人名反應 · 反應機構

Sandmeyer 反應

Sandmeyer 反應利用銅(I) 鹽,把芳基重氮鹽的重氮基取代為 Cl、Br 或 CN。銅(I) 把一個電子給重氮離子,失去氮氣後留下芳基自由基,自由基再從銅(II) 取得鹵素,使銅(I) 再生。重氮鹽須先由苯胺、NaNO₂ 與 HCl 在 0–5 °C 下製得。

Sandmeyer 反應機構:CuCl₂⁻ 把一個電子給苯重氮離子,後者失去 N₂ 生成苯基自由基;自由基從銅(II) 取得 Cl,銅(I) 再生。
Sandmeyer 反應: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

C₆H₅NH₂ →(NaNO₂、HCl,0–5 °C)C₆H₅N₂⁺Cl⁻ →(CuCl/HCl)C₆H₅Cl + N₂

銅(I) 經由芳基自由基以 Cl、Br 或 CN 取代 N₂⁺。

逐步反應機構

  1. 電子轉移。Cu(I) 給出一個電子;N₂ 離去並生成芳基自由基
  2. 氯轉移。自由基從 Cu(II) 取得 Cl,Cu(I) 再生

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、NaNO₂ 與 HCl 在 0–5 °C 下製得(見重氮化)。
  • CuCl → ArCl、CuBr → ArBr、CuCN → ArCN(可進一步製備苯甲酸與苄胺)。
  • Gattermann 反應:以 Cu 粉搭配 HCl/HBr 達到相同效果。
  • ArI 不需要銅(KI 即可);ArF 則使用 HBF₄(Balz–Schiemann 反應)。
  • 聯芳基副產物(Ar–Ar)是自由基機構的證據。

JEE 與 NEET 考試重點

  • Sandmeyer 使用 Cu(I) 鹽;Gattermann 反應則使用銅粉搭配 HCl 或 HBr。
  • ArI 只需 KI 即可製得(不需銅);ArF 以 Balz–Schiemann 反應製得(HBF₄,加熱)。
  • 重氮鹽必須保持在 0–5 °C;在水中加熱會生成苯酚。
  • H₃PO₂(或乙醇)可把 N₂⁺ 取代為 H(去胺化)。

常見問題

銅在 Sandmeyer 反應中扮演什麼角色?

銅(I) 把一個電子轉移給重氮離子;N₂ 離去後,芳基自由基從銅(II) 取得 Cl、Br 或 CN,使銅(I) 再生(原則上為催化量)。

Sandmeyer 與 Gattermann 反應有什麼不同?

兩者都把重氮鹽轉變成芳基鹵化物。Sandmeyer 使用 CuCl/CuBr;Gattermann 使用銅粉與鹵化氫酸,產率通常較低。

為什麼重氮化要在 0–5 °C 下進行?

芳基重氮鹽受熱會分解,失去 N₂ 並與水反應生成酚。

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。