2.官能團(tuán)(基團(tuán))之間的相互鈍化
在前面已經(jīng)說過,某些基團(tuán)可以使苯環(huán)的活性降低,這就是官能團(tuán)之間的鈍化問題。官能團(tuán)的鈍化也是一個非常普遍的問題。在教材中我們知道,乙炔在一定條件下,可以與HCl加成,生成氯乙烯,氯乙烯是可以通過加聚反應(yīng)得到聚氯乙烯,這個反應(yīng)在工業(yè)生產(chǎn)上是十分有意義的。為什么氯乙烯不會進(jìn)一步加成為二氯乙烷呢?這就是由于碳碳雙鍵原子團(tuán)連接Cl原子后使碳碳雙鍵官能團(tuán)的活性降低,與HCl的加成難度增加,所以人們控制反應(yīng)條件很容易的得到純度較高的氯乙烯。
綜上所述,我們學(xué)習(xí)有機物的性質(zhì),不但要學(xué)習(xí)根據(jù)官能團(tuán)判斷有機物的性質(zhì),以及根據(jù)性質(zhì)判斷官能團(tuán)的存在。但是,還要注意官能團(tuán)(基團(tuán))間接的相互作用,從原理上掌握有機官能團(tuán)的特點,以及有機物的結(jié)構(gòu)特點等。只有這樣才能在學(xué)習(xí)上做到融會貫通,才能在探究中,升華自己的能力。
1.官能團(tuán)(基團(tuán))之間的相互活化
(1)苯環(huán)與烷烴基的相互活化
當(dāng)苯環(huán)上連接飽和鏈烴基時,苯環(huán)的活動性增強,使苯的取代變的比較容易,如苯硝化一般得到一硝基化合物,而甲苯硝化則可以得到三硝基化合物。同時苯環(huán)對直接相連的烴基碳上的氫原子也有活化作用,我們知道,飽和烴是不容易被氧化劑氧化的,由于苯環(huán)能活化烴基與苯環(huán)相連碳原子的氫,使這樣的氫原子活性增強,變的容易被氧化,如甲苯、乙苯等均能被酸化的高錳酸鉀溶液氧化,產(chǎn)物得到苯甲酸等化合物。乙苯、丙苯氧化的方程式如下:
C6H5-CH2CH3 C6H5-COOH+CO2+H2O
C6H5-CH2CH2CH3 C6H5-COOH+CH3COOH
C6H5-CH(CH3)2 C6H5-COOH+CO2+H2O
由于苯環(huán)活化的是直接相連的烴基碳原子上的氫原子,因此當(dāng)該碳原子沒有氫原子時,該氧化反應(yīng)就不能發(fā)生了,如叔丁基苯[C6H5-C(CH3)2]不能使酸化高錳酸鉀溶液褪色。
(2) 某些官能團(tuán)(基團(tuán))與羥基的相互影響
醇、苯酚和羧酸的分子里都含有羥基,故皆可與鈉作用放出氫氣,但由于所連的基團(tuán)不同,在酸性上存在差異。
醇(R-OH)顯中性,不能與NaOH、Na2CO3反應(yīng);與苯環(huán)直接相連的羥基成為酚羥基,不與苯環(huán)直接相連的羥基成為醇羥基。
①苯酚(C6H5-OH)具有極弱酸性,比碳酸弱,但比HCO3-(碳酸氫根)要強。不能使指示劑變色,能與NaOH反應(yīng)。苯酚還可以和碳酸鈉反應(yīng),生成苯酚鈉與碳酸氫鈉;由此可以看出苯環(huán)能使羥基的活性增強,而烴基(非苯基)則往往是使羥基的活性減弱,如乙醇的電離程度較水(可以看成是氫原子連接羥基)小的多。
②R-COOH 弱酸性,具有酸的通性,能與NaOH、Na2CO3反應(yīng)。顯然,羧酸中,羧基中的羰基的影響使得羥基中的氫易于電離。苯環(huán)可以進(jìn)一步加強羰基對羥基的活化作用,如苯甲酸的酸性比乙酸強。
③羥基對苯環(huán)的影響也是非常大的(較-CH3大的多),如苯與Br2的取代反應(yīng),需要Fe(實際上為FeBr3)催化下才能發(fā)生反應(yīng),苯酚則可以和溴水直接發(fā)生取代反應(yīng),而且反應(yīng)能定量的完成,得到三溴苯酚( ),這說明在羥基的影響下,苯環(huán)的活性有了很大的提高。苯環(huán)也變的容易被氧化,如苯酚在空氣中被氧氣逐漸氧化而顯示粉紅色。苯環(huán)上的羥基越多,苯環(huán)越容易被氧化,其還原性越強。
④羥基對其他烴基也有活化作用,如:乙醇烴基上的碳?xì)滏I較容易斷裂,可發(fā)生氧化反應(yīng)和消去反應(yīng)。若羥基與碳碳雙鍵相連,由于其對碳碳雙鍵官能團(tuán)的活化作用,立即發(fā)生反應(yīng),使碳?xì)滏I斷裂。所以羥基不能與碳碳雙鍵官能團(tuán)直接連接。
⑤羥基還可以活化-X原子,鹵代烴需要在強堿條件下才能發(fā)生水解反應(yīng),當(dāng)羥基與鹵素原子連接在同一個碳原子上時,由于羥基的活化作用,C-X極易斷裂,生成羰基(=CO)結(jié)構(gòu),同時生成HX。這說明羥基不能與鹵素原子共存與同一個碳原子上。
⑥羥基與羥基之間也有很強的相互影響。當(dāng)多個羥基連接在同一個碳原子上,會立即失去水分子而轉(zhuǎn)化為羰基(-CO-)。即碳原子上不可能同時存在兩個羥基。
⑦多羥基之間的也存在相互影響。當(dāng)相鄰碳原子上均連接有羥基時,這些羥基之間也有相互作用。例如在新制氫氧化銅中滴加乙醇,無變化,滴加甘油或葡萄糖溶液,氫氧化銅懸濁液消失,轉(zhuǎn)化為絳藍(lán)色溶液,這就是由于這些羥基中的氧氫鍵斷裂與Cu2+離子結(jié)合的結(jié)果。
另外多羥基還對羰基也有一定的影響,如果糖中的官能團(tuán)為多羥基和羰基,結(jié)構(gòu)中并不含有醛基,但是果糖卻能發(fā)生銀鏡反應(yīng),也能與新制氫氧化銅反應(yīng)。這說明多羥基與羰基直接存在著相互作用。
3.間位定位基
當(dāng)苯環(huán)上的取代基為-NO2、-SO3H、-SO2R、-COOH、-COOR、-CHO、-COR、-CN等時,使苯環(huán)鈍化,但鄰位和對位鈍化程度較間位大,在取代反應(yīng)中,新取代基大多進(jìn)入間位,形成間位異構(gòu)體。這類取代基稱為有鈍化作用的間位取代基。
如硝基苯在發(fā)煙硝酸、發(fā)煙硫酸存在下,長時間加熱,可以制得少量的間硝基苯( ),同時比較硝基苯的制法可以看出,硝基的引入使苯的活性降低,反應(yīng)的條件明顯提高。
2.鄰對位定位基團(tuán)--苯的活性減弱
當(dāng)苯環(huán)上連接有鹵素原子(-F、-Cl、-Br、-I)-CH2Cl、-CH=CH-等基團(tuán)時,苯環(huán)的反應(yīng)活性降低,這類反應(yīng)比較特殊,往往需要在特殊溶劑、催化劑條件下才可能發(fā)生反應(yīng)。
苯環(huán)上有連接有不同的基團(tuán)或官能團(tuán),當(dāng)進(jìn)一步引入基團(tuán)時,其引入的位置與原有官能團(tuán)(基團(tuán))有關(guān),而且不同的基團(tuán),還會使苯環(huán)的反應(yīng)活性發(fā)生較大的變化。
1.鄰對位定位基團(tuán),苯環(huán)的活性增強
當(dāng)苯環(huán)上連接烴基(甲基、乙基、苯基等)、氨基(-NH2、-NHR、-NR2,R為烷基)、羥基(-OH)、烷氧基(-OCH3、-OC2H5)等基團(tuán),使苯的反應(yīng)活性增強,新引入的基團(tuán)進(jìn)入原基團(tuán)的鄰對位位置。
教材上制備硝基苯需要在濃硫酸、濃硝酸混酸與苯在55℃條件下制得,而通常只能得到,很難得到二硝基化合物。
甲苯中新引入的-NO2均處于甲基(-CH3)的鄰位或?qū)ξ弧T谶^量硝酸存在下,很容易得到三硝基化合物(TNT),這也看出甲基提高了苯環(huán)的活性。
30.(四川省成都市新都區(qū)2010屆高中畢業(yè)班診斷性考試)
To my great surprise, yesterday, he asked me a few questions there were no answers.
A.to which B.a(chǎn)bout which C.in which D.on which
答案 A
29.(山東省臨沂市2010屆高三上學(xué)期期中考試)
The jouney around the world took the old sailor nine months, ________ the sailing time was 226 days.
A. from that B. during that C. of which D. for which
答案 C
28.(江蘇省鎮(zhèn)江市2010屆高三12月調(diào)研)
Finally the manager adopted the best proposal ______ had been put forward at the meeting.
A. which B. that C. what D. as
答案 B
27.(湖南省師大附中2010屆高三第四次月考)
We have gathered nearly 100,000 quilts, ___ up to half have gone to the flood-hit areas.
A. with which B. in which C. for which D. of which
答案 D
26.(浙江省諸暨中學(xué)2010屆高三上學(xué)期期中考試)
Every time he tries to break a record, he reaches a point ______ he feels he cannot physically do any more.
A. what B. which C. where D. that
答案 C
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