芳香化合物的反应

多取代苯的合成(polysubstituted benzene synthesis)

往苯上装一个基团很容易。要把两个或三个基团恰好装到正确的位置,则是一道难题——而你做这些反应的顺序,决定了你能否取胜。多取代苯的合成,就是同时选定反应及其先后顺序的策略,使每个基团的定位和活化效应,把下一个基团引导到你真正想要的地方。

其逻辑完全建立在定位效应上。环上每个已有的基团要么是邻对位定位基、要么是间位定位基,所以你最先装上的那个基团,控制着第二个能去哪里。假设你想要两个基团彼此处于间位:你必须先装间位定位基,因为只有它才会把下一个基团送往间位。反之,假设你想要它们邻位或对位:那就先装邻对位定位基。还有其他考量——强钝化基会阻断傅-克反应,所以任何烷基化或酰基化都必须在环变得太缺电子之前完成;可还原的基团(-NO2 到 -NH2)和可移除的磺酸基,给了你在中途切换某基团定位能力的办法;而当两个已有基团对下一个该去哪里“意见不一”时,通常较强的活化基胜出,且两个基团之间拥挤的位置会被避开。

正是在这里,所有取代基效应规则得以兑现,从琐碎知识变成真正的设计本领。从目标分子倒推(一种逆合成思维),问“哪个基团必须先装上,才能把其余基团定位到位?”——这正是化学家规划染料、药物以及无数芳香砌块合成的方式。同一个目标分子,往往只能用同一批反应的某一种特定顺序才能做到。

要制间位的溴硝基苯,先硝化(间位定位的 -NO2 随后把溴送往间位)。要制对位的溴硝基苯,先溴化(邻对位定位的 -Br 随后把硝基送往对位)。同样两个反应,相反的顺序,不同的产物。

同样的反应、不同的顺序——顺序本身就是合成。

顺序不是事后能补救的细节——它就是整个设计。两个实用陷阱:任何傅-克步骤都必须在强钝化基装上之前完成(否则会扼杀该反应);而当两个基团给出矛盾的定位时,通常较强的活化基说了算,且两个邻对位基团之间的那个位置因太拥挤而无法使用。

又称
aromatic synthesis strategy多取代芳香化合物合成多取代芳香化合物合成