1、一 芳环取代 Friedel-Crafts 烷基化反应 芳烃与卤代烃、醇类或烯类化合物在 Lewis催化剂 (如 AlCl3， FeCl3, H2SO4, H3PO4, BF3, HF等 )存在下，发生芳环的烷基化反应。 卤代烃反应的活泼性顺序为： RF RCl RBr RI ; 当烃基超过 3 个碳原子时，反应过程中易发生重排。 反应机理 首先是卤代烃、醇或烯烃与催化剂如三 氯化铝作用形成碳正离子： 所形成的碳正离子可能发生重排，得到较稳定的碳正离子： 碳正离子作为亲电试剂进攻芳环形成中间体 s-络合物，然后失去一个质子得到发生亲电取代产物： 反应实例 Friedel-Crafts 酰基化反
2、应 芳烃与酰基化试剂如酰卤、酸酐、羧酸、烯酮等在 Lewis酸 (通常用无水三氯化铝 )催化下发生酰基化反应，得到芳香酮： 这是制备芳香酮类最重要的方法之一，在酰基化中不发生烃基的重排。 反应机理 反应实例 Gattermann 反应 重氮盐用新制的铜粉代替亚铜盐 (见 Sandmeyer 反应 )作催化剂，与浓盐酸或氢溴酸发生置换反应得到氯代或溴代芳烃： 本法优点是操作比较简单，反应可在较低温度下 进行，缺点是其产率一般较Sandmeyer 反应 低。 反应机理 见 Sandmeyer 反应 反应实例 Gattermann-Koch 反应 芳香烃与等分子的一氧化碳及氯化氢气体在加压和催化剂
3、(三氯化铝及氯化亚铜 )存在下反应，生成芳香醛： 反应机理 反应实例 Koble-Schmitt 反应 酚钠和二氧化碳在加压下于 125 150 C 反应，生成邻羟基苯甲酸，同时有少量对羟基苯甲酸生成： 反应产物与酚盐的种类及反应温度有关，一般来讲，使用钠盐及在较低的温度下反应主要得到邻位产物，而用钾盐及在较高温度下反应则主要得对位产物： 邻位异构体在钾盐及较高温度下加热也能转变为对位异构体： 反应机理 反应机理目前还不太清楚。 反应实例 Reimer-Tiemann 反应 酚与氯仿在碱性溶液中加热生成邻位及对位羟基苯甲酸。含有羟基的喹啉、吡咯、茚等杂环化合物也能进行此反应。 常用的碱溶液是氢
4、氧化钠、碳酸钾、碳酸钠水溶液，产物一般以邻位为主，少量为对位产物。如果两个邻位都被占据则进入对位。不能在水中起反应的化合物可吡啶中进行，此时只得邻位产物。 反应机理 首先氯仿在碱溶液中形成二氯卡宾，它是一个缺电子的亲电试剂，与酚的负离子（ ）发生亲电取代形成中间体（ ），（ ）从溶剂或反应体系中获得一个质子，同时羰基的 -氢离开形成（ ）或（ ），（ ）经水解得到醛。 反应实例 酚羟基的邻位或对位有取代基时，常有副产物 2,2-或 4,4-二取代的环己二烯酮产生。例如： Sandmeyer 反应 重氮盐用氯化亚铜或溴化亚铜处理，得到氯代或溴代芳烃： 这个反应也可以用新制的铜粉和 HCl或 HB
5、r来实现 (Gattermann反应 )。 反应机理 反应实例 Schiemann 反应 芳香重氮盐和氟硼酸反应，生成溶解度较小的氟硼酸重氮盐，后者加热分解生成氟代芳烃： 此反应与 Sandmeyer反应 类似。 反应机理 本反应属于单分子芳香亲核取代反应，氟硼酸重氮盐先是分解成苯基正离子，受到氟硼酸根负离子进攻后得到氟代苯。 反应实例 Schiemann,G. 反应 希门等发明一种芳香核上导入氟原子的间接方法。反应分成二步：先将芳伯胺制成不溶性氟硼酸重氮盐，然后将后者干燥后适当条件下加热分解，而生成芳香族的氟化物。 反应机理 关于氟硼酸重氮盐的分解机构，尚不十分明确，不同有三种不同的解释：
6、（ 1）正碳离子学说： （ 2）游基学说： （ 3）分子重排 反应实例 （ 1）氯苯制备： Ullmann 反应 卤代芳烃在铜粉存在下加热发生偶联反应生 成联苯类化合物。如碘代苯与铜粉共热得 到联苯： 这个反应的应用范围广泛，可用来合成许多对称和不对称的联苯类化合物。芳环上有吸电子取代基存在时能促进反应的进行，尤其以硝基、烷氧羰基在卤素的邻位时影响最大，邻硝基碘苯是参与 Ullmann反应中最活泼的试剂之一。 反应机理 本反应的机理还不肯定，可能的机理如下： 另一种观点认为反应的第二步是有机铜化合物之间发生偶联： 反应实例 当用两种不同结构的卤代芳烃混合加热时，则有三种可能产物生成，但常常只得
7、到其中一种。例如， 2,4,6-三硝基氯苯与碘苯作用时主要得到 2,4,6-三硝基联苯： Vilsmeier 反应 芳烃、活泼烯烃化合物用二取代甲酰胺及三氯氧磷处理得到醛类： 这是目前在芳环上引入甲酰基的常用方法。 N,N-二甲基甲酰胺、 N-甲基 -N-苯基甲酰 胺是常用的甲酰化试剂。 反应机理 反应实例 二 C-O， C-N Williamson 合成法 卤代烃与醇钠在无水条件下反应生成醚 : 如果使用酚类反应 ,则可以在氢氧化钠水溶液中进行 : 卤代烃一般选用较为活泼的伯卤代烃 (一级卤代烃 )、仲卤代烃 (二级卤代烃 )以及烯丙型、苄基型卤代烃，也可用硫酸酯或磺酸酯。 本法既可以合成对
8、称醚，也可以合成不对称醚。 反应机理 反应一般是按 SN2 机理进行的： 反应实例 Bucherer 反应 萘酚及其衍生物在亚硫酸或亚硫酸氢盐存在下和氨进行高温反应，可得萘胺衍生物，反应是 可逆的。 反应时如用一级胺或二级胺与萘酚反应则制得二级或三级萘胺。如有萘胺制萘酚，可将其加入到热的亚硫酸氢钠中，再加入碱，经煮沸除去氨而得。 反应机理 本反应的机理为加成消除过程，反应的第一步（无论从哪个方向开始）都是亚硫酸氢钠加成到环的双键上得到烯醇（）或烯胺（），它们再进行下一步 互变异构为酮（）或亚胺（） : 反应实例 Chichibabin 反应 杂环碱类，与碱金属的氨基物一起加热时发生胺化反应，得
9、到相应的氨基衍生物，如吡啶与氨基钠反应生成 2-氨基啶，如果 位已被占据，则得 -氨基吡啶，但产率很低。 本法是杂环上引入氨基的简便有效的方法，广泛适用于各种氮杂芳环，如苯并咪唑、异喹啉、丫啶和菲啶类化合物均能发生本反应。喹啉、吡嗪、嘧啶、噻唑类化合物较为困难。氨基化试剂除氨基钠、氨基钾外，还可以用取代的碱金属氨化物： 反应机理 反应机理还不是很清楚，可能是吡啶与氨基首先加成，（ ），（ ）转移一个负离子给质子给予体 (AH)，产生一分子氢气和形成小量的 2-氨基吡啶（ ），此小量的（ ）又可以作为质子的给予体，最后的产物是 2-氨基吡啶的钠盐，用水分解得到 2-氨基吡啶： 反应实例 吡啶类化
10、合物不易进行硝化，用硝基还原法制备氨基吡啶甚为困难。本反应是在杂环上引入氨基的简便有效的方法，广泛适用于各种氮杂芳环，如苯并咪唑、异喹啉、吖啶和菲啶类化合物均能发生本反应。 Edvhweiler-Clarke 反应 在过量甲酸存在下，一级胺或二级胺与甲醛反应，得到甲基化后的三级胺： 甲醛在这里作为一个甲基化试剂。 反应机理 反应实例 Gabriel 合成法 邻苯二甲酰亚胺与氢氧化钾的乙醇溶液作用转变为邻苯二甲 酰亚胺盐，此盐和卤代烷反应生成 N-烷基邻苯二甲酰亚胺，然后在酸性或碱性条件下水解得到一级胺和邻苯二甲酸，这是制备纯净的一级胺的一种方法。 有些情况下水解很困难，可以用肼解来代替： 反应
11、机理 邻苯二甲酰亚胺盐和卤代烷的反应是亲核取代反应，取代反应产物的水解过程与酰胺的水解相似。 反应实例 Hell-Volhard-Zelinski 反应 羧酸在催化量的三卤化磷或红磷作用下，能与卤素发生 a-卤代反应生成 a-卤代酸： 本反应也可以用酰卤作催化剂。 反应机理 反应实例 Hofmann 烷基化 卤代烷与氨或胺发生烷基化反应，生成脂肪族胺类： 由于生成的伯胺亲核性通常比氨强，能继续与卤代烃反应，因此本反应不可避免地产生仲胺、叔胺和季铵盐，最后得到的往往是多种产物的混合物。 用大过量的氨可避免多取代反应的发生，从而可得到良好产率的伯胺。 反应机理 反应为典型的亲核取代反应 (SN1
12、或 SN2) 反应实例 三 重排 Wagner-Meerwein 重排 当醇羟基的 -碳原子是个仲碳原子 (二级碳原子 )或叔碳原子 (三级碳原子 )时，在酸催化脱水反应中，常常会发生重排反应，得到重排产物： 反应机理 反应实例 Arndt-Eister 反应 酰氯与重氮甲烷反应，然后在氧化银催化下与水共热得到酸。 反应机理 重氮甲烷与酰氯反应首先形成重氮酮（ 1），（ 1）在氧化银催化下与水共热，得到酰基卡宾（ 2），（ 2）发生重排得烯酮（ 3），（ 3）与水反应生成酸，若与醇或 氨（胺）反应，则得酯或酰胺。 反应实例 Beckmann 重排 肟在酸如硫酸、多聚磷酸以及能产生 强酸的五氯化磷、三氯化磷、苯磺酰氯、亚硫酰氯等作用下发生重排， 生 成相应的取代酰胺，如环己酮肟在硫酸作用下重排生成己内酰胺： 反应机理 在酸作用下，肟首先发生质子化，然后脱去一分子水，同 时与羟基处于反位的基团迁移到缺电子的氮原子上，所形成的碳正离子与水反应得到酰胺。 迁移基团如果是手性碳原子，则在迁移前后其构型不变，例如： 反应实例 Claisen 重排 烯丙基芳基醚在高温 (200C) 下可以重排，生成烯丙基酚。
