核取代反应

--1. 卤代烷的结构和双分子亲核取代反应（SN2）

-6.3 不饱和卤代烃的亲核取代反应

-6.4 卤代烷的消除反应

-6.5 消除反应与亲核取代反应的竞争和卤代烷与金属镁的反应

--消除反应与亲核取代反应的竞争和卤代烷与金属镁的反应

有机实验2：阿司匹林的制备

-实验演示

--Video

第七章醇、酚、醚

-7.1 醇的结构、分类及命名

-7.2 醇的物理性质和化学性质

-7.3 酚的结构、分类、命名及物理性质

-7.4 酚的化学性质

--2. 酚环上的取代、氧化和显色反应以及酚醚和酚酯的形成

-7.5 醚的结构、分类、命名及物理性质

--醚的结构、分类、命名及物理性质

-7.6 醚的化学性质

--醚的化学性质

第八章醛、酮、醌

-8.1 醛酮的分类、命名及结构

--醛酮的分类、命名及结构

-8.1 醛酮的分类、命名及结构--作业

-8.2 醛酮的亲核加成反应

--1. 与碳亲核试剂和格氏试剂的加成

--2. 与亚硫酸氢钠和氧亲核试剂的加成

-8.2 醛酮的亲核加成反应--作业

-8.3 羰基的还原和与氨的加成

--1. 与氨的加成，还原反应

--2. 克莱门森还原法和黄鸣龙还原、α-H的反应

-8.3 羰基的还原和与氨的加成--作业

-8.4 醛的特殊反应

--醛的特殊反应

-8.4 醛的特殊反应--作业

-8.5 醌

--醌

-8.5 醌--作业

第九章羧酸及其衍生物

-9.1 羧酸的分类、命名及结构

--1. 羧酸的分类及命名

--2. 羧酸的结构及物理性质

-9.1 羧酸的分类、命名及结构--作业

-9.2 羧酸的酸性及脱羧反应

--羧酸的酸性及脱羧反应

-9.2 羧酸的酸性及脱羧反应--作业

-9.3 羧酸α-H的卤代反应及羧酸衍生物的生成

--羧酸α-H的卤代反应及羧酸衍生物的生成

-9.3 羧酸α-H的卤代反应及羧酸衍生物的生成--作业

-9.4 酯化反应

--酯化反应

-9.4 酯化反应--作业

-9.5 Claisen酯缩合反应

--Claisen酯缩合反应

-9.5 Claisen酯缩合反应--作业

-9.6 羧酸衍生物的亲核取代反应

--羧酸衍生物的亲核取代反应

-9.6 羧酸衍生物的亲核取代反应--作业

-9.7 羧酸衍生物的还原反应及其与金属化合物的反应

--羧酸衍生物的还原反应及其与金属化合物的反应

-9.7 羧酸衍生物的还原反应及其与金属化合物的反应--作业

-本章习题

--本章习题--作业

有机实验3：薄层色谱

-实验演示

--薄层色谱

第十章含氮与杂环化合物

-10.1 硝基化合物

--硝基化合物

-10.1 硝基化合物--作业

-10.2 胺的分类和命名

--1. 胺的分类

--2. 胺的命名

-10.2 胺的分类和命名--作业

-10.3 胺的结构

--胺的结构

-10.3 胺的结构--作业

-10.4 胺的性质

--1. 碱性与成盐反应、酰化反应

--2. 与亚硝酸反应及芳环上的亲电取代反应

-10.4 胺的性质--作业

-10.5 芳香重氮盐的性质

--芳香重氮盐的性质

-10.5 芳香重氮盐的性质--作业

-10.6 杂环的分类、命名及结构

--1. 杂环的分类和命名

--2. 杂环化合物的结构

-10.6 杂环的分类、命名及结构--作业

-10.7 杂环化合物的性质、含两个N原子的杂环化合物以及稠环化合物

--杂环化合物的性质、含两个N原子的杂环化合物以及稠环化合物

-10.7 杂环化合物的性质、含两个N原子的杂环化合物以及稠环化合物--作业

-本章习题

--本章习题--作业

第十一章氨基酸、肽、蛋白质

-11.1 氨基酸

--氨基酸

-11.1 氨基酸--作业

-11.2 肽和蛋白质

--肽和蛋白质

-11.2 肽和蛋白质--作业

-本章习题

--本章习题--作业

有机实验4：甲基橙的制备

-实验演示

--甲基橙的制备

第十二章单糖、寡糖和多糖

-12.1 糖的定义、分类和命名

--糖的定义、分类和命名

-12.1 糖的定义、分类和命名--作业

-12.2 单糖的结构及表示方法

--单糖的结构及表示方法

-12.2 单糖的结构及表示方法--作业

-12.3 单糖的理化性质

--单糖的理化性质

-12.3 单糖的理化性质--作业

-12.4 二糖

--二糖

-12.4 二糖--作业

-12.5 多糖

--多糖

-12.5 多糖--作业

-本章习题

--本章习题--作业

第十三章高分子化合物

-13.1 高分子科学发展简史

--高分子科学发展简史

-13.1 高分子科学发展简史--作业

-13.2 高分子化合物的基本概念

--高分子化合物的基本概念

-13.2 高分子化合物的基本概念--作业

-13.3 高分子化合物的结构和性能

--高分子化合物的结构和性能

-13.3 高分子化合物的结构和性能--作业

-13.4 高分子化合物的应用和展望

--高分子化合物的应用和展望

-13.4 高分子化合物的应用和展望--作业

-本章习题

--本章习题--作业

第十四章有机化学研究前沿

-14.1 钯催化交叉偶联

-14.2 天然产物全合成

-14.3 药物中的有机化学

-14.4 自修复高分子

-14.5 有机化学合成中的新型固体催化剂

--有机化学合成中的新型固体催化剂

-14.6 有机光电功能材料

--有机光电功能材料

-14.7 绿色有机合成化学-光催化的有机新反应

--绿色有机合成化学-光催化的有机新反应

-本章习题

--本章习题--作业

有机实验室安全事项

-有机实验室安全事项

--有机实验室安全事项

1. 苯的卤代反应、硝化反应和磺化反应在线视频