第十章 有機(jī)含氮化合物(2014-6-3)

3、胺的化學(xué)性質(zhì)（1）堿性和成鹽反應(yīng)NH3+H2ONH4++OH-RNH2+H2ORNH3++OH-a、脂肪胺的堿性

氨

甲胺

二甲胺

三甲胺

pKa9.2410.6510.739.78

乙胺二乙胺三乙胺

pKa10.7111.010.75

脂肪胺的堿性比氨強(qiáng)。當(dāng)烷基相同時(shí)，仲胺的堿性最強(qiáng)，伯胺和叔胺次之。

b、芳香胺的堿性

苯胺的堿性比氨小得多。因?yàn)榈系奈垂灿秒娮訉?duì)與苯環(huán)有共軛作用，使其電子云密度降低，從而使其堿性大大減弱。

氨苯胺

N-甲基苯胺

N,N-二甲基苯胺

pKa

9.244.604.855.06

苯胺二苯胺三苯胺

pKa4.601.0近中性苯胺環(huán)上有取代基時(shí)，其堿性可以歸納為：

取代基在氨基的對(duì)位和間位時(shí),給電子基團(tuán)使堿性增強(qiáng)，吸電子基團(tuán)使堿性減弱；并且這種影響在對(duì)位比在間位明顯。

取代基在鄰位時(shí),一般與對(duì)位影響相似,但由于其它因素的影響,絕大多數(shù)取代基（-OH除外），無論是給電子還是吸電子的，都使堿性比苯胺的減弱；堿性：間硝基苯胺>對(duì)硝基苯胺

間甲氧基苯胺苯胺對(duì)甲氧基苯胺

pKa4.304.605.30如何解釋間甲氧基苯胺的堿性比苯胺弱，而對(duì)甲氧基苯胺的堿性比苯胺強(qiáng)呢？影響胺類堿性的主要因素（A）電子效應(yīng)：脂肪叔胺>仲胺>伯胺>NH3

>芳香胺（B）溶劑化效應(yīng)：胺氮上的氫越多，其銨正離子越穩(wěn)定。伯胺>仲胺>叔胺

綜上所述，胺的堿性強(qiáng)弱是這些因素綜合影響的結(jié)果。各類胺的堿性強(qiáng)弱大致表現(xiàn)為：脂肪胺中仲胺的堿性最強(qiáng)，而伯胺和叔胺次之。

季銨堿是強(qiáng)堿，其堿性與氫氧化鈉相當(dāng)。

（C）空間效應(yīng)的影響

N原子上連接的基團(tuán)越多越大，則對(duì)N原子上的孤對(duì)電子的屏蔽作用越大，與質(zhì)子的結(jié)合就越不易，堿性就越弱。

季銨堿>脂肪胺>NH3>芳香胺>酰胺

季銨堿與酸作用生成季銨鹽,而季銨鹽遇強(qiáng)堿不會(huì)游離出季銨堿,說明季銨堿的堿性非常強(qiáng)。建立新的平衡，而不游離出季銨堿。R4N+OH-+HClR4N+Cl-+H2OR4N+Cl-+NaOHR4N+OH-+Na+Cl-芳香胺的堿性（2）烴基化反應(yīng)(鹵代烴的氨基化反應(yīng))

胺類化合物中氮原子上有一對(duì)未共用電子，它可以與鹵代烷發(fā)生親核取代反應(yīng)。如伯胺與鹵代烷反應(yīng)得仲銨鹽。仲胺的氮上仍有未共用電子對(duì)，可以繼續(xù)與鹵代烷反應(yīng)得叔胺，并且叔胺還可以進(jìn)一步得到季銨鹽，因此，最后得到的將是復(fù)雜的混合物。所以該反應(yīng)作為胺的制備方法是不合適的。鹵代烷的活性為RI>RBr>RCl

芳胺的反應(yīng)

有時(shí)可用醇或酚代替鹵代烷作烴基化試劑：（3）?；磻?yīng)

伯胺和仲胺與酰鹵、酸酐或羧酸能發(fā)生親核取代反應(yīng)得到N-取代或N，N-二取代酰胺，這個(gè)反應(yīng)也叫胺的?；磻?yīng)。叔胺因?yàn)榈蠜]有氫原子，不能發(fā)生此反應(yīng)。應(yīng)用：1、保護(hù)氨基;2、降低氨基對(duì)芳環(huán)的致活能力；3、引入酰基。如對(duì)羥基乙酰苯胺又名撲熱息痛的制備。例如：由苯胺制備對(duì)硝基苯胺

苯胺不能直接硝化，因?yàn)橄跛崮馨驯桨费趸杀锦?。所以必須先將氨基“保護(hù)”起來，再進(jìn)行硝化反應(yīng)。（4）磺?；磻?yīng)

伯胺和仲胺能與磺酰氯作用生成磺酰胺，叔胺因氮上無氫原子而不發(fā)生此反應(yīng)。

鑒別：

由伯胺生成的磺酰胺，氮原子上留下的氫因受磺?；挠绊懀哂腥跛嵝?，能與堿作用成鹽而能溶于水；而仲胺形成的磺酰胺因氮上沒有氫原子，故不能溶于堿液，可利用這些性質(zhì)上的不同進(jìn)行三種胺的分離與鑒定。稱為興斯堡(Hinsberg)反應(yīng)。（5）與亞硝酸反應(yīng)（a）芳香伯胺(重點(diǎn)掌握)

芳香伯胺與亞硝酸在低溫下反應(yīng)生成重氮鹽，稱為重氮化反應(yīng)。重氮鹽（1）亞硝酸不穩(wěn)定，一般用亞硝酸鈉與鹽酸或硫酸反應(yīng)產(chǎn)生；（2）反應(yīng)產(chǎn)物重氮鹽是易溶于水的固體。干燥的重氮鹽很不穩(wěn)定，容易爆炸，只有在低溫下或在水溶液中才穩(wěn)定，所以，重氮鹽一般保存在冰水中。

（b）脂肪伯胺1、該反應(yīng)能定量地放出氮?dú)?，所以，可以根?jù)氮?dú)獾牧縼磉M(jìn)行伯胺的定量測定。2、脂肪族胺與亞硝酸的反應(yīng)可適用于擴(kuò)環(huán)反應(yīng)，可制備5至9元的環(huán)狀化合物。

（c）仲胺

脂肪仲胺和芳香仲胺與亞硝酸反應(yīng)的結(jié)果基本相同，都是生成N-亞硝基化合物。用途：1、N-亞硝基仲胺是中性的難溶于水的黃色油狀物或固體，可以用于鑒別仲胺。2、該亞硝基化合物可以經(jīng)水解或還原得到原來的胺，所以可用作仲胺的精制。

（d）叔胺

叔胺氮上無氫原子,脂肪叔胺與亞硝酸一般不發(fā)生反應(yīng)。若反應(yīng)則形成一個(gè)不穩(wěn)定的鹽，遇強(qiáng)堿又重新析出叔胺。

芳香叔胺與亞硝酸反應(yīng)得對(duì)亞硝基化合物，若對(duì)位有取代基，則亞硝基進(jìn)入鄰位。屬于芳環(huán)上的親電取代反應(yīng)，亞硝基正離子（+N=O）是一個(gè)親電試劑。

芳香胺的亞硝基化合物都有明顯的顏色，可用于鑒別化合物。

（6）胺的氧化反應(yīng)脂肪胺和芳香胺都容易被氧化，氧化產(chǎn)物復(fù)雜，主要取決于氧化劑的性質(zhì)和反應(yīng)條件。仲胺用H2O2氧化生成羥胺，叔胺用H2O2或RCOOOH氧化則生成氧化胺等。（7）芳香胺芳環(huán)上的親電取代反應(yīng)-NH2、-NHR、-NR2、-NHAr等是強(qiáng)鄰對(duì)位定位基。是空阻較大的中等強(qiáng)度的鄰對(duì)位定位基。+++++-NH3，-NH2R，-NHR2，-NR3，-NH2Ar是間位定位基。定位效應(yīng)（a）鹵化I2Br2/H2OHClAc2O,CH3COONaBr2/H2OH2OH+（b）磺化濃H2SO4180-190oC-H2O重排成鹽內(nèi)鹽（兩性離子）HOSO2Cl氯磺酸80oCRNH2稀HCl

對(duì)氨基苯磺酰胺（SN）是最簡單的磺胺類藥物，也是其他磺胺藥物的母體，它的合成如下：各種磺胺類藥物的通式

（c）硝化硝酸是一強(qiáng)氧化劑，胺極易被氧化，因此不宜直接硝化。(CH3CO)2O回流硝化試劑水解1、若要得到對(duì)位產(chǎn)物,則用酰化試劑先將氨基保護(hù)起來,再進(jìn)行其它反應(yīng),然后水解恢復(fù)氨基;2、若要得到間位產(chǎn)物,則先將苯胺溶于硫酸,得到硫酸氫鹽,為間位定位基,再進(jìn)行其它反應(yīng),水解后恢復(fù)氨基;3、若要得到鄰位產(chǎn)物,則用?；噭┫葘被Ｗo(hù)起來,再磺化(占位和定位),進(jìn)行其它反應(yīng),然后水解恢復(fù)氨基,去掉磺酸基。自學(xué)內(nèi)容季銨鹽和季銨堿—P216(1)季銨鹽受熱分解生成叔胺和鹵代烷;(2)伯,仲,叔胺的銨鹽與強(qiáng)堿作用,得到相應(yīng)的游離胺;當(dāng)用濕的氧化銀作強(qiáng)堿時(shí),則生成的鹵化銀難溶于水,反應(yīng)能順利進(jìn)行;(3)季銨堿受熱發(fā)生分解,結(jié)構(gòu)不同時(shí)分解機(jī)理不同,生成產(chǎn)物也不同。三、重氮與偶氮化合物苯重氮正離子的結(jié)構(gòu)

苯重氮正離子中,C-N-N鍵呈線型結(jié)構(gòu),其π軌道與芳環(huán)中的π軌道構(gòu)成共軛體系,從而得以穩(wěn)定。

重氮和偶氮化合物都含-N2-（氮氮重鍵）。-N2-的兩端都與烴基相連叫偶氮化合物，-N=N-叫偶氮基；

-N2-的一端與烴基相連，而另一端與非碳（如X等）相連叫重氮化合物，含有重氮基-N+≡N。1、重氮與偶氮化合物的定義偶氮化合物重氮鹽2、重氮鹽的性質(zhì)及其在合成中的應(yīng)用（1）失去氮的反應(yīng)重氮基（-N2-）在不同條件下可被-OH、-X、-CN、H等取代，生成各種不同的產(chǎn)物，同時(shí)放出N2的反應(yīng)。（a）被鹵素或氰基取代

重氮鹽在亞銅鹽催化下，重氮基被-Cl、-Br或-CN取代的反應(yīng)稱為桑德邁爾（Sandmeyer）反應(yīng)。蓋特曼（Gatterman）反應(yīng)：用銅粉代替氯化亞銅或溴化亞銅，加熱重氮鹽，得到相應(yīng)的鹵化物。

芳環(huán)上直接碘化比較難,但重氮基比較容易被碘取代,加熱重氮鹽的碘化鉀溶液,可生成相應(yīng)的碘化物。

將重氮鹽先制成氟硼酸重氮鹽，然后小心加熱，使之分解，得到相應(yīng)的氟代物。此法稱希曼（Schiemann）反應(yīng)。（b）被羥基取代（水解反應(yīng)）若用鹽酸鹽或氫溴酸鹽，則由于Cl或Br有較強(qiáng)的親核性，易與芳香正離子結(jié)合，產(chǎn)生副產(chǎn)物氯苯或溴苯。該反應(yīng)必須在強(qiáng)酸下進(jìn)行。若在中性條件下，生成的酚會(huì)與還沒有反應(yīng)的重氮鹽發(fā)生偶合反應(yīng)生成偶氮化合物。（c）被氫原子取代若是用乙醇的話，則有副產(chǎn)物芳基乙基醚產(chǎn)生。（d）取代反應(yīng)的應(yīng)用（2）保留氮的反應(yīng)（a）還原反應(yīng)還原成苯肼:以SnCl2+HCl,NaHSO3,Na2SO3以及SO2為還原劑。還原成苯胺:以Zn+HCl為還原劑。（b）偶合反應(yīng)

在弱酸性,中性或弱堿性溶液中,苯重氮正離子(C6H5N2+)作為親電試劑，進(jìn)攻一些很活潑的芳香烴（如酚、芳胺等）發(fā)生親電取代反應(yīng)，生成偶氮化合物的反應(yīng)，稱為偶合反應(yīng)。

偶合位置

由于空間阻礙，偶合反應(yīng)主要發(fā)生在作用物的對(duì)位，若對(duì)位被占據(jù)時(shí)，才發(fā)生在鄰位