第七章 苯和芳香烃（ 2）
主要内容
苯环上取代基对亲电反应的影响。取代基的分类，致活基和致钝基，邻对位定位基和间位定位基。
取代基对反应活性的影响及定位作用的理论解释。亲电取代中间体的稳定性分析。
双取代基的定位作用，位阻对定位的影响。
取代基的定位作用在合成中的应用。
E
E
H
E
－ H
+
E
H
E
H
E
H
复习：苯环上的亲电取代问题,苯环上已有取代基时，取代在何处？
邻位取代 间位取代 对位取代
E
R R R R
E
E
E
一,取代基对亲电取代的影响取代基对反应有两方面影响 —— 反应活性 和 反应取向
一些实验结果
H N O 3 / H 2 S O 4
R RR
N O 2
N O 2
N O 2
+ +
R
R 反应温度 邻位取代 对位取代 间位取代 反应速度
H 55~60oC 1
CH3 30oC 58% 38% 4% 25
Cl 60~70oC 30% 70% 微量 0.03
NO2 95oC 6% 1% 93% 10－ 4
1,取代基的分类
致活基团和致钝基团（考虑对反应活性及速度的影响）
（ activating groups and deactivating groups)
如：
CH3
致活基团
（亲电取代反应比苯快）
致钝基团
（亲电取代反应比苯慢）Cl NO2
邻对位定位基和间位定位基（考虑对反应取向的影响）
如：
CH3 Cl NO2
邻对位定位基
（邻对位产物为主）
间位定位基
（间位产物为主）
邻对位定位 致活 基 邻对位定位 致钝 基 间位定位 致钝 基
Ortho- and para-
directing
activators
Ortho- and para-
directing
deactivators
Meta-directing
deactivators
Benzene
（苯）
邻对位致活基邻对位致钝基间位致钝基强致钝 中致钝 弱致钝 弱致活 中致活 强致活
Reactivity
NH2
OH
ORR
Ar
NO2
NR3 C N
SO3H F
Cl
Br
ICRO
CH
O
COH
O
COR
O NH C ROH
CF3CCl
3
NHR
NR2
O
OC R
O
一些常见取代基
取代基对反应的影响的其它例子
－ OH为强致活基团，
反应很快，无需 Fe
催化。
为弱亲电试剂，只与活化芳环反应。
PhN2Cl
规律：环上有钝化基时，不能发生 Friedel-
Crafts反应硝化反应难进行。
O H
H
2
O
O H
B r B r
B r
N R
2
P h N
2
C l
P H = 5
R
2
N N N P h
R C C l
O
R
C
O
N R
2
H N O
3
H
2
S O
4
N H R
2
B r
2
A l C l
3
R C C l
O
A l C l
3
N H R
2
N O
2
少量不能二取代
2,取代基对反应活性及定位的分析和解释
① 取代基的电子效应对苯环电荷密度的影响
诱导效应的影响
CH3

C F 3 X

诱导给电子
（使苯环活化）
诱导吸电子
（使苯环钝化）
致活基 致钝基
共轭效应的影响
N H
2 N H
2
N H
2
N H
2
N H
2




N H
2
共轭给电子效应
（使苯环邻、对位活化）
例：－ NH2的致活作用例：－ NO2的致钝作用共轭吸电子效应
（使苯环邻、对位钝化）
N
O
O
N
OO
N
OO
N
OO
N
OO
N
OO



C H 3
E
C H 3
E
C H 3
E
C H 3
E － H +
C H 3
EH
H H
② 取代基的电子效应对中间体稳定性的影响
诱导给电子 效应的影响例：
C H 3
E
C H 3
E
C H 3
E
C H 3
E
+ +
主要产物中间体稳定性 分析：
最稳定的共振式
（ CH3起稳定作用）
邻位取代
C H 3
E
C H 3
E
－ H +
H
C H 3
EH
C H 3
EH
C H 3
E
对位取代最稳定的共振式
（ CH3起稳定作用）
C H 3
E
C H 3
E
C H 3
E
C H 3
E
－ H +
C H 3
E
H H H
间位取代
CH3 的给电子效应未起作用
C H
3
E+
C H
3
E
H
C H
3
EH
o r
C H
3
H
E
势能反 应 进 程苯的反应
－ CH3（致活基团）使得 邻,
对,间 三个位置均活化。
反应进程 —— 势能图
共轭给电子 效应的影响例：
O R
E
O R
E
O R
E
+ +
O R
E
主要产物中间体稳定性 分析：
邻位取代
O R
E
O R
E
O R
E
O R
E
－ H
+
O R
E
H
H H
O R
E
H
最稳定的共振式
(满足八隅体 )中间体稳定
（有四个共振式）
O R
E
O R
E
O R
－ H
+
O R
E
O R
E E
H H H
O R
E H
对位取代中间体稳定
（有四个共振式）
最稳定的共振式
(满足八隅体 )
间位取代
O R
E
O R
E
－ H +
O R
E
H
O R
E
H
O R
E
H
中间体只有三个共振式,－ OR未起作用
O R
E+
O R
E
H
O R
EH
o r
O R
H
E势能反 应 进 程
反应进程 —— 势能图苯的反应
－ OR使得邻,对 位活化（共轭效应）。
－ OR使得间位钝化
（诱导吸电子效应）
共轭吸电子效应的影响 N O 2
E
N O 2
E
N O 2
E
+
N O 2
E
+例：
主要产物中间体稳定性 分析：
邻位、对位取代不稳定不稳定
N O 2
E
N O 2
E
N O
2
E
N O
2
E
－ H
+
N O
2
E
H
H H
N O 2
E
N O 2
E
－ H
+
H
N O
2
EH
N O 2
EH
N O
2
E
N O 2
E
N O 2
E
N O 2
E
N O 2
E
－ H +
N O 2
E
H H H
间位取代
N O
2
E+
N O
2
E
H
N O
2
EH
o r
N O
2
H
E
势能反 应 进 程
－ NO2使得邻,对,间三个位置均钝化，间位受到影响较小。
苯的反应
C l C l
N O 2
C l
N O 2
C l
N O 2
－ H
+ C l
N O 2
H
H H
C l
N O 2
H
N O 2
C l
N O 2
C l
N O 2
+
C l
N O 2
+
C l
H 2 S O 4
3 0 % 7 0 % 微 量





H N O 3
卤素的双重作用,邻对位 致钝 基例：
慢苯环钝化，反应慢。
邻位受影响最大。
邻位取代 （ 对位取代情况类似）
最稳定
(满足八隅体 )中间体稳定
（有四个共振式）
C l C l
N O 2
C l
N O 2
C l
N O 2
－ H +
C l
N O 2
H H H
N O 2
间位取代中间体只有三个共振式，不稳定
C l
+
C l
N O
2
H
C l
N O
2H
C l
H
N O
2
势能反 应 进 程
N O
2
苯的反应邻,对,间三个位置均钝化，对位位受到影响较小。
3,双取代基时的反应取向
两个 同类定位基 时服从定位能力强者，差别不大时，得混合物定位能力：
N R 2 ( H ) O H ( R ) N H C R
O
O C R
O
R X> > > > >邻对位定位基
N R 3 ( H ) N O 2 C N S O 3 H C RO> > > >间位定位基
O H
C H
3
O H
C H
3
C l
C H
3
5 8 %
4 2 %
C l
C H
31 9 %
1 7 %
4 3 %
2 0 %
C O O H
N O
2
O H
C H
3
两个间位定位基两者定位一致
有不同类定位基时，服从邻对位基定位
4,位阻对反应取向的影响
O H
C H O
C H 3
N O 2
O H
N O 2
两者定位一致
C
N O 2
C H 3H 3 C
C H 3
C C H 3H 3 C
C H 3
N O 2
C C H 3H 3 C
C H 3
N O 2
C C H 3H 3 C
C H 3
8 0 ％ 1 2 ％ 8 ％
+ +
H N O 3
H 2 S O 4
C H
3
C H
3
C H
3
C H
3
S O
3
H
C H
3
H
2
S O
4
C H
3
S O
3
H
C H
3
S O
3
H
+
0
o
C
1 0 0
o
C
5 3 % 4 3 %
7 9 % 1 3 %
N H
C H
3
C C H
3
O
H N O
3
H
2
S O
4
N H
C H
3
C C H
3
O
N H
C H
3
C C H
3
O
N O
2
O
2
N
+
7 8 % 1 4 %
H
2
S O
4
位阻较大
－ SO3H体积较大，取代主要在位阻较小处，生成热力学稳定产物。
基团较大，
有位阻二,取代基的定位作用在合成上的应用例 1：
B r
N O 2
或
B r
N O 2
H N O 3
H 2 S O 4
B r B r
N O 2
B r 2
F e
H N O 3
H 2 S O 4
N O 2
B r 2
F e
B r
N O 2
合成路线例 2：
N H 2 N H 2
N O 2
N H 2
H N O 3
H 2 S O 4
N H 3 N H 3
N O 2
H N O 3
H 2 S O 4
N H
2
C l C C H
3
O
E t
3
N （ 碱 ）
N H C C H
3
O
H N O
3
H
2
S O
4
N H C C H
3
O
N O
2
+
少 量 （ 分 离 除 去 ）
主 要 产 物
H
2
O
H
+
o r O H
N H
2
N O
2
N H C C H
3
O
N O
2
直接硝化
保护氨基存在问题：
(1)苯胺易被硝酸氧化
(2)苯环钝化，反应难，
生成少量间位产物优点,(1)氨基保护后不易被氧化
(2)N的碱性减弱，不与 H+反应
(3)保护后为弱致活基，反应易控制例 3：
N H 2 N H 2
N O 2
（ 纯 产 物 ）
热力学稳定产物合成方法：先保护对位
N H
2
C l C C H
3
O
E t
3
N （ 碱 ）
N H C C H
3
O
发 烟 H
2
S O
4
H
2
O
N H C C H
3
O
S O
3
H
N H C C H
3
O
S O
3
H
H N O
3
H
2
S O
4
,
N O
2
H
+
N H
2
N O
2
去磺酸基例 4：
C H 2 C H 2 C H 3
C
O C H 2 C H 3 C H 2 C H 2 C H 3
C H 2 C H 2 C H 3X
A l C l 3
C
O
C H 2 C H 3C l
A l C l 3
C H 2 C H 2 C H 3
C
O C H 2 C H 3
分析第一步不合理：
(1) 直接接丙基，有重排产物
(2)丙基为致活基团，易多取代
C
O
C H 2 C H 3C l
A l C l 3
C
O C H 2 C H 3
C H 2 C H 2 C H 3X
A l C l 3第二步反应难（为什么？）
或
较好的合成路线
C
O
C H
2
C H
3
C l
C
O C H
2
C H
3
Z n ( H g ) / H C l
C H
2
C H
2
C H
3
C
O
C H
2
C H
3
C l
A l C l
3
C H
2
C H
2
C H
3
C
O C H
2
C H
3
o r
N H
2
N H
2
/ N a O H
A l C l
3
有致钝基团，
不会多取代。
Wolff-Kishner还原
（碱性体系）
Clemmensen还原
（酸性体系）
本次课主要内容：
取代基对亲电反应的影响，苯环上取代基的分类，致活基和致钝基，邻对位定位基和间位定位基。
用诱导和共轭电子效应反应解释取代基对反应活性的影响及定位作用。反应中间体的相对稳定性分析。
双取代基对反应取向的影响。位阻对反应取向的影响。
取代基的定位作用在合成中的应用。
课后练习,7-15,7-17,7-18,7-21,7-23,7-24,7-25,7-26,7-27
(可选择其中部分上交）
下次课：苯环的还原和氧化，多环芳烃（部分）