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一、苯酚具有酸性的原因
苯酚分子中,酚羟基中的氧原子采取sp²杂化。氧原子中的两对孤对电子,一对占据sp²杂化轨道,另一对占据未杂化的p轨道。p电子云正好能与苯的大π键电子云发生侧面重叠,形成p-π共轭体系,增大了苯环上的电子云密度(图3-5)。在p-π共轭体系中,氧原子的p电子云向苯环转移,导致氢氧之间的电子云进一步向氧原子转移,从而使氢原子较易离去,从而表现出酸性。

图3-5苯酚分子中的p-π共轭示意图
二、苯酚的羟基难以被取代而其苯环上的氢原子易被取代的原因
乙醇和苯酚分子中都含有羟基,但羟基的取代活性大不相同。醇分子中的羟基易被取代,而苯酚分子中的羟基很难被取代。这主要是由于酚羟基不是直接连接在饱和碳原子上,而是与苯环直接相连。虽然苯酚分子中的碳氧间与乙醇分子中的碳氧间都存在诱导效应,但苯酚分子中羟基氧原子中的孤对p电子可以与苯环的大π键电子云从侧面重叠,使氧原子上的p电子云向苯环偏移。这种p-π共轭效应比碳氧间的诱导效应强。
因此,综合起来看,苯酚分子中的碳氧键不是被削弱,而是得到增强。这就是苯酚中羟基不易被取代的主要原因。同样,由于p-π共轭增大了苯环上的电子云密度,使苯环更易受到亲电试剂的进攻,导致苯酚分子中苯环上的氢原子比苯分子中的氢原子更易被取代。
[部分内容摘自:邢其毅,裴伟伟,徐瑞秋,裴坚,基础有机化学:下册(第3版).北京:高等教育出版社,2005:824]
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