人名反应 · 机理

偶氮偶联反应

在偶氮偶联中,芳基重氮离子作为弱亲电试剂,与强活化的芳环(酚氧负离子和苯胺)反应。进攻对位碳(对位被占据时进攻邻位),随后环上质子离去,生成偶氮化合物 Ar–N=N–Ar′,其扩展的共轭体系使其呈现颜色。

偶氮偶联反应机理:苯重氮离子进攻酚氧负离子的对位碳;环上质子离去后生成橙色染料对羟基偶氮苯(4-羟基偶氮苯)。
偶氮偶联:总反应、每一步弯箭头机理及要点。点击即可在 MolDraw 中打开并编辑。

总反应

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

重氮正离子进攻活化的芳环:生成偶氮染料。

分步反应机理

  1. 亲电进攻。酚氧负离子通过其对位碳发起进攻
  2. 重新芳构化。氢氧根夺去对位的 C–H 质子

每一步都逐个电子核对过:弯箭头所示的电子转移正好得到图中画出的结构。

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要点

  • 重氮盐由苯胺与 NaNO₂/HCl 在 0–5 °C 下反应制得(重氮化)。
  • 重氮离子是弱亲电试剂:只有酚氧负离子和苯胺能反应,且主要发生在对位。
  • 酚类在 pH 9–10 下偶联;苯胺类在 pH 4–5 下偶联。
  • 扩展的共轭体系(Ar–N=N–Ar)吸收可见光:如甲基橙、苏丹染料。

考试要点(JEE / NEET)

  • 苯酚生成对羟基偶氮苯(橙色);苯胺生成对氨基偶氮苯(苯胺黄);β-萘酚生成橙红色染料。
  • 属于芳香亲电取代反应;亲电试剂是 Ar–N₂⁺ 的末端 N 原子。
  • 酚类以酚氧负离子形式偶联效果最好(pH 9–10);碱性过强会使重氮盐变成重氮酸盐。
  • 用于制造染料和指示剂,例如甲基橙。

常见问题

为什么偶联发生在对位?

对位碳受 O⁻(或 NH₂)活化,且位阻比邻位小;只有当对位被占据时才会发生邻位进攻。

为什么 pH 很重要?

苯酚必须电离成酚氧负离子才有足够的反应活性;但 pH 过高时,重氮离子会转化为无反应活性的重氮酸盐。

为什么偶氮化合物有颜色?

–N=N– 基团把两个芳环连接成一个长的共轭体系,能够吸收可见光。

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