人名反应 · 机理

桑德迈尔反应

桑德迈尔反应利用铜(I) 盐把芳基重氮盐中的重氮基取代为 Cl、Br 或 CN。铜(I) 给重氮离子一个电子,放出氮气后留下芳基自由基,自由基从铜(II) 上夺取卤素,使铜(I) 再生。重氮盐需先由苯胺、NaNO₂ 和 HCl 在 0–5 °C 下制得。

桑德迈尔反应机理:CuCl₂⁻ 给苯重氮离子一个电子,后者失去 N₂ 生成苯基自由基;自由基从铜(II) 上夺取 Cl,铜(I) 再生。
桑德迈尔反应: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

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

铜(I) 经芳基自由基将 N₂⁺ 替换为 Cl、Br 或 CN。

分步反应机理

  1. 电子转移。Cu(I) 给出一个电子;N₂ 离去,生成芳基自由基
  2. 氯原子转移。自由基从 Cu(II) 上夺取 Cl,Cu(I) 再生

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、NaNO₂ 和 HCl 在 0–5 °C 下制得(见重氮化反应)。
  • CuCl → ArCl,CuBr → ArBr,CuCN → ArCN(可进一步制备苯甲酸和苄胺)。
  • 加特曼反应:铜粉与 HCl/HBr 也能完成同样的转化。
  • ArI 无需铜(用 KI);ArF 使用 HBF₄(希曼反应)。
  • 联芳基副产物(Ar–Ar)是自由基机理的证据。

考试要点(JEE / NEET)

  • 桑德迈尔反应使用 Cu(I) 盐;加特曼反应使用铜粉与 HCl 或 HBr。
  • ArI 只需用 KI 制备(不用铜);ArF 通过希曼反应制备(HBF₄,加热)。
  • 重氮盐必须保持在 0–5 °C;在水中加热会生成苯酚。
  • H₃PO₂(或乙醇)用 H 取代 N₂⁺(脱氨基)。

常见问题

铜在桑德迈尔反应中起什么作用?

铜(I) 向重氮离子转移一个电子;N₂ 离去后,芳基自由基从铜(II) 上夺取 Cl、Br 或 CN,因此铜(I) 得以再生(原则上是催化的)。

桑德迈尔反应和加特曼反应有什么区别?

两者都能把重氮盐转化为卤代芳烃。桑德迈尔反应使用 CuCl/CuBr;加特曼反应使用铜粉和氢卤酸,产率通常较低。

为什么重氮化要在 0–5 °C 下进行?

芳基重氮盐受热会分解,失去 N₂ 并与水反应生成酚。

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