第二章 中間體及重要的單元反應

第一節 引言

合成染料是最早發展起來的有機合成工業，其品種雖然非常多，但主要是由為數不多的幾種芳烴（苯、甲苯、二甲苯、萘和蒽醌等）作為基本原料而制得的。從這些基本原料開始，要先經過一系列化學反應把它們制成各種芳烴衍生物，然后再進一步合成染料。習慣上，將這些還不具有染料特性的芳烴衍生物叫做染料中間體，簡稱中間體或中料。

隨著化學工業的發展，中間體的應用范圍日益廣泛，現在不僅用于染料的制備，而且還用于合成纖維、塑料、農藥、醫藥、炸藥及其穩定劑、有機顏料、照相試劑、增塑劑、抗氧劑、紫外線吸收劑、橡膠的防老劑和硫化促進劑、紡織印染助劑、香料和防腐劑等各種化學物質的制備，由此可見，中間體工業是十分重要的。

從芳香族原料制得的中間體雖然品種繁多，但從分子結構看，它們大多數是在芳烴環上含有一個或多個取代基的芳烴衍生物。重要的取代基有：—NH₂、—N（CH₂CH₂OH）₂、—OH、—OCH₃、、—NO₂、—Br、—Cl、—SO₃Na、—COOH、等。它們對染料的顏色、溶解度、化學性質和染色性能均具有顯著的影響。

為了構成染料的共軛體系并在分子中引入或形成上述各種取代基團，苯、甲苯、萘、蒽醌、苊、芘、咔唑等有機原料要經過磺化、硝化、鹵化、氨化（引入氨基）、羥基化、還原、氧化、烷基化、考爾培、弗—克、偶合等反應才能合成染料。

這些反應主要可歸納為三類反應，其一是通過親電取代使芳環上的氫原子被—NO₂、—Br、—Cl、—SO₃Na、—R等基團取代的反應；其二是芳環上已有取代基轉變成另一種取代基的反應，如氨化、羥基化等；其三是形成雜環或新的碳環反應，即成環縮合。上述三類反應之間有著密切的聯系。第一類取代反應常為后兩類反應準備條件，第一類反應引入的取代基的位置常常是進行第二類反應時，由這個取代基轉化為新取代基的位置，而第三類反應常需要由芳環上的取代基來提供C、N、S或O原子等以形成雜環或新的碳環。通常，利用親電取代只能在芳環上引入磺基、硝基、亞硝基、鹵基、烷基、酰基、羰基和偶氮基等取代基，而在芳環上，氫原子的親核取代反應相當困難，因此為了在芳環上引入—OH、—OR、—OAr、—NH₂、—NHR、—NR₁R₂、—CN、—SH等取代基，常要用到這類芳環上已有取代基的親核置換反應。前面已提到，當芳環有吸電子基（主要是—Cl、—Br、—SO₃H、—N⁺₂Cl^-和—NO₂）時，會使芳環上同它相連的碳原子上的電子云密度比其他碳原子降低得更多一些。因此親核質子容易進攻這個已有吸電子基的碳原子并發生已有取代基的親核置換反應。