芳香化合物的反应
硝化(nitration)
/ ny-TRAY-shun /
硝化就是把硝基(-NO2)打到苯环上的方法。它听起来或许有点冷僻,却是整个学科中最重要的反应之一,因为它装上的硝基是一扇门:硝基日后可被还原成氨基(-NH2),由此通向胺、染料、药物,以及那套能把几乎任何东西装上环的重氮盐化学。
这里的亲电试剂是硝鎓离子(nitronium ion)NO2(+),一个小巧、线形、非常活泼的正离子。你把浓硝酸与浓硫酸混合,就地把它造出来:硫酸把硝酸质子化,水离去,NO2(+) 便诞生了(HNO3 + 2 H2SO4 -> NO2(+) + H3O(+) + 2 HSO4(-))。一旦生成,硝鎓离子就亲电到足以被苯的 pi 云进攻。随后是常规的 EAS 两步:环与氮成键生成芳正离子,再失去一个质子恢复芳香性,得到硝基苯。
硝化在合成中频频登场,正是因为那个“还原”妙招。要制苯胺(aniline,氨基苯),你先硝化苯,再把 -NO2 还原成 -NH2。由于 -NO2 是一个强钝化、间位定位的基团,它还会使环对第二次 EAS 大为不活泼,并把任何进一步的取代引向间位——这是化学家在安排多步芳香合成的步骤顺序时所利用的事实。
苯 + HNO3 / H2SO4 -> 硝基苯 + H2O。硫酸不只是溶剂;它制造出真正的亲电试剂——硝鎓离子 NO2(+)。
硝酸加硫酸制出 NO2(+),才是真正的进攻者。
硝化最有用的一点,是硝基乃“伪装的氨基”:-NO2 容易装上、也容易被还原成 -NH2,所以“先硝化再还原”是制取苯胺类的标准路线——尽管你绝无法靠 EAS 直接装上 -NH2。
又称
另见