人名反應 · 反應機構

偶氮偶合反應

在偶氮偶合中,芳基重氮離子是一種弱親電試劑,只與強活化的芳香環(苯氧離子與苯胺)反應。進攻對位碳(對位被佔據時改為鄰位),再脫去環上的質子,生成偶氮化合物 Ar–N=N–Ar′,其延伸的共軛使它帶有顏色。

偶氮偶合反應機構:苯重氮離子進攻苯氧離子的對位碳;環上質子脫去後生成橙色的 4-羥基偶氮苯染料。
偶氮偶合:總反應、每一步彎箭頭與重點。點一下即可在 MolDraw 中開啟並編輯。

總反應

C₆H₅N₂⁺ + C₆H₅O⁻(pH 9–10,0–5 °C)→ p-HO–C₆H₄–N=N–C₆H₅(橙色)

重氮離子進攻活化的芳環:生成偶氮染料。

逐步反應機構

  1. 親電進攻。苯氧離子以其對位碳進攻
  2. 恢復芳香性。氫氧根移去對位的 C–H 質子

每一步都逐一核對電子:彎箭頭恰好得到圖中所畫的結構。

開啟並編輯此反應機構

重點

  • 重氮鹽由苯胺與 NaNO₂/HCl 於 0–5 °C 反應製得(重氮化)。
  • 弱親電試劑:只有苯氧離子與苯胺會反應,且主要在對位。
  • 酚類在 pH 9–10 偶合;苯胺類在 pH 4–5 偶合。
  • 延伸的共軛(Ar–N=N–Ar)吸收可見光:例如甲基橙、蘇丹染料。

JEE 與 NEET 考試重點

  • 苯酚生成對羥基偶氮苯(橙色);苯胺生成對胺基偶氮苯(苯胺黃);β-萘酚生成橙紅色染料。
  • 屬於芳香親電取代;親電試劑是 Ar–N₂⁺ 末端的 N。
  • 酚類以苯氧離子形式偶合效果最好(pH 9–10);鹼性太強會使重氮鹽變成重氮酸鹽。
  • 用於製造染料與指示劑,例如甲基橙。

常見問題

為什麼偶合發生在對位?

對位碳受 O⁻(或 NH₂)活化,且立體障礙比鄰位小;只有對位被佔據時才會進攻鄰位。

為什麼 pH 很重要?

苯酚必須解離成苯氧離子才有足夠的反應性;但 pH 過高時,重氮離子會轉變成沒有反應性的重氮酸鹽(diazotate)。

為什麼偶氮化合物有顏色?

–N=N– 基團把兩個芳香環連成一個很長的共軛系統,能吸收可見光。

在 MolDraw 中繪製

上方按鈕會把完整圖示(總反應、編號的反應機構與重點)以一般可編輯結構開啟。你可以更換取代基、替原子重新上色,或匯出 PNG、SVG 或 chemfig 程式碼用於筆記與投影片。同一張圖也收錄在「Templates」面板的「Name reactions」中。