其他亲电取代反应in有机合成单元反应

2.3.3.1　重氮盐偶联反应

含有重氮基的盐类为重氮盐。干燥的重氮盐不稳定，受热或震动易爆炸，但是也有例外，也就是所谓的稳定重氮盐，例如氟硼酸重氮盐、吡唑重氮内盐以及三蝶烯重氮盐。重氮盐一般用芳香胺经重氮化制得。重氮盐正离子可以与酚和三级芳胺发生芳环上的亲电取代反应，生成偶氮化合物。该反应称为重氮盐偶联反应。

芳香族重氮离子通常只与活性底物如胺和酚结合。许多这种反应的产物被用作染料（偶氮染料）。据推测，由于攻击物种的大小，取代主要是活化基团的对位，除非这个位置已经被占据，在这种情况下发生邻位取代。溶液的pH值对酚类和胺类都很重要。对于胺，溶液可能是弱酸性或中性的。胺生成邻位和对位的事实表明，即使在弱酸性溶液中，它们也会以非电离形式发生反应。如果酸度过高，就不会发生反应，因为游离胺的浓度过低。酚类物质必须在弱碱性溶液中偶联，在弱碱性溶液中它们被转化为活性更强的酚氧离子，因为酚类物质本身的活性不足以进行反应。然而，酚类和胺类在中碱性溶液中都没有反应，因为重氮离子被转化成重氮氢氧化物。初级和次级胺在氮的攻击下面临竞争。然而，得到的N⁃偶氮化合物（芳基三氮烯）可以异构化。至少在某些情况下，即使C⁃偶氮化合物被分离出来，也是n⁃偶氮化合物最初生成后异构化的结果。因此，可以在实验室一步直接合成C⁃偶氮化合物。酰化胺、酚醚和酯通常对这种反应不够活跃，尽管有时可能将它们（以及多烷基苯，如对三甲苯和五甲基苯）与对位上含有吸电子基团的重氮离子偶联，因为这些基团增加了正电荷的浓度，从而增加了ArN＋2的亲电性。一般偶联反应非常缓慢，而吡啶相转移催化反应速率较快。报道了几种脂肪族重氮化合物与芳香环的偶联反应。目前报道的所有例子都涉及环丙二氮离子和桥头重氮离子，其中失去N2，会导致碳离子非常不稳定。

重氮盐与酚在弱碱性条件下发生偶联时，一般发生在酚羟基的对位，但是若酚羟基对位有取代基，则会发生在邻位。例如：

重氮盐与芳香胺在弱酸性条件下也能发生偶联反应，一般生成对位取代产物。

当然，重氮盐与一级胺反应也会有偶联反应的发生，生成苯重氮氨基苯，且存在互变异构。

2.3.3.2　Reimer⁃Tiemann反应——氯仿甲酰化

在Reimer⁃Tiemann反应中，氯仿和氢氧根离子被用来生成芳香环。该方法仅适用于苯酚和某些杂环化合物，如吡咯和吲哚。收率通常很低，很少达到50%。除非两个邻位都被填满，这时进攻的是对位，否则将进攻邻位。某些底物已被证明会产生不正常的产物，而不是正常产物或在正常产物的基础上产生不正常产物。以反应物30和32为例，分别得到31和33以及正常的醛产品。从试剂的性质和所得到的异常产物的种类来看，该反应的攻击体显然是二氯烃CC12，已知该物质是用碱处理三氯甲烷而产生的；它是一种亲电试剂，并且能使芳香环扩展。一般反应的机理如下：

2.3.3.3　Kolbe⁃Schm itt反应

酚氧化钠可以被二氧化碳（Kolbe⁃Schmitt反应）羧基化，大多数是在邻位上。其机理尚不清楚，但很明显，在反应物之间生成了某种复合物，使二氧化碳中的碳带正电，使其处于进攻环的有利位置。

酚氧化钾不太可能生成这样的络合物，主要在对位上受到攻击。在Reimer⁃Tiemann条件下，可用四氯化碳代替二氧化碳。

用碳酸钠或碳酸钾与一氧化碳反应，可使酚氧化钠或钾在对位上发生区域性选择性羧基化，收率高。碳⁃14标记表明在对羟基苯甲酸产物中出现的是碳酸盐。CO被转化成钠或甲酸钾。一氧化碳也被用于以钯化合物为催化剂的羧基化芳香环。此外，钯催化反应直接用于制备酰基氟化物ArH＞ArCOF。(www.xing528.com)

2.3.3.4　Blanc氯甲基化反应与Gattermann⁃Korh反应

氯甲基苯也称为苄氯（benzyl chloride），可通过苯与甲醛、氯化氢在无水氧化锌作用下反应制得，此反应称为Blanc氯甲基化（chloromethylation）反应。氯甲基化反应是在芳环上引入取代基或官能团的重要方法之一。首先，甲醛与氯化氢作用，生成极限式如下的中间体：

中间体与苯发生亲电取代，生成苯甲醇；它与体系中的氯化氢作用很快生成氯化苄：

取代苯也可以进行氯甲基化反应。

由于甲酰氯是不稳定的，可以分解生成CO和HCl，因此，在苯环上利用甲酰氯进行Friedel⁃Craft甲酰基化反应是不可能的。然而，在路易斯酸及加压情况下，芳香化合物与等物质的量的一氧化碳和水的混合气体发生作用，可以生成相应的芳香醛。此反应叫Gatermann－Koch反应，在实验室中常用氯化亚铜与一氧化碳催化此类反应，其反应过程如下：

2.3.3.5　Vilsmeier⁃Haack甲酰化反应

1925年，Vilsmeier在处理N⁃甲基⁃N⁃苯基乙酰胺与POCl3反应后得到的混合物时，发现其主要产物为1，2⁃二甲基⁃4⁃氯喹啉氯化盐：

接着，Vilsmeier用N⁃甲基⁃N⁃苯基甲酰胺代替N⁃甲基⁃N⁃苯基乙酰胺与POCl3反应，分离得到了亚胺盐中间体：

Vilsmeier发现，此亚胺盐可以与N，N⁃二甲基苯胺反应，最终生成4，⁃N，N⁃二甲氨基苯甲醛。此反应的转换机理可能为：

这是一个很有效地在芳环上引入甲酰基的反应，并且已实现了工业化生产。在此反应中，由于氮原子孤对电子的作用，此亚胺盐是一个弱的亲电试剂，只能与富电子体系的芳环发生芳香亲电取代反应。因此，只有羟基或氨基取代的苯环、呋喃、吡咯、噻吩和吲哚环等才会发生此反应。此后，将在富电子体系芳环中通过亚胺盐方式引入甲酰基的方法称为Vilsmeier⁃Haack甲酰化反应。