精细有机化学第八章

• 氨基酚类 特点：此类芳胺有邻位、对位氨基苯酚及其硝 基、氯基衍生物 。 方法：它们都可以采用通常的重氮化方法，但 该类中的某些芳胺在无机酸中易被亚硝酸氧 化成醌亚胺型化合物
8.2 重氮基的转化反应
δ+
N
N X
1 2
Nu
R
①保留氮的重氮基转化反应 ②放出氮的重氮基转化反应
N N Nu
Nu
8.2.1 保留氮的重氮基转化反应
吡啶酮衍生物
• 偶合反应历程：
ArN2+
O
[ Ar N N H
O ]
H+
Ar N N
O
ArN2+
NH2
[ Ar N N H
+ NH2] H
Ar N N
NH2
• 反应影响因素 （1）偶合组分性质
ArO > ArNR2 > ArNHR > ArNH2 > ArOR > ArNH3 （2）重氮组分性质
N N SO3H
NO2
OH HO3S
OH NH2
HO3S
H N O N NH2
8.2.1.2 重氮盐还原为芳肼
在亚硫酸盐和亚硫酸氢盐1:1的混合物 的作用下，重氮盐可以还原芳肼。
ArN2+X
ArN2+X Na2SO3
Na2SO3:NaHSO3(1:1)
-NaX ArN N SO3Na
重氮-N-磺酸钠
表 不同无机酸中重氮化亲电质点
无机酸 亲电质点 活性
浓H2SO4 NO+ 大
HBr NOBr
HCl NOCl
稀H2SO4 N2O3 小
• 无机酸浓度 [HX]增加：重氮化质点浓度增加 [ArNH2]降低； [HX]降低：[ArNH2]增加 重氮化质点浓度降低。
8.1.5 重氮化方法
• 碱性较强的芳胺 特点：带供电基，铵盐稳定，不易水解为游离胺 方法： 重氮化时通常先将芳胺溶于稀的无机酸水 溶液，冷却并于搅拌下慢慢加入亚硝酸纳的水 溶液，称为正法重氮化法。
• 弱碱性芳胺 特点：（1） 有两个或两个以上强吸电基； （2）不溶于稀酸。 方法：它们不溶于稀酸而溶于浓酸(硫酸、硝 酸和磷酸)或有机溶剂(乙酸和吡啶)中。重氮 化时常用浓硫酸或醋酸为介质，用亚硝基硫酸 (NOHSO4)为重氮化剂。
• 氨基磺酸或氨基羧酸 特点：（1）易形成内盐，在酸性介质下不溶； （2）可以溶于碱。 方法：在重氮化时先把它们溶于碳酸钠或氢氧 化钠水溶液中，然后加入无机酸析出很细的沉 淀，再加入亚硝酸钠溶液，进行重氮化。 对于溶解度更小的1-氨基萘-4-磺酸，可把 等分子比的芳胺和亚硝酸钠混合物在良好搅拌 下，加到冷的稀盐酸中进行反法重氮化。
pH＝7～11 顺式重氮酸盐
OH
-
H+
Ar
N
N
O-
OHpH＞12
Ar N NO
亚硝胺
反式重氮酸盐
（2）NaNO2微过量
Ar-N=N-NHAr
2HNO2 2KI
O H2N C NH2 HNO2
2H2O
0.5～2秒
I2
2KCl
2H2O 2NO
使淀粉碘化 钾试纸变蓝
CO2
N2
3H2O
H2NSO3H
HNO2
CH3 NO2
SO3H
CH3 Cu2Cl2,HCl Cl 转化 Cl
还原 H2,Ni
COOH NH2
H2SO4,NaNO2 10 C以下
o
COOH N2+ HSO4
KI
COOH I
ArN2+X
BF4
ArN2+ BF4
ArF + N2
+ BF3
酸的作用:
①溶解芳胺:
ArNH2 + HCl ArNH3+ClHNO2 + NaCl
②产生HNO2：HCl + NaNO2 ③维持反应介质强酸性
ArN2+ + ArNH2 + OHpH＜6 重氮盐
Ar N N
H
+
Ar N N OH
重氮酸
Ar-N=N-NHAr OHH
+
(重氮氨基化合物)
Ar
N
N
O-
H2C C CH3 O C O NH2 (OC2H5)
(1) H2O (2) NH3 ( C2H5OH)
H2C C CH3 O C N N
8.2.2 放出氮的重氮基转化反应
HCl,Cu2Cl2 Sandmeyer反应 HBr,Cu2Br2 Sandmeyer反应
ArCl
ArBr
ArN2+
KI（直接加）
第9章 重氮化和重氮基的转化
• 重氮化反应 (Diazotization) • 重氮基的转化反应
8.1 重氮化反应
• • • • • 概述 重氮化反应动力学 重氮化反应历程 重氮化反应影响因素 重氮化方法
8.1.1 概述
• 定义 芳香族伯胺与亚硝酸作用，生产重氮盐的 反应叫做重氮化反应。
ArNH2 2HX NaNO2
H2SO4,NaNO2 重氮化
NO2
Na2S2 部分还原 NO2
NH2
N2+ HSO4
H+,H2O, 水解 NO2
OH
NO2
CH3 磺化 H2SO4
CH3 硝化 混酸 SO3H
CH3 Cl NH2
CH3 NO2 氯化 Cl2,Fe SO3H
CH3 NaNO2,HCl 重氮化 Cl N2+Cl
CH3 Cl NO2 H+,水解 Cl
ArI
Na2Cu(CN)4NH3（四氰氨络铜钠盐） ArCN Na[Cu(CN)2]（氰化亚铜络盐）
BF4 ArN2+ BF4 Schiemann反应
ArF
H3PO3(或C2H5OH)还原剂 ArH 脱氨基反应
(1)H2O ArOH (2)H2O,CuSO4催化
ArN2
+
ROH, ArOR 干燥的重氮盐与醇共热
（2）胺类
NH2
2-羟基-3-萘甲酰胺
NH2
（3）氨基萘酚磺酸
NH2OH HO3S SO3H OH HO3S OH
J酸
NH2 HO3S
NH2
H酸
γ酸
（4）含有活泼亚甲基的化合物
O O R CH2 C CH3 O N N CH3
CH3 C CH2 C NH
CONH2
HO N O
乙酰乙酰芳胺
吡唑酮衍生物
Ar-NHNH2
Na2SO3, NaHSO3
还原
重氮基转化
ArY Y=F, Cl, Br, I, CN, OH, H等
• 特点 （1）酸要过量
ArNH2 2HX NaNO2 ArN2+X- NaX 2H2O
理论量：n(HX):n(ArNH2)=2:1 实际比: n(HX):n(ArNH2)=2.5～4 : 1
N O N O O
Cl
快
ArNH2
慢
H [ Ar N N O ] H
NO2
H [ Ar N N O ] H
快
ArN2
H2O
8.1.4 重氮化反应影响因素
• 芳胺碱性 当酸的浓度低时，芳胺碱性的强弱是主要影响因素，碱性愈 强的芳胺，重氮化反应速度愈快；在酸的浓度较高时，铵盐 水解的难易程度成为主要影响因素，碱性弱的芳胺重氮化速 度快。 ArNH2 + HCl ArNH3+Cl• 无机酸性质
+ ArN2 X
NaX 2H2O
HX＝HCl、HBr、浓H2SO4、稀H2SO4 、HNO3等
RNH2 HCl NaNO2
ROH N2 NaCl
• 用途
Ar-N2+X- + Ar’-NH2
偶合 偶合
Ar-N=N-Ar’-NH2
Ar-N2+X- + Ar’-OH
Ar-N2+XArN2 X-
Ar-N=N-Ar’-OH
• 偶合反应 • 重氮盐还原为芳肼
8.2.1.1 偶合反应
• 定义 重氮盐与芳环、杂环或具有活泼亚甲基 的化合物反应，生成偶氮化合物的反应叫做 偶合反应。
NH2(OH)
ArN2X
Ar N N
NH2(OH)
• 偶合组分：与重氮盐相作用的酚类和胺类被称 为偶合组分 （1）酚类：
OH OH OH CONH R
NaOH,Ar'H Gomberg反应
Ar Ar'
Ar SH
+ KSSCOC2H5 Ar SCSOC2H5 KOH Ar SK H 乙基黄原酸钾
COOH 溴化 NH2 Br
COOH Br NH2 Br
重氮化 Br
CFra Baidu bibliotekOH Br N2+ Br
次磷酸 H3PO3 Br
COOH Br
Br
H2SO4,HNO3 硝化 NO2
ArNHNH2
Ar N NH SO3Na SO3Na 芳肼-N,N’-磺酸钠
NaHSO3
+H2O -NaHSO4
+HCl+H2O ArNHNH SO3Na -NaHSO4 芳肼磺酸钠
ArNHNH2 HCl
芳肼盐酸盐
NHNH2
NHNH2
NHNH2 Cl
NHNH2 Cl SO3H
Cl
SO3H
NHNH2
• 碱性较弱的芳胺 特点：（1）带一个强吸电基或多个-Cl； （2）难成铵盐，且铵盐难溶于水； （3）易生成游离胺； （4）反应速度快。 方法：重氮化时把芳胺溶于浓度高的热无机 酸中，然后加冰冷却析出极细的芳胺沉淀， 迅速一次加入亚硝酸钠溶液。为使重氮化完 全，避免副反应发生，要有过量的亚硝酸和 足够量的无机酸。
NH 2 NH 2
NH 2
Cl
NH 2 Cl
NH 2
NH 2 Cl
NH 2 Cl
NH 2
＜
CH 3
＜
OCH 3
＜
Cl
＜
＜
SO3H NO 2
＜
NO 2
＜
NO 2
NO 2
（3）介质
图 pH值对酚和芳胺偶合速度的影响
NH2OH
H (1) HO3S NH2OH OH(2)
HO3S
SO3H
N N HO3S
H2SO4
N2
H2O
（3）低温反应：0～10℃
HNO2 H2O+NO
（4）重氮盐不稳定
8.1.2 重氮化反应动力学
ArNH2 + HCl HNO2 HNO2
ArNH3+Cl-
H+ + NO2H2O + N2O3 NOCl + H2O
HNO2 + HCl
2 3
ν(N O )=k1[ArNH2][HNO2]2
ν(NOCl)=k2[ArNH2][HNO2][H+][Cl-]
ν总=k1[ArNH2][HNO2]2 + k2[ArNH2][HNO2][H+][Cl-] (k2>>k1)
8.1.3 重氮化反应历程
慢 H [ Ar N N O ] H
ArN2 H2O
ArNH2
N Cl O H [ Ar N N O ] H