有机化学：有机含氮化合物课件.ppt

有机含氮化合物,有机含氮化合物,主要是指分子中氮原子和碳原子直接相连的化合物。可看成是烃分子中的一个或几个氢原子被含氮的官能团所取代的衍生物。与生命活动关系非常密切。,主要是指分子中氮原子和碳原子直接相连的化合物。,第一节 硝基化合物,硝基化合物可分为脂肪族硝基化合物和芳香族硝基化合物两大类。脂肪族硝基化合物是指硝基与脂肪族烃基直接相连的化合物。 芳香族硝基化合物是指硝基直接与芳香环相连的化合物，,第一节 硝基化合物硝基化合物可分为脂肪族硝基化合物和芳香,一、结构和物理性质,硝基化合物与亚硝酸酯是同分异构体：,（一）结构,一、结构和物理性质硝基化合物与亚硝酸酯是同分异构体： （一）,中心氮原子为 sp2 杂化，由于键长平均化，硝基中的两个氧原子是等价的，两个氮氧键的键长都是0.122nm。,中心氮原子为 sp2 杂化，由于键长平均化，硝基中的两个氧原,有机化学：有机含氮化合物课件,脂肪族硝基化合物为无色有香气的液体，在水里的溶解很小，能溶于多数有机溶剂中。硝基甲苯(沸点:102)的介电常数（37）较大，是一种有用的溶剂。芳香族硝基化合物为无色或淡黄色高沸点液体或低熔点固体，常常可以随水蒸气蒸馏出来。芳香族硝基化合物不溶于水，常有剧毒。多硝基化合物为固体，有爆炸性，三硝基甲苯（TNT）是著名的炸药，在实验室里应在水中保存。,（二）物理性质,脂肪族硝基化合物为无色有香气的液体，在水里的溶解很小，能溶于,2022/12/12,二、化学性质,2022/9/24 二、化学性质,2022/12/12,在氯苯的邻位或对位有硝基时，氯原子就比较活泼，硝基数目越多，越活泼。,（一）芳核上的亲核取代反应（SN2 Ar）（1）增强卤原子的活泼性,2022/9/24 在氯苯的邻位或对位有硝基时，氯原子就比较,2022/12/12,应用,反应机理：加成-消除,慢,2022/9/24 应用反应机理：加成-消除慢,2022/12/12,由于硝基强吸电子效应与共轭效应，使处于邻对位的甲基酸性增强，能与羰基发生加成-消除反应：,（2）增强甲基的活泼性（p404，练13.1）,2022/9/24 （2）增强甲基的活泼性（p404，练13,2022/12/12,（二）硝基的还原反应,2022/9/24 （二）硝基的还原反应,第二节 胺（Amines）,重要的含氮有机化合物。,吗啡,颠茄碱（阿托品）,金鸡纳碱（奎宁）,烟碱（尼古丁）,N,第二节 胺（Amines）重要的含氮有机化合物。吗,2022/12/12,三 聚 氰 胺,2022/9/24三 聚 氰 胺,2022/12/12,三聚氰胺,化学式（分子式） C3H6N6相对分子质量 126.15,尤斯图斯冯李比希,2022/9/24 三聚氰胺化学式（分子式） C3H6N6,中国三聚氰胺的消费市场主要集中于木材加工、装饰板、涂料、模塑料、纸张、纺织、皮革等行业，其中木材加工业占国内总消费量的56%。,中国三聚氰胺的消费市场主要集中于木材,2022/12/12,2022/9/24,有机化学：有机含氮化合物课件,2022/12/12,2022/9/24,2022/12/12,三聚氰胺为什么会用在食品中？,蛋白质平均含氮量为16左右，常用的蛋白质测试方法“凯氏定氮法”是通过测出含氮量乘以6.25来估算蛋白质含量。而三聚氰胺的含氮量为66左右，所以添加三聚氰胺会使得食品的蛋白质测试含量虚高。 掺杂三聚氰胺成本低廉，且不易被发现。,2022/9/24 三聚氰胺为什么会用在食品中？,2022/12/12,2022/9/24,一、分类和命名,（一）分类：根据烃基不同分为脂肪胺和芳香胺。,脂肪胺,芳香胺,一、分类和命名（一）分类：脂肪胺芳香胺,根据烃基数目分为伯、仲和叔胺。,伯胺,仲胺,叔胺,根据烃基数目分为伯、仲和叔胺。伯胺仲胺叔胺,注意：伯、仲、叔的含义。,注意：伯、仲、叔的含义。,季铵化合物：季铵盐和季铵碱。,根据分子中所含氨基数目，分为：一元胺、二元胺和多元胺。如1，4-丁二胺（腐胺），1，5-戊二胺（尸胺）。,问：（CH3）3NH + Cl-是季铵盐吗？不是，是铵盐。,季铵化合物：季铵盐和季铵碱。根据分子中所含氨基数目，分为：问,（二）命名,按照烃基的名称叫做“某胺（amine）”。,甲胺Methylamine,乙胺Ethylamine,正丙胺propylamine,苯胺aniline,（二）命名按照烃基的名称叫做“某胺（amine）”。甲胺乙胺,2022/12/12,甲乙胺,N-甲基-对-甲基苯胺,N-甲基苯胺N-methylaniline,2022/9/24 甲乙胺N-甲基-对-甲基苯胺N-甲基苯胺,2022/12/12,N,N-二甲基苯胺,N-甲基-N-乙基苯胺,N,N-二甲基-2-甲基丙胺,三甲胺Trimethylamine,二甲基异丁基胺,2022/9/24 N,N-二甲基苯胺N-甲基-N-乙基苯胺,2022/12/12,3-甲基-4-苯基-2-甲氨基己烷,2-甲基-3-氨基丁烷,2022/9/24 3-甲基-4-苯基-2-甲氨基己烷2-甲,2022/12/12,注意：“氨”、“胺”及“铵”的含义。 表示氨气和基（如氨基、亚氨基等）时， 用“氨”； 表示NH3的烃基衍生物（有机胺）时， 用“胺”； 铵盐或季铵类化合物（含N+)时， 用“铵”。,2022/9/24 注意：“氨”、“胺”及“铵”的,2022/12/12,二、胺的结构及物理性质,胺的结构和 NH3 相似，也具有四面体的结构。,NH3,NH2CH3,(CH3)3N,胺的结构中的孤对电子决定其性质：1、碱性 2、亲核性,2022/9/24 二、胺的结构及物理性质胺的结构和 NH3,2022/12/12,问下列化合物是否存在对映异构体？是否可以拆分？,1.,2.,3.,2022/9/24 问下列化合物是否存在对映异构体？是否可以,2022/12/12,若氮上连接三个不同的基团，应有手性。但对映体之间可以通过平面过渡态互相迅速转化，所以在室温时无法拆分。,2022/9/24 若氮上连接三个不同的基团，应有手性。,2022/12/12,但是，如果氮原子不能通过平面过渡态相互转化，则可拆分。,2022/9/24 但是，如果氮原子不能通过平面过渡态相互转,2022/12/12,当氮上连接四个不同的基团时，如季铵盐，对映体可以拆分。,2022/9/24 当氮上连接四个不同的基团时，如季铵盐，对,2022/12/12,苯胺的结构,氨基氮上有未共用电子对的 sp3 轨道可与芳环形成共轭体系。,问：氨、脂肪胺与芳香胺碱性大小顺序？,脂肪胺氨芳香胺,2022/9/24 苯胺的结构氨基氮上有未共用电子对的 sp,2022/12/12,胺的物理性质,碳原子数相同的胺中，沸点大小：伯胺 仲胺 叔胺。,练：比较下列化合物的沸点： A、CH3CH2CH2NH2 B、CH3CH3NHCH3 C、（CH3）3N 答：AB C,2022/9/24 胺的物理性质碳原子数相同的胺中，沸点大小,2022/12/12,问：熔沸点比较：a. 邻硝基苯胺 b. 间硝基苯胺 c.对硝基苯胺,邻硝基苯胺 （71.5，284）间硝基苯胺（114，306）对硝基苯胺（148，332）,因为邻位异构体能生成分子内的氢键，而间位和对位异构体则生成分子间的氢键。,沸点：cba熔点：cba,胺的沸点比烃高，但比醇或羧酸低。,2022/9/24 问：熔沸点比较：邻硝基苯胺 （71.5,2022/12/12,2022/9/24,2022/12/12,伯、仲、叔胺都能与水分子形成氢键 ，低级的胺易溶于水。胺的溶解度随相对分子质量的增加而迅速降低，从6个碳原子的胺开始就难溶于水。能溶于醚、醇、苯等有机溶剂。,2022/9/24 伯、仲、叔胺都能与水分子形成氢键 ，低级,2022/12/12,胺类大多有毒。连续呼吸12h含1ppm苯胺的空气或食入0.25m 后就会产生中毒。联苯胺、-和-萘胺都有致癌作用。低级脂肪胺具有难闻的臭味。芳香胺具有特殊气味。,2022/9/24 胺类大多有毒。,2022/12/12,三、化学反应,（一）碱性和铵盐的形成胺属于弱碱，不能使酚酞变色。碱性：脂肪胺氨芳香胺产生碱性的原因： N上的孤对电子判别碱性的方法：碱的pKb；其共轭酸的pKa；形成铵正离子的稳定性。,2022/9/24 三、化学反应（一）碱性和铵盐的形成,2022/12/12,影响因素电子效应氮上给电子基增多，碱性增强。溶剂化作用氮上氢愈多，水化程度愈大，碱性增强。空间效应烷基愈多、愈大，位阻愈大，碱性降低。三个因素共同影响。,2022/9/24 影响因素,2022/12/12,脂肪胺的碱性,脂肪胺在非水溶液中，碱性通常是：叔胺 仲胺 伯胺 氨。在水溶液中，则不一定。,2022/9/24 脂肪胺的碱性脂肪胺在非水溶液中，碱性通常,2022/12/12,溶剂化效应是给电子的，N上的H越多，溶剂化效应越大，形成的铵正离子就越稳定。碱性：伯胺仲胺叔胺。,OH2,OH2,OH2,OH2,OH2,OH2,2022/9/24 溶剂化效应是给电子的，N上的H越多，溶剂,2022/12/12,诱导效应：烷基为斥电子基，烃基增多，碱性增大。叔胺仲胺伯胺空间效应：烃基越多，位阻越大，碱性越弱。伯胺仲胺叔胺溶剂化效应：伯胺仲胺叔胺,胺的碱性是以上三种效应综合作用的结果： 仲胺最强，伯胺和叔胺次之, 碱性：二甲胺甲胺三甲胺,2022/9/24 诱导效应：烷基为斥电子基，烃基增多，碱性,2022/12/12,吸电子基团，使碱性减弱。三（三氟甲基）胺同三氟化氮一样，几乎没有碱性：,2022/9/24 吸电子基团，使碱性减弱。,2022/12/12,芳香胺的碱性,共轭效应使苯胺的碱性比氨弱得多。,2022/9/24 芳香胺的碱性共轭效应使苯胺的碱性比氨弱得,2022/12/12,N 上所连苯基越多，共轭程度愈大，碱性越弱。苯胺二苯胺三苯胺,2022/9/24 N 上所连苯基越多，共轭程度愈大，碱性越,2022/12/12,ab,ab,b a c,2、,3、,4、,1、,练习：按碱性从大到小排列,2022/9/24 ababb a c2、3、,2022/12/12,5、,b a,6、,a,b,c,d,a b c d,2022/9/24 5、b a6、abcda b ,2022/12/12,对硝基苯胺：邻硝基苯胺：间硝基苯胺：,-C，-I,-C，-I，场效应,-I,2022/9/24 对硝基苯胺：-C，-I-C，-I，场效应,CH3COO- +NH3R,RNH2 + CH3COOH,医学价值：如有些胺类药物在制成盐后，不但水溶性增加，而且比较稳定。,普鲁卡因,CH3COO- +NH3RRNH2 + CH3COOH医,当其与强碱（如NaOH）溶液作用时，胺重新游离出来。可以鉴别和分离胺。,不溶于水 溶于水 不溶于水 溶于水,+,-,不溶于水 溶于水,（二）烃基化,（二）烃基化,（三）酰化和磺酰化,伯、仲胺能与酰卤、酸酐等酰化试剂生成酰胺。叔胺的氮上没有氢，不反应。,（三）酰化和磺酰化伯、仲胺能与酰卤、酸酐等酰化试剂生成酰胺。,可用于伯、仲胺与叔胺的分离。可用于鉴定胺类，生成的酰胺是中性物质，均为有固定熔点的晶体。,可用于伯、仲胺与叔胺的分离。,例如：,思考题：对甲基苯胺合成对氨基苯甲酸？,例如：思考题：对甲基苯胺合成对氨基苯甲酸？,有机化学：有机含氮化合物课件,RNH2 +,NaOH-H2O,NaOH,H+,R2NH +,NaOH-H2O,+ NaCl,R3N +,胺的磺酰化反应,1o, 2o, 3o胺与磺酰氯（TsCl）的反应称为兴斯堡反应。,RNH2 +NaOH-H2ONaOHH+R2NH +Na,兴斯堡（Hinsber ）反应,NaOH,沉淀溶解,不反应（沉淀不溶解）,（苯磺酰氯）,白,白,不反应（可溶于酸）,常用于分离鉴别胺类化合物,兴斯堡（Hinsber ）反应NaOH沉淀溶解不反应（沉淀,（四）与亚硝酸反应,由于亚硝酸（HNO2）不稳定，所以通常用亚硝酸钠和强酸作用产生。NaNO2+HCl HNO2+NaCl,（四）与亚硝酸反应,1. 伯胺,脂肪伯胺与亚硝酸反应，放出氮气，并生成醇、烯烃等的混合物。,1. 伯胺脂肪伯胺与亚硝酸反应，放出氮气，并生成醇、烯烃等的,应用：1、由于此反应能定量地放出氮气，故可用于伯胺及氨基化合物的分析。2、扩环反应。,应用：,反应机理,互变异构,反应机理互变异构,与亚硝酸的反应,+ HNO2,+N2,可用来测定氨基酸的含量，称为范斯莱克（Van slyke）氨基测定法。,与亚硝酸的反应+ HNO2+N2可用来测定氨基酸的含量，称,芳香族伯胺在低温和强酸存在下，与亚硝酸作用则生成芳香族重氮盐。芳香族伯胺生成的重氮化合物较稳定，在有机合成中有重要应用。,+ NaNO2,HCl,5,5,+ N2,芳香族伯胺在低温和强酸存在下，与亚硝酸作用则生成芳香族重氮盐,重氮化反应,定义：一级胺与亚硝酸作用，生成重氮盐的反应。,重氮盐通常制备直接在水溶液中使用。,0-5oC,C6H5-NH2,NaNO2 + HCl, or NaNO2 + H2SO4,重氮化反应定义：一级胺与亚硝酸作用，生成重氮盐的反应。重氮盐,2022/12/12,反应机理,互变异构,2022/9/24 反应机理互变异构,2022/12/12,2.仲胺,脂肪仲胺和芳香族仲胺与亚硝酸作用生成N-亚硝基胺。,2022/9/24 2.仲胺脂肪仲胺和芳香族仲胺与亚硝酸作用,2022/12/12,2o胺与HNO2反应的反应机理,SnCl2, HCl,R2NH,2022/9/24 2o胺与HNO2反应的反应机理SnCl2,N-亚硝基胺为黄色的中性油状液体或固体，不溶于水。与稀酸共热则分解为原来的仲胺，故可利用此性质鉴别、分离或提纯仲胺。N-亚硝基胺是较强的致癌物质。,食道癌,各部位癌症,肝癌和食道癌,致癌机理：以上化合物在体内分解生成致癌烷基正离子,注意饮食健康,N-亚硝基胺为黄色的中性油状液体或固体，不溶于水。食道癌各部,芳香族仲胺生成的N-亚硝胺类，,芳香族仲胺生成的N-亚硝胺类，,2022/12/12,3. 叔胺,脂肪叔胺因氮上没有氢，与亚硝酸作用时只能生成不稳定的亚硝酸盐。此盐用碱处理又重新得到游离的叔胺。,2022/9/24 3. 叔胺脂肪叔胺因氮上没有氢，与亚硝酸,2022/12/12,芳香族叔胺与亚硝酸发生环上取代反应，生成对亚硝基取代物，在酸性溶液中呈黄色。若对位上已有取代基，则亚硝基取代在邻位。,+ HNO2,2022/9/24 芳香族叔胺与亚硝酸发生环上取代反应，生成,2022/12/12,用途：（1）鉴别伯、仲、叔胺。（2）区别脂肪族及芳香族伯、仲、叔胺。（3）分离提纯伯、仲、叔胺。,2022/9/24 用途：,2022/12/12,NaNO2, HCl,NaNO2, HCl,NaNO2, HCl,胺与亚硝酸的反应,3o胺,分类,1o胺,2o胺,脂肪胺与亚硝酸的反应,芳香胺与亚硝酸的反应,RNH2,R-NNCl-,-N2,R+,醇、烯、卤代烃等的混合物,ArNH2,0-5oC,0-5oC,Ar-NNCl-,+,+,发生取代反应制备ArX, ArCN, ArOH, ArSH, ArH, Ar-Ar,R2NH,R2N-N=O,与脂肪胺类似,N-亚硝基二级胺,黄色油状物或固体,R3N + HNO2,R3NH+NO2-,OH-,1o胺放出气体。 2o胺出现黄色油状物。 3o胺发生成盐反应，无特殊现象。,1o胺放出气体。 2o胺出现黄色油状物。 3o胺出现绿色晶体（碱性）。,2022/9/24 NaNO2, HClNaNO2, HCl,2022/12/12,（五）芳环上的取代反应,-NH2、-NHR、-NR2、-NHAr等是强邻对位定位基。,是空阻较大的中等强度的邻对位定位基。,+,+,+,+,+,-NH3，-NH2R，-NHR2，-NR3，-NH2Ar是间位定位基。,定位效应,2022/9/24 （五）芳环上的取代反应-NH2、-NHR,2022/12/12,1. 卤代：氨基具有强活化作用，芳胺与卤素反应很快。与溴反应定量进行，可用于芳胺的鉴定和定量分析。,白色,2022/9/24 1. 卤代：氨基具有强活化作用，芳胺与卤,2022/12/12,若只要一卤代，则需将氨基酰化，以降低其活化能力。,例,2022/9/24 例,2022/12/12,2. 硝化：芳胺直接硝化产物复杂。可将氨基酰化，得对硝基产物。,2022/9/24 2. 硝化：芳胺直接硝化产物复杂。可将氨,2022/12/12,如先生成铵盐，则得间硝基产物。,2022/9/24 如先生成铵盐，则得间硝基产物。,2022/12/12,3. 磺化,浓H2SO4,180-190oC,-H2O,重排,成盐,内盐（两性离子）,2022/9/24 3. 磺化浓H2SO4180-190oC,2022/12/12,对氨基苯磺酸以内盐形式存在，是重要中间体。 对氨基苯磺酸易溶于热水，不易溶于有机溶剂，分子呈弱酸性。,2022/9/24 对氨基苯磺酸以内盐形式存在，是重要中间体,稀HCl,80oC,HOSO2Cl氯磺酸,RNH2,R=H为磺胺药物的基本结构,稀HCl80oCHOSO2Cl氯磺酸RNH2R=H为磺胺药物,（六）其他反应,和醛、酮的反应,CH3CH=O + NH3,CH3CH-NH,HO,H,-H2O,CH3CH=O + RNH2,CH3CH=O + R2NH,CH3CH=NH,CH3CH-NR,CH2CH-NR2,HO,OH,H,-H2O,CH3CH=NR,H,-H2O,CH2=CH-NR2,亲核加成,亲核加成,亲核加成,亚胺,亚胺 西佛碱,烯胺,（六）其他反应和醛、酮的反应CH3CH=O + NH3C,2022/12/12,烯胺的应用：,2022/9/24 烯胺的应用：,2022/12/12,四 、胺的制备,氨（胺）的烃基化反应硝基化合物的还原腈、酰胺的还原还原胺化霍夫曼降解加布瑞尔合成法曼尼希反应,2022/9/24 四 、胺的制备氨（胺）的烃基化反应,2022/12/12,1、氨或胺的烃基化（用途有限）,SN2,RNH2 + HX,RNH3X-,+,OH-,RNH2 + H2O + X-,NH3,RNH2 + NH4X-,R4NX-,RX + NH3,RNH2,R2NH,R3N,OH-,OH-,OH-,RX,RX,RX,+,+,RX + 2mol NH3,+,RNH2,R2NH,R3N,R4NX-,+,-NH4 X-,RX,NH3,-NH4X-,RX,RX,NH3,-NH4X-,2022/9/24 1、氨或胺的烃基化（用途有限）SN2RN,2022/12/12,RNO2,还原剂,RNH2,2、硝基化合物的还原（制备1o胺）,反应式：,1 酸性还原剂: 酸+金属 （Fe+HCl, Zn+HCl, Sn+HCl, SnCl2+HCl) 2 中性还原剂：催化氢化，常用的催化剂有 Ni, Pt, Pd. 3 碱性还原剂：Na2S, NaHS, (NH4)2S, NH4HS, LiAlH4 ( NaBH4 和 B2H6 不能还原硝基）,还原剂的分类：,应用： 制备1o胺,2022/9/24 RNO2还原剂RNH22、硝基化合物的还,2022/12/12,3、腈、酰胺、肟的还原（催化氢化或LiAlH4）,RCH2NHR 2胺,腈RCN RCH2NH21胺,酰胺,RCH2NH2 1胺,RCH2NR2 3胺,还原剂,还原剂,还原剂,还原剂,2022/9/24 3、腈、酰胺、肟的还原（催化氢化或LiA,2022/12/12,6-8MPa, 75-80oC,Ni / H2,CH3(CH2)5CH=NOH,Na + C2H5OH,1胺,1胺,适用于肟的还原,肟,常用还原剂：LiAlH4, B2H6，催化氢化, Na +C2H5OH,2022/9/24 6-8MPa, 75-80oCNi /,2022/12/12,E 1 CH2=CHCH2CN,CH2=CHCH2CH2NH2,LiAlH4,E 2,B2H6 / THF,2022/9/24 E 1CH2=CHCH2CH2NH2L,2022/12/12,醛（或酮）与氨（或胺）反应生成亚胺，亚胺被还原剂还原，生成1o胺、 2o胺、 3o胺的反应，称为醛酮的还原胺化。,4、醛、酮的还原胺化,常用的还原剂是催化氢化或其它提供氢的氢化试剂,RCHO + NH3,RCH=NH,RCH2NH2,RCHO,RCH2N=CHR,还原剂,加成,消除,加成,加成,消除,还原剂,还原剂,RCH2NHCH2R,RCHO,(RCH2)3N,1 醛、酮的还原胺化,2022/9/24 醛（或酮）与氨（或胺）反应,2022/12/12,2022/9/24,2022/12/12,2 刘卡特（Leuckart）反应,醛、酮在高温下与甲酸铵反应生成一级胺。该反应称为刘卡特反应。,185oC (高温),甲酸铵的作用是提供NH3和还原剂甲酸。,HCOOH + NH3,2022/9/24 2 刘卡特（Leuckart）反应,2022/12/12,-NO2、-NO、C=C、-OH不干扰反应,+ CO2,+ NH3,加成,消除,反应机制,如果用HCOOH+氨或胺，反应同样能发生。,甲酸既提供H+，又提供H-。,2022/9/24 -NO2、-NO、C=C、-OH不干扰反,2022/12/12,5、霍夫曼降解,酰胺与次卤酸盐的碱溶液(或卤素的氢氧化钠溶液)作用时，放出二氧化碳，生成比酰胺少一个碳原子的一级胺的反应。,（1）定义：,2022/9/24 5、霍夫曼降解 酰胺与次卤,2022/12/12,（2）反应机理（见书p374）,1. 只有1o 酰胺能发生霍夫曼降解2. 迁移碳构型不变3. 异氰酸酯(R-N=C=O)与烯酮结构类似，易水解。,2022/9/24 （2）反应机理（见书p374）1. 只有,2022/12/12,6、加布瑞尔（S. abriel）合成法,利用邻苯二甲酰亚胺的烷基化来制备一级胺，称为加布瑞尔合成法。（空阻大的RX不能发生此反应）,NH3,THF orDMF,KOH,C2H5OH,C2H5OH,H+ or OH-,H2O or ROH,NH2-NH2,+ RNH2,+ RNH2,2022/9/24 6、加布瑞尔（S. abriel）合成法,2022/12/12,曼尼希（Mannich）反应 胺甲基化反应,具有活泼氢的化合物、甲醛、胺或氨同时缩合，活泼氢被氨甲基或取代氨甲基取代的反应，称为曼尼希 (Mannich, C.)反应，生成的产物称为曼氏碱。,取代的氨甲基,R=R=H 氨甲基,2022/9/24 曼尼希（Mannich）反应,2022/12/12,H+转移,活化的C=N,反应机制,2022/9/24 H+转移活化的C=N反应机制,2022/12/12,具有-H的醛、酮、酸、酯、硝基化合物、腈、 末端炔烃、含有活泼氢的芳香环系化合物。,使用原料的范围,2022/9/24 具有-H的醛、酮、酸、酯、硝基化合物、,2022/12/12,反应实例,不对称酮反应时，亚甲基比甲基优先反应。,2022/9/24 反应实例不对称酮反应时，亚甲基比甲基优先,2022/12/12,2022/9/24,2022/12/12,例：以甲苯为原料选择合适的有机 和无机试剂制备下列胺：（1）（2）（3）,2022/9/24 例：以甲苯为原料选择合适的有机 和无机试,2022/12/12,季铵盐和季铵碱,胺彻底烷基化生成的化合物，称为季铵盐。,+ CH3-I,2022/9/24 季铵盐和季铵碱胺彻底烷基化生成的化合物，,2022/12/12,季铵盐与氢氧化钠等反应 生成季铵碱，是强碱。,应用：,(1) 作表面活性剂（洗涤剂、润湿剂、乳化剂、悬浮剂等）,肥皂 RCOO-Na+ 皂胺 R4N+Cl-,负性基团大,正性基团大,2022/9/24 应用：(1) 作表面活性剂（洗涤剂、润湿,2022/12/12,能把反应物从一相转移到另一相的催化剂称为相转移催化剂。,(2) 作相转移催化剂,特点：既能溶于水相，又能溶于有机相,常用的相转移催化剂： 三乙基苯甲基氯化铵（TEBA） 四正丁基溴化铵（TBAB）,2022/9/24 能把反应物从一相转移到另一相的催化剂(2,2022/12/12,e 2.,相转移催化剂的用处：提高产率、降低反应温度、缩短反应时间。,e 1,2022/9/24 e 2.相转移催化剂的用处：e 1,2022/12/12,相转移催化剂的使用原理,利用相转移催化剂在两相之间运送离子使反应发生,相转移催化剂,从上图可以看出；相转移催化剂不断地将CN-从水相运送到有机相，然后又将X-从有机相运送到水相。,RX + Q+CN-,反应物,Q+X- + RCN,产物,NaX + Q+CN-,Q+X- + NaCN,相转移催化剂,反应物,水相,有机相,2022/9/24 相转移催化剂的使用原理利用相转移催化剂在,2022/12/12,季铵碱,1. 制备：,R4N+OH- + A Cl,R4N+Cl- + A OH（或用A 2O + H2O）,季铵盐与强碱作用，得到季铵碱的平衡混合物,如果用 A OH，能使反应顺利进行。,2022/9/24季铵碱1. 制备：R4N+OH- +,2022/12/12,季铵碱是有机物中的强碱。在固态时是离子状态，(CH3)4N+OH-易溶于水，在水中能完全电离给出OH-，其碱性与氢氧化钠或氢氧化钾相当。,2. 性质：,2022/9/24 季铵碱是有机物中的强碱。2. 性质：,2022/12/12,季铵碱受热发生分解反应，不含 -氢的季铵碱分解，生成叔胺和醇。,2022/9/24 季铵碱受热发生分解反应，不含 -氢的季,2022/12/12,霍夫曼消除反应,有 -氢的季铵碱加热分解时，发生 E2 反应生成烯烃和叔胺和水的反应。,三级胺,烯烃,水,2022/9/24 霍夫曼消除反应有 -氢的季铵碱加热分解,2022/12/12,霍夫曼消除的规律,霍夫曼规则：季铵碱热解时，当分子中有两种或两种以上 -氢原子可被消除时，反应主要从含氢较多的 -碳原子上消去-H原子，即主要生成双键碳原子上烷基取代较少的烯烃。,实例,2CH3CH2CH2CHCH3,2CH3CH2CH2CH=CH2 + CH3CH2CH=CHCH3 + 2N(CH3)3,N(CH3)3,+,C2H5OK 130oC,C2H5OH -2H+,55.7%,1.3%,OH-,2022/9/24 霍夫曼消除的规律霍夫曼规则：季铵碱热解时,2022/12/12,2022/9/24,2022/12/12,CH3CH2N(CH3)2,CH2CH2R,OH-,+,CH2=CH2 + R CH2CH2N(CH3)2 + H2O,2022/9/24 CH3CH2N(CH3)2CH2CH,2022/12/12,问题的讨论：,为什么季铵碱消除产物符合Hofmann规则呢？,原因如下：（1）H2的酸性比H1大。 （2）碱进攻H2空阻小。 （3）一级碳负离子的稳定性好，进攻H2过渡态易形成；（4）与末端C上的H消除时，消除构象的优势构象数目多，产物稳定性好（见书p429）。,2022/9/24 问题的讨论：为什么季铵碱消除产物符合Ho,2022/12/12,不符合霍夫曼规则的特殊例子,E 1.,E 2.,2022/9/24 不符合霍夫曼规则的特殊例子E 1.E,2022/12/12,e 3.,碳负离子与共轭体系相连，稳定。,2022/9/24 e 3.碳负离子与共轭体系相连，稳定。,2022/12/12,e 4.,只有两个-H，两个-H均在环上。,89.5 % -93 %,10.5 % -7 %,霍夫曼产物,扎依采夫产物,2022/9/24 e 4.只有两个-H，两个-H均在,2022/12/12,e 5.,99 %,1 %,+,符合霍夫曼规则,优势构象,2022/9/24 e 5.99 %1 %+符合霍夫曼规则,2022/12/12,e 6.,(CH3)3CCH=CH2 + (CH3)3N,(CH3)3CCH2CH2N(CH3)2 + CH3OH,20%,80%（取代）, -H空阻太大时，得不到正常产物。,2022/9/24 e 6.(CH3)3CCH=CH2,2022/12/12,卤 代 烷 的 E2 消 除（符合扎依采夫规则，热力学控制的产物。 ）,四 级 铵 碱 的 E2 消 除（符合霍夫曼规则，动力学控制的产物。 ）,2022/9/24 卤 代 烷 的 E2 消 除,2022/12/12,E2消除反应的进一步分析,100oC,碱,CH3CH2CH2CH2CH=CH2,Hofmann烯烃,L的变化规律,L,吸电子能力增强,离去能力减弱,Hofmann烯烃的含量,t-BuO-/t-BuOH,I Br Cl F,+NMe3,CH3O-/CH3OH,19.3 69.0 27.6 80.033.3 87.669.9 97.4,96.2 98,L吸电子能力增强，试剂的碱性增强，试剂的体积增大时， Hofmann烯烃的含量也增大。,2022/9/24 E2消除反应的进一步分析100oC碱CH,2022/12/12,(4) 季铵碱的应用,*1 彻底甲基化反应：胺与碘甲烷作用生成四级铵盐的反应。,2022/9/24 (4) 季铵碱的应用*1 彻底甲基化,2022/12/12,*2 应用：,将彻底甲基化，四级铵碱的制备，Hofmann消除三个反应结合起来应用，有两种主要用途。,用途一：合成用一般方法不易合成的烯烃,2022/9/24 *2 应用： 将彻底甲基,2022/12/12,已知化合物（A）经下列反应得3-甲基-1,4-戊二烯，求（A）的可能结构式。,用途二：测定结构,A,B,2CH3I,A OH,CH3I,A OH,2022/9/24 已知化合物（A）经下列反应得3-甲基-,2022/12/12,2022/9/24,2022/12/12,第四节 重氮化合物和偶氮化合物,都含有N2原子团。重氮化合物中N2的一端和碳原子相连。偶氮化合物中NN两端都和碳相连。,2022/9/24 第四节 重氮化合物和偶氮化合物都含有,2022/12/12,一、芳香重氮盐的反应,-共轭体系，电子离域，使重氮盐在低温、强酸介质中能稳定存在。,2022/9/24 一、芳香重氮盐的反应-共轭体系，电子,2022/12/12,重氮盐通常不从溶液中分离出来。苯环上有吸电子基团的重氮盐较为稳定，这是由于强化了-N2与苯环的共轭。,重氮盐的性质： 主要分为取代反应和偶合反应。,（一）取代反应,2022/9/24 重氮盐通常不从溶液中分离出来。重氮盐的性,2022/12/12,桑德迈尔反应和盖特曼反应：亚铜盐为催化剂，生成卤代物或氰化物。,桑德迈耳反应,推广的桑德迈耳反应,HBr + CuBr or HCl + CuCl,ArBr or ArCl,ArBr or ArCl,ArCN,KCN + CuCN （中性条件）,Cu + HBr or Cu + HCl,盖特曼反应,1.被卤素或氰基取代,2022/9/24 桑德迈尔反应和盖特曼反应：亚铜盐为催化剂,2022/12/12,氟化物，席曼反应（Schiemann）,+ N2 + BF3,NaNO2,HF, BF3 0oC,2022/9/24 氟化物，席曼反应（Schiemann）+,2022/12/12,2.被硝基取代,2022/9/24 2.被硝基取代,2022/12/12,3.被羟基取代酸性水溶液中分解成酚和放出氮气的反应。,（74-79%）,2022/9/24 3.被羟基取代（74-79%）,2022/12/12,4.被氢取代,+ N2 + CH3CHO + HCl,CH3CH2OH,2022/9/24 4.被氢取代+ N2 + CH3C,2022/12/12,5.应用：在合成中，借用氨基定位。例1、苯为原料合成1，3，5-三溴苯,2022/9/24 5.应用：在合成中，借用氨基定位。,2022/12/12,H3PO2,HNO3,还原,乙酰化,H3+O,HNO2,Cl2,例2、,2022/9/24 H3PO2HNO3还原乙酰化H3+OHN,2022/12/12,例3、,2022/9/24 例3、,2022/12/12,（二）还原反应,Zn/HCl可以直接将之还原为苯胺,2022/9/24 （二）还原反应Zn/HCl可以直接将之还,2022/12/12,偶氮化合物,（三）偶合反应（不放氮反应）,偶合反应发生在对位。如对位被占据，则偶合反应发生在邻位。,2022/9/24 偶氮化合物（三）偶合反应（不放氮反应）偶,2022/12/12,若在强碱介质中，则重氮盐转变化重氮酸及其盐，不能起偶合反应。,反应条件,酚要求在弱碱性（pH = 8-10）介质中进行偶合。胺类在弱酸性(PH=57)或中性介质中，对偶合反应有利。,2022/9/24 若在强碱介质中，则重氮盐转变化重氮酸及其,2022/12/12,考研题,2022/9/24 考研题,2022/12/12,芳香族偶氮化合物有顺反异构体。,合成偶氮染料有些偶氮化合物的颜色能随溶液PH值的不同而变化，可用作酸碱指示剂。例如甲基橙。,偶联反应的应用,2022/9/24 芳香族偶氮化合物有顺反异构体。合成偶氮染,2022/12/12,重氮甲烷,结构： 线状分子 偶极矩不大,分子式 ： CH2N2,共振式：,3原子4电子的大键,sp,sp2,sp,电负性： C（2.6） N（3.0）,2022/9/24 重氮甲烷结构：,2022/12/12,重氮甲烷的制备,N-甲基-N-亚硝基对甲苯磺酰胺的碱性分解,2022/9/24 重氮甲烷的制备N-甲基-N-亚硝基对甲苯,2022/12/12,重氮甲烷的反应,1. 与有活泼氢的物质的反应甲基化试剂,e 1,e 3,e 2,2022/9/24 重氮甲烷的反应1. 与有活泼氢的物质的反,2. 与醛、酮的反应,+,反应机理：,插入,2. 与醛、酮的反应+反应机理：插入,3.分解成卡宾,卡宾有两种形态：单线态和三线态。卡宾的主要性质有加成、插入两种类型。,3.分解成卡宾卡宾有两种形态：单线态和三线态。,题,题,