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第二節 偶合反應

芳伯胺的重氮鹽與酚類、胺類、氨基萘酚磺酸類以及含有活潑的亞甲基類化合物作用生成偶氮染料的反應叫偶合反應。其中重氮鹽叫重氮劑或重氮組分,酚類、胺類、氨基萘酚磺酸類以及含有活潑的亞甲基類化合物叫偶合劑或偶合組分。

一、常用的偶合組分

1.酚類

主要是苯酚、萘酚及其衍生物。例如下面的結構:

2.胺類

主要是苯胺、萘胺及其衍生物。例如下面的結構:

3.氨基萘酚磺酸類

主要指的是萘環上同時含有羥基、氨基和磺酸基。例如以下結構:

4.活潑亞甲基類

主要有乙酰乙酰芳胺類以及吡唑啉酮類等,這些偶合組分存在酮式和烯醇式之間的互變異構,可以表示如下:

二、偶合反應的機理及其影響因素

偶合反應機理為親電取代反應,重氮鹽正離子作為親電試劑,親電取代偶合組分中羥基、氨基的鄰對位或活潑亞甲基上的氫,形成的不穩定中間產物很快轉變為偶氮化合物??梢员硎救缦拢?/p>

可見,凡是有利于重氮鹽邊端氮原子正電性加強的以及偶合組分上電子云密度增大的因素,都有利于偶合反應的進行。并且偶合介質的PH也是影響偶合反應的非常重要因素。

重氮組分的性質、偶合組分的性質以及偶合介質的PH都會影響偶合反應的進行。

若重氮鹽芳香環上含有的吸電子基,吸電性越強,吸電子基的數目越多,重氮鹽邊端氮原子的正電性就越強,偶合反應的速率就越快。例如,下列重氮鹽與相同的偶合組分進行偶合反應的難易程度如下:

若偶合組分芳香環上含有的供電子基,供電性越強,數目越多,偶合反應速率就越快。例如,下面的偶合組分與相同的重氮組分進行偶合,偶合反應的難易程度順序如下:

偶合介質的PH對偶合反應的影響也是很大的。若偶合介質PH過小,重氮鹽會過于穩定,偶合反應的速率較??;若介質PH過大,重氮鹽會轉變成失去偶合能力的反式重氮鹽,失去偶合能力,因此偶合反應是在重氮鹽最不穩定的PH條件下進行的。

一般來說,以酚類為偶合組分,偶合介質的PH在9~10;以胺類為偶合組分,偶合介質的PH在4~7;以活潑亞甲基等作為偶合組分,偶合介質的PH在7~9;而以氨基萘酚磺酸類為偶合組分,偶合介質的PH不同,偶氮基進攻的位置也不同。一方面,在堿性條件下,進攻羥基的鄰對位;另一方面,在弱酸性條件下,進攻氨基的鄰對位。有的氨基萘酚磺酸類偶合組分能偶合兩次,但必須先在弱酸性條件下進行第一次偶合,再在堿性條件下才能進行第二次偶合。例如下面結構的偶合劑:

而有的氨基萘酚磺酸類只能偶合一次。或者在氨基的鄰對位,或者在羥基的鄰對位。例如下面結構的偶合劑:

除此之外,溫度以及食鹽電解質等對偶合反應也有一定的影響。

溫度越高,偶合反應的速率越快,但溫度的升高也會造成重氮鹽的分解。所以一般偶合反應都是在低溫下進行。

食鹽電解質對偶合反應也有影響。第一,若偶合組分與重氮鹽的電荷相反,介質中鹽濃度增加,反應速率降低;第二,若偶合組分與重氮鹽的電荷相同,介質中鹽濃度增加,反應速率加快;第三,若偶合組分或重氮鹽為電荷中性,反應速率一般不受介質中鹽濃度的影響。

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