芳香烃的还原反应
1.Birch还原反应 碱金属(钠、钾或锂)在液氨与醇(乙醇、异丙醇或二级丁醇)的混合液中,与芳香化合物反应,苯环可被还原成1,4-环己二烯类化合物,这种反应叫做Birch(伯奇)还原。例如,苯可被还原成1,4-环己二烯。 Birch还原反应与苯环的催化氢化不同,它可使芳环部分还原生成环己二烯类化合物,因此Birch还原有它的独到之处,在合成上十分有用。 萘同样可以进行Birch还原。萘发生Birch还原时,可以得到1,4二氢化萘和1,4,5,8-四氢化萘。 2.催化氢化反应 苯在催化氢化( catalytic hydrogenation)反应中一步生成环己烷体系。萘在发生催化加氢反应时,使用不同的催化剂和不同的反应条件,可分别得到不同的加氢产物。蒽和菲的9、10位化学活性较高,与氢气加成反应优先在9、10位发生。 3.用金属还原 用醇和钠也可以还原萘,温度稍低时得1,4-二氢化萘,温度高时得1,2,3,4-四氢化萘。[1]
萘、蒽和菲的亲电取代反应
在正常情况下,萘比苯更易发生典型的芳香亲电取代反应,硝化和卤化反应主要发生在α位上。 由于萘十分活泼,溴化反应不用催化剂就可进行,氯化反应也只需在弱催化剂作用下就能发生。 为什么取代反应主要发生在α位上?共振理论认为:取代基进攻α位形成的碳正离子中间体有两个稳定的含有完整苯环结构的极限式,而进攻卢位形成的碳正离子中间体只有一个稳定的含有完整苯环结构的极限式,所以前者比后者稳定。显然,稳定碳正离子相对应的过渡态势能也相对较低,所以进攻α位,反应活化能较小,反应速率快。 在发生可逆的磺化反应时,进入的位置和外界的条件很有关系。低温时,口氢先被取代,当温度升高后,再转移到较稳定的p位上,这结果表明α-萘磺酸的生成是受动力学控制的,而β-萘磺酸的生成是受热力学控制的。 上述现象表明,与萘的硝化、卤化反应一样,生成α-萘磺酸比生成β-萘磺酸活化能低,低温条件下提供能量较少,所以主要生成α-萘磺酸。但磺化反应是可逆的,由于,α-磺基与异环的α-H处于平行位置,空阻较大,不稳定,随着反应温度升高,α-萘磺酸的增多,α-磺化反应的逆向速率将逐渐增加;另外,温度升高也有利于提供β-磺化反应所需的活化能,使其反应速率也加大,β-磺基与邻近的氢距离较大,稳定性好,其逆向反应速率很慢,所以α-萘磺酸逐渐转变成β-萘磺酸。 萘的酰化反应既可以在α位发生,也可以在β位发生,反应产物与温度和溶剂很有关系。 一取代萘进行亲电反应时,第一取代基(G)也有定位效应,卤素以外的邻对位取代基使环活化,因此取代反应主要在同环发生。 如果第一取代基(G)在β位时,有时6位也能发生取代反应,因为6位也可以被认为是G的对位。 间位取代基使环钝化,因此取代反应主要发生在异环的α位。 但是,磺化和傅一克反应常在6,7位发生,生成热力学稳定产物。 蒽比苯、萘更易发生亲电取代反应,除磺化反应在1位发生外,硝化、卤化、酰化时均得9-取代蒽,取代产物中常伴随有加成产物。 菲的9,10的化学活性很高,取代首先在9,10位发生。 此外菲的1,2,3,4,10和5,6,7,8,9是对应的,所以应有五种一元取代产物