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电子云密度——芳环取代基定位效应的底层逻辑!

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一、定义

给电子基团缩写为ERG(或EDG),可以通过增加电子云密度使苯环活化。对邻-对位的活化作用大于间位,所以为邻-对位定位基团。

吸电子基团缩写为EWG,可以通过减少电子云密度使苯环钝化。其对邻对位的钝化作用大于间位,所以为间位定位基团。

二、定义阐释

吸电子基团和给电子基团发挥作用都喜欢直来直去,主要针对苯环的邻-对位穷追猛打,只不过一个是推一把扶上位(EDG),一个是拉一把拽下马(EWG),做亲电取代反应的时候需要优先找出来电子云密度最大的位点。

苯环发生取代反应必然发生在位阻最小和电子云密度最大的位置。比如有吸电子基的苯环很难进行傅克反应

三、举例,利用简单的共振方法对含EDG和EWG的取代苯做示例分析

给电子基取代苯以苯胺为例由于胺基上的氮可以起到给电子的共轭作用,因此其电子可以向苯环流动,进而分析分子中的电荷分布情况,如下:

从图中不难发现:共振分析的过程中,苯环2,4,6三个位置上(给电子基团胺基的邻-对位)电荷相对集中,故而可以优先与亲电试剂发生反应。

吸电子基取代苯我们以硝基苯为例,同样可以进行共振分析,如下:

从图中可以看出共振分析的过程中,苯环2,4,6三个位置上(吸电子基团硝基的邻-对位)是缺电子的,不可能与亲电试剂发生反应,而“苟”起来的间位变成了无奈的选择

四、常见取代基团分类

图中细分了三块,即:强给电子基团,弱作用基团,强吸电子基团,越靠近箭头的顶端,作用越强

图源:https://cheminfographic.wordpress.com

以上

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