芳香化合物的反应
苯炔(benzyne)
/ BEN-zine /
苯炔是芳香化学里最离奇的生物之一:一个看上去被硬塞进了碳-碳三键的苯环。它其实容纳不下一根正常的三键——环逼着这根额外的键弯成一个严重扭曲、张力很大的形状——所以苯炔活泼得惊人,只能作为转瞬即逝的中间体存在,绝无法装瓶保存。可它却解释了一个否则毫无道理的反应。
它出现在亲核芳香取代的消除-加成路线中,用于环上没有吸电子基、走不了常规加成-消除路线的情形。诀窍是一个非常强的碱,比如氨基钠(NaNH2)。碱先拿走离去基团(如氯)旁边的一个环氢;然后离去基团脱落,留下的那两个电子形成那根额外的(张力)键——这就是苯炔。由于这根弯曲的额外键如此活泼、又缺电子,一个亲核试剂会立即跨接到它上面,再接上一个质子,给出取代产物。整个模式就是先消除(生成苯炔)、再加成(亲核试剂)。
苯炔留下了证明它确曾生成的“指纹”:由于亲核试剂可以加到那根张力键的任意一端,新基团可能出现在两个相邻碳中的任意一个上。所以用标记碳标记的氯苯,会给出一个混合物——进来的基团或在那个碳上、或在它的邻碳上——这是反应并非简单地在同一碳上把一个基团换成另一个的直接证据。这种“移位取代(cine substitution)”结果,被经典的同位素标记实验所捕获,是这一难以捉摸的苯炔确实存在的历史证明。
氯苯 + NaNH2 在液氨中给出苯胺。若在带氯的碳上用碳-14 标记,氨基会分布在那个碳和它的邻碳之间——证明生成了一个对称的苯炔中间体。
新基团落在两个不同的碳上,正是苯炔的标志性信号。
苯炔的那根额外键并不是真正的炔烃三键——环太僵硬,容不下它,所以那是一种弱的、有张力的、侧向的轨道重叠,正是它使苯炔极其活泼、无法分离。别想象一根舒舒服服的三键;要想象一个绷紧的捕兽夹。
又称
另见