苯基在联苯亲电取代反应中的定位作用

运用G03程序,在HF/6-31G基组水平,分析了苯基（RPh）在联苯类化合物（RPh-Ph,R：NH2,CH3,OH,Br,H,CHO,CN,COOH,NO2）亲电取代反应中的定位作用。联苯和取代联苯的构象分析表明,联苯和间、对位取代联苯的碳-碳单键旋转的能垒很小,约12 kJ/mol,邻取代联苯的碳-碳单键旋转能垒△E（R）较大,且△E（COOH） > △E（NO2） > △E（CHO） > △E（CH3） > △E（NH2） > △E（OH） > △E（Br） > △E（CN）,因此,邻位取代基的空间效应较大,碳-碳单键旋转受阻。联苯和取代联苯的原子电荷分布随它们的构象改变而变化,在同一联苯或取代联苯化合物的最低能稳定结构中,无论取代基R为第一类还是第二类定位基,未取代苯环的碳原子总电荷密度比取代苯环碳原子的总电荷密度大,亲电取代反应将选择在未取代的苯环上发生;未取代苯环的邻位碳原子电荷密度较低、空间效应较大,而对位碳原子的电荷密度较大,亲电取代反应难以在该环的2,6-位（邻位）发生,将选择在该苯环的对位发生。因此,取代苯基（RPh-）在联苯的亲电取代反应中主要表现为对位定位基。     

钌催化间位磺化反应机理的DFT研究

导向过渡金属催化反应是实现区域选择性芳环碳氢活化/衍生化的一种重要手段. 本文使用DFT理论(M06//B3LYP)对Frost小组的钌催化2-芳基吡啶间位磺化反应机理进行了研究. 通过计算, 我们发现该机理主要包括邻位C—H活化、亲电取代、还原消除及催化剂再生四个步骤. 其中导向邻位C—H活化是速率决定步, 亲电取代为区域选择决定步. Ru与导向基邻位碳原子成键使苯环电子密度分布发生变化, 同时与位阻作用相结合引导亲电取代发生在Ru—C键的对位(即导向基间位). 在此基础上, 我们还研究了K₂CO₃和溶剂极性对反应的影响.     

直接邻位锂化反应的新进展

在取代芳香环邻位上引入新取代基的一般方法是 Friedal-Crafts 反应及其它亲电取代反应。然而由于这些反应对芳香化合物活性的要求及产物中存在对位异构体等原因,使得亲电     

1,2,4-三苯基环戊二烯的合成及其烷基化反应

测定了颇哪醇在酸性条件下所得的脱水产物的分子结构.结果表明,在酸性条件下颇哪醇的脱水反应优于重排反应,由此合成了1,2,4-三苯基环戊二烯.该环戊二烯衍生物的烷基化反应,在通常条件下优先发生在碳环的第5位碳原子上,但在苛刻的剧烈反应条件下,进而发生在碳环的第3位碳原子上.讨论了脱水反应和烷基化反应的机理.     

碳正离子重排反应的推动力

碳正离子是指碳原子带有正电荷的物种,它属于一类重要的活性中间体。在烯烃的亲电加成,脂肪族亲核取代(S_N1)、消除(E_1)以及芳香亲电取代等反应中都涉及到这类中间体。碳正离子的重要化学特征之一是容易发生重排。在重排反应中,最常见的方式是分子内的1.2迁移。一般说来碳正离子的重排是通过烷基,芳基或氢带着它的电子对来进行转移,并在基团离去的碳原子上形成一个新的碳正离子。     

芳香性的判据

苯型化合物具有特殊的热稳定性,它们的环上易发生亲电取代反应,难发生加成反应,在结构上,C—C键长介于单、双键之间,在核磁共振光谱上表现出较大的化学位移(δ值),人们把这种特性称之为芳香性。随着量子力学在化学中的应用,进一步从结构上揭开了芳香性的秘密。现在我们知道,在芳香烃分子中的芳环上,每个碳原子各以sp~2杂化轨道相互交盖连     

焦脱镁叶绿酸-a甲酯20-meso-1-位的亲电取代反应

利用焦脱镁叶绿酸-a甲酯与亲电试剂发生的取代反应, 在焦脱镁叶绿酸-a甲酯的20-meso-位上分别引进硝基和卤原子, 得到了20-meso位取代的焦脱镁叶绿酸衍生物. 所合成的新叶绿素-a衍生物均经UV, IR, ¹H NMR及元素分析证明其结构. 另外, 对叶绿素-a卟吩环上的芳香性和相应的化学反应活性也进行了讨论, 提出了可能的亲电取代反应机理.     

金属苯炔的合成与化学性质

金属苯炔是一类新颖的杂环芳香化合物.它们可看成是苯炔分子中的一个碳原子被等瓣的过渡金属基团取代而衍生出来的六元杂环化合物.近年来,金属苯炔的化学引起了人们的兴趣和关注.一系列含锇和铼的金属苯炔已被成功地合成和鉴定.这些金属苯炔不仅具有有机化合物的芳香性,还具有金属有机化合物的属性.它们既可以发生芳香体系的经典反应(如亲电取代反应),也可以发生金属有机化合物的反应(如卡宾化合物的形成).     

非对称环氧乙烷的区域选择性亲核开环反应

本文总结了常用亲核试剂对非对称环氧乙烷的亲核开环反应及其区域选择性。强亲核性的亲核试剂通常只受空间效应影响,进攻非对称环氧乙烷位阻小的碳原子,对于烯基取代环氧乙烷还可以进攻烯基的β-碳原子发生S_N2'开环反应,其他亲核试剂同时受空间效应和电子效应的影响,对于烷基环氧乙烷通常进攻其取代少的碳原子, 空间效应起主导作用,而对芳基和烯基取代环氧乙烷开环反应通常发生在环氧乙烷芳甲位和烯丙位的碳原子上, 电子效应起主导作用。在质子酸或强Lewis酸存在下,虽然单烷基环氧乙烷的开环仍然发生在其取代少的碳原子上,但对于芳基、烯基和同碳双取代环氧乙烷,亲核开环反应将主要受电子效应控制,一般亲核试剂倾向于进攻环氧乙烷的芳甲位、烯丙位或多取代的碳原子。分子内的亲核开环反应主要受成环时环大小的控制, 成环时的倾向是五元环> 六元环> 七元环。环氧乙烷亲核开环的区域选择性是环氧乙烷和亲核试剂空间效应和电子效应平衡的结果。     

芳香酮结构与烯烃加成反应中的区位选择效应的理论研究

研究了芳香酮与烯烃在RuH2(CO)(PPh3)3催化剂催化下发生亲核加成反应生成邻位产物的区位选择效应规律. 采用从头算方法优化得到了12种芳香酮反应物的稳定结构, 研究了共轭效应、电子效应和立体效应对反应活性和选择性的影响, 提出了芳香酮上b位碳原子与羰基在LUMO轨道中形成平面"U弯区"是进行加成反应的必要条件. 在同类骨架结构芳香环上, 相同位置的取代原子不同, b位碳原子的正电荷越大, 生成邻位产物速度越快, 产率相应较高. 当羰基上氧原子与芳香环上邻位碳原子距离达到一定数值, 立体效应占主导位置, 最佳反应距离为0.27~0.30 nm. 同时, 提出芳香酮催化加成反应的可能机理是经过了Ru催化剂与芳香酮上共轭结构的形成, 1, 2氢迁移造成C-H键的断裂而进行的.     

~(13)C-NMR谱的化学位移与芳烃亲电取代定位效应

在芳烃亲电取代反应中,取代基的定位效应问题是有机化学工作者所普遍关心的。从本世纪初期就开始研究苯环上取代基对芳烃亲电取代反应的影响因素。根据亲电取代反应中取代产物的比例关系,归纳出苯环上不同取代基定位能力的相对强弱序列。此序列定性地解释了许多简单的芳烃亲电取代反应的事     

系列邻位取代苯基汞化合物亲电取代反应的等动力学相关分析

进行了系列的邻位取代苯基汞化合物亲电取代反应的等动力学相关分析研究,研究结果表明了用等动力学相关分析方法能够揭示有机化学反应中的主要影响因素.在邻位取代苯基氯化汞的S_E 2机理中,当碘为亲电试剂时,反应的主要影响因素是取代基的立体位阻;而当亲电试剂由碘变为氯化氢时,影响反应的主要因素则变为取代基的静电诱导效应.在邻位取代苯基氯化汞的S_E1机理中,相关分析结果证实了取代基的场效应是影响反应速率的主要因素.上述等动力学相关分析结果为邻位取代苯基氯化汞的亲电反应机理的研究提供了进一步的科学依据.     

非对称氮杂环丙烷的亲核开环反应及其区域选择性

本文系统地总结了各类亲核试剂对非对称氮杂环丙烷(吖丙啶)的亲核开环反应及开环的区域选择性.氮杂环丙烷亲核开环的区域选择性是一种空间效应和电子效应平衡的结果,非芳基和非烯基取代的氮杂环丙烷的亲核开环通常发生在氮杂环丙烷取代少的碳原子上,空间效应起主导作用;而芳基和烯基取代的氮杂环丙烷的亲核开环通常发生在氮杂环丙烷芳甲位和烯丙位的碳原子上,电子效应起主导作用,烯基取代的氮杂环丙烷的亲核开环还可以发生在烯基的β-碳原子上;分子内的亲核开环反应主要受成环时环大小的控制,成环时的倾向是五元环>六元环>七元环.对于亲核试剂,一般的亲核试剂也同时受电子效应和空间效应的影响; 而亲核性强的亲核试剂通常只受空间效应的影响.容易生成稳定自由基的亲核试剂容易发生单电子转移机理的开环反应,生成相当于亲核试剂进攻氮杂环丙烷中取代多的碳原子得到的开环产物.     

水辅助的氢转移对一种特殊的亚胺加成物生成过程的重要影响

在笔者实验室发表于J.Org.Chem.的论文(本文参考文献[12])中提出的芳香胺离子与腺苷反应所得到非常特殊的亚胺加成物的生成机理指出,腺嘌呤对4-联苯胺离子中对位碳原子初始进攻是得到非常特殊的亚胺加成物的最可行生成路径,而腺嘌呤对4-联苯胺离子中邻位碳原子初始进攻的其它3个反应路径,由于涉及几个氢转移过程的反应的能垒较高,所以,理论上讲,它们是不能发生的.但是,研究发现,如果在这些氢转移过程中有水作为媒介,它们的能垒会大大的降低,从而可能使腺嘌呤对4-联苯胺离子中邻位碳原子初始进攻的3个反应路径成为对对位碳原子初始进攻路径的竞争性反应路径.     

1H—NMR谱的化学位移与芳烃亲电取代反应定位效应

在芳烃亲电取代反应中,取代基的定位效应是有机化学工作者普遍关心的问题。从本世纪初就开始研究苯环上取代基对芳烃亲电取代反应定位效应的影响,根据反应中取代产物的     

卤代苯和卤代萘用三氧化硫进行的磺化反应

前文报道了各种甲氧基萘用三甲硅基氯磺酸酯在非极性溶剂中进行的磺化反应。本文研究了四种卤代苯和六种卤代萘用三氧化硫在非极性溶剂中进行的磺化反应。卤代芳香化合物用氯磺酸,浓硫酸及发烟硫酸进行的磺化反应已有报道。在芳香化合物的亲电取代反应中,卤素的定位效应取决于以下两个因素。首先,负的诱导效应体现为F>Cl>Br>I,且对邻位的影响远大于对位的影响。而正的共轭效应亦体现为F>Cl>Br>I,对对位的影响最大。单取代卤苯在浓硫酸中进行磺化反应,几乎专一地发生在4—位上。说明尽管卤素降低了芳香环上的电子云密度,但仍为邻对位定位基。三氧化硫(SO_3)是最剧烈的磺化剂,溶于非极性溶剂二氯甲烷中,既减少了付反应,又可在室温下进行高效率的磺化反应。     

从核磁共振的化学位移探讨取代苯亲电取代反应的活性和区域选择性

亲电取代反应是一类基本的有机反应,其中以苯环上的亲电取代反应最常见。该反应的反应活性及反应的位点与苯环上已有的取代基有很大的关系。本文从波谱学的角度,利用核磁数据,阐述了已有的取代基如何影响苯环的电子云密度,进而影响苯环亲电取代反应的活性和取代的位置。本文视角新颖,将对学生的学习及科研产生启发。     

非对称环硫乙烷的区域选择性亲核开环反应

环硫乙烷与它的氧类似物环氧乙烷和氮类似物氮杂环丙烷一样,是一类重要的有机合成中间体,在医药和农用化学品工业领域也得到广泛应用。通过开环和异构化反应,还广泛用于制备硫醇和硫醚等含硫化合物。本文总结了常用亲核试剂对非对称环硫乙烷的亲核开环反应及其区域选择性。环硫乙烷的亲核开环反应通常只受空间效应影响,亲核试剂进攻非对称环硫乙烷位阻小的碳原子,对于烯基取代的环硫乙烷有时可以进攻烯基的β碳原子发生SN2’开环反应。强亲核性的亲核试剂容易致使环硫乙烷脱硫生成烯烃,而亲核性相对较弱的亲核试剂容易发生多聚反应生成多硫醚。在Lewis酸存在下,电子效应会对开环反应的区域选择性产生影响,甚至起主导作用。虽然烷基取代环硫乙烷在Lewis酸存在下的开环仍然主要发生在其取代基少的碳原子上(位阻控制),但受电子效应影响,芳基和烯基取代环硫乙烷的亲核开环,其亲核试剂一般倾向于进攻环硫乙烷的芳甲位和烯丙位碳原子(电子效应控制)。     

SO_4/ZrO_2固体超强酸催化剂上的正构烷烃反应

本文考察了SO_4~(2-)ZrO_2固体超强酸催化剂上正构烷烃的反应及影响催化剂活性和选择性的各种因素.结果表明:烷烃的骨架异构化和裂解反应在催化剂上同时进行,烷烃的碳原子数增加,催化剂活性提高,裂解反应比例增加,降低反应温度有利于骨架异构化反应;同时催化剂的反应性能与含水量关系十分密切,完全脱水的催化剂活性很低,少量水的存在有利于提高催化活性,过量的水又可使催化剂失活.根据催化剂的热重分析、红外光谱和反应数据,提出低温时正戊烷反应主要在催化剂表面B酸位上进行,随着反应温度升高和烷烃碳原子数增加,催化剂表面的L酸位才显示一定的活性.     

nbs与取代苯的亲电反应及其应用

选取含不同取代基的甲苯在不同条件下与NBS反应,考察了溶剂极性、取代基的电子效应和温度等因素对反应结果的影响,结果表明,取代反应的区域选择性强烈地依赖于反应溶剂和取代基的电子效应及其数量。随反应溶剂极性的增强,芳环上亲电取代产物的比例增加;随芳环上取代基的推电子能力的增大,亲电取代反应的优势愈加明显;相反,则有利于α-位上的游离基取代。在此基础上,研究了溴化Q0的合成方法,形成了一条新的、简便的溴化Q0的合成路线,收率达86％以上。