
【化】 ortho-orienting group
【化】 adjacent position; consecutive position; ortho-; ortho-position
【化】 orientating group
agglomerate; corps; dumpling; group; regiment; roll; round
【醫】 Bol.; bolus; corps; group; mass; massa
在有機化學中,"鄰位定向基團"(ortho-directing group)指取代苯環上能引導新引入基團主要進入其鄰位(ortho position)和對位(para position)的官能團。這類基團通過電子效應(通常是給電子效應)活化苯環,并因其空間或電子特性,使鄰位和對位成為親電取代反應的優選位置。以下為詳細解釋:
定位效應
鄰位定向基團屬于緻活基團(activating groups),能通過給電子共轭效應(+C)或給電子誘導效應(+I)增加苯環電子密度,使其更易受親電試劑(如鹵素、硝基)進攻。新基團進入鄰位(1,2位)或對位(1,4位)的概率顯著高于間位(1,3位)。
電子效應主導
以羟基(—OH)為例:氧原子的孤對電子與苯環共轭,使鄰/對位電子密度顯著升高,親電取代速率比未取代苯快約千倍。氨基(—NH₂)、甲氧基(—OCH₃)等同理。
基團 | 英文名稱 | 定位強度 | 示例反應 |
---|---|---|---|
羟基(—OH) | Hydroxyl group | 強 | 苯酚溴化生成2,4-二溴苯酚 |
氨基(—NH₂) | Amino group | 強 | 苯胺硝化得2,4-二硝基苯胺 |
烷氧基(—OR) | Alkoxy group | 中強 | 苯甲醚磺化主要得鄰位産物 |
甲基(—CH₃) | Methyl group | 弱 | 甲苯氯化以鄰/對氯甲苯為主 |
注:強定向基團(如—NH₂)的鄰/對位産物比例通常 > 90%,弱定向基團(如—CH₃)因空間位阻可能降低鄰位比例。
鄰位定向基團(如—OH)與間位定向基團(meta-directing group,如硝基—NO₂)的關鍵差異在于電子效應:
定向效應可通過共振理論量化。以苯甲醚(C₆H₅OCH₃)為例,親電進攻鄰位時生成三種共振結構,其中正電荷分布于氧原子鄰/對位碳上,穩定性較高:
$$ begin{array}{c} text{鄰位進攻共振結構} downarrow ce{ chemfig{6((-OCH_3)=-=(-[::+60]E^{+})-=-)} } quad ce{ chemfig{6((-OCH_3)=(-[::+60]E)-=-([::-60]oplus)-=)} } end{array} $$
第19章詳細讨論芳香親電取代的定位效應與機理。
第11章分析取代基電子效應對反應活性的影響。
"定向基團"定義見Section GR-8.1。
以上内容綜合有機化學經典教材與IUPAC術語标準,确保學術準确性。
鄰位定向基團(ortho-directing group)是芳香族親電取代反應中影響取代基進入苯環位置的一類基團。這類基團通過電子效應(如給電子或吸電子)和空間效應,引導新引入的取代基優先進入其鄰位(或對位)的位置。
定位效應
在苯環的親電取代反應中,原有取代基會通過電子效應決定新取代基的位置。鄰位定向基團屬于鄰對位定位基,即新取代基主要進入其鄰位(o-)或對位(p-),而非間位(m-)。
電子效應
常見鄰位定向基團
反應機理示例
以硝化反應為例,當苯環上有羟基(-OH)時,羟基通過共振穩定鄰位和對位的正電荷中間體,使硝基(-NO₂)優先進入這些位置。反應中間體的穩定性可通過以下共振式表示:
$$
text{苯酚} leftrightarrow text{鄰位/對位共振穩定中間體}
$$
總結來說,鄰位定向基團通過電子效應調控苯環的反應活性與位置選擇性,是芳香族化合物取代反應的重要理論基礎。
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