甲苯与液溴在铁催化下的反应方程式及机理解析

甲苯与液溴在铁催化下发生的反应是一种典型的亲电取代反应，其化学方程式为：

C6H5CH3 + Br2 → C6H5CH2Br + HBr

在反应中，甲苯 (C6H5CH3) 和液溴 (Br2) 在铁催化剂的存在下发生反应，生成苯甲基溴 (C6H5CH2Br) 和氢溴酸 (HBr)。

该反应的机理如下：

1. 铁催化剂促进液溴的极化，使其成为亲电势能较高的亲电体。

2. 甲苯中的苯环为电子亲性较高的芳香化合物，易受亲电进攻。

3. 液溴的亲电性使其攻击苯环的氢原子形成一个游离的苯基自由基和一个溴离子。

4. 游离的苯基自由基与铁催化剂作用，形成苯基阳离子。

5. 苯基阳离子与溴离子结合，形成苯甲基溴。

6. 同时，游离的氢原子和溴离子结合，形成氢溴酸。

总体而言，这个反应是一种典型的亲电取代反应，其中液溴作为亲电体进攻甲苯中的苯环，形成苯甲基溴和氢溴酸。铁催化剂的存在可以促进液溴的极化，加速反应速率，从而提高反应产率。