
【化】 ortho-orienting group
【化】 adjacent position; consecutive position; ortho-; ortho-position
【化】 orientating group
agglomerate; corps; dumpling; group; regiment; roll; round
【医】 Bol.; bolus; corps; group; mass; massa
在有机化学中,"邻位定向基团"(ortho-directing group)指取代苯环上能引导新引入基团主要进入其邻位(ortho position)和对位(para position)的官能团。这类基团通过电子效应(通常是给电子效应)活化苯环,并因其空间或电子特性,使邻位和对位成为亲电取代反应的优选位置。以下为详细解释:
定位效应
邻位定向基团属于致活基团(activating groups),能通过给电子共轭效应(+C)或给电子诱导效应(+I)增加苯环电子密度,使其更易受亲电试剂(如卤素、硝基)进攻。新基团进入邻位(1,2位)或对位(1,4位)的概率显著高于间位(1,3位)。
电子效应主导
以羟基(—OH)为例:氧原子的孤对电子与苯环共轭,使邻/对位电子密度显著升高,亲电取代速率比未取代苯快约千倍。氨基(—NH₂)、甲氧基(—OCH₃)等同理。
基团 | 英文名称 | 定位强度 | 示例反应 |
---|---|---|---|
羟基(—OH) | Hydroxyl group | 强 | 苯酚溴化生成2,4-二溴苯酚 |
氨基(—NH₂) | Amino group | 强 | 苯胺硝化得2,4-二硝基苯胺 |
烷氧基(—OR) | Alkoxy group | 中强 | 苯甲醚磺化主要得邻位产物 |
甲基(—CH₃) | Methyl group | 弱 | 甲苯氯化以邻/对氯甲苯为主 |
注:强定向基团(如—NH₂)的邻/对位产物比例通常 > 90%,弱定向基团(如—CH₃)因空间位阻可能降低邻位比例。
邻位定向基团(如—OH)与间位定向基团(meta-directing group,如硝基—NO₂)的关键差异在于电子效应:
定向效应可通过共振理论量化。以苯甲醚(C₆H₅OCH₃)为例,亲电进攻邻位时生成三种共振结构,其中正电荷分布于氧原子邻/对位碳上,稳定性较高:
$$ begin{array}{c} text{邻位进攻共振结构} downarrow ce{ chemfig{6((-OCH_3)=-=(-[::+60]E^{+})-=-)} } quad ce{ chemfig{6((-OCH_3)=(-[::+60]E)-=-([::-60]oplus)-=)} } end{array} $$
第19章详细讨论芳香亲电取代的定位效应与机理。
第11章分析取代基电子效应对反应活性的影响。
"定向基团"定义见Section GR-8.1。
以上内容综合有机化学经典教材与IUPAC术语标准,确保学术准确性。
邻位定向基团(ortho-directing group)是芳香族亲电取代反应中影响取代基进入苯环位置的一类基团。这类基团通过电子效应(如给电子或吸电子)和空间效应,引导新引入的取代基优先进入其邻位(或对位)的位置。
定位效应
在苯环的亲电取代反应中,原有取代基会通过电子效应决定新取代基的位置。邻位定向基团属于邻对位定位基,即新取代基主要进入其邻位(o-)或对位(p-),而非间位(m-)。
电子效应
常见邻位定向基团
反应机理示例
以硝化反应为例,当苯环上有羟基(-OH)时,羟基通过共振稳定邻位和对位的正电荷中间体,使硝基(-NO₂)优先进入这些位置。反应中间体的稳定性可通过以下共振式表示:
$$
text{苯酚} leftrightarrow text{邻位/对位共振稳定中间体}
$$
总结来说,邻位定向基团通过电子效应调控苯环的反应活性与位置选择性,是芳香族化合物取代反应的重要理论基础。
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