6章 氨解反应

Cl-
制备芳胺
O2N
Cl NH3 O2N
NH2
引入氨基的方法
[H]
（1）硝化还原：Ar NO2
Ar NH2
（2）氨解法： Ar Cl
Ar OH Ar SO3H 氨解 Ar NH2
Ar NO2
Ar H
（3）Hoffmann降解法
RCOOH
RCONH2
（4）羧酸还原法
RNH2
RCOOH
RCONH2
液氨
液氨主要用于需要避免水解副反应的氨解过程。
2-氰基-4-硝基氯苯 氨解 制2-氰基-4-硝基苯胺，用液
氨在甲苯溶剂中进行氨解。
Cl
NH2
CN
CN
NH3
NO2
NO2
尿素、碳酸氢胺和羟胺 反应中释放出氨气
6.2 氨解反应历程
1 脂肪族化合物的氨解反应 （脂肪醇、脂肪酸酯） 2 芳香族化合物的氨解反应（卤原子、羟基、硝基、 磺酸根）
第6章 氨解反应
(Ammonolysis)
（1次课） 概述(概念、氨解剂、应用) 氨解反应基本原理 氨解方法（卤代烃、酚或醇、硝基等） 霍夫曼重排反应的反应历程及应用
6.1 概述
定义 反应的目的 氨解剂
6.1.1 定义
有机化合物与氨解剂（如氨）发生反应而生成胺类 化合物的过程，称为氨解反应。
用电子对的氨分子向芳环上与氯原子相连的碳原子发生亲核进攻，
得到带有极性的中间加成物，该加成物脱除氯离子，转化为铵盐
（恢复芳香性），再与一分子氨反应，脱除铵盐正离子，得到反
应产物。决定反应速度的步骤是氨对氯苯衍生物的加成。
Cl
Cl
NH3
NH3
NH2
NH3
NO2
NO2
NO2
NO2
芳胺与2,4-二硝基卤苯的反应
子而形成苯炔，苯炔迅速与亲核试剂加成，产生碳负离子，该
碳负离子从NH3上获得质子而得产物。反应历程：
Cl

KNH2

NH2
NH3

NH2
反应影响因素 （1）卤化物的性质：
苯系：吸电性基团，促进氨解反应 萘系：很少用 蒽醌系：主要用于制β-取代物
O NH2
O
O2N O2N
Cl + NH3
200-230℃ 7MPa Cu+
高压液相氨解 （1）用于C8～10醇的氨； （2）催化剂：金属合金，如Cu-Al, Ni-Al, Cu-Ni-Al, Cu-Cr-Al等。
气固相临氢接触催化胺化氢化
ROH
,
NH3
,
H2
200oC,压力 Cu-Ni催化剂
催化醇脱氢
产品胺
催化加氢
醇 脱氢
加成胺化 醛
羟基胺 脱水 烯亚胺
加氢
胺
在亚硫酸盐的存在下，萘系羟基衍生物与氨水反应生成相应的 萘胺衍生物的反应称为布赫尔（Bucherer）反应。 可由2-萘酚，通过Bucherer反应制备2-萘胺。
OH
NH2
NH3 NaHSO3
醇式 互变异构 酮式 NH4HSO3
加成
醇式加成物
+NH3 氨解
胺式加成物
-NH4HSO3 消除
萘胺
C=C加成
OH 互变异构
烯醇式
HH O NH4HSO3
酮式
加成
C=O加成
NH4HSO3 加成
H H OH
SO3NH4
H
H
H SO3NH4
醇式加成物
+NH3 氨解
H H OH
SO3NH4 H
H
H SO3NH4
胺式加成物
HH O
H
H
H SO3NH4
酮式加成物
HH OH
SO3NH4
醇式加成物
+NH3 氨解
HH NH2 SO3NH4
O
HN
H2SO4 160oC
SO3H (1)NaOH
(2)H+
OH 氨解
SO3H NH2
吐氏酸
OH NH2
HO3S γ酸
NH2 β-萘胺
H2SO4,160oC 磺化
OH 发烟硫酸 低温磺化
SO3H NaOH 碱熔
SO3H OH
NH3,NH4HSO3 氨解
ONa H+ 酸化
SO3H NH2
吐氏酸
SO3H NH2
6.3.4.1 脂肪族卤化物的氨解
RX + NH3
RNH2 + HX
δ- δ+ δ-
R X NH3 [H3N R X ]
R-NH2 + HX
R-X
R2NH + HX R-X
R3N + HX R-X
R4N+ X-
ClCH2CH2Cl NH3 ClCH2CH2NH2 NH3 H2N-CH2CH2-NH2
6.2.1 脂肪族化合物
脂肪醇与氨反应则可以得到伯、仲、叔胺的混合物；
ROH + NH3
RNH2 + H2O
脂肪酸酯的氨解时，仅得到酰胺一种产物，反应历程如下： 加成、消除历程。
O
NH3
R1
H
R1
R1
O
H
NH2
H
R2
O OR3
O H NH2 H
R2CONH3
O
R2
OR3
R3OH
R1OH
R1OH代表含羟基的催化剂，R2和R3表示酯中的脂肪烃或芳烃。
注意事项：
*催化剂常用含羟基的化合物，如乙二醇，易形成环状氢键；
* 水的存在会发生水解副反应；
* 烷基的结构对氨解反应的速度影响较大，分子量越大，分子
结构复杂，速度越低。
H
O H H NH
O
H
6.2.2 芳香族化合物
按照置换基团的不同，可分为卤原子、羟基、硝基、 磺酸根。
6.2.2.1 芳环上卤基的氨解
ONa 18%NH3,(NH4)2SO4 氨解
OH SO3K
OH
H+
NH2
酸化 HO3S
γ-酸
6.3.3 环氧乙烷或乙撑亚胺
环氧乙烷或乙撑亚胺与胺或氨发生开环加成反应，得到氨基乙 醇或二胺。
6.3.4 卤基的氨解
δ+
亲核置换
R X + NH3
R-NH2 + HX
反应物RX：RCOX, RX, ArX
另一条路线是在强酸(发烟硫酸、浓硫酸或浓盐酸)的存在下使 二乙醇胺脱水，酸是过量的，温度在150℃以上。
哌嗪的生产 氨和乙醇胺以3∶5∶1的物质的量之比在195℃和13MPa反应条件 下连续通过骨架镍催化剂，得到的产品是哌嗪、乙二胺和二乙烯 三胺三者的混合物。
6.3.2 酚类的氨解
苯酚、萘酚及其衍生物的氨解
乙二胺
ClCH2CH2NH2 或ClCH2CH2Cl,NH3
H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2
二乙撑三胺
δ+
亲核置换
R X + NH3
R-NH2 + HX
反应物RX：RCOX, RX, ArX
反应历程：亲核置换反应
非催化氨解、催化氨解和苯炔历程
1 非催化氨解 对于活泼的卤素衍生物，如芳环上强吸电子基团（如 硝基）的卤素衍生物，通常以氨水为氨解剂，卤素被 氨基置换。
X
Y
反应历程属于亲核置换反应。反应分两步进行，首先是带有未共
2）2-氨基蒽醌
O SO3H + 2NH3
O
O NH2 + NH4Cl
O
O
Cl + 2NH3
CuSO4,210-218oC
5MPa,5-10h
O
O NH2 + NH4Cl
O
6.2.2.2 羟基的氨解
ROH + NH3
RNH2 + H2O
ROH：醇、酚和羟基蒽醌
氨基置换羟基的反应主要应用于苯系、萘系和蒽醌系芳胺衍生 物的合成。 羟基被置换成氨基的难易程度与羟基转化成酮式（即醇式转化 成酮式）的难易程度有关。一般来说，转化成酮式的倾向性越 大，则氨解反应越容易发生。
③ 减少对设备的腐蚀
HX + NH3
腐蚀
NH4X
（3）温度 温度升高→反应速度加快
氧化副反应速度加快； NH3的溶解度降低，反应压力增加。 （4）搅拌：非均相反应，加速搅拌有利于传质。
生产实例 1）硝基苯胺类的制备
NH2 NO2
NH2 NO2
NH2 NO2
NO2
NH2
NH2
NO2
Cl
Cl
NO2
6.3.1 醇类的氨解
制备低级脂肪胺的常用方法。
6.3.1 醇类的氨解
ROH
NH3 -H2O
ROH
ROH
RNH2 -H2O R2NH -H2O
R3N
气固相接触催化氨解 工艺方法 高压液相氨解
气固相临氢接触催化胺化氢化
气固相接触催化氨解法 （1）应用：甲醇氨解制二甲胺； （2）催化剂：SiO2/Al2O3； （3）温度：350～500℃； （4）压力：0.5～5MPa。
NH2
Cl + NH3
170-190℃ 3.0-3.5MPa
O2N
NH2
Cl + NH3
115-120℃ 常压
O2N
NO2
NH2 NO2
卤代芳烃衍生物氨解反应的活泼顺序为
Cl ≈
Cl 《
NO2
Cl
Cl
Cl
NO2 O2N
NO2
<
<
NO2
NO2
NO2
（2）氨解剂 常用液氨、氨水作为氨化剂 氨解剂用量： 理论量：2molNH3/molArX 实际量：间歇操作：6~15molNH3/molArX
NH4HSO3
胺式加成物
-2NH4HSO3
HH
NH 互变异构
NH2
亚胺式
萘胺
1-萘酚和2-萘酚的羟基很容易在亚硫酸盐存在下置换得到氨基， 但其磺基衍生物并非能顺利进行，其羟基被置换的难易符合以 下规律： （1）当羟基处于1位时，2位和3位的磺基对氨解反应起阻碍作 用，而4位上存在的磺基则使反应容易进行。 （2）当羟基处于2位时，3位和4位的磺基对氨解起阻碍作用， 而1位的磺基则能使氨解反应容易进行。 （3）当羟基与磺基异环时，磺基对羟基的氨解影响很小。
6.2.2.3 氨基置换硝基
硝基作为离去基团被其它亲核质点置换的活泼性与卤化物相似。 反应历程：加成-消除反应。
O2N
NO2
NO2
NO2
NH2
NH
NO2
6.2.2.4 氨基置换磺酸基
蒽醌衍生物，蒽醌环上的磺酸基由于受到羟基的活化作用，容 易被氨基置换。
O
SO3H
O
NH2
O
O
6.3 氨解方法
■ 羟基化合物的氨解 （醇、酚、环氧烷等） ■ 卤代物的氨解 1 芳香族卤代物的氨解 2 脂肪族卤代烃氨解 ■ 羰基化合物的氨解 ■ 磺酸及硝基的氨解
RCH2NH2
6.1.3 氨解剂
氨水 液氨 氨气 铵盐 有机胺（伯、仲、叔胺）
氨水 氨水是最广泛使用的氨解剂 优点: 操作方便，过量的氨可以用水吸收而循环使用， 适用面广。另外氨水能溶解芳磺酸盐以及氯蒽醌氨解 时所用的催化剂（铜盐或亚铜盐）和还原抑制剂（氯 酸钠、间硝基苯磺酸钠）。 缺点：对某些芳香族被氨解物溶解度小。
Cl
NH2
NO2
NO2 H N
NO2
O2N
2 催化氨解 不活泼的卤代芳烃，如氯苯、1-氯萘、1-氯萘-4-磺酸 和对氯苯胺等，常用铜盐催化剂。 第一步是催化剂(铜氨络离子)与卤代芳烃反应生成正 离子络合物,反应的控制阶段； 第二步是正离子络合物与氨、氢氧根离子等迅速反应 生成产物。
Cu+ + 2NH3 快
NH3
CH3CH2OH 乙醇
-H2 脱氢
O
CH3-C-H 乙醛
+NH3 加成胺化
OH CH3-C-NH2
H 1-羟基乙胺
-H2O 脱水
CH3 CH
NH
+H2 加氢
CH3CH2NH2
环胺的制备
吗啉与哌嗪是工业上最重要的两个环胺：
HN
O
HN
NH
由二甘醇与氨在氢和加氢催化剂的存在下在3～40MPa反应，即可制得吗啉。通过 汽提操作从粗品中除去过量的氨．然后分馏即可得到合格产品。
[Cu(NH3)2]+
铜氨络离子
ArX + [Cu(NH3)]2+ 慢 [Ar X Cu(NH3)2]+
2NH3 快
ArNH2 + NH3 + [Cu(NH3)2]+
3 氨基碱氨解（苯炔历程）
当氯苯用KNH2在液氨中进行氨解反应时，得到互为邻位的苯胺：
Cl
KNH2
NH3
NH2

NH2
按苯炔历程进行，首先发生消除反应，氨基负离子（NH2—）夺 取芳环的一个氢原子形成芳基负离子，芳基负离子再失去卤离
R Y + NH3
R NH2 + HY
R＝烷基、芳基；Y＝OH, Cl, SO3H, NO2
产物为脂肪胺或芳香胺
6.1.2 目的(应用)
制备脂肪族伯、仲、叔胺及季铵盐
ClCH2CH2Cl
+
NH3
H2O ~2MPa
H2NCH2CH2NH2
N(C2H5)3 + ClCH2
(H5C2)3N+ CH2
连续操作：10~17molNH3/molArX
过源自文库氨解剂的作用：
① 提高卤化物和氨解产物的溶解度
② 减少芳胺和酚副产物的生成
[Ar X Cu(NH3)2]+ + ArNH2
ArNHAr + HX + [Cu(NH3)2]+
[Ar X Cu(NH3)2]+ + OH- 水解 ArOH + X- + [Cu(NH3)2]+
发烟硫酸 二磺化
HO3S
SO3H NH2
SO3H
H+ HO3S 水解
SO3H
NH2
NaOH
H+ HO3S
NH2
碱熔 酸化
OH
J-酸
OH 发烟硫酸，70~80oC
SO3H OH
二磺化
HO3S G酸
+ HO3S
OH
SO3H R酸
SO3K
KCl
OH
KO3S
G盐
+ KO3S
碱熔 NaOH,250oC
ONa NaO3S
2-羟基萘-3-甲酸与氨水及氯化锌在高压釜中195℃反应36h， 得到2-氨基萘-3-甲酸，收率为66％~70％。
OH COOH
NH3 ZnCl2
NH2 COOH
1，4-二羟基蒽醌在硼酸、锌粉存在下，与过量甲苯胺反应， 可制得1，4-二对甲苯胺基蒽醌(酸性染料中间体)。
O
OH
H2N
CH3
O
HN
O
OH