芳烃的亲电取代反应在线视频

同学们好！

这节课我们来学习苯的亲电取代反应

这节课的内容

亲电取代反应的历程

几类典型的亲电取代反应

苯的分子结构

结构决定性质

我们在学习苯的亲电取代反应之前

首先我们来看一下苯的分子结构

苯有一个共轭的大π键

它的负电荷密度比较高电荷离域的特点

使它稳定性要比传统的双键高很多

所以苯通常表现很稳定

苯与不饱和烃性质比较

苯不能使溴水褪色

不能使高锰酸钾褪色

不能发生与水的加成反应等

只有在高温高压的条件下才可以与氢气发生加成

苯不易发生加成和氧化反应

表现出类似于烷烃的饱和性和稳定性

苯的亲电取代反应历程

如果我们将苯与其他的反应物

在一定的催化剂作用下

可以发生取代反应

那么我们看一下这个过程

苯环带负电荷所以它容易与

正电荷离子的物质发生作用

首先与带正电荷的物质产生π络合物

随着反应物之间的接近化学键断裂

产生δ络合物这种络合物不稳定

消除氢离子便得到了我们的取代产物

这实际是一个加成——消除的过程

苯亲电取代反应的能级图

从能量图我们来看一下苯作为稳定的化合物

以带正电荷的物质进行作用

产生δ络合物中间体产生的δ络合物中间体

有两种取向一种消去一个质子

变成苯的取代产物

另外与化合物发生加成反得到加成产物

这两个产物的能量的高低

我们可以看发生取代反应的苯要低为什么

同学们思考一下原因

大π键没有被破坏，电荷离域体系稳定

一旦发生加成反应以后大π键破坏能量升高

几类亲电取代反应实例

（1）苯的硝化反应

苯与硝酸发生作用

在浓硫酸的催化下可以得到硝基苯

用发烟硝酸和发烟硫酸作用

温度升高可以得到间二硝基苯

苯的硝化反应历程

硝酸在硫酸的存在下

质子化，然后脱去一分子的水产生硝鎓离子

我们有时也称硝基正离子

硝鎓离子与有负电荷的苯环相互吸引产生δ络合物

消去质子变成硝基苯目标化合物

苯的卤化反应

例如用苯和溴在三溴化铁的作用下

可以得到溴苯，那么这是怎么发生的呢

卤素离子在路易斯酸的作用下发生解离

产生卤素正离子

卤素正离子和苯环发生反应得到我们的产品

这里我们注意下

当反应如果卤素单质是过量的

那么它除了得到单一的氯苯之外

还可以得到邻二氯苯和对二氯苯

卤素反应的活性

氟大于氯大于溴大于碘

这是氟与苯发生取代反应的事例

氟由于反应太活泼

我们用苯和二氟化铅作用可以得到氟苯

而碘又太难以反应

我们首先与硝酸催化作用下

可以得到我们的碘苯

苯的磺化反应

苯和硫酸作用可以得到苯磺酸

苯与浓硫酸反应的速度比较难的

苯与发烟硫酸的反应

苯与发烟硫酸则反应速度比较快可以得到苯磺酸。

高温下可以得到间苯二磺酸

苯的磺化反应历程

硫酸即是反应物又是催化剂

首先硫酸提供向另一分子硫酸

提供质子脱水产生磺酸基正离子

磺酸基正离子与苯作用产生δ中间体

消去质子得到苯磺酸

苯的磺化反应特点磺化反应是个可逆反应

苯的磺化反应应用通常利用磺化的可逆反应

可以使占取一个位置

那么然后在发生其他的取代反应

再在酸性条件下水溶液中脱去苯磺酸

可以得到其他的我们的目标产物

如苯酚发生磺化反应

得到上一个磺酸基的苯酚

再进行溴代得溴代产物

然后在酸性条件下一百度脱去磺酸基

就得到了2,6-二溴苯酚

苯的傅克反应

傅瑞德尔-克拉夫茨两位科学家发现

苯和卤代烃在三氯化铝路易斯酸的作用下

可以得到烷基苯

苯和提供酰基的酰卤在三氯化铝的作用下

可以得到酰基化合物

苯的傅克烷基化反应

当卤代烃和三氯化铝作用

由于三氯化铝的强路易斯酸作用使氯碳键削弱

产生四氯合铝络合负离子

同时产生了碳正离子

碳正离子与苯环发生作用产生了δ络合物

δ络合物脱去质子

便得到目标产物烷基苯

这也就是苯的烷基化反应

苯的烷基化反应特点

（1）碳正离子重排

苯和一氯丙烷在三氯化铝的作用下

可以得到丙基苯但它的产率只有百分之三十

而主产物则是百分之七十的异丙苯

这又是为什么呢

我们看一下

当一氯丙烷和三氯化铝作用的时候

产生的碳正离子为一级碳正离子

一级碳正离子不稳定很容易发生重排

变成二级碳正离子——异丙基正离子

是异丙基碳正离子与苯环结合产生我们的目标产物

也就是说，在傅克烷基化反应过程中

常常发生烷基的重排

苯的烷基化反应特点

（2）多取代产物

另外一个例子是

苯和卤代烃作用得到了叔丁基苯

如果卤代烃过量也可以得到对位的对叔丁基

如何控制主要得到一元取代产物呢

那么这里面实际上就是一个控制反应物的量的问题

如果要得二元取代产物呢

那么增大卤代烃的量

那么就可以得到二卤代二元取代产物

苯的傅克酰基化反应

当苯环和提供酰基的物质这里以酸酐为例

苯和乙酸酐在三氯化铝作用下，得到苯乙酮

由于酰基钝化基团，当上去一个酰基以后

苯环电荷密度降低

所以它的特点是

第一不发生重排第二只发生一元取代

苯的傅克酰基化反应应用

傅克酰基化反应是制备芳香酮的一种重要的手段

例如苯和酰卤作用得到芳香酮

也可以利用芳香酮在还原条件下得到直连烷基苯

应用举例

苯和丁二酸酐作用得到一个带羰基的羧酸

然后将羰基进行还原然后再进行环化等系列反应

可以得到我们的目标产物

苯的氯甲基化反应

氯甲基化反应这是一个拓展反应

苯和甲醛在浓盐酸的作用下

在路易斯酸氯化锌催化下得到氯苄也叫氯化苄

又叫苯的氯甲基化反应

苯的氯甲基化反应机理

醛在质子酸的作用下得到了一个碳的质子化正离子

正离子与苯作用以后得到了δ络合物

本环失去一个质子

变成苯甲醇苯甲醇在有浓盐酸和氯化锌共同作用下

发生卤代反应得到最终产物是氯化苄

氯化苄反应应用举例

由于苄基氯是一个活泼的卤代烃

它可以与很多物质发生反应得到我们所需要的产物

如氯化苄与碱作用得到醇

然后醇氧化可以得到醛

氯化苄与氰化钾发生取代水解可以得到羧酸

氯化苄与格氏试剂作用

可以得到碳链增加的芳烃类化合物

氯化苄与氨反应得到胺类化合物

氯化苄用氢气还原得甲苯

Gattermann-Koch反应

苯与一氧化碳和氯化氢

在三氯化铝氯化亚铜的作用下

得到苯甲醛

其机理也是一氧化碳和氯化氢在三氯化铝的催化下

得到甲酰基正离子

甲酰基正离子同样与苯发生作用

苯环失去一个质子酰基化得苯甲醛

苯的亲电取代反应小结

其过程是加成和消除

其几例典型的反应如

傅克烷基化反应傅克酰基化反应

硝化反应磺化反应卤代反应

同时我们也给大家介绍了两类拓展反应

一是苯的氯甲基化反应

二是加特曼科赫反应

以上就是我们今天介绍的内容

谢谢大家！