18: Реакції ароматичних сполук

Last updated

Oct 25, 2022
Save as PDF
- 17.11: Рішення додаткових вправ
- 18.1: Електрофільна ароматична заміна (EAS)

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Цілі навчання

Прочитавши цю главу і виконавши ВСІ вправи, учень може мати можливість

запропонувати механізми електрофільних ароматичних реакцій заміщення (EAS): галогенування, нітровання, сульфонація та алкілювання та ацилювання Фріделя-Crafts (розділи 18.1 - 18.5)
прогнозувати продукти та вказати реагенти для електрофільних ароматичних реакцій заміщення (EAS): галогенування, нітровання, сульфонація та алкілювання та ацилювання Friedel-Crafts (розділи 18.1 до 18.5)
намалювати резонансні структури сигма-комплексів, отриманих з EAS rxns заміщених ароматичних кілець (секції 18.1 - 18,5)
намалюйте енергетичні діаграми реакції для реакцій ЕАС (розділи 18.1 - 18.5)
пояснити, чому замісники активують або деактивують і o, p-директори або м-директори (розділ 18.6)
перерахуйте основні замісники в їх активації EAS «порядку клювання» (розділ 18.6)
прогнозувати продукти побічних ланцюгових реакцій: окислення катехолів і алкілзамінників, бромування бензилових вуглеців, S _N ¹ і S _N ² rxns у бензиловому вуглеці, відновлення карбонілів, відновлення нітрогруп (розділи 18.7 і 18.12)
розробити багатоступінчасті синтези, які використовують ефекти заміщення для створення бажаних ізомерів багатозаміщених ароматичних сполук (розділи 18.8 і 18.9)
прогнозувати продукти нуклеофільних ароматичних реакцій заміщення (НАН): додавання-елімінація та елімінація-додавання (бензин) (розділи 18.10 та 18.11)
запропонувати механізми реакцій нуклеофільного ароматичного заміщення (НАН): додавання-елімінація та елімінація-додавання (бензин) (розділи 18.10 та 18.11)

18.1: Електрофільна ароматична заміна (EAS)
З шістьма пі-електронами бензол і його похідні за своєю суттю електрофільні. Електрофільні реакції ароматичної заміщення є основним реакційним шляхом. Один з атомів бензолу водню може бути замінений на іншу групу з електрофільними властивостями з подальшим відновленням стабільного ароматичного кільця.
18.2: Галогенування бензолу (реакція EAS)
Галогенування бензолу є прикладом електрофільного ароматичного заміщення. В електрофільних ароматичних заміщеннях бензол реагує з електрофілом, що призводить до заміни водню. Однак галогени недостатньо електрофільні, щоб порушити ароматичність бензолів і вимагають каталізатора для активації.
18.3: Нітровання бензолу (реакція EAS)
Для азотування бензолу сірчану кислоту використовують як каталізатор з азотною кислотою з утворенням сильно електрофільного іона нітронію.
18.4: Сульфонація бензолу (реакція EAS)
Сульфонація - оборотна реакція, яка виробляє бензолсульфонову кислоту шляхом додавання триоксиду сірки і димить сірчаної кислоти. Реакція зворотна шляхом додавання гарячої водної кислоти до бензолсульфонової кислоти для отримання бензолу.
18.5: Алкілування та ацилювання бензолу - Реакції Friedel-Crafts EAS
Алкілювання та ацилювання Friedel-Crafts вперше були відкриті французьким вченим Чарльзом Фриделем та його партнером, американським вченим Джеймсом Крафтсом, у 1877 році. Ці реакції додають алкільні групи та ацильні групи до бензольних кілець відповідно.
18.6: Замісні ефекти на реакцію EAS
Замісники на бензольних кільцях впливають як на швидкість, так і місце подальших реакцій електрофільного ароматичного заміщення (ЕАС).
18.7: Бічні ланцюгові реакції похідних бензолу
Побічні ланцюгові реакції можуть бути використані для створення більш широкого спектру ароматичних сполук. Цей розділ з акцентом на три побічні ланцюгові реакції: окислення алкільних груп, бромування алкільних груп і відновлення ацильних груп.
18.8: Синтетичні стратегії для DI-заміщених бензолів
Для синтезу дізаміщених похідних бензолу послідовність реакції визначається напрямними ефектами замісників.
18.9: Тризаміщені бензоли - ефекти множинних замінників
Регіохімію третього заміщення на бензольному кільці визначається шляхом порівняння ефектів існуючих замісників. Більш швидка реакційна активність активуючих груп дає їм домінування над повільнішими реакційними деактивуючими групами.
18.10: Нуклеофільна ароматична заміщення - Механізм додавання-усунення
Хоча прості арілгалогеніди інертні до звичайних нуклеофільних реагентів, значна активація виробляється сильно привертають електрони замісниками за умови, що вони розташовані або в орто- або пара-позиціях, або в обох.
18.11: Реакції NAS - механізм ліквідації-додавання (бензин)
Механізм елімінації-додавання нуклеофільної ароматичної заміщення включає чудовий проміжний продукт, який називається бензином або арином.
18.12: Зменшення ароматичних сполук
Вводяться реакції відновлення бензолу та його похідних, включаючи відновлення катехолів, нітробензолів та додаткових реагентів для ацилбензолів.
18.13: Додаткові вправи
Цей розділ містить додаткові вправи для ключових навчальних цілей глави.
18.14: Рішення додаткових вправ
У цьому розділі є рішення додаткових вправ з попереднього розділу.