含氮有機化合物

1、含氮有機化合物 1 第十五章第十五章 含氮有機化合物含氮有機化合物 含氮有機化合物 Ar NO2Ar NH2Ar N2 X 含氮有機化合物 芳烴分子中芳環(huán)上一個或多個氫原子被硝基取代的化合物稱芳烴分子中芳環(huán)上一個或多個氫原子被硝基取代的化合物稱 為芳香族硝基化合物為芳香族硝基化合物 ClNO2 NO2 NO2NO2 間二硝基苯硝基萘 對硝基氯苯 N O O + N O O + N O O + 含氮有機化合物 ArNO2 NO2 R 含氮有機化合物 含氮有機化合物 含氮有機化合物 CHO NO2 CHO NH2 SnCl2 , 濃HCl Na2S OH NO2 O2N OH NO2 O2NNO2

2、 C2H5OH , NH2 OH NO2 O2N 含氮有機化合物 NO2 NO2 NO2 NO2 SO3H Br2Fe, 發(fā)煙 H2SO4 濃H 2SO4， 發(fā)煙 HNO3 NO2 Br140 O C 95 O C 110 O C 含氮有機化合物 芳環(huán)上連有硝基時，雖然較難進行親電取代反應，但較易芳環(huán)上連有硝基時，雖然較難進行親電取代反應，但較易 進行親核取代反應進行親核取代反應 含氮有機化合物 含氮有機化合物 廣東藥學院11 含氮有機化合物的類型主要有含氮有機化合物的類型主要有: 硝基化合物硝基化合物 CH3NO2NO2 胺胺RNH2CH3-NH2 N N Cl- + 重氮鹽重氮鹽ArN+2

3、 X- 偶氮化合物偶氮化合物 ArN=NAr N N 含氮雜環(huán)含氮雜環(huán) NH N H N N N N 生物堿生物堿 N N CH3 酰酰 胺胺R-CO-NH2CH3-CO-NH2 氨基酸氨基酸; 腈腈; 亞硝酸酯亞硝酸酯: 硝酸酯硝酸酯; 等等 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院12 1、胺的結構、分類與命名、胺的結構、分類與命名 n分類分類 NHNH 3 3 RNHR RNR R RNH2RNHR RNR R RNR R RNH2 氨分子中氨分子中 1個、個、2個個 或或 3個個 H 原子被烴基取代原子被烴基取代, 分別生成分別生成 伯胺伯胺(一級胺一級胺,1)、 仲胺仲胺

4、(二級胺二級胺, 2)和叔胺和叔胺(三級胺三級胺, 3)。 伯胺伯胺 仲胺仲胺 叔胺叔胺 N H N 伯伯、仲仲、叔叔胺胺中中分分別別含含有有氨氨基基( (NH2) )、 亞亞氨氨基基( ( ) )和和次次氨氨基基( ( ) ) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院13 CH3NH2CH2NHCH3CH3N CH2CH3 CH2CH3 脂脂肪肪胺胺： NH2H2NNHN(CH3)2CH3芳芳香香胺胺： 伯胺仲胺 叔胺 注意：只有注意：只有N原子直接與芳環(huán)相連才屬于芳香胺原子直接與芳環(huán)相連才屬于芳香胺. 芳香仲胺芳香仲胺脂肪仲胺脂肪仲胺 CH2NHCH3NHCH2CH3 上頁上頁

5、下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院14 伯、仲、叔胺的區(qū)別與伯、仲、叔醇或鹵代烴不同。伯、仲、叔胺的區(qū)別與伯、仲、叔醇或鹵代烴不同。 叔丁醇叔丁醇 叔丁基胺叔丁基胺 ( (伯胺伯胺) ) CH3 CH3COH CH3 CH3 CH3CCl CH3 CH3 CH3CCl CH3 CH3 CH3CNH2 CH3 CH3 CH3CNH2 CH3 ( (叔醇叔醇) ) ( (叔鹵代烴叔鹵代烴) ) 叔丁基氯叔丁基氯 ? 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院15 相應于氫氧化銨和銨鹽的四烴基取代物相應于氫氧化銨和銨鹽的四烴基取代物, 分別分別 稱為季銨堿和季銨鹽稱為季銨堿和季銨

6、鹽(quaternary ammonium ion)。 CH3CH2-N-CH(CH3)2 CH3 CH3+ Cl- CH3NCH2CH2OH OH CH3 CH3 - + 膽堿膽堿 (季銨堿季銨堿) 季銨鹽季銨鹽 如果如果NH4+中中4個個H原子沒有完全被烴基取代，原子沒有完全被烴基取代， 則不屬于季銨類化合物，而是胺的鹽類。則不屬于季銨類化合物，而是胺的鹽類。 CH3CH2NH3+ Cl 或寫為 或寫為 CH3CH2NH2 HCl 氯化乙銨（或：乙胺鹽酸鹽）氯化乙銨（或：乙胺鹽酸鹽）伯胺的鹽伯胺的鹽 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院16 n 命名：命名： l氨：氨：am

7、monia. 表示表示NH3以及由氨衍生的基團以及由氨衍生的基團 l銨：銨：ammonium. 表示季銨及氨、胺的鹽表示季銨及氨、胺的鹽 N 與與4個原子或基團相連，個原子或基團相連，N 原子帶正電荷。原子帶正電荷。 l胺：胺：amine. 表示表示 NH3 的烴基衍生物的烴基衍生物 首先注意氨、胺、銨三個字的區(qū)別。首先注意氨、胺、銨三個字的區(qū)別。 NH3NH2NHCH3N(CH3)2 氨氨氨氨基基甲甲氨氨基基二二甲甲氨氨基基 H2N CH3NH(CH3)2N(CH3)3甲甲胺胺二二甲甲胺胺三三甲甲胺胺 氯氯化化四四甲甲銨銨 CH3NH3+ Cl-N(CH3)4+OH-N(CH3)4+Cl-

8、氯氯化化甲甲銨銨氫氫氧氧化化四四甲甲銨銨 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院17 (CH3)2CHNHCH3CH3NH2NH2 v 簡單胺的命名簡單胺的命名 “烴基名烴基名”“胺胺” (按按“優(yōu)先基團后列出優(yōu)先基團后列出”原則排列烴基原則排列烴基 ) methylamine cyclopentylamine isopropylmethylamine 甲胺甲胺 甲基異丙基胺甲基異丙基胺 環(huán)戊胺環(huán)戊胺 2,4-hexanediamine 2-naphthylamine 2,4-己二胺己二胺2-萘胺萘胺, -萘胺萘胺 CH3CH2CHCH2CHCH3 NH2NH2 NH2 (CH3

9、CH2)3N 三乙胺三乙胺 triethylamine 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院18 v N上連有脂肪烴基的芳香仲、叔胺的命名上連有脂肪烴基的芳香仲、叔胺的命名 N,N-二甲基苯胺二甲基苯胺 N,N-dimethylaniline N-乙基乙基-N-丙基環(huán)己胺丙基環(huán)己胺 N-ethyl-N- propylcyclohexylamine N,N-二甲基二甲基-對對-甲基苯胺甲基苯胺 N,N-dimethyl-p- methylaniline N(CH3)2 N(CH3)2CH3 N CH2CH2CH3 CH2CH3 以芳香胺為母體，在脂肪烴基名稱前標上以芳香胺為母體，

10、在脂肪烴基名稱前標上 “N”。也可按類似方法命名脂肪仲、叔胺。也可按類似方法命名脂肪仲、叔胺。 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院19 v結構復雜的胺的命名結構復雜的胺的命名 氨基做取代基，烴或其他官能團為母體。氨基做取代基，烴或其他官能團為母體。 CH3CHCH2CHCH3 NH2CH3 CHO(CH3)2N CH3CH2CHCH2CH2CHCH2CH3 CH2NH2NHCH3 4-二甲氨基苯甲醛二甲氨基苯甲醛 4-dimethylaminobenzaldehyde 3-氨甲基氨甲基-6-甲氨基辛烷甲氨基辛烷 3-aminomethyl-6-methylaminooctan

11、e 2-甲基甲基-4-氨基戊烷氨基戊烷 2-amino-4-methylpentane 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院20 v季銨鹽季銨鹽(或胺的鹽或胺的鹽)和季銨堿的命名和季銨堿的命名 分別與分別與 NH4+Cl-、 NH4+OH- 的命名相似。的命名相似。 氯氯化化銨銨 NH4+ Cl- 氫氫氧氧化化銨銨 NH4+ OH- (CH3CH2)4N+ Br-CH3NH3 I- + 碘化甲銨碘化甲銨 methylammonium iodide 溴化四乙銨溴化四乙銨 tetraethylammonium bromide HOCH2CH2N(CH3)3 OH- + (CH3)4

12、N+ OH- 氫氧化四甲銨氫氧化四甲銨 氫氧化羥乙基三甲基銨氫氧化羥乙基三甲基銨 (膽堿膽堿，choline) tetramethylammoniu m hydroxide 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院21 n胺的結構胺的結構 N 以不等性以不等性 sp3 雜化形成三棱錐型分子。雜化形成三棱錐型分子。 110pm N H H H 107.3 147pm N H H H3C 112.9 105 147pm N 108 CH3 H3C CH3 110pm N H H H 107.3 147pm N H H H3C 112.9 105 147pm N 108 CH3 H3C

13、CH3 110pm N H H H 107.3 147pm N H H H3C 112.9 105 147pm N 108 CH3 H3C CH3 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院22 NH2 苯胺中的氮原子仍為不等性苯胺中的氮原子仍為不等性 sp3 雜化，但孤雜化，但孤 電子對所占據的軌道含有更多電子對所占據的軌道含有更多 p 軌道的成分。軌道的成分。 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院23 N H C2H5 H3C 如果胺分子中的如果胺分子中的 原子上連有原子上連有 3 個不同的基團個不同的基團, 則成為手性分子則成為手性分子, 理論上應該存在一對對映

14、體。理論上應該存在一對對映體。 N H H H5C2H5C2 CH3 N H C2H5 H3C 但實際上從未分離得到過這樣的異構體。這是因為孤電但實際上從未分離得到過這樣的異構體。這是因為孤電 子對不能起到第四個基團的作用使分子的構型固定下來。子對不能起到第四個基團的作用使分子的構型固定下來。 103105/s (室溫室溫) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院24 如果有某種因素阻礙氮原子通過平面型如果有某種因素阻礙氮原子通過平面型 過渡態(tài)相互快速轉化，則可拆分出對映異構過渡態(tài)相互快速轉化，則可拆分出對映異構 體。如某些氮原子位于環(huán)上的胺類體。如某些氮原子位于環(huán)上的胺類: :

15、 Troger 氏堿的對映異構氏堿的對映異構 N N H3C N N CH3 H3CCH3 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院25 對于季銨類化合物，如果四個烴基不同，對于季銨類化合物，如果四個烴基不同， 則存在對映異構體。如下面的化合物可以拆分則存在對映異構體。如下面的化合物可以拆分 為左旋體和右旋體。為左旋體和右旋體。 N+ CH3 C2H5 CH2CH=CH2 C6H5 N+ CH3 C2H5 CH2CH=CH2 C6H5 I-I- 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院26 2、胺的物理性質、胺的物理性質 l 脂肪胺：低級胺是氣體或易揮發(fā)的液體脂肪胺：低

16、級胺是氣體或易揮發(fā)的液體, 有特殊氣味；高級胺為固體有特殊氣味；高級胺為固體, 一般無氣味。一般無氣味。 6C 以下的胺通常都溶于水。以下的胺通常都溶于水。 l 芳香胺：為高沸點的液體或低熔點的固體芳香胺：為高沸點的液體或低熔點的固體, 有特殊氣味；一般難溶于水有特殊氣味；一般難溶于水, 易溶于有機溶劑易溶于有機溶劑; 大多具有毒性，某些芳香胺具有致癌作用。大多具有毒性，某些芳香胺具有致癌作用。 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院27 沸點：沸點： 分子間形成氫鍵分子間形成氫鍵 的能力依次的能力依次減弱，減弱，R3N 分子間不能形成氫鍵。分子間不能形成氫鍵。 N R H R

17、N R H R N R H R N R H R N R H R 氫鍵 水溶度水溶度: 伯仲叔伯仲叔3類胺與水形成氫鍵的能力依次減弱。類胺與水形成氫鍵的能力依次減弱。 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院28 3、胺的化學性質、胺的化學性質 胺分子中氮原子上具有的孤電子對使胺具有胺分子中氮原子上具有的孤電子對使胺具有 和和。由于。由于p-供電子共軛效應，芳香供電子共軛效應，芳香 胺具有較高的親電取代反應活性。胺具有較高的親電取代反應活性。 NH2 1. 堿性堿性 2. 親核性親核性 3. 芳胺親電取代芳胺親電取代 反應活性增高反應活性增高 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物

18、 廣東藥學院29 n 堿性堿性與成鹽反應與成鹽反應 與氨相似與氨相似,胺分子中氮原子上的孤對電子能接受質子胺分子中氮原子上的孤對電子能接受質子,呈堿性。呈堿性。 NH3 H2ONH4+ OH- RNH2 H2ORNH3+ OH- 胺的堿性強弱與氮上電子云密度有關。氮上電子云胺的堿性強弱與氮上電子云密度有關。氮上電子云 密度越大，接受質子的能力越強，堿性就越強。密度越大，接受質子的能力越強，堿性就越強。 pKb 4.76 3.34 9.40 CH3NH2NH3NH2 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院30 胺的堿性強弱是電子效應、立體效應胺的堿性強弱是電子效應、立體效應 和溶劑

19、化效應共同綜合作用的結果。和溶劑化效應共同綜合作用的結果。 v電性效應電性效應 脂肪胺中的烷基是供電子基脂肪胺中的烷基是供電子基, 它使它使 N 上的電子云密度增上的電子云密度增 大，而且連接的烴基越多大，而且連接的烴基越多, 電子云密度就越高電子云密度就越高, 堿性增強。堿性增強。 芳胺芳胺 N 原子上的孤電子對與苯環(huán)共軛，電子離域到原子上的孤電子對與苯環(huán)共軛，電子離域到 苯環(huán)苯環(huán), 結果使結果使 N 原子的電子云密度減少原子的電子云密度減少, 故堿性減弱。故堿性減弱。 單一的電性效應使胺的堿性由強至弱順序為：單一的電性效應使胺的堿性由強至弱順序為： R3N R2NH RNH2 NH3芳芳香

20、香胺胺 pKb 35 4.75 9 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院31 v水的溶劑化效應水的溶劑化效應 溶劑化程度越大溶劑化程度越大,銨正離子越穩(wěn)定銨正離子越穩(wěn)定,其堿性越強其堿性越強(OH-濃度越高濃度越高) RNH2 H2ORNH3+ OH- R N H H H + R N H R H + R NHR R + O H H O H H O H H O H H O H H O H H 單一溶劑化效應使其堿性強弱順序為：單一溶劑化效應使其堿性強弱順序為：伯胺伯胺仲胺仲胺叔胺叔胺 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院32 v 空間效應空間效應 N 原子上連接的

21、基團越多越大原子上連接的基團越多越大,對對 N 上孤對電子的屏上孤對電子的屏 蔽作用越大蔽作用越大, N 上孤對電子與上孤對電子與 H+ 結合就越難結合就越難, 堿性就越弱。堿性就越弱。 pKb 9.40 9.60 9.62 13.8 NHNH2NHCH3N(CH3)2 水溶液中胺的堿性強弱是多種因素共同影響的水溶液中胺的堿性強弱是多種因素共同影響的 結果。各類胺的堿性強弱大致表現出如下順序：結果。各類胺的堿性強弱大致表現出如下順序： 脂肪仲胺 脂肪 芳香伯胺 芳香仲胺 芳香叔胺 伯胺 叔胺 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院33 季銨化合物分子中的氮原子已連接四個烴基并帶季

22、銨化合物分子中的氮原子已連接四個烴基并帶 正電荷，再也不能接受質子，這類化合物的堿性由與正電荷，再也不能接受質子，這類化合物的堿性由與 季銨正離子結合的負離子來決定。季銨正離子結合的負離子來決定。 季銨堿的堿性即為季銨堿的堿性即為 OH- 的堿性的堿性, 為有機強堿。為有機強堿。 季銨堿與酸作用生成季銨鹽：季銨堿與酸作用生成季銨鹽： R4N+OH- + HCl R4N+Cl- + H2O 季銨堿季銨堿 季銨鹽季銨鹽 R4N+Cl- 是強堿強酸鹽，與強堿作用后不會是強堿強酸鹽，與強堿作用后不會 游離出季銨堿，而是建立如下平衡：游離出季銨堿，而是建立如下平衡： R4N + X- NaOH R4N

23、+OH- NaX 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院34 胺類一般為弱堿胺類一般為弱堿, 可與酸成鹽可與酸成鹽, 但遇強堿又重新游離析出：但遇強堿又重新游離析出： CH3CH2NH2 HCl OH- CH3CH2NH3 Cl- (或或寫寫成成 CH3CH2 HCl ) + 氯氯化化乙乙銨銨乙乙胺胺鹽鹽酸酸鹽鹽 NH2NH3 Cl- +HCl OH- 氯氯化化苯苯銨銨 苯苯胺胺鹽鹽酸酸鹽鹽 NH2 HCl(或寫寫成成 ) l 實驗室中常常利用胺的鹽易溶于水而遇強堿又重新游離實驗室中常常利用胺的鹽易溶于水而遇強堿又重新游離 析出的性質來分離和提純胺。析出的性質來分離和提純胺。 l

24、 胺胺(特別是芳胺特別是芳胺)易被氧化易被氧化,而胺的鹽則很穩(wěn)定而胺的鹽則很穩(wěn)定. 醫(yī)藥上常將醫(yī)藥上常將 難溶于水的胺類藥物制成鹽難溶于水的胺類藥物制成鹽,以增加其水溶性和穩(wěn)定性。以增加其水溶性和穩(wěn)定性。 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院35 n酰基化反應?；磻?伯胺和仲胺仍象氨一樣能與酰鹵、酸酐作用生成酰胺。伯胺和仲胺仍象氨一樣能與酰鹵、酸酐作用生成酰胺。 NCCH3 R R O (CH2)2NH C O 89%98% (CH2)2NH2CCl O 吡啶 NH R R NR R R RN H H RNHCCH3 O 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院

25、36 (2) 分離、鑒定分離、鑒定 (3) 保護氨基保護氨基 (1) 醫(yī)藥方面醫(yī)藥方面. 增加藥物脂溶性，降低毒性增加藥物脂溶性，降低毒性 CH3 NH2 CO2H NH2 CH3CCl CH3 NHCOCH3 O O CO2H NHCOCH3 OH- Paracetamol (撲熱息痛撲熱息痛) NH2HO (CH3CO)2ON H HO C CH3 O 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院37 n磺?；磻酋；磻?伯胺和仲胺可與苯磺酰氯或對伯胺和仲胺可與苯磺酰氯或對-甲苯磺酰氯甲苯磺酰氯 反應反應, 生成相應的磺酰胺。叔胺不被磺?；?。生成相應的磺酰胺。叔胺不被磺?；?。

26、C2H5NH2 (C2H5)2NH NaOH S NHC2H5 O O S N(C2H5)2 O O S NC2H5 Na+(溶) O O - S N(C2H5)2(不溶) O O SO2Cl 由伯胺生成的磺酰胺氮上的氫受磺?；绊懗嗜跛嵝裕刹飞傻幕酋０返系臍涫芑酋；绊懗嗜跛嵝?， 可與堿成鹽而溶于水；仲胺形成的磺酰胺氮上無氫，不與堿成可與堿成鹽而溶于水；仲胺形成的磺酰胺氮上無氫，不與堿成 鹽而呈固體析出。常利用此反應鑒別三類胺鹽而呈固體析出。常利用此反應鑒別三類胺,稱為稱為 (興斯堡興斯堡)。 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院38 n與亞硝酸的反應與亞硝酸的反應

27、胺與亞硝酸作用胺與亞硝酸作用, ?？捎糜阼b別?？捎糜阼b別。 亞硝酸不穩(wěn)定，只能在反應過程中亞硝酸不穩(wěn)定，只能在反應過程中 由亞硝酸鹽與鹽酸或硫酸作用產生。由亞硝酸鹽與鹽酸或硫酸作用產生。 NaNO2 + HClHO-N=O + NaCl 亞亞硝硝酸酸 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院39 v伯胺伯胺 脂肪伯胺與脂肪伯胺與HNO2反應生成極不穩(wěn)定的脂肪重氮鹽。反應生成極不穩(wěn)定的脂肪重氮鹽。 RNH2 NaNO2 HCl N2 醇、烯、鹵烴等混合物 R+ Cl- N N Cl-R + 脂肪重氮鹽 該重氮鹽即使在低溫下也會立即分解放出氮氣，該重氮鹽即使在低溫下也會立即分解放出氮氣

28、， 并有醇、烯及鹵代烴等混合物的形成并有醇、烯及鹵代烴等混合物的形成。 因能定量地放出氮氣，因此常用因能定量地放出氮氣，因此常用 于氨基酸和多肽的定量分析。于氨基酸和多肽的定量分析。 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院40 芳香伯胺與芳香伯胺與 HNO2 在低溫在低溫(一般一般5)及及 過量強酸水溶液中反應生成芳香重氮鹽，這過量強酸水溶液中反應生成芳香重氮鹽，這 個反應稱為重氮化反應個反應稱為重氮化反應(diazotization)。 NH2 05 NaNO2 2HCl N N Cl-NaCl 2H2O + 干燥的重氮鹽通常極不穩(wěn)定，受熱干燥的重氮鹽通常極不穩(wěn)定，受熱 或振蕩

29、容易發(fā)生爆炸。升高溫度重氮鹽或振蕩容易發(fā)生爆炸。升高溫度重氮鹽 會逐漸分解，放出氮氣。會逐漸分解，放出氮氣。 氯氯化化重重氮氮苯苯( (芳芳香香重重氮氮鹽鹽) ) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院41 v仲胺仲胺 脂肪仲胺和芳香仲胺與亞硝酸反應，都是脂肪仲胺和芳香仲胺與亞硝酸反應，都是 在氮上進行亞硝化在氮上進行亞硝化, 生成生成 N-亞硝基化合物。亞硝基化合物。 (CH3CH2)2NH HONO (C2H5)2NNO H2O N-亞硝基二乙胺 NHCH3 HNO2 N N-甲基-N-亞硝基苯胺 CH3 H2O N=O N-亞硝基胺為中性的黃色油狀物或固體，絕大多數亞硝基胺

30、為中性的黃色油狀物或固體，絕大多數 不溶于水而溶于有機溶劑?，F已被列為不溶于水而溶于有機溶劑?，F已被列為。 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院42 v叔胺叔胺 脂肪叔胺與脂肪叔胺與 HNO2 作用生成不穩(wěn)定易水解的鹽，作用生成不穩(wěn)定易水解的鹽， 若以強堿處理，則重新游離析出叔胺。若以強堿處理，則重新游離析出叔胺。 R3N HNO2 R3NH NO2- + R3N NaNO2 H2O NaOH (一種弱酸弱堿鹽一種弱酸弱堿鹽) 芳香叔胺與芳香叔胺與 HNO2 作用生成作用生成 對對-亞硝基胺。亞硝基胺。 N(CH3)2 NaNO2 HCl 8 H2O NaCl N(CH3)2

31、NO N,N-二甲基-4-亞硝基苯胺 (綠色晶體 mp 86) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院43 桔黃色桔黃色(醌式結構醌式結構) 翠綠色翠綠色 在強酸性條件下實際形成的是一個具有醌式結構的桔黃色在強酸性條件下實際形成的是一個具有醌式結構的桔黃色 的鹽的鹽, 只有用堿中和后才會得到翠綠色的只有用堿中和后才會得到翠綠色的C-亞硝基化合物。亞硝基化合物。 N(CH3)2NOH + Cl- CH3(CH3)2N NaNO2 HCl 對位已被占據的芳香叔胺與對位已被占據的芳香叔胺與 HNO2 作用時，作用時， 亞硝基取代在鄰位。亞硝基取代在鄰位。 CH3(CH3)2N N O

32、N=O(CH3)2N H + OH - 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 OH- H+ 含氮有機化合物 廣東藥學院44 n芳香胺的親電取代反應芳香胺的親電取代反應 氨基的供電子共軛效應使苯環(huán)上的電子云密度氨基的供電子共軛效應使苯環(huán)上的電子云密度 升高，所以芳胺易進行芳環(huán)上的親電取代反應。升高，所以芳胺易進行芳環(huán)上的親電取代反應。 NH2 3 Br2 (水水溶溶液液) NH2 3 HBrBr Br Br 2,4,6-三溴苯胺三溴苯胺(白色沉淀白色沉淀) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院45 CH2N2N=NN2 Cl- + OH CH3N=NCH3 N=N N=NOHH3CN=N S

33、O3Na 重氮甲烷重氮甲烷 偶氮甲烷偶氮甲烷 偶氮苯偶氮苯 氯化重氮苯氯化重氮苯 苯重氮酸苯重氮酸 苯重氮磺酸鈉苯重氮磺酸鈉 4-甲基甲基-4-羥基偶氮苯羥基偶氮苯 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院46 1、重氮鹽的制備及結構、重氮鹽的制備及結構 重氮鹽是通過重氮鹽是通過來制備的。來制備的。 NH2 05 + NaNO2 2 H2SO4 N N HSO4- NaHSO4 2 H2O 制備時制備時, 一般是先將芳伯胺溶于過量的鹽酸一般是先將芳伯胺溶于過量的鹽酸(或或 硫酸硫酸)中中, 在冰水浴中保持在冰水浴中保持05, 然后在不斷攪拌然后在不斷攪拌 中逐漸加入亞硝酸鈉溶液直到

34、溶液對淀粉碘化鉀中逐漸加入亞硝酸鈉溶液直到溶液對淀粉碘化鉀 試紙呈藍色為止試紙呈藍色為止, 表明亞硝酸過量表明亞硝酸過量, 反應已完成。反應已完成。 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院47 重氮鹽的結構：重氮鹽的結構：N 原子原子 sp 雜化雜化 s p + - 共軛效應使共軛效應使 芳香重氮鹽穩(wěn)定性增加芳香重氮鹽穩(wěn)定性增加 NN ClCl - - + NN ClCl - - + 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院48 苯苯 重重 氮氮 離離 子子 重氮鹽具有鹽的特點重氮鹽具有鹽的特點, 易溶于水易溶于水,不溶于有機溶劑。不溶于有機溶劑。 重氮鹽的穩(wěn)定性與它

35、的酸根及苯環(huán)上的取代基重氮鹽的穩(wěn)定性與它的酸根及苯環(huán)上的取代基 有關。硫酸重氮鹽比鹽酸鹽穩(wěn)定有關。硫酸重氮鹽比鹽酸鹽穩(wěn)定, 氟硼酸重氮鹽氟硼酸重氮鹽 (ArN2+BF4-) 穩(wěn)定性更高。苯環(huán)上連有吸電子基如穩(wěn)定性更高。苯環(huán)上連有吸電子基如 鹵素、硝基、磺酸基等會增加重氮鹽的穩(wěn)定性。鹵素、硝基、磺酸基等會增加重氮鹽的穩(wěn)定性。 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院49 2、重氮鹽的性質、重氮鹽的性質 l放氮反應放氮反應(親電取代親電取代): 重氮基被其它基取代并放出重氮基被其它基取代并放出N2 + N N HSO4- :Nu- Nu N2 + N N Cl- OHNNOH l留氮反

36、應留氮反應(偶聯反應偶聯反應): 產物分子中仍然保留產物分子中仍然保留 2 個個 N 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院50 n重氮基被取代重氮基被取代（放氮反應）（放氮反應） N2 HSO4- + H3PO2/H2O KI/H2O CuCN/KCN H2O/H+, CuX/HX OH N2 X N2 (X=Cl,Br) I N2 CN N2 H N2 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院51 利用重氮鹽的水解可使重氮基變成羥基。利用重氮鹽的水解可使重氮基變成羥基。 NH2 NO2 HNO2 H2SO4 NN HSO4- + H3O+ NO2 OH NO2 m

37、-Nitroaniline m-Nitrophenol (86%) 這一反應通常是用硫酸重氮鹽在這一反應通常是用硫酸重氮鹽在 40 50 的硫酸溶液中加熱進行。若用鹽酸重氮鹽的硫酸溶液中加熱進行。若用鹽酸重氮鹽, 則常有則常有 副產物氯苯生成。副產物氯苯生成。 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院52 重氮鹽與碘化鉀水溶液共熱，不需要重氮鹽與碘化鉀水溶液共熱，不需要 催化劑就能生成收率良好的芳香碘化物。催化劑就能生成收率良好的芳香碘化物。 利用重氮基被氰基取代的反應可以合成芳香羧酸利用重氮基被氰基取代的反應可以合成芳香羧酸 。 N2Cl BrBr Br CN BrBr Br C

38、uCN KCN H2O CO2H Br Br Br H+ N2 HSO4- KI,H2O + N2 I NH2 NaNO2, H2SO4 05 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院53 通過重氮基被氫原子取代的反應通過重氮基被氫原子取代的反應,可將芳胺變成芳烴可將芳胺變成芳烴, 合合 成某些直接通過芳環(huán)上的取代反應不能得到的化合物。成某些直接通過芳環(huán)上的取代反應不能得到的化合物。 Br2 BrBr NH2 CH3 NaNO2 HCl N2+Cl- BrBr CH3 H3PO2 H2O BrBr CH3 CH3 HNO3 H2SO4 NO2 CH3 Fe HCl NH2 CH3

39、上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院54 n偶聯反應偶聯反應(留氮反應留氮反應) 重氮鹽與酚或芳胺等化合物反應，由重氮鹽與酚或芳胺等化合物反應，由 將兩個芳環(huán)連接起來，生成偶氮化合物將兩個芳環(huán)連接起來，生成偶氮化合物 的反應稱為偶聯反應的反應稱為偶聯反應(coupling reaction)。 NNOH 對對羥羥基基偶偶氮氮苯苯( (橘橘黃黃色色) ) 0 pH89 NNN(CH3)2 4 4- -二二甲甲氨氨基基偶偶氮氮苯苯( (黃黃色色) ) NN + OHCl- N N Cl- + N(CH3)2 H2O,0,pH57 HOAc/NaOAc 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮

40、有機化合物 廣東藥學院55 共振結構顯示重氮基的兩個共振結構顯示重氮基的兩個N原子都帶正電荷。原子都帶正電荷。 + NNArNNAr 偶偶聯聯反反應應可可以以看看作作重重氮氮基基以以參參與與 反反應應，屬屬于于重重氮氮基基進進攻攻芳芳環(huán)環(huán)的的親親電電取取代代反反應應。 + NNAr + NN pH89 OH + N N OH N N 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院56 G GG CH3 (G = OH，NH2，NHR，NR2) G CH3 由于重氮正離子是較弱的親電試劑，它只能進攻由于重氮正離子是較弱的親電試劑，它只能進攻 酚、芳胺等活性較高的芳環(huán)酚、芳胺等活性較高的芳環(huán)

41、, 發(fā)生親電取代反應。發(fā)生親電取代反應。 偶聯反應通常發(fā)生在羥基或氨基的對位，當對位被其偶聯反應通常發(fā)生在羥基或氨基的對位，當對位被其 它取代基占據時，則發(fā)生在鄰位，一般不發(fā)生在間位。如它取代基占據時，則發(fā)生在鄰位，一般不發(fā)生在間位。如 上述各化合物中箭頭所指的位置為偶聯反應發(fā)生的位置。上述各化合物中箭頭所指的位置為偶聯反應發(fā)生的位置。 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 含氮有機化合物 廣東藥學院57 反應介質的酸堿性非常重要。一般說來反應介質的酸堿性非常重要。一般說來, 重氮鹽與重氮鹽與 芳胺的偶聯反應最佳芳胺的偶聯反應最佳 pH 為為57。與酚類的偶聯反應則。與酚類的偶聯反應則 在弱堿性溶液中進行最快在弱堿性溶液中進行最快 (pH 710)。 對對- -二二甲甲氨氨基基偶偶氮氮苯苯磺磺酸酸鈉鈉( (甲甲基基橙橙) ) N N Cl- + N(CH