苯萘取代定位规律

2.3.2 间歇操作反应器
（1）液相（均相或非均相）槽式 （2）液—固相：槽式，球磨反应器 （3）气—液相：槽式、塔式；鼓泡或 喷射环流 （4）气—固相：特殊结构，要求能将 固体粉碎或切碎


球磨反应器

塔式反应器

流化床反应器
2.3.3 液相连续反应器



在液相连续反应器中，有两种极限的流动模型， 即理想混合型和理想置换型。 1) 理想混合型 槽内各物料的组成和温度都相同，而且等于出 口物料的组成和温度。为了减少反向混合作用的不 利影响，常常多槽串联法。（其是在强烈搅拌下） 搅拌锅式连续反应器的主要优点是： 强烈的搅拌有利于非均相反应原料之间的传质， 可加快反应速度，且加大生产能力和热量的传递。
2.1.4苯环上已有两个取代基的定位规 律

1. 两个已有取代基的定位作用一致 (1) 两个取代基属于同一类型，并处于间位 时，其定位作用一致新取代基很少进入两个 基团之间，是空间阻碍效应
CH3 硝化 CH3 NO2 主产物 少量 + CH3 CH3 NO2 CH3
CH3
COOH 硝化 COOH O2N
2.1.5 萘环的取代定位规律（P15）


1）α 位和β 位的活泼性 （α 芳正离子比β 芳正离 子稳定） α 位比β 位活泼，而且都 比苯活泼。1、2表示保留 稳定性较高的苯形结构。 α 位有两个共振结构都比 较稳定，β 位有一个共振 结构，∴E+优先进α 位。
1
2
1）α位和β位的活泼性 （α芳正离子比β芳正离子稳定）

α位：
H E
+
H E
+ +
H E
+
H E
H E
+
1）α位和β位的活泼性（α芳正离子 比β芳正离子稳定）

β 位:
+H
H
+
H E H
+E +
E
H E
+
E
2）萘环上已有一个取代基时的定 位规律


（1）已有取代基是第一类的，新取代基进入已有取 代基的同环，而且是邻、对位。 （2）已有取代基是第二类的，新取代基进入没有取 代基的另一个苯环，而且主要是α 位。
理想置换型反应器

2) 理想置换型反应器 管式：反应原料从管子入口进入，在 管内向前移动，经历一定时间后，从管子 的出口流出，且在理想情况下反应物没有 返混作用。其特点：在高度湍流情况下， 在垂直于物料流向的任何一个截面上，所 有的物系参数都相同（温度、压力、流速 和停留时间）。另一方面，在沿着管子长 度的不同点上，所有物系参数各不相同。

第一步
H E
H
+E
+
极快是亲电试剂E+进攻苯环，当亲电试剂E+进攻苯环时，首先 与苯环上离域分子、闭合共扼的π 电子体系相作用，形 成π 配合物，接着π 配合物中的E+从苯环上的闭合π 电子 体系获得两个电子，同时，与苯环上的某一个碳原子形 成δ 键，并生成δ 配合物。
第二步
NH2 磺化 SO3H
HO3S
NH2
SO3H
2.两个已有取代基的定位作用不一致

2)两个取代基属于同一类型，并于邻、对位上时，其 定位作用取决于定位能力较强的取代基；如果定位能 力相差不大，则得到多种异构产物的混合物。
CH3 混酸硝化 Cl
CH3 NO2 +
CH3
NO2 Cl 约65% Cl 约35%


在反应的温度、压力和介质的条件下，具 有良好的机械强度和耐腐性能等。 能适应反应器的操作方式（间歇操作或连 续操作）
2.3.1间歇操作和连续操作




在反应器中实现化学反应可以有两种操作方式： 即间歇操作和连续操作 间歇操作主要用于产量小、多品种的精细化工产 品生产，其是将各种原料按一定顺序和速度加入 到反应器中，并在一定的温度和压力下经过一定 时间完成特定的反应。 连续操作主要用于大规模生产 其是将各种原料按一定比例和恒定速度连续不断 的加入，产物也是以恒定速度不断的排出。
SO3H O 2N SO3H SO3H
硝化
+
O 2N
2.2 化学反应的计量学（自学）
在完成化学反应时，要计算反应
物的mol比、过量百分数、转化 率、单程转化率、总转化率、选 择性，理论收率、总收率、质量 收率和原料消耗定额等数据。
2.3 化学反应器

化学反应器在结构上和材料上必须满足以 下基本要求： 对反应物系，特别是非均相的气—液相、 气—固相、液—液相、液—固相、气— 固—液三相反应物系，提供良好的传质条 件，便于控制反应物系的浓度分布，以利 于目的反应的顺利进行。 对反应物系，特别是强烈放热或吸热，提 供良好的传热条件，以利于热效应的供给 和移除，以利于反应物系的温度控制。
7）反应条件的影响




（1）温度（温度升高，使E+活动加剧，E+进攻苯 环上不同位置的选择性变差，副产物增加）温度 升高定位选择性差，温度还会影响反应的可逆性 （2）催化剂 会改变亲电试剂的电子效应、空间效应或反 应历程而影响定位。 （3）介质 介质的酸碱度、溶剂的类型也会影响定位 以上三点我们将在以后各章节中陆续阐述
2.1.2苯环上已有取代基的定位规律 （P8）


第一类定位基→邻、对位定位基（卤原子例 外），活化苯环，按其定位能力由强到弱排布： —O-、—N(CH3)2、—NH2、—OH、— OCH3、—NHCOOH、—OCOCH3、—F、— Cl、—Br、—I、—C6H5、—C2H5、— CH2COOH、—CH2F等。
列管式固定床反应器
2.4 精细有机合成中的溶剂效应

溶剂的作用不只是使反应物溶解， 更重要的是溶剂分子可以与反应物分 子发生各种相互作用。 如果选择合适的溶剂就可以使主 反应加速，并且能有效地控制副反应。 另外还影响反应速度、方向和立体化 学，因此其很重要。
2.3.4 气—液相连续反应器


一般采用鼓泡塔式反应器，气态原料 总是从塔的底部输入，反应后的尾气 从塔的顶部排出，液态原料既可以从 塔的底部输入，从塔的上部流出，也 可以从塔的上部输入，从底部流出。 多采用多塔串联的方式，从每个塔的 底部输入反应气体
塔式反应器

塔式反应器

塔式反应器
流化床反应 塔
连续操作比间歇操作有许多优点



连续操作比较容易实现高度自动控制， 产品质量稳定，而间歇操作的程序控制 相当困难。 连续操作可缩短反应时间，而间歇操作 除了反应时间以外，还需要有加料、调 整反应温度、压力、放料和一步投料等 辅助时间。 连续操作容易实现节能。
间歇操作的优点


连续操作的技术开发要比间歇 操作困难得多，间歇操作适合 小规模生产。 间歇操作的开工与停工比连续 操作容易，灵活性强，而连续 操作常常只能生产单一产品。
2.1.2 苯环上已有取代基的定位 规律（P8）

第二类定位基，间接定位基，钝化苯环 —N+(CH3)3、—CF3、—NO2、—CN、— SO3H、—COOH、—CHO、—COOCH3、— COCH3、—CONH2、—NH2、—CH3等
2.1.3 苯环上取代定位规律
1）已有取代基的电子效应 （1）取代基E只具有供电诱导效应 例如烷基： 取代基的供电诱导效应+I都使苯环活 化→邻、对位定位 其中甲基还具有供电超共扼效应+T超、 +I超。∴其活化作用比其它烷基大。




（3）取代苯基具有吸电诱导效应
取代基有吸电诱导效应-I，而且和苯 环相连的原子没有未共有电子对 例：—+NR3、—NO2、—CF3、— CN、—SO3H、—CHO、—COR等 它们使苯环钝化，而且是间位定位基

2）已有取代基的定位效应


主要是：空间位阻作用 只有在已有取代基的电子效应相差不大时才能成 立，如果已有取代基的电子效应相差大时，则电子效 应的差别起主要作用。例如：卤原子所占空间增大时， 邻/对比不是减少，而是增大。 4种卤原子的电负性是F » Cl > Br > I 4种卤原子的吸电子效应是-IF>-ICl>-IBr>-II 吸电诱导效应-I对距离较近的邻位的影响比距离 较远的对位的影响大一些，因为-I钝化苯环，使一些 取代基定位到间位上 由以上原因得出：邻位异构产物的比例为氟苯<氯苯< 溴苯<碘苯
第二章 精细有机合成基础



1.芳香族亲电取代的定位规律 2.化学反应的计量学 3.化学反应器 4.精细有机合成中的溶剂效应 5.气—固相接触催化 6.相转移催化 7.均相配位催化 8.电解有机合成
2.1 芳香族亲电取代的定位规律
2.1.1 反应历程 绝大多数是按照经过δ配合物的两步历程进行。 以苯为例：
（1）对SN1反应，极性溶剂有利于中性化合物R-X的 解离。 R－X→R+＋X-
溶剂极性越大，反应速度越快。
（2）对SN2反应，Nu-易与质子传递型溶剂形成氢键， 使反应活性降低。
反应宜在非质子传递型溶剂中进行。
4）亲电试剂E的空间效应 5）新取代基E的空间效应
从表2-3中可以看出，E+体积大时，邻 位的异构产物的生成比例减少（以卤 化为例） E空间位阻大时，邻位异构产物的生成 比例减少。例表2-3中，C—烷化为例， 随着烷基体积的增大，邻位异构产物 的生成比例随之减少。
H E
K2
E
+ H +

是产物的生成，即δ配合物脱落一个H+而生成 取代产物。第二步是整个反应的控制步骤。