华中科技大学有机化学第十二章 胺

重氮盐在铜作用下，还可与NaNO2，Na2SO3置换，得到硝基芳烃和芳烃 磺酸盐。
重氮盐与氢的置换实际上是去胺化反应，它在合成上极为重要。例如， 由苯合成1,3,5-三溴苯，直接溴化是得不到的。但由苯胺进行溴化得2,4,6三溴苯胺，再进行去胺化，则很容易得到：
(2) 重氮偶合反应 芳香族重氮盐是弱的亲核试剂，它们可以和高度活化的芳香族化合物发生 偶合得到偶氮化合物。这种反应称为重氮偶合反应，最常用于合成偶氮染料。 高度活化的芳香族化合物一般为酚与3o芳胺。
醇 、酚、酸与CH2N2反应历程基本一样。即：
而与酰氯反应则稍有不同。
重氮甲烷可由N-甲基-N-亚硝基酰胺或磺酰胺与浓的KOH水溶液在 乙醚与水溶液的两相体系中反应得到，产物溶于乙醚中。
3．叠氮化合物 叠氮化合物RN3是具有4电子的1,3-偶极化合物，其共振结构为:
N3-是很好的亲核试剂，与卤代烷反应经还原可得1o胺, 放出N2。 NaN3与酰氯反应可以得到酰基叠氮化物。加热分解放出氮气并形 成异氰酸酯，加水形成胺；或直接在水中加热分解得到胺。此反应称 为Curtius反应。
胺的酸性强弱次序与胺的碱性次序正相反，为芳香胺＞氨＞脂肪胺。
2．胺的烷基化 氨，1o胺，2o胺与3o胺可与1o及2o卤代烷发生SN2反应，得到相应的 1o，2o，3o胺与4o铵盐。
若用大大过量的氨与卤代烷反应，可以减少多烷基化产物，
实质上胺的烷基化反应是胺作为亲核试剂进行的取代反应，所以亲核性(碱 性)弱或空间位阻大都很难使反应正常进行。 在烷基化反应中，卤代烷只能用1o与2o卤代烷，3o卤代烷几乎全部进行消除 反应；一般芳基卤化物不能反应，但邻、对位有强吸电子基的芳基卤化物仍可 反应，如对硝基溴苯可以与胺反应。烷基化试剂除卤代烷外，还可用硫酸酯， 如硫酸二甲酯及对甲苯磺酸酯等。
烯胺是2o胺(常用环状2o胺)与醛、酮反应脱水后得到。如：
Mannich反应： 烯胺可以起亲核试剂的作用，而2o胺与甲醛在强酸 存在下形成的亚铵离子可以起亲电试剂作用，它们都可以形成碳碳键。
当将2o胺、甲醛及可以烯醇化的醛或酮在浓盐酸存在下，于水浴中加热 可以得到-胺基酮, 该反应称为mannich反应。
(1)芳香族重氮盐的置换反应 芳香族重氮盐的重氮基可以为一系列基团置换，如下列反应所示。
在这些反应中，基本上是两种历程： a．SN1历程：由于N2是很好的离去基团，因此重氮盐很易放出N2，生成 芳基正碳离子，然后与亲核试剂反应得置换产物，如置换OH，I, F, SH及 SCN等均为此类反应。
b．自由基反应历程：重氮盐与亚铜离子发生单电子转移的氧化还原反应， 形成芳基自由基中间体，芳基自由基再夺取卤化铜、氰化钢的卤素、氰 基际是甲醛与二甲胺先形成亚铵离子，然后亚铵离子加到 苯乙酮烯醇式的双键上，最后得到-氨基酮，又称Mannich碱，是很有用的 合成中间体，它经加热蒸馏可得乙烯基酮与2o胺：
若将酮与Mannich碱共热，再经酸水解可得酮与,-不饱和酮的迈克尔加成 产物。
11．5 芳香族重氮盐、重氮甲院与叠氮化合物的反应 1. 芳香族重氮盐的反应 芳香族重氮盐是由1o芳香胺在强酸溶液中，与NaNO2(立即产生HNO2)在 5℃以下低温反应制得。由于重氮基与芳环发生共轭，所以它比脂肪族重氮盐 稳定。重氮盐溶于水，并完全电离。干的重氮盐极易爆炸，但水溶液无此危 险，所以在水溶液中制得的重氮盐就不再分离，直接用于下步反应。
重氮盐与H3PO2反应也是自由基反应历程。在实际应用芳香族重氮盐 的置换反应时，特别是按SN1历程进行的反应，重氮盐的负离子要尽可能 选择亲核性弱的，这样可以减少副反应。如制备羟基或碘置换的重氮盐往 往用硫酸，因HSO4-负离子亲核性极弱。
与氟的置换带通过重氮氟硼酸盐，加热分解得到氟代芳烃。同样，通过重 氮氯(溴)硼酸盐，也可制得氯(溴)代芳烃。
第十一章
胺
11.1 胺的分类与结构 胺是氨上的氢被烃基取代的衍生物，正如醇、醚是水的衍生物一样。
胺可以根据所连的烃基分为脂肪胺与芳香胺；根据氮上所连烃基数 目分别称1o胺、2o胺、3o胺与4o铵，4o铵又称季铵盐。
氨分子中的氮是接近sp3杂化的，它以3个sp3轨道与氢的s轨道形成 键，留下一对未成键电子占据另一个sp3轨道，HNH的夹角为107.3o。 脂 肪胺具有类似的结构。未成键电子对对于胺的化学是非常重要的，因为 胺的碱性、亲核性都与它有关。
重氮盐与酚的偶合在微碱性溶液中进行较快，因为在这种条件下，有 相当数量的酚转变为ArO-。ArO-比酚活泼，因此反应较快。但是若溶液 碱性太强(pH>10)，重氮盐将与OH-结合形成不能偶合的偶氮氢氧化物与 偶氮酸盐，使偶合速度反而降低，甚至不能进行。
重氮盐与胺的偶合在微酸性溶液中进行较快(pH 5—7)，因为在这种 条件下，重氮离子浓度较高、同时胺没有全部变成不活泼的铵盐，所以 反应速度较快。但是若溶液的酸性增加(pH>5)，则胺大部变成铵盐，偶 合速度反而变慢，甚至不能进行。
还有一种看法认为季铵碱的消除取向与胺的-碳上氢的酸性大小有关。如上例 中C1上的氢为甲基氢，C3上氢为亚甲基氢，受C4甲基给电子的影响，因此它 的酸性比C1上氢小，所以C1上氢较易被OH-夺取，得含取代基少的烯烃。当碳上有吸电子基团时， -碳上的氢酸性增加，更利于被OH-夺取，如：
此时霍夫曼规则不适用。 根据霍夫曼消除反应的次数、生成产物双键的 位置，可以判断原来胺的结构，常用于生物碱结构的测定。
3o 胺N-氧化物加热可以消除二烷基羟胺，形成烯，称此为Cope消除反应：
该反应比霍夫曼消除反应所需温度稍低一些，不在强碱条件下进行， 因此副反应与重排少一些。消除反应速度与,碳上取代基大小有关，大有 利于消除。该反应可以打开含氮的5与7－10员的环，但不能打开含氮的6员 环。该反应为顺式消除，现认为它通过一环状过渡状态，与酯的消除相似。 同时， -H酸性强的易消除。
11.4 胺的化学性质
1. 胺的碱性与弱酸性 (1)胺的碱性 如醇、醚的氧上一样，胺的氮上有末成键电子对，可以与质子结合，所 以显碱性。
胺的共轭酸的Ka大， pKa小，则碱性弱；否则相反。
(2) 1o胺与2o胺的酸性 1o胺与2o胺不仅是一个碱，而且也是一很弱的酸。在强碱作用下可失 去质子形成氮的负离子，或称胺的共轭碱。
Gabriel合成方法制备1o胺，为了避免卤代烷与氨反应时出现多烷基化的麻 烦， 可用Gabriel方法制备1o胺：
3. 胺的磺酰化与酰化及胺与醛、酮的反应
胺与酰氯、酸酐、酯、羧酸及1o胺与醛、酮的反应己作介绍。 1o胺与2o胺可与苯磺酰氯反应，得到N-取代与N,N-二取代苯磺酰胺。3o胺 与苯磺酰氯形成盐，它很易与KOH水溶液反应又变回胺：
(3) 3o脂肪胺与亚硝酸生成3o铵盐与N-亚硝基铵盐的混合物 在低温时，N-亚硝基铵盐是稳定的；在较高温时，于酸性水溶液中分解成 醒与N-亚硝基胺, 这些反应没有什么合成价值。
3o芳香胺与亚硝酸反应可在芳香环上进行亚硝基化，因为胺基是使芳 环活化的强活化基团。
5．胺的氯化 胺很容易被氧化，也是合成上经常防止它产生的一个副反应。但是选择 适当的氧化剂，它又是一个可利用的反应。1o胺的氧化反应比较复杂，一般 情况下没有多少使用价值。若使用过三氟乙酸,可将1o胺氧化成硝基化合物, 这是制备特殊硝基化合物的一种方法：
2o胺与H2O2反应形成羟胺，有些产率较高，可在合成中应用。如
3o胺与H2O2或过乙酸反应, 可以得到高产率的N-氧化物。
6. 胺的消除反应 胺本身不能发生消除反应，因为它的离去基团是一种很强的碱NH2-, 但是 季铵碱与3o胺的N-氧化物可以在100oC以上温度发生消除反应, 因为它们的 离去基团分别是弱碱R3N和R2NOH。 季铵碱的消除反应又称为霍夫曼(Hofmann)消除反应, 它属E2反应, 但消 除取向不同于卤代烷的E2反应, 即所得主要产物具有最少取代的烯烃。如
(3) 苯胺的磺化需经较长时加热可得很好产率串的对氨基苯磺酸。
(4)酰化反应中由于苯胺可进行C-酰化，也可进行N-酰化，因而酰化反应产 率很低。但N,N-二取代苯胺与乙酰苯胺不能进行N-酰化，可用温和条件进 行C-酌化。而且，N,N-二烷基苯胺可用二甲基甲酰胺与POCl3进行酰化， 在苯环上引入醛基。但此反应在一般苯环上是不进行的，因为它需强活化 的苯环。此反应叫Vilsmeier反应：
芳香胺的结构有些不同，由于未成键电子对与芳环的电子发生共轭， 使原来为sp3轨道的未成键电子对的P性质增加，使氮由sp3杂化趋向于 sp2杂化。如苯胺分子虽仍为棱锥体，但趋向于平面化，HNH的平面与苯 环平面间夹角为39.4o，HNH键角为113.9o。
由于胺分子呈棱锥形，若氮所连三个基团不同，则该胺应具有手性， 但实际没有分离得到旋光异构体，这是因为这一对对映体很易相互转化。
偶氮芳烃有着鲜艳的颜色，所以被广泛用来作为染料。如迎春红：
2．重氮甲烷 重氮甲烷是重氮烷系列中最低的一个，它是一种黄色、有毒、易爆炸 的气体。它的乙醚溶液比较安全，但操作时仍需小心，因为玻璃间的摩 擦即可引起爆炸。但由于它高度专一的活性，仍广泛应用于合成中。 重氮甲烷是一偶极化合物，具有强的亲核性。它可在温和条件下与醇、 酚形成醚；与羧酸形成酯；与酰氯可以得到-重氮酮；再水解，可得比酰 氯多一个碳的酸；与烯键可进行环加成反应，得杂环化合物；受热或光照， 产生卡宾。
(2) 2o胺与亚硝酸反应生成N—亚硝基胺 它是一种黄色、中性、水不溶的油状物。可用还原方法将亚硝基除 掉，得到原来的胺。
许多N-亚硝基胺具有强烈的致癌作用。现认为它在生物体内可以转化 成活泼的烷基化试剂并可与核酸发生反应，这是它致癌作用的原因。
过去腌制腊肉、火腿常加少量NaNO2，以防腐并保持色泽鲜艳，但 它可以产生亚硝胺，所以现己禁止使用。
季铵盐不能进行氮转化，因此可以分离得到稳定的旋光异构体．
11.2 胺的命名 胺的普通命名
系统命名
11.3 胺的物理性质