芳香化合物的反應

芳香鹵化(aromatic halogenation)

把烯烴滴進溴水,溴水會立刻褪色——雙鍵急切地抓住溴。可若把溴滴到純苯上,卻什麼也不會發生;芳香環太穩定、太不活潑,懶得理會。要把鹵素裝到苯環上,你必須讓鹵素更「飢餓」,而這正是芳香鹵化所做的:藉助一個助催化劑,把氯或溴裝到環上。

訣竅是一種路易斯酸催化劑,通常是金屬鹵化物,比如 FeBr3(用於溴化)或 AlCl3 / FeCl3(用於氯化)。催化劑抓住 Br-Br(或 Cl-Cl)分子的一端,把電子密度拉走,使其極化得如此強烈,以至另一端變成一個有效的 Br(+) 親電試劑——強到連苯那懶洋洋的 pi 雲也會去進攻它。接下來就是標準的 EAS 兩步:環與溴成鍵生成芳正離子,然後一個鹼(剛生成的 FeBr4(-))拿走質子,恢復芳香性。產物是鹵苯和 HBr,催化劑則被再生。

芳香鹵化是直接把單個氯或溴裝到環上的標準方法,給出像氯苯、溴苯這樣的產物,它們是許多後續反應的起點。氟化太劇烈、碘化太遲鈍,都無法這樣直接進行(這兩者通常改走重氮鹽路線)。注意一個微妙之處:環上已有的鹵素是一個鈍化但鄰對位定位的基團,所以第二次鹵化更慢,且主要落在第一個鹵素的鄰位和對位。

苯 + Br2,用 FeBr3 催化,得到溴苯 + HBr。沒有催化劑時,苯和溴只會原封不動地待著,毫無反應。

正是路易斯酸把鹵素「喚醒」,使它強到能與苯反應。

不要把環上鹵化與苄位(側鏈)鹵化混淆:在路易斯酸和離子條件下,鹵素裝到環上;但若用光照或自由基引發劑、且沒有路易斯酸,它就轉而進攻所連烷基鏈上的碳,走的是完全不同的(自由基)機理。

又稱
ring halogenation环上卤化環上鹵化