题目

论述苯与吡啶的化学性质以及他们的反应特性（亲电子反应和亲核反应）

提问时间：2020-08-10

答案

　　吡啶环上的碳原子和氮原子均以sp2杂化轨道相互重叠形成σ键,构成一个平面六元环.每个原子上有一个p轨道垂直于环平面,每个p轨道中有一个电子,这些p轨道侧面重叠形成一个封闭的大π键,π电子数目为6,符合4n+2规则,与苯环类似.因此,吡啶具有一定的芳香性.氮原子上还有一个sp2杂化轨道没有参与成键,被一对孤对电子所占据,使吡啶具有碱性.吡啶环上的氮原子的电负性较大,对环上电子云密度分布有很大影响,使π电子云向氮原子上偏移,在氮原子周围电子云密度高,而环的其他部分电子云密度降低,尤其是邻、对位上降低显著.所以吡啶的芳香性比苯差.
　　吡啶是“缺π”杂环,环上电子云密度比苯低,因此其亲电取代反应的活性也比苯低,与硝基苯相当.由于环上氮原子的钝化作用,使亲电取代反应的条件比较苛刻,且产率较低,取代基主要进入3（β）位.
　　由于吸电性氮原子的存在,中间体正离子都不如苯取代的相应中间体稳定,所以,吡啶的亲电取代反应比苯难.比较亲电试剂进攻的位置可以看出,当进攻2（α）位和4（γ）位时,形成的中间体有一个共振极限式是正电荷在电负性较大的氮原子上,这种极限式极不稳定,而3（β）位取代的中间体没有这个极不稳定的极限式存在,其中间体要比进攻2位和4位的中间体稳定.所以,3位的取代产物容易生成.